(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードおよびアノードを有するＸ線管において、該アノードから後方散乱電子を遮るように構成される電子遮蔽物であって、
開口部を形成する本体であって、該本体の少なくとも一部が耐熱材料から構成されている本体を備え、該耐熱材料によって、前記電子遮蔽物は、後方散乱電子の衝突から生じる比較的滑らかなエネルギー分布を示すようになっている、電子遮蔽物。
【請求項２】
前記本体によって形成される前記開口部は、ボウル部およびのど部を含む、請求項１に記載の電子遮蔽物。
【請求項３】
前記のど部は、前記耐熱材料から構成される、請求項２に記載の電子遮蔽物。
【請求項４】
前記ボウル部の少なくとも一部が前記耐熱材料から構成され、
該一部は、前記耐熱材料から構成される前記のど部と連続している、請求項２に記載の電子遮蔽物。
【請求項５】
前記電子遮蔽物は、前記Ｘ線管の一部と協同して真空容器を形成する、請求項１に記載の電子遮蔽物。
【請求項６】
前記電子遮蔽物の本体は、互いに結合されて前記開口部を形成する複数の本体部から構成される、請求項１に記載の電子遮蔽物。
【請求項７】
前記耐熱材料は、多数の電子が衝突する前記開口部を形成する前記本体の前記一部中に設けられる、請求項１に記載の電子遮蔽物。
【請求項８】
Ｘ線管であって、
真空容器と、
該真空容器内に配置され、電子流を放射するエミッタを含むカソードと、
該真空容器内に配置され、該エミッタが放射した該電子流を受け取るように、該カソードに対して位置付けられたアノードと、
該カソードと該アノードの間に介在する電子遮蔽物であって、開口部を形成するとともに、
ボウル部と、
のど部とを含み、該ボウル部および該のど部のうちの少なくとも一方の少なくとも一部が耐熱材料から構成され、該耐熱材料によって、前記電子遮蔽物は、後方散乱電子の衝突から生じる比較的滑らかなエネルギー分布を示すようになっている、前記電子遮蔽物とを備えるＸ線管。
【請求項９】
前記電子遮蔽物の前記のど部全体が、前記耐熱材料から構成され、
前記のど部に隣接する前記ボウル部の一部が、前記耐熱材料から構成される、請求項８に記載のＸ線管。
【請求項１０】
前記耐熱材料から構成されない前記電子遮蔽物の本体部の一部が、熱伝導性材料から構成される、請求項８に記載のＸ線管。
【請求項１１】
前記電子遮蔽物は、協同して前記真空容器の一部を形成し、
前記熱伝導性材料は、前記熱伝導性材料から構成される前記電子遮蔽物の本体部が、前記真空容器の隣接する部分と係合することを可能にする熱膨張率を有する、請求項１０に記載のＸ線管。
【請求項１２】
前記電子遮蔽物は、前記熱伝導性材料から構成される複数の冷却フィンをさらに含み、該冷却フィンの少なくともいくつかが、熱を冷却流体に転換するように構成される、請求項１０に記載のＸ線管。
【請求項１３】
前記耐熱材料は、前記真空容器の形成に寄与する、請求項８に記載のＸ線管。
【請求項１４】
アノードの標的表面からの後方散乱電子を遮るために使用される電子遮蔽物アセンブリであって、
ボウル部およびのど部を有する開口部を形成する本体を備え、
該本体は、
該ボウル部の第１の部分を形成する第１の本体部と、
該第１の本体部に取付けられ、該ボウル部の第２の部分および該のど部の第１の部分を形成する第２の本体部であって、該ボウル部および該のど部を形成する該第２の本体部の一部が耐熱材料から構成される、第２の本体部と、
該第２の本体部に取付けられ、該のど部の第２の部分を形成する円盤部であって、該のど部を形成する該円盤部の一部が該耐熱材料から構成される、円盤部とを含む、電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項１５】
前記第２の本体部は、少なくとも１つの環状フィンと、前記耐熱材料から構成される内側部とを含み、
前記円盤部は、少なくとも１つの環状フィンを含む外側部と、前記耐熱材料から構成される内側部とを含む、請求項１４に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項１６】
前記第１の本体部、前記第２の本体部および前記円盤部は、互いにろう付けされる、請求項１５に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項１７】
前記耐熱材料から構成されない前記第２の本体部の一部は、少なくとも部分的に無酸素の高伝導率銅から構成される、請求項１６に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項１８】
前記耐熱材料から構成されない前記円盤部の一部は、分散強化銅合金から構成される、請求項１７に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項１９】
前記分散強化銅合金は、商標名ＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）の下で製造された材料中に含まれる、請求項１８に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項２０】
前記耐熱材料は、タングステン、ジルコニウムおよびモリブデンから構成される合金である、請求項１９に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項２１】
前記第１の本体部および前記円盤部は、前記アノードを収納する真空容器の一部に取付けられるように構成される、請求項２０に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項２２】
前記第２の本体部および前記円盤部は、一体に形成される、請求項１４に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項２３】
前記第１の本体部は、前記第２の本体部および前記円盤部と一体に形成される、請求項２１に記載の電子遮蔽物アセンブリ。
【請求項２４】
開口部を有する電子遮蔽物の製造方法であって、
耐熱材料から構成される該電子遮蔽物の第１の部分を形成する工程であって、該第１の部分が該開口部の一部を形成する、第１の部分を形成する工程と、
高熱伝導率材料から構成される該電子遮蔽物の第２の部分を該第１の部分に結合する工程とを備える方法。
【請求項２５】
前記第１の部分を形成する工程は、粉末冶金処理によって前記電子遮蔽物の前記第１の部分を形成することを含む、請求項２４に記載の製造するための方法。
【請求項２６】
前記第２の部分を結合する工程は、
前記高熱伝導率材料を溶解すること、
前記溶解された高熱伝導率材料を、前記電子遮蔽物の前記第１の部分を収納する鋳型中に注入することを含む、請求項２４に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記第１および第２の部分は、前記電子遮蔽物の一部分を形成し、
前記電子遮蔽物は、協同してＸ線管の真空容器を形成する、請求項２４に記載の製造方法。
【請求項２８】
前記第１の部分は、前記電子遮蔽物の前記第２の部分の半径方向に内側に向いている、請求項２７に記載の製造方法。
【請求項２９】
前記電子遮蔽物の前記開口部は、ボウルおよびのど部を含み、
前記第１の部分は、該のど部の一部を形成する、請求項２４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にＸ線発生装置に関する。詳しくは、本発明は、後方散乱電子を遮り吸収するように構成され、それへの熱関連損傷を防止する構造を有する電子遮蔽物に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線発生装置は、産業および医療の両方の様々な用途で使用される、極めて貴重なツールである。たとえば、そのような装置は、医療診断検査、放射線治療、半導体製造および材料分析などの領域で一般に用いられる。
【０００３】
ほとんどのＸ線発生装置は、それらの装置が用いられる用途にかかわらず、同じように動作する。そのような装置内で電子が放射され、加速され、次いで特殊な組成の材料に衝突したとき、Ｘ線が発生する。この過程は、Ｘ線発生装置中に配置されたＸ線管内で通常起きる。Ｘ線管は、一般に、真空容器、カソードおよびアノードから構成される。カソードは、電子を放射するためのフィラメントを有し、真空容器内に配置されており、アノードは、カソードが放射した電子を受け取るように方向付けられる。
【０００４】
真空容器は、銅などの金属、ガラス、セラミックやそれらの組み合わせから構成することができ、通常、外側ハウジング内に配置される。外側ハウジング全体は、真空容器内で発生したＸ線が漏れるのを防止するため、通常、遮蔽層（たとえば、鉛や類似のＸ線減衰材料から構成される）によって覆われている。なお、真空容器の表面から熱を放熱するため、絶縁油や同様の冷却剤などの冷媒を、外側ハウジングと真空容器の間に存在する容積内に配置することができる。その構成によっては、ポンプおよび流体管によって冷却剤を循環させて、冷却剤から外部の熱交換器へ熱を移すことができる。
【０００５】
動作の際、カソードのフィラメントに電流を供給し、熱電子放射によってフィラメントに電子流を放射させる。電位がカソードとアノードの間に確立され、それによって、電子流が運動エネルギーを獲得し、アノード上に配置された標的表面に向かって加速される。標的表面に衝突したとき、得られた運動エネルギーのいくらかが非常に高い周波数の電磁放射線、すなわちＸ線に変換される。
【０００６】
発生したＸ線の特性は、アノードの標的表面を形成するために使用された材料のタイプにある程度依存する。大きい原子番号（「Ｚ番号」）を有するタングステンやＴＺＭ（チタン、ジルコニウムおよびモリブデンの合金）などの標的表面の材料が通常用いられる。得られたＸ線は、真空容器および外側ハウジングの所定の領域を通ってＸ線装置から出力し、医療患者などのＸ線の対象に入力するように、視準合わせすることができる。
【０００７】
Ｘ線管の動作が直面する１つの課題は、後方散乱電子、すなわち真空容器内で標的表面から偶発的な経路に沿って跳ね返る電子に関する。これらの跳ね返り後方散乱電子は、そのような電子の衝突が望ましくないＸ線管の領域に衝突することがある。これらの衝突によって、衝突された構成要素内で過度に損傷させる恐れがある加熱を生じる、あるいはＸ線管によって得られるＸ線画像を曇らせる「焦点外」Ｘ線が生成されることがある。いずれの結果も望ましくない。
【０００８】
後方散乱電子の影響を最小限にするために、電子遮蔽物がＸ線管内にしばしば設けられる。カソードの電子放射用フィラメントとアノードの標的表面の間に介装される電子遮蔽物は、開口部を含み、その開口部を通って、一次電子が標的表面上への衝突に向かって進むことができるが、衝突後に続いて後方散乱するほとんどの電子を遮るように構成される。電子遮蔽物は、多数の後方散乱電子を吸収し、それによってＸ線管のあまり望ましくない部分に電子が衝突するのを防止する。
【０００９】
管の設計の特性によって、電子遮蔽物によって遮られるほとんどの後方散乱電子は、一般に開口部の「のど部」と言われる、標的表面に最も近い開口部の小径の部分の周りで遮蔽物に衝突する。これによって、開口部ののど部の周りにおいて、比較的多い量の局在化された電子の遮蔽による加熱が生じることになる。既知の電子遮蔽の設計は、電子遮蔽物に損傷を与えずに、そのような熱を処理する点で、しばしば不適切であることが分かる。実際、比較的高いＸ線管のパワー設定において、開口部ののど部やその近くでの電子遮蔽物の割れや他の損傷が、あたりまえのことのように発生することがある。
【００１０】
上述のような電子遮蔽物の損傷は、管の性能に有害になる。具体的には、電子遮蔽物は、カソードおよびアノードなど重要な管の構成要素を収容する真空エンベロープの一部を形成する。電子遮蔽物の損傷の際、真空が損なわれることがあり、Ｘ線の発生が悪影響を受ける。Ｘ線管は、役に立たなくなることがあり、交換しなければならず、かなりの費用になることがしばしばである。
【００１１】
上記の説明の観点から、まさに述べた課題を回避し、今日のＸ線管装置の間で一般的な比較的高いパワー設定において満足できるほどに機能する電子遮蔽物が必要になる。
【特許文献１】米国特許第６０７５８３９号明細書
【特許文献２】米国特許第６１１５４５４号明細書
【特許文献３】米国特許第６２１５８５２号明細書
【特許文献４】米国特許第６５１９３１７号明細書
【特許文献５】米国特許第６６１９３１８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、技術上の上記および他の必要性に応えて創出された。簡単に要約すると、本発明の実施形態は、電子エミッタと、放射された電子を受け取るように構成されたアノードの間に介在するように構成され、Ｘ線管中で使用するための電子遮蔽物を対象とする。電子遮蔽物は、アノードから後方散乱し、電子遮蔽物上に入射した電子によって発生した高温に耐えるように構成される。言い換えると、これは、電子遮蔽物中において損傷の発生率が低下することと同じと見なされる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一実施形態では、電子遮蔽物は、小径ののど部を有する、ボウル形状の開口部を形成する本体を含む。電子遮蔽物の本体は、第１の本体部、第２の本体部、および円盤部を含む。これらの部分は、協同してボウルおよびのど部を形成する。のど部およびボウルの下側部は、耐熱材料から構成され、アノード表面からの比較的多い後方散乱電子が衝突する電子遮蔽物の領域と一致する。したがって、電子遮蔽物は、損傷することなく、後方散乱電子が課す熱応力に耐えることができる。さらに、耐熱材料は、衝突する電子がもたらすエネルギーの分布を平滑化するのに役立つ。これにより、遮蔽物への熱応力を減少させるために遮蔽物によって吸収される電子エネルギーがより広い領域にわたって広がる。
【００１４】
他の実施形態では、電子遮蔽物を製造するための方法が開示される。この方法は、粉末冶金処理によって耐熱材料から構成される電子遮蔽物の第１の部分を形成する工程を含む。次いで、高熱伝導率の材料から構成される電子遮蔽物の第２の部分を、まず材料を融解し、既に形成された第１の部分を収納した鋳型中にそれを注入することによって、第１の部分に結合する。硬化させた後、仕上がった電子遮蔽物の構成要素を鋳型から取り出し、必要なら機械加工し、次いで他の遮蔽物の構成要素と結合して完全な電子遮蔽物を形成する。
【００１５】
本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の説明と添付された請求項から、もっと完全に明らかになる、あるいは以下に述べる本発明の実施によって知ることができる。
本発明の上記および他の利点および特徴をさらに明らかにするため、本発明のより具体的な説明を、添付図面に示した本発明の具体的な実施形態を参照して提供する。これらの図面は、本発明の標準的な実施形態のみを表し、したがって本発明の範囲を限定するものと見なすべきでないことを理解されたい。本発明は、添付図面の使用によって、さらなる特性および細部に関して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ここで、同様の構造が同様の参照記号によって示された図を参照されたい。図面は、本発明の例示の実施形態を図表で概略的に表現したものであり、本発明を限定するものではなく、また、必ずしも縮尺に合わせて描かれたものでないことを理解されたい。
【００１７】
図１〜４Ｂは、本発明の実施形態の様々な特徴を表し、一般に、Ｘ線管中などで、電子エミッタと、放射された電子を受け取るように構成されるアノードとの間に介在する電子遮蔽物を対象としている。有利には、本発明の一実施形態で開示される電子遮蔽物は、アノードから後方散乱し、電子遮蔽物の選択された部分上に入射する電子によって生じる高温に耐えるように構成される。言い換えると、これは、電子遮蔽物中、およびそれがＸ線管中で部分的に形成する真空エンベロープ、または真空容器内で、損傷の発生率が低減されることと同じことと見なされる。
【００１８】
まず、図１を参照すると、図１は、本発明の実施形態を実施することができる１つの可能な環境を表す。具体的には、図１は、全体が１０で指定されるＸ線管を示し、このＸ線管は、Ｘ線発生装置の１例として働く。Ｘ線管１０は、一般に、外側ハウジング３０内に配置された真空容器２０を含み、真空容器２０は、カソード・アセンブリ５０、およびアノード・アセンブリ７０を含む。真空容器２０は、カソード・アセンブリ５０、アノード・アセンブリ７０、および管１０の他の重要な構成要素を収納するための必要な真空エンベロープを形成し、かつ提供し、一方、適切なＸ線管の動作に必要な遮蔽および冷却を行う。一実施形態では、真空容器２０は、動作中、管１０から偶発的にＸ線が放射されるのを防止するために配置された遮蔽（図示せず）をさらに含む。他の実施形態では、Ｘ線遮蔽は、真空容器に設けられず、むしろ、真空容器を囲む外側ハウジングに結合されることに留意されたい。さらに他の実施形態では、Ｘ線遮蔽は、真空容器または外側ハウジングのいずれにも設けられず、別の所定の位置に設けることができる。
【００１９】
より詳細には、カソード・アセンブリ５０は、前に述べたように、Ｘ線を発生するための電子流を供給することに関与する。カソード・アセンブリ５０は、管の動作中に電子を放射するため、フィラメントなどの電子源（図示せず）を収容するカソード・ヘッド５２を含む。それ自体、電子源は、電源（図示せず）に接続されて比較的高いエネルギーの電子を発生することができる。
【００２０】
一般に、電子源が発生した電子を受け取り、それらをＸ線放射（Ｘ線）に変換して真空容器２０から放射することに関与するアノード・アセンブリ７０は、アノード７２およびアノード・サポート・アセンブリ７４を含む。アノード７２は、好ましくはＴＺＭから構成される基板７６、およびその上に配置された標的表面７８を含む。標的表面７８は、タングステンまたは類似の合金から構成される。フィラメントによって放射された電子流が焦点軌道上に衝突し、Ｘ線を発生してＸ線透過ウインドウ９６を通って真空容器２０から放射されるように、標的表面７８の焦点軌道８０が配置される。
【００２１】
より詳細には、アノード７２は、アノード・サポート・アセンブリ７４によって回転可能に支持され、アノード・サポート・アセンブリ７４は、一般に、ロータ・アセンブリ９０およびステータ９４を含む。ステータ９４は、ロータ・アセンブリ９０の一部の周りで円周上に配置されて、管の動作中に必要なアノード７２の回転を行う。本発明の実施形態は、本明細書で説明された構成とは異なる構成を有するアノードのアセンブリによって実施することができることを理解すべきである。
【００２２】
ここで述べるＸ線の発生は、比較的効率が悪く、大量の熱を発生するものであるので、アノード・アセンブリ７０は、たとえば、アノード・アセンブリの指定された構造物を通る冷却流体の循環などにより、管の動作中に、アノード７２から満足できるほど熱を移動するように構成される。しかし、上記の細部に以外のアノード・アセンブリの構造および構成は、本発明の請求項の範囲に含まれるが、本明細書で説明するものと異なることがある。
【００２３】
全体が１００で表される電子遮蔽物は、カソード・ヘッド５２とアノード７２の間に配置される。この電子遮蔽物は、フィラメント・アセンブリから放射された電子が遮蔽物を通過してアノードの焦点軌道８０上に衝突できるようにする開口部１０１を形成している。電子遮蔽物１００は、さらに、管の動作中、アノードの標的表面７８から跳ね返る、または「後方散乱する」電子を遮るように構成される。電子遮蔽物１００によって後方散乱電子を遮ることによって、電子が他の管の構成要素に衝突し、破損させるのを防止する。本発明の一実施形態によれば、電子遮蔽物１００は、さらに以下に説明するように、遮蔽物が後方散乱電子を吸収した結果として引き起こされる、比較的極度の熱応力に耐えるように構成される。
【００２４】
ここで、一実施形態による電子遮蔽物１００に関する様々な細部の説明において、図２Ａおよび２Ｂを参照されたい。示唆されているように、電子遮蔽物１００は、後方散乱電子を吸収した結果として、極めて高い温度に耐えるように構成される。具体的には、電子遮蔽物１００は、後方散乱からの比較的多くの電子の衝突を被る遮蔽物の領域が、その衝突の結果として引き起こされる熱応力に耐えるのに比較的適するように構成される。
【００２５】
詳しくは、電子遮蔽物１００が、図２Ｂに示す方向にしたがって、上端部および下端部に第１の端部１００Ａおよび第２の端部１００Ｂをそれぞれ有する本体を含んでいることを図２Ａおよび２Ｂに示す。図１から分かるように、第１および第２の端部１００Ａおよび１００Ｂは、真空容器２０の一部を形成するため、Ｘ線管１０の対応する部分と動作可能に係合するように構成される。
【００２６】
述べたように、電子遮蔽物１００の本体は、第１および第２の端部１００Ａと１００Ｂの間に延在する開口部１０１を形成している。前に述べたように、電子遮蔽物１００は、電子源から放射された電子が、アノードの標的表面７８の焦点軌道８０上に衝突する途中で開口部を通過するように、Ｘ線管１０の電子源とアノード７２の間に介在する。
【００２７】
図２Ｂから最もよく分かるように、電子遮蔽物１００は、上側ボウル部１０２、下側ボウル部１１０、および円盤部１２０から構成される複合構造であり、それらは、動作可能に共に結合されて遮蔽物を形成する。ここでは３つの要素から複合的に形成されているが、他の実施形態では、開口遮蔽物を３つより多い要素、２つの要素、または１つの要素から形成することもできることに留意されたい。
【００２８】
上側ボウル部１０２、下側ボウル部１１０、および円盤部１２０は、協同して開口部１０１の２つの領域、すなわちボウル１３０および比較的小径ののど部１４０を形成している。ボウルおよび開口部ののど領域の具体的な形状は、本明細書で明確に示され説明されたものとは異なることがあることを理解されたい。電子遮蔽物１００を形成する３つの部分のそれぞれについては、以下に詳細に説明する。
【００２９】
電子遮蔽物１００の上側ボウル部１０２は、開口部ボウル１３０の大部分を形成する内側面１０２Ａを含む。上側ボウル部１０２の外側上には、電子遮蔽物１００から熱を伝導するための複数の環状冷却フィン１０４が形成されている。下側の冷却フィン１０４は、図１に示すように、真空容器２０と隣接する構造物と互いに、および協同して、上側ボウル部１０２の外側部分を環状に囲繞する流体通路１０６を形成する。管の動作中、電子遮蔽物１００が大部分の後方散乱電子を吸収することによって、大量の熱が電子遮蔽物に与えられることになる。流体通路１０６は、通路を通って循環して、電子遮蔽物１００からこの熱を取り除くことができる冷却剤を収容するために用いられる。上側ボウル部１０２は、無酸素の高伝導率銅（「ＯＦＨＣ」）などの熱伝導性材料から構成され、優れた熱伝導性能を発揮する。他の熱伝導性材料も用いることができる。
【００３０】
環状係合面１０８Ａは、上側ボウル部１０２上に設けられ、下側ボウル部１１０の対応する表面と係合するように構成される。上側ボウル部１０２と下側ボウル部１１０の結合は、ろう付けまたは他の適切な接着処置によって行うことができる。上側ボウル部および下側ボウル部は、希望に応じて、１つの要素、または２つより多い要素によって形成することができる。
【００３１】
ここで、図２Ａおよび２Ｂとともに、より詳しく下側ボウル部１１０を説明する上で、図３Ａおよび３Ｂを参照されたい。下側ボウル部１１０は、接触面１１８において互いに係合するフィン部１１２および内側部１１６とを含むものであり、上側ボウル部１０２の係合面１０８Ａと対応するように形成された環状係合面１０８Ｂを介して上側ボウル部と結合する。フィン部１１２は、上側ボウル部１０２の冷却フィン１０４と機能において同様な環状冷却フィンを形成する。フィン部１１２は、フィン部１１２の表面積を増大させて、そこからの熱伝達を高めるように作用する複数の延在面１１４を含む。本実施形態では、フィン部１１２は、ＯＦＨＣなどの熱伝導性材料から構成される。
【００３２】
下側ボウル部１１０の内側部１１６は、図３Ｂから最もよく分かるように、ボウル１３０およびのど部１４０の両方の部分を形成する環状内側面１１６Ａを含む。また、内側部１１６は、以下に述べるように、電子遮蔽物の円盤部１２０の対応する係合面と係合するように形成された環状係合面１０８Ｃを含む。その係合は、ろう付けまたは他の適切な接着処理によって行うことができる。延在面１１４も内側部１１６上に設けられて、そこからの熱伝達を高める。
【００３３】
ここで、図２Ａ〜３Ｂとともに、電子遮蔽物１００の円盤部１２０をより詳しく説明する上で、図４Ａおよび４Ｂを参照されたい。円盤部１２０は、接触面１２８で互いに係合する外側部１２２および内側部１２６を含むものであり、下側ボウル部の係合面１０８Ｃと対応するように形成された環状係合面１０８Ｄによって、下側ボウル部１１０に結合する。その係合は、ろう付けまたは他の適切な接着処理によって行うことができる。外側部１２２は、電子遮蔽物１００のための追加の冷却フィンとして機能し、それ自体は、電子遮蔽物からの熱伝達を高めるため、外側部の上部表面上に環状に形成された複数の延在面１２４を含む。本実施形態では、外側部１２２は、商標名ＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）のもとで製造されるタイプなど、酸化アルミニウムを含む分散強化銅合金などの適切な熱伝導性材料から構成される。
【００３４】
円盤部１２０の内側部１２６は、のど部１４０の一部を形成する環状内側面１２６Ａを含む。既に述べたように、のど部１４０の残りの部分は、下側ボウル部１１０によって形成される（図２Ｂ参照）。円盤部１２０も電子遮蔽物１００の第２の端部１００Ｂを形成する。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、電子遮蔽物１００は、その信頼性および性能を向上するように構成される。具体的には、電子遮蔽物１００は、Ｘ線管１０の動作中に、電子遮蔽物１００上に入射する後方散乱電子を吸収することで遮蔽物が被る熱応力に耐えるように構成される。本実施形態では、これは、上記に言及した熱応力に最もよく耐えるような方法で、電子遮蔽物１００の構造を構成することによって達成される。
【００３６】
具体的には、電子遮蔽物１００ののど部１４０およびボウル１３０の下側部は、示した実施形態では、損傷なく、または構造上の妥協をすることなく、熱応力に耐えるように構成される材料を含むように構成される。
【００３７】
本実施形態では、上記の目的は、のど部１４０およびボウル１３０を形成する電子遮蔽物１００の部分を、モリブデン、タングステンやニオブ、またはＴＺＭなどの適切な合金（タングステン、ジルコニウムおよびモリブデンからなる合金）など、耐熱材料を用いて形成することによって達成される。具体的には、下側ボウル部１１０の内側部１１６および円盤部１２０の内側部１２６は、本実施形態では、ＴＺＭから構成され、それらの部分は、図２Ｂに見られるように、のど部１４０およびボウル１３０の下側部を形成する。
【００３８】
耐熱材料ＴＺＭは、高い動作温度で機械的に安定しており、それによって電子遮蔽物１００の割れや損傷が防止される。また、ＴＺＭは、高い降伏強さを示し、それによって、適切なシールド強さを維持しながら、電子遮蔽物の構造を比較的薄く作ることができる。たとえば、ＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）は、降伏強さが約３１０．２６ＭＰａ（約４５ｋｓｉ）であり、一方、標準の耐熱材料は、降伏強さが約１０３４．２１ＭＰａ（約１５０ｋｓｉ）である。電子遮蔽構造を薄くすることによって、電子遮蔽物１００から、電子遮蔽物の周りを循環する冷却流体など、Ｘ線管の熱移動構成要素への熱伝導率が向上する。また、これは、耐熱材料がＯＦＨＣ銅またはＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）に比べてより低い熱伝導率を有するという事実を緩和する。
【００３９】
下側ボウル部１１０および円盤部１２０のそれぞれの内側部１１６および１２６は、管の動作中に、後方散乱電子からの衝突を比較的多く受ける電子遮蔽物１００の領域であるので、これらは、耐熱材料から構成されることに留意されたい。これらの領域は、既知の電子遮蔽の構成では、より損傷しやすい。また、上記に言及した位置において耐熱材料を使用することにより、Ｘ線管１０の他の部分と結合して真空容器２０、すなわち電子遮蔽物の第１および第２の端部１００Ａ，１００Ｂ（図１参照）を形成する電子遮蔽物１００の部分をＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）やＯＦＨＣなどの材料から構成することが可能になり、そのＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）やＯＦＨＣなどの材料は、それらが取付けられる管部分と同様の熱膨張特性を共有している。一実施形態では、電子遮蔽物１００が取付けられ、真空容器２０を形成するのに役立つ隣接する構造物は、ステンレス鋼から構成される。
【００４０】
耐熱材料に加えて、他の材料も電子遮蔽物ののど部および下側ボウル部中に使用するのに適切であり得ることを理解されたい。材料の好ましい特性には、電子遮蔽物内で直面する高温における熱安定性、比較的高い熱伝導率、許容範囲の機械的強度、および本実施形態でのＯＦＨＣやＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）など、電子遮蔽物がそれから構成される他の材料に十分相似の熱膨張係数が含まれる。したがって、電子遮蔽物の組み立ては、本明細書で明確に述べるもののみに限定すべきでないことを理解すべきである。
【００４１】
耐熱材料から構成される電子遮蔽物の一部は、具体的な用途の必要性によって変わることがあることをさらに理解されたい。また、耐熱材料を含む電子遮蔽物の一部は、添付図面に示されたものとは異なって分類することができる。たとえば、電子遮蔽物の耐熱部は、電子遮蔽物の他の部分に適切に取付けられた１つの一体の要素として、含むことができる。電子遮蔽物に対するこれらおよび他の同様な変更は、本発明の一部として意図される。
【００４２】
下側ボウル部１１０および円盤部１２０は、図３Ａ〜４Ｂに示すように、一実施形態では以下のように別々に形成される。既知の粉末冶金処理を用いて耐熱粉末を変換し、個々の電子遮蔽物の構成要素の耐熱部、すなわち下側ボウル部１１０の内側部１１６、または円盤部１２０の内側部１２６の形に、それを形成する。適切に形成された鋳型を使用して処理中の耐熱粉末を収容し、要素の適切な寸法を確保する。
【００４３】
一度耐熱部が形成されると、熱伝導性材料、すなわち本実施形態によれば、下側ボウル部１１０の場合はＯＦＨＣ、および円盤部１２０の場合はＧＬＩＤＣＯＰ（登録商標）を融解し、鋳型中に、その中に配置された形成済みの耐熱部の周りに注入する。これは、「バックキャスティング」（ｂａｃｋ  ｃａｓｔｉｎｇ）として、一般に知られており、これは、耐熱材料と熱伝導性材料の間で接触面、すなわち下側ボウル部１１０の接触面１１８、および円盤部１２０の接触面１２８を形成する。接触面１１８および１２８は、粉末冶金処理の結果として生来形成される表面形状（図示せず）を含むことがあることに留意されたい。これらの表面は、接触面の表面積を増加し、したがって耐熱材料と熱伝導性材料の間の密着性を高める。さらに、鋳型によって、確実に各要素が適切な形状で形成される。
【００４４】
一度硬化させると、要素は、その鋳型から取り出すことができ、機械加工または他のホーニング処理を実施して、その部品を適切な許容値内に入れる。述べたように、この処理は、耐熱材料から構成される内側部１１６および１２６をそれぞれ有する、下側ボウル部１１０および円盤部１２０の両方を形成するために続いて実施する。電子遮蔽物のこれらの部分を形成するために、他の処理を続いて行うことができることを理解されたい。
【００４５】
一度それらを形成し、仕上げると、下側ボウル部１１０および円盤部１２０を、ろう付けまたは他の適切な処理によって、係合面１０８Ｃおよび１０８Ｄで互いに結合する（図２Ｂ）。次いで、別に形成した上側ボウル部１０２は、係合面１０８Ａおよび１０８Ｂで下側ボウル部１１０に結合し、完全な電子遮蔽物１００を形成することができる。電子遮蔽物は、１つの一体の要素として形成することも含め、添付図面に示した３要素設計より、もっと多いまたはもっと少ない要素から構成することができることを理解されたい。
【００４６】
開口遮蔽物１００は、上記に述べたように、遮蔽物上に衝突する後方散乱電子によって生じるエネルギー分布の平滑化を向上する。これは、耐熱材料が比較的大きい原子番号を有するので、そのようになる。そのように、耐熱材料から構成される電子遮蔽物の一部に衝突する電子には、それによって吸収される前に、平均して、より多い数の跳ね返りおよび遮蔽物との再衝突が生じる。電子の跳ね返りが多いことにより、既知の開口遮蔽物のより低い密度の部分に衝突する際に一般的であるように、後方散乱電子が一度だけ跳ね返される場合よりも比較的広い遮蔽物の領域にわたって、電子が発生する熱が分散される。したがって、遮蔽による加熱は、比較的多く分散され、それは、遮蔽物内の熱応力が不均一になるのを避ける助けとなっている。
【００４７】
本発明は、その要旨または本質的な特性から逸脱せずに、他の具体的な形で実施することができる。説明した実施形態は、あらゆる点で例示的だけのものであり、限定するものでないと見なすべきである。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の請求項によって示される。請求項と同等の意図および範囲に入る、すべての変更は、その範囲内にあるものと受け入れるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態を実施することができる、１例の環境として機能するＸ線管の断面図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による、耐熱材料部を含む電子遮蔽物の斜視図。
【図２Ｂ】図２Ａに示す電子遮蔽物の、ライン２Ｂ−２Ｂに沿った断面図。
【図３Ａ】図２Ａに示す電子遮蔽物の下側ボウル部の斜視図。
【図３Ｂ】図３Ａに示す下側ボウル部の一部の、ライン３Ｂ−３Ｂに沿った断面図。
【図４Ａ】図２Ａに示す電子遮蔽物の円盤部の斜視図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す円盤部の一部の、ライン４Ｂ−４Ｂに沿った断面図。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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