JP2007080734A - Ｘ線イメージ管 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの低減を図りつつ端子部の信頼性を確保したＸ線イメージインテンシファイアを提供する。
【解決手段】フィードスルー51の金属製のフランジ部と端子との間にガラス製の絶縁部材を介在することで、セラミック製の絶縁部材を用いる場合と比較して、製造コストを低減できるとともに、絶縁部材の強度／剛性に対する信頼性を低下させる有害な変形を絶縁部材変形抑制リングにより規制することで、フランジ部の外囲器３への溶接時などの絶縁部材の破損を防止し、フィードスルー51の信頼性を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、筒状の外囲器の一端側に入力蓋を備え、他端側に出力蓋を備えたＸ線イメージ管に関する。

一般に、人体および物体の内部構造を調べるためにＸ線が有用であり、人体や物体に照射されたＸ線強度分布またはＸ線画像を可視光像に変換するための装置として、Ｘ線イメージ管であるＸ線イメージインテンシファイアが広く利用されている。

Ｘ線イメージインテンシファイアにおいては、近年、品質の安定化、性能の向上に対する要求が増加しており、また、コスト低減に対する要求も非常に大きくなっている。これに対応すべく、Ｘ線イメージインテンシファイアを構成する各種部材の設計および製造の両面からのコスト低減に関する検討がなされ、実用化されている。

このようなＸ線イメージインテンシファイアは、従来、入力蓋と外囲器と出力蓋との３つの部品からなる真空容器を有している。この真空容器内には、入力蓋側にＸ線を蛍光に変換する入力蛍光面とこの入力蛍光面上に形成され蛍光面から生じた蛍光を光電子に変換する光電面とを有する入力基板が設けられ、出力蓋にはこの光電子を可視光に変換する出力面が設けられ、入力基板および出力面間には、外囲器とは電気的に絶縁された状態で集束および加速用の単数もしくは複数の電極部材で構成される電子レンズが配置されている。そして、人体または物体を透過したＸ線は入力蓋から入射され、外囲器内に配置される入力基板にてＸ線が蛍光に変換されさらに光電子に変換される。そして、光電子は電子レンズによって集束され出力蓋に達して出力面にて可視光像に変換され外部に出力される（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、外囲器には、電子レンズ用の所定の電圧を外部から電極部材に印加可能にする端子部としてのフィードスルーが取り付けられている。このフィードスルーは、外囲器の開口部に取り付けられ、この開口部の内縁部に外周が溶接される金属製の筒状のフランジ部と、このフランジ部の内周側に設けられた絶縁部材と、この絶縁部材に挿通され図示しない電極部材などに外部から所定の電力を印加する端子とを備えている。

また、外囲器内には、入力基板の光電面を形成する際に光電面成長状態を監視するためのセンサが設けられている。

そして、このようなフィードスルーにおいては、絶縁部材としてセラミックスが用いられることが多い。

ところが、絶縁部材にセラミックスを用いると、セラミックスの絶縁部材と金属製のフランジ部とを、真空気密を保持した状態でろう接するために、他に数種類のろう接用小金具が必要となり、また、セラミックス自体を金属部品に直接ろう接することはできないため、セラミックスの絶縁部材のろう接面に、例えばモリブデン(Ｍｏ)、マンガン(Ｍｎ)、チタン(Ｔｉ)、ニッケル(Ｎｉ)などを塗布、あるいはめっき処理を施さなければならなくなるので、設計および製造において、専門的かつ高度なノウハウが必要となり、コスト低減が容易でない。

また、一般に、Ｘ線イメージインテンシファイアの内部には、入力基板の光電面を形成する際に光電面成長状態を監視するためのセンサが設けられている。このセンサは、Ｘ線イメージインテンシファイアを製造する上では必要不可欠な部材であるものの、製品としてのＸ線イメージインテンシファイアには不要なものであり、このセンサを真空容器の外側に取り付けて光電面成長状態を監視できれば、センサをＸ線イメージインテンシファイア個々に組み込む必要がなくなり、かつ、センサを繰り返し使用できるなど、コストの面でも有利なので、真空容器に、外部から光電面成長状態を監視できる窓部を設けるために、上記フィードスルーを応用することが考えられる。

しかしながら、上記従来のフィードスルーでは、絶縁部材がセラミックスであり、このセラミックスは透明でないため、端子を取り除いただけではこのフィールドスルーを窓部として応用できない。
特開２００３−２１７４８８号公報（第２−３頁、図１）

上記の２つの課題を解決するために、絶縁性部材をセラミックスからガラス材に変更することが考えられる。

しかしながら、ガラス材は、脆性材であり、かつ、特に引っ張り荷重に対して非常に脆弱な機械的特性を有しているため、従来のフィードスルーと同様の構造とすると、フランジ部の外囲器への取付溶接時の熱により発生する変形や応力、および、真空容器の内部が真空になることにより負荷される大気圧力、また、その他の外部からの負荷荷重に対して強度／剛性が不足して充分な信頼性を確保できず、最悪の場合には破損してしまうおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、コストの低減を図りつつ端子部の信頼性を確保したＸ線イメージ管を提供することを目的とする。また、本発明は、コストの低減を図りつつ窓部の信頼性を確保したＸ線イメージ管を提供することを目的とする。

本発明は、電極部材を収容した筒状の外囲器と、この外囲器の一端側に設けられた入力蓋と、前記外囲器の他端側に設けられ、前記外囲器および前記入力蓋とともに気密を保持する出力蓋と、前記外囲器に設けられ、この外囲器の外部から前記電極部材に電圧を印加可能にする端子部とを具備し、前記端子部は、前記外囲器に外周縁部が溶接された金属製の被取付部と、この被取付部の内側に配設された端子と、この端子と前記被取付部との間に介在されたガラス製の絶縁部材と、この絶縁部材に取り付けられ、この絶縁部材の変形を規制する規制部材とを備えているものである。

また、本発明は、光電面を有する入力基板を収容した筒状の外囲器と、この外囲器の一端側に設けられた入力蓋と、前記外囲器の他端側に設けられ、前記外囲器および前記入力蓋とともに気密を保持する出力蓋と、前記外囲器に設けられ、前記光電面を前記外囲器の外部から監視可能な窓部とを具備し、前記窓部は、前記外囲器に外周縁部が溶接された金属製の窓部被取付部と、この窓部被取付部の内側に配設されたガラス製の窓部材と、この窓部材に取り付けられ、この窓部材の変形を規制する窓部規制部材とを備えているものである。

本発明によれば、端子部の金属製の被取付部と端子との間にガラス製の絶縁部材を介在することで、例えばセラミック製の絶縁部材を用いる場合などと比較して、コストを低減できるとともに、絶縁部材の変形を規制部材により規制することで、被取付部の溶接時などの絶縁部材の破損を防止し、端子部の信頼性を向上できる。

また、本発明によれば、窓部の金属製の窓部被取付部の内側にガラス製の窓部材を配設することで、外囲器の外部から入力基板の光電面を監視可能とし、例えば光電面の監視用のセンサなどを外囲器の内部に組み込む場合などと比較して、コストを低減できるとともに、窓部材の変形を窓部規制部材により規制することで、窓部被取付部の溶接時などの窓部材の破損を防止し、窓部の信頼性を向上できる。

以下、本発明の一実施の形態のＸ線イメージ管の構成を図１ないし図５を参照して説明する。

図１にＸ線イメージ管としてのＸ線イメージインテンシファイア１を示し、このＸ線イメージインテンシファイア１は、内部の真空気密性を保持する真空容器２を備えており、この真空容器２は略円筒状の外囲器３と、この外囲器３の一端側である入力側に設けられ外方に向けて膨出された入力蓋４と、外囲器３の他端側に入力蓋４に対向して設けられた略円板状の出力蓋５とを備えている。

外囲器３は、入力蓋４側の金属構造部材６と、出力蓋５側の電気的絶縁性を有する構造部材７とを備えた、金属部材とガラス材もしくはセラミックス材の接合構造品とからなるものである。

金属構造部材６は、金属部材、例えばステンレス材などにより略円筒状に形成され、入力蓋４側の端部に、フランジ11が突設されている。このフランジ11は、入力蓋４の外周縁部に突設された入力蓋フランジ12に対応して設けられ、溶接などにより接合されている。

また、この金属構造部材６は、軸方向の略中心域からフランジ11と反対側の端部へと傾斜状に縮径され、この縮径された側の端部には、構造部材７と溶接などにより接合される接合フランジ部16が突設されている。

構造部材７は、金属構造部材６と溶接などで接合される入力蓋側金属継手21と、出力蓋５と溶接などで接合される出力蓋側金属継手22と、これら金属継手21，22間に介在される絶縁部材23とを備えている。

入力蓋側金属継手21は、コバール材などにより略円筒状に形成されており、金属構造部材６側の端部に、接合フランジ部16と接合されるフランジ部25が突設されている。

また、出力蓋側金属継手22は、コバール材などにより略円筒状に形成されており、出力蓋５側の端部に、出力蓋５の外周縁部と溶接などにより接合されるフランジ部27が突設されている。

絶縁部材23は、ガラス材、あるいはセラミックス材などからなり、入力蓋側金属継手21と出力蓋側金属継手22とのそれぞれに、融着、あるいはろう接などにより固定されている。なお、この絶縁部材23をセラミックス材として入力蓋側金属継手21と出力蓋側金属継手22とのそれぞれにろう接する際には、この絶縁部材23のろう接面に、予めモリブデン(Ｍｏ)、マンガン(Ｍｎ)、チタン(Ｔｉ)、ニッケル(Ｎｉ)などの塗布、あるいはめっき処理を施す。

そして、外囲器３の内部には、入力蓋４の内面側の近傍に入力基板31が配設され、この入力基板31には、Ｘ線を蛍光に変換する入力蛍光面32とこの入力蛍光面32上に形成されこの入力蛍光面32から生じた蛍光を光電子に変換する光電面33とがそれぞれ形成されている。また、外囲器３の内部には、入力基板31と出力蓋５との間に、外囲器３とは電気的に絶縁された状態で単数もしくは複数の電極部材としての集束／加速電極35，36で構成された電子レンズ37が配設されている。さらに、外囲器３の内部には、例えば入力基板31よりも入力蓋４寄りの位置に、真空容器２の真空度を向上させるためのゲッタ38が配設されている。

入力基板31は、例えばアルミニウム材などにより略円弧、放物線、双曲面、あるいはそれらの複合からなる形状に形成されている。なお、この入力基板31は、本実施の形態では入力蓋４と別個に形成したが、入力蓋４自体が入力基板31を兼ねている構成でもよい。

入力蛍光面32は、入力基板31の出力蓋５側に形成されている。

光電面33は、入力蛍光面32の出力蓋５側に形成されている。そして、この光電面33は、Ｘ線イメージインテンシファイア１の製造時に、外囲器３に設けられた窓部41を介してその成長状態を真空容器２の外部から監視可能となっている。

ここで、窓部41は、図２および図３に示すように、窓部被取付部としての金属製の窓部フランジ部43と、この窓部フランジ部43の内側に設けられたガラス製の略円柱状の窓部材44と、この窓部材44の外側に設けられた金属製の窓部規制部材としての円環部材である窓部材変形抑制リング45とを有し、外囲器３の金属構造部材６に穿設された丸孔状の窓部取付開口46に溶接固定されている。

窓部フランジ部43は、窓部材44と非常に近い熱膨張率を有するもので、円板状のフランジ部本体43aと、このフランジ部本体43aの外周縁部から突出した突出部43bとが一体に設けられ、フランジ部本体43aの略中央部には、窓部材44の軸方向の一端側が挿通される丸孔状の挿通孔43cが穿設されている。

フランジ部本体43aは、挿通孔43cの周縁部が窓部材44の軸方向の一端側である図３に示す下端側に嵌合されている。

突出部43bは、窓部取付開口46の縁部から外囲器３の外方へと突出した溶接フランジ部46aと略等しい突出量に形成され、外周面の全体がこの溶接フランジ部46aに溶接されている。

窓部材44は、透光性を有し、挿通孔43cよりも径大に形成され、図３に示す下端側の外周部に、フランジ部本体43aが嵌合する嵌合凹部44aが全周に亘って連続形成されている。そして、この嵌合凹部44aにおいて、窓部材44は、窓部フランジ部43のフランジ部本体43aに融着されている。

そして、窓部材変形抑制リング45は、窓部フランジ部43と同じ材質により内径が窓部材44の外径と略等しい寸法に形成され、窓部材44の嵌合凹部44aよりも図３に示す上側部分の外周面全体に融着されている。なお、この窓部材変形抑制リング45は、窓部材44のみに構造的に結合されており、窓部フランジ部43とは構造的に結合されないように構成されている。すなわち、窓部材変形抑制リング45は、図３に示す下端部がフランジ部本体43aの上面に対して接触または離間されている状態となっている。

また、図１に戻って、電子レンズ37は、外囲器３の金属構造部材６に設けられた端子部としてのフィードスルー51を介して集束／加速電極35，36に外部から所定の電力を印加されることで、光電面33から出射された光電子を、出力蓋５の略中央に設けられた出力蛍光面52へと集束させるものである。そして、この出力蛍光面52は、光電子を可視光に変換するものである。

さらに、フィードスルー51は、図４および図５に示すように、被取付部としての金属製のフランジ部53と、このフランジ部53の内側に設けられたガラス製の略円筒状の絶縁部材54と、この絶縁部材54に挿通された端子55と、絶縁部材54の外側に設けられた金属製の規制部材としての円環部材である絶縁部材変形抑制リング56とを有し、外囲器３の金属構造部材６に穿設された丸孔状の端子部取付開口57に溶接固定されている。

フランジ部53は、絶縁部材54と同等の熱膨張率を有するもので、円板状のフランジ部本体53aと、このフランジ部本体53aの外周縁部から突出した突出部53bとが一体に設けられ、フランジ部本体53aの略中央部には、絶縁部材54の軸方向の一端側が挿通される丸孔状の挿通孔53cが穿設されている。

フランジ部本体53aは、挿通孔53cの周縁部が絶縁部材54の軸方向の一端側である図５に示す下端側に嵌合されている。

突出部53bは、端子部取付開口57の縁部から外囲器３の外方へと突出した溶接フランジ部57aと略等しい突出量に形成され、外周面の全体がこの溶接フランジ部57aに溶接されている。

絶縁部材54は、挿通孔53cよりも径大に形成され、図５に示す下端側の外周部に、フランジ部本体53aが嵌合する嵌合凹部54aが全周に亘って連続形成されている。そして、この嵌合凹部54aにおいて、絶縁部材54は、フランジ部53のフランジ部本体53aに融着されている。

端子55は、集束／加速電極35，36などに外部から所定の電力を印加可能とするものであり、絶縁部材54の中心孔54bに挿通され、この中心孔54bから図５に示す上端部と下端部とがそれぞれ絶縁部材54の上下に突出している。したがって、端子55とフランジ部53との間に絶縁部材54が介在され、端子55とフランジ部53すなわち外囲器３とが、絶縁部材54により電気的に絶縁されている。なお、この端子55は、本実施の形態では絶縁部材54に対して一つ設けられているが、複数設けることも可能である。

そして、絶縁部材変形抑制リング56は、フランジ部53と同じ材質により内径が絶縁部材54の外径と略等しい寸法に形成され、絶縁部材54の嵌合凹部54aよりも図５に示す上側部分の外周面全体に融着されている。なお、この絶縁部材変形抑制リング56は、絶縁部材54のみに構造的に結合されており、フランジ部53とは構造的に結合されないように構成されている。すなわち、絶縁部材変形抑制リング56は、図５に示す下端部がフランジ部本体53aの上面に対して接触または離間されている状態となっている。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

人体あるいは物体を透過したＸ線は、入力蓋４から入射され入力基板31の入力蛍光面32にてＸ線から蛍光に変換され、この蛍光がさらに光電面33にて光電子に変換される。そして、この変換された光電子は異なる電位を印加された集束／加速電極35，36により構成される電子レンズ37によって集束されて出力蓋５に到達し、出力蓋５の出力蛍光面52にて可視光像に変換されて外部に出力される。

次に、上記一実施の形態の作用を説明する。

Ｘ線イメージインテンシファイア１を製造する際には、予め組み立てたフィードスルー51を端子部取付開口57に溶接する。

すなわち、フィードスルー51のフランジ部53の突出部53bと外囲器３の端子部取付開口57の溶接フランジ部57aとの間の１箇所から溶接を開始し、これら突出部53bと溶接フランジ部57aとの当接部に沿って円周状に溶接を進める。

このとき、最初の溶接部位において発生する溶接熱により、フランジ部53の溶接部位が他の部分と比較して急激に高温となるため、この溶接部位に、熱膨張による径方向への局所的な変形が生じる。

さらに、フランジ部53は、絶縁部材54に融着されているため、フランジ部53の溶接部位に生じた局所的変形により、絶縁部材54にフランジ部本体53aを介して溶接部位の変形と同方向、すなわち径方向外側への局所的な荷重が加わる。

ここで、絶縁部材54の外周部全体に絶縁部材変形抑制リング56を融着していることにより、前記変形および荷重を抑制する逆方向の荷重が絶縁部材54に加わり、絶縁部材54の径方向への変形が規制される。

同様に、残留応力や、真空容器２の内部が真空になることにより負荷される大気圧力、また、その他の外部からの負荷荷重などに対しても、上記と同様の作用により、絶縁部材変形抑制リング56が絶縁部材54の変形を規制する。

さらには、窓部41においても、同様の作用により、窓部材44の変形が窓部材変形抑制リング45により規制される。

この結果、フランジ部53の溶接時などの絶縁部材54、あるいは窓部フランジ部43の溶接時などの窓部材44の破損や有害な変形の発生を抑制でき、絶縁部材54および窓部材44の強度／剛性を確保して信頼性を向上でき、ガラス製の絶縁部材54や窓部材44を用いたＸ線イメージインテンシファイア１の製造を実現できる。

また、フィードスルー51において、設計および製造に際して専門的かつ高度なノウハウが必要となる従来セラミックス製の絶縁部材に代えて、ガラス製の絶縁部材54を用いることができ、このガラス製の絶縁部材54をフランジ部53と端子55との間に介在させることで、Ｘ線イメージインテンシファイア１の組立が容易となり、かつ、フィードスルー51の製造コスト、すなわちＸ線イメージインテンシファイア１の製造コストをも低減でき、安価なＸ線イメージインテンシファイア１を提供できる。

同様に、窓部41において、ガラス製の窓部材44を用いることができるので、製造時の光電面33の成長状態を監視するためのセンサをＸ線イメージインテンシファイア１の外部に取り付けることが可能となる。

すなわち、このセンサは、Ｘ線イメージインテンシファイア１の製造時には必要不可欠なものである一方で、製品としてのＸ線イメージインテンシファイア１には必要ないものであるにも拘らず、従来のＸ線イメージインテンシファイアではセンサを内部に組み込むことで、製品化した後のＸ線イメージインテンシファイアにセンサが組み込まれたままの状態となっていたため、上記のようにガラス製の窓部材44を用いてセンサをＸ線イメージインテンシファイア１の外部に取り付けできるようにすることで、このセンサを製造時にのみ使用し、製品化後には取り外して繰り返し製造時に使用できるようになるから、従来のＸ線イメージインテンシファイアと比較して、Ｘ線イメージインテンシファイア１の製造コストを低減できる。

なお、上記一実施の形態のＸ線イメージインテンシファイア１では、窓部41とフィードスルー51とを同時に設けたが、窓部41とフィードスルー51とのいずれか一方のみを設ける構成とすることも可能である。

また、Ｘ線イメージインテンシファイア１の細部は、上記構成に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態のＸ線イメージ管を示す縦断面図である。 同上Ｘ線イメージ管の窓部を示す縦断面図である。 同上窓部を示す平面図である。 同上Ｘ線イメージ管の端子部を示す縦断面図である。 同上端子部を示す平面図である。

符号の説明

１ Ｘ線イメージ管としてのＸ線イメージインテンシファイア
３ 外囲器
４ 入力蓋
５ 出力蓋
31 入力基板
33 光電面
35，36 電極部材としての集束／加速電極
41 窓部
43 窓部被取付部としての窓部フランジ部
44 窓部材
45 窓部規制部材としての窓部材変形抑制リング
51 端子部としてのフィードスルー
53 被取付部としてのフランジ部
54 絶縁部材
55 端子
56 規制部材としての絶縁部材変形抑制リング

Claims (4)

1. 電極部材を収容した筒状の外囲器と、
   この外囲器の一端側に設けられた入力蓋と、
   前記外囲器の他端側に設けられ、前記外囲器および前記入力蓋とともに気密を保持する出力蓋と、
   前記外囲器に設けられ、この外囲器の外部から前記電極部材に電圧を印加可能にする端子部とを具備し、
   前記端子部は、
   前記外囲器に外周縁部が溶接された金属製の被取付部と、
   この被取付部の内側に配設された端子と、
   この端子と前記被取付部との間に介在されたガラス製の絶縁部材と、
   この絶縁部材に取り付けられ、この絶縁部材の変形を規制する規制部材とを備えている
   ことを特徴としたＸ線イメージ管。
2. 絶縁部材は、端子が挿通され、
   被取付部は、前記絶縁部材の一端側の外側部に融着され、
   規制部材は、前記絶縁部材の他端側の外側部全体を囲むように融着されている
   ことを特徴とした請求項１記載のＸ線イメージ管。
3. 光電面を有する入力基板を収容した筒状の外囲器と、
   この外囲器の一端側に設けられた入力蓋と、
   前記外囲器の他端側に設けられ、前記外囲器および前記入力蓋とともに気密を保持する出力蓋と、
   前記外囲器に設けられ、前記光電面を前記外囲器の外部から監視可能な窓部とを具備し、
   前記窓部は、
   前記外囲器に外周縁部が溶接された金属製の窓部被取付部と、
   この窓部被取付部の内側に配設されたガラス製の窓部材と、
   この窓部材に取り付けられ、この窓部材の変形を規制する窓部規制部材とを備えている
   ことを特徴としたＸ線イメージ管。
4. 窓部材は、柱状に形成され、
   窓部被取付部は、前記窓部材の一端側の外側部に融着され、
   窓部規制部材は、前記窓部材の他端側の外側部全体を囲むように融着されている
   ことを特徴とした請求項３記載のＸ線イメージ管。

Images