JP2000243332A - Ｘ線管 - Google Patents

Ｘ線管

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JP2000243332A
JP2000243332A JP2000029564A JP2000029564A JP2000243332A JP 2000243332 A JP2000243332 A JP 2000243332A JP 2000029564 A JP2000029564 A JP 2000029564A JP 2000029564 A JP2000029564 A JP 2000029564A JP 2000243332 A JP2000243332 A JP 2000243332A
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ray tube
chamber
pressure
anode
electron beam
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JP2000029564A
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Geoffrey Harding
ハーディング ジェフリー
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/112—Non-rotating anodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/153—Spot position control
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/081—Target material
    • H01J2235/082—Fluids, e.g. liquids, gases

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は複雑且つ効果が制限されるような段階
を必要とせずに本質的により高いＸ線密度が達成されう
るような種類のＸ線管を提供することを目的とする。 【解決方法】本発明は電子ビーム（５）を発生し、ター
ゲット材料の上に合焦する装置を含むＸ線管に関する。
電子ビームの密度の増加を試みると同時に陽極（３）の
許容できない加熱の問題を回避するためには、本発明に
よると室（６）内に含まれるガス状のターゲット材料が
Ｘ線を発生するために使用され、このターゲットは陽極
が損傷されることなく実質的に高温まで加熱され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は電子ビームを発生
し、ターゲットに合焦する装置を有するＸ線管に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このような種類のＸ線管は、例えば独国
特許第１９５４４２０３号から公知である。電子源（陰
極）によって発生される電子は陽極の方向に加速され、
出口にターゲットが配置された円錐状にすぼめられたチ
ャネルに入る。この配置ではＸ線が高い効率で発生され
るように、電子ビームは非常に小さい焦点及び比較的高
い電子密度でターゲットに向けられる。
【０００３】この配置は原則として、公知のＸ線管と比
較してＸ線密度（即ちターゲットの表面積の一単位当た
りに放射される光子の数）の著しい増加を達成するため
に適するが、このような増加は同時に生ずる陽極温度の
増加によって制限される。この温度が陽極材料の融解温
度の域に達するとき、蒸気圧が上昇し、それにより陽極
と陰極との間で放電が起こり得る。
【０００４】更に、陽極の熱伝導性は温度が上昇すると
共に減少する。結果として、陽極材料の中の及び陽極材
料を通る電子焦点の熱伝導性は減少し、焦点の温度は更
に上昇し、それにより陽極材料の融解温度により早く達
し、また融解温度を超過し得る。これは陽極表面の破壊
を直接引き起こす。従って、この種類のＸ線管において
は焦点温度が約１５００℃の値を超過しないことが確実
とされなくてはならず、それにより理論的には可能なＸ
線密度の更なる増加はかなりの程度までは省かれねばな
らない。
【０００５】陽極からの電磁放出による放射冷却による
陽極温度の減少は実際的に存在しないため、唯一の可能
性は例えば冷却媒体（とりわけ水）を用いて陽極を冷却
するか若しくは電子焦点の当該の領域が比較的短い時間
だけ加熱され、その後は再び冷却されることが可能とな
るよう陽極を連続的に回転するかのいずれかである。
【０００６】この段階は陽極が損傷されることなく焦点
温度を約２２００℃まで上昇することを可能にする。熱
放出によって放射されるエネルギーは陽極表面温度の四
乗に比例するため、このような回転陽極管は本質的に放
射冷却と共に動作する。しかしながら、説明された段階
は比較的複雑である又はその効果が制限されるのみかの
いずれかである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は本質的により高いＸ線密度が達成されうるような上述
された種類のＸ線管を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この種類のＸ線管では、
上記目的は請求項１に記載される通りターゲットが少な
くともＸ線管の動作条件ではガス又は蒸気の状態にある
材料を含み、且つこの材料は電子放射及びＸ線に対して
少なくとも部分的に浸透可能である室に過剰圧力下で含
まれることで達成される。
【０００９】ターゲットが陽極から分離され、実質的に
熱から絶縁されるとき、電子ビームの焦点における電子
密度は著しく増加され得、陽極温度が許容できない高い
値に達することなく著しく高いＸ線密度が達成され得
る。
【００１０】室の中に含まれる材料は十分に高い原子番
号、例えば動作条件又は動作の合間はガスであるキセノ
ン、を有する希ガスでもよい。請求項２は、しかしなが
ら、動作の合間（即ち略室温）では固体又は液体であ
り、又動作条件（即ち比較的高温）では凝集した蒸気状
態にある重金属の使用を記載する。請求項３は興味深い
実施例を開示する。
【００１１】請求項４で記載される入口窓、特に請求項
５に従った入口窓の寸法、は一方で通り過ぎる電子は約
５パーセントのみのエネルギー損を招き、他方で窓は１
００バールまでの圧力差に耐えられるという利点を提供
する。
【００１２】請求項６及び７に従った入口窓をコーティ
ングすることで室の中における動作圧力が故意でなく増
加された場合、窓が高温プラズマによって攻撃又は曇り
がからないという利点を提供する。請求項８で開示され
る量の水銀の使用は特に高い効率を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の更なる詳細、特徴及び利
点は以下に選択される実施例及び添付図を参照にして例
によって明らかにされ明確にされるだろう。
【００１４】図１に示されるＸ線管１は陰極２と陽極３
とを有する。陰極は電源供給装置（図示せず）から適当
なフィラメント電流を受けるフィラメント２１（図２参
照）を含む陰極ヘッド部２０を本質的に有する。陽極３
は陰極２と対向して位置され、陰極２と陽極３との間で
放射状の電界が発生するように略半円形の形状を有す
る。
【００１５】陽極３には、陰極２と対向する側に電子用
の入口４１を有するチャネル４が設けられる。チャネル
４の出口４２はターゲットを含む室６のダイヤモンド窓
７に対向する。
【００１６】チャネル４の入口４１は出口４２よりも大
きい。チャネルは出口の方向にすぼめられ（円錐状にさ
れ）、チャネルに入る電子が１°よりも大きくない角度
でチャネルの表面に入射するよう配置され構成されるこ
とが好ましい。この場合、電子の入射が既にＸ線を発生
することなく、従って著しいエネルギー損が招かれるこ
となく電子は出口４２の方向に弾性的に反射される。こ
れは又、陰極のフィラメントに対して接線方向にある速
度成分を含む電子が焦点５１で散乱するため、Ｘ線管の
高められた効率性に寄与する。
【００１７】室６のダイヤモンド窓７は１ｍｍの自由直
径及び約１０μｍの厚さを有することが望ましい。約２
００ｋｅＶのエネルギーを有する電子はこのような窓を
通過するとき約５％だけのエネルギー損を受けることが
知られている（Ｍ．Ｊ．Ｂｅｒｇｅｒ ａｎｄ Ｓ．
Ｍ．Ｓｅｌｔｚｅｒ，ＮＢＳ／ＮＳＳ Ｒｅｐｏｒｔ３
９，１９６４のエネルギー損と電子及び位置の域に関す
る表参照）。ダイヤモンド材料が更に低い原子番号（Ｚ
＝６）を有するため、電子は窓を通過するときのみ非常
に小さい角度で散乱し、それにより電子ビーム５は実際
的に影響を受けることなく室６に入る。
【００１８】最後に、冷却装置８はチャネル４の出口４
２の領域に配置される。
【００１９】動作条件では、陰極２は公知の方法で電子
を放出し、この電子は陽極の放射状の電界によって陽極
の方向に加速され入口４１を通ってチャネル４に入る。
チャネル４はコリメーターとしての役割を担い、電子を
電子ビーム５の形態で焦点５１に集束する。焦点は、室
６の中に配置され、それにより室６の中にあるターゲッ
ト材料（例えば水銀）が蒸発しＸ線管の動作温度では室
の中の圧力が高圧ガス放電ランプ（約５０バール）に本
質的に相当する。
【００２０】５０バールの圧力での水銀蒸気の中の電子
の経路の長さは合計すると数ミリメートルになる。従っ
て、ダイヤモンド窓の後方に電子の伝搬方向に約２ｍｍ
の長さを有し、垂直方向に約２ｍｍの幅を有する線形焦
点が形成される。
【００２１】室６の中での動作圧力は最適化されるべき
一方で以下の限界値、即ち、圧力が低すぎるとき、電子
は焦点から遠すぎる位置で拡散され、それにより焦点が
比較的大きくなることを考慮せねばならない。他方で
は、圧力が高すぎるとき、ダイヤモンド窓が攻撃され、
それによりダイヤモンド窓の内側は高温プラズマに近す
ぎて配置され、炭素への変換が生ずる。動作圧力は、従
って、これら二つの値の間にあるべきである。加えて、
ダイヤモンド窓はプラズマに対する保護を達成するため
に例えばチタン及び／又はプラチナの一枚以上の薄い金
属層でもコーティングされ得る。
【００２２】図２は図１の矢印「Ａ」方向に見た陰極２
の平面図であり、実際のフィラメント２１を示す図であ
る。最後に、図３は矢印「Ｂ」方向に見た陽極３の平面
図でありチャネル４の入口４１が陽極の中心に配置され
る。
【００２３】
【発明の効果】本発明によるＸ線管は、陽極が許容でき
ないほど高温に熱せられることなく本質的に高いＸ線密
度を達成しやすくなる。室６の中で生成される熱は放射
冷却だけによって散逸される。
【図面の簡単な説明】
【図１】望ましい実施例を示す断面図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向に見た平面図である。
【図３】図１の矢印Ｂ方向に見た平面図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線管 ２ 陰極 ３ 陽極 ４ チャネル ５ 電子ビーム ６ 室 ７ 入口窓 ８ 冷却装置 ２０ 陰極ヘッド部 ２１ フィラメント ４１ 入口 ４２ 出口 ５１ 焦点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子ビームを発生しターゲット上に合焦
    する装置を含むＸ線管であって、上記ターゲットは少な
    くとも上記Ｘ線管の動作条件でガス又は蒸気状態にある
    材料を含み、上記材料は電子放射線及びＸ線に対して少
    なくとも部分的に浸透可能である室の中に過剰圧力下で
    含まれることを特徴とするＸ線管。
  2. 【請求項２】 上記ターゲットは重金属を含むことを特
    徴とする請求項１記載のＸ線管。
  3. 【請求項３】 上記重金属は水銀であり、上記水銀の量
    は上記電子ビームの影響下で蒸発し約５０バールの圧力
    のガスを形成するように選択されることを特徴とする請
    求項２記載のＸ線管。
  4. 【請求項４】 上記室は石英ガラスによって形成され上
    記電子ビーム用のダイヤモンドの入口窓を有することを
    特徴とする請求項１記載のＸ線管。
  5. 【請求項５】 上記入口窓は約１０μｍの厚さと、約１
    ０ｍｍの直径とを有することを特徴とする請求項４記載
    のＸ線管。
  6. 【請求項６】 上記入口窓は少なくとも一枚の金属層で
    コーティングされることを特徴とする請求項４記載のＸ
    線管。
  7. 【請求項７】 上記金属層はチタン又はプラチナを含む
    ことを特徴とする請求項６記載のＸ線管。
  8. 【請求項８】 上記電子ビームを発生し又合焦する装置
    は、陰極と上記陰極に対向する入口が出口よりも大きい
    円錐形のチャネルダクトを含む陽極とを有し、上記チャ
    ネルは上記電子が約１度よりも大きくない角度で上記チ
    ャネルの表面に入射するように配置され構成されること
    を特徴とする請求項１記載のＸ線管。
JP2000029564A 1999-02-12 2000-02-07 Ｘ線管 Pending JP2000243332A (ja)

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