CN101681780A - X射线管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种X射线管，其由于耐电压性能提高、稳定，所以可获得产品的可靠性。所述X射线管具有发射电子的阴极、通过照射从该阴极所发射的电子而发射X射线的阳极和在真空状态下收容所述阴极及所述阳极的玻璃管，所述玻璃管的内侧面具有熔点比所述玻璃管的玻璃的熔点低的玻璃薄膜和利用该薄膜粘结在该玻璃管的粒子。

Description

X射线管

技术领域

该发明涉及一种小型化、且使每件产品的耐电压性能无差异、稳定的X射线管。

背景技术

以往的X射线管是将真空管结构用绝缘油包裹而成的结构，真空部分用玻璃管保持真空，用真空和玻璃将供给电子的阴极和照射该电子而产生X射线的阳极绝缘。根据此结构，绝缘耐力低的部位是玻璃和真空的界面。该部分有时吸附有气体成分，另外，如果在制作工序中不留神而在玻璃管内残留有导电性的尘埃，绝缘性能会明显下降。为了除去这些尘埃，对玻璃内面进行镜面加工，用溶剂等充分洗涤，进而，一边对玻璃管内进行排气，一边施加用高电阻对电流进行了限制的电压，逐渐提高耐电压性能。将此称为调整。通过这些处理，将真空部分及玻璃管内面的耐电压性能调整到需要的状态。在此状态下将绝缘油填充在玻璃管球的外侧，确保X射线管的绝缘。然而，偶尔有绝缘性能下降的管球，期望进一步提高绝缘性能。目前的X射线管如日本特开2003-203591号公报、日本特开2006-19223号公报等所示，通过使阴极支座部的电阻一致、在玻璃内面形成金属膜、用喷砂打磨玻璃内面而形成数μm的凹洼等来谋求提高绝缘性能。

专利文献1：日本特开2003-203591号公报

专利文献2：日本特开2006-19223号公报

发明内容

为了谋求进一步提高X射线管的绝缘性能，正在使用各种技术。但是，使阴极支座部的电阻一致的结构需要作成简单形状的阴极支座部，而且在电阻中流动的电流传输时会有损失。另外，在玻璃内面形成金属膜时，在金属膜的部分电流流动传输时会损失。另一方面，用喷砂打磨玻璃内面时，因打磨冲击而存在玻璃上产生细微裂缝的危险性，而且为了彻底除去打磨下来的玻璃而增加氢氟酸洗涤等处理工序。

本发明的目的在于，在不存在这些问题、不改变X射线管的尺寸的条件下来谋求进一步稳定提高X射线管的绝缘性能。

为了谋求进一步稳定提高绝缘性能，通过将粒子粘结在X射线管玻璃内面来实现本发明的目的。实验发现，将数μm粒径的粒子粘结在玻璃管的阴极侧内面，由此玻璃管内面的绝缘性能提高。其效果稳定，可以摆脱现有技术那样的不稳定状态。

根据本发明，即使按目前的X射线管的尺寸不变，也可以将耐电压性能提高到约1.5倍以上。其效果稳定，可明显延长X射线管的寿命。

附图说明

图1是表示本发明的X射线管的一部分的剖面图。

图2是表示本发明的X射线管的杆(stem)的剖面图。

图3是表示本发明的X射线管的杆的剖面图。

图4是表示粘结粒子的粒径和耐电压性能的特征图。

图5是表示本发明的其他实施例的杆的剖面图。

图6是表示粘结粒子的粒径分布的图。

图7是表示粘在阴极和阳极间的玻璃内面的粒子粘结宽度和耐电压性能的特征图。

图8是表示X射线管玻璃上附着粒子的范围的正面图。

符号说明

1  X射线管

2  阴极

3  靶

4  玻璃窗

5  箱

6  绝缘油

7  真空

8  杆

8a 阴极侧金属端部

8b 接地电位侧金属端

8c 玻璃内面

9  粒子

9a 粒子阴极端

9b 粒子中间电位端

10 玻璃管

11 阴极侧端

12 阳极侧端

具体实施方式

图1表示本发明的X射线管的主要部分。X射线管的耐电压性能为例如200kV等的高电压。从X射线管1的阴极2发射电子，照射到阳极的靶3，由靶3产生的X射线从玻璃窗4取出。保持主要部的真空，支撑阴极的杆8的绝缘很重要。杆8的外侧用绝缘油6覆盖，通过控制油中的尘埃等来发挥稳定的绝缘性能。所有这些均装入箱5中。在此，如果通过将粒子9附着在自杆8的真空7侧面的阴极侧金属端部8a至接地电位侧金属端8b的玻璃内面8c而在粒子阴极端9a和粒子中间电位端9b之间粘贴数μm的凸起，则耐电压性能显著提高。图2表示杆部分。如果将数μm粒子附着在自杆8的阴极侧金属端部8a至接地电位侧金属端8b的玻璃内面8c，则绝缘性能显著提高。图3表示玻璃内面8c附着粒子9的情况。粒子9是算术平均粒径作成5μm的例子。粒径的测量是通过利用规定筛号的筛子测量粒径分布、利用显微镜肉眼观察测量粒径等进行测量，在此是通过利用筛子进行筛分来求得。低熔点玻璃10是将粒子9涂布在玻璃内面8c时使用的玻璃料糊剂通过加热固化而成的材料。通过该低熔点玻璃10，粒子9粘结在玻璃内面8c上。图4表示附着在玻璃内面的粒子的粒径和耐电压的特征例。在使粒径为1μm以上20μm以下的粒子附着的情况下，显现出与无附着粒子相比约为1.5倍以上的耐电压性能。需要说明的是，通常认为，当粒径过大时，粒子部分的电场集中变大，从而耐电压性能下降。

图5表示其他实施例的X射线管的主要部分。杆8由多个部件构成，承担绝缘作用的是自阴极侧金属端部8a至接地电位侧金属端8b的玻璃内面8c。通过将数μm的粒子粘结在该玻璃内面8c上，耐压性能显著提高。

对将数μm的粒子粘结在玻璃内面8c而言，在粉碎到亚μm左右的粒径的低熔点玻璃料中使用将称作载色剂的甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、氧乙基纤维素、苄基纤维素、丙基纤维素、硝基纤维素等溶解在萜品醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙基卡必醇醋酸酯等溶剂中而成的玻璃料糊剂或使用将丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯等丙烯酸树脂溶解在甲基乙基酮、萜品醇、丁基卡必醇醋酸酯、乙基卡必醇醋酸酯等溶剂中而成的玻璃料糊剂。将数微米的粒子混合在玻璃料糊剂中，在具有流动性的状态下涂布在玻璃内面8c上。另外，也可增加溶剂的量来降低粘度，用气枪喷涂。接着，边使其以圆筒状的玻璃的中心轴为中心旋转边进行加热。当达到150～200℃时，有机溶剂因该热而气化，称作载色剂的树脂成分固化。由此，通过微小玻璃料和树脂，数μm的粒子粘结在玻璃内面8c上。进而，当升到超过400℃的温度时，玻璃料熔化，树脂成分被热分解而消失。此后持续降低玻璃的温度，则粒子通过玻璃料熔化而再次凝固的低熔点玻璃而牢固地粘结在玻璃内面8c上。加快该冷却过程时，圆筒状玻璃和低熔点玻璃有时会剥离，需要花费至少2小时以上的时间。按这种方法，玻璃内面8c上可以粘结数μm的粒子。低熔点玻璃大多为含铅玻璃，但最近有铋系玻璃、磷酸系玻璃、钒系玻璃等。

这些玻璃的熔点可以在320～500℃的范围内选择。另外，对粒子而言，可以单独或组合使用锆石、堇青石、钛酸铝、氧化铝、多铝红柱石、硅石、氧化锡系陶瓷、熔融硅石。将该粒子混入到玻璃料糊剂中使用，但要根据玻璃料糊剂的粘度确定粒子的混合量。这是为了确保，将含有粒子的玻璃料糊剂的粘度调节到可以进行用刷涂等涂布到玻璃内面8c上的作业的程度。另外，在用气枪喷涂的情况下，需要进一步调节为低粘度。

为了在玻璃内面粘贴数μm的凸起，粒子的直径及形状很重要。作为形状，优选球状，但因为将大块粉碎，所以难以形成标准球型，优选尽量接近球的形状。以长宽比来定义粒子形状的扁平度，优选为3以下。进一步优选为2以下。将用筛子选择好粒度分布的一个实施例示于图6。通过使粒径的分布宽度狭窄，可以谋求绝缘性能更加稳定。有效粒径为1～20μm、优选为2～10μm。利用筛子的上限筛号和下限筛号，可如图6那样选择粒径的分布。

不想利用粒子的粘结粘贴凸起的部分可以通过粘贴乙烯带等覆盖，以免粘贴凹凸。特别是在图5所示的实例中，仅在玻璃内面8c的自阴极侧金属端部8a开始5mm粘结粒子的情况下，可以与全部粘结粒子的情况得到同样的效果。

至于在玻璃管内面以多少mm宽度附着粒子有效果，将对此进行试验的结果示于图7。在此实验中，使粒子在玻璃管的自阴极侧金属端部开始以规定宽度附着。由此可知，使粒子自阴极侧金属端部开始以2mm以上的宽度附着有效果。

在该试验中，将粒子附着位置的基点设定为玻璃管的阴极侧金属端部，但基点并不限定于此，已确认将基点设定在玻璃管的阴极侧金属端部以外的位置使粒子以2mm以上的宽度附着在阳极和阴极之间的玻璃内面也有同样的效果。

图8表示连接阴极2及杆8的作业前的X射线管用玻璃管10。阴极2及杆8(未图示)将两者的玻璃部分熔融粘合在玻璃管10的阴极侧端11的先端。从玻璃管10的阳极侧端12插入旋转阳极，并密封。在这些作业之前将粒子粘结在玻璃管10的内面。将粘结范围设定为图中的L(以约100mm宽度涂布，其中，X射线发射部用乙烯带覆盖，不涂布粒子)确认效果，与不粘结粒子相比，耐压性能提高1.5倍以上。这种情况下，粒子涂布面与阴极和阳极均未连接而发挥着作用。

产业上的可应用性

本发明可以用于制造耐电压性能无差异的X射线管。

Claims (5)

1.一种X射线管，

其具有发射电子的阴极、通过照射该阴极所发射的电子而发射X射线的阳极和在真空状态下收容所述阴极及所述阳极的玻璃管，

在所述玻璃管的内侧面具有熔点比所述玻璃管的玻璃的熔点低的玻璃薄膜和利用该玻璃薄膜粘结于该玻璃管的粒子。

2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述粒子的粒径为1～20μm。

3.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述粒子的材料为选自锆石、堇青石、钛酸铝、氧化铝、多铝红柱石、硅石、氧化锡系陶瓷及熔融硅石中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述粒子的作为扁平度的长宽比为3以下。

5.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，将所述粒子以2mm以上的宽度粘结于阳极和阴极间的玻璃内面。

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