(57)【要約】【課題】ターゲットに電子を衝突させてＸ線を放出するＸ線管に関する。【解決手段】アルゴンガスが電離したイオンｉはフィラメント３へ加速され、アルゴンガスのイオンｉが多く存在しても、高電位電極１１の電位がターゲット４より５０Ｖ以上電位が高いためイオンバリアとなり、電離したアルゴンガスのイオンｉは高電位電極１１により減速電界を受けるためターゲット４に押し戻され、放電してしまうことを防止できる。ターゲット４に入射した電子ビームが２次電子ｓを放出しても、ターゲット４と同電位の同電位電極により、電子ビームｂによる電位低下により２次電子ｓはターゲット４に押し戻され、高電位電極１１に２次電子ｓが流れ込むことを防止できる。【選択図】        図１
2004220975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空の真空外囲器と、
この真空外囲器内に電子を放出するフィラメントと、
前記真空外囲器内に設けられ前記フィラメントからの電子が衝突してＸ線を放出するターゲットと、
前記フィラメントおよびターゲット間に位置し前記ターゲットより５０Ｖ以上電位が高くターゲットから放出されるガスによる放電を防止する高電位電極とを具備したことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
高電位電極は、ターゲットより高い電位の高さは３００Ｖ以下であることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
【請求項３】
高電位電極は、ターゲットより高い電位の高さは１００Ｖ以下であることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
【請求項４】
高電位電極は、フィラメントからの電子が通過する開口部を有することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のＸ線管。
【請求項５】
高電位電極およびターゲットの間に位置し前記ターゲットと同電位で前記ターゲットからの２次電子を前記ターゲットに押し戻す同電位電極を具備したことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のＸ線管。
【請求項６】
同電位電極は、フィラメントからの電子が通過する開口部を有することを特徴とする請求項５記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲットに電子を衝突させてＸ線を放出するＸ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線管は、フィラメントから電子ビームを放出し、この放出された電子を陽極であるターゲットに衝突させてＸ線を発生させている。また、フィラメントおよびターゲット間にターゲットと同電位の電極を配設する。そして、ターゲットおよび前記電極の間を電磁界のない空間にし、フィラメントから放出された電子ビームがターゲットに衝突し９９％以上が熱になり一部にＸ線が発生する。
また、このように電子ビームがターゲットに衝突する際にはイオンも発生するが、このイオンは電磁界のない空間に発生しているため、わずかなイオンのみしかフィラメントに到達しないようになりフィラメントがイオンによる衝撃により劣化しないようにしている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２８７８５５号（第４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、フィラメントから放出された電子ビームの９９％以上は熱に変換されるため、使用するＸ線量の増加に伴いターゲットの温度が上昇する。そして、ターゲットからは局所的にターゲット内に吸蔵されたガスが温度上昇により放出され、この放出されたガスに電子ビームが衝突して電離が起こり放電が生ずるおそれがある。
【０００５】
なお、ターゲットから放出されるガスはターゲットの鍛造工程で吸蔵された主にアルゴン（Ａｒ）ガスなどの雰囲気ガスで、このガスはＸ線管の排気工程やエージング工程で除去できるものではない。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、放電発生確率を小さくしたＸ線管を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部が真空の真空外囲器と、この真空外囲器内に電子を放出するフィラメントと、前記真空外囲器内に設けられ前記フィラメントからの電子が衝突してＸ線を放出するターゲットと、前記フィラメントおよびターゲット間に位置し前記ターゲットより５０Ｖ以上電位が高くターゲットから放出されるガスによる放電を防止する高電位電極とを具備したもので、高電位電極の電位をターゲットの電位より５０Ｖ以上高くすることにより、ターゲットから発生したガスは電子が衝突して電離してイオンとなり、このイオンは高電位電極の電位により減速電界を受けるためにターゲットに押し戻されるのでイオンにより放電が生ずることを防止する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＸ線管の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に示すように、１はたとえば医療装置などに用いられるＸ線管で、このＸ線管１はガラスを封着し両端が閉塞された内部が真空の円筒状の真空外囲器２を有している。また、真空外囲器２の一端側には、フィラメント３が中心から変位した位置に配設され、他端には回転陽極のターゲット４が配設され、このターゲット４はこのターゲット４を回転させる回転子５により回転自在に回転される。
なお、このターゲット４は、たとえばアルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で鍛造したタングステン（Ｗ）あるいはモリブデン（Ｍｏ）またはこれらの合金で断面ほぼ傘状に形成され、このターゲット４の表面は中央から下方に向けて傾斜する截頭円錐状のターゲット面６が形成され、このターゲット面６はフィラメント３に対向している。
【００１０】
また、フィラメント３およびターゲット４間には、５０Ｖ以上３００Ｖ以下、好ましくは１００Ｖ以下の電圧が印加されターゲット４より５０Ｖ以上３００Ｖ以下、好ましくは１００Ｖ以下電位が高い高電位電極１１が配設され、この高電位電極１１のフィラメント３およびターゲット面６との間の面は、ターゲット面６と平行な傾斜面１２が形成され、ターゲット面６と高電位電極１１の傾斜面１２とが平行で位置に関わらず等間隔で電界が等しくなるように設定され、フィラメント３からの電子ビームが通過する部分には電子ビーム通過用の開口部１４が形成されている。
【００１１】
さらに、この高電位電極１１とターゲット４との間には、ターゲット４と同電位の同電位電極１５が配設され、この同電位電極１５の高電位電極１１の傾斜面１２の部分は、高電位電極１１およびターゲット面６と平行な傾斜面１６が形成され、ターゲット面６および高電位電極１１の傾斜面１２と同電位電極１５の傾斜面１６とが平行で位置に関わらず等間隔で電界が等しくなるように設定され、フィラメント３からの電子ビームが通過する部分には電子ビーム通過用の開口部１７が形成されている。
【００１２】
次に、上記実施の形態の動作について説明する。
【００１３】
まず、回転子５によりターゲット４を回転させ、回転しているターゲット面６にフィラメント３より電子ビームｂを照射し、Ｘ線を発生させる。なお、この際、電子ビームｂのエネルギの内９９％以上が熱になるため、Ｘ線を爆射中のターゲット４の温度は１０００℃ないし１５００℃程度になる。また、ターゲット４の温度が上昇したとえば１５００℃となると、ターゲット４の鍛造など製造の際に吸蔵された雰囲気ガスのアルゴンガス蒸気などのガスが放出される。
【００１４】
そして、このアルゴンガス蒸気は、電子ビームが衝突して電離が起こりイオン化してイオンｉとなり放電が生じ、このイオンｉの速度分布は、マクスウェルの速度分布則に従うとすると、平均速度は３０５５ｍ／ｓ、最も確からしい速度は８５６ｍ／ｓとなり、エネルギに単位変換するとそれぞれ１．４ｅＶ、１．９ｅＶとなる。なお、マクスウェルの速度分布は速度∞まで分布しているが、確率的には非常に小さいためアルゴンガス蒸気のエネルギは数ｅＶないし数１０ｅＶと考えられる。
【００１５】
また、アルゴンガスが電離したイオンｉはフィラメント３へ加速され、アルゴンガスが多く存在するとターゲット４からフィラメント３へアルゴンガスのイオンｉが大量に流れて放電に至るものの、高電位電極１１の電位がターゲットより５０Ｖ以上電位が高いためイオンバリアとなり、電離したアルゴンガスのイオンｉは高電位電極１１により減速電界を受けるためターゲット４に押し戻され、放電してしまうことを防止できる。また、アルゴンガスはエネルギが数１０ｅＶ、たとえば２０ｅＶであるため、フィラメント３の電圧に関わらず、アルゴンガスをターゲット４に押し戻すには５０Ｖ程度印加すれば減速効果は十分である。さらに、高電位電極１１の電位がターゲット４より高い電位が３００Ｖ以下、好ましくは１００Ｖ以下のため、フィラメント３に対して電位がかなり小さいため、フィラメント３とターゲット４間の電界分布を乱す影響は軽微であるため、多少の電極の配置変更で容易に電子ビームの軌道を適切に修正できる。
【００１６】
ところで、ターゲット４に入射した電子ビームが２次電子ｓを放出した場合、このターゲットより５０Ｖ以上の電圧が印加された高電位電極１１は２次電子ｓに対して加速電極となり、２次電子ｓは加速されて高電位電極１１を加熱してしまう。反跳電子を無視した場合、２次電子ｓのエネルギは２０ｅＶないし３０ｅＶがほとんどであるため、高電位電極１１とターゲット４との間にターゲット４と同電位の同電位電極により、電子ビームｂによる電位低下、いわゆるポテンシャルウェルにより２次電子ｓはターゲット４に押し戻されるファラデーケージ効果のため高電位電極１１に２次電子ｓが流れ込むことを防止できる。
【００１７】
したがって、長期使用によりターゲット４から製造時に吸蔵されたアルゴンガスが放出されて電離してイオンｉとなっても、高電位電極１１によりイオンバリアとして放電発生確率を極めて小さく抑えられ、また、二次電子ｓは高電位電極１１により加速されることになるものの同電位電極１５により押し戻され、信頼性を高めることができる。
【００１８】
また、高電位電極１１も同電位電極１５も、いずれもターゲット４のターゲット面６の傾斜と平行な傾斜面１２および傾斜面１６を有しているのでそれぞれ距離が一定になり、高電位電極１１と同電位電極１５およびターゲット４との間の電界が乱れることを防止できるため、電界が安定する。さらに、高電位電極１１および同電位電極１５にそれぞれ形成された開口部１４および開口部１７を透過して電子ビームｂを照射するので、高電位電極１１および同電位電極１５自体による平面上の電界分布の一定になりやすく平面上の電界の乱れも防止できる。したがって、電界の変化により、電子ビームｂに悪影響を与えることを防止できる。
【００１９】
次に、他の実施の形態のＸ線管を図２を参照して説明する。
【００２０】
この図２に示すＸ線管は、図１に示す実施の形態の同電位電極１５をなくしたものである。
【００２１】
このように、同電位電極１５をなくしても、高電位電極１１が２次電子ｓの加速電極になってしまうものの、高電位電極１１がイオンバリアとしての機能することにより、簡単な構成で放電の発生を抑えることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、高電位電極の電位をターゲットの電位より５０Ｖ以上高くすることにより、電離したイオンは高電位電極の電位により減速電界を受け、ターゲットに押し戻されるのでイオンにより放電が生ずることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線管の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】同上他の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１    Ｘ線管
２    真空外囲器
３    フィラメント
４    ターゲット
１１    高電位電極
１４    開口部
１５    同電位電極
１７    開口部
【図１】
2004220975.tif 000003
【図２】
2004220975.tif 000004