JP2009170333A - X-ray tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線を発生するX線管に関する。 The present invention relates to an X-ray tube that generates X-rays.
従来のX線管は、一端の平坦部分にX線を透過する出力窓が設けられた金属外囲器、およびこの金属外囲器の他端に接続された絶縁外囲器を有する真空外囲器を備えている。この真空外囲器の内部に、出力窓に対向して陽極ターゲットが配置されているとともに、陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントが配置されている。 A conventional X-ray tube includes a metal envelope provided with an output window that transmits X-rays in a flat portion at one end, and a vacuum envelope having an insulating envelope connected to the other end of the metal envelope. Equipped with a bowl. An anode target is disposed inside the vacuum envelope so as to face the output window, and a cathode filament that emits electrons for irradiating the anode target is disposed.
陽極ターゲットは支持体の一端に支持され、この支持体の他端側が絶縁外囲器から外部に突出され、この絶縁外囲器から突出する支持体の他端側が接合体により絶縁外囲器に接合されている。さらに、支持体の他端側には陽極ターゲットで発生して支持体に伝達された熱を放熱するための放熱体が接続されている。 The anode target is supported by one end of a support body, the other end side of the support body protrudes outside from the insulation envelope, and the other end side of the support body protruding from the insulation envelope becomes an insulation envelope by a joined body. It is joined. Further, a heat radiating body for radiating heat generated at the anode target and transmitted to the support is connected to the other end of the support.
支持体と絶縁外囲器を接合する接合体は、コバールを材料とする板材を絞り加工したものが用いられており、絶縁材を介して管容器に対向する先端部の幅が狭く、先端部が平面であるとともに角部を有する形状になっている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来のX線管の場合、支持体と絶縁外囲器を接合する接合体は、板材が用いられており、絶縁材を介して管容器に対向する先端部の幅が狭く、先端部に角部を有する形状であるため、陽極ターゲットで発生して支持体に伝達された熱をこの支持体に接合された接合体の先端部から絶縁材に効率良く放熱できないとともに、接合体の先端部の電界強度が高くなり、接合体の先端部から管容器の内面に向けて絶縁材を貫通する絶縁破壊が発生する問題がある。 However, in the case of a conventional X-ray tube, the joined body that joins the support and the insulating envelope is made of a plate material, and the width of the tip portion facing the tube container via the insulation material is narrow, and the tip portion Therefore, the heat generated in the anode target and transferred to the support cannot be efficiently dissipated from the tip of the joined body joined to the support to the insulating material, and the tip of the joined body. There is a problem in that the electric field strength of the portion increases, and dielectric breakdown that penetrates the insulating material from the distal end portion of the joined body toward the inner surface of the tube container occurs.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、接合体の熱放出特性および電界強度緩和特性を向上できるX線管を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the X-ray tube which can improve the thermal emission characteristic and electric field strength relaxation characteristic of a conjugate | zygote.
本発明は、一端にX線を透過する出力窓が形成された金属外囲器、およびこの金属外囲器の他端側に設けられた絶縁外囲器を有する真空外囲器と、この真空外囲器内に配置される陽極ターゲットと、この陽極ターゲットを一端に支持し、他端が前記真空外囲器の絶縁外囲器から外部に突出する支持体と、前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、前記真空外囲器の絶縁外囲器側を収納する管容器と、この管容器内に充填された絶縁材と、前記絶縁外囲器から突出する前記支持体の他端側でかつ表面が前記絶縁材に接する位置で前記絶縁外囲器と前記支持体とを接合し、前記絶縁材を介して前記管容器に対向する表面形状が曲面に形成された接合体とを具備しているものである。 The present invention relates to a metal envelope having an output window that transmits X-rays at one end, a vacuum envelope having an insulating envelope provided at the other end of the metal envelope, and the vacuum An anode target disposed in the envelope, a support that supports the anode target at one end, and the other end projects outside from the insulating envelope of the vacuum envelope, and the vacuum envelope A cathode filament that emits electrons for irradiating the anode target; a tube container that houses the insulating envelope side of the vacuum envelope; an insulating material filled in the tube container; A surface facing the tube container via the insulating material, joining the insulating envelope and the supporting body at a position where the surface is in contact with the insulating material on the other end side of the supporting body protruding from the envelope And a joined body having a curved surface.
本発明によれば、絶縁材を介して管容器に対向する接合体の表面形状を曲面に形成したため、絶縁材に接する表面積を広くして接合体の熱放出特性を向上できるとともに、角部が無くなって電界強度緩和特性を向上できる。 According to the present invention, since the surface shape of the joined body facing the tube container via the insulating material is formed into a curved surface, the surface area in contact with the insulating material can be widened to improve the heat release characteristics of the joined body, Elimination of the electric field strength can be improved.
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に第1の実施の形態を示し、11は固定陽極型のX線管で、このX線管11は、内部を真空保持する真空外囲器12を備えている。この真空外囲器12は、X線管11の管軸に沿った軸方向の一端側の金属外囲器13と、真空外囲器12の高電圧絶縁部を構成する部分である他端側の絶縁外囲器14とを組み合わせて構成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment, in which 11 is a fixed anode type X-ray tube, and this X-ray tube 11 is provided with a vacuum envelope 12 for holding the inside in a vacuum. The vacuum envelope 12 includes a metal envelope 13 on one end side in the axial direction along the tube axis of the X-ray tube 11 and the other end side which is a portion constituting a high voltage insulating portion of the vacuum envelope 12
金属外囲器13は、その先端外径が徐々に細くなる筒状で、先端面が平坦に形成され、その平坦部分にX線を透過する出力窓15が設けられている。この出力窓15には、X線の減衰が少ない材料として例えばベリリウム(Be)が使用されている。 The metal envelope 13 has a cylindrical shape in which the outer diameter of the tip gradually decreases, the tip surface is formed flat, and an output window 15 that transmits X-rays is provided in the flat portion. For example, beryllium (Be) is used for the output window 15 as a material with little X-ray attenuation.
絶縁外囲器14は、電気絶縁性セラミックスなどの絶縁材料で筒状に形成されている。
The insulating
また、真空外囲器12の内部には、出力窓15に対向して陽極ターゲット17が配置され、この陽極ターゲット17の外側に収束電極18が配置され、この収束電極18の外側に陰極フィラメント19が配置されている。陰極フィラメント19は、収束電極18の外周部に固定されている。
Further, an anode target 17 is disposed inside the vacuum envelope 12 so as to face the output window 15, a focusing
また、真空外囲器12内の中心部には熱伝導率の高い銅などの材料で形成された支持体21が配置され、この支持体21の一端が収束電極18の内側に配置されるとともに先端で陽極ターゲット17を支持している。この支持体21の他端側は、絶縁外囲器14の他端側から外部に突出されるとともに、接合体22によって絶縁外囲器14に封止状態に結合されている。
Further, a
支持体21の他端の端面には、支持体21の内部に形成された排気路23を通じて真空外囲器12内を排気するための排気管24が設けられているとともに、陽極ターゲット17に高電圧を印加するための高圧ケーブル25が接続される給電部26が設けられている。
An
また、真空外囲器12の絶縁外囲器14、および絶縁外囲器14から突出する支持体21の他端側などが、管容器28に収容されている。この管容器28の内部には、例えばシリコーン樹脂などのポッティング材である絶縁材29が充填されている。
Further, the
また、絶縁外囲器14から突出する支持体21および接合体22と管容器28とを軸方向で接続しその内外周表面が絶縁材29と接触するように配置された放熱体31が配設されている。この放熱体31は、20W/m・K以上の高熱伝導特性および10kV/mm以上の高電圧絶縁性を有するセラミックスで、例えば窒化アルミニウムを用いることにより、90W/m・K以上の高熱伝導率が得られる。
In addition, the
また、管容器28の側面および端面には、管容器28を冷却する冷却手段34が配設されている。冷却手段34としては、X線管11の入力に応じて例えば空冷式や液冷式、およびヒートパイプ式を選択できるが、維持管理が容易な空冷式、またはヒートパイプ式が好ましい。
Further, cooling means 34 for cooling the
また、接合体22は、支持体21と同じ熱伝導率の高い銅などの材料によってリング状に形成され、支持体21の外周面に接合する接合面41、絶縁外囲器14の外端面に接合される接合面42、および放熱体31に接合される接合面43を有している。接合面41および接合面42は支持体21および絶縁外囲器14にろう付け接合されている。絶縁材29を介して管容器28の内面に対向する接合体22の表面つまり外周面は、凸曲面である曲面44に形成され、角部の無い形状となっている。曲面44にすることにより、先端部が平面であるとともに角部を有する形状より電界強度が約40%低下する。
Further, the
そして、X線管11の動作時には、真空外囲器12内に収容された陰極フィラメント19と陽極ターゲット17との間に高電圧を印加することにより、陰極フィラメント19から電子が放出され、この電子が陰極フィラメント19と陽極ターゲット17との電位差で加速されて陽極ターゲット17に衝突し、X線が発生して真空外囲器12の出力窓15から放射される。 During the operation of the X-ray tube 11, electrons are emitted from the cathode filament 19 by applying a high voltage between the cathode filament 19 accommodated in the vacuum envelope 12 and the anode target 17. Is accelerated by the potential difference between the cathode filament 19 and the anode target 17 and collides with the anode target 17, and X-rays are generated and emitted from the output window 15 of the vacuum envelope 12.
陽極ターゲット17への電子の衝突によって熱が発生し、この陽極ターゲット17の熱が、支持体21に伝わり、この支持体21の他端に接続されている接合体22を介して絶縁外囲器14、絶縁材29および放熱体31へ放散および伝熱され、および放熱体31を介して絶縁材29および管容器28などへ放散および伝熱される。絶縁材29や放熱体31から管容器28に伝達された熱は、管容器28の側面および端面を冷却する冷却手段34によって放熱される。
Heat is generated by the collision of electrons with the anode target 17, and the heat of the anode target 17 is transmitted to the
また、接合体22においては、絶縁材29を介して管容器28に対向する接合体22の表面形状を曲面44に形成しているため、絶縁材29に接する表面積を広くできて接合体22の熱放出特性を向上できるとともに、角部が無くなって電界強度緩和特性を向上できる。
Further, in the joined
しかも、接合体22は、支持体21と同じ熱伝導率の高い銅などの材料によって形成されており、放散や伝熱特性を向上できる。
Moreover, the
さらに、接合体22を高熱伝導特性と高電圧絶縁性とを兼ねる放熱体31に接続することにより、支持体21からの熱を絶縁材29および管容器28や冷却手段34へ伝熱し易くなり、冷却効果が高められる。
Furthermore, by connecting the
また、接合体22は、図2に示す第2の実施の形態のように、絶縁材29を介して管容器28の内面に対向する接合体22の表面を、複数の凸曲面46と複数の凹曲面47とを交互に配列した形状に形成してもよい。すなわち、所謂フィン形状あるいは波形とし、各先端面を凸曲面46とし、各溝底面を凹曲面47としている。このような接合体22の表面形状とすることにより、絶縁材29に接する表面積をより広くでき、接合体22から絶縁材29への熱の放散および伝熱特性を向上できる。
Further, as in the second embodiment shown in FIG. 2, the
11 X線管
12 真空外囲器
14 絶縁外囲器
15 出力窓
17 陽極ターゲット
19 陰極フィラメント
21 支持体
22 接合体
28 管容器
29 絶縁材
31 放熱体
34 冷却手段
44 曲面
46 凸曲面
47 凹曲面
11 X-ray tube
12 Vacuum envelope
14 Insulated envelope
15 Output window
17 Anode target
19 Cathode filament
21 Support
22 Conjugate
28 tube container
29 Insulation material
31 Heat sink
34 Cooling means
44 Curved surface
46 Convex surface
47 Concave surface
Claims (5)
この真空外囲器内に配置される陽極ターゲットと、
この陽極ターゲットを一端に支持し、他端が前記真空外囲器の絶縁外囲器から外部に突出する支持体と、
前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、
前記真空外囲器の絶縁外囲器側を収納する管容器と、
この管容器内に充填された絶縁材と、
前記絶縁外囲器から突出する前記支持体の他端側でかつ表面が前記絶縁材に接する位置で前記絶縁外囲器と前記支持体とを接合し、前記絶縁材を介して前記管容器に対向する表面形状が曲面に形成された接合体と
を具備していることを特徴とするX線管。 An output window that transmits X-rays at one end, and a vacuum envelope having an insulating envelope at the other end;
An anode target disposed in the vacuum envelope;
The anode target is supported at one end, and the other end protrudes outside from the insulating envelope of the vacuum envelope;
A cathode filament that is provided in the vacuum envelope and emits electrons for irradiating the anode target;
A tube container for housing the insulating envelope side of the vacuum envelope;
An insulating material filled in the tube container;
The insulating envelope and the support are joined at the other end side of the support projecting from the insulation envelope and at a position where the surface is in contact with the insulating material. An X-ray tube comprising: a joined body having opposing surface shapes formed into curved surfaces.
ことを特徴とする請求項1記載のX線管。 The X-ray tube according to claim 1, wherein the surface shape of the joined body facing the tube container via the insulating material is formed of a plurality of convex curved surfaces and concave curved surfaces.
ことを特徴とする請求項1または2記載のX線管。 The X-ray tube according to claim 1, wherein the joined body is made of the same material as the support.
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載のX線管。 The X-ray tube according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat radiator that connects the support body and the joined body to the tube container.
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載のX線管。 The X-ray tube according to any one of claims 1 to 4, further comprising cooling means for cooling the tube container.
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2008
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