JP2008257956A - Ｘ線管 - Google Patents

Abstract

【課題】組立て作業性が良好なＸ線管を提供する。
【解決手段】Ｘ線管１は、電子銃８を電子銃ハウジング７内で高精度に位置決めするにあたって、第１の開口部２０を、電子銃８の装填後の位置確認を目的とする観察窓として利用することができるので、電子銃８と電子銃ハウジング７の内表面との接触の有無などの目視による確認や電子銃ハウジング７内で電子銃８の位置の微調整を容易ならしめている。さらに、Ｘ線管１を組み立てる際に、ターゲット収容ボディ４内に電子銃ハウジング７の第１の開口部２０を配置させることができるので、電子銃ハウジング７の組み付け作業を容易にする。従って、電子銃ハウジング７の組み付け作業の容易化に伴って、Ｘ線管１の組立て作業性を良好にしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、工業用又は医療用などで利用される微小焦点型のマイクロフォーカスＸ線管に関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開２００３−１３２８２６号公報がある。この公報に記載されたＸ線管は、ガラス製のバルブに棒状のターゲット支持体が固定され、バルブの開放端には金属製の胴部が固定されている。そして、ターゲット支持体の先端に設けられたターゲットには、電子銃から出射された電子が入射され、ターゲットからＸ線が発生し、胴部に設けられたＸ線出射窓から外部にＸ線が放出される。また、電子銃には電気供給用のステムピンが設けられ、ステムピンには、ヒータ、カソード、第１及び第２のグリッド電極が固定されている。このような構成の電子銃は、金属製の電子銃ハウジング内に収容されている。

特開２００３−１３２８２６号公報 特開２００５−３８８２５号公報 米国特許６２２９８７６号明細書

前述した従来のＸ線管の電子銃が、電子銃ハウジング内で正確に位置決めされていないと、電子銃から出射された電子をターゲットに正確に当てることができず、所望のＸ線焦点を得ることができない。従って、電子銃を電子銃ハウジング内で正確に位置決めする必要があるが、Ｘ線管の小型化に伴って電子銃及び電子銃ハウジングが小型化していくと、例えば位置決めの確認といった組み立て時の作業が困難になるといった問題があった。

本発明は、組立て作業性が良好なＸ線管を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線管は、ステムピンを有する電子銃から出射された電子をターゲットに入射させて、ターゲットからＸ線を発生させるためのＸ線管において、
電子銃を収容すると共に、筒状のハウジング本体部に形成された第１の開口部を有する電子銃ハウジングと、
ターゲットが収容されるターゲット収容空間を内部に有する金属製のターゲット収容ボディとを備え、
電子銃ハウジングに設けられた第１の開口部はターゲット収容ボディ内に収容されていることを特徴とする。

電子銃を電子銃ハウジング内で高精度に位置決めするにあたって、第１の開口部を、電子銃の電子銃ハウジング内での位置確認を目的とする観察窓として利用することができるので、電子銃と電子銃ハウジングの内表面との接触の有無などの目視による確認や電子銃ハウジング内で電子銃の位置の微調整を容易ならしめている。さらに、Ｘ線管を組み立てる際に、ターゲット収容ボディ内に電子銃ハウジングの第１の開口部を配置させることができるので、ターゲット収容ボディに対する電子銃ハウジングの組み付け作業を容易にする。従って、電子銃ハウジングの組み付け作業の容易化に伴って、Ｘ線管の組立て作業性を良好にしている。

また、電子銃ハウジングの先端には、ハウジング本体部に一体的に形成された筒状の突出部を有し、電子銃の先端には、突出部内に挿入される筒状の集束電極部が設けられ、第１の開口部は、突出部に近接した形成されていると好適である。
電子銃ハウジングのハウジング本体部には、筒状の突出部に近接して第１の開口部が形成され、電子銃の先端に設けられた筒状の集束電極部を、電子銃ハウジングの先端に設けられた筒状の突出部内に挿入する必要がある本発明のＸ線管にあっては、電子銃側の集束電極部の先端と電子銃ハウジングの突出部の先端との距離にばらつきがあると、集束電極部での電子レンズ効果にばらつきが生じ、所望のＸ線焦点を有するＸ線管が得られない。そのために、電子銃側の集束電極部の先端と電子銃ハウジングの突出部の先端とを密着させた状態を所望の状態とするのが好適である。本発明のＸ線管にあっては、第１の開口部からピンセットなどの治具を挿入して、集束電極部の近傍をピンセットなどで直接摘むことができるので、集束電極部へ作業者の力を確実に伝えることができ、筒状の突出部内に筒状の集束電極部を確実に押し込むことができる。従って、集束電極部の先端と電子銃ハウジングの突出部の先端とを確実に密着させることができ、所望のＸ線焦点を有するＸ線管を得ることができる。

また、ターゲット収容ボディには、ハウジング差込み孔とターゲット収容ボディのターゲット収容空間とを連通させる第２の開口部と、ターゲット収容空間と外部とを連通させると共に、第２の開口部に対向する位置でターゲット収容ボディに形成された第３の開口部と、第３の開口部を閉鎖する蓋部とを備えていると好適である。
このような構成によって、第２の開口部からターゲット収容空間内に電子銃ハウジングの突出部を臨ませることができ、第３の開口部から棒状の治具をターゲット収容空間内に差し込むことができる。よって、棒状の治具の先端を突出部の先端の開口内に差し込むことができるので、電子銃ハウジングの突出部を正確な位置にセッティングすることができる。その結果として、集束電極部から出射された電子をターゲットに正確に当てることができ、所望のＸ線焦点を得ることができる。

また、電子銃ハウジングの突出部は、ハウジング本体部の管軸線に対して偏心していると好適である。
このような構成は、電子銃の集束電極部が電子銃ハウジングの管軸線に一致しているＸ線管に比べてＦＯＤを短くすることができ、撮像される拡大透視画像の拡大率を高めることができる。そして、前述した第３の開口部の採用は、電子銃の集束電極部及び電子銃ハウジングの突出部が偏心している場合に特に有効である。

本発明によれば、電子銃の組立て作業性を良好にすることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るＸ線管の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、Ｘ線管１は、工業用又は医療用などで利用される微小焦点型のマイクロフォーカスＸ線管であり、真空が保持される密封構造を有している。このＸ線管１は、ガラス製のバルブ２を有し、このバルブ２の閉鎖された一端には、棒状の陽極３の基端が固定され、バルブ２の他端には、円筒状の金属製リング部２ａが固定されている。なお、陽極３の先端には、電子の衝突によってＸ線を発生するために、タングステンからなる円板状のターゲット３ａが埋設されている。

バルブ２に設けられた金属製のリング部２ａには溶接によって金属（例えばステンレス）製のターゲット収容ボディ４が固定されている。このターゲット収容ボディ４の一方の下端側開口４ｄから陽極３が差し込まれ、ターゲット収容ボディ４の上端側開口４ｂには蓋板６が嵌め込まれ、蓋板６は溶接によってターゲット収容ボディ４に固定されている。また、この蓋板６の中央にはＢｅ材からなるＸ線出力窓６ａが設けられている。

さらに、ターゲット収容ボディ４には、Ｘ線出力窓６ａ及び後述する電子銃ハウジング７の管軸線に対して斜めに傾斜して配置されたターゲット３ａが収容されるターゲット収容空間Ｓが設けられている。ターゲット収容ボディ４には、金属（例えばステンレス）製の電子銃ハウジング７内に電子銃８が装填された状態の電子銃組立体Ａが、電子銃ハウジング７の管軸線と陽極３の軸線とが略垂直に交わるように取り付けられ、電子銃組立体Ａの先端は、ターゲット収容空間Ｓ内に臨んでいる。よって、電子銃８から出射された電子はターゲット３ａに衝突し、ターゲット３ａから放出されたＸ線はＸ線出力窓６ａを通って外部に出射される。

このＸ線管１では、ターゲット３ａ上の電子入射位置（Ｘ線焦点位置）とＸ線出射窓６ａまでの距離（ＦＯＤ）が短いほど、撮像される拡大透視画像の拡大率は大きくなり、非破壊・非接触観察によって行われる検査の精度が高くなる。Ｘ線管１では、ＦＯＤを短くするために、陽極３に設けられたターゲット３ａをＸ線出射窓６ａに近づけ、それに伴って、電子銃８から出射される電子の出射位置をＸ線出射窓６ａに近づけている。

続いて、このような位置に設置されたターゲット３ａに向けて電子を出射するための電子銃８及び電子銃ハウジング７について説明する。

図１〜図３に示すように、電子銃８が収容される電子銃ハウジング７は円筒状のハウジング本体部９と、ハウジング本体部９の先端に一体的に形成された円筒状の突出部１０とからなり、ハウジング本体部９の一端には突出部１０に連続する縮径部９ａが設けられている。突出部１０は、ハウジング本体部９の中心を通る管軸線Ｌに対してＸ線出射窓６ａ側に偏心して配置されると共に、管軸Ｌ方向に延在している。このような偏心構造によって、突出部１０を、Ｘ線出力窓６ａに可能な限り近づけることができる。

電子銃８のステム板１１には、ステムピン１２と金属製の円筒状スカート部１３とが固定され、ステムピン１２ａ，１２ｂにはヒータ１６が接続されている。ステムピン１２ｃには、ヒータ１６から放出された電子の量を調整するための、平板状部の周縁にヒータ１６を覆うような立設部を有する第１のグリッド電極部１４が固定されている。ステムピン１２ｄには、第１のグリッド電極部１４を通過した電子を集束させるための円筒状の第２のグリッド電極部（集束電極部）１５が固定されている。また、第1のグリッド電極部１４と第２のグリッド電極部１５との間は、図示しない絶縁部材でその間隔を保持されている。そして、この第２のグリッド電極部１５は電子銃ハウジング７の突出部１０内に挿入される。さらに、電子銃ハウジング７のハウジング本体部９の外周面における電子出射方向側端（縮径部９ａ側端）には、突出部１０に近接した位置に矩形の第１の開口部２０（図６参照）が形成され、この第１の開口部２０はターゲット収容ボディ４内に収容される。

図４（ａ）に示すように、電子銃ハウジング７内に電子銃８を装填するにあたって、ステム板１１に固定されたスカート部１３を摘んで、ハウジング本体部９の後端開口９ｂ内に電子銃８を先端側から入れ込んでいく。そして、図４（ｂ）に示すように、第２のグリッド電極部１５を電子銃ハウジング７の突出部１０内に挿入させる。

電子銃８を電子銃ハウジング７内で高精度に位置決めするにあたって、前述した第１の開口部２０は、電子銃８の電子銃ハウジング７内での位置確認を目的とする観察窓として利用することができるので、挿入時および挿入後の電子銃８と電子銃ハウジング７の内表面との接触の有無などの確認作業を、従来はＸ線透視等によって行っていたが、目視によって確認することができる。さらに、第１の開口部２０は、ピンセットＰなどの治具の挿入口としても利用することができるので、電子銃ハウジング７内で電子銃８の位置の微調整をも容易ならしめている。そして、電子銃ハウジング７内で電子銃８の位置調整が完了した後、電子銃８のスカート部１３を電子銃ハウジング７に溶接して、電子銃組立体Ａの組立て作業が完了する。

さらに、電子銃の円筒状の第２のグリッド電極部１５を、電子銃ハウジング７の円筒状の突出部１０内に挿入する際、電子銃８側の第２のグリッド電極部１５の先端１５ａと電子銃ハウジング７の突出部１０の先端１０ａとの距離にばらつきがあると、第２のグリッド電極部１５での電子レンズ効果にばらつきが生じ、所望のＸ線焦点を有するＸ線管１が得られない。そこで、図５（ａ）に示すように、電子銃８側の第２のグリッド電極部１５の先端１５ａと電子銃ハウジング７の突出部１０の先端１０ａとを密着させた状態を所望の状態（設計上の配置）とするのが好適であり、そのため、それらの密着性を担保する必要がある。一方、図５（ｂ）に示すように、第２のグリッド電極部１５の先端１５ａと突出部１０の先端１０ａとが離れていると、その離れた距離に応じて電子レンズの形成に変化が生じるために、所望のＸ線焦点を有するＸ線管を得ることは非常に困難となる。

そこで、電子銃ハウジング７のハウジング本体部９には、円筒状の突出部１０に近接して第１の開口部２０が形成されているので、図４（ｂ）に示すように、第１の開口部２０からピンセットＰなどの治具を挿入して、第１のグリッド電極部１４又は第２のグリッド電極部１５をピンセットＰなどで直接摘むことで、第２のグリッド電極部１５へ作業者の力を確実に伝えることができ、円筒状の突出部１０内に円筒状の第２のグリッド電極部１５を確実に押し込むことができる。従って、第２のグリッド電極部１５の先端１５ａと電子銃ハウジング７の突出部１０の先端１０ａとを、強い押込み力によって確実に密着させることができる。

さらに、Ｘ線管１の小型化に伴って電子銃８及び電子銃ハウジング７をも小型化させる場合には、電子銃８のステムピン１２やスカート部１３の機械的強度も低下せざるを得ない。ここで、第１の開口部２０がないとすると、電子銃ハウジング７内における電子銃８の位置決めは、ハウジング本体部９の後端開口９ｂから電子銃８を押し込むことのみで行う必要がある。しかしながら、ステムピン１２やスカート部１３の機械的強度の低下は、これらを介した十分な押し込みを困難とするため、結果的に電子銃ハウジング７内における電子銃８の位置決め精度が低下してしまう可能性がある。よって、電子銃ハウジング７に第１の開口部２０を設けることは、電子銃８の小型化に多大な効果をもたらす。

また、前述したような種々の利点を有する第１の開口部２０を塞ぐにあたって、例えば平板状の蓋と電子銃ハウジング７とを溶接やロウ付けによって接合すると、作業工程が煩雑になると同時に、接合箇所が電子銃８の近傍となるために、溶接又はロウ付け時の熱の影響が直接的であり、電子銃８に悪影響を与える虞もある。また、接合に伴う、電子銃ハウジング７内部空間側における第１の開口部２０の周縁の形状変化が電子銃８の電子放出特性に変化をもたらす虞がある。

そこで、図１〜図３及び図６に示すように、ターゲット収容空間Ｓを内部に有するターゲット収容ボディ４には、円板状のフランジ４ａの径方向に突出する電子銃装着部２１が一体的に形成される。なお、この電子銃装着部２１は、フランジ４ａの径方向においては、フランジ４ａから突出せず、Ｘ線出射方向においてはＸ線出射窓６ａの外側表面（ターゲット収容空間Ｓ側表面と対向する表面）から突出しないように設けられるのが好ましい。

これにより、ターゲット収容ボディ４の製造が容易となるとともに、電子銃装着部２１が邪魔にならないので、Ｘ線管１をより被照射物に接近させることができる。そして、この電子銃装着部２１内には、径方向に延在する断面円形のハウジング差込み孔２２（図７参照）が形成され、このハウジング差込み孔２２の直径は、電子銃組立体Ａのハウジング本体部９の直径と略同一であり、ハウジング差込み孔２２を形成する壁面２２ａはハウジング本体部９の外周面と密着する。この壁面２２ａによって第１の開口部２０は蓋がなされる（図３参照）。そして、壁面２２ａの遊端とハウジング本体部９の外周面とで溶接（又はロウ付け）Ｄを行うことによって、ターゲット収容ボディ４と電子銃組立体Ａの固定及び、第１の開口部２０及びハウジング差込み孔２２からのＸ線管１内への外部雰囲気の流入がないように密封保持を行う。

なお、第１の開口部２０の形成領域としては、ハウジング本体部９の外周面であって、ステム板１１側に関しては、壁面２２ａによって完全に蓋をされる範囲内であり、電子出射方向側に関しては、ターゲット収容空間Ｓに至らない範囲内となる。つまり、ハウジング本体部９の外周面のうち、ハウジング差込み孔２２（壁面２２ａ）に含まれる領域である。というのも、ステム板１１側に関しては、密封保持を溶接（又はロウ付け）Ｄで行う必要があり、電子出射方向側に関しては、第１の開口部２０がターゲット収容空間Ｓに含まれた場合、ターゲット収容空間Ｓに露出した第１の開口部２０の縁部において電界の乱れが生じ、高電圧が印加された陽極３（ターゲット３ａ）から縁部への放電が生じる可能性があるためである。

このように、ハウジング差込み孔２２を形成する壁面２２ａを、第１の開口部２０の蓋（閉鎖手段）として活用しているので、簡単な差込み作業をもって第１の開口部２０を簡単に塞ぐことができる。しかも、ターゲット収容ボディ４に電子銃組立体Ａを固定及び相互間の密封保持をする際に、第1の開口部２０をハウジング差込み孔２２内部に収容した状態で溶接（又はロウ付け）Ｄを行うことができるために、第1の開口部２０に対して溶接（又はロウ付け）Ｄの影響を及ぼすことなく塞ぐことができる。従って、Ｘ線管１を組み立てる際に、ターゲット収容ボディ４内に電子銃ハウジング７の第１の開口部２０を配置させているので、ターゲット収容ボディ４に対する電子銃ハウジング７の組み付け作業が容易になる。そして、電子銃ハウジング７の組み付け作業の容易化に伴って、Ｘ線管１の組立て作業性を良好にしている。

さらに、ハウジング差込み孔２２の奥側には、電子銃ハウジング７の突出部１０をターゲット収容ボディ４のターゲット収容空間Ｓ内に臨ませるための第２の開口部３０が形成されている。この第２の開口部３０は、ハウジング差込み孔２２とターゲット収容ボディ４のターゲット収容空間Ｓとを連通させている。また、ターゲット収容ボディ４には、第２の開口部３０に対向する位置に第３の開口部４０が形成され、この第３の開口部４０は、ターゲット収容空間Ｓと外部とを連通させている。そして、この第３の開口部４０は、円板状の蓋部５６によって塞がれる。

この第３の開口部４０は、電子をターゲット３ａに正確に当てるために、ターゲット収容空間Ｓ内で電子銃ハウジング７の突出部１０を正確にセッティングするために利用される。図６に示すように、位置出し調整治具として、例えば位置出し棒５４が利用される。

次に、電子銃８と電子銃ハウジング７との組み立てが完了した電子銃組立体Ａをターゲット収容ボディ４に組み付ける手順について説明する。

図７に示すように、作業台上に置かれた平板状の台座ブロックＲ上にターゲット収容ボディ４を配置し、第３の開口部４０から位置出し棒５４を差し込むとともに、ターゲット収容ボディ４のハウジング差込み孔２２内に電子銃組立体Ａを挿入し、電子銃ハウジング７の突出部１０の開口１０ｂを位置出し棒５４の先端に差し込む。そして、電子銃組立体Ａをハウジング差込み孔２２の奥に突き当て、この状態を維持しながら、電子銃組立体Ａのハウジング本体部９は溶接（又はロウ付け）Ｄによってターゲット収容ボディ４の電子銃装着部２１に固定される。つまり、ハウジング差込み孔２２と位置出し棒５４との協同によってターゲット収容ボディ４に対する電子銃組立体Ａの位置決めを行う。なお、この溶接Ｄは、気密性確保のために、ハウジング本体部９の全周に渡って施工される。

その後、位置出し棒５４を第３の開口部４０から抜く。そして、第３の開口部４０内に円板状の蓋部５６（図１及び図２参照）を嵌め込んで、ターゲット収容ボディ４に蓋部５６を溶接し、第３の開口部４０の閉鎖が完了する。

このように、ターゲット収容ボディ４に第３の開口部４０を設けることで、第３の開口部４０から位置出し棒５４をターゲット収容空間Ｓ内に差し込むことができる。よって、ターゲット収容ボディ４のハウジング差込み孔２２内に電子銃組立体Ａを挿入するとともに位置出し棒５４の先端を突出部１０の先端側の開口１０ｂ内に差し込むことで、電子銃組立体Ａの突出部１０の開口１０ｂを正確な位置にセッティングすることができる。その結果として、電子の出射位置をターゲット収容空間Ｓ内で正確に位置決めでき、第２のグリッド電極部１５から出射された電子をターゲット３ａに正確に当てることができ、所望のＸ線焦点を得ることができる。そして、電子銃８の第２のグリッド電極部１５及び電子銃ハウジング７の突出部１０が管軸線Ｌに対して偏心している場合、電子銃組立体Ａの突出部１０の開口１０ｂの位置のずれが生じると、得られるＸ線焦点は全く変わってしまうために、この第３の開口部４０は特に有効である。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、本発明に係るＸ線管に適用される第１の開口部２０は、矩形でなくとも楕円形でもよい。電子銃ハウジング７の突出部１０は、ハウジング本体部９の管軸線Ｌと一致していてもよい。

図８に示すように、他の実施形態に係るＸ線管６０として、壁面２２ａで第1の開口部２０の蓋をする場合に限らず、第1の開口部２０と壁面２２ａとの間に間隔を有する状態で、ターゲット収容ボディ４の電子銃装着部２１の遊端とハウジング本体部９の外周面とを溶接（又はロウ付け）Ｄによって接合しても良い。

本発明に係るＸ線管の一実施形態を示す断面図である。 図１に示されたＸ線管を分解した断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 電子銃組立体の組立て手順を示す断面図である。 （ａ）は電子銃ハウジングの突出部内に電子銃の集束電極部が十分に嵌め合わされている状態を示す断面図、（ｂ）は嵌め合わせが不十分な状態を示す断面図である。 ターゲット収容ボディと電子銃組立体と位置出し棒とを示す斜視図である。 位置出し棒を利用して、ターゲット収容ボディに電子銃組立体が組み付けられた状態を示す断面図である。 本発明に係るＸ線管の他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１，６０…Ｘ線管、３ａ…ターゲット、４…ターゲット収容ボディ、７…電子銃ハウジング、８…電子銃、９…ハウジング本体部、１０…突出部、１２…ステムピン、１５…第２のグリッド電極部（集束電極部）、２０…第１の開口部、２２…ハウジング差込み孔、２２ａ…ハウジング差込み孔の壁面（閉鎖手段）、３０…第２の開口部、４０…第３の開口部、５６…蓋部、Ｓ…ターゲット収容空間、Ｌ…管軸線、Ｐ…ピンセット（治具）。

Claims (4)

1. ステムピンを有する電子銃から出射された電子をターゲットに入射させて、前記ターゲットからＸ線を発生させるためのＸ線管において、
   前記電子銃を収容すると共に、筒状のハウジング本体部に形成された第１の開口部を有する電子銃ハウジングと、
   前記ターゲットが収容されるターゲット収容空間を内部に有する金属製のターゲット収容ボディとを備え、
   前記電子銃ハウジングに設けられた前記第１の開口部は前記ターゲット収容ボディ内に収容されていることを特徴とするＸ線管。
2. 前記電子銃ハウジングの先端には、前記ハウジング本体部に一体的に形成された筒状の突出部を有し、前記電子銃の先端には、前記突出部内に挿入される筒状の集束電極部が設けられ、第１の開口部は、前記突出部に近接した形成されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
3. 前記ターゲット収容ボディには、
   前記ハウジング差込み孔と前記ターゲット収容ボディの前記ターゲット収容空間とを連通させる第２の開口部と、
   前記ターゲット収容空間と外部とを連通させると共に、前記第２の開口部に対向する位置で前記ターゲット収容ボディに形成された第３の開口部と、
   前記第３の開口部を閉鎖する蓋部とを備えていることを特徴とする請求項２記載のＸ線管。
4. 前記電子銃ハウジングの前記突出部は、前記ハウジング本体部の管軸線に対して偏心していることを特徴とする請求項２又は３記載のＸ線管。

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