JP2001124899A - 開放型x線発生装置 - Google Patents

開放型x線発生装置

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JP2001124899A
JP2001124899A JP30984399A JP30984399A JP2001124899A JP 2001124899 A JP2001124899 A JP 2001124899A JP 30984399 A JP30984399 A JP 30984399A JP 30984399 A JP30984399 A JP 30984399A JP 2001124899 A JP2001124899 A JP 2001124899A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、フィラメント部を交換可能にした
タイプで取扱い性の向上を図った開放型X線発生装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明による開放型X線発生装置は、交
換可能なフィラメント部Fを有する電子銃16から放出
した電子をターゲット10に照射し、ターゲット10か
らX線を放出させる開放型X線発生装置1において、高
圧発生部15の電圧を制御する高電圧制御部41を、ケ
ース40とモールド電源部14との隙間Sに配置させる
結果、モールド電源部14の直近で電圧を制御させるこ
とができ、しかも、ケース40内に高電圧制御部41を
格納することで、取り扱い性も向上する。このように、
従来のような高圧ケーブルの必要性をなくす結果とし
て、モールド電源部14の小型化を促進させることがで
き、結果的に装置自体の小型化が図られ、高電圧部分全
体の樹脂封入と相俟って、装置1の取り扱い性を格段に
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、開放型X線発生装
置に係り、特に、ポンプによる真空吸引を利用して、消
耗品であるフィラメント部の交換を可能にした開放型X
線発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術として、特
表平10−503618号公報がある。この公報に記載
されたX線発生装置では、カソードから放出される電子
ビームが、コイルの電磁作用によってターゲットに焦点
を結ぶように放出され、ターゲットからは検査対象物に
向かってX線ビームが照射される。ここで、X線発生装
置は、160KVという極めて高い電圧で動作すること
から大型の高圧電源装置を別途有し、この高圧電源装置
は、高圧ケーブルによってX線発生装置に接続されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、X線発
生装置を駆動させる高圧電源装置は、100kV〜30
0kVという極めて高い電圧を発生させる構造から、こ
の電圧をX線発生装置まで送電する高圧ケーブルは、極
めて太く(例えば40mm径)重いものとならざるを得
ない。このような高圧ケーブルは、その取り扱いを極め
て厳格に管理する必要がある。すなわち、この高圧ケー
ブルは、その高圧特性及びその構造ゆえに曲げ自由度が
極めて少なく、しかもX線発生装置への接続にあたって
は、漏電による災害を防止するため細心の注意が必要と
され、また、接続箇所からの漏電を防止するために定期
的な保守を必要とし、作業者や利用者に過度の負担を強
いるものであった。更に、高圧ケーブルの重さは、作業
者の負担を更に増す要因にもなっていた。
【0004】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、特に、フィラメント部を交換可能にした
タイプで取扱い性の向上を図った開放型X線発生装置を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明の
開放型X線発生装置は、交換可能なフィラメント部を有
する電子銃から放出した電子をターゲットに照射し、タ
ーゲットからX線を放出させる開放型X線発生装置にお
いて、内部にコイル部を有すると共に、コイル部によっ
て包囲された電子通路を有し、ポンプによって真空引き
される筒状部と、筒状部の基端側に固定されると共に、
高圧発生部を樹脂モールドしたモールド電源部と、モー
ルド電源部を収容するケースと、モールド電源部とケー
スとの間の隙間に配置させると共に、高圧発生部に電気
的に接続させて高圧発生部の電圧を制御する高電圧制御
部とを備えたことを特徴とする。
【0006】この開放型X線発生装置は、ポンプによる
真空吸引を利用し、消耗品であるフィラメント部の交換
を可能にし、メンテナンスの向上を図ったものである。
このような装置は、耐久性が要求されると同時に取り扱
い易さも求められている。そこで、取り扱い性の向上を
図るために高圧ケーブルを無くすべく、高圧(例えば1
60kV)化する高圧発生部を樹脂でモールドさせたモ
ールド電源部を採用し、このモールド電源部を筒状部の
基端側に固定させることで電源一体型の装置を実現させ
たものである。このように、高圧発生部を樹脂モールド
内に閉じ込めることで、モールド内における高圧発生部
の構成の自由度が格段に向上することになる。更に、高
圧発生部の電圧を制御する高電圧制御部をケースとモー
ルド電源部との隙間に配置させる結果、モールド電源部
の直近で電圧を制御させることができ、しかも、ケース
内に高電圧制御部を格納することで、取り扱い性も向上
する。このように、従来のような高圧ケーブルの必要性
をなくす結果として、モールド電源部の小型化を促進さ
せることができ、結果的に装置自体の小型化が図られ、
高電圧部分全体の樹脂封入と相俟って、装置の取り扱い
性を格段に向上させることができる。
【0007】請求項2に係る開放型X線発生装置におい
て、ケースに冷却ファンを設け、ケースの内壁面とモー
ルド電源部の外壁面との間に冷却空気流動用の隙間を設
けると好ましい。このような構成を採用した場合、電子
部品を実装させた高電圧制御部を冷却ファンにより適切
に冷却することができ、高電圧制御部の動作特性の安定
化と延命化を可能にする。更に、モールド電源部の表面
も冷却空気の流動により適切に冷却することができる。
【0008】請求項3に係る開放型X線発生装置におい
て、モールド電源部は、高圧発生部を内包させたブロッ
ク状の電源本体部から筒状部内に向けて突出するネック
部を有し、電源本体部をケースに収容すると好ましい。
このような構成を採用した場合、電源本体部から延びる
ネック部によって、モールド電源部の沿面距離を増大す
ることができ、モールド電源部が真空状態においても、
モールド電源部の表面で引き起こされる沿面放電を適切
に防止することができる。
【0009】請求項4に係る開放型X線発生装置におい
て、ケースには、外部電源に電気的に接続される電源用
端子と、コイル部に電気的に接続させるコイル用端子
と、ポンプに電気的に接続させるポンプ用端子とを有す
るターミナル部が設けられると好ましい。このような構
成を採用した場合、ターミナル部に各接続端子を集中さ
せることにより、配線の接続前において、装置自体の取
り扱い性の向上が図られ、結線作業においても、端子の
集中化により作業性が向上することになる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による開
放型X線発生装置の好適な一実施形態について詳細に説
明する。
【0011】図1に示すように、このX線発生装置1
は、開放型であり、使い捨てに供される閉鎖型と異な
り、真空状態を任意に作り出すことができ、消耗品であ
るフィラメント部Fやターゲット10の交換を可能にし
ている。このX線発生装置1は、動作時に真空状態にな
る円筒形状のステンレス製筒状部2を有している。この
筒状部2は、下側に位置する固定部3と上側に位置する
着脱部4とで二分割され、着脱部4はヒンジ部5を介し
て固定部3に取り付けられている。従って、着脱部4
が、ヒンジ部5を介して横倒しになるように回動するこ
とで、固定部3の上部を開放させることができ、固定部
3内に収容されているフィラメント部(カソード)Fへ
のアクセスを可能にする。
【0012】この着脱部4内には、電磁偏向レンズとし
て機能する上下一対の筒状のコイル部6,7が設けられ
ると共に、コイル部6,7の中心を通るよう、筒状部2
の長手方向に電子通路8が延在し、この電子通路8はコ
イル部6,7で包囲される。また、着脱部4の下端には
ディスク板9が蓋をするように固定され、このディスク
板9の中心には、電子通路8の下端側に一致させる電子
導入孔9aが形成されている。
【0013】更に、着脱部4の上端は円錐台に形成さ
れ、この頂部には、電子通路8の上端側に位置して電子
透過型のX線出射窓を形成するディスク状ターゲット1
0が装着されている。このターゲット10は、フィラメ
ントFから発生して電子通路8を通過した電子をX線に
変換する部材からなると共に、着脱自在な回転式キャッ
プ部11内にアースさせた状態で収容されている。従っ
て、キャップ部11の取り外しによって、消耗品である
ターゲット10の交換も可能になる。
【0014】これに対し、固定部3には真空ポンプ12
が固定され、この真空ポンプ12は筒状部2内全体を高
真空状態にするためのものである。すなわち、X線発生
装置1が真空ポンプ12を装備することによって、消耗
品であるフィラメント部Fやターゲット10の交換が可
能になっている。
【0015】ここで、筒状部2の基端側には、電子銃1
6との一体化が図られたモールド電源部14が固定され
ている。このモールド電源部14は、電気絶縁性の樹脂
(例えば、エポキシ樹脂)でモールド成形させたもので
あると共に、金属製のケース40内に収容されている。
そして、筒状部2の固定部3の下端(基端)は、ケース
40の上板40bに対し、シールさせた状態でネジ止め
等によりしっかりと固定されている。
【0016】図2に示すように、このモールド電源部1
4内には、高電圧(例えば、ターゲット10をアースさ
せる場合には最大−160kV)を発生させるようなト
ランスを構成させた高圧発生部15が封入されている。
具体的に、このモールド電源部14は、下側に位置して
直方体形状をなすブロック状の電源本体部14aと、こ
の電源本体部14aから上方に向けて固定部3内に突出
する円柱状のネック部14bとからなる。この高圧発生
部15は、重い部品であるから電源本体部14a内に封
入され、装置1全体の重量バランスから、できるだけ下
側に配置させることが好ましい。
【0017】また、ネック部14bの先端部には、電子
通路8を挟むように、ターゲット10に対峙させるよう
配置させた電子銃16が装着されている。この電子銃1
6は、図3に示すように、ネック部14bに装着させる
グリッドベース17を有し、このグリッドベース17
は、ネック部14aの先端面に埋め込まれたグリッド用
端子18に対してネジ部19を介して固定されている。
【0018】また、ネック部14bには、その先端面に
フィラメント用端子20が埋め込まれている。この端子
20には、ヒータソケット21がねじ込まれており、こ
のヒータソケット21の先端にフィラメント部Fが着脱
自在に取り付けられている。なおフィラメント部Fは、
ヒータソケット21に差込まれるヒータピン22と、こ
のヒータピン22を支持するヒータベース23とからな
り、ヒータピン22がヒータソケット21に対して取り
外し自在になっている。
【0019】更に、フィラメント部Fは、グリッドキャ
ップ24によって蓋がなされるように被せられ、グリッ
ド固定リング25をグリッドベース17にねじ込むこと
で、グリッドキャップ24を上から押え込む。その結
果、グリッドキャップ24内に収容させたフィラメント
部Fのヒータベース23が押えリング26との協働によ
り固定されることになる。このようにして、フィラメン
ト部Fは、必要に応じて交換できる構成となる。
【0020】このような構成の電子銃16は、グリッド
用端子18に電気的に接続させたグリッドベース17と
グリッド固定リング25とグリッドキャップ24とによ
ってグリッド部30が構成される。これに対して、ヒー
タソケット21を介してフィラメント用端子20に電気
的に接続させたフィラメント部Fがカソード電極を構成
する。
【0021】図2に示すように、モールド電源部14の
電源本体部14a内には、高圧発生部15に電気的に接
続させた電子放出制御部31が封入され、この制御部3
1によって、電子の放出のタイミングや管電流などを制
御している。そして、この電子放出制御部31が、グリ
ッド用端子18及びフィラメント用端子20に対し、グ
リッド接続配線32及びフィラメント接続配線33を介
してそれぞれ接続され、各接続配線32,33は、供に
高電圧に印加されるゆえにネック部14b内に封入され
る。
【0022】すなわち、高圧発生部15はもとより、グ
リッド部30に給電するグリッド接続配線32及びフィ
ラメント部Fに給電するフィラメント接続配線33は、
高電圧化することになる。具体的には、ターゲット10
がアースされる場合、最大−160kVを高圧発生部1
5で作り出すことができる。このとき、高圧(−160
kV)にフローティングされた状態でグリッド接続配線
32には、−数百Vが印加され、フィラメント接続配線
33には、−2〜3Vが印加される。
【0023】従って、高電圧化するこのような各給電部
品を電気絶縁性の樹脂モールド内に閉じ込めることによ
り、高圧発生部15の構成の自由度や配線32,33の
曲げ自由度を格段に向上させることができ、これによっ
て、モールド電源部14の小型化を促進させることがで
き、結果的に装置自体の小型化が図られ、装置1の取り
扱い性が格段に向上することになる。
【0024】更に、図1〜図3に示すように、電源本体
部14aには、ネック部14bの付け根部分を環状に包
囲する溝部34が設けられている。この溝部34によっ
て、グリッドベース17とケース40との沿面距離が増
大され、モールド電源部14の表面で引き起こされる沿
面放電を有効に回避させることができる。また、電源本
体部14aから筒状部2内に向けて延びるネック部14
bによって、モールド電源部14との沿面距離を増大さ
せることができ、モールド電源部14が真空状態におい
て、モールド電源部14の表面で引き起こされる沿面放
電を適切に防止することができる。
【0025】ここで、図2及び図4に示すように、電源
本体部14aは、金属製のケース40内に収容され、電
源本体部14aとケース40との間に隙間Sを設け、こ
の隙間S内に高電圧制御部41を配置させる。このケー
ス40には、外部電源に接続させるための電源用端子4
3が固定され、高電圧制御部41はこの電源用端子43
に接続されると共に、モールド電源部14内の高圧発生
部15及び電子放出制御部31に対してそれぞれ配線4
4,45を介して接続されている。また、外部からの制
御信号に基づき、高電圧制御部41によって、トランス
を構成する高圧発生部15で発生させ得る電圧を、高電
圧(例えば160kV)から低電圧(0V)までコント
ロールしている。更に、電子放出制御部31により、電
子の放出のタイミングや管電流などをコントロールす
る。このように、モールド電源部14の直近に高電圧制
御部41を配置させ、ケース40内に高電圧制御部41
を格納することで、装置1の取り扱い性が格段に向上す
る。
【0026】このような高電圧制御部41には様々な電
子部品が実装されている。従って、各部品の動作特性を
安定させるにあたって冷却させることが肝要である。そ
こで、ケース40には冷却ファン46が取り付けられ、
この冷却ファン46によって、隙間S内で空気が流動す
る結果、高電圧制御部41が強制的に冷却されることに
なる。
【0027】更に、図5に示すように、この隙間Sは、
電源本体部14aの外周を包囲するように、ケース40
の内周面40aと電源本体部14aの外壁面14aAと
で形成されている。そして、ケース40の側面には左右
一対の吸気口47が設けられている。従って、この吸気
口47と冷却ファン46との協働により、高電圧制御部
41が冷却されるのみならず、モールド電源部14の表
面も冷却することが可能となる。これにより、モールド
電源部14内にモールドされている様々な部品の動作特
性を安定させることができ、モールド電源部14の延命
化が図られている。なお、符号47を排気口とし、冷却
ファン46で空気を導入させるようにしてもよい。
【0028】このX線発生装置1において、図6に示す
ように、ケース40には、ターミナル部48が固定され
ている。このターミナル部48には、外部電源に接続さ
せるコントローラ49を、着脱自在な配線60,62を
介して連結させるための電源用端子43が設けられてい
る。なお、一方の端子43は高電圧制御部41に接続さ
れ、他方の端子43はコイル用端子56に接続されてい
る。このような端子43を利用することで、X線発生装
置1への適切な給電が行われる。更に、ターミナル部4
8にはコイル用端子56が設けられ、この端子56には
着脱自在な2本のコイル制御配線50,51がそれぞれ
接続され、各コイル制御配線50,51は各コイル部
6,7にそれぞれ接続される。これによって、各コイル
部6,7への個別的な給電制御を行っている。
【0029】従って、コントローラ49の制御に基づ
き、一方の端子43を介して、ケース40内の高電圧制
御部41から、モールド電源部14の高圧発生部15及
び電子放出制御部31に電力及び制御信号がそれぞれ供
給される。それと同時に、他方の端子43に接続させた
配線50,51を介してコイル部6,7にも給電され
る。その結果、フィラメント部Fから適切な加速度をも
って電子が出射され、制御させたコイル部6,7で電子
を適切に収束させ、ターゲット10に電子が衝突するこ
とで、X線が外部に照射されることになる。
【0030】また、フィラメント部Fやターゲット10
の交換時に利用されるポンプコントローラ52は、配線
53,54を介してターボポンプ12及び排気ポンプ5
5をそれぞれ制御している。更に、ターボポンプ12と
排気ポンプ55とを配管61を介して接続させる。この
ような2段ポンプの構成によって、筒状部2内で高い真
空度を達成させることができる。
【0031】また、ターミナル部48のポンプ用端子5
7には、着脱自在な配線58を介してターボポンプ12
からの真空度測定信号が送り込まれる。これに対し、他
方のポンプ用端子57は、着脱自在な配線59を介して
コントローラ49に接続される。よって、筒状部2内の
真空度が、配線58及び59を介してコントローラ49
で適切に管理されることになる。
【0032】次に、前述した開放型X線発生装置1が利
用される一例として、非破壊検査装置70について説明
する。
【0033】図7に示すように、この非破壊検査装置7
0は、回路基板(検査対象物)71に実装させた電子部
品のリード等の接合箇所の良否検査に利用されるもので
ある。X線発生装置1は、ターゲット10を上にして、
重量のあるモールド電源部14を下にした状態で、非破
壊検査装置70の下部に据え付け固定される。このよう
な据え付けは、X線発生装置1の重量バランスを考慮し
た配置であり、転倒しにくいX線発生装置1の安定した
設置を可能にする。従って、X線発生装置1の重心位置
が下方にある結果、フィラメント部Fを交換するにあた
って、着脱部4を、ヒンジ部5を介して横に倒れるよう
に回動させた場合でも、X線発生装置1を安定した状態
に保つことが容易となる(図1参照)。
【0034】また、このX線発生装置1は、前述した構
成から分るように、太くて曲げ自由度の極めて少ない高
圧ケーブルを必要としない。その結果、X線発生装置1
を宙づり状態で非破壊検査装置70に設置させることを
必要とせず、ベース板73に載せるような設置を可能に
し、その設置の自由度が極めて高いといえる。
【0035】更に、X線発生装置1は、ゴム材等からな
る振動吸収板72を介して、非破壊検査装置70のベー
ス板73に固定される。この振動吸収板72の採用によ
り、X線発生装置1をマイクロフォーカスX線源として
適切に利用することが可能となる。
【0036】具体的には、図1に示すように、モールド
電源部14における電源本体部14aの下面には雌ネジ
74がモールド成形時に一体に埋め込まれる。そして、
この雌ネジ74と雄ネジ75との協働により、ケース4
0の底面に振動吸収板72を固定させる。また、この振
動吸収板72は、据え付けネジ76によって非破壊検査
装置70のベース板73に固定される。このように、高
圧ケーブルの無いX線発生装置1は、ネジのような簡単
な締結手段のみで据え付けることができ、作業性の向上
に大きく寄与するものである。
【0037】このように据え付けられたX線発生装置1
を有する非破壊検査装置70では、図7に示すように、
ターゲット10に対峙するような真上にX線カメラ80
が設置され、回路基板71を透過したX線はX線カメラ
80で撮像される。また、回路基板71は、駆動回路8
1で制御されたマニュプレータ82によって適切な角度
をもって傾けられる。
【0038】従って、回路基板71を適切にスイングさ
せることで、電子部品のリード部分の接合状態を立体的
に観察することが可能となる。また、X線カメラ80で
捕らえられた像は、画像処理装置83に送られてモニタ
ー84によって画面に写し出されることになる。なお、
コントローラ49、駆動回路81、画像処理装置83及
びモニター84は、入出力可能なパソコン85によって
管理されている。
【0039】
【発明の効果】本発明による開放型X線発生装置は、以
上のように構成されているため、次のような効果を得
る。すなわち、交換可能なフィラメント部を有する電子
銃から放出した電子をターゲットに照射し、ターゲット
からX線を放出させる開放型X線発生装置において、内
部にコイル部を有すると共に、コイル部によって包囲さ
れた電子通路を有し、ポンプによって真空引きされる筒
状部と、筒状部の基端側に固定されると共に、高圧発生
部を樹脂モールドしたモールド電源部と、モールド電源
部を収容するケースと、モールド電源部とケースとの間
の隙間に配置させると共に、高圧発生部に電気的に接続
させて高圧発生部の電圧を制御する高電圧制御部とを備
えたことにより、フィラメント部を交換可能にしたタイ
プで取扱い性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る開放型X線発生装置の一実施形態
を示す断面図である。
【図2】図1に示したX線発生装置のモールド電源部を
示す断面図である。
【図3】図1に示したX線発生装置の電子銃を示す断面
図である。
【図4】図2に示したモールド電源部の外観を示す側面
図である。
【図5】図4に示したモールド電源部のケースの断面図
である。
【図6】本発明に係るX線発生装置の駆動制御部分を示
すブロック図である。
【図7】本発明に係るX線発生装置を適用させた非破壊
検査装置を示す概略図である。
【符号の説明】
F…フィラメント部、S…隙間、1…X線発生装置、2
…筒状部、3…固定部、4…着脱部、6,7…コイル
部、8…電子通路、10…ターゲット、12…ポンプ、
14…モールド電源部、14a…電源本体部、14b…
ネック部、15…高圧発生部、16…電子銃、30…グ
リッド部、32…グリッド接続配線、33…フィラメン
ト接続配線、34…溝部、40…ケース、41…高電圧
制御部、43…電源用端子、46…冷却ファン、48…
ターミナル部、56…コイル用端子、57…ポンプ用端
子、70…非破壊検査装置、71…回路基板(検査対象
物)、72…振動吸収板、73…ベース板、80…X線
カメラ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交換可能なフィラメント部を有する電子
    銃から放出した電子をターゲットに照射し、前記ターゲ
    ットからX線を放出させる開放型X線発生装置におい
    て、 内部にコイル部を有すると共に、前記コイル部によって
    包囲された電子通路を有し、ポンプによって真空引きさ
    れる筒状部と、 前記筒状部の基端側に固定されると共に、高圧発生部を
    樹脂モールドしたモールド電源部と、 前記モールド電源部を収容するケースと、 前記モールド電源部と前記ケースとの間の隙間に配置さ
    せると共に、前記高圧発生部に電気的に接続させて前記
    高圧発生部の電圧を制御する高電圧制御部とを備えたこ
    とを特徴とする開放型X線発生装置。
  2. 【請求項2】 前記ケースに冷却ファンを設け、前記ケ
    ースの内壁面と前記モールド電源部の外壁面との間に冷
    却空気流動用の隙間を設けたことを特徴とする請求項1
    記載の開放型X線発生装置。
  3. 【請求項3】 前記モールド電源部は、前記高圧発生部
    を内包させたブロック状の電源本体部から前記筒状部内
    に向けて突出するネック部を有し、前記電源本体部を前
    記ケースに収容したことを特徴とする請求項1又は2記
    載の開放型X線発生装置。
  4. 【請求項4】 前記ケースには、外部電源に電気的に接
    続される電源用端子と、前記コイル部に電気的に接続さ
    せるコイル用端子と、前記ポンプに電気的に接続させる
    ポンプ用端子とを有するターミナル部が設けられたこと
    を特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の開放型
    X線発生装置。
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