JP2003203591A

JP2003203591A - Ｘ線管およびその製造方法

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Publication number: JP2003203591A
Application number: JP2001400410A
Authority: JP
Inventors: Toyoo Yamamoto; 豊雄山本; Hitoshi Shimizu; 清水　　仁; Hirobumi Onuki; 博文大貫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP4263861B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電の発生を少なくしたＸ線管およびその製
造方法を提供すること。【解決手段】電子ビーム１８を発生する陰極１６と、
電子ビーム１８の照射によりＸ線を放出するターゲット
領域１４を有する陽極１３と、陰極１６および陽極１３
を収納し、主要部分が絶縁物で形成された真空容器１１
とを具備したＸ線管において、陰極１６および陰極１６
の前後の空間部分を囲む環状領域の少なくとも一部に電
極とは絶縁された金属膜１２を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はＸ線管およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線管はＸ線を放出する電子管で、その
用途に応じていろいろな種類のものが実用化されてい
る。たとえば歯科用撮影装置には固定陽極型のＸ線管が
使用されている。

【０００３】ここで、従来のＸ線管について、固定陽極
型Ｘ線管を例にとり図４を参照して説明する。符号４１
は真空容器で、その主要部分はガラスなどの絶縁物で形
成されている。真空容器４１内の一方の側に陽極４２が
配置され、陽極４２の前面にＸ線を放出するターゲット
領域４３が設けられている。真空容器４１内の他方の側
に、陰極４４が配置されている。陰極４４はフィラメン
トカップ４４ａおよびフィラメント４４ｂなどから構成
され、これらはリード端子４５と電気的に接続されてい
る。

【０００４】上記した構成において、フィラメント４４
ｂから発生した電子ビーム４６が矢印Ｙ方向に進んでタ
ーゲット領域４３に衝突し、ターゲット領域４３からＸ
線４７が放出する。放出したＸ線４７は真空容器４１に
設けたＸ線窓４１ａを通して外に取り出される。

【０００５】Ｘ線管はいくつかの工程を経て製造され
る。その製造工程の１つに耐電圧を高めるためのエージ
ング工程がある。ここでエージング工程の一例について
図５を参照して説明する。

【０００６】まず、管内を排気し（ステップＳ１）す
る。次に、陽極４２と陰極４４間に直流電圧を印加する
スポットノッキング（ステップＳ２）を行い、その後、
陰極４４から電子ビームを照射する負荷エージング（ス
テップＳ３）を行う。そして最終的に、良品か不良品か
の判定試験が行われる（ステップＳ４）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線管は、動作
時、陽極４２および陰極４４間に数１０ｋＶから２００
ｋＶの範囲の高電圧が印加される。したがって、高電圧
に対して十分な耐電圧が必要とされ、その条件に合わせ
て電極間の距離や電極形状が決められる。また、放電を
防止するために、製造時、管内を高真空に維持し、微細
な突起などが残らないように加工される。

【０００８】ところで、Ｘ線管は、電子ビームを照射し
ない状態での耐電圧は比較的容易に確保される。しか
し、電子ビームを照射しＸ線を放出する状態になると、
絶縁物製の真空容器と陰極間に放電が発生しやすくな
る。

【０００９】たとえば、電子ビーム４６がターゲット領
域４３に衝突すると、ターゲット領域４３から反跳電子
が発生する。反跳電子は真空容器４１の内面に入射し、
入射する電子よりも多い２次電子が真空容器４１から放
出する。このとき、真空容器４１の内面たとえば電子の
入射した部分がプラスに帯電し、真空容器４１と陰極４
４間の電位勾配が大きくなり、放電が発生しやすくな
る。

【００１０】電子はプラスに帯電した部分に多く集ま
る。そのため、帯電の程度がわずかでも、反跳電子や近
傍から放射した２次電子が帯電した部分に集まり、２次
電子の放出が繰り返され、帯電の程度が部分的に強くな
る。その結果、真空容器４１の一部にプラスの強い帯電
領域が形成され、そこに向かって陰極４４から電子が放
出し、大電流を伴う放電が発生する。

【００１１】従来のＸ線管は、真空容器４１のプラス帯
電による放電を防止するために、たとえば真空容器４１
および陰極４４間の距離を長くし、電位勾配を緩やかに
する方法が採用されている。しかし、この方法は放電を
十分に防止できない。また、長時間のエージングが必要
となり、不良率が高くなるという問題がある。

【００１２】本発明は、上記した欠点を解決し、放電の
発生を少なくしたＸ線管およびその製造方法を提供する
ことを目的とする

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビームを
発生する陰極と、前記電子ビームの照射によりＸ線を放
出するターゲット領域を有する陽極と、前記陰極および
前記陽極を収納し、主要部分が絶縁物で形成された真空
容器とを具備したＸ線管において、前記陰極および陰極
の前後の空間部分を囲む環状領域の少なくとも一部に電
極とは絶縁された導電性部材を配置したことを特徴とす
る。

【００１４】また、本発明は、電子ビームを発生する陰
極と、前記電子ビームの照射によりＸ線を放出するター
ゲット領域を有する陽極と、前記陰極および前記陽極を
収納し、その主要部分が絶縁物で形成された真空容器と
を具備したＸ線管の製造方法において、前記ターゲット
領域を形成する材料を加熱して溶解させ、前記真空容器
の内面に付着させるターゲット溶解工程をもつことを特
徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、固定
陽極型Ｘ線管を例にとり図１を参照して説明する。符号
１１は真空容器で、その主要部分はガラスなどの絶縁物
で形成されている。真空容器１１の一部にＸ線を取り出
すＸ線窓１１ａが設けられ、その内面の一部に導電性部
材たとえば金属膜１２がたとえば管軸ｍを囲むように環
状に形成されている。

【００１６】真空容器１１内の一方の側に陽極１３が配
置され、陽極１３の前面にターゲット領域１４が設けら
れている。また、陽極１３のたとえばターゲット領域１
４を囲んで、管軸ｍ方向に前方に伸びるたとえば筒状の
陽極遮蔽体１５が配置されている。陽極遮蔽体１５のＸ
線窓１１ａと対向する位置に、ターゲット領域１４から
放出したＸ線が通るための開口１５ａが設けられてい
る。

【００１７】真空容器１１内の他方の側に、陽極１３に
対向して陰極１６が配置されている。陰極１６はフィラ
メントカップ１６ａやフィラメント１６ｂなどから構成
され、これらは複数のリード端子１７と電気的に接続さ
れている。

【００１８】上記した構成において、リード端子１７を
通してフィラメント１６ｂに電源電圧が印加され電子ビ
ーム１８を発生する。電子ビーム１８は矢印Ｙで示すよ
うにターゲット領域１４に衝突し、ターゲット領域１４
からＸ線１９が放出する。放出したＸ線１９は、陽極遮
蔽体１５の開口１５ａおよびＸ線窓１１ａを通して外に
取り出される。

【００１９】なお、真空容器１１の内面に形成する金属
膜１２は、たとえばＸ線管の通常の動作時よりも高いエ
ネルギーの電子ビーム１８をターゲット領域１４に照射
し、ターゲット領域１４の表面を溶融温度まで加熱し、
ターゲット領域１４の材料たとえばタングステンなどの
金属を真空蒸着によって成膜する。このとき、ターゲッ
ト材料は点線Ｄで示すように飛散し、陽極遮蔽体１５や
陰極１６の陰にならない領域、たとえば陰極１６のフィ
ラメントカップ１６ａを囲む環状領域および陰極１６の
陽極１３側前方の一部空間を囲む環状領域に成膜する。
なお、金属膜１２の陽極１３側端部は陽極遮蔽体１５に
接近しないようにし、たとえば陽極遮蔽体１５を囲む部
分には成膜しない。また、金属膜１２は陰極１６に対し
ても電気的に絶縁するように成膜する。

【００２０】上記した構成によれば、真空容器１１の内
面に導電性の金属膜１２が形成されている。したがっ
て、動作時、電子ビーム１８の照射によってターゲット
領域１４から発生した反跳電子は金属膜１２の部分に入
射する。このとき、２次電子の放出で金属膜１２が帯電
しても、電荷が金属膜１２全体に分散し、部分的に強く
帯電するようなことがない。また、２次電子の放出特性
が真空容器１１を形成するガラスと相違し、電位の上昇
も抑えられる。その結果、電位勾配の上昇がゆるくなり
放電が防止される。また、電極間の距離を長くする必要
もなくなり、小型で高耐電圧のＸ線管が実現される。

【００２１】また、ターゲット領域１４の周囲に陰極１
６方向に伸びる筒状の陽極遮蔽体１５を配置し、陽極１
３の近傍たとえばＸ線窓１１ａの周辺に金属膜１２を形
成しないようにしている。金属膜１２は、真空容器１１
内面に他の電極と絶縁状態いわゆる電気的に接続しない
状態で成膜される。そのため、金属膜１２が陽極１３近
傍にあると、陽極１３の電位の影響を受けて金属膜１２
がプラス側に帯電し、放電防止効果が小さくなる。

【００２２】また、金属膜１２は、導電性が良くなるよ
うに厚く成膜した方が効果が大きい。しかし、僅かに変
色が見られる程度の薄い膜の場合でも効果が得られる。

【００２３】ここで、上記したＸ線管の製造方法につい
て、そのエージング工程を図２で説明する。

【００２４】真空容器内に陽極１３や陰極１６などを収
納したＸ線管は、まず、管内の排気が行われる（ステッ
プＳ１）。次に、Ｘ線管に過入力を瞬時に投入しターゲ
ット領域１４を形成するターゲット材料たとえばタング
ステンなどを溶解する（ステップＳ２）。このとき、タ
ーゲット材料が蒸発し、陰極１６のフィラメントカップ
１６ａやその近傍を囲んでたとえば環状の帯になって真
空容器１１の内面に付着し、たとえば目視で確認できな
い程度に薄膜状にコーティングされる。

【００２５】次に、陽極１３および陰極１６間に直流電
圧を印加して大電流を流し、部分的に放電を発生させ、
電極の突起部分を除去するスポットノッキングを行う
（ステップＳ３）。

【００２６】次に、陽極１３および陰極１６間に直流電
圧を印加した状態で、電子ビームをターゲット領域１４
の照射する負荷エージングを行う（ステップＳ４）。

【００２７】そして最終的に、放電の有無を確認し、良
品か不良品かの判定試験が行われる（ステップＳ５）。

【００２８】ここで、本発明の他の実施形態について、
もう１つのエージング工程を図３で説明する。図３は図
２に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明は一
部省略する。

【００２９】この実施形態は、排気（ステップＳ１）と
ＴＧ溶解（ステップＳ２）の間に、ＡＣエージング（ス
テップＳ３１）が行われる。

【００３０】ＡＣエージングは陽極１３および陰極１６
間に交流電圧を印加する方法で、交流電圧はたとえば小
さな値から大きな値まで変化させる。ＡＣエージングの
場合、陽極１３や陰極１６に印加する電圧の極性が変わ
るため、大きな放電が発生せず放電しやすい箇所が放電
し、電極の突起部分が除去される。また、管球内の状態
たとえばエミッションや電子軌道などが安定化し、その
後に行うＴＧ溶解（ステップＳ２）において、ターゲッ
ト材料が真空容器の内面に均一にコーティングされる。
したがって、真空容器の帯電が抑えられ、放電をより確
実に防止できる効果がある。

【００３１】実験によれば、最終の負荷試験で良品と判
定される率が大幅に改善するという結果が得られてい
る。この場合、エージングを繰り返し行うＸ線管の数も
少なくなり、コストが軽減する。

【００３２】上記の実施形態は、ターゲット材料を溶解
して金属膜を形成している。しかし、たとえば筒状の金
属部材を真空容器内側たとえばその内面など必要な領域
に配置する構造にすることもできる。また、この発明
は、固定陽極型Ｘ線管に限らず、回転型陽極Ｘ線管にも
適用できる。

【００３３】また、放電を防止する金属膜や金属部材な
どの導電性部材は、陰極近傍を囲むように環状に設ける
ことが望ましい。しかし、必ずしも環状である必要はな
く、部分的に設ける構造であってもよい。

【００３４】上記した構成によれば、Ｘ線管の動作時
に、真空容器への部分的なプラスへの帯電が抑えられ
る。その結果、放電の発生が防止され、小型で耐電圧特
性のよいＸ線管およびその製造方法が提供される。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、放電の発生を少なくし
たＸ線管およびその製造方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための概略の構造
図である。

【図２】本発明の製造方法を説明するためのフロー図で
ある。

【図３】本発明の他の製造方法を説明するためのフロー
図である。

【図４】従来例を説明するための概略の構造図である。

【図５】従来例の製造方法を説明するためのフロー図で
ある。

【符号の説明】

１１…真空容器１１ａ…Ｘ線窓１２…金属膜１３…陽極１４…ターゲット領域１５…陽極遮蔽体１５ａ…陽極遮蔽体の開口１６…陰極１６ａ…陰極のフィラメントカップ１６ｂ…陰極のフィラメント１７…リード端子１８…電子ビーム１９…Ｘ線ｍ…管軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大貫博文栃木県大田原市下石上字東山1385番の１株式会社東芝那須電子管工場内Ｆターム(参考） 5C012 AA09 VV02 5C028 AA01 AA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを発生する陰極と、前記電子
ビームの照射によりＸ線を放出するターゲット領域を有
する陽極と、前記陰極および前記陽極を収納し、主要部
分が絶縁物で形成された真空容器とを具備したＸ線管に
おいて、前記陰極および陰極の前後の空間部分を囲む環
状領域の少なくとも一部に電極とは絶縁された導電性部
材を配置したことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】ターゲット領域を囲み陰極方向に伸びる
遮蔽体を陽極に設けた請求項１記載のＸ線管。
【請求項３】導電性部材が真空容器の内面に形成され
ている請求項１または請求項２記載のＸ線管。
【請求項４】電子ビームを発生する陰極と、前記電子
ビームの照射によりＸ線を放出するターゲット領域を有
する陽極と、前記陰極および前記陽極を収納し、その主
要部分が絶縁物で形成された真空容器とを具備したＸ線
管の製造方法において、前記ターゲット領域を形成する
材料を加熱して溶解させ、前記真空容器の内面に付着さ
せるターゲット溶解工程をもつことを特徴とするＸ線管
の製造方法。
【請求項５】ターゲット溶解工程の前に、陰極および
陽極間に交流電圧を印加するＡＣエージング工程をもつ
請求項４記載のＸ線管の製造方法。