(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管用の金属化セラミックプレートであって、
Ｘ線管の排気エンクロージャの内側に存在するように構成される第１の側面と、
前記排気エンクロージャの外側に存在するように構成される第２の側面と、
前記第２の側面に形成される凹部と、
前記第１の側面と前記凹部との間の前記プレートを通って延在する貫通開口部と、
前記凹部の周囲に形成され、かつ前記貫通開口部のうちの１つに電気的に接続されるメタライゼーションと、を備える、Ｘ線管用の金属化セラミックプレート。
【請求項２】
前記凹部とは反対側の前記第１の側面上に形成される隆起部をさらに備える、請求項１に記載の金属化セラミックプレート。
【請求項３】
前記第１の側面上に形成されるメタライゼーションをさらに備える、請求項２に記載の金属化セラミックプレート。
【請求項４】
前記貫通開口部は、４個の貫通開口部を備える、請求項１に記載の金属化セラミックプレート。
【請求項５】
前記プレートの周囲は、ほぼ円形である、請求項１に記載の金属化セラミックプレート。
【請求項６】
前記メタライゼーションは、モリブデンマンガン（ＭｏＭｎ）を備える、請求項１に記載の金属化セラミックプレート。
【請求項７】
アノードと、
電気伝導体を含むカソードアセンブリと、
金属化セラミックプレートによって少なくとも部分的に画定される排気エンクロージャであって、前記アノードおよび前記カソードアセンブリがその中で少なくとも部分的に位置付けられる排気エンクロージャと、を備える、Ｘ線管であって、前記プレートは、
前記排気エンクロージャの内側に存在する第１の側面と、
前記排気エンクロージャの外側に存在する第２の側面と、
前記第２の側面に形成される凹部と、
前記第１の側面と前記凹部との間の前記プレートを通って延在する貫通開口部であって、前記電気伝導体が、前記貫通開口部を通って延在し、かつ前記貫通開口部内にろう付けされて前記貫通開口部を気密密封する、貫通開口部と、
前記凹部の周囲に形成され、かつ前記電気伝導体のうちの１つに電気的に接続されるメタライゼーションと、を備える、Ｘ線管。
【請求項８】
前記プレートは、前記凹部とは反対側の前記第１の側面上に形成される隆起部をさらに備える、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項９】
前記プレートは、前記第１の側面上に形成されるメタライゼーションをさらに備える、請求項８に記載のＸ線管。
【請求項１０】
前記電気伝導体が４個の電気伝導体を備え、
前記貫通開口部が４個の貫通開口部を備える、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項１１】
前記凹部の周囲は、ほぼ円形である、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項１２】
前記メタライゼーションは、モリブデンマンガン（ＭｏＭｎ）を備える、請求項７に記載のＸ線管。
【請求項１３】
回転可能なアノードと、
電気伝導体を含むカソードアセンブリと、
金属化セラミックプレートによって少なくとも部分的に画定される排気エンクロージャであって、前記回転可能なアノードおよび前記カソードアセンブリがその中で少なくとも部分的に位置付けられる排気エンクロージャと、を備える、Ｘ線管であって、前記プレートは、
前記排気エンクロージャの内側に存在する第１の側面と、
前記排気エンクロージャの外側に存在する第２の側面と、
前記第２の側面に形成される凹部と、
前記第１の側面と前記凹部との間の前記プレートを通って延在する貫通開口部であって、前記電気伝導体が、前記貫通開口部を通って延在し、かつ前記貫通開口部内にろう付けされて前記貫通開口部を気密密封する、貫通開口部と、
前記凹部の周囲に形成され、かつ前記電気伝導体のうちの１つに電気的に接続されるメタライゼーションと、
前記排気エンクロージャに除去可能に連結される高電圧コネクタであって、高電圧電気ケーブルを前記カソードアセンブリと電気的に連結するように構成され、前記カソードアセンブリに連結されるとともに同高電圧コネクタを通る電気伝導体を絶縁するように構成されるポッティング材料を含む、高電圧コネクタと、
前記高電圧コネクタを通る前記電気伝導体も包囲し、かつ前記プレートに対して前記高電圧コネクタを密封する高電圧ガスケットと、を備える、Ｘ線管。
【請求項１４】
前記プレートは、前記凹部とは反対側の前記第１の側面上に形成される隆起部と、前記凹部の直径よりも大きい前記隆起部の直径と、をさらに備える、請求項１３に記載のＸ線管。
【請求項１５】
前記プレートの前記凹部の周囲は、ほぼ円形である、請求項１４に記載のＸ線管。
【請求項１６】
前記プレートは、前記第１の側面上に形成されるメタライゼーションをさらに備える、請求項１４に記載のＸ線管。
【請求項１７】
前記電気伝導体が４個の電気伝導体を備え、
前記貫通開口部が４個の貫通開口部を備える、請求項１３に記載のＸ線管。
【請求項１８】
前記凹部の周囲が、ほぼ円形であり、
前記プレートの周囲が、ほぼ円形である、請求項１３に記載のＸ線管。
【請求項１９】
前記メタライゼーションは、モリブデンマンガン（ＭｏＭｎ）を備える、請求項１３に記載のＸ線管。
【請求項２０】
前記凹部の周囲に形成される前記メタライゼーションは、前記凹部内の電気アーキングを減少させるために、前記金属化セラミックプレートを流れる静電界を形成するように構成される、請求項１３に記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管内のセラミックメタライゼーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管は、多種多様の工業的用途および医学的用途のいずれにおいても使用される非常に有益な道具である。Ｘ線管は、典型的には、排気エンクロージャ内に位置付けられるカソードアセンブリおよびアノードを含む。カソードアセンブリは、電子源を含み、アノードは、電子源により放出される電子を受容するよう配向される標的表面を含む。Ｘ線管の動作中、電流は、電子源に印加され、熱電子放出によって電子を生成する。その後、電子は、カソードアセンブリとアノードとの間の高電圧電位を印加することにより、アノードの標的表面に向かって加速する。電子がアノード標的表面にぶつかると、電子の運動エネルギーは、Ｘ線の生成を引き起こす。Ｘ線は、有用な部分が最終的にＸ線管の窓を通ってＸ線管から出て、材料試料、患者、または特定の目的が有用でないトラジェクトリーまたはエネルギーでのＸ線の吸収である対象を含む、残部が他の構造によって吸収された状態の他の対象と相互作用する全方向様式で生成される。
【０００３】
典型的なＸ線管の動作中、Ｘ線管に電力を供給するよう要求される高電圧源は、静電界の副生成物を生成する。ある特定の例において、これらの静電界には問題があり得る。例えば、これらの静電界がＸ線の排気エンクロージャを出て、空気と接触すると、電気アーキングが生じる場合があり、これは、Ｘ線管に損傷を与え、それによって、Ｘ線管の動作寿命を短縮し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で特許請求される主題は、任意の不利点を解決するか、または上述の環境等の環境下でのみ動作する実施形態に限定されない。むしろ、本背景技術は、本明細書に記載のいくつかの実施形態が実践され得る１つの例示的な技術分野を説明するためにのみ提供される。
【０００５】
概して、例示の実施形態は、Ｘ線管内のセラミックメタライゼーションに関する。とりわけ、本明細書に開示のセラミックメタライゼーションの例示の実施形態は、Ｘ線管の排気エンクロージャの外側の領域における静電界によって引き起こされる電気アーキングを排除しなくとも、減少させるように構成される。排気エンクロージャ内外にかかわらず、電気アーキングを減少させることは、Ｘ線管への損傷を減少させ、それによって、Ｘ線管の動作寿命を延長する。
【０００６】
１つの例示の実施形態において、Ｘ線管用の金属化セラミックプレートは、Ｘ線管の排気エンクロージャの内側に存在するように構成される第１の側面、排気エンクロージャの外側に存在するように構成される第２の側面、第２の側面に形成される凹部、第１の側面と凹部との間のプレートを通って延在する貫通開口部、および凹部の周囲に形成され、かつ貫通開口部のうちの１つに電気的に接続されるメタライゼーションを含む。
【０００７】
別の例示の実施形態において、Ｘ線管は、アノード、電気伝導体を含むカソードアセンブリ、ならびにアノードおよびカソードアセンブリがその中で少なくとも部分的に位置付けられる排気エンクロージャを含む。排気エンクロージャは、金属化セラミックプレートによって少なくとも部分的に画定される。セラミックプレートは、排気エンクロージャの内側に存在する第１の側面、排気エンクロージャの外側に存在する第２の側面、第２の側面に形成される凹部、第１の側面と凹部との間のプレートを通って延在する貫通開口部、および凹部の周囲に形成され、かつ電気伝導体のうちの１つに電気的に接続されるメタライゼーションを含む。電気伝導体は、貫通開口部を通って延在し、貫通開口部内にろう付けされて貫通開口部を気密密封する。
【０００８】
さらに別の例示の実施形態において、Ｘ線管は、回転可能なアノード、電気伝導体を含むカソードアセンブリ、回転可能なアノードおよびカソードアセンブリがその中で少なくとも部分的に位置付けられ、かつ金属化セラミックプレートによって少なくとも部分的に画定される排気エンクロージャ、排気エンクロージャに除去可能に連結される高電圧コネクタ、ならびにプレートに対して高電圧コネクタを密封する高電圧ガスケットを含む。プレートは、排気エンクロージャの内側に存在する第１の側面、排気エンクロージャの外側に存在する第２の側面、第２の側面に形成される凹部、第１の側面と凹部との間のプレートを通って延在する貫通開口部、および凹部の周囲に形成され、かつ電気伝導体のうちの１つに電気的に接続されるメタライゼーションを含む。電気伝導体は、貫通開口部を通って延在し、貫通開口部内にろう付けされて貫通開口部を気密密封する。高電圧コネクタは、高電圧電気ケーブルをカソードアセンブリと電気的に連結するように構成される。高電圧コネクタは、カソードアセンブリに連結され、かつ高電圧コネクタを通る電気伝導体を絶縁するように構成されるポッティング材料を含む。高電圧ガスケットは、プレートに対して高電圧コネクタを密封する。高電圧ガスケットは、高電圧コネクタを通る電気伝導体も包囲する。
【０００９】
本発明の例示の実施形態のこれらおよび他の態様は、以下の説明および添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】例示のＸ線管の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの例示のＸ線管の断面側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの例示のＸ線管の一部の拡大断面側面図である。
【図２Ａ】図１Ａ〜１Ｃの例示のＸ線管の例示の金属化セラミックプレートの背面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの例示の金属化セラミックプレートの前面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のある特定の態様をさらに明確にするために、本発明のより具体的な説明は、添付の図面に開示されるその例示の実施形態を参照することにより提供される。これらの図面が本発明の例示の実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定するとみなさるべきではないことが理解される。本発明の例示の実施形態の態様は、添付の図面を用いてさらに具体的かつ詳細に記載および説明される。
【００１２】
本発明の例示の実施形態は、Ｘ線管内のセラミックメタライゼーションに関する。ここで、図面について言及し、本発明の例示の実施形態の様々な態様を説明する。これらの図面がそのような例示の実施形態の図表示および略図であり、本発明を限定するものではなく、それらが必ずしも原寸に比例して描写されていないことを理解されたい。
【００１３】
１．例示のＸ線管
最初に、図１Ａ〜１Ｃを参照して、例示のＸ線管１００が開示される。例示のＸ線管１００がマンモグラフィー用途で用いるために構成されるが、本明細書に開示の金属化セラミックデバイスが、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、診断用途、または工業用途を含むが、これらに限定されない他の用途で用いるために構成されるＸ線管に用いられてもよいことが理解される。
【００１４】
図１Ａに開示されるように、例示のＸ線管１００は、概して、缶１０２、缶１０２に除去可能に取り付けられる高電圧コネクタ１０４、缶１０２に取り付けられる固定子１０６、および缶１０２に取り付けられるＸ線管窓１０８を含む。Ｘ線管窓１０８は、ベリリウムまたは他の好適な材料（複数を含む）等のＸ線透過材料から成る。缶１０２は、３０４ステンレス鋼等のステンレス鋼から形成されてもよい。
【００１５】
図１Ｂに開示されるように、Ｘ線管窓１０８、缶１０２、および例示の金属化セラミックプレート２００は、カソードアセンブリ１１２および回転可能なアノード１１４がその中で位置付けられる排気エンクロージャ１１０を少なくとも部分的に画定する。より具体的には、カソードアセンブリ１１２は、金属化セラミックプレート２００から缶１０２内に延在し、アノード１１４は、缶１０２内にも位置付けられる。アノード１１４は、カソードアセンブリ１１２から離間され、かつその反対側に配置され、例えば、タングステンまたはモリブデン合金等の熱伝導性材料から少なくとも部分的に成ってもよい。アノード１１４およびカソードアセンブリ１１２は、アノード１１４とカソードアセンブリ１１２との間の高電圧電位の印加を可能にする電気回路内で接続される。カソードアセンブリ１１２は、適切な電源（図示されず）に接続されるエミッタ（図示されず）を含む。アノード１１４は、固定子１０６によって回転する。
【００１６】
引き続き図１Ｂを参照して、例示のＸ線管１００の動作前に、排気エンクロージャ１１０は排気されて、真空となる。その後、例示のＸ線管１００の動作中、電流は、カソードアセンブリ１１２のエミッタ（図示されず）を通過して、熱電子放出により電子をカソードアセンブリ１１２から放出する。その後、アノード１１４とカソードアセンブリ１１２との間の高電圧差の印加は、電子をカソードアセンブリ１１２から回転アノード１１４上に位置付けられる回転焦点軌道１１６に向かって加速させる。焦点軌道１１６は、例えば、高原子（「高Ｚ」）番号を有するタングステンまたは他の材料（複数を含む）から成ってもよい。電子が加速すると、それらの電子は、相当量の運動エネルギーを得て、回転焦点軌道１１６上の標的材料にぶつかると、この運動エネルギーのうちの一部は、Ｘ線に変換される。
【００１７】
焦点軌道１１６は、放出されたＸ線のうちの大半がＸ線管窓１０８に向かって指向されるように配向される。Ｘ線管窓１０８がＸ線透過材料から成るため、焦点軌道１１６から放出されるＸ線は、目的とする標的（図示されず）にぶつかってＸ線画像（図示されず）を生成するために、Ｘ線管窓１０８を通過する。したがって、窓１０８は、Ｘ線管１００の外側の大気圧からＸ線管１００の排気エンクロージャの真空を気密密封するが、回転アノード１１４によって生成されるＸ線がＸ線管１００を出ることを可能にする。例示の金属化セラミックプレート２００は、缶１０２の周囲構造にろう付けされ、同様にＸ線管１００の外側の大気圧からＸ線管１００の排気エンクロージャの真空を気密密封する。
【００１８】
例示のＸ線管１００が、回転可能なアノードＸ線管として示されているが、本明細書に開示の例示の実施形態は、他の種類のＸ線管において用いられてもよい。したがって、本明細書に開示の例示のセラミックメタライゼーションが、例えば、固定アノードＸ線管内で代わりに用いられてもよい。
【００１９】
２．例示の金属化セラミックプレート
ここで図１Ｂ、１Ｃ、２Ａ、および２Ｂを参照して、例示の金属化セラミックプレート２００、高電圧コネクタ１０４、およびカソードアセンブリ１１２のさらなる態様が開示される。図１Ｂおよび１Ｃに開示されるように、例示の高電圧コネクタ１０４は、シェル１１８、シェル１１８内に画定されるレセプタクル１２０、およびシェル１１８内に位置付けられるポッティング材料１２２を含む。レセプタクル１２０は、高電圧コネクタ１０４への高電圧電力を受け取るために、高電圧電気ケーブル（図示されず）を受容するように構成される。シェル１１８は、カソードアセンブリ１１２のエミッタ（図示されず）と高電圧電気ケーブル（図示されず）との電気的結合を可能にするために、締結具１２４を用いてＸ線管１００の排気エンクロージャ１１０に除去可能に連結される。高電圧コネクタ１０４の除去可能性は、Ｘ線管１００の修理中に高電圧コネクタ１０４および／または高電圧ガスケット１２６が除去および／または交換されることを可能にする。ポッティング材料１２２は、高電圧コネクタ１０４を通る電気伝導体１３０を絶縁する。
【００２０】
図１Ｂおよび１Ｃに開示されるように、高電圧ガスケット１２６は、例示の金属化セラミックプレート２００に対して高電圧コネクタ１０４を密封する。図１Ｂおよび１Ｃに開示されるように、カソードアセンブリ１１２は、例示の金属化セラミックプレート２００を通って延在し、かつ高電圧コネクタ１０４のレセプタクル１２０内に受容される高電圧電気ケーブル（図示されず）に電気的に連結する電気伝導体１２８を含む。高電圧ガスケット１２６は、高電圧コネクタ１０４を通じて伝達される高電圧電力に抵抗し、かつそれを絶縁するように構成される。高電圧ガスケット１２６は、電気伝導体１３０の高電圧電位と接地電位シェル１１８との間の誘電経路を継続する機能も果たす。
【００２１】
図１Ｂおよび１Ｃに開示されるように、かつ上述のように、例示の金属化セラミックプレート２００は、排気エンクロージャ１１０を部分的に画定し、Ｘ線管１００の外側の大気圧から排気エンクロージャ１１０の排気内部を気密密封するように構成される。例示の金属化セラミックプレート２００は、排気エンクロージャ１１０の周囲構造に構造的支援も提供する。
【００２２】
図２Ａおよび２Ｂに開示されるように、例示の金属化セラミックプレート２００は、Ｘ線管１００の排気エンクロージャ１１０の内側に存在するように構成される第１の側面２０２、および排気エンクロージャ１１０の外側に存在するように構成される第２の側面２０４を含む。例示の金属化セラミックプレート２００は、第２の側面２０４に形成される凹部２０６、および第１の側面２０２と凹部２０６との間のプレート２００を通って延在する貫通開口部２０８も含む。４個の貫通開口部２０８が図２Ａおよび２Ｂで開示されるが、例示の金属化セラミックプレート２００が、代わりに２個もしくは３個の貫通開口部２０８、または５個以上の貫通開口部２０８を含んでもよいことが理解される。貫通開口部２０８は、Ｘ線管１００の製造中に、貫通開口部２０８を通って延在する電気伝導体１２８（図１Ａを参照のこと）が貫通開口部２０８内にろう付けされ得るように金属化される場合もある。貫通開口部２０８内に電気伝導体１２８（図１Ａを参照のこと）をろう付けすることで、貫通開口部２０８を気密密封し、それによって、排気エンクロージャ１１０からの排気を可能にする。
【００２３】
例示の金属化セラミックプレート２００は、凹部２０６の周囲に形成されるメタライゼーション２１０をさらに含む。メタライゼーション２１０は、例えば、モリブデンマンガン（ＭｏＭｎ）等であるが、これに限定されない様々な導電性材料から形成されてもよい。図２Ａに開示されるように、プレート２００および凹部２０６の周囲はともに実質的に円形であるが、これらの周囲の一方または両方が、代わりに楕円形、長方形、正方形、または三角形等の別の形状を有してもよいことが理解される。メタライゼーション２１０は、メタライゼーション２１２を介して、貫通開口部２０８のうちの１つに電気的に接続される。メタライゼーション２１０と貫通開口部２０８との間に位置付けられるメタライゼーション２１２は、メタライゼーション２１０を貫通開口部２０８のメタライゼーションに電気的に接続する１つの方法にすぎず、電気的接続の他の方法が実行可能であり、企図される。２１２でのこの電気的接続は、電気伝導体１２８（図１Ｃを参照のこと）が接続された貫通開口部２０８を通って延在するため、メタライゼーション２１０が同一の電位で維持されることを可能にする。メタライゼーション２１０が代わりに貫通開口部２０８のうちの２個以上に電気的に接続されてもよいことが理解される。
【００２４】
メタライゼーション２１０は、プレート２００および高電圧ガスケット１２６を流れる静電界１３４を形成して、空洞１３２（図１Ｃを参照のこと）内に存在する任意の空気を避ける役割を果たす。メタライゼーション２１０の不在下で、静電界は、電気伝導体１２８および１３０により近接して流れる傾向があり、空洞１３２内の電気アーキングに問題を引き起こし得る。しかしながら、メタライゼーション２１０の使用は、静電界１３４を電気伝導体１３０からより遠くに流れさせ、それによって、空洞１３２ならびに空洞１３２を通る電気伝導体１２８および１３０を避ける。したがって、メタライゼーション２１０は、静電界１３４を空洞１３２内に存在する任意の空気から離れて指向するときにファラデーシールドに対して同様に機能し、したがって、空洞１３２内の電気アーキングを減少させるか、または排除する。排気エンクロージャ１１０の内外にかかわらず、Ｘ線管１００内の電気アーキングを減少させることで、Ｘ線管への損傷を減少させ、それによって、Ｘ線管１００の動作寿命が延長する。電気アーキングが、いくつかの例において、Ｘ線管における瞬間破局故障を引き起こし得るため、Ｘ線管１００内の電気アーキングを減少させることで、Ｘ線管１００が瞬間破局故障を回避することも可能にし得る。このＸ線管１００の動作寿命の延長は、複数のセラミックピース間に挿入される円筒形の金属ファラデーシールドを含むマルチピースセラミック設計よりも複雑でなく、かつ費用のかからない比較的単純なワンピース金属化設計を用いて達成される。
【００２５】
例示の金属化セラミックプレート２００は、凹部２０６とは反対側の第１の側面２０２上に形成される隆起部２１４も含んでもよい。図１Ｃに開示されるように、隆起部２１４の直径は、凹部２０６の直径よりも大きくてもよい。隆起部２１４は、プレート２００を流れる静電界１３４をさらに形成する機能を果たしてもよい。例示の金属化セラミックプレート２００は、凹部２０６とは反対側の第１の側面２０２上に形成されるメタライゼーションも含んでもよい。プレート２００の第１の側面２０２上に形成されるメタライゼーションは、機械的ろう付け表面として使用されてもよい。
【００２６】
さらに、図２Ａに関連して開示される例示のセラミックメタライゼーション２１０が、概して、Ｘ線管１００のカソード端でプレート２００を流れる静電界１３４を形成する働きをするが、Ｘ線管１００のアノード端で静電界を形成するために、セラミックメタライゼーションが同様に用いられてもよいことが理解される。したがって、本明細書に開示の例示のセラミックメタライゼーション２１０は、Ｘ線管の様々な領域で用いられてもよい。
【００２７】
本明細書に開示の例示の実施形態は、他の特定の形態で具現化されてもよい。したがって、本明細書に開示の例示の実施形態は、あらゆる点において、例示にすぎず、制限するものではないと見なされるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005810210.tif 000003
【図１Ｃ】
0005810210.tif 000004
【図２Ａ】
0005810210.tif 000005
【図２Ｂ】
0005810210.tif 000006