(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、
前記ターゲットを内部に収容する前記Ｘ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、
前記電子銃を内部に収容させる前記筺体の電子銃側の部分においてその周囲に配置させた電子銃冷却用の第１の冷却配管と、
前記モールド部の端部に配置した金属製の前面パネルと、
前記モールド部と前記Ｘ線管の前記筺体と前記前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、
前記Ｘ線管の前記筺体に形成させると共に前記前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記第１の冷却配管は、パイプとして形成し、熱伝導性の有る接着剤を介して前記筺体に固定させたことを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記前面パネルの外表面に接触させて前面パネル冷却用の第２の冷却配管を配置させたことを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記第２の冷却配管は、パイプとして形成し、熱伝導性の有る接着剤を介して前記前面パネルに固定させたことを特徴とする請求項３記載のＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線発生装置に係り、特に、マイクロフォーカスＸ線源として利用するためのＸ線発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平６−１６２９７４号公報，特開平６−８４４９０号公報，特開平６−３６７２０号公報及び特開平５−２９０７６８号公報がある。これら公報に記載されたＸ線発生装置には、Ｘ線管から発生した高熱を外部に放出させて、安定した動作特性を維持するための手段が開示されている。具体的には、ターゲット支持体内に冷却通路を形成し、この通路内に冷却水を通すことで、熱の発生源となるターゲットを冷却させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のＸ線発生装置には、次のような課題が存在している。すなわち、ターゲット支持体を冷却する構造を採用しているため、モールドタイプのＸ線管には、適用し難く、ターゲット支持体を包み込むようなモールド成形をした場合には、冷却パイプとターゲット支持体との接触を維持させ難く、所望の冷却効率を得にくいといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、Ｘ線管の胴部がモールド部内に納められたものであっても、Ｘ線管の最適動作温度の維持を確実ならしめるようにしたＸ線発生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明のＸ線発生装置は、筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、ターゲットを内部に収容するＸ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、電子銃を内部に収容させる筺体の電子銃側の部分においてその周囲に配置させた電子銃冷却用の第１の冷却配管と、モールド部の端部に配置した金属製の前面パネルと、モールド部とＸ線管の筺体と前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、Ｘ線管の筺体に形成させると共に前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
このＸ線発生装置においては、Ｘ線管のターゲットは胴部に収容されており、この胴部は、高圧に帯電するので電気的シール性を配慮して電気絶縁性のモールド部内に格納される。また、電子銃側の筺体部分は、グランド電位を維持させ、モールド部から露出するように配置させている。この場合、胴部は、モールド部内に格納させるので、外気の熱変動の影響を受け難く、高温ではあるが、熱的には安定した状態が保たれる。これに対して、電子銃側は、外気の熱変動の影響を受ける結果、熱的に安定させる必要がある。そこで、ファンによる不安定な送風冷却ではなく、筺体の電子銃側の部分において、その周囲に冷却配管を配置させ、その配管内を冷媒が流動するようにし、電子銃側の温度を素早く安定させることを実現させた。つまり、この発明は、電子銃側において、外気に触れている部分の熱的安定化を図り、配管内での冷媒量や流速の調整によって、Ｘ線管の最適動作温度を維持させるようにしたものである。
【０００７】
更に、本発明は、モールド部の端部に配置した金属製の前面パネルと、モールド部とＸ線管の筺体と前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、Ｘ線管の筺体に形成させると共に前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部とを備えている。このような構成を採用した場合、モールド部とＸ線管の間に充填させたオイルは、ターゲットの影響により高温になるが、モールド部の端面に配置させた金属製の前面パネルがオイルに接触するので、前面パネルによる放熱を促進させることが可能になっている。
【０００８】
請求項２記載のＸ線発生装置において、第１の冷却配管は、パイプとして形成し、熱伝導性の有る接着剤を介して筺体に固定させると好ましい。このように、冷却配管としてパイプを利用すると、パイプの表面を筺体に接触固定させ難いこともあるので、熱伝導性の接着剤を、筺体とパイプとの間や隣接するパイプ間に充填させることができ、電子銃側でのパイプの這い回しを確実なものとし、しかも、接着剤によって冷却面積の拡大化も図られる。
【０００９】
請求項３記載のＸ線発生装置において、前面パネルの外表面に接触させて前面パネル冷却用の第２の冷却配管を配置させると好ましい。このように、第２の冷却配管を前面パネルに配置させることで、前面パネルによる放熱を促進させることができ、オイルを冷却することによって、ターゲットの間接的な冷却が可能となる。
【００１０】
請求項４記載のＸ線発生装置において、第２の冷却配管は、パイプとして形成し、熱伝導性の有る接着剤を介して前面パネルに固定させると好ましい。このように、冷却配管としてパイプを利用すると、パイプの表面を金属製の前面パネルに接触固定させ難いこともあるので、熱伝導性の接着剤を、前面パネルとパイプとの間や隣接するパイプ間に充填させることができ、前面パネル側でのパイプの這い回しを確実なものとし、しかも、接着剤によって冷却面積の拡大化も図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるＸ線発生装置の好適な一実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係るＸ線発生装置を示す斜視図である。同図に示すＸ線発生装置１は、金属製のケース２内にＸ線管３を収容すると共に、高電圧発生装置を内蔵しないタイプのものであり、コンパクト化及び軽量化を達成させている。すなわち、高熱発生源であるトランスや高圧発生回路や制御回路などが内蔵された高電圧変換ユニット（図示せず）とＸ線発生装置１とを切り離した構成にすることで、軽量コンパクト化と同時にメンテナンスも容易となり、Ｘ線管３を試料に近接させた場合でも、試料に対する熱の影響を少なくすることができ、極めて利便性が向上する。
【００１３】
図２に示すように、ケース２内に収容されるＸ線管３は、非破壊検査等に利用されるマイクロフォーカスＸ線管として構成され、Ｘ線管３には、サイドウィンドタイプのものとエンドウィンドタイプのものとがあるが、これはエンドウィンドタイプである。このＸ線管３は、電子を放出する電子銃４と、電子の衝突によりＸ線を発生させるターゲット５とを主たる構成部品として、筺体Ｓ内に収容させている。
【００１４】
この筺体Ｓは複数の部分に分割され、横方向に延びてターゲット５を収容するガラス製の胴部７と、電子銃４を収容する金属製の電子銃収容部８と、胴部７と電子銃収容部８とを連結させる金属製のヘッド部９とからなる。すなわち、電子銃収容部８は、電子銃４側で筺体Ｓの一部をなし、ヘッド部９及び胴部７は、ターゲット５側で筺体Ｓの一部をなし、各部材７，８，９は相互に接続固定されて一つの筺体Ｓを構成する。
【００１５】
また、電子銃収容部８の頂部には、セラミックス製のステム１１が嵌め込まれており、ヘッド部９の端面には、ターゲット５に対面するようにＸ線出射窓１４が形成されている。電子銃４は、ヒーター電極１５ａ，カソード１５ｂ，グリッド電極１５ｃ，フォーカス電極１５ｄからなり、電子銃収容部８内で支柱１５ｅを介して固定されている。また、ターゲット５の先端は約２５°で斜めにカットされ、ターゲット部材５ｂがロウ付けされている。
【００１６】
そこで、ヒーター電極１５ａでカソード電極１５ｂが加熱されると、一定の温度でカソード電極１５ｂから電子が放出される。放出した電子は、グリッド電極１５ｃで加速され、フォーカス電極１５ｄで収束されて、ターゲット５に衝突する。そして、この衝突によって、電子はＸ線と熱とに変換され、発生したＸ線は、Ｘ線出射窓１４を介して外部に放出される。
【００１７】
このようなＸ線管３の胴部７は、図３に示すように、電気絶縁性の樹脂モールド材で成形した直方体のモールド部１７内に収容され、このモールド部１７の両端には金属（真鍮にニッケル，クロム又は銅等がメッキされたもの）製の前面パネル１８及び背面パネル１９が固着されている。前面パネル１８は、接着剤等によってモールド部１７との一体化が図られ、背面パネル１９は、モールド成形時に型枠として利用され、モールド部１７と一体成形させている。また、モールド部１７には、Ｘ線管３の胴部７を前面パネル１８側から差し込むための開口２０が形成されている。
【００１８】
更に、この開口２０内にＸ線管３の胴部７を差し込んでＸ線管３を前面パネル１８に固定した際、モールド部１７の内壁面と前面パネル１８の内壁面と胴部７の外壁面とで、所望の電気絶縁オイル収容部２１が形成される。この収容部２１内には電気絶縁オイル２２が充填され、このオイル２２によって、ターゲット５の高電圧がモールド部１７を介し外部に伝わらないようにしている。
【００１９】
そして、モールド部１７とＸ線管３の間に充填させたオイル２２は、ターゲット５の影響により高温になる。しかし、モールド部１７の端面に配置させた金属製の前面パネル１８をオイル２２に接触させるようにしたことで、金属製の前面パネル１８によるオイル２２の放熱効果が高められる。更に、モールド部１７の放熱効果を向上させるために、モールド部１７の上面に当接させるようにして上板２６を配置させている。背面パネル１９も同様の放熱効果を有することは言うまでもない。
【００２０】
なお、Ｘ線管３は、ヘッド部９に設けたフランジ部２３を、前面パネル１８に当接させるようにネジ２５を介して固定され（図２参照）、オイル２２は、Ｘ線管３を前面パネル１８に固定した後に、所定の箇所から充填される。また、背面パネル１９には、別体の高電圧変換ユニットから延びるプラグＰを差し込むためのコネクタ部２４がナット２７によって内側から締め付けるように固定され、コネクタ部２４は、連結部２８を介してターゲット５の後端部５ａに接続されている。
【００２１】
ここで、Ｘ線管３のターゲット５は胴部７に収容され、この胴部７は、高圧に帯電するので電気的シールを配慮して電気絶縁性のモールド部１７内に格納される。また、電子銃４側の電子銃収容部８は、グランド電位になっており、モールド部１７から露出させている。この場合、胴部７は、モールド部１７内に格納させるので、外気の熱変動の影響を受け難く、高温ではあるが、熱的には安定した状態が保たれる。これに対して、電子銃４側は、モールド部１７から発散される熱の影響を受ける。その結果、Ｘ線管３においては、モールド部１７から露出した部分を熱的に安定させる必要がある。
【００２２】
そこで、図１，図３及び図４に示すように、電子銃４を包囲する電子銃収容部８の表面に接触させるように、第１の冷却配管の一例をなす銅製の冷却パイプ３０を螺旋状に這い回し、この冷却パイプ３０内に冷媒（例えば、水や油など）を流動させる。
【００２３】
例えば、冷却パイプ３０の一端は、ジョイント部３１を介してビニールパイプ３２に接続され、冷却パイプ３０の他端は、ジョイント部３３を介してビニールパイプ３４に接続されている。また、ケース２の背面側には、上側に冷媒流入用のパイプエンド３５が固定され、下側に冷媒流出用のパイプエンド３６が固定され、それぞれのパイプエンド３５，３６は、Ｔ字状に構成され、ケース２の外で一口であるが、ケース２内で二股に分岐させている。そこで、上側のパイプエンド３５に一方のビニールパイプ３２の端部を固定させ、下側のパイプエンド３６に他方のビニールパイプ３４を固定させる。
【００２４】
その結果、図示しない冷媒ポンプからの循環供給や水道管からの直接供給によって、上側のパイプエンド３５を介して流入した冷媒は、冷却パイプ３０内を流動しながら、電子銃４側の電子銃収容部８を冷却し、パイプエンド３６を介して外部に排出される。このように、電子銃４の周囲を、冷媒が流動することによって、電子銃４側の温度を素早く安定させることができる。そして、冷媒の温度を管理しながら、冷却パイプ３０内での冷媒量や流速を、ポンプ制御をもって調節することにより、Ｘ線管３の最適動作温度を確実に維持させる。
【００２５】
同様に、前面パネル１８の外表面に接触させるように、第２の冷却配管の一例をなす銅製の冷却パイプ４０を這い回し、この冷却パイプ４０内に冷媒（例えば、水や油等）を流動させる。この這い回しの一例として、ヘッド部９の左右において、冷却パイプ４０を、ヘッド部９に添わせながらＵ字状に折り曲げて反転させており、左右をつなぐように、冷却パイプ４０は、フランジ部２３の周面に添わせるようにして前面パネル１８に接触させている。
【００２６】
このように這い回された冷却パイプ４０の一端は、ジョイント部４１を介してビニールパイプ４２に接続され、冷却パイプ４０の他端は、ジョイント部４３を介してビニールパイプ４４に接続されている。そして、上側のパイプエンド３５に一方のビニールパイプ４２の端部を固定させ、下側のパイプエンド３６に他方のビニールパイプ４４を固定させる。
【００２７】
その結果、上側のパイプエンド３５を介して流入した冷媒は、冷却パイプ４０内を流動しながら、前面パネル１８及びヘッド部９を冷却し、パイプエンド３６を介して外部に排出される。このように、前面パネル１８を冷却することは、前面パネル１８による放熱を促進させることができ、オイル２２を冷却することによって、ターゲット５の間接的な冷却も可能にしている。
【００２８】
また、図２〜図４に示すように、螺旋状の冷却パイプ３０を包み込むように、伝熱性の接着剤Ｒを電子銃収容部８に塗布させてもよい。これは、冷却パイプ３０の表面を電子銃収容部８に接触固定させ難いこともあるから、熱伝導性の良好な接着剤Ｒを電子銃収容部８と冷却パイプ３０との間や隣接する冷却パイプ３０間に充填させている。従って、電子銃４側での冷却パイプ３０の這い回しを確実なものとし、しかも、接着剤Ｒによって冷却面積の拡大化も図られている。
【００２９】
同様に、冷却パイプ４０を包み込むように、伝熱性の接着剤Ｒをヘッド部９に塗布させてもよい。これは、冷却パイプ４０の表面を金属製の前面パネル１８に接触固定させ難いこともあるから、熱伝導性の良好な接着剤Ｒを前面パネル１８と冷却パイプ４０との間や隣接する冷却パイプ４０間に充填させている。従って、前面パネル１８側での冷却パイプ４０の這い回しを確実なものとし、しかも、接着剤Ｒによって冷却面積の拡大化も図られている。なお、ここで、利用される導電性の接着剤Ｒとしては、金属粉を含有させた接着剤やシリコーン系の接着剤などがある。また、導電性の塗料であってもよい。
【００３０】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、第１の冷却配管としては、内部に冷媒通路を蛇行させるように形成させた銅製のキャップ状冷却部材であってもよい。このようなキャップ形状は、冷却部材を電子銃収容部８に被せるように装着させることを考慮したものである。また、第２の冷却配管としては、内部に冷媒通路をもった銅製の前面パネル１８であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によるＸ線発生装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、ターゲットを内部に収容するＸ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、電子銃を内部に収容させる筺体の電子銃側の部分においてその周囲に配置させた電子銃冷却用の第１の冷却配管と、モールド部の端部に配置した金属製の前面パネルと、モールド部とＸ線管の筺体と前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、Ｘ線管の筺体に形成させると共に前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部と、を備えたことにより、Ｘ線管の胴部がモールド部内に納められたものであっても、Ｘ線管の最適動作温度の維持を確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＸ線発生装置に適用させるＸ線管を示す断面図である。
【図３】Ｘ線発生装置の断面図である。
【図４】Ｘ線発生装置の断面図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線発生装置、３…Ｘ線管、４…電子銃、５…ターゲット、７…胴部、８…電子銃収容部、９…ヘッド部、１４…Ｘ線出射窓、１７…モールド部、１８…前面パネル、２１…電気絶縁オイル収容部、２３…フランジ部、３０…冷却パイプ（第１の冷却配管）、４０…冷却パイプ（第２の冷却配管）、Ｓ…筺体、Ｒ…接着剤。
【図１】
0004347456.tif 000002
【図２】
0004347456.tif 000003
【図３】
0004347456.tif 000004
【図４】
0004347456.tif 000005