CN102986303B

CN102986303B - X射线产生装置

Info

Publication number: CN102986303B
Application number: CN201180035375.6A
Authority: CN
Inventors: 山本敬一郎
Original assignee: Job Corp
Current assignee: Job Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: EP2597937A1; JP2012028093A; EP2597937B1; JP4880771B2; EP2597937A4; WO2012011404A1; CN102986303A; KR101334659B1; US8517607B2; KR20120135927A; US20130114794A1

Abstract

本发明提供一种在框体内设置X射线管和高电压产生装置并且填充有绝缘油的X射线产生装置，该X射线产生装置不使用铅、小型并抑制制造成本并且冷却性能好。在框体（8）内具有产生X射线的X射线管（2）和高电压产生装置（3）并且填充有绝缘油（4）的X射线产生装置（1）中，在X射线管保持架（10）内设置X射线管（2），X射线管保持架（10）的材质至少包含氧化铋和树脂，X射线管保持架（10）在与X射线管（2）照射X射线的X射线照射窗（7）对应的部分具有开口部，并且该X射线管保持架（10）具有用于使绝缘油（4）在X射线管保持架（10）的内外循环的多个狭缝（11）。

Description

X射线产生装置

技术领域

本发明涉及X射线产生装置。详细而言，涉及在对食品、工业制品等被检查物照射X射线并根据X射线的透射量检测被检查物中的异物等的无损检验中使用的X射线产生装置。此外，涉及在医疗领域的检查中使用的X射线产生装置。

背景技术

以往，在工业用的无损检验、宠物等动物的检查和牙科诊断中使用小型的X射线产生装置。其中，使用在1个框体内装载X射线管和高电压产生装置的被称为单槽（mono tank）或单块（mono block）的类型的X射线产生装置（例如参照专利文献1）。

在图9中示出了单槽类型的X射线产生装置的1个例子。该X射线产生装置（单槽）1X在框体8内具有X射线管2、以及向X射线管2供给电力的高电压产生装置3。而且，在框体8内填充有绝缘油4。该X射线管2具有阳极5和阴极6。此外，X射线管2在阳极5设置有阳极散热器17。进而，X射线管2被绝缘体21、31和用于防止X射线散射的X射线屏蔽构件32包围。再有，以虚线示出的L1表示热电子和照射X射线的行进路线，7表示X射线照射窗，23表示X射线照射凸缘，F表示焦点。

接着，针对X射线产生装置1X的工作进行说明。首先，以高电压产生装置3向X射线管2施加10kV~500kV的电压。具体而言，例如将阳极5施加至+50kV，将阴极6施加至–50kV（电压差100kV）。利用该电，X射线管2的阴极6的灯丝点亮，释放出热电子。热电子与相向的阳极5碰撞（将此处设为焦点F）。利用该碰撞的能量产生X射线。将该X射线从X射线照射窗7取出至外部并作为照射X射线L1来利用。

在该X射线产生装置1X的工作中，X射线管2例如为±50kV，框体8为±0V。由于该电位差导致存在产生放电（电火花）的危险性。为了防止该放电，在X射线管2的周围配置绝缘体21、31，并填充绝缘油4。该绝缘体21、31使用耐绝缘油性的树脂或陶瓷。再有，绝缘油4在具有防止放电的功能的同时还具有冷却X射线管2的功能。

此外，由于X射线在阳极5的焦点F呈辐射状散射，所以存在向X射线产生装置1X的所有方向照射X射线的危险性。为了防止由该X射线造成的被照射，在X射线管2的周围配置有X射线屏蔽构件32。该X射线屏蔽构件32通常使用铅。这是因为X射线屏蔽效果好。

上述的X射线产生装置1X具有几个问题。第一、具有对X射线屏蔽构件32使用铅的问题。由于铅对人体有害，作为废弃物对自然环境造成不良影响，所以优选不使用铅。替代该铅，也考虑使用X射线屏蔽率高的钨。可是，钨昂贵，每1kg为12000日元至15000日元左右。

第二、具有在小型化方面存在限度的问题。这是因为，为了屏蔽散射的X射线而需要充分的厚度的X射线屏蔽构件32，此外，为了防止放电而需要充分的厚度的绝缘体21、31。再有，X射线屏蔽效果与X射线屏蔽构件32的厚度成比例。同样地，绝缘效果与绝缘体21、31的厚度成比例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007–80568号公报。

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种在框体内设置X射线管和高电压产生装置并且填充有绝缘油的X射线产生装置，该X射线产生装置不使用铅，小型并抑制制造成本，减少环境负荷，并且冷却性能好。

用于解决课题的手段

用于实现上述目的的本发明的X射线产生装置是在框体内具有产生X射线的X射线管和高电压产生装置并且填充有绝缘油的X射线产生装置，其特征在于，在X射线管保持架（holder）内设置所述X射线管，所述X射线管保持架的材质至少包含氧化铋和树脂，所述X射线管保持架在与所述X射线管照射X射线的X射线照射窗对应的部分具有开口部，并且所述X射线管保持架具有用于使所述绝缘油在所述X射线管保持架的内外循环的多个狭缝。

采用该结构，能够提供不使用铅的X射线产生装置。此外，氧化铋其自身为绝缘体，没有像铅或钨那样的导电性。也就是说，采用使用了兼具X射线屏蔽构件和绝缘体的功能的氧化铋的结构，能够实现X射线产生装置的小型化。进而，由于对X射线屏蔽构件不使用钨等昂贵的材料，所以能够抑制X射线产生装置的制造成本。再有，氧化铋每1kg为3000日元左右。而且，采用将多个狭缝形成于X射线管保持架的结构，能够高效地冷却X射线管。

所述X射线产生装置的特征在于，在与从所述X射线管呈辐射状地散射的X射线的行进方向相交的方向上形成有所述X射线管保持架的所述狭缝。采用该结构，X射线管保持架能够屏蔽散射的X射线（散射X射线）。

所述X射线产生装置的特征在于，所述X射线管保持架由以绝缘性的树脂使氧化铋的粉状体成型的成型体构成，所述氧化铋的重量占所述X射线管保持架的50%以上。采用该结构，能够提高X射线管保持架的X射线屏蔽效果和绝缘效果。这是因为含有的氧化铋的质量越多，X射线管保持架的X射线屏蔽效果和绝缘效果越好。

所述X射线产生装置的特征在于，所述X射线管保持架由以绝缘性的树脂使氧化铋的粉状体成型的成型体构成，所述氧化铋的重量占所述X射线管保持架的90%以上。采用该结构，能够取得与上述相同的作用效果。

所述X射线产生装置的特征在于，所述X射线管保持架具有连接于所述狭缝的油循环路径和连接于所述油循环路径的散热装置，所述X射线管保持架具有如下结构：将所述绝缘油经由所述油循环路径送至所述散热装置，在所述散热装置中进行冷却并返回至所述X射线管保持架内。采用该结构，能够提高X射线管的冷却性能，因此能够连续使用X射线产生装置。

发明效果

根据本发明的X射线产生装置，能够提供一种不使用铅、小型并抑制制造成本并且冷却性能好的X射线产生装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的X射线产生装置的图。

图2是表示本发明的实施方式的X射线产生装置的X射线管和X射线管保持架的立体图。

图3是表示本发明的实施方式的X射线产生装置的X射线管保持架的图。

图4是本发明的实施方式的X射线产生装置的狭缝周围的放大图。

图5是本发明的实施方式的X射线产生装置的狭缝周围的放大图。

图6是表示本发明不同的实施方式的X射线产生装置的X射线管保持架的图。

图7是表示本发明不同的实施方式的X射线产生装置的X射线管保持架的图。

图8是表示本发明的实施方式的X射线产生装置的X射线管保持架的剖面图。

图9是表示以往的X射线产生装置的图。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式的X射线产生装置，一边参照附图一边进行说明。在图1中示出本发明的实施方式的X射线产生装置1。X射线产生装置1在框体8内具有产生X射线的X射线管2和高电压产生装置3并且填充有绝缘油4。在X射线管保持架10内设置有该X射线管2。该X射线管保持架10是用合成树脂加固氧化铋后的成型品。此外，X射线管保持架10具有用于使绝缘油4循环的多个狭缝11。进而，设置于X射线管2的阳极散热部17以位于X射线管保持架10的外部的方式构成。在与该阳极散热器17相向的框体8的面设置有绝缘体21。再有，5表示阳极，6表示阴极，7表示X射线照射窗，L1表示照射X射线，L2表示散射X射线，F表示产生X射线的焦点（散射X射线的中心），23表示X射线照射凸缘。

接着，针对X射线管保持架10的材质进行说明。X射线管保持架10至少包含氧化铋。X射线管保持架10例如能够将氧化铋的粉状体与树脂进行混合、加热而成型。此处使用的树脂只要是具有绝缘性和耐油性的树脂，那么就能够使用所有的树脂。具体而言，优选环氧树脂等。

此外，关于X射线管保持架10，氧化铋的含有量越多，X射线屏蔽效果越好。因此，构成为相对于X射线管保持架10的总重量，含有50%以上、优选70%以上、更优选90%以上的氧化铋。

在表1中示出为了比较X射线管保持架10的X射线屏蔽效果而进行的实验结果。表1的A至C表示厚度t（单位mm）不同的铅板透射出的每小时的照射剂量R，D和E表示氧化铋的含有率不同的氧化铋板透射出的每小时的照射剂量R。由表1可知，将2块厚度1mm的锌板重叠在一起的情况（C）和厚度为6mm并且含有87%的氧化铋的氧化铋板（D）具有同等的X射线屏蔽效果。此外，如含有90%的氧化铋的氧化铋板（E）所反映出的那样可知，当增加氧化铋的含有量时，X射线屏蔽效果飞跃性地提高。

此外，进行了评价氧化铋板（D）和（E）的绝缘效果的实验。厚度为6mm并含有87%的氧化铋的氧化铋板（D）的绝缘破坏电压为46kV。此外，厚度为6mm并含有90%的氧化铋的氧化铋板（E）的绝缘破坏电压为45kV。由以上可知，氧化铋板（D）、（E）具有好的绝缘性。再有，绝缘破坏电压是指将导体间隔离的绝缘体被破坏，无法保持绝缘状态。

[表1]

采用上述结构，能够取得以下的作用效果。第一、采用以被树脂加固后的氧化铋对X射线管保持架10进行成型的结构，能够提供不使用铅的X射线产生装置1。此外，X射线管保持架10能够以正好使合成树脂制品成型的方式生产，因此即使是复杂的形状，也能够实现。进而，能够容易地进行大量生产。

第二、采用X射线管保持架10具有X射线屏蔽构件和绝缘体这两个功能的结构，能够使X射线产生装置1小型化。将以往的树脂制的绝缘体和铅制的X射线屏蔽构件重叠在一起的X射线产生装置存在从被施加高电压的X射线管的阳极或阴极对作为零电位的铅部分的X射线屏蔽构件发生放电的危险性。因此，铅制的X射线屏蔽构件需要从X射线管起充分地隔开距离。在本发明中，例如在以6mm的厚度形成X射线管保持架10的情况下，可以说该X射线管保持架10是具有6mm厚度的X射线屏蔽构件，并且是具有6mm厚度的绝缘体。因此，采用以X射线管保持架10包围X射线管2的结构，能够使X射线管2的阳极或阴极的高电压施加部分不存在作为零电位的部分，能够使X射线管2与X射线管保持架10之间的间隙为绝缘油能够移动的程度的距离。具体而言，该间隔能够从以往的10mm左右缩小到3mm左右，其结果是，能够实现X射线产生装置1的小型化。

第三、由于不使用钨等昂贵的绝缘体，所以能够抑制X射线产生装置1的制造成本。再有，钨每1kg为15000日元左右，氧化铋每1kg为3000日元左右。

第四、采用在X射线管保持架10形成有狭缝11的结构，能够连续使用X射线产生装置1。这是因为能够使具有冷却功能的绝缘油4在X射线管保持架10的内外循环。

在图2中示出X射线管2和X射线管保持架10的立体图。X射线管保持架10为圆筒形状，在接合面22分割为上保持架18和下保持架19而构成。此外，X射线管保持架10具有贯通内外的多个狭缝11。构成为在该X射线管保持架10的内部载置X射线管2。再有，虽然将狭缝11做成圆形的开口部，但是也可以做成矩形的开口部。

在图3中示出本发明不同的实施方式的X射线产生装置的X射线管保持架10A。该X射线管保持架10A具有多个倾斜狭缝12。该倾斜狭缝12以散射X射线L2对倾斜狭缝12的侧壁部入射的方式构成。此外，构成为除了X射线管2以外还将阳极散热器17载置在X射线管保持架10A的内部。

采用上述结构，能够取得以下的作用效果。第一、采用将狭缝做成倾斜狭缝12的结构，能够增加在X射线管保持架10A内外的绝缘油4的流动量，能够提高X射线管2的冷却效率。这是因为与图1所示的狭缝11相比，能够较大地构成开口面积。再有，由于倾斜狭缝12形成在与散射X射线L2的行进方向相交的方向上，所以散射X射线L2不会通过倾斜狭缝12的开口部向外部散射。

第二、能够抑制X射线产生装置10A的制造成本。这是因为，采用将阳极散热器17载置于X射线管保持架10A内部的结构，不需要在框体8粘贴绝缘体21（参照图1）的作业等，X射线产生装置10A的组装作业变得简单。

在图4中示出形成于X射线管保持架10的狭缝11（参照图1）周围的放大图。该多个狭缝11具有不同长度（a1至a3）的开口部。此外，将散射X射线L2在X射线管保持架10中透射的距离表示为X射线屏蔽距离d。关于该X射线屏蔽距离d，规定为了屏蔽散射X射线L2而充分的长度，该X射线屏蔽距离d由X射线管保持架10的材质决定。再有，F表示产生散射X射线L2的焦点。

接着，对决定该狭缝11的开口部的长度的条件进行说明。第一、为了屏蔽散射X射线L2，以X射线管保持架10相对于散射X射线L2的外观上的厚度比X射线屏蔽距离d长的方式配置狭缝11，并决定开口部的长度。第二、在上述范围内，以狭缝11的开口部的长度为最大的方式进行设计。这是为了使通过狭缝11的绝缘油4的流量变多来提高冷却效果。

该多个狭缝11的开口部的长度（a1至a3）既能统一，也能根据位置变更。具体而言，优选较大地构成远离散射X射线L2被辐射的焦点F的狭缝11的开口部的长度（例如a3）。这是因为越远离焦点F，散射X射线L2入射到X射线管保持架10的角度θ越小（接近于0°），存在于散射X射线L2的轨道上的X射线屏蔽构件越厚。也就是说，由于X射线屏蔽构件外观上变厚，所以即使在将狭缝11的开口部的长度取得较大的情况下，也能够屏蔽散射X射线L2。

在图5中示出形成于X射线管保持架10A的倾斜狭缝12（参照图3）周围的放大图。该多个倾斜狭缝12具有不同长度（a4至a6）的开口部。该倾斜狭缝12向倾斜狭缝12的侧壁部与焦点F相向的方向倾斜。因此，即使在以取与图4所示的X射线屏蔽距离d相同的屏蔽距离的方式设计倾斜狭缝12的情况下，也能够使倾斜狭缝12的开口部的长度（a4至a6）比a1至a3长。由此，能够增加绝缘油4通过的流量，能够提高X射线产生装置1的冷却性能。

在图6中示出本发明不同的实施方式的X射线产生装置的X射线管保持架10B。该X射线管保持架10B将一部分作为导热构件13。此外，使阳极散热器17与导热构件13紧贴，进而，使导热构件13与框体8紧贴。再有，导热构件13具有绝缘性和导热性即可，能够利用例如氮化铝等。

进而，该X射线产生装置使用不具有X射线照射凸缘23的X射线管2B。经由设置于X射线管保持架10B的开口部24和设置于框体8B的照射口盖25照射从该X射线管2B照射的照射X射线L1。此处，照射口盖25不会使绝缘油4漏出到外部，并且使用透射X射线的材料。特别地，关于照射盖25的材料，优选使用X射线透射率高、耐X射线性好的材料。具体而言，作为材料，优选使用铝、塑料、碳等。

采用上述结构，能够取得以下的作用效果。第一、能够提高阳极散热器17的冷却性能。这是因为经由导热性好的物质能够冷却阳极散热器17。此处，优选以X射线屏蔽效果好的铜构成阳极散热器17。因此，该导热构件13能够选择导热性比X射线屏蔽效果优越的构件。再有，阳极散热器17与导热构件13之间以及导热构件13与框体8之间均能够以紧贴或者空出间隙地使绝缘油4循环的方式构成。

此外，也可以构成为用X射线透射率高且绝缘性好的材料封闭开口部24。具体而言，用氧化铍（烧结氧化铍）或塑料等对开口部24进行封闭。采用该结构，能够减少在X射线管2B与框体8B之间或X射线管2B与照射盖25之间产生放电的可能性。

在图7中示出本发明不同的实施方式的X射线产生装置的X射线管保持架10C。该X射线管保持架10C在形成于保持架10C的狭缝11连接有油循环路径14。该油循环路径14以能够经由散热装置16和泵15对X射线管保持架10C内部的绝缘油4进行冷却循环的方式构成。此处，散热装置16能够利用具有散热片的装置或具有热交换机的装置等。

再有，在图7中，将泵15和散热装置16配置在框体8的外部，但是本发明不限于该结构。也能够将泵15、或泵15以及散热装置16配置在框体8内。采用该结构，不需要用于与X射线产生装置的外部进行大的热交换的机构，作为整体能够较小地构成。

采用上述结构，能够飞跃性地提高X射线管2的冷却效率。这是由于强制地使X射线管保持架10C内的绝缘油4循环，所以能够提高X射线管2的冷却效率。在与X射线产生装置1的大小相比更重视连续使用次数的情况下，优选选择图7的结构。

在图8A中示出X射线管保持架10D的剖面图。以切开彼此的接合面22A构成X射线管保持架10d的上保持架18与下保持架19（参照图2）之间。该X射线管保持架10D在内部设置有X射线管2之后，以粘接剂等粘接接合面22A而构成。采用该结构，能够防止从焦点F照射的散射X射线L2在接合面22A透射并漏出至外部的危险性。

在图8B中示出X射线管保持架10E的剖面图。该X射线管保持架10E以倾斜的接合面22B构成上保持架18与下保持架19之间。采用该结构，能够更可靠地防止从焦点F照射的散射X射线L2在接合面22B透射并漏出至外部的危险。

附图标记的说明：

1 X射线产生装置；

2 X射线管；

3 高电压产生装置；

4 绝缘油；

5 阳极；

6 阴极；

7 X射线照射窗；

8 框体；

10、10A、10B、10C、10D、10E X射线管保持架；

11 狭缝；

12 倾斜狭缝；

14 油循环路径；

16 散热装置。

Claims

1.一种X射线产生装置，在框体内具有产生X射线的X射线管和高电压产生装置并且填充有绝缘油，其特征在于，

在覆盖所述X射线管的全周方向的圆筒形状的X射线管保持架内设置所述X射线管，所述X射线管保持架的材质至少包含氧化铋和树脂，所述X射线管保持架在与所述X射线管照射X射线的X射线照射窗对应的部分具有开口部，并且所述X射线管保持架具有用于使所述绝缘油在所述X射线管保持架的内外循环的多个狭缝，

所述狭缝是具有屏蔽从所述X射线管呈辐射状地散射的X射线的X射线屏蔽距离并且向所述狭缝的侧壁部与所述X射线管的焦点相向的方向倾斜的倾斜狭缝。

2.一种X射线产生装置，在框体内具有产生X射线的X射线管和高电压产生装置并且填充有绝缘油，其特征在于，

在与从所述X射线管呈辐射状地散射的X射线的行进方向相交的方向上形成所述X射线管保持架的所述狭缝，

将形成在远离所述X射线管的焦点的位置的所述狭缝的开口部的长度构成得比形成在接近于焦点的位置的所述狭缝的开口部的长度大。

3.一种X射线产生装置，在框体内具有产生X射线的X射线管和高电压产生装置并且填充有绝缘油，其特征在于，

所述狭缝具有屏蔽从所述X射线管呈辐射状地散射的X射线的X射线屏蔽距离并且形成为从所述X射线管保持架的外侧到内侧贯通的状态，

所述X射线管保持架具有沿着圆筒形状的所述X射线管保持架的圆筒轴方向上下分割出的上保持架和下保持架，

在与所述X射线管保持架的中心轴垂直的剖面中，所述上保持架与所述下保持架的所述接合面是向与从所述X射线管呈辐射状地散射的散射X射线的行进方向相交的方向倾斜的面。

4.根据权利要求1或2所述的X射线产生装置，其特征在于，

所述X射线管保持架是圆筒形状，并且具有沿着该X射线管保持架的圆筒轴方向上下分割出的上保持架和下保持架，

在与所述X射线管保持架的中心轴垂直的剖面中，所述上保持架与所述下保持架的接合面是向与从所述X射线管呈辐射状地散射的散射X射线的行进方向相交的方向倾斜的面。

5.根据权利要求1至3的任一项所述的X射线产生装置，其特征在于，

所述X射线管保持架具有连接于所述狭缝的油循环路径和连接于所述油循环路径的散热装置，

所述X射线管保持架具有如下结构：将所述绝缘油经由所述油循环路径送至所述散热装置，在所述散热装置中进行冷却并返回至所述X射线管保持架内。