JP2009289462A - 固定陽極型ｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐電圧及び放熱特性を向上でき、小型化を図ることのできる固定陽極型Ｘ線管装置を提供する。
【解決手段】出力窓５が形成された真空外囲器２と、陽極ターゲット６と、陽極ターゲットを支持した一端部及び真空外囲器の外部に突出した他端部を有した支持体９と、陰極フィラメント８と、管容器１５と、板部１７ａ及び上記他端部に接続され貫通孔ｈを含んだ筒部１７ｂを有した放熱体１７と、絶縁材１６と、貫通孔並びに絶縁材の一部及び管容器の一部を貫通して第２方向ｄ２に引き出され陽極ターゲットに高電圧を印加する高圧ケーブル１３と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、固定陽極型Ｘ線管装置に関する。

一般に、Ｘ線管装置として、固定陽極型Ｘ線管装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器、陽極ターゲット、陰極フィラメント、支持体、放熱体、絶縁材及び高圧ケーブルを備えている。真空外囲器の一端の平坦部にＸ線を透過する出力窓が設けられている。

陽極ターゲットは、真空外囲器の内部に配置され、出力窓に対向している。陰極フィラメントは、真空外囲器の内部に配置され、陽極ターゲットに照射する電子を放出するものである。支持体は、真空外囲器内に設けられている。支持体の一端部は、陽極ターゲットを支持している。支持体の他端部は、真空外囲器に接合され、かつ、真空外囲器の外側に突出している。

放熱体は、支持体の他端部に接続されている。放熱体は、陽極ターゲットで発生して支持体に伝達された熱を放出するためのものである。絶縁材は、放熱体の周り及び放熱体の内側に設けられている。高圧ケーブルは、陽極ターゲットに高電圧を印加するためのものである。高圧ケーブルは、放熱体の内側を通って引き出されている。
特開２００７−４２４３４号公報（第６図）

陽極ターゲットにて発生する熱は、支持体及び放熱体を介して放出される。しかしながら、温度サイクルの繰り返しにより、特に放熱体内側の絶縁材が冷却時に収縮した際、放熱体表面から絶縁材が剥がれ、沿面絶縁破壊が発生する恐れがある。上記したことは、放熱体内側が袋小路構造のためである。

その他、近年、固定陽極型Ｘ線管装置の小型化及び高出力化が望まれている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、耐電圧及び放熱特性を向上でき、小型化を図ることのできる固定陽極型Ｘ線管装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る固定陽極型Ｘ線管装置は、
Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に第１方向に対向した陽極ターゲットと、
前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットを支持した一端部及び前記真空外囲器の外部に突出した他端部を有し、これら一端部及び他端部が前記第１方向に対向した支持体と、
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、
前記真空外囲器の一部及び前記他端部を収容する管容器と、
前記第１方向に前記他端部と対向し前記管容器に接続された板部及び前記板部から前記支持体に向かって突出し前記他端部に接続され前記第１方向に直交した第２方向に貫通した貫通孔を含み前記板部と一体に形成された筒部を有した放熱体と、
前記管容器並びに前記真空外囲器の一部及び前記放熱体間に充填された絶縁材と、
前記貫通孔並びに前記貫通孔に対向した前記絶縁材の一部及び前記管容器の一部を貫通して前記第２方向に引き出され、前記陽極ターゲットに高電圧を印加する高圧ケーブルと、を備えている。

この発明によれば、耐電圧及び放熱特性を向上でき、小型化を図ることのできる固定陽極型Ｘ線管装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る固定陽極型Ｘ線管装置について詳細に説明する。
図１に示すように、固定陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器２と、陽極ターゲット６と、支持体９と、陰極フィラメント８と、管容器１５と、放熱体１７と、絶縁材１６と、高圧ケーブル１３とを備えている。

真空外囲器２は、内部を真空保持している。真空外囲器２は、管軸に沿った方向（以下、第１方向と称する）ｄ１の一端側の金属外囲器３と、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４とを組み合わせて構成されている。

金属外囲器３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５が設けられている。この出力窓５は、Ｘ線の減衰が少ない材料として例えばベリリウム（Ｂｅ）で形成されている。絶縁外囲器４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。

また、真空外囲器２の内部には、出力窓５に第１方向ｄ１対向して陽極ターゲット６が配置され、この陽極ターゲット６の外側に収束電極７が配置され、この収束電極７の外側に陰極フィラメント８が配置されている。陰極フィラメント８は、収束電極７の外周部に固定されている。

また、真空外囲器２内の中心部には支持体９が配置されている。支持体９の一端部が集束電極７の内側に配置されるとともに先端で陽極ターゲット６を支持している。支持体９の他端部は、絶縁外囲器４の他端側から外部に突出されるとともに、接合体１０によって絶縁外囲器４に封止状態に結合されている。支持体９の一端部及び他端部は、第１方向に対向している。

支持体９の他端部の端面には、支持体９の内部に形成された排気路１１を通じて真空外囲器２内を排気するための排気管１２が設けられているとともに、陽極ターゲット６に高電圧を印加するための高圧ケーブル１３が接続される給電部１４が設けられている。

また、真空外囲器２の一部である絶縁外囲器４、及び絶縁外囲器４から突出した支持体９の他端部などが、管容器１５に収容されている。この管容器１５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１６が充填されている。

放熱体１７は、円盤状の板部１７ａ及び筒部１７ｂを有している。板部１７ａ及び筒部１７ｂは一体形成されている。板部１７ａは、第１方向ｄ１に支持体９の他端部と対向し管容器１５に接続されている。筒部１７ｂは、板部１７ａから支持体９に向かって突出し、支持体９の他端部に接続され、第１方向ｄ１に直交した第２方向ｄ２に貫通した貫通孔ｈを含んでいる。

放熱体１７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。

高圧ケーブル１３は、貫通孔ｈ並びに貫通孔ｈに対向した絶縁材１６の一部及び管容器１５の一部を貫通して第２方向ｄ２に引き出されている。高圧ケーブル１３は、陽極ターゲット６に高電圧を印加するためのものである。

絶縁材１６は、管容器１５並びに絶縁外囲器４及び放熱体１７間に充填されている。絶縁材１６は、さらに貫通孔ｈ及び高圧ケーブル１３間に充填されている。絶縁材１６は、さらに貫通孔ｈに充填されている。絶縁材１６は、さらに給電部１４及び放熱体１７間に充填されている。これらの絶縁材１６は繋がっている。

また、管容器１５の側面又は外面には、管容器１５を冷却する冷却部１８が配設されている。冷却部１８には、固定陽極型Ｘ線管装置の入力に応じて例えば空冷式若しくは液冷式、又は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、又はヒートパイプ式が好ましい。冷却部１８はラジエータであっても良い。

また、陽極ターゲット６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６の熱が支持体９に伝わり、この支持体９の他端部に接続されている接合体１０を介して絶縁外囲器４、絶縁材１６及び放熱体１７へ放散および伝導され、放熱体１７を介して絶縁材１６及び管容器１５などへ放散及び伝導される。絶縁材１６や放熱体１７から管容器１５に伝導された熱は、管容器１５の側面又は外面を冷却する冷却部１８によって放出される。さらに、放熱体１７の円盤状の板部１７ａ及び筒部１７ｂを冷却部１８としてもちいることで、陽極ターゲット６で発生して支持体９に伝達された熱をより効率的に放出できる。

以上のように構成された固定陽極型Ｘ線管装置によれば、高圧ケーブル１３は第２方向ｄ２に引き出されている。放熱体１７の内側に、貫通孔ｈを通じて絶縁材１６及び高圧ケーブル１３を設けた構造のため、耐電圧特性の安定化を図ることができる。放熱体１７の内側の絶縁材１６は貫通孔ｈ内部及び放熱体１７外側の絶縁材１６と繋がっているため、従来の問題点を解決することができる。すなわち、放熱体１７の内側と絶縁材１６との密着・接合面に力が加わり剥がれが引き起こることを防止することができる。

また、給電部１４が放熱体１７の円盤状の板部１７ａ及び筒部１７ｂにて囲まれているため、管容器１５の側面側との貫通耐電圧を向上することができる。

高圧ケーブル１３は第２方向ｄ２に引き出されているため、放熱体１７の板部１７ａを円盤状に形成することができる。このため、放熱体１７により、管容器１５及び冷却部１８への放熱及び伝熱効率を向上できる。例えば、高圧ケーブル１３を第１方向ｄ１に引き出した場合、板部１７ａを環状に形成することになるため、上記した場合に比べ上記放熱及び伝熱効率は低減することになる。

さらに、高圧ケーブル１３は第２方向ｄ２に引き出されているため、固定陽極型Ｘ線管装置の小型化を図ることができる。
上記したことから、耐電圧及び放熱特性を向上でき、小型化を図ることのできる固定陽極型Ｘ線管装置を得ることができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の実施の形態に係る固定陽極型Ｘ線管装置を示す断面図。

符号の説明

２・・・真空外囲器、３・・・金属外囲器、４…絶縁外囲器、５…出力窓、６…陽極ターゲット、８…陰極フィラメント、９…支持体、１３…高圧ケーブル、１５…管容器、１６…絶縁材、１７…放熱体、１７ａ…板部、１７ｂ…筒部、１８…冷却部、ｈ…貫通孔、ｄ１，ｄ２…方向。

Claims (3)

1. Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、
   前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に第１方向に対向した陽極ターゲットと、
   前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットを支持した一端部及び前記真空外囲器の外部に突出した他端部を有し、これら一端部及び他端部が前記第１方向に対向した支持体と、
   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、
   前記真空外囲器の一部及び前記他端部を収容する管容器と、
   前記第１方向に前記他端部と対向し前記管容器に接続された板部及び前記板部から前記支持体に向かって突出し前記他端部に接続され前記第１方向に直交した第２方向に貫通した貫通孔を含み前記板部と一体に形成された筒部を有した放熱体と、
   前記管容器並びに前記真空外囲器の一部及び前記放熱体間に充填された絶縁材と、
   前記貫通孔並びに前記貫通孔に対向した前記絶縁材の一部及び前記管容器の一部を貫通して前記第２方向に引き出され、前記陽極ターゲットに高電圧を印加する高圧ケーブルと、を備えている固定陽極型Ｘ線管装置。
2. 前記絶縁材は、前記貫通孔及び高圧ケーブル間に充填されている請求項１に記載の固定陽極型Ｘ線管装置。
3. 前記管容器の外側に設けられ、前記管容器並びに前記管容器を介して前記支持体、前記放熱体及び前記絶縁材を冷却する冷却部をさらに備えている請求項１に記載の固定陽極型Ｘ線管装置。

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