JP2008077914A - Ｘ線管 - Google Patents

Abstract

【課題】反跳電子による外囲器への帯電防止が可能なＸ線管を提供する。
【解決手段】熱電子６を放出するフィラメントと該フィラメントからの熱電子６を集束する集束体５を有する陰極１と、該陰極１と対向して配置されたターゲット２と該ターゲット２を支持する陽極３と、前記陰極部１と前記陽極３とを真空気密に封入する絶縁体で形成された外囲器９とを備えたＸ線管において、該ターゲット２と該外囲器９との間の空間に配置され前記陽極３からの反跳電子の前記外囲器９への付着を防止する電子遮蔽シールド１０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、X線管に関する。

従来、陽極ターゲットの反跳電子を捕獲させる構造を有するX線管が提案されている。(例えば、特許文献1)
特表平11-510955号公報

従来の反跳電子の捕獲技術は、外囲器の帯電防止について言及していなかった。
本発明の目的は、反跳電子による外囲器の帯電防止が可能なX線管を提供することにある。

本発明は、熱電子を放出するフィラメントと該フィラメントからの熱電子を集束する集束体を有する陰極と、該陰極と対向して配置されたターゲットと該ターゲットを支持する陽極と、前記陰極部と前記陽極とを真空機密に封入する絶縁体で形成された外囲器とを備えたX線管において、該ターゲットと該外囲器との間の空間に配置され前記陽極からの反跳電子の前記外囲器への付着を防止する部材を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、反跳電子による外囲器の帯電防止ができる。

図1に本発明による実施形態の一例を示す。
X線管は熱電子6を放出するフィラメント4と、フィラメント4からの熱電子6を集束するための集束体5を有する陰極1と、陰極1と対向して配置されたターゲット2と、ターゲット2を支持する陽極3と、絶縁物材料で構成された部分を有し前記陰極部と前記陽極とを真空機密に封入する外囲器7とで構成される。フィラメント4は数V程度の電圧印加により加熱され熱電子6が発生する。陰極1とターゲット2との間には数十〜数百keVの電位差が与えられ、これによってフィラメント4から発生した熱電子6はターゲット2まで達するが、このとき集束体5によって集束され、ターゲット2の上に焦点を形成する。ターゲット2に衝突した熱電子6のエネルギーは、ターゲット2の衝突時にX線および熱エネルギーに変換されるが、熱電子6はすべて陽極3に吸収されず、二次電子7が発生する。この二次電子7の方向や強度は、印加電圧や焦点近傍の電界によって変化するが、あらゆる方向に入射電子の約40％以上は反跳する。二次電子7の入射先は、ターゲット2に再び帰還するものや、ターゲット2以外の陽極3に帰還するもの、外囲器(金属部)8および外囲器(絶縁部)9に入射するものなど様々である。外囲器(絶縁部)9は陰極1と陽極3を接合するため、構成材料としてガラス、セラミック等の絶縁物を使用している。

この例は二次電子7による外囲器(絶縁部)9への帯電を防止するための電子遮蔽シールド(陽極側)10を陽極3にネジ止め溶接にて支持固定して設置した一例である。陰極1とターゲット2との間には数十〜数百keVの電位差が与えられ、これによってフィラメント4から発生した熱電子6はターゲット2まで走行するが、このとき集束体5によって集束され、ターゲット2の上に焦点を形成する。ターゲット2に衝突した熱電子6のエネルギーは、ターゲット2の衝突時にX線および熱エネルギーに変換されるが、熱電子6はすべて陽極3に吸収されず、二次電子7が発生する。発生した二次電子7のうち外囲器(絶縁部)9方面に飛来するものは電子遮蔽シールド(陽極側)10へと衝突し、吸収される。これによって外囲器(絶縁部)9は二次電子7による帯電が防止される。

図2に本発明による実施形態の別の例を示す。本例は二次電子7による外囲器(絶縁部)9への帯電を防止するための電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11を、陽極3および外囲器(金属部)8の2箇所に支持固定して設置した一例である。陽極3に支持固定される電子遮蔽シールド(陽極側)10はネジ止め溶接にて陽極3に固定され、外囲器(金属部)8に支持固定される電子遮蔽シールド(陰極側)11は外囲器(絶縁部)9、外囲器(金属部)8を接合する再に、ともにアーク溶接される。陰極1とターゲット2との間には数十〜数百keVの電位差が与えられ、これによってフィラメント4から発生した熱電子6はターゲット2まで達するが、このとき集束体5によって集束され、ターゲット2の上に焦点を形成する。ターゲット2に衝突した熱電子6のエネルギーは、ターゲット2の衝突時にX線および熱エネルギーに変換されるが、熱電子6はすべて陽極3に吸収されず、二次電子7が発生する。発生した二次電子7のうち外囲器(絶縁部)9方面に飛来するものは電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11へと衝突し、吸収される。これによって外囲器(絶縁部)9は二次電子7による帯電が防止される。

以上説明したごとく、X線管において本発明の電子遮蔽シールド(陽極側)10または電子遮蔽シールド(陰極側)11の何れか若しくはその両方を付加することによって、二次電子7による外囲器(絶縁部)9への帯電を抑制することが出来る。本発明の電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11の効果の一例を図3に示す。同一種のX線管に於いて外囲器(絶縁部)9の表面電位に関し、電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11の有無による曝射中の変動の違いを検証したものである。測定は印加管電圧5kV、管電流0.05mAにて行っている。電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11の無いX線管では負荷開始時に表面電位の急激な変動が発生し、負荷を停止すると表面電位は以前の値へと戻る。表面電位のこの振る舞いは、ガラス部分に帯電が発生して電位の不安定が生じている事を示している。一方電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11を付加したX線管に於いては、表面電位に著しい変化は見られない。

次に同X線管に連続負荷を与え、放電の発生状況を調査したものが図4である。測定は印加管電圧80kV、管電流0.85mAにて行っている。電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11を付加していない従来使用のものはフィラメント4から照射した熱電子6の電荷量に比例して放電が累積されるが、電子遮蔽シールド(陽極側)10および電子遮蔽シールド(陰極側)11を付加したX線管球では放電の発生は抑制されている。
本発明を用いることにより、二次電子7による外囲器(絶縁部)9への帯電が抑制され、X線管の絶縁物帯電に起因する印加電圧不安定および放電の危険性が回避される。

本発明のX線管の構成例を示す図。 本発明の電子遮蔽シールドをX線管に適用した別の一例を示す図。 本発明の電子遮蔽シールドの効果の一例として、外囲器のガラス部の表面電位の変動を電子遮蔽シールドの有無により比較した図。 図3におけるX線管に連続負荷をあたえ、放電の有無を検証した図。

符号の説明

1 陰極、2 ターゲット、3 陽極、4 フィラメント、5 集束体、6 熱電子、7 二次電子外囲器、8 外囲器(金属部)、9 外囲器(絶縁物部)、10 電子遮蔽シールド(陽極側)、11 電子遮蔽シールド(陰極側)

Claims (1)

1. 熱電子を放出するフィラメントと該フィラメントからの熱電子を集束する集束体を有する陰極と、該陰極と対向して配置されたターゲットと該ターゲットを支持する陽極と、前記陰極部と前記陽極とを真空機密に封入する絶縁体で形成された外囲器とを備えたＸ線管において、
   該ターゲットと該外囲器との間の空間に配置され前記陽極からの反跳電子の前記外囲器への付着を防止する部材を備えたことを特徴とするＸ線管。

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