CN105027254A - X射线照射源 - Google Patents

Abstract

X射线照射源(2)中，X射线管(21)的筐体(51)的壁部中，由包含碱的玻璃形成的相对壁部(51b)与包含产生施加于灯丝(52)的负的高电压的高压产生模块(22)的电源部的高电压区域(VH)相对地配置。通过这样的结构，可抑制在相对壁部(51b)产生电场，从而抑制了碱离子自玻璃析出。因此，可抑制灯丝(52)、或栅极(53)、靶(54)等的不同的电位的电极间的电位关系的变化，可防止无法保持所期望的X射线量等的不良状况的发生，因而可维持稳定的动作。

Description

X射线照射源

技术领域

本发明涉及一种X射线照射源。

背景技术

一直以来，开发有以在具有X射线照射窗的筐体内组装入X射线管或高压产生模块等而构成的X射线照射源。例如在专利文献1所记载的工业用X射线产生装置中，升压电路的高电压侧与X射线管的阴极相接近而配置。另外，例如在专利文献2所记载的软X射线产生装置中，在发射极(emitter)的表面设置有由规定的粒径的金刚石颗粒构成的薄膜。在该装置中，X射线管的筐体整体由铝形成，从而成为金属构件位于X射线管的阴极配置面的外侧的结构。

在以上那样的X射线照射源中，从匹配与X射线管的供电端子的热膨胀系数的观点出发，考虑将例如碱石灰玻璃等的包含碱的玻璃使用于筐体的底板等。这样的玻璃的热膨胀系数接近于与配置于X射线管内的各种电极或密封材料的热膨胀系数，因此，可形成真空保持性能高的真空筐体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-49123号公报

专利文献2：日本特开2007-305565号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在将包含碱的玻璃使用于X射线管的筐体的情况下，若由被施加负的高电压的阴极等的高压部、与被施加低电压(或接地电位)的各种控制电路等的低压部夹持玻璃，则存在碱离子受高压部的电位牵引而自玻璃析出的情况。已知若产生这样的碱离子的析出，且碱离子附着于X射线管内的电极等，则由于各电极间的电位关系发生变化，因而会有产生无法保持所期望的X射线量等的不良状况的担忧。

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的在于，提供通过抑制来自筐体的碱离子的析出，从而能够实现稳定的动作的X射线照射源及X射线管。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明所涉及的X射线照射源，其特征在于，包含：X射线管，其具有：被施加负的高电压的阴极、通过来自阴极的电子的入射而产生X射线的靶、及收纳阴极与靶并且具有使自靶产生的X射线向外部射出的输出窗的筐体；及电源部，其产生施加于阴极的负的高电压；筐体具有：窗用壁部，其设置有输出窗；及主体部，其与窗用壁部接合而形成收纳阴极及靶的收纳空间；主体部具有相对壁部，该相对壁部与窗用壁部相对地配置且由包含碱的玻璃形成；电源部具有：高电压产生部，其产生负的高电压；及高电压区域，其连接于该高电压产生部并且配置有相对壁部。

该X射线照射源中，X射线管的筐体的壁部中，由包含碱的玻璃形成的相对壁部，配置于与产生向阴极施加的负的高电压的高电压产生部连接的高电压区域。通过这样的结构，可抑制在相对壁部产生电场，从而抑制了碱离子自玻璃析出。因此，可抑制由碱离子的附着引起的各电极间的电位关系的变化，不会产生无法保持所期望的X射线量等的不良状况，可维持稳定的动作。

另外，优选阴极沿着相对壁部的内表面延伸，高电压区域沿着阴极的延伸方向延伸。在阴极延伸的情况下，在相对壁部容易产生碱离子的析出，但通过使高电压区域沿着阴极延伸，可适宜地抑制碱离子的析出。

另外，优选阴极的电子放出部从相对壁部分离，在电子放出部与相对壁部之间，设置有被施加与自电源部供给至阴极的负的高电压大致相同等的负的高电压的背面电极，背面电极以与阴极相对的方式沿着相对壁部的内表面延伸而配置。考虑到若电子放出部与相对壁部直接地面对，则相对壁部带电且电位变得不稳定，电子的放出也变得不稳定的情况。因此，通过将背面电极与阴极相对地配置，可防止该不良状况。另一方面，由更靠近相对壁部的背面电极所形成的电场，在相对壁部容易产生碱离子的析出，但通过使高电压区域与背面电极相对，可实现稳定的电子放出且更适宜地抑制碱离子的析出。

另外，优选还包含电路基板，其载置有筐体及电源部并且包含形成高电压区域的配线部；高电压产生部及配线部以包围相对壁部的至少一部分的方式配置。通过这样的高电压产生部及配线部的配置，可更可靠地抑制在相对壁部产生电场。另外，可实现X射线管的稳定的固定。

另外，优选还包含电路基板，其载置有筐体及电源部并且包含形成高电压区域的配线部；筐体经由间隔件(spacer)而固定于电路基板；高电压产生部及配线部以在筐体与电路基板之间包围间隔件的至少一部分的方式配置于与相对壁部相对的位置。这样的高电压产生部及配线部的配置中，也可可靠地抑制在相对壁部产生电场。另外，通过间隔件稳定地固定X射线管，且将高电压产生部及配线部配置于与相对壁部相对的位置，由此可有效地利用电路基板，从而可谋求装置的小型化。

另外，优选还包含电路基板，其载置有筐体及电源部并且包含形成高电压区域的配线部；高电压产生部及配线部在与相对壁部相对的位置，配置于电路基板的与筐体的载置面相反面侧。在这样的高电压产生部及配线部的配置中，也可可靠地抑制在相对壁部产生电场。另外，可使筐体周围的结构简单化，从而可谋求装置的小型化。

发明的效果

根据本发明，通过抑制来自筐体的碱离子的析出，可实现稳定的动作。

附图说明

图1是表示包含本发明的第1实施方式所涉及的X射线照射源而构成的X射线照射装置的立体图。

图2是表示图1所示的X射线照射装置的功能性构成要素的方块图。

图3是图1所示的X射线照射源的立体图。

图4是图3的平面图。

图5是图4中的V-V线剖面图。

图6是图5中的VI-VI线剖面图。

图7是表示变形例所涉及的X射线照射源的平面图。

图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的X射线照射源中的X射线管与电路基板的结合状态的剖面图。

图9是表示本发明的第3实施方式所涉及的X射线照射源的平面图。

图10是表示图9所示的X射线照射源中的X射线管与电路基板的结合状态的剖面图。

图11是表示本发明的效果确认试验结果的图，(a)是实施例1的结果，(b)是实施例2的结果。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边详细地说明本发明所涉及的X射线照射源的优选的实施方式。

图1是表示包含本发明的第1实施方式所涉及的X射线照射源而构成的X射线照射装置的立体图。该图所示的X射线照射装置1在例如处理大型玻璃的生产线上设置于无尘室等，且被构成为通过X射线的照射进行大型玻璃的除电的光电离器(光照射式除电装置)。该X射线照射装置1包含照射X射线的X射线照射源2、及控制X射线照射源2的控制器3而构成。

图2是表示X射线照射装置1的功能性构成要素的方块图。如该图所示，控制器3包含控制电路11而构成。控制电路11包含例如向内置于X射线照射源2的X射线管21供给电力的电源电路、及向X射线管21发送控制驱动及停止的控制信号的控制信号发送电路等而构成。该控制电路11通过连接缆线C而与X射线照射源2连接。

接着，对上述的X射线照射源2的结构进行详细的说明。

图3是图1所示的X射线照射源的立体图。另外，图4是图3的平面图，图5是图4中的V-V线剖面图。如图3～图5所示，X射线照射源2在金属制的大致长方体形状的筐体31内，具有X射线管21及高压产生模块(电源部、高电压产生部)22、以及搭载有驱动电路23的至少一部分的第1电路基板32及第2电路基板33。

如图3及图4所示，筐体31包含：主体部35，其具有形成有使自X射线管21产生的X射线向外部射出的X射线射出窗34的长方形状的壁部31a、及设置于该壁部31a的各边的侧壁部31b且一面侧开口；及盖部31c，其与壁部31a相对，并以堵塞主体部35的开口部分的方式安装。X射线射出窗34由在壁部31a的大致中央部分沿着筐体31的长边方向形成为长方形状的开口部构成。

如图5所示，X射线管21在较筐体31充分小的大致长方体形状的筐体51内，具有产生电子束的灯丝(阴极)52、使电子束加速的栅极53、及根据电子束的入射而产生X射线的靶54。筐体51包含设置有输出窗57的窗用壁部51a、以及接合于窗用壁部51a且形成收纳灯丝52、栅极53、及靶54的收纳空间的主体部。该主体部由与该窗用壁部51a相对的相对壁部51b、以及沿着窗用壁部51a及相对壁部51b的外缘的侧壁部51c构成。窗用壁部51a由例如不锈钢等的金属板形成。相对壁部51由例如碱石灰玻璃或硼硅酸玻璃等的包含碱(此处为钠)的玻璃等的绝缘性材料形成。另外，侧壁部51c由例如玻璃等的绝缘性材料形成。

侧壁部51c的高度小于窗用壁部51a及相对壁部51b的长边方向的长度。即，筐体51成为能够将窗用壁部51a及相对壁部51b当作平板平面那样的平板状的大致长方体形状。在窗用壁部51a的大致中央部分，较X射线射出窗34小一圈的开口部51d，沿着筐体51的长边方向(窗用壁部51a及相对壁部51b的长边方向)形成为长方形状。该开口部51d构成输出窗57。

灯丝52配置于相对壁部51b侧，栅极53配置于灯丝52与靶54之间。灯丝52及栅极53沿着筐体51的长边方向延伸，如图6所示，分别连接有多个供电销(pin)55。供电销55通过侧壁部51c与相对壁部51b之间且分别向筐体51的宽度方向的两侧突出，与第1电路基板32上的配线部38(下述)电连接。对灯丝52自高压产生模块22经由配线部38及供电销55而施加例如-5kV左右的负的高电压。

另外，如图5所示，灯丝52的电子放出部52a从相对壁部51b分离，在电子放出部52a与相对壁部51b之间，以与灯丝52相对的方式配置背面电极58。背面电极58形成为其长边方向沿着灯丝52的电子放出部52a延伸且其短边方向相对于灯丝52的直径具有充分大的长度那样的矩形状(参照图6)，以紧贴地载置于相对壁部51b的内表面的状态配置。在背面电极58连接有与连接于灯丝52的供电销55不同的多个供电销55，与灯丝52相同，对背面电极58自高压产生模块22经由配线部38及供电销55而施加-5kV左右的负的高电压。

另一方面，在窗用壁部51a的外表面侧，如图5所示，以密封开口部51d的方式，紧贴固定有例如由钛等X射线透过性良好且具备导电性的材料构成的长方形状的窗材56，从而构成使在靶54产生的X射线向X射线管21的外部输出的输出窗57。还有，例如由钨等构成的靶54形成于窗材56的内表面。

在第1电路基板32，如图4所示，配置有上述的驱动电路23的一部分、及包含配线部38的高压产生模块22。第1电路基板32上的驱动电路23以在长边方向上夹着X射线管21的方式，分别配置于第1电路基板32的长边方向的两端部的大致长方形状的区域。对驱动电路23施加与自高压产生模块22施加于X射线管21的电压相比充分低的电压，在第1电路基板32上形成低电压区域VL。还有，如图5所示，驱动电路23的一部分也配置于第2电路基板33上。

另一方面，高压产生模块22及配线部38构成本发明中的电源部的一部分，如图4所示，在从X射线管21稍微分离的状态下，以包围筐体51的相对壁部51b整体的方式，在第1电路基板32的中央部设置成矩形的框状。在高压产生模块22中产生负的高电压，并将连接于高压产生模块22的配线部38作为供电路，由此形成矩形的框及在其内侧的高电压区域VH。X射线管21以筐体51的相对壁部51b与高电压区域VH相对的方式，固定于第1电路基板32，高电压区域VH沿着筐体51内的灯丝52的延伸方向延伸，成为与灯丝52及背面电极58相对的状态(参照图5)。

对于筐体31内的X射线管21、高压产生模块22、第1电路基板32、及第2电路基板33的固定来说，如图5所示，采用间隔构件60。间隔构件60通过例如陶瓷而形成为棒状，呈非导电性。间隔构件60竖立设置于筐体31的盖部31c的内表面侧，大致平行地支撑搭载了X射线管21及高压产生模块22的第1电路基板32、以及搭载了驱动电路23的一部分的第2电路基板33。设置有这样的构造的盖部31c，以X射线管21的输出窗57自筐体31的X射线射出窗34露出的方式被定位，并被固定于主体部35。

具有以上那样的结构的X射线照射源2中，X射线管21的筐体51的壁部中，由包含碱的玻璃形成的相对壁部51b，与包含产生施加于灯丝52的负的高电压的高压产生模块22的电源部的高电压区域VH相对地配置。通过这样的结构，可抑制在相对壁部51b产生电场，从而可抑制碱离子自玻璃析出。

若碱离子自玻璃析出，则会产生以下那样的不良状况。例如当析出的碱离子附着于筐体51的内壁面等的绝缘构件的表面时，则有耐电压能降低的可能性。因此，有灯丝52、或栅极53、靶54等的不同电位的电极间的耐电压能也降低，且难以在各电极间施加为了驱动X射线管21所需要的电压的可能性。另外，若析出的碱离子附着于栅极53，则由于构成栅极53的材料与所附着的碱离子的功函数的差异，有与灯丝52之间的电位关系产生变化的可能性，且有难以自灯丝52稳定地取出电子的可能性。

因此，由包含碱的玻璃形成的相对壁部51b与包含产生施加于灯丝52的负的高电压的高压产生模块22的电源部的高电压区域VH相对地配置，由此可抑制灯丝52、或栅极53、及靶54等的不同电位的电极间的电位关系的变化，不会产生无法保持所期望的X射线量等的不良状况，可维持稳定的动作。另外，若析出的碱离子附着于灯丝52，则有由于灯丝52的表面状态发生变化因而电子放出能也发生变化的可能性，但通过抑制碱离子自玻璃析出，也可抑制这样的不良状况。

另外，在X射线照射源2中，灯丝52的电子放出部52a从相对壁部51b分离，在电子放出部52a与相对壁部51b之间，以与灯丝52相对的方式沿着相对壁部51b的内表面延伸而配置有被施加与自高压产生模块22供给至灯丝52的负的高电压大致相同等的负的高电压的背面电极58。再者，高电压区域VH沿着灯丝52的延伸方向延伸，成为与背面电极58相对的状态。

考虑到若电子放出部52a与相对壁部51b直接地面对，则相对壁部51b带电且电位变得不稳定，电子的放出也变得不稳定的情况。因此，通过将背面电极58与灯丝52相对地配置，可防止该不良状况。另一方面，由较灯丝52更靠近相对壁部51b的背面电极58所形成的电场，在相对壁部51b容易产生碱离子的析出。因此，本实施方式中，通过使高电压区域VH与背面电极58相对，可实现稳定的电子放出且更可靠地抑制来自相对壁部51b的碱的析出。

另外，在X射线照射源2中，形成高电压区域VH的高压产生模块22及配线部38优选以包围相对壁部51b整体的方式配置于第1电路基板32。通过这样的高压产生模块22及配线部38的配置，相对壁部51b更可靠地配置于高电压区域VH，从而可更可靠地抑制在相对壁部51b产生电场。另外，通过将X射线管固定于第1电路基板32，可实现X射线照射源2内的X射线管21的稳定的固定。

还有，在第1电路基板32，高压产生模块22及配线部38也可不一定包围相对壁部51b整体。例如如图7所示，也可以包围除了相对壁部51b的短边方向的一边的相对壁部51b的3边的方式，配置配线部38。即使在该情况下，也可实现与上述的实施方式相同的作用效果。

[第2实施方式]

图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的X射线照射源中的X射线管与电路基板的结合状态的剖面图。如该图所示，第2实施方式所涉及的X射线照射源中，X射线管21与第1电路基板32的结合状态、与高压产生模块22及配线部38的配置不同于第1实施方式。

更具体而言，在本实施方式中，通过将间隔件73配置于X射线管21的筐体51与第1电路基板32之间，使X射线管21的筐体51与第1电路基板32分离，并经由间隔件73结合筐体51与第1电路基板32。间隔件73为由绝缘性材料构成的块状的构件，由例如硅酮橡胶构成。间隔件73例如成为较背面电极58小一圈的扁平的大致长方体形状，且分别粘结于相对壁部51b及第1电路基板32的大致中央部分。另外，在本实施方式中，在通过间隔件73而在相对壁部51b与第1电路基板32之间形成的间隙，配置有高压产生模块22及配线部38。高压产生模块22及配线部38以在第1电路基板32上，以不与相对壁部51b接触的厚度包围间隔件73的方式，设置成矩形的框状。

即使在这样的结构中，X射线管21的筐体51的壁部中，由包含碱的玻璃形成的相对壁部51b也与包含产生施加于灯丝52的负的高电压的高压产生模块22的电源部的高电压区域VH相对地配置。由此，可抑制在相对壁部51b产生电场，从而抑制了碱离子自玻璃析出。因此，可抑制灯丝52、或栅极53、靶54等的不同电位的电极间的电位关系的变化，可防止无法保持所期望的X射线量等的不良状况的发生，因而可维持稳定的动作。

另外，可通过间隔件73而稳定地固定X射线管21且在形成于相对壁部51b与第1电路基板32之间的间隙配置高压产生模块22及配线部38，因而可有效地利用第1电路基板32。由此，可抑制第1电路基板32的大型化，从而实现X射线照射源2的小型化。再者，通过间隔件73由绝缘性材料构成，也可抑制对相对壁部51b的电气影响。

还有，间隔件73可为硅酮树脂或胺基甲酸酯等，也可由导电性材料构成。对于相对壁部51b、间隔件73、及第1电路基板32的结合来说，优选如密封或粘结剂等那样可确保面彼此的紧贴性的方法。另外，对于绝缘材料，优选使用自身熔接性的材料。

[第3实施方式]

图9是本发明的第3实施方式所涉及的X射线照射源的平面图。另外，图10是表示该X射线管与电路基板的结合状态的剖面图。如图9及图10所示，第3实施方式所涉及的X射线照射源中，X射线管21与第1电路基板32的结合状态、与高压产生模块22及配线部38的配置进一步不同于第1实施方式。

更具体而言，在本实施方式中，使用面积较图4及图5所示的第1电路基板32更大的筐体31及第1电路基板32，在第1电路基板32的一面侧在X射线管21的宽度方向的双方设置使X射线管21驱动的驱动电路23。另外，不使用第2电路基板33，将框状的间隔构件82固定于盖部31c，且在间隔构件82的前端固定第1电路基板32。然后，高压产生模块22及配线部38以与相对壁部51b相对的方式设置于第1电路基板32的与筐体51的载置面相反的面。

这样的结构中，X射线管21的筐体51的壁部中，由包含碱的玻璃形成的相对壁部51b也与包含产生施加于灯丝52的负的高电压的高压产生模块22的电源部的高电压区域VH相对地配置。由此，可抑制在相对壁部51b产生电场，从而可抑制碱离子自玻璃析出。因此，可抑制灯丝52、或栅极53、靶54等的不同电位的电极间的电位关系的变化，可防止无法保持所期望的X射线量等的不良状况的发生，因而可维持稳定的动作。另外，通过减少电路基板的数量，除了可进一步缩小筐体31的厚度之外，也可使筐体51周围的结构简单化。

[本发明的效果确认试验]

图11是表示本发明的效果确认试验的结果的图。本试验是在将以包围相对壁部的方式形成高电压区域的配线部配置于第1电路基板上的例子(实施例1)、以及将以包围除了低电压区域侧的相对壁部的3边的方式形成高电压区域的配线部配置于第1电路基板上的例子(实施例2)中，模拟X射线管的筐体周边的电位分布的试验。在任一例子中，均假定在第1电路基板上存在相对壁部周围的高电压区域、及从高电压区域分离的低电压区域，且仅低电压区域位于第2电路基板上。另外，实施例2中，与实施例1相比，使第2电路基板接近第1电路基板。

如图11(a)及图11(b)所示，可确认实施例1及实施例2均在相对壁部的长边方向的端部稍微产生电场，但除了该部分未产生电场。根据该结果，可确认如本发明那样通过将X射线管的相对壁部配置于高电压区域，可抑制在相对壁部产生电场。

符号的说明

2…X射线照射源、21…X射线管、22…高压产生模块(电源部、高电压产生部)、32…第1电路基板(电路基板)、38…配线部(电源部)、51…筐体、51a…窗用壁部、51b…相对壁部、52…灯丝(阴极)、52a…电子放出部、54…靶、57…输出窗、58…背面电极、73…间隔件。

Claims (6)

1.一种X射线照射源，其特征在于，

包含：

X射线管，其包含：阴极，其被施加负的高电压；靶，其通过来自所述阴极的电子的入射而产生X射线；及筐体，其收纳所述阴极与所述靶并且具有使自所述靶产生的所述X射线向外部射出的输出窗；及

电源部，其产生施加于所述阴极的所述负的高电压，

所述筐体具有：窗用壁部，其设置有所述输出窗；及主体部，其与所述窗用壁部接合而形成收纳所述阴极及所述靶的收纳空间，

所述主体部具有相对壁部，该相对壁部与所述窗用壁部相对地配置且由包含碱的玻璃形成，

所述电源部具有：高电压产生部，其产生所述负的高电压；及高电压区域，其连接于该高电压产生部并且配置有所述相对壁部。

2.如权利要求1所述的X射线照射源，其特征在于，

所述阴极沿着所述相对壁部的内表面延伸，

所述高电压区域沿着所述阴极的延伸方向延伸。

3.如权利要求1或2所述的X射线照射源，其特征在于，

所述阴极的电子放出部从所述相对壁部分离，

在所述电子放出部与所述相对壁部之间，设置有被施加与自所述电源部供给至所述阴极的所述负的高电压大致相同等的负的高电压的背面电极，

所述背面电极以与所述阴极相对的方式沿着所述相对壁部的内表面延伸而配置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的X射线照射源，其特征在于，

还包含：电路基板，其载置有所述筐体及所述电源部，并且包含形成所述高电压区域的配线部，

所述高电压产生部及所述配线部以包围所述相对壁部的至少一部分的方式配置。

5.如权利要求1至3中任一项所述的X射线照射源，其特征在于，

还包含：电路基板，其载置有所述筐体及所述电源部，并且包含形成所述高电压区域的配线部，

所述筐体经由间隔件而固定于所述电路基板，

所述高电压产生部及所述配线部以在所述筐体与所述电路基板之间包围所述间隔件的至少一部分的方式，配置于与所述相对壁部相对的位置。

6.如权利要求1至3中任一项所述的X射线照射源，其特征在于，

还包含：电路基板，其载置有所述筐体及所述电源部，并且包含形成所述高电压区域的配线部，

所述高电压产生部及所述配线部在与所述相对壁部相对的位置，配置于所述电路基板上的与所述筐体的载置面相反面侧。