(57)【要約】  【課題】支持体19の放熱特性を向上させ、給電部26の温度を低減したＸ線管11を提供する。  【解決手段】外囲器12内に陽極ターゲット16、陰極フィラメント18を設ける。陽極ターゲット16を支持体19の一端に支持し、支持体19の他端を外囲器12の外部に突出させる。支持体19の他端に陽極ターゲット16への給電部26を設ける。外囲器12および支持体19の他端側を管容器27に収容し、管容器27内に絶縁材33を充填する。支持体19の他端側でかつ外囲器12と給電部26との間を、絶縁材33と接触する接続部28で管容器27に接続する。接続部28で、支持体19を保持し、絶縁材33に蓄積された熱を放熱し、支持体19の熱を絶縁材33や管容器27に伝達して管容器27から放熱しやすくし、支持体19の放熱特性を向上させる。支持体19の接続部28と給電部26との位置関係により、給電部26の温度を低減させる。  【選択図】図１
2007042434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を透過する出力窓が形成された外囲器と、
この外囲器内に設けられた陽極ターゲットと、
この陽極ターゲットを一端に支持し、他端が前記外囲器の外部に突出する支持体と、
この支持体の他端に接続された前記陽極ターゲットへの給電部と、
前記外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、
前記外囲器の少なくとも一部およびこの外囲器から突出する支持体の他端側を収容する管容器と、
前記管容器内に充填された絶縁材と、
前記外囲器から突出する前記支持体の他端側でかつ前記外囲器と前記給電部との間を前記管容器に接続しその表面が前記絶縁材と接触するように配置された接続部と
を具備していることを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
接続部は、支持体と管容器とを径方向および軸方向のいずれかで接続している
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
【請求項３】
接続部の絶縁材に接する表面には、その表面の表面積を広くする手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載のＸ線管。
【請求項４】
接続部は、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有するセラミックスで形成されている
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】
接続部は、１０ｋＶ／ｍｍ以上の絶縁耐力を有するセラミックスで形成されている
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】
管容器の外面を冷却する冷却手段を具備している
ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を発生するＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線管は、図１２に示すように、真空外囲器１内に収容された陰極フィラメント２と陽極ターゲット３との間に高電圧を印加することにより、陰極フィラメント２から電子が放出され、この電子が陰極フィラメント２と陽極ターゲット３との電位差で加速されて陽極ターゲット３に衝突し、Ｘ線が発生して真空外囲器１の出力窓４から放射される。陽極ターゲット３を支持する支持体５の内部の冷却液路６には冷却液が循環され、電子の衝突によって熱が発生する陽極ターゲット３を冷却する。また、真空外囲器１を冷却するための冷却液路７も設けられている。
【０００３】
また、陽極ターゲットと陰極フィラメントとを収容した真空外囲器を絶縁油が充填されたハウジング内に収容し、真空外囲器の外部へ突出した陽極の端部を、電気絶縁性の熱伝導部材を介して、ハウジングの内壁面に連結したＸ線管がある。陽極への給電部は真空外囲器から突出する陽極の端部側で真空外囲器と熱伝導部材との間にあり、この給電部を通じて高圧トランスからの高電圧を陽極に印加している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２５１７３５号公報（第２−３頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、陽極ターゲットを支持する支持体の内部に冷却液を循環させ、陽極ターゲットにて発生する熱を冷却する構造の場合、熱交換器、循環ポンプ、ホースなどを使用した循環液の循環冷却システムが必要となり、維持管理の手間とコストがかかる。特に、循環液に純水を使用する場合には、純水の電気伝導度が上昇することを防ぐため、イオン交換樹脂を使ったフィルタが必要となり、より維持管理の手間とコストがかかる。
【０００５】
また、真空外囲器の外部へ突出した陽極の端部を、電気絶縁性の熱伝導部材を介して、ハウジングの内壁面に連結する構造の場合、陽極への給電部は真空外囲器から突出する陽極の端部側で真空外囲器と熱伝導部材との間にあり、陽極の熱伝導部材の部分より給電部の部分の温度が高くなり、耐電圧などに影響が発生する。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、支持体の熱の放出特性を向上でき、給電部の温度を低減できるＸ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、Ｘ線を透過する出力窓が形成された外囲器と、この外囲器内に設けられた陽極ターゲットと、この陽極ターゲットを一端に支持し、他端が前記外囲器の外部に突出する支持体と、この支持体の他端に接続された前記陽極ターゲットへの給電部と、前記外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、前記外囲器の少なくとも一部およびこの外囲器から突出する支持体の他端側を収容する管容器と、前記管容器内に充填された絶縁材と、前記外囲器から突出する前記支持体の他端側でかつ前記外囲器と前記給電部との間を前記管容器に接続しその表面が前記絶縁材と接触するように配置された接続部とを具備しているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外囲器から突出する支持体の他端側でかつ外囲器と給電部との間を管容器に接続する接続部により、支持体を保持するとともに、絶縁材に蓄積された熱をこれに接触する支持体を介して放熱し、また、支持体の熱を絶縁材や管容器に伝達して管容器から放熱しやすくでき、支持体の熱の放出特性を向上でき、さらに、支持体に対する接続部と給電部との位置関係により給電部の温度を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１ないし図５に第１の実施の形態を示し、図１はＸ線管の基本構造の断面図、図２ないし図５はそれぞれＸ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【００１１】
図１に示すように、11は固定陽極型のＸ線管で、このＸ線管11は、内部を真空保持する外囲器12を備えている。この外囲器12は、Ｘ線管11の管軸に沿った軸方向の一端側の真空外囲器13と、外囲器12の高電圧絶縁部を構成する部分である他端側の絶縁外囲器14とを組み合わせて構成されている。
【００１２】
真空外囲器13は、その先端外径が徐々に細くなる筒状で、先端面が平坦に形成され、その平坦部分にＸ線を透過する出力窓15が設けられている。この出力窓15には、Ｘ線の減衰が少ない材料として例えばベリリウム（Ｂｅ）が使用され、厚さが数１０〜数１００μｍに薄く形成されている。
【００１３】
絶縁外囲器14は、電気絶縁性セラミックスを含む絶縁材料で筒状に形成されている。
【００１４】
また、真空外囲器13の内部には、出力窓15に対向して陽極ターゲット16が配置され、この陽極ターゲット16の外側に収束電極17が配置され、この収束電極17の外側に陰極フィラメント18が配置されている。陰極フィラメント18は、収束電極17の外周部に固定されている。
【００１５】
また、外囲器12内の中心部には支持体19が配置され、この支持体19の一端が集束電極17の内側に配置されるとともに先端で陽極ターゲット16を支持している。この支持体19の他端側周面が絶縁外囲器14の他端側に連結部材20によって封止状態で連結保持され、この支持体19の他端側に絶縁外囲器14の外部に突出する突出部21が形成されている。絶縁外囲器14から突出する支持体19の他端側には小径となる嵌合部22が形成されている。
【００１６】
支持体19の他端である突出部21の端面には、支持体19の内部に形成された排気路23を通じて外囲器12内を排気するための排気管24が設けられているとともに、陽極ターゲット16に高電圧を印加するための高圧ケーブル25が接続される給電部26が設けられている。
【００１７】
また、外囲器12の高電圧絶縁部を構成する部分である絶縁外囲器14、および絶縁外囲器14から突出する支持体19の突出部21などが、絶縁性を有する材料で形成された管容器27に収容されている。
【００１８】
また、絶縁外囲器14から突出する支持体19の嵌合部22であって絶縁外囲器14と給電部26との間に、この支持体19と管容器27とを径方向で接続しその表面が絶縁材33と接触するように配置された接続部28が配設されている。この接続部28は、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導特性および１０ｋＶ／ｍｍ以上の高電圧絶縁性を有するセラミックスで、環状に形成され、内側には支持体19の嵌合部22に嵌合して接合する嵌合孔29が形成され、外周面には管容器27の内周面に接合する接合部30が形成されている。接続部28の外囲器12内に臨む表面部31には、その表面部31の表面積を広くする手段としてブラスト処理が施されている。支持体19の嵌合部22に嵌合された接続部28は保持部材32で支持体19に保持されている。なお、高熱伝導特性が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であると十分な熱伝導が得られず、高電圧絶縁性が１０ｋＶ／ｍｍ以下であると使用に耐えない。接続部28の材料のセラミックスとしては、例えば窒化アルミニウムを用いることにより、９０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導率が得られる。
【００１９】
また、管容器27の内部には、例えばシリコーン樹脂などのポッティング材である絶縁材33が充填されている。
【００２０】
また、管容器27の外面には、少なくとも接続部28が接続される管容器27の部分である外周面を含み、管容器27を冷却する冷却手段34が配設されている。冷却手段34としては、Ｘ線管11の入力に応じて例えば空冷や液冷を選択できるが、維持管理が容易な空冷が好ましい。
【００２１】
そして、Ｘ線管11の動作時には、外囲器12内に収容された陰極フィラメント18と陽極ターゲット16との間に高電圧を印加することにより、陰極フィラメント18から電子が放出され、この電子が陰極フィラメント18と陽極ターゲット16との電位差で加速されて陽極ターゲット16に衝突し、Ｘ線が発生して真空外囲器13の出力窓15から放射される。
【００２２】
陽極ターゲット16への電子の衝突によって熱が発生し、この陽極ターゲット16の熱が、支持体19に伝わり、この支持体19の他端に接続されている接続部28を介して絶縁材33や管容器27などへ放散および伝熱される。接続部28または絶縁材33から管容器27に伝達された熱は、管容器27の外面を冷却する冷却手段34によって放熱される。
【００２３】
例えばＸ線管11の熱負荷を２００Ｗとし、接続部28がある場合にはパラジウム（Ｐｄ）を用いた陽極ターゲット16の温度は７００℃以下となるが、接続部28が無い場合にはパラジウム（Ｐｄ）を用いた陽極ターゲット16の温度は１０００℃以上となることが熱解析結果より判明した。陽極ターゲット16の温度が７００℃以上になると、Ｘ線強度低下や耐電圧問題が発生する場合がある。
【００２４】
このように、絶縁外囲器14から突出する支持体19の他端側でかつ絶縁外囲器14と給電部26との間を管容器27に接続する接続部28により、支持体19を保持するとともに、絶縁材33に蓄積された熱をこれに接触する支持体19を介して放熱し、また、支持体19の熱を絶縁材33や管容器27に伝達して管容器27から放熱しやすくでき、冷却液を用いる場合のような維持管理が必要なく、支持体19の熱の放出特性を向上でき、さらに、支持体19に対する接続部28と給電部26との位置関係により給電部26の温度を低減できる。
【００２５】
接続部28の絶縁材33に接する表面部31をブラスト処理しているため、平面に比べて、絶縁材33に接する表面積が広くなり、接続部28から絶縁材33への熱伝達性を向上できるとともに、沿面距離を確保できる。
【００２６】
接続部28の材料には２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率、１０ｋＶ／ｍｍ以上の絶縁耐力を有するセラミックス、例えば窒化アルミニウムを用いることにより、高熱伝導と高絶縁性とを兼ねることができる。
【００２７】
また、接続部28の絶縁材33に接する表面部31の表面積を広くする手段としては、ブラスト処理に限らない。例えば、図２に示すように接続部28の表面部31を波形にしたり、図３に示すように接続部28の表面部31を凹凸状に形成したり、図４に示すように接続部28の管容器27に接する周縁部の幅を広くしたり、図５に示すように接続部28の幅を外径方向に向かうに従って階段状に広くすることなどによっても、接続部28の絶縁材33に接する表面部31の表面積を広くすることができる。
【００２８】
次に、図６ないし図１１に第２の実施の形態を示し、図６はＸ線管の基本構造の断面図、図７ないし図１１はそれぞれＸ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【００２９】
絶縁外囲器14から突出する支持体19の嵌合部22であって絶縁外囲器14と給電部26との間に、この支持体19と管容器27とを軸方向で接続する接続部28が配設されている。接続部28は、環状（筒状）に形成され、内側には支持体19の嵌合部22に嵌合して接合する嵌合孔29が形成され、外端面には管容器27の端面に接合する接合部30が形成されている。接続部28の外囲器12内に臨む表面部31には表面積を広くする手段としてブラスト処理が施されている。
【００３０】
また、管容器27の外面には、少なくとも接続部28が接続される管容器27の部分である端面を含み、管容器27を冷却する冷却手段34が配設されている。
【００３１】
そして、Ｘ線管11の動作時において、陽極ターゲット16への電子の衝突によって発生した熱が、支持体19に伝わり、この支持体19の他端に接続されている接続部28を介して絶縁材33や管容器27などへ放散および伝熱される。接続部28または絶縁材33から管容器27に伝達された熱は、管容器27の外面を冷却する冷却手段34によって放熱される。
【００３２】
このように、絶縁外囲器14から突出する支持体19の他端側でかつ絶縁外囲器14と給電部26との間を管容器27に接続する接続部28により、支持体19を保持するとともに、絶縁材33に蓄積された熱をこれに接触する支持体19を介して放熱し、また、支持体19の熱を絶縁材33や管容器27に伝達して管容器27から放熱しやすくでき、冷却液を用いる場合のような維持管理が必要なく、支持体19の熱の放出特性を向上でき、さらに、支持体19に対する接続部28と給電部26との位置関係により給電部26の温度を低減できる。
【００３３】
また、接続部28の絶縁材33に接する表面部31の表面積を広くする手段としては、ブラスト処理に限らない。例えば、図７に示すように接続部28の嵌合孔29のうち支持体19に嵌合していない箇所の内径を広くしたり、図８に示すように接続部28の表面部31を凹凸状に形成したり、図９に示すように接続部28の表面部31を波形にしたり、図１０に示すように接続部28の外径を軸方向の他端へ向かうに従って階段状に広くしたり、図１１に示すように接続部28の管容器27に接する縁部の幅を広くすることなどによっても、接続部28の絶縁材33に接する表面部31の表面積を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すＸ線管の基本構造の断面図である。
【図２】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図３】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図４】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図５】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示すＸ線管の断面図である。
【図７】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図８】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図９】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図１０】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図１１】同上Ｘ線管の接続部の他の形状を示す一部の断面図である。
【図１２】従来のＸ線管を示す一部の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
11    Ｘ線管
12    外囲器
15    出力窓
16    陽極ターゲット
18    陰極フィラメント
19    支持体
26    給電部
27    管容器
28    接続部
33    絶縁材
34    冷却手段
【図１】
2007042434.tif 000003
【図２】
2007042434.tif 000004
【図３】
2007042434.tif 000005
【図４】
2007042434.tif 000006
【図５】
2007042434.tif 000007
【図６】
2007042434.tif 000008
【図７】
2007042434.tif 000009
【図８】
2007042434.tif 000010
【図９】
2007042434.tif 000011
【図１０】
2007042434.tif 000012
【図１１】
2007042434.tif 000013
【図１２】
2007042434.tif 000014