DE112013006528T5

DE112013006528T5 - Röntgenstrahlungsquelle und Röntgenstrahlröhre

Info

Publication number: DE112013006528T5
Application number: DE112013006528.2T
Authority: DE
Inventors: Norimasa Kosugi; Naoki Okumura; Yoshitaka Sato; Akira Matsumoto; Kazuhito Nakamura; Tatsuya Nakamura; Yoshihisa Marushima
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Futaba Corp
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Futaba Corp
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2015-10-22
Also published as: TWI597755B; JP6063272B2; JP2014146495A; US20150348737A1; US10014149B2; KR20150110614A; TW201430897A; CN105009249A; CN105009249B; WO2014119080A1

Abstract

In einer Röntgenstrahlquelle 2 ist eine aus einem alkalihaltigen Glas ausgebildete Gegenwand 51b aus den Wänden eines Gehäuses 51 einer Röntgenstrahlröhre 21 zwischen einem Faden 52 und einer Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, an denen jeweils eine negative Hochspannung angelegt wird, eingeschlossen. Diese Konfiguration verhindert, dass ein elektrisches Feld in der Gegenwand 51b erzeugt wird, und unterdrückt ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas. Dadurch wird eine Änderung der Potentialbeziehung zwischen Elektroden mit verschiedenen Potentialen wie etwa dem Faden 52, dem Gitter 53 und dem Target 54 verhindert und wird ein stabiler Betrieb ohne Probleme beim Aufrechterhalten der gewünschten Röntgenstrahlmenge erhalten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenstrahlungsquelle und eine Röntgenstrahlröhre.
Stand der Technik
Es gibt herkömmlich entwickelte Röntgenstrahlungsquellen, die derart konfiguriert sind, dass eine Röntgenstrahlröhre, ein Hochspannungs-Erzeugungsmodul und andere Einrichtungen in einem Gehäuse mit einem Röntgenstrahlungsfenster aufgenommen sind. Zum Beispiel sind in der industriellen Röntgenstrahl-Erzeugungsvorrichtung der Patentliteratur 1 die Hochspannungsseite einer Verstärkungsschaltung und die Kathode der Röntgenstrahlröhre nahe zueinander angeordnet. Zum Beispiel ist in der weichen Röntgenstrahl-Erzeugungsvorrichtung der Patentliteratur 2 ein Dünnfilm aus Diamantkörnern mit vorbestimmten Korngrößen auf der Oberfläche eines Emitters vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine Konfiguration auf, in welcher das gesamte Gehäuse der Röntgenstrahlröhre aus Aluminium ausgebildet ist und ein Metallglied außerhalb der Oberfläche, wo die Kathode der Röntgenstrahlröhre angeordnet ist, vorgesehen ist.
In den oben beschriebenen Röntgenstrahlungsquellen kann ein alkalihaltiges Glas wie etwa ein Kalknatronglas für eine Bodenplatte des Gehäuses oder ähnliches verwendet werden, um deren Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich demjenigen der Stromversorgungsanschlüsse der Röntgenstrahlröhre vorzusehen. Weil der Wärmeausdehnungskoeffizient eines derartigen Glases nahe demjenigen von verschiedenen Elektroden und Dichtungsmaterialien in der Röntgenstrahlröhre ist, kann ein Vakuumgehäuse mit einer hohen Vakuumaufrechterhaltungsleistung ausgebildet werden.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012-49123
Patentliteratur 2: Offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer2007-305565

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn übrigens das alkalihaltige Glas für das Gehäuse der Röntgenstrahlröhre verwendet wird und das Glas zwischen einem Hochspannungsteil wie etwa der Kathode, an der eine negative Hochspannung angelegt wird, und einem Niederspannungsteil wie etwa verschiedenen Steuerschaltungen, an denen eine niedrige Spannung (oder das Erdpotential) angelegt wird, eingeschlossen ist, können Alkaliionen zu dem Potential des Hochspannungsteils gezogen werden und aus dem Glas austreten. Wenn ein derartiges Austreten von Alkaliionen auftritt und die Alkaliionen an der Elektrode oder ähnlichem in der Röntgenstrahlröhre haften, kann sich unserer Erfahrung nach die Potentialbeziehung zwischen den Elektroden ändern und kann unter Umständen eine gewünschte Röntgenstrahlmenge nicht aufrechterhalten werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, das oben genannte Problem zu lösen, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Röntgenstrahlungsquelle und eine Röntgenstrahlröhre anzugeben, die einen stabilen Betrieb erzielen können, indem sie das Austreten von Alkaliionen aus dem Gehäuse unterdrücken.
Problemlösung
Um das oben genannte Problem zu lösen, umfasst eine Röntgenstrahlungsquelle gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Röntgenstrahlröhre mit einer Kathode, an der eine negative Hochspannung angelegt wird, einem Target, das Röntgenstrahlen mit dem Einfallen von Elektronen von der Kathode erzeugt, und einem Gehäuse, in dem die Kathode und das Target aufgenommen sind und das ein Ausgabefenster zum Ausgeben der von dem Target erzeugten Röntgenstrahlen nach außen aufweist; und eine Stromversorgungseinheit, die die negative Hochspannung für das Anlegen an der Kathode erzeugt; wobei das Gehäuse eine Fensterwand, die mit dem Ausgangsfenster versehen ist, und einen Hauptkörperteil, der mit der Fensterwand verbunden ist, um einen Gehäuseraum für das Aufnehmen der Kathode und des Targets zu bilden, umfasst; wobei der Hauptkörperteil eine Gegenwand aufweist, die gegenüber der Fensterwand angeordnet ist und aus einem alkalihaltigen Glas ausgebildet ist; und wobei eine Elektrisches-Feld-Steuerelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten negativen Hochspannung ist, von der Stromversorgungseinheit angelegt wird, an einer Außenflächenseite der Gegenwand angeordnet ist.
In dieser Röntgenstrahlungsquelle ist die aus dem alkalihaltigen Glas ausgebildete Gegenwand aus den Wänden des Gehäuses der Röntgenstrahlröhre zwischen der Kathode und der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode, an denen jeweils eine negative Hochspannung angelegt wird, eingeschlossen. Diese Konfiguration verhindert, dass ein elektrisches Feld in der Gegenwand erzeugt wird, und unterdrückt auf diese Weise ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas. Dadurch wird eine durch die Haftung von Alkaliionen verursachte Änderung in der Potentialbeziehung zwischen Elektroden verhindert und kann ein stabiler Betrieb ohne Probleme beim Aufrechterhalten der gewünschten Röntgenstrahlmenge erhalten werden.
Vorzugsweise erstreckt sich die Kathode entlang einer Innenfläche der Gegenwand und erstreckt sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand, sodass sie der Kathode zugewandt ist. Wenn die Kathode mit dieser Erstreckung angeordnet ist, ist ein Austreten von Alkaliionen aus der Gegenwand wahrscheinlicher, wobei jedoch das Austreten von Alkaliionen unterdrückt werden kann, indem die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode derart angeordnet wird, dass sie der Kathode zugewandt ist.
Vorzugsweise ist ein Elektronenemissionsteil der Kathode von der Gegenwand getrennt; ist zwischen dem Elektronenemissionsteil und der Gegenwand eine Rückelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten negativen Hochspannung ist, von der Stromversorgungseinheit angelegt wird, derart angeordnet, dass sie der Kathode zugewandt ist; und erstreckt sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand derart, dass sie der Rückelektrode zugewandt ist. Wenn also der Elektronenemissionsteil derart angeordnet ist, dass er der Gegenwand direkt zugewandt ist, wird die Gegenwand aufgeladen, wodurch das Potential instabil wird und auch die Emission von Elektronen instabil wird. Dieses Problem kann verhindert werden, indem die Rückelektrode der Kathode zugewandt angeordnet wird. Andererseits wird ein Austreten von Alkaliionen von der Gegenwand wahrscheinlicher, wenn ein durch die Rückelektrode erzeugtes elektrisches Feld näher an der Gegenwand ist, wobei ein Austreten von Alkaliionen jedoch besser unterdrückt werden kann und eine stabile Elektronenemission erzielt werden kann, indem die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode und die Rückelektrode einander zugewandt angeordnet werden.
Vorzugsweise ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode derart angeordnet, dass sie die gesamte Außenfläche der Gegenwand abdeckt. In diesem Fall kann die Erzeugung eines elektrischen Felds in der Gegenwand zuverlässiger verhindert werden.
Vorzugsweise ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode in einem engen Kontakt mit der Außenfläche der Gegenwand. In diesem Fall kann die Erzeugung eines elektrischen Felds in der Gegenwand zuverlässiger verhindert werden.
Vorzugsweise umfasst die Röntgenstrahlungsquelle weiterhin ein Schaltungssubstrat, auf dem die Stromversorgungseinheit montiert ist; und ist das Gehäuse auf dem Schaltungssubstrat über ein Isolationsglied montiert, das zwischen der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode und dem Schaltungssubstrat angeordnet ist. In diesem Fall kann die Röntgenstrahlröhre stabil fixiert werden und können elektrische Effekte zwischen der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode und dem Schaltungssubstrat unterdrückt werden.
Vorzugsweise umfasst die Röntgenstrahlungsquelle weiterhin ein Schaltungssubstrat, auf dem die Stromversorgungseinheit montiert ist; ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode eine Musterelektrode, die auf dem Schaltungssubstrat ausgebildet ist; und ist das Gehäuse auf dem Schaltungssubstrat über die Musterelektrode montiert. In diesem Fall kann die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode an einer gewünschten Position angeordnet werden, indem die Röntgenstrahlröhre einfach auf dem Schaltungssubstrat fixiert wird. Außerdem kann eine Stromzufuhr zu der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode stabil durchgeführt werden.
Vorzugsweise umfasst die Röntgenstrahlungsquelle weiterhin ein Schaltungssubstrat, auf dem die Stromversorgungseinheit montiert ist; ist ein Durchgangsloch, in welches das Gehäuse gepasst werden kann, in dem Schaltungssubstrat ausgebildet; und wird das Gehäuse auf dem Schaltungssubstrat in einem Zustand, in dem das Gehäuse in das Durchgangsloch gepasst ist, durch eine isolierende Abdeckung gehalten, die derart vorgesehen ist, dass sie die Gegenwand und die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode abdeckt. In diesem Fall kann die Röntgenstrahlröhre stabil fixiert werden und können elektrische Effekte zwischen der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode und dem Schaltungssubstrat unterdrückt werden. Die Röntgenstrahlungsquelle kann dem Grad des Passens des Gehäuses in das Durchgangsloch entsprechend verkleinert werden.
Eine Röntgenstrahlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Kathode, an der eine negative Hochspannung angelegt wird; ein Target, das Röntgenstrahlen mit dem Einfall von Elektronen von der Kathode erzeugt; und ein Gehäuse, in dem die Kathode und das Target aufgenommen sind und das ein Ausgabefenster zum Ausgeben der von dem Target erzeugten Röntgenstrahlen nach außen aufweist; wobei das Gehäuse eine Fensterwand, die mit dem Ausgabefenster versehen ist, und einen Hauptkörperteil, der mit der Fensterwand verbunden ist, um einen Gehäuseraum für das Aufnehmen der Kathode und des Targets zu bilden, umfasst, wobei der Hauptkörperteil eine Gegenwand aufweist, die gegenüber der Fensterwand angeordnet ist und aus einem alkalihaltigen Glas ausgebildet ist, und wobei eine Elektrisches-Feld-Steuerelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten Spannung ist, angelegt wird, an einer Außenfläche der Gegenwand vorgesehen ist.
In dieser Röntgenstrahlröhre ist die aus dem alkalihaltigen Glas ausgebildete Gegenwand aus den Wänden des Gehäuses zwischen der Kathode und der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode, an denen jeweils eine negative Hochspannung angelegt wird, eingeschlossen. Diese Konfiguration verhindert, dass ein elektrisches Feld in der Gegenwand erzeugt wird, und unterdrückt dadurch ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas. Auf diese Weise wird eine durch die Haftung von Alkaliionen verursachte Änderung der Potentialbeziehung zwischen Elektroden verhindert und kann ein stabiler Betrieb ohne Probleme beim Aufrechterhalten der gewünschten Röntgenstrahlmenge erhalten werden.
Vorzugsweise erstreckt sich die Kathode entlang einer Innenfläche der Gegenwand; und erstreckt sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand derart, dass sie der Kathode zugewandt ist. Wenn die Kathode mit dieser Erstreckung angeordnet ist, ist ein Austreten von Alkaliionen aus der Gegenwand wahrscheinlicher, wobei jedoch das Austreten von Alkaliionen unterdrückt werden kann, indem die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode und die Kathode einander zugewandt angeordnet werden.
Vorzugsweise ist ein Elektronenemissionsteil der Kathode von der Gegenwand getrennt; ist zwischen dem Elektronenemissionsteil und der Gegenwand eine Rückelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten negativen Hochspannung ist, angelegt wird, derart angeordnet, dass sie der Kathode zugewandt ist; und erstreckt sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand derart, dass sie der Rückelektrode zugewandt ist. Wenn also der Elektronenemissionsteil derart angeordnet ist, dass er der Gegenwand direkt zugewandt ist, wird die Gegenwand aufgeladen, sodass das Potential instabil wird und auch die Emission von Elektronen instabil wird. Dieses Problem kann verhindert werden, indem die Rückelektrode derart angeordnet wird, dass sie der Kathode zugewandt ist. Andererseits ist ein Austreten von Alkaliionen aus der Gegenwand wahrscheinlicher, weil ein durch die Rückelektrode erzeugtes elektrisches Feld näher an der Gegenwand ist, wobei jedoch ein Austreten von Alkaliionen besser unterdrückt werden kann und eine stabile Elektronenemission realisiert werden kann, indem die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode und die Rückelektrode derart angeordnet werden, dass sie einander zugewandt sind.
Vorzugsweise ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode derart angeordnet, dass sie die gesamte Außenfläche der Gegenwand abdeckt. In diesem Fall kann die Erzeugung eines elektrischen Felds in der Gegenwand zuverlässiger verhindert werden.
Vorzugsweise ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode in einem engen Kontakt mit der Außenfläche der Gegenwand. In diesem Fall kann die Erzeugung eines elektrischen Felds in der Gegenwand zuverlässiger verhindert werden.
Vorzugsweise ist weiterhin ein isolierendes Glied vorgesehen, um die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode abzudecken. In diesem Fall kann die elektrische Isolation bei der Montage der Röntgenstrahlröhre gut sichergestellt werden.
Weiterhin ist das isolierende Glied vorzugsweise ein folienartiges Glied, das aus einem isolierenden Material besteht; und ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode auf dem folienartigen Glied angeordnet. In diesem Fall wird eine gute elektrische Isolation der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode aufrechterhalten und kann die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode in einem engeren Kontakt mit der Außenfläche der Gegenwand gehalten werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung realisiert einen stabilen Betrieb, indem sie ein Austreten von Alkaliionen aus dem Gehäuse unterdrückt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Röntgenstrahlungsvorrichtung zeigt, die konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlungsquelle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu enthalten.
2 ist ein Blockdiagramm, das funktionelle Komponenten der Röntgenstrahlungsvorrichtung von 1 zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Röntgenstrahlungsquelle von 1.
4 ist eine Draufsicht in Entsprechung zu 3.
5 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie V-V von 4.
6 ist eine Querschnittansicht, die einen Kopplungszustand zwischen der Röntgenstrahlröhre und einem Schaltungssubstrat zeigt.
7 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie VII-VII von 6
8 ist eine Ansicht von unten auf die Röntgenstrahlröhre von 6.
9 ist eine Draufsicht auf die Röntgenstrahlungsquelle gemäß einem Modifikationsbeispiel.
10 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie X-X von 9
11 ist eine Querschnittansicht, die einen Kopplungszustand zwischen der Röntgenstrahlröhre und dem Schaltungssubstrat in der Röntgenstrahlungsquelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie XII-XII von 11.
13 ist eine Ansicht von unten auf die Röntgenstrahlröhre von 11.
14 ist eine Querschnittansicht, die einen Kopplungszustand zwischen der Röntgenstrahlröhre und dem Schaltungssubstrat in der Röntgenstrahlungsquelle gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie XV-XV von 14.
16 enthält Kurvendiagramme, die das Ergebnis eines Tests zum Bestätigen des Effekts der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei (a) das Ergebnis eines Vergleichsbeispiels zeigt und (b) das Ergebnis eines Beispiels zeigt.
17 enthält Diagramme, die das Ergebnis eines anderen Tests zum Bestätigen des Effekts der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei (a) das Ergebnis eines Vergleichsbeispiels zeigt und (b) das Ergebnis eines Beispiels zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Röntgenstrahlungsvorrichtung zeigt, die konfiguriert ist, um die Röntgenstrahlungsquelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu enthalten. Die gezeigte Röntgenstrahlungsvorrichtung 1 wird zum Beispiel in einem Reinraum oder ähnlichem an einer Produktionslinie installiert, um Glas mit großen Abmessungen zu handhaben, und ist als ein Photoionisierer (eine Neutralisierungseinrichtung des Lichtstrahlungstyps) konfiguriert, um statische Ladungen von Glas mit großen Abmessungen durch die Bestrahlung mit Röntgenstrahlen zu entfernen. Die Röntgenstrahlungsvorrichtung 1 ist mit der Röntgenstrahlungsquelle 2 für das Ausstrahlen von Röntgenstrahlen und mit einer Steuereinrichtung 3 zum Steuern der Röntgenstrahlungsquelle 2 konfiguriert.
2 ist ein Blockdiagramm, das funktionelle Komponenten der Röntgenstrahlungsvorrichtung 1 zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist die Steuereinrichtung 3 mit einer Steuerschaltung 11 konfiguriert. Die Steuerschaltung 11 ist zum Beispiel mit einer Stromversorgungsschaltung zum Zuführen von Strom zu einer Röntgenstrahlröhre 21 in der Röntgenstrahlungsquelle 2, einer Steuersignal-Sendeschaltung zum Senden eines Steuersignals für das Steuern einer Aktivierung und Deaktivierung an die Röntgenstrahlröhre 21 usw. konfiguriert. Die Steuerschaltung 11 ist mit der Röntgenstrahlungsquelle 2 über ein Verbindungskabel C verbunden.
Im Folgenden wird die Konfiguration der oben genannten Röntgenstrahlungsquelle 2 im Detail beschrieben.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Röntgenstrahlungsquelle von 1. 4 ist eine Draufsicht in Entsprechung zu 3. Und 5 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie V-V von 4. Wie in 3 bis 5 gezeigt, enthält die Röntgenstrahlungsquelle 2 die Röntgenstrahlröhre 21 und ein Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22, ein erstes Schaltungssubstrat 32, auf dem wenigstens Teile der Röntgenstrahlröhre 21 und einer Ansteuerschaltung 23 montiert sind, und ein zweites Schaltungssubstrat 33, auf dem das Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 montiert ist, in einem Gehäuse 31 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform aus Metall.
Das Gehäuse 31 ist wie in 3 und 4 gezeigt mit einem Hauptkörperteil 35 versehen, der eine Wand 31a mit einer rechteckigen Form, in der ein Röntgenstrahl-Ausgabefenster 34 ausgebildet ist, um von der Röntgenstrahlröhre 21 erzeugte Röntgenstrahlen nach außen auszugeben, und Seitenwände 31b, die auf entsprechenden Seiten der Wand 31a vorgesehen sind, umfasst. Der Hauptkörperteil 35 öffnet sich auf einer Seite und ist weiterhin mit einem Deckel 31c versehen, der gegenüber der Wand 31a vorgesehen und derart angebracht ist, dass er die Öffnung des Hauptkörperteils 35 schließt. Das Ausgabefenster 34 umfasst eine Öffnung, die mit einer rechteckigen Form entlang der Längsrichtung des Gehäuses 31 in einem im Wesentlichen mittigen Bereich der Wand 31a ausgebildet ist.
Die Röntgenstrahlröhre 21 umfasst wie in 5 gezeigt einen Faden (Kathode) 52 zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, ein Gitter 53 zum Beschleunigen des Elektronenstrahls und ein Target 54 zum Erzeugen von Röntgenstrahlen in Verbindung mit dem Einfall des Elektronenstrahls in einem Gehäuse 51 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform, die ausreichend kleiner als das Gehäuse 31 ist. Das Gehäuse 51 ist mit einer Fensterwand 51a versehen, die ein Ausgabefenster 57 aufweist, und mit einem Hauptkörperteil, der mit der Fensterwand 51a verbunden ist, um einen Gehäuseraum zum Aufnehmen des Fadens 52, des Gitters 53 und des Targets 54 zu bilden. Der Hauptkörperteil besteht aus einer Gegenwand 51b gegenüber der Fensterwand 51a und aus Seitenwänden 51c entlang der Außenkanten der Fensterwand 51a und der Gegenwand 51b. Die Fensterwand 51a ist zum Beispiel aus einer Metallplatte aus Edelstahl oder ähnlichem ausgebildet. Die Gegenwand 51b ist zum Beispiel aus einem isolierenden Material wie etwa einem Alkali (hier Natrium) enthaltenden Glas wie zum Beispiel Kalknatronglas oder Borosilikatglas ausgebildet. Die Seitenwände 51c sind zum Beispiel aus einem isolierenden Material wie etwa Glas ausgebildet.
Die Höhe der Seitenwände 51c ist kleiner als die Länge der Fensterwand 51a und der Gegenwand 51b. Das Gehäuse 51 weist nämlich eine tafelförmige, im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform auf, wobei die Fensterwand 51a und die Gegenwand 51b als eine Tafelfläche betrachtet werden können. In einem im Wesentlichen mittigen Bereich der Fensterwand 51a ist eine Öffnung 51d, die etwas kleiner als das Röntgenstrahl-Ausgabefenster 34 ist, mit einer rechteckigen Form entlang der Längsrichtung des Gehäuses 51 (Längsrichtung der Fensterwand 51a und der Gegenwand 51b) ausgebildet. Diese Öffnung 51d bildet das Ausgabefenster 57.
Der Faden 52 ist auf der Seite der Gegenwand 51b angeordnet, und das Gitter 53 ist zwischen dem Faden 52 und dem Target 54 angeordnet. Eine Vielzahl von Stromversorgungsstiften 55 (siehe 7) ist jeweils mit dem Faden 52 und dem Gitter 53 verbunden. Die Stromversorgungsstifte 55 erstrecken sich jeweils zwischen den Seitenwänden 51c und der Gegenwand 51b, um nach außen zu den zwei Seiten in der Breitenrichtung des Gehäuses 51 vorzustehen, und sind mit einem Verdrahtungsabschnitt 38 an dem ersten Schaltungssubstrat 32 verbunden. Der Verdrahtungsabschnitt 38 ist elektrisch mit dem Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 verbunden, das einen Teil der Stromversorgungseinheit in der vorliegenden Erfindung bildet. An dem Faden 52 wird über den Verdrahtungsabschnitt 38 und die Stromversorgungsstifte 55 eine negative Hochspannung von z. B. ungefähr –5 kV von dem Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 angelegt.
Ein Elektronenemissionsteil 52a des Fadens 52 ist von der Gegenwand 51b getrennt, und eine Rückelektrode 58 ist derart, dass sie dem Faden zugewandt ist, zwischen dem Elektronenemissionsteil 52a und der Gegenwand 51b angeordnet. Die Rückelektrode 58 ist mit einer rechteckigen Form ausgebildet, wobei sich ihre Längsrichtung entlang des Elektronenemissionsteils 52a des Fadens 52 erstreckt und ihre Breite ausreichend größer als der Durchmesser des Fades 52 ist (siehe 8), und ist in einem engen Kontakt mit der Innenfläche der Gegenwand 51b montiert. Eine Vielzahl von Stromversorgungsstiften 55, die sich von den mit den Faden 52 verbundenen Stromversorgungsstiften 55 unterscheiden, sind mit der Rückelektrode 58 verbunden, wobei eine negative Hochspannung von ungefähr –5 kV von dem Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 über den Verdrahtungsabschnitt 38 und die Stromversorgungsstifte 55 ähnlich wie im Fall des Fadens 52 angelegt wird.
Weiterhin ist ein Fenstermaterial 56 mit einer rechteckigen Form aus einem hochfunktransparenten und elektrisch leitenden Material wie z. B. Titan in einem engen Kontakt mit der Außenflächenseite der Fensterwand 51a fixiert, um die Öffnung 51d wie in 5 gezeigt abzudichten und dadurch das Ausgabefenster 57 für das Ausgeben von durch das Target 54 erzeugten Röntgenstrahlen aus der Röntgenstrahlröhre 21 nach außen zu bilden. Das Target 54 ist zum Beispiel aus Wolfram oder ähnlichem an der Innenfläche des Fenstermaterials 56 ausgebildet.
Wie in 5 gezeigt, werden Abstandsglieder 60 verwendet, um die Röntgenstrahlröhre 21, das Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22, das erste Schaltungssubstrat 32 und das zweite Schaltungssubstrat 33 in dem Gehäuse 31 zu fixieren. Die Abstandsglieder 60 sind zum Beispiel aus einer Keramik stabförmig ausgebildet und sind nicht elektrisch leitend. Die Abstandsglieder 60 sind aufrecht auf die Innenflächenseite des Deckels 31c in dem Gehäuse 31 gesetzt und halten das erste Schaltungssubstrat 32 mit der daran montierten Röntgenstrahlröhre 21 und das zweite Schaltungssubstrat 33 mit dem daran montierten Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 im Wesentlichen parallel. Der Deckel 31c mit dem weiter oben genannten Aufbau ist an dem Hauptkörperteil 35 fixiert, wobei das Ausgabefenster 57 der Röntgenstrahlröhre 21 derart angeordnet ist, dass es von dem Röntgenstrahl-Ausgabefenster 34 des Gehäuses 31 freiliegt.
Weiterhin ist die Röntgenstrahlröhre 21 an dem ersten Schaltungssubstrat 32 unter Verwendung einer Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, einer isolierenden Folie (eines isolierenden Glieds) 72 und eines isolierenden Abstandsglieds (isolierenden Glieds) 73 wie in 6 und 7 gezeigt fixiert. Die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 ist ein elektrisch leitendes, planares Glied, wobei es sich zum Beispiel um einen Dünnfilm wie etwa ein elektrisch leitendes Band aus Kupfer oder ähnlichem, ein plattenartiges Metallglied oder ähnliches handelt. Die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 ist in einen engen Kontakt mit der Außenflächenseite der Gegenelektrode 51b unter Verwendung eines Klebeteils eines Bands geklebt, wobei eine negative Hochspannung von ungefähr –5 kV von dem Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 wie im Fall des Fadens 52 und der Rückelektrode 58 daran angelegt wird. Bei dieser Anordnung ist die Gegenwand 51b des alkalihaltigen Glases zwischen dem Faden 52 und der Rückelektrode 58, an denen jeweils die negative Hochspannung angelegt wird, in der Röntgenstrahlröhre 21 eingeschlossen, während die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, an der die negative Hochspannung angelegt wird, außerhalb der Röntgenstrahlröhre 21 vorgesehen ist.
Die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 ist vorzugsweise in einem Bereich gegenüber wenigstens der gesamten Rückelektrode 58 (diese vollständig einschließend) angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 zum Beispiel wie in 8 gezeigt mit der gleichen Breite wie die Gegenwand 51b nach oben zu Positionen außerhalb der zwei Enden des Fadens 52 in der Längsrichtung der Gegenwand 51b, sodass sie dem gesamten Faden 52 zugewandt ist. In dem Beispiel von 8 erreichen die zwei Enden der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 nicht die zwei Enden der Gegenwand 51b, wobei die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 jedoch über die gesamte Fläche der Gegenwand 51b hinweg ausgebildet sein kann.
Die isolierende Folie 72 ist ein Folienglied, das aus einem isolierenden Material ausgebildet ist, wobei es sich zum Beispiel um ein folienartiges Glied aus Silikongummi handeln kann. Die isolierende Folie 72 weist zum Beispiel eine rechteckige Form auf, die wie in 8 gezeigt annähernd gleich der planaren Form der Gegenwand 51b ist, und ist in einem engen Kontakt mit der Außenflächenseite der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 und der Gegenwand 51b geklebt, um die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 durch eine Haftung mit einem Band oder durch eine selbstverschweißenden Haftung abzudecken.
Das isolierende Abstandsglied 73 ist ein Blockglied, das aus einem isolierenden Material wie etwa Silikongummi ausgebildet ist. Das isolierende Abstandsglied 73 weist zum Beispiel eine flache, im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform auf, die etwas kleiner als die Rückelektrode 58 ist, und ist jeweils an im Wesentlichen mittige Bereiche der isolierenden Folie 72 und des ersten Schaltungssubstrats 32 geklebt. Das Abstandsglied 73 hält die Röntgenstrahlröhre 21 von dem ersten Schaltungssubstrat 32 getrennt, um zu verhindern, dass die isolierende Folie 72 in einen Kontakt mit dem Verdrahtungsabschnitt 38 kommt.
In der Röntgenstrahlungsquelle 2 mit der oben beschriebenen Konfiguration ist die Gegenwand 51b aus dem alkalihaltigen Glas aus den Wänden des Gehäuses 51 der Röntgenstrahlröhre 21 zwischen dem Faden 52 und der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, an denen jeweils die negative Hochspannung angelegt wird, eingeschlossen. Diese Konfiguration verhindert, dass ein elektrisches Feld in der Gegenwand 51b erzeugt wird, und unterdrückt ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas.
Wenn Alkaliionen aus dem Glas austreten, treten die nachfolgend beschriebenen Probleme auf. Wenn zum Beispiel ausgetretene Alkaliionen an der Oberfläche eines isolierenden Glieds wie etwa der Innenwandfläche des Gehäuses 51 haften, kann sich die Stehspannungsleistung verschlechtern. Dies kann auch zu einer Verschlechterung der Stehspannungsleistung zwischen Elektroden mit verschiedenen Potentialen wie etwa dem Faden 52, dem Gitter 53 und dem Target 54 führen, sodass es unter Umständen schwierig wird, die für das Ansteuern der Röntgenstrahlröhre 21 erforderlichen Spannungen zwischen den Elektroden anzulegen. Wenn die ausgetretenen Alkaliionen an dem Gitter 53 haften, kann sich eine Potentialbeziehung mit dem Faden 52 aufgrund einer Differenz zwischen den Arbeitsfunktionen des Materials des Gitters 53 und den daran haftenden Alkaliionen ändern, sodass es unter Umständen schwierig wird, Elektronen stabil aus dem Faden 52 zu extrahieren.
Deshalb verhindert die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, dass ein elektrisches Feld in der Gegenwand 51b erzeugt wird, und unterdrückt ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas, wodurch eine Änderung der Potentialbeziehung zwischen Elektroden mit verschiedenen Potentialen wie etwa dem Faden 52, dem Gitter 53 und dem Target 54 verhindert wird und ein stabiler Betrieb ohne Probleme beim Aufrechterhalten der gewünschten Röntgenstrahlmenge erhalten werden kann. Wenn die ausgetretenen Alkaliionen an dem Faden 52 haften, ändert sich die Oberflächenbedingung des Fadens 52, was auch zu einer Änderung in der Elektronenemissionsfähigkeit führen kann. Dieses Problem kann jedoch ebenfalls vermieden werden, indem ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas unterdrückt wird.
In der Röntgenstrahlungsquelle 2 erstreckt sich der Faden 52 in der Längsrichtung entlang der Innenfläche der Gegenwand 51b und ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 in einem engen Kontakt mit der Außenfläche der Gegenwand 51b, sodass sie dem gesamten Faden 52 zugewandt ist. Ein Austreten von Alkaliionen aus der Gegenwand 51b ist wahrscheinlicher, wenn der Faden 52 mit dieser Erstreckung angeordnet ist, wobei ein Austreten von Alkaliionen jedoch unterdrückt werden kann, indem die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 derart angeordnet wird, dass sie dem gesamten Faden 52 zugewandt ist. Wenn die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 in einem engen Kontakt mit der Gegenwand 51b ist, kann der Effekt zum Verhindern des elektrischen Felds weiter verstärkt werden. Wenn die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 die zwei Enden der Gegenwand 51b wie in 8 gezeigt nicht erreicht, kann sie den gebildeten Hochspannungsbereich beschränken. Wenn die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 dagegen über die gesamte Fläche der Außenfläche der Gegenwand 51b hinweg ausgebildet ist, wird eine ausreichende Fläche der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 sichergestellt, sodass die Erzeugung eines elektrischen Felds in der Gegenwand 51b zuverlässiger verhindert werden kann.
In der Röntgenstrahlungsquelle 2 ist der Elektronenemissionsteil 52a des Fadens 52 von der Gegenwand 51b getrennt und ist die Rückelektrode 58, an der die negative Hochspannung, die annähernd gleich der zu dem Faden 52 geführten negativen Hochspannung ist, von dem Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 angelegt wird, derart, dass sie dem Faden 52 zugewandt ist, zwischen dem Elektronenemissionsteil 52a und der Gegenwand 51b angeordnet. Die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 erstreckt sich entlang der Außenfläche der Gegenwand 51b derart, dass sie der Rückelektrode 58 zugewandt ist. Wenn also der Elektronenemissionsteil 52a derart angeordnet ist, dass er der Gegenwand 51b direkt zugewandt ist, kann die Gegenwand 51b aufgeladen werden, sodass das Potential instabil wird und auch die Emission der Elektronen instabil wird. Dieses Problem kann verhindert werden, indem die Rückelektrode 58 derart angeordnet wird, dass sie dem Faden 52 zugewandt ist. Andererseits wird ein Austreten von Alkaliionen aus der Gegenwand 51b wahrscheinlicher, wenn ein durch die Rückelektrode 58 erzeugtes elektrisches Feld näher an der Gegenwand 51b ist als an dem Faden 52. Weiterhin ist in der vorliegenden Ausführungsform die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 gegenüber der Rückelektrode 58 angeordnet, sodass ein Austreten von Alkaliionen aus der Gegenwand 51b zuverlässiger unterdrückt werden kann und eine stabile Elektronenemission realisiert werden kann.
In der Röntgenstrahlungsquelle 2 wird die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 durch die isolierende Folie 72 abgedeckt und ist das Gehäuse 51 der Röntgenstrahlröhre 21 über das isolierende Abstandsglied 73 an dem ersten Schaltungssubstrat 32 montiert. Diese Konfiguration garantiert eine angemessene Isolation zwischen der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 und dem ersten Schaltungssubstrat 32 und unterdrückt elektrische Effekte zwischen der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 und dem ersten Schaltungssubstrat 32, sodass das Potential der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 und der Betrieb des ersten Schaltungssubstrats 32 stabil aufrechterhalten werden können und die Röntgenstrahlröhre 21 stabil an dem ersten Schaltungssubstrat 32 fixiert werden kann.
Die oben beschriebene Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 kann ein abgeschiedener Film aus Metall auf der Außenfläche der Gegenwand 51b oder auf der isolierenden Folie bzw. dem elektrisch leitenden Band sein. Die isolierende Folie 72 kann ein anorganischer Film aus Siliziumharz, Keramik, Polyimid oder ähnlichem sein. Das isolierende Abstandsglied 73 kann aus Siliziumharz, Urethan oder ähnlichem bestehen. Die Kopplung jedes Glieds der Gegenwand 51b, der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, der isolierenden Folie 72 und des isolierenden Abstandsglieds 73 wird vorzugsweise durch eine Technik implementiert, die eine Haftung zwischen Flächen sicherstellen kann, wobei es sich etwa um eine Dichtung oder einen Kleber handeln kann. Vorzugsweise wird ein Material mit einer selbstverschweißenden Eigenschaft als das isolierende Material verwendet.
Es kann auch eine Konfiguration wie in 9 und 10 gezeigt verwendet werden, wobei als das Gehäuse und das erste Schaltungssubstrat das Gehäuse 31 und das erste Schaltungssubstrat 32 mit einer größeren Fläche als bei dem ersten Schaltungssubstrat 32 von 4 und 5 verwendet werden. Außerdem ist ein Anordnungsbereich 81 der Ansteuerschaltung 23 zum Ansteuern der Röntgenstrahlröhre 21 auf einer Seite in der Breitenrichtung der Röntgenstrahlröhre 21 auf einer Flächenseite des ersten Schaltungssubstrats 32 vorgesehen, während das Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 auf der anderen Seite montiert ist. In diesem Beispiel ist ein Abstandsglied 82 mit einer Rahmenform an dem Deckel 31c fixiert und ist das erste Schaltungssubstrat 32 an dem oberen Ende des Abstandsglieds 82 fixiert. In diesem Fall ist die Anzahl von Schaltungssubstraten reduziert, um die Dicke des Gehäuses 31 kleiner vorzusehen.
[Zweite Ausführungsform]
11 und 12 sind Querschnittansichten, die einen Kopplungszustand zwischen der Röntgenstrahlröhre und dem Schaltungssubstrat in der Röntgenstrahlungsquelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in den Zeichnungen gezeigt, unterscheidet sich die Röntgenstrahlungsquelle gemäß der zweiten Ausführungsform durch den Kopplungszustand zwischen der Röntgenstrahlröhre 21 und dem ersten Schaltungssubstrat 32 von der ersten Ausführungsform.
Insbesondere verwendet die vorliegende Ausführungsform keine isolierende Folie 72 und kein isolierendes Abstandsglied 73 und ist die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 als eine Musterelektrode auf dem ersten Schaltungssubstrat 32 ausgebildet. Weiterhin ist das Gehäuse 51 auf dem ersten Schaltungssubstrat 32 über die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 montiert. Die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 ist wie in der ersten Ausführungsform vorzugsweise in einem Bereich gegenüber der gesamten Rückelektrode 58 angeordnet und ist wie in 13 gezeigt derart vorgesehen, dass sie der gesamten Rückelektrode 58 und dem gesamten Faden 52 in einem Bereich mit einer rechteckigen Form, die etwas kleiner als die Gegenwand 51b ist, zugewandt ist.
In dieser Konfiguration ist die aus dem alkalihaltigen Glas ausgebildete Gegenwand 51b aus den Wänden des Gehäuses 51 der Röntgenstrahlröhre 21 ebenfalls zwischen dem Faden 52 und der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, an denen jeweils die negative Hochspannung angelegt wird, eingeschlossen. Dadurch wird verhindert, dass ein elektrisches Feld in der Gegenwand 51b erzeugt wird, und wird ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas unterdrückt. Auf diese Weise wird eine Änderung der Potentialbeziehung zwischen Elektroden mit verschiedenen Potentialen wie etwa dem Faden 52, dem Gitter 53 und dem Target 54 unterdrückt und wird das Auftreten eines Problems beim Aufrechterhalten der gewünschten Röntgenstrahlmenge verhindert, sodass ein stabiler Betrieb erhalten werden kann.
Indem einfach die Röntgenstrahlröhre 21 an dem ersten Schaltungssubstrat 32 fixiert wird, kann die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 stabil an der gewünschten Position angeordnet werden und kann die Stromzufuhr zu der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 stabil durchgeführt werden. Außerdem kann eine Konfiguration verwendet werden, in der eine Vertiefung mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form in Entsprechung zu der planaren Form der Gegenwand 51b in dem ersten Schaltungssubstrat 32 ausgebildet ist, die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 als eine Musterelektrode an dem Bodenteil der Vertiefung ausgebildet ist und das Gehäuse 51 in die Vertiefung gepasst ist. In diesem Fall kann die Dicke der Vorrichtung dem Grad der Tiefe der Vertiefung entsprechend reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform kann auch eine Konfiguration wie in 9 und 10 gezeigt verwendet werden, wobei als das Gehäuse und das erste Schaltungssubstrat das Gehäuse 31 und das erste Schaltungssubstrat 32 mit einer größeren Fläche als bei dem ersten Schaltungssubstrat 32 verwendet werden. Außerdem ist ein Anordnungsbereich 81 der Ansteuerschaltung 23 zum Ansteuern der Röntgenstrahlröhre 21 auf einer Seite in der Breitenrichtung der Röntgenstrahlröhre 21 auf einer Flächenseite des ersten Schaltungssubstrats 32 vorgesehen, während das Hochspannungs-Erzeugungsmodul 22 auf der anderen Seite montiert ist.
[Dritte Ausführungsform]
14 und 15 sind Querschnittansichten, die einen Kopplungszustand zwischen der Röntgenstrahlröhre und dem Schaltungssubstrat in der Röntgenstrahlungsquelle gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Wie in den Zeichnungen gezeigt, unterscheidet sich die Röntgenstrahlungsquelle gemäß der dritten Ausführungsform weiterhin durch den Kopplungszustand zwischen der Röntgenstrahlröhre 21 und dem ersten Schaltungssubstrat 32 von der ersten Ausführungsform.
Insbesondere verwendet die vorliegende Ausführungsform keine isolierende Folie 72 und kein isolierendes Abstandsglied 73, wobei nur die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 an der Außenflächenseite der Gegenwand 51b vorgesehen ist. Andererseits ist ein Durchgangsloch 32a mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form in Entsprechung zu der planaren Form der Gegenwand 51b in einem im Wesentlichen mittigen Bereich des ersten Schaltungssubstrats 32 ausgebildet. Die Tiefe dieses Durchgangsochs 32a, d. h. die Dicke des ersten Schaltungssubstrats 32, ist annähernd gleich der Dicke der Gegenwand 51b in dem Gehäuse 51. Die Röntgenstrahlröhre 21 wird an dem ersten Schaltungssubstrat 32 derart gehalten, dass die Gegenwand 51b in dem Durchgangsloch 32a angeordnet ist und dass jeder Stromzufuhrstift 55 mit dem Verdrahtungsabschnitt 38 des ersten Schaltungssubstrats 32 verbunden ist.
Ein gegossener Teil (eine isolierende Abdeckung) 74 ist an dem Kopplungsteil zwischen der Röntgenstrahlröhre 21 und dem ersten Schaltungssubstrat 32 vorgesehen. Der gegossene Teil 74 ist zum Beispiel aus einem isolierenden Kunstharz wie etwa Silikon oder Epoxid ausgebildet und derart, dass er die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 und den Zwischenraum zwischen der Röntgenstrahlröhre 21 und dem Durchgangsloch 32a abdeckt, auf der Rückseite des ersten Schaltungssubstrats 32 vorgesehen. Deshalb können elektrische Effekte wie eine Entladung und eine elektrostatische Induktion zwischen der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71 und dem ersten Schaltungssubstrat 32 unterdrückt werden und kann die Röntgenstrahlröhre 21 stabil fixiert werden.
In dieser Konfiguration ist die aus einem alkalihaltigen Glas ausgebildete Gegenwand 51b aus den Wänden des Gehäuses 51 der Röntgenstrahlröhre 21 ebenfalls zwischen dem Faden 52 und der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode 71, an denen jeweils die negative Hochspannung angelegt wird, eingeschlossen. Dadurch wird verhindert, dass ein elektrisches Feld in der Gegenwand 51b erzeugt wird, und wird ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas unterdrückt. Deshalb wird eine Änderung der Potentialbeziehung zwischen Elektroden mit verschiedenen Potentialen wie etwa dem Faden 52, dem Gitter 53 und dem Target 54 unterdrückt und wird das Auftreten eines Problems beim Aufrechterhalten der gewünschten Röntgenstrahlmenge verhindert, sodass ein stabiler Betrieb erhalten werden kann.
In dieser Konfiguration wird das Gehäuse 51 in das Durchgangsloch 32a gepasst, wodurch die Dicke der Vorrichtung dem Grad der Tiefe des Durchgangslochs 32a entsprechend reduziert werden kann. Weil der gegossene Teil 74 derart vorgesehen ist, dass er das Durchgangsloch 32a abdeckt, wird das Gehäuse 51 durch den gegossenen Teil 74 gehalten, sodass die Röntgenstrahlröhre 21 stabil an dem ersten Schaltungssubstrat 32 montiert werden kann.
[Tests zum Bestätigen des Effekts der Erfindung]
16 enthält Kurvendiagramme, die das Ergebnis eines Tests zum Bestätigen des Effekts der vorliegenden Erfindung zeigen. In diesem Test wurden die Röhrenspannung und der Targetstrom der Röntgenstrahlröhre nach dem Betriebsstart überwacht, und zwar jeweils für ein Beispiel, in dem die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode an der Gegenwand vorgesehen ist, und für ein Vergleichsbeispiel ohne eine Elektrisches-Feld-Steuerelektrode an der Gegenwand. In dem Fall des Vergleichsbeispiels kann wie in 16(a) gezeigt mit dem Ablauf der Zeit seit dem Betriebsstart keine Änderung der Röhrenspannung A1 beobachtet werden, wobei jedoch der Targetstrom B1 eine Erhöhung um ungefähr 50 μA von dem Anfangswert aufweist. Dagegen weist das Beispiel wie in 16(b) gezeigt auch nach Ablauf der Zeit seit dem Betriebsstart eine geringe Änderung sowohl der Röhrenspannung A2 als auch des Targetstroms 62 auf. Durch dieses Ergebnis konnte also bestätigt werden, dass die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode der vorliegenden Erfindung ein Austreten von Alkaliionen aus dem Glas unterdrückt und zu einer Stabilisierung des Betriebs der Röntgenstrahlungsquelle beiträgt.
17 enthält Diagramme, die das Ergebnis eines anderen Tests zum Bestätigen des Effekts der vorliegenden Erfindung zeigen. In diesem Test wurde eine Potentialverteilung um das Gehäuse der Röntgenstrahlröhre herum simuliert, und zwar für ein Beispiel, in dem die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode an der Gegenwand vorgesehen ist, und für ein Vergleichsbeispiel ohne eine Elektrisches-Feld-Steuerelektrode an der Gegenwand. In dem Fall des Vergleichsbeispiels wurde wie in 17(a) gezeigt ein hohes elektrisches Feld (berechneter Wert: 2,5 E + 6 V/m) in der Gegenwand über dem isolierenden Abstandsglied erzeugt und wurde auch eine Erzeugung eines elektrischen Felds um die Ränder der Gegenwand herum in nächster Nähe zu der Niederspannungskomponente beobachtet. Im Gegensatz dazu wurde wie in 17(b) gezeigt bestätigt, dass in dem Fall des Beispiels kein elektrisches Feld über die gesamte Gegenwand hinweg erzeugt wurde.
Liste der Bezugszeichen

2: Röntgenstrahlungsquelle; 21: Röntgenröhre; 22: Hochspannungs-Erzeugungsmodul (Stromversorgungseinheit); 32: erstes Schaltungssubstrat (Leiterplatte); 32a: Durchgangsloch; 38: Verdrahtungsabschnitt (Stromversorgungseinheit); 51: Gehäuse; 51a: Fensterwand; 51b: Gegenwand; 52: Faden (Kathode); 52a: Elektronenemissionsteil; 54: Target; 57: Ausgabefenster; 58: Rückelektrode; 71: Elektrisches-Feld-Steuerelektrode; 72: isolierende Folie (Isolationsglied); 73: isolierendes Abstandsglied (isolierendes Glied); 74: gegossener Teil (isolierende Abdeckung).

Claims

Röntgenstrahlungsquelle, die umfasst: eine Röntgenstrahlröhre mit einer Kathode, an der eine negative Hochspannung angelegt wird, einem Target, das Röntgenstrahlen mit dem Einfallen von Elektronen von der Kathode erzeugt, und einem Gehäuse, in dem die Kathode und das Target aufgenommen sind und das ein Ausgabefenster zum Ausgeben der von dem Target erzeugten Röntgenstrahlen nach außen aufweist, und eine Stromversorgungseinheit, die die negative Hochspannung für das Anlegen an der Kathode erzeugt, wobei das Gehäuse eine Fensterwand, die mit dem Ausgangsfenster versehen ist, und einen Hauptkörperteil, der mit der Fensterwand verbunden ist, um einen Gehäuseraum für das Aufnehmen der Kathode und des Targets zu bilden, umfasst, wobei der Hauptkörperteil eine Gegenwand aufweist, die gegenüber der Fensterwand angeordnet ist und aus einem alkalihaltigen Glas ausgebildet ist, und wobei eine Elektrisches-Feld-Steuerelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten negativen Hochspannung ist, von der Stromversorgungseinheit angelegt wird, an einer Außenflächenseite der Gegenwand angeordnet ist.
Röntgenstrahlungsquelle nach Anspruch 1, wobei sich die Kathode entlang einer Innenfläche der Gegenwand erstreckt, und sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand erstreckt, sodass sie der Kathode zugewandt ist.
Röntgenstrahlungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Elektronenemissionsteil der Kathode von der Gegenwand getrennt ist, wobei zwischen dem Elektronenemissionsteil und der Gegenwand eine Rückelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten negativen Hochspannung ist, von der Stromversorgungseinheit angelegt wird, derart angeordnet ist, dass sie der Kathode zugewandt ist, und wobei sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand derart erstreckt, dass sie der Rückelektrode zugewandt ist.
Röntgenstrahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode derart angeordnet ist, dass sie die gesamte Außenfläche der Gegenwand abdeckt.
Röntgenstrahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode in einem engen Kontakt mit der Außenfläche der Gegenwand ist.
Röntgenstrahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiterhin ein Schaltungssubstrat, auf dem die Stromversorgungseinheit montiert ist, umfasst, wobei das Gehäuse auf dem Schaltungssubstrat über ein Isolationsglied montiert ist, das zwischen der Elektrisches-Feld-Steuerelektrode und dem Schaltungssubstrat angeordnet ist.
Röntgenstrahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiterhin ein Schaltungssubstrat, auf dem die Stromversorgungseinheit montiert ist, umfasst, wobei die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode eine Musterelektrode ist, die auf dem Schaltungssubstrat ausgebildet ist, und wobei das Gehäuse auf dem Schaltungssubstrat über die Musterelektrode montiert ist.
Röntgenstrahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiterhin ein Schaltungssubstrat, auf dem die Stromversorgungseinheit montiert ist, umfasst, wobei ein Durchgangsloch, in welches das Gehäuse gepasst werden kann, in dem Schaltungssubstrat ausgebildet ist, und wobei das Gehäuse auf dem Schaltungssubstrat in einem Zustand, in dem das Gehäuse in das Durchgangsloch gepasst ist, durch eine isolierende Abdeckung gehalten wird, die derart vorgesehen ist, dass sie die Gegenwand und die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode abdeckt.
Röntgenstrahlröhre, die umfasst: eine Kathode, an der eine negative Hochspannung angelegt wird, ein Target, das Röntgenstrahlen mit dem Einfall von Elektronen von der Kathode erzeugt, und ein Gehäuse, in dem die Kathode und das Target aufgenommen sind und das ein Ausgabefenster zum Ausgeben der von dem Target erzeugten Röntgenstrahlen nach außen aufweist, wobei das Gehäuse eine Fensterwand, die mit dem Ausgabefenster versehen ist, und einen Hauptkörperteil, der mit der Fensterwand verbunden ist, um einen Gehäuseraum für das Aufnehmen der Kathode und des Targets zu bilden, umfasst, wobei der Hauptkörperteil eine Gegenwand aufweist, die gegenüber der Fensterwand angeordnet ist und aus einem alkalihaltigen Glas ausgebildet ist, und wobei eine Elektrisches-Feld-Steuerelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten Spannung ist, angelegt wird, an einer Außenfläche der Gegenwand vorgesehen ist.
Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 9, wobei sich die Kathode entlang einer Innenfläche der Gegenwand erstreckt, und wobei sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand derart erstreckt, dass sie der Kathode zugewandt ist.
Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein Elektronenemissionsteil der Kathode von der Gegenwand getrennt ist, wobei zwischen dem Elektronenemissionsteil und der Gegenwand eine Rückelektrode, an der eine negative Hochspannung, die im Wesentlichen gleich der zu der Kathode geführten negativen Hochspannung ist, angelegt wird, derart angeordnet ist, dass sie der Kathode zugewandt ist, und wobei sich die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode entlang der Außenfläche der Gegenwand derart erstreckt, dass sie der Rückelektrode zugewandt ist.
Röntgenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode derart angeordnet ist, dass sie die gesamte Außenfläche der Gegenwand abdeckt.
Röntgenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode in einem engen Kontakt mit der Außenfläche der Gegenwand ist.
Röntgenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei weiterhin ein isolierendes Glied vorgesehen ist, um die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode abzudecken.
Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 14, wobei das isolierende Glied ein folienartiges Glied ist, das aus einem isolierenden Material besteht, und die Elektrisches-Feld-Steuerelektrode auf dem folienartigen Glied angeordnet ist.