(57)【要約】改良されたＸ線管の冷却装置が開示されている。該装置は、負圧Ｘ線管ハウジング１０７内に一体化され且つ電子源１０６と標的アノード１０４との間に配置された遮蔽体構造体１０８を利用する。遮蔽体１０８は、Ｘ線管及び関係する構成要素の寿命を引き延ばし得るようにＸ線管及び遮蔽体１０８の全体的な冷却を向上させる複数の冷却フィン１１０を有している。冷却流体のリザーバ１１４内に浸漬させたとき、フィンは、遮蔽体から冷却流体までの対流による熱伝導を向上させることを容易にする。遮蔽体内に流体通路１３１、１３２が設けられ、流体通路１３１の面に画成された１つ又は１つ以上の「Ｖ」字形断面１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂが通路内での冷却液の核沸騰を促進し、これにより通路を通って冷却液までの熱流束を増大させる働きをする。
2004510304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管において、
（ａ）電子源と、内部に配置されたアノードとを有し、該アノードが前記電子源により放出された電子を受け取ることのできる標的表面を有する負圧ハウジングと、
（ｂ）前記電子源と前記アノードとの間に配置された遮蔽体構造体であって、電子が前記電子源から前記標的表面に進むときに通る開口を画成する前記遮蔽体構造体と、
（ｃ）冷却液が少なくとも１つの流体通路を通るとき、前記遮蔽体構造体からの少なくとも一部の熱が冷却液により吸収されるように該遮蔽体構造体に近接して配置された少なくとも１つの流体通路とを備え、該少なくとも１つの流体通路内に少なくとも１つの凹所が画成され、該少なくとも１つの凹所が前記流体通路を通って流れる冷却液の核沸騰を促進する、Ｘ線管。
【請求項２】
請求項１によるＸ線管において、前記少なくとも１つの流体通路を通って進む冷却液と少なくとも部分的に接触した複数の伸長面を更に備える、Ｘ線管。
【請求項３】
請求項１によるＸ線管において、前記少なくとも１つの流体通路を少なくとも部分的に画成し得るように前記遮蔽体構造体と協働する開口ディスクを更に備える、Ｘ線管。
【請求項４】
請求項１によるＸ線管において、前記少なくとも１つの流体通路を少なくとも部分的に画成し得るように前記遮蔽体構造体と協働する開口ディスクを更に備え、該開口ディスクの１つの面が少なくとも１つの凹所を少なくとも部分的に画成する、Ｘ線管。
【請求項５】
請求項１によるＸ線管において、少なくとも１つの凹所が少なくとも１つの極小溝を備える、Ｘ線管。
【請求項６】
請求項５によるＸ線管において、少なくとも１つの極小溝が実質的に「Ｖ」字形の断面を有する、Ｘ線管。
【請求項７】
請求項１によるＸ線管において、前記少なくとも１つの流体通路が、冷却液が前記遮蔽体構造体の第一の部分及び第二の部分を通って且つ熱が第二の部分よりも多量に第一の部分から伝導されるような仕方にて流動することを許容する、Ｘ線管。
【請求項８】
請求項１によるＸ線管において、前記遮蔽体構造体が、該遮蔽体構造体及び前記Ｘ線管ハウジングの水平面及び垂直面の双方に沿って形成された継手に沿って配置された融接材料により該Ｘ線管ハウジングに固着される、Ｘ線管。
【請求項９】
請求項１によるＸ線管において、前記遮蔽体構造体の外面に配置された複数の伸長面を更に備え、前記少なくとも１つの流体通路から出る冷却液の少なくとも一部分が該伸長面に向けて方向決めされるように該複数の伸長面が配向される、Ｘ線管。
【請求項１０】
請求項９によるＸ線管において、前記少なくとも１つの流体通路を通過した冷却液の少なくとも一部分を前記遮蔽体構造体の上方に配置された複数の伸長面の少なくとも一部分を亙って直接、方向決めし、該伸長面から方向決めした冷却液に熱が伝導されるようにする流体流れ導管を更に備える、Ｘ線管。
【請求項１１】
請求項１によるＸ線管において、前記遮蔽体構造体が酸化アルミニウム分散強化銅合金から成る、Ｘ線管。
【請求項１２】
請求項１によるＸ線管において、前記少なくとも１つの流体通路が、前記遮蔽体構造体の底部分内に少なくとも２つの流体通路を画成する流体通路として形成される、Ｘ線管。
【請求項１３】
請求項１２によるＸ線管において、前記２つの流体通路が前記遮蔽体構造体の主要本体部分を前記開口ディスクに合わせ可能に取り付けることにより形成される、Ｘ線管。
【請求項１４】
請求項１によるＸ線管において、前記遮蔽体構造体の外周縁の周りに形成された隣接する熱飛散要素の間に少なくとも１つの流体通路が形成される、Ｘ線管。
【請求項１５】
請求項１によるＸ線管において、前記少なくとも１つの流体通路が、前記遮蔽体構造体の底部分内に形成された少なくとも１つの流体通路と、前記遮蔽体構造体の側部内に形成された少なくとも１つの流体通路とを備える、Ｘ線管。
【請求項１６】
請求項１５によるＸ線管において、前記遮蔽体構造体の底部分内に形成された流体通路及び遮蔽体構造体の側部内に形成された流体通路が、互いに流体的に連通する、Ｘ線管。
【請求項１７】
請求項１によるＸ線管において、外部の冷却装置によりリザーバを通じて連続的に循環される冷却液を保持するリザーバを更に備え、負圧ハウジングが該リザーバ内に少なくとも部分的に配置される、Ｘ線管。
【請求項１８】
請求項１によるＸ線管において、入口及び出口ポートを有し、該入口ポートが冷却装置から冷却液を受け取る冷却液マニホルドを更に備え、少なくとも１つの流体通路が入口ポートから冷却液を受け取り且つ冷却液を出口ポートから排出する、Ｘ線管。
【請求項１９】
請求項７によるＸ線管において、前記第一の部分内の流体通路の長さが、前記第二の部分の流体通路よりも比較的短い長さであり、該第一の部分を通る流体の流量が該第二の部分を通る流体の流量よりも比較的多量である、Ｘ線管。
【請求項２０】
請求項７によるＸ線管において、前記第一の部分内の流体通路の流動断面積が前記第二の部分内の流体通路の流動断面積よりも大きく、該第一の部分を通る流体の流量が該第二の部分を通る流体の流量よりも比較的多量である、Ｘ線管。
【請求項２１】
Ｘ線管を冷却する方法において、
（ａ）電子源とアノードとの間に配置された遮蔽体構造体内に画成された相応する流体通路を通る少なくとも第一の流体路及び第二の流体路を提供するステップと、
（ｂ）液体冷却液を入口を通じて前記第一及び第二の流体路まで方向決めするステップと、
（ｃ）前記流体通路内で液体冷却液の少なくとも一部分を核沸騰させるステップと、
（ｄ）前記液体冷却液を前記第一及び第二の流体路に接続された出口から排出するステップと、
（ｅ）前記遮蔽体構造体の外面に形成された複数の伸長フィン表面を亙って排出された液体冷却液の少なくとも一部分を方向決めするステップと、
（ｆ）前記液体冷却液を冷却装置を通じて循環させるステップと、
（ｇ）ステップ（ｂ）乃至ステップ（ｆ）を繰り返すステップとを備える、方法。
【請求項２２】
請求項２１による方法において、第一の流体路を通る液体冷却液の流量が第二の流体路を通る液体冷却液の流量よりも多量である、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
１．
【発明の分野】
本発明は、全体として、Ｘ線管に関する。より具体的には、本発明の実施の形態は、Ｘ線管から冷却装置媒質の熱伝導量を増し、これにより、Ｘ線管構造体内部の熱に起因する応力及び歪みを顕著に減少させ且つ装置の作用寿命を引き延ばすＸ線管冷却装置に関する。
【０００２】
２．
【関連技術】
Ｘ線発生装置は、産業及び医療の双方の多岐に亙る用途にて使用されている極めて有用な道具である。例えば、かかる装置は、診断及び治療用放射線技術、半導体の製造及び組み立て、材料の分析及び試験のような分野にて一般に使用されている。
【０００３】
多数の異なる用途にて使用されているものの、Ｘ線装置の基本原理は同様である。一般に、電子が発生され且つ放出され、加速され、次に、急激に停止されるとき、Ｘ線すなわちＸ線光線が発生する。典型的な基本的Ｘ線管は、一端に、電子発生器すなわちカソードを有するカソードシリンダを備えている。カソードのフィラメント部分に印加された電力が熱電子放出により電子を発生させる。標的アノードはカソードから軸方向に分離しており、また、カソードにより放出された電子を受け取り得るような配向状態とされている。また、カソードとアノードとの間にて高圧の電位を印加するために使用される電圧源も存在する。
【０００４】
作動時、カソードとアノードとの間にて高電圧の電位が印加され、これにより、熱電子的に放出された電子は、加速されてカソードから電子流にてアノードに向かう。次に、加速する電子は、標的のアノードの表面（すなわち焦点トラック）を高速度にて打撃する。アノードの標的表面は、原子数の大きい材料から成っており、打撃する電子流の運動エネルギの一部はこれにより極めて高周波数の電磁波すなわちＸ線に変換される。形成されるＸ線は、標的表面から放出し、次に、患者の身体のような対象物内に侵入すべくＸ線装置に形成された窓部を通って平行化される。周知であるように、対象物を通るＸ線はＸ線医療診断検査又は材料の分析法のような、多数の用途の任意の１つにて使用し得るように検出し且つ分析することができる。
【０００５】
アノード標的表面を打撃する電子の一部分は、Ｘ線を発生せず、その代わり、単に表面から撥ね返るだけである。これらは、しばしば「後方散乱」電子と称される。幾つかのＸ線管において、依然として比較的高速度にて移動するこれらの撥ね返り電子の一部は、カソードとアノードとの間に配置された遮蔽体構造体によって遮断され且つ捕集され、このため撥ね返る電子はアノードの標的表面を再打撃することはない。このようにして、撥ね返る電子が標的アノードに再度強く衝撃を加えて、Ｘ線像の品質に悪影響を与える可能性がある「焦点外れ」のＸ線を発生させることが防止される。また、撥ね返る電子の一部分は、カソードシリンダの内側に強く衝撃を加えることもある。
【０００６】
かかる遮蔽体構造体は、撥ね返る電子がアノード標的を再打撃するのを防止することができるが、その使用の結果、Ｘ線管装置を最終的に損傷させ、また、その作用寿命を短くする可能性があるという更なる問題点が生じる。特に、撥ね返る電子の高運動エネルギは、これらの電子が遮蔽体構造体又はカソードシリンダの内側に強く衝撃を加えることにより熱エネルギに変換される。電子の運動エネルギレベルが高いため、これらの強い衝撃により発生された熱エネルギは、顕著であり且つ典型的に、Ｘ線管構造体内にて極めて高温度となる。これらの高温度は、標的アノードにて発生される高温度と相俟って、構造体（カソードシリンダ及び遮蔽体を含む）及び構造体継手内に熱応力を生じさせ、この応力は、特に、時間の経過と共に、Ｘ線管組立体に色々な構造上の障害を生じさせる可能がある。更に、撥ね返る電子は、その他の部分よりも比較的大きい周波数にてカソードシリンダ及び遮蔽体構造体の一部の部分に強い衝撃を加え、撥ね返る電子により発生された熱は均一に分配されない。従って、異なる熱領域は、全体として、熱膨張率が相違することを特徴とし、その結果、特に、多数の作動サイクルに亙ってＸ線管を損傷させる可能性のある機械的応力が生じることがある。
【０００７】
例えば、構造体のより低温部分は、構造体のより高温部分の膨張に抵抗するとき、機械的応力及び歪みを生ずる。温度さが小さいとき、応力及び歪みレベルは比較的大きくない。しかし、温度差が大きいことにより生じる不均一な膨張は、破壊的な機械的応力及び歪みを生じさせ、これらの応力及び歪みがその部分に最終的に機械的破損を生じさせる可能性がある。更に、これらの応力は、取り付けた構成要素間の継手を特に損傷させる。
【０００８】
かかる高温度は、遮蔽体構造体、カソードシリンダ、及びＸ線装置のその他の部分に破壊的な熱応力及び歪みを生じさせる可能性があるため、色々な型式の冷却装置を使用することを通じて熱応力及び歪みを最小にする試みが為されている。しかし、従来から利用可能なＸ線管の冷却装置は、特に、遮蔽体構造体及びカソードシリンダの領域内にて効果的で且つ効率的な冷却効果を提供する点にて完全に満足し得るものではない。
【０００９】
存在する高熱を飛散させるため、Ｘ線管は、典型的に、何らかの型式の液体冷却装置を利用している。かかる装置において、カソードシリンダの外面の少なくとも一部分は、循環する冷却液と直接接触するように配置され、このことは、対流冷却過程を容易にする。しかし、この方策は、制限された外面を有する隣接する遮蔽体構造体を冷却する点にて満足し得るものではなく、また、この構造体は、撥ね返る電子の極めて高温度にさらされるため、対流により多量の熱を冷却液まで効率良く伝導することができない。
【００１０】
この問題点に対処するため、冷却液の流れが内部を循環する内部の冷却通路を有する遮蔽体構造体の形態とされている。このため、遮蔽体構造体は、その内部を通って流れる冷却液に対し主として対流により熱を与える。この方策も完全に満足し得るものではない。かかる冷却通路の寸法が小さいため、冷却液が吸収できる熱量は少なく、その結果、遮蔽体構造体を十分に冷却することができない。このように、この型式のＸ線装置は、より高温度及び形成される応力に繰り返してさらされるため、破損率がより大きくなり且つ作用寿命がより短くなることがある。
【００１１】
また、この型式の装置において、冷却液は、遮蔽体構造体及びカソードシリンダ内部の有害な熱応力及び歪みを防止するため多量の熱を吸収し得るものでなければならない。しかし、現在の設計によれば、循環した冷却液は、最終的に、また、しばしば恒久的に熱破損を受け、もはや、Ｘ線管から熱を効果的に除去することはできない。この場合にも、このことは、より破損し易く、また、典型的に、全体的な有用寿命がより短いＸ線装置となる。
【００１２】
現在利用可能な冷却装置は、同様に、別の点にても欠点がある。上述したように、Ｘ線管内部にて発生された熱は、均一に分配されない。しかし、現在利用可能な冷却装置は、より低温の領域よりも速く、Ｘ線管のより高温の特定領域から熱を除去することができない。その代わり、既存の装置において、熱伝導量はＸ線管の全体に亙ってかなり一定である。従って、より高温度にさらされる領域は十分に冷却されず、破損率はより大きくなる。
【００１３】
既存のＸ線管の設計には、過剰な作動温度に起因する更なる問題点がある。特に、高い作動温度はＸ線管装置の色々な構成要素の部分間の接続箇所を破壊させ易い。例えば、カソードシリンダは、遮蔽体構造体に取り付けなければならない単一の一体の部分としての形態とされる。次に、遮蔽体構造体は、Ｘ線組立体を取り囲むハウジングすなわち「缶」に固着される。典型的に、これらの取り付けは、溶接又は融接継手を介して行われる。しかし、従来技術の装置において、これらの継手は、存在する熱応力及び機械的応力に特に弱く、しばしば、早期に破損するように具体化されている。このため、Ｘ線装置の構造体一体性及び長い有用寿命を維持するうえで、熱を効率的に除去すること及び構成要素間の継手が丈夫であることが極めて重要である。
【００１４】
このため、Ｘ線管から、特に、カソードシリンダ及び隣接する遮蔽体構造体の領域内にて、熱を効率的に且つ効果的に除去するために使用することのできる冷却装置が当該技術分野にて必要とされている。更に、さもなければ、カソードシリンダ及び遮蔽体内に存在する熱及び機械的応力のレベルを小さくすべく十分な熱の除去を可能にし、また、これにより、Ｘ線管及びＸ線装置の全体的な有用寿命を長くする装置を備えることが望ましい。同様に、該装置は、カソードシリンダ及び遮蔽体組立体を製造するために使用される材料内にて生ずる熱に関連した損傷を防止し、また、色々な構造体要素間の継手及び（又は）取り付け点にて生じる構造的損傷を減少させるものでなければならない。構成要素間の継手はより堅牢であり、また、高温度に耐えるものでなければならない。また、その他の部分よりも高温度が作用する装置の領域からより多量の熱を除去し、これにより、異なる熱領域が生じるのを少なくする装置であることが望ましいであろう。
【００１５】
【発明の概要】
簡単に概説すれば、本発明の実施の形態は、改良された冷却特徴を有するＸ線管に関するものである。１つの好ましい実施の形態において、Ｘ線管装置は、熱交換器装置により連続的に循環される液体冷却液を保持するリザーバを有している。外側の負圧ハウジングを有するＸ線管が冷却液リザーバ内に配置されている。負圧ハウジングは、カソードヘッド組立体のような電子源と、該電子源により放出された電子を受け取ることのできる標的表面を有するアノードとを取り囲んでいる。遮蔽体構造体がカソードヘッド組立体及びアノードの間に配置されている。該遮蔽体構造体は、電子が電子源から標的表面まで進み、Ｘ線を発生させるときに通る開口を画成する。更に、遮蔽体構造体は、標的表面から撥ね返った電子が標的を再打撃するのを防止する、電子の捕集面を提供する。
【００１６】
１つの好ましい実施の形態において、少なくとも１つの流体通路が遮蔽体内に形成されている。この流体通路は、リザーバから入口ポートにて冷却液を受け取り、その冷却液は、次に、撥ね返る電子が遮蔽体の内面を打撃する結果として発生された熱を含む、遮蔽体構造体内で発生された熱を吸収し得るように、通路を通って進む。
【００１７】
また、冷却装置の好ましい実施の形態は、遮蔽体構造体の外面に固着された複数の伸長面、すなわち冷却フィンも有している。流体通路を出る冷却液は、熱を遮蔽体から冷却液まで伝導し得るような配向状態とされた伸長面を亙って流れることができる。
【００１８】
１つの好ましい実施の形態において、冷却装置は、また、流体通路の熱伝導能力を増強する手段も有している。図示した実施の形態において、この手段は、遮蔽体構造体及び開口ディスクにより協働可能に画成された流体通路内に形成された複数の極小溝から成っている。これらの極小溝は、冷却液が流れるときに通る流体通路の表面積を増大させ、これにより遮蔽体構造体から冷却液への熱伝導量を相対的に増大させる働きをする。更に、極小溝は、沸騰熱伝導、すなわち、核沸騰が生ずるメカニズムを促進させることにより、単に、表面積の増加に起因する改良以上に、多相熱伝導の効率を向上させる。
【００１９】
１つの代替的な実施の形態において、流体通路の熱伝導能力を増強する上記の手段は、流体通路内に配置されたコイル状ばねを備えている。このばねは、冷却液により遮蔽体構造体から熱が除去されるときの効率及び量を増す伸長面を提供する。
【００２０】
更に別の好ましい実施の形態において、遮蔽体構造体内に形成された流体通路は、冷却液が遮蔽体構造体の第一及び第二の部分を通って流れるのを許容し得るような仕方にて配設されている。更に、これらの通路は、熱が第二の部分内よりもより速い速度にて第一の部分から伝導されるように配向されている。このようにして、より大きい熱量を有する部分（すなわち、第一の部分）は、より低い熱量を有する部分（すなわち、第二の部分）よりも速く冷却される。このことは、より効率的に且つ均一に飛散した状態に捏を分配し、また、冷却液に過度に熱応力が加わらないようにすることを保証するのにも助力する。
【００２１】
また、構造的により堅固なＸ線管組立体及び作用管内に存在する熱及び機械的応力に一層良く抵抗することのできるＸ線管組立体を提供する実施の形態も開示されている。例えば、遮蔽体構造体とＸ線ハウジングとの間に改良された融接継手が提供される。特に、遮蔽体構造体及びＸ線管ハウジングの水平面及び垂直面の双方に沿って形成された継手に沿って融接材料が配置される。このことは、構造的により堅固であり、また、変化する温度及びＸ線管の作動中に加えられる応力に耐えることのできる接続継手を保証する。
【００２２】
本発明の上述した目的及びその他の目的が実現される様子をより完全に理解し得るようにするため、添付図面に図示した特定の実施の形態を参照することにより、本発明をより具体的に説明する。これらの図面は、本発明の典型的な実施の形態のみを示すものであり、このため、その範囲を限定するものと見なすべきでないことを理解しつつ、本発明は、最良の実施の形態及びその使用形態を添付図面を使用して更に具体的に且つ詳細に記述し且つ説明する。
【００２３】
【発明の実施の形態の詳細な説明】
次に、図面に基づいて説明する。図中、同様の部材は同様の参照番号で示してある。これらの図面は、本発明の現在の好ましい実施の形態の線図的な概略図であり、本発明を限定せず、また必ずしも正確な縮尺によるものではない。
【００２４】
先ず、図１及び図２を共に参照すると、Ｘ線管装置の関連する部分が全体として参照番号１００で示してある。全体として参照番号１０１で示したＸ線管、典型的に、「缶」１０７と称される負圧包被体ハウジングが全体として形成されている。負圧包被体すなわち缶１０７は、ハウジング１１２内に配置されている。負圧包被体１０７のカソードシリンダ１０２内に配置されたカソードヘッド１０６、フィラメント（図示せず）及び関係するエレクトロニクス（図示せず）の形態の電子源が缶１０７内に配置されている。「開口」と称される場合があり、また本明細書にて、遮蔽体構造体１０８と、開口ディスク１３７（以下により詳細に説明する）とを備える遮蔽体組立体１１７と称する電子捕集装置がカソード１０６に隣接し且つカソードシリンダ１０２の端部に取り付けられている。また、カソードヘッド１０６に対向して軸方向に配置された回転する標的アノード１０４がＸ線管１０１内に配置されている。電圧源が回転する標的アノード１０４及びカソードヘッド１０６に接続され、カソードとアノードとの間に電圧差が印加されたとき、カソード１０６により放出される電子は加速される。高速の電子がアノードに向けて流れるとき、これらの電子は遮蔽体構造体１０８内に形成された開口１２２を通過する。電子が標的アノード１０４の表面に強く衝撃を加えると、その運動エネルギの一部分がＸ線の放出を励起する。次に、これらのＸ線はＸ線管１０１の側部に形成された窓部１０３（図１）及びハウジング１１２の相応する開口部（図示せず）を通じて部分的に平行化され且つ放出される。
【００２５】
上述し且つ以下に更に詳細に説明するように、回転する標的アノード１０４の表面を打撃する電子の一部はＸ線の放出を励起しない。その代わり、これらの電子は回転する標的アノード１０４から撥ね返る。以下に更に説明するように、遮蔽体構造体１０８は、撥ね返る電子が下降し且つ回転する標的アノード１０４を再打撃し、これにより焦点外れＸ線を発生させるのを防止することを含む、多数の有用な機能を果たす。更に、撥ね返る電子の一部はカソードシリンダ１０２の内面を打撃する。このように、これらの撥ね返る電子は回転する標的アノード１０４を再打撃するのが防止される一方、これら電子は依然として比較的高速度にて進み、これによりこれら構造体を打撃するとき、遮蔽体構造体１０８及びカソードシリンダ１０２内で多量の熱を発生させる。その結果、この熱は、回転する標的アノード１０４にて発生された熱に加えて、Ｘ線管１０１から連続的に除去しなければならず、さもなければ、装置が損傷する可能性がある。上述したように、遮蔽体構造体及びカソードハウジングの過剰な熱は、特に、遮蔽体構造体及び（又は）カソードハウジングが比較的長時間に亙って過剰な熱にさらされる場合、問題となる可能性がある。
【００２６】
図１には、１つの現在の好ましい実施の形態において、ハウジング１１２により形成されたリザーバ内に配置された液体冷却液１１４内にＸ線管１０１を完全に漬ける方法が示してある。本明細書で使用するように、「液体冷却液」は、実質的に液体から成る冷却液及びベーパ及び液体成分の双方から成る冷却液を含むが、これらにのみ限定されるものではない。
【００２７】
Ｘ線装置の作動中、冷却液は熱交換器／冷却装置１３４を介してハウジング１１２を通じて再循環される。冷却液がハウジング１１２を通じて循環されると、熱がＸ線管構成要素から飛散され且つ冷却液によって吸収される。次に、加熱した冷却液は、熱交換器／冷却装置１３４に循環し、この装置にて、輻射面等のような任意の適当な手段により熱が除去される。次に、冷却した液体は再循環されてハウジングリザーバに戻る。
【００２８】
全体として、熱伝導量は、一部分、熱が伝導されるときに通る表面積の寸法の作用である。このように、上述したように、熱がＸ線管から冷却液に伝導されるときの効率は、一部分、従来、特に、遮蔽体構造体及びカソードシリンダ１０２の問題のある領域内で制限されている、冷却される構成要素の表面積に基づく。本発明の実施の形態は、図１にその好ましい実施の形態を全体として図示し、また、図２、図３、図４及び図５Ａに更に詳細に示した遮蔽体構造体１０８を介してこの問題点に対処する。図１、図２及び図１５に最も良く図示するように、遮蔽体構造体１０８は、Ｘ線管１０１の缶１０７の主要本体部分をカソードシリンダ１０２と相互に接続する。図示した実施の形態において、遮蔽体構造体１０８は、遮蔽体構造体１０８の底部に固着された、開口ディスク１３７（図２、図５Ａ及び図１５参照）と称する、別個の底部カバーを有している。一方、開口ディスク１３７は、缶１０７内に形成された相応する凹部１５５に固着されている。好ましくは、この取り付けは、以下に更に詳細に説明する融接継手により行うようにする。現在の１つの好ましい実施の形態において、遮蔽体構造体１０８及び開口ディスク１３７の各々は、グリッドコップ（Ｇｌｉｄｃｏｐ）ＡＬ−１５　ＵＮＳ　Ｃ−１５７１５という商標名で既知であり且つＯＭＧアメリカズ（ＯＭＧ　Ａｍｅｒｉｃａｓ）インコーポレーテッドから販売されている材料のような、酸化アルミ分散強化銅合金にて製造されている。グリッドコップＡＬ−２５、グリッドコップＡＬ−６０　ＵＮＳ　Ｃ−１５７２５及びＵＮＳ　Ｃ−１５７６０をそれぞれ非限定的に含む、その他の材料も使用可能である。
【００２９】
図２及び図３に最も良く示すように、遮蔽体構造体１０８及び開口ディスク１３７の開口１２２は、電子の流れがカソードヘッド１０６から回転する標的アノード１０４まで流れるのを許容する（図２）。又、撥ね返る電子が下降し且つ回転する標的アノード１０４を再打撃するのを防止する機能を果たす、電子捕集面１２４が開口１２２の周りに配置されている。この電子捕集面１２４は、撥ね返る電子の軌跡によりその電子が回転する標的アノード１０４の表面に戻らずに、電子捕集面１２４を打撃するような形状及び配向状態とされている。図示した実施の形態において、電子捕集面１２４は、凹状の形状にて開口１２２に向けて傾斜している。その他の形状及び輪郭も使用可能であることが理解されよう。
【００３０】
現在の１つの好ましい実施の形態において、遮蔽体構造体は、熱を遮蔽体構造体から伝導して除去する手段を有している。非限定的な一例として、１つの好ましい実施の形態において、熱伝導手段は、図１に参照番号１１０で表示し且つ図２、図３、図４及び図５Ａに更に詳細に図示する複数の冷却部材すなわち「フィン」から成っている。これらの冷却フィン１１０は、遮蔽体構造体１０８の外面の周縁の周りに形成された隣接する環状の伸長面から成っており、また、冷却フィンは、図１に図示するように、ハウジング１１２のリザーバ内に配置された液体冷却液１１４に少なくとも部分的にさらされる。
【００３１】
一般に、冷却フィン１１０は、リザーバの冷却液と接触する遮蔽体構造体１０８の表面積を効果的に増大させ、これにより、これらの冷却フィンは、遮蔽体から冷却液に熱が伝達され且つ伝導される効率及び量を増す機能を果たす。このことは、図３及び図４に図示した遮蔽体構造体１０８の１つの実施の形態の図にて最も良く見ることができる。図示するように、複数の冷却フィン１１０が遮蔽体構造体１０８の外面の全体の周りに形成され且つ冷却液がフィンの間を流れ且つ冷却液にさらされる遮蔽体組立体１１７の表面積の部分を最大にし得るように分離されている。このようにして、撥ね返る電子の強い衝撃により電子捕集面１２４、遮蔽体構造体１０８の内面１２５又はカソードシリンダ１０２の内面１０９（図２）に発生された熱を、冷却フィン１１０に伝達し、次に、より効率的に液体冷却液１１４に伝導することができる。このようにして、冷却フィン１１０は、遮蔽体構造体１０８及びカソードシリンダ１０２の領域から液体冷却液１１４への対流による熱伝導を促進するのに特に有用であり、これにより、撥ね返る電子による損傷的な熱効果を減少させる。
【００３２】
フィンにより得られる優れた冷却効果は、別の面においてもＸ線管の有用寿命を引き延ばす。遮蔽体構造体１０８の熱を冷却液に比較的より多く伝達することにより、冷却フィン１１０は、遮蔽体構造体（以下に説明）に形成された冷却液通路を通じて循環される冷却液に付与される熱負荷を減少させる。換言すれば、冷却フィン１１０は、遮蔽体構造体１０８から伝達された熱をより効率的に再分配する作用を果たす。１つの好ましい実施の形態において、フィンによって発生された冷却効果の結果、循環する冷却液に付与される熱負荷が約７パーセント乃至９パーセント減少する。遮蔽体構造体を通じて循環する冷却液に対する熱負荷が減少する結果、循環する冷却液は熱破損を受ける可能性が大幅に減少する。その利点はより長寿命であり且つより信頼性の高いＸ線管装置となる点である。
【００３３】
本発明の１つの好ましい実施の形態は、遮蔽体構造体、従ってＸ線管からの全体的な熱伝導量を増すためフィンを採用するが、遮蔽体の露出面の代替的な構造体又は要素を使用することで表面積を増大させ、リザーバの冷却液に伝導される熱量を増すことができることが認識される。更に、遮蔽体構造体と一体の冷却フィンは、１つの好ましい実施の形態を示すが、本発明は、また、遮蔽体構造体及び（又は）カソードシリンダに別個に取り付け可能である別個の冷却フィン又は冷却フィン構造体或いは同様の装置とすることも考えられる。
【００３４】
本発明の冷却装置は、熱源に実質的に近接して配置され、これにより作動中、Ｘ線管内で、特に遮蔽体構造体１０８の領域内で発生された熱の除去を更に向上させる作用を果たす追加的な流体通路を有することも好ましい。かかる流体通路の例は、図２乃至図４に参照番号１３１、１３２で示してある。
【００３５】
図２乃至図４を更に参照すると、流体通路１３２の色々な特徴に関する更なる詳細が分かる。特に、遮蔽体構造体１０８の外周の周りに流体通路１３２が形成されている。これらの通路には同様にリッジの形態をした複数の分離した冷却面１２６が形成されており、これらリッジは、缶１０７／マニホルド１１６の凹部１５５内に挿入したとき、凹部１５５の内面に当接し、協働して個々の流体通路１３２を形成する。図３には、隣接する冷却面１２６の間に形成された空隙１４１により通路１３２の各々が互いに流体的に連通する方法が示してある。更に、１つの好ましい実施の形態において、流体通路１３１、１３２は、以下に説明する仕方にて互いに流体的に連通する状態に配置されている。以下に更に詳細に説明するように、Ｘ線管の作動中、冷却液は流体通路１３１、１３２の全体に亙って再循環され、対流によって熱を遮蔽体構造体１０８から除去する。
【００３６】
次に、図５Ａ及び図５Ｂ、更に図２を参照すると、流体通路１３１、１３２の構造及び形成に関する更なる詳細が理解される。特に、本明細書にて開口ディスク１３７と称する別個の底部カバーが遮蔽体構造体１０８の底部に固着されている。次に、好ましくは融接継手（以下にその１つの実施の形態を説明する）を介して開口ディスク１３７を缶１０７に形成された凹部１５５に固着する。
【００３７】
図５Ａ及び図５Ｂに図示するように、遮蔽体構造体１０８は、遮蔽体構造体１０８及び開口ディスク１３７が凹部１５５内に配置されたとき、流体通路１３１を画成し得るように開口ディスク１３７の相補面１１５及び凹部１５５と協働する面１１１、１１３を有している。面１１１、１１３、１１５の１つ又は１つ以上が複数の伸長面を有している。好ましくは、伸長面は、それぞれの面の上に配置された複数の極小リッジ１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａをそれぞれ備えるようにする。伸長面の構成は、非限定的に、切込み、成形、取り付け、画成又は伸長面を提供するその他の方法を含む多数の方法の任意のものにより行うことができる。１つの好ましい実施の形態において、極小リッジの各々は、実質的に「Ｖ」字形の断面を有し且つ複数の極小溝（以下に説明）を面１１１、１１３、１１５の１つ又は１つ以上に切込むことにより形成される。
【００３８】
しかしながら、１つ又は１つ以上の面１１１、１１３、１１５と共に伸長面の多岐に亙るその他の型式及び組み合わせを採用することが可能であることが理解されよう。例えば、伸長面は別個に形成し、その後、１つ又は１つ以上の面１１１、１１３又は１１５に取り付けることができる。
【００３９】
更に、１つ又は１つ以上の面１１１、１１３、１１５は同様に複数の凹所を有している。本明細書にて使用する、「凹所」は、非限定的に、面１１１、１１３、１１５に形成され又はその他の方法で画成された窪み、凹型部、へこみ、中空部、空洞、空所、空隙、穴、坑、溝、通路等を含む。１つの好ましい実施の形態において、複数の凹所は、各々が実質的に「Ｖ」字形の断面を有し且つ全体的に上述した複数の極小リッジにより画成された複数の極小溝１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂを備えている。
【００４０】
以下に更に詳細に説明するように、極小溝により面１１１、１１３、１１５に付与された粗さと組み合わさって、極小溝及び極小リッジを形成する結果として実現される表面積の増大は、特に、遮蔽体構造体１０８からの熱伝導量を相対的に増大することを容易にする。
【００４１】
図５Ａ及び図５Ｂは、単に、流体通路１３１の表面積を増大させることを可能にする構造体の１つの実施の形態のみを示すものである。一般に、流体通路１３１にて又は該流体通路に関係する全ての表面積の増大形態は、それが別個の構造体及び（又は）流体通路１３１を画成する１つ又は１つ以上の構造体の幾何学的形態を操作することにより実現されるかどうか関係なく、本発明の範囲に属すると考えられる。かかる一例としての代替的な幾何学的形態について、以下に、詳細に説明する。
【００４２】
極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び（又は）極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂ又はその色々な組み合わせ体の一部又は全ての色々な幾何学的特徴の１つ又は１つ以上は、非限定的に、熱伝導能力の向上、遮蔽体構造体１０８の製造の容易さを含む、所望の効果を実現し得るように必要に応じて変更することが可能であることが理解されよう。例えば、極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂは、図５Ａ、図５Ｂに図示した逆「Ｖ」字形状の幾何学的形態にて又は湾曲先端又は逆「Ｕ」字形の幾何学的形態にて製造することができる。また、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａは、そのそれぞれの断面が実質的に「Ｖ」の形状となるように形成されることが好ましいが、冷却液の核沸騰を容易にし、維持し又はその他の促進する作用を果たす任意のその他の断面形状が本発明の範囲に属すると考えられる。
【００４３】
その幾何学的形態に加えて、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び（又は）極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂの数及び（又は）配置は、１つ又は１つ以上の所望の効果を実現し得るように必要に応じて変更することができる。例えば、流体通路１３１の外側境界を形成する凹部１５５の部分は複数の極小溝及び極小リッジを含む形態とし、流体通路１３１の湿った全周縁が極小溝及び（又は）極小リッジを備え、その湿った周縁は、全体として、液体冷却液１１４と接触した流体通路１３１の面を備えるものと考えられる。１つの好ましい実施の形態において、湿った周縁は、面１１１、１１３、１１５と、流体通路１３１の外周縁を画成する凹部１５５の部分とを備えている。これと代替的に、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び（又は）極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂを流体通路１３１の液体に触れる周縁に選択的に採用し、その液体に触れる周縁の一部分が極小溝及び極小リッジを含み、その他の部分が含まないようにしてもよい。
【００４４】
最後に、流体通路１３１の湿った周縁の少なくとも幾つかの部分に極小溝及び極小リッジを形成することは、これらが互いに対し且つ遮蔽体構造体１０８及び開口ディスク１３７を通じて液体冷却液１１４の流れに対し実質的に平行に配置されるようにすることができる。一例としての配置状態は、非限定的に、極小溝及び極小リッジが同心状又は録音盤の配置状態に配置されることを含む。かかる配置は、遮蔽体構造体１０８及び開口ディスク１３７を通過する液体冷却液１１４の圧力又は流量を顕著に損なうことなく、遮蔽体構造体１０８から液体冷却液１１４への熱伝導の相対的な増大を促進する作用を果たすことが理解されよう。
【００４５】
上記に示唆したように、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂは、遮蔽体構造体１０８からの熱伝導量を相対的に増大させることを促進し、これによりＸ線管１０１の寿命及び性能を向上させる作用を果たす多岐に亙る特徴を備えている。
【００４６】
かかる特徴の１つは、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂの表面積に関する。特に、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂは、特に、流体通路１３１を通って流れる液体冷却液１１４と接触した遮蔽体構造体１０８の全表面積を相対的に増大させる作用を果たすため、これに相応して、遮蔽体構造体１０８から液体冷却液１１４への全体的な熱伝導量も増大する。この効果は、少なくとも一部分、特定の表面積の寸法と該特定の表面積を亙る熱伝導量との間の本明細書に記述した周知の関係により説明される。このように、遮蔽体構造体１０８から液体冷却液１１４への熱伝導量の相対的な増大を容易にする媒介物を提供することにより、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂは協働して、Ｘ線管１０１の色々な構造体を破壊する可能性がある熱に起因して応力及び歪みが発生する可能性を顕著に減少させる。
【００４７】
上述したように、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂにより提供される増大した表面積は、遮蔽体構造体１０８の熱伝導能力を増す作用を果たす。しかし、特に、極小リッジ及び極小溝に伴う望ましい効果は、単に、遮蔽体構造体１０８の表面積を増すことに関係するものにのみ限定されない。実際上、極小溝に伴うその他の望ましい効果はその幾何学的形態の色々な特別な特徴に関する。
【００４８】
特に、極小溝及び極小リッジを使用することにより実現される流体通路の液体に触れる周縁の粗さは、流体通路を流れる冷却液の核沸騰を励起し及び（又は）向上させる作用を果たす。典型的に、核沸騰は、冷却液の二重相流れ、すなわち冷却液が液体及びベーパ状態の双方にて存在する状態にする。核沸騰は、熱伝導のための極めて効率的な媒介物であり、また、顕著な程度、核沸騰により提供される熱流束が表面の粗さに相応して増大することが周知である。一般的に、相対的に粗い面は、その他の全ての点にて、より粗い面に等しい相対的に平滑な面を採用することで実現可能な場合よりも、熱伝導量の相対的な増大を促進する。
【００４９】
表面粗さは、核箇所の利用可能性、すなわちその形状及び（又は）配置によって核沸騰を促進し且つ維持する幾何学的特徴の利用可能性の点から考えることができる。特に、「Ｖ」字形極小溝の頂点は、流体通路１３１内の核箇所として作用する。したがって、極小溝は核沸騰の励起及び維持を促進するのに特に適している。
【００５０】
本明細書に記載した複数の凹所の機能を果たし得るように多岐に亙る手段が有利に採用可能であることを認識すべきである。極小溝１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂは、冷却液の核沸騰を促進する手段の単に一例にしか過ぎない。従って、本明細書に開示した極小溝はこの機能を果たすことができる構造体の単に１つの実施の形態を示すものに過ぎない。この構造体は単に一例であり、本発明の範囲を何ら限定するものと解釈すべきでないことを理解すべきである。
【００５１】
簡単に説明すれば、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂは、少なくとも２つの方法にて遮蔽体構造体から液体冷却液１１４への熱伝導を相対的に増すことを促進する。第一に、極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａ及び極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５Ｂは液体冷却液１１４と接触した遮蔽体構造体１０８の全表面積を増大させる。熱伝導量は少なくとも一部分、表面積の作用であるから、遮蔽体構造体１０８の表面積が増大することは、遮蔽体構造体１０８から液体冷却液１１４への熱伝導量を相対的に増大させることを許容する。更に、極小リッジ１１１Ｂ、１１３Ｂ、１１５、特に極小溝１１１Ａ、１１３Ａ、１１５Ａにより流体通路１３１の液体に触れる周縁に与えられる粗さは液体冷却液１１４の核沸騰を促進し且つ維持し、これにより遮蔽体構造体１０８と液体冷却液１１４との間の熱流束を望ましい程に増大させる作用を果たす。
【００５２】
Ｘ線管１０１のその他の構成要素、特に液体冷却液１１４の流路と共に、遮蔽体組立体１１７及びその作用の色々な追加的な特徴が以下の説明に記載されている。一般に、図１に図示するように、液体冷却液１１４は、ハウジング１１２のリザーバ内に配置された入口導管１０５を介してハウジング１１２に供給される。入口導管１０５は、マニホルド入口／出口接続部１１８に接続され、該接続部は、Ｘ線管１０１の缶１０７に配置され、又は該缶１０７の一体部分として形成された冷却液マニホルド１１６に固着され、又は該冷却液マニホルドと一体に形成されている。冷却液マニホルド１１６は、缶１０７／冷却液マニホルド１１６（図示せず）に形成された入口ポート穴を介して入口導管１０５及び流体通路１３１の間に流体的連通路（図示せず）を形成する。
【００５３】
特に、缶１０７／冷却液マニホルド１１６に形成された入口ポート穴１１６Ａ（図５Ａ参照）を流体通路１３１と整合させることにより、入口導管１０５と流体通路１３１との間の流体的連通状態が実現される。一方、入口ポート穴１１６Ａは、本明細書に説明したマニホルド入口／出口接続部１１８と流体的に連通している。以下に更に詳細に説明するように、入口ポート穴１１６Ａから導入された冷却液は流体通路１３１内に流れ、そのとき、その流れの各々は反対の方位角方向に循環する。もちろん、液体冷却液１１４が流体通路１３１を通って進むとき、熱は遮蔽体構造体１０８から液体冷却液１１４に伝導される。
【００５４】
更に、凹部１５５の内壁に画成されたキャビティ２００（図６Ａ参照）を介して、流体通路１３１は流体通路１３２と流体的に連通する状態に置かれる（図示せず）。キャビティ２００は、流体通路１３１と少なくとも１つの流体通路１３２との間の流体的連通を促進するのに十分に大きい。このように、この実施の形態において、２つの冷却液は流体通路１３１を通って流れ、遮蔽体構造体１０８の反対側側部にて収斂する。次に、冷却液はキャビティ２００内に流れ、従って流体通路１３２を介して遮蔽体構造体１０８の上半体部分に流れる。この場合にも冷却液は分割し、２つの流れは遮蔽体構造体１０８の上半体部分を横断する。また、下半体部分におけると同様に、冷却液は、遮蔽体及び冷却面１２６の上方を流れるときに加熱される。
【００５５】
図１を更に参照すると、冷却液の２つの流れは遮蔽体構造体１０８の上半体部分を横断し、収斂し、次に、流体通路１３２から出て、缶１０７／冷却液マニホルド１１６に形成され且つマニホルド入口／出口接続部１１８と流体的に連通した出口ポート穴１１６Ｂ（図５Ａ参照）を通って流れる。マニホルド入口／出口接続部１１８の出口流体導管１２０は、流体流れ線で示すように、ハウジング１１２のリザーバと流体的に連通している。特定のＸ線管の形態において、別のマニホルドを使用して、冷却液又はその一部分をＸ線管のその他の領域に形成されたその他の冷却通路に向け、リザーバ内に排出される前に、対流により更に熱を除去することが可能であることが理解されよう。
【００５６】
一度びリザーバハウジング１１２内に排出されたならば、液体冷却液１１４は、上述したように、遮蔽体構造体１０８の冷却フィン１１０を含むＸ線管の外面の上方を流れ対流によって冷却する。最後に、液体冷却液１１４は、リザーバの排出接続部１３６にてハウジング１１２のリザーバから出て、図１に図示するように熱交換器／冷却装置１３４に流動して戻り、サイクルを繰り返す。このように、冷却フィン１１０により行われる対流による熱伝導は、流体通路１３１、１３２内で対流による冷却を通じて実現される熱伝導を補助し、これにより遮蔽体構造体１０８からの全体的な熱伝導量を相対的に増大させる。
【００５７】
流体通路１３１、１３２に冷却液を提供するために使用できるその他の構成も利用可能であることが理解されよう。例えば、入口ポート１１６Ａは流体通路１３１に接続され、出口ポート１１６Ｂは流体通路１３２に接続されているが、反対の構成とすることができる。更に、多数の入口ポート及び（又は）多数の出口ポートも利用可能であり、また、上述したように、追加的なマニホルドを使用して、冷却液をＸ線管のその他の領域に向けることができる。また、当該技術分野の当業者は、流体通路１３１、１３２を互いに流体的に連通させるため異なる配置を利用することが可能であることが理解されよう。
【００５８】
更に、冷却液マニホルド１１６から遮蔽体構造体１０８の下半体部分の通路１３１までの入口ポート穴１１６Ａの相対的な配向状態を変更することができる。例えば、入口ポート穴１１６Ａは、直ぐ対向する位置に配置する、すなわち冷却液が遮蔽体１０８及び通路１３２の上半体部分に入る箇所にて、１８０゜の角度に沿って配置することが好ましい。すなわち、入口ポート穴１１６Ａは、キャビティ２００から１８０゜の位置に配置されることが好ましい。
【００５９】
この流れ方法は、図６Ａに概略図的に図示されており、この場合、冷却液は入口ポート穴１１６Ａを介して遮蔽体構造体１０８の下半体部分に入り、その後、各々が対向する方位角方向に循環する２つの流れに分割する。次に、２つの流れは、キャビティ２００にて収斂し、この場所にて、この流れは、流体通路１３２を介して遮蔽体構造体１０８の上半体部分に入る。この型式の構成により、２つの流れの流量は略等しく、このため、熱伝導量は略等しい。
【００６０】
しかし、上述したように、遮蔽体構造体１０８内での熱の分配状態は、不均一である。すなわち、窓部１０３により近接する遮蔽体の側部は、典型的に、その反対側よりもより高温度にさらされる。これは、後方散乱した分子に対し標的角度により付与される効果に起因するものである、すなわち、より多くの電子が中心線側よりも電子捕集面１２４の窓側を打撃する。従って、別の実施の形態において、冷却液の流量は、より大きい熱量を有する、遮蔽体の部分（すなわち、窓部１０３により近接する側）にて増し、このことは、熱の除去量を増すことになる。
【００６１】
１つの実施の形態において、このことは、流体通路１３１に対する入口ポート穴１１６Ａ及び（又は）キャビティ２００の相対的配向状態を変更することにより実現される。この特別な配置は、図６Ｂに図示されている。図示するように、流体通路１３１及びキャビティ２００が窓部１０３に近接する側になるように入口ポート穴１１６Ａを配置するために１８０゜以下の角度αが使用される。この相対的移動長さの短縮は、冷却液の流量を増し、これにより、その側における対流熱伝導量を増し且つ方位角方向への遮蔽体の温度勾配を減少させる。その結果、窓側における熱伝導量が増大する。これと逆に、遮蔽体構造体１０８の残りの側における熱伝導は減少する。
【００６２】
その他の方法によっても同様に、熱伝導量を増すことができる。例えば、窓部１０３に近接する側（すなわち、より大きい熱量を有する部分）にて流体通路１３１の流動断面積を大きくすることができ、遮蔽体の対向する側／残りの側に配置された通路は減少する。このことは、より大きい熱量を有する遮蔽体の部分を流れる冷却液の流量を増し、このため、対流により伝導される熱量を増すことになる。
【００６３】
遮蔽体組立体１１７、遮蔽体構造体１０８及び（又は）開口ディスク１３７は多岐に亙る異なる方法にて具体化することが可能であることが理解されよう。一例としての代替的な遮蔽体の実施の形態の色々な特徴は図７及び図８に図示されており、この場合、遮蔽体構造体の１つの代替的な実施の形態が参照番号１０８´で示してある。遮蔽体構造体のこの代替的な実施の形態の構造及び作用は多くの点にて遮蔽体構造体１０８の作用と同様であるため、共通の特徴及びその要素の更なる説明は不要である。図３、図４及び図７、図８、図１１に図示した実施の形態の全ての重要な相違点、例えば空隙１５１は、主として、以下の図９、図１０、図１１、図１２Ａ、図１２Ｂを説明する場合に説明する。
【００６４】
次に、図９及び図１０を参照すると、遮蔽体構造体１０８´は、特に、遮蔽体構造体１０８´の底部半部分に形成された複数の流体通路１３１を有している。流体通路１３１は、遮蔽体構造体１０８´の本体内に直接的に且つ一体に（すなわち、中空のボアの形態にて）形成することができ、又は図示した実施の形態の場合のように、遮蔽体構造体１０８´の底部に分離したリッジ１３３、１３５を有する通路を画成することにより形成することができる。
【００６５】
次に、図１１、更に図９及び図１０を参照すると、全体として参照番号１１７´で示した遮蔽体組立体の１つの代替的な実施の形態の更なる詳細が図示されている。特に、遮蔽体組立体１１７´の開口ディスク１３７´は、相応する開口１２２と、全体として参照番号１３３´、１３５´で示した相補的なリッジとを備えており、これらリッジは、遮蔽体組立体１１７´の遮蔽体構造体１０８´の上のリッジ１３３、１３５と当接し、これにより開口ディスク１３７´が遮蔽体構造体１０８´と合わさったとき、流体通路１３１を形成する。図示した実施の形態において、参照番号１３１で示した双方の流体通路は、図１１に図示するように、円形のリッジ１３５に形成された空隙により互いに流体的に連通している。
【００６６】
次に、図１２Ａ及び図１２Ｂ、更に図１１を参照すると、遮蔽体組立体１１７´は、流体通路１３１の熱伝導能力を増強する手段を含むことができる。この機能を果たす一例としての構造体は、流体通路１３１内に配置された、図１１、図１２Ｂに参照番号３００、３０２で示すコイル巻線から成るものである。
【００６７】
図１２Ｂの断面側面図には、流体通路１３１内に配置されたコイル巻線すなわちコイル３００、３０２が図示されており、この場合、リッジ１３３´、１３５´が遮蔽体構造体１０８´の底部に形成された相応するリッジ１３３、１３５と合わさるとき、流体通路１３１が形成される。コイル３００、３０２は、遮蔽体にて使用される型式の銅又はアルミニウム酸化物分散強化銅合金のような、熱伝導性材料で出来たものであることが好ましい。コイル巻線の各巻線は、円形又は非円形の何れかの断面を有し、また、選択的に、不均一な直径／厚さを有することができる。コイル巻線の巻線は、同様に熱伝達を増すことができる融接又は同様の取り付け手段により流体通路の内壁に固着することができる。
【００６８】
コイル３００、３０２の各々は、流体通路１３１内にて液体冷却液１１４により提供される熱伝導量を増強する。特に、コイル３００、３０２が存在することは、流体通路１３１内に追加的な表面積を提供し、このことは、さもなければ可能な場合よりも熱伝導の相対的な増加を促進する。更に、コイル３００、３０２は、液体冷却液が流体通路１３１内でコイル３００、３０２の上方を流れるとき、液体冷却液１１４の境界層を破壊する。冷却液の境界層が破壊することは、冷却液内の流れの乱流を促進し、これにより熱伝導を向上させることになる。更に、流体通路１３１に形成された空隙（図１１の開口ディスク１３７´の参照番号１３９´／１６１´、１５１´／１５３´として図示）のため、液体冷却液１１４は、コイル３００、３０２の枢軸に対し平行に且つ垂直に流れる。このことは、熱が遮蔽体構造体１０８´から伝導される量及び効率を更に増すことになる。
【００６９】
コイル３００、３０２により行われる熱伝導の増強機能を提供するためその他の構造体を使用することもできることが理解されよう。通路内に伸長した熱伝導面を提供する実質的に任意の構造構成要素を使用することができる。例えば、捩ったテープ、銅フォイル型要素を使用することができる。また、図示したコイル装置以外の配向状態の線材を使用することもできる。
【００７０】
特に、液体冷却液１１４の流路に関して、Ｘ線管１０１のその他の構成要素と共に、遮蔽体組立体１１７´及びその作用の色々な追加的な特徴について以下に説明する。
【００７１】
全体として且つ図１に図示するように、液体冷却液１１４は、ハウジング１１２のリザーバ内に配置された入口導管１０５を介してハウジング１１２に供給される。入口導管１０５は、冷却液マニホルド１１６に固着されまた該マニホルドと一体に形成されたマニホルド入口／出口接続部１１８に接続され、該マニホルドはＸ線管１０１の缶１０７上に配置され、又は該缶の一体部品として形成されている。冷却液マニホルド１１６は、マニホルドに形成された入口ポート（図示せず）を介して入口導管１０５と流体通路１３１（図示せず）との間に流体的連通状態を形成する。
【００７２】
特に、当接するリッジ１３３／１３３´（図１１及び図１２Ｂ参照）に形成された空隙１５１／１５１´（図１１参照）が入口導管１０５から来る液体冷却液１１４を受け入れ得るように入口ポート穴（図示せず）と整合するように、冷却液マニホルド１１６内で遮蔽体構造体１０８´を配向することにより、入口導管１０５と流体通路１３１との間の流体的連通状態が実現される。このように、冷却液は、通路１３１内に流れることができる。冷却液が流体通路１３１に入ると、その冷却液は、２つの流れに分割し、その各々の流れは、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、対向する方位角方向に循環する。もちろん、冷却液が流体通路１３１を進むとき、遮蔽体構造体１０８´から液体リザーバ１１４に熱が伝導される。
【００７３】
しかし、遮蔽体構造体１０８´を通る冷却液の流れは、必ずしも流体通路１３１にのみ制限されるものではない。図示した実施の形態において、流体通路１３１は、流体通路１３２と更に流体的連通状態に置かれる。図９に図示するように、これは、実質的に空隙１５１に対向する箇所にてリッジ１３３に別の空隙１５３を提供し且つ実質的に空隙１５１´に対向する開口ディスク１３７´に相応する空隙１５３´を提供することにより、実現される。
【００７４】
図１３Ａ、図１３Ｂに図示するように、全体として参照番号２００で示したキャビティが凹部１５５の内壁に形成されている。キャビティ２００は、空隙１５３と整合され且つ流体通路１３１と少なくとも１つの流体通路１３２との間の流体的連通を促進するのに十分に大きい。このため、一例としての実施の形態において、２つの冷却液の流れが流体通路１３１を通って進み、次に、遮蔽体構造体１０８´の反対側部にて収斂する。次に、液体冷却液１１４は、空隙１５３／１５３´を介してキャビティ２００内へ、また、次に、流体通路１３２を介して遮蔽体構造体１０８´の上半体部分内への流れを続ける。この場合にも、冷却液は分割して、２つの流れは、遮蔽体構造体１０８´の上半体部分を横断して流れる。また、下半体部分におけると同様に、冷却液は、遮蔽体構造体１０８´及び冷却面１２６の上方を流れるとき、加熱される。
【００７５】
図１を更に参照すると、冷却液の２つの流れは、遮蔽体構造体１０８´の上半体部分を横断し、収斂し、次に、マニホルド入口／出口接続部１１８に形成され且つ流体通路１３２と流体的に連通した出口ポート穴（図示せず）から出る。出口流体導管１２０は、流体の流れ線で示すように、リザーバと流体的に連通している。
【００７６】
次に、冷却装置の現在の好ましい実施の形態を図１４に基づいて説明する。本明細書に説明し又は意図する遮蔽体構造体の全ての実施の形態は、この冷却装置と共に有益に採用可能であることが理解されよう。
【００７７】
図１４に図示するように、冷却液マニホルド１１６は、冷却フィン１１０と共に作用し、遮蔽体組立体１１７、従って、Ｘ線管装置１００の全体的な対流による冷却を向上させる。具体的には、上述したように、熱交換器／冷却装置１３４により冷却液の流れが発生され、冷却液は、入口導管１０５を通って冷却液マニホルド１１６、また、流体通路１３１、１３２内に流れる。
【００７８】
しかし、図１に図示するように冷却液を直接、リザーバ内に排出することに代えて、出口流体導管１２０は参照番号１２８で示した流れ偏向器に接続されており、この流れ偏向器が冷却液を２つの排出流に分割する。流れ偏向器１２８からの冷却液の流れの一方は、冷却液出口ポート１３８を通じてリザーバ１１２に排出されて（又は、選択的に、別のマニホルドに排出され、このマニホルドにて、冷却液は、上述したように、Ｘ線管の他の領域に向けることができる）。流れ偏向器１２８からの他の冷却液の流れは、冷却液の出口ポート１３０を通じて排出され、その流れは、特に、冷却フィン１１０を横断するように方向決めされる。この方向決めされた流れは、冷却フィン１１０からより効率的に熱を除去する。図１に図示するように、冷却液は、最終的に、リザーバの排出接続部１３６にてリザーバから出て且つ熱交換器／冷却装置１３４まで流動して戻り、サイクルを繰り返す。
【００７９】
図１４に図示した冷却装置の実施の形態は、次のようにすることでＸ線管の冷却を向上させる、すなわち、ｉ）Ｘ線管、特に、遮蔽体構造体１０８の表面積を増大させ、これにより、Ｘ線管構造体からリザーバ冷却液への対流による熱伝導量を増大させる冷却フィンを提供することと、ｉｉ）フィンからの対流熱伝導を増し、これにより、フィンの対流冷却効果を増強すべく、フィンを亙ってマニホルド冷却液の排出分の一部分を方向決めすることと、ｉｉｉ）遮蔽体構造体の内部を対流により冷却することとによる。流体通路、外部フィン及び二重排出マニホルドによる組み合わさった効果は、Ｘ線管から熱が除去される量を顕著に増大させることである。この向上した熱伝導量は、Ｘ線管の作動温度を低下させ、これにより、形成される熱機械的応力を減少させ、冷却液の熱分解を実質的に防止し、これにより、冷却液、従って、Ｘ線管の寿命を引き延ばすことになる。
【００８０】
上述した好ましい実施の形態は、二重出口流偏向器を教示するが、多数の出口を有する流れ偏向器も利用可能であることが理解されよう。従って多数（すなわち、２つ以上）の出口流れ偏向器を採用するＸ線管冷却装置が本発明の範囲に属するものと考えられる。
【００８１】
上述したように、遮蔽体及び開口ディスク組立体の領域内に存在する過剰な温度は、２つの構成要素が取り付けられる領域にて特に問題となる機械的応力を生じさせる。これらの領域は、最も破損し易いことがしばしばである。従って、本発明の実施の形態は、特に、遮蔽体構造体１０８及び開口ディスク１３７が缶１０７に取り付けられる場合、この問題点に対応することを目的としている。特に、開口ディスク１３７と缶１０７との間に改良された融接継手の形態が提供される。従来技術にて一般的であるように、水平面でのみ融接した継手を提供することに代えて、開口ディスクは、水平面及び垂直面の双方にて缶に融接される。この融接の構成の好ましい実施の形態は、以下に説明する図１５及び図１６に図示されている。
【００８２】
図１５は、遮蔽体構造体１０８及び開口ディスク１３７に固着されたカソードシリンダ１０２の概略図である一方、該開口ディスクは、缶１０７に固着されている。図１６は、缶１０７と開口ディスク１３７との間の融接継手の現在の好ましい実施の形態を示す、図１５の線１６−１６に沿った断面図である。図示するように、開口ディスク１３７は、開口ディスク１３７の周縁の周りを外方に突き出す肩部領域３５０を有している。缶１０７は、開口ディスク１３７の肩部領域と合わさる相応的形状の肩部領域３５２を有している。特に、２つの肩部領域が共に、水平方向合わさり領域４０２及び垂直方向合わさり領域４００を形成する方法が示されている。これらの２つの領域は、共に融接することができる。この構成は、水平方向面に沿ってのみ融接部分を有する継手の構成の場合と比べて好ましい実施の形態にて６倍以上、開口ディスク１３７と缶１０７との間の応力を減少させる点にて特に好ましい。従って、改良された融接継手は、Ｘ線管の極端な温度に関係する応力に一層良好に抵抗し、その結果、破損し難く、また、全体的な作用寿命をより長い装置となる。
【００８３】
本発明は、その精神又は必須の特徴から逸脱せずに、その他の特別な形態にて具体化することができる。これらの説明した実施の形態は、全ての点にて単に一例にしか過ぎず、限定的なものではないと見なすべきである。このため、本発明の範囲は、上記の説明ではなく特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の意義及び等価物の範囲に属する全ての変更はその範囲に包含すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
冷却装置の１つの好ましい実施の形態の平面図である。
【図２】
図１に図示したカソードシリンダ及び遮蔽体構造体の１つの実施の形態の等寸法図的な断面図である。
【図３】
遮蔽体構造体の１つの実施の形態の斜視図である。
【図４】
図３の遮蔽体構造体の実施の形態の側面図である。
【図５】
５Ａは、遮蔽体組立体の１つの実施の形態の断面図である。
５Ｂは、開口ディスクの１つの実施の形態の平面図である。
【図６】
６Ａは、遮蔽体組立体の下方流体通路を通る冷却液の流路を示す、開口ディスクの１つの実施の形態の平面図である。
６Ｂは、図６Ａに図示した開口ディスクの１つの代替的な実施の形態の平面図である。
【図７】
遮蔽体組立体の別の実施の形態の斜視図である。
【図８】
図７の遮蔽体構造体の実施の形態の側面図である。
【図９】
図７の遮蔽体構造体の実施の形態の平面図である。
【図１０】
図７の遮蔽体構造体の実施の形態の断面図である。
【図１１】
遮蔽体構造体の別の実施の形態の分解斜視図である。
【図１２】
１２Ａは、図１１に図示した遮蔽体構造体の実施の形態の平面図である。
１２Ｂは、図１１に図示した遮蔽体構造体の実施の形態を示す、図１２Ａの線１２Ｂ−１２Ｂに沿った断面図である。
【図１３】
１３Ａは、遮蔽体組立体の下方流体通路を通る冷却液の流路を示す、開口ディスクの１つの実施の形態の平面図である。
１３Ｂは、図１３Ａに図示した開口ディスクの１つの代替的な実施の形態の平面図である。
【図１４】
冷却装置の１つの代替的な実施の形態の平面図である。
【図１５】
カソードシリンダ、遮蔽体組立体及び缶の断面図である。
【図１６】
開口ディスクと缶との間の融接継手の形態の１つの実施の形態を示す、図１５の線１６−１６に沿った詳細図である。
【図１】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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