JP2011086462A - X-ray tube and x-ray tube device - Google Patents

X-ray tube and x-ray tube device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray tube and an X-ray tube device in which X-ray output can be increased and direct strokes of recoil electrons to an X-ray irradiation window can be suppressed. <P>SOLUTION: The X-ray tube 30 is provided with an anode target 35, which has a target surface 35b that emits X-rays by making electron beams be incident; a cathode 36 which makes electron beams incident on the target face 35b from a first direction d1 and forms a focus F on the target face 35b; and a vacuum envelope 31, which houses the anode target 35 and the cathode 36 with the interior vacuum, and has the X-ray irradiation window 33, located from the focus F along the second direction d2. The angle which a second plane S2 and a third plane S3 forming inward is set in the range of 45° to 135°. The angle which the first direction d1 makes with the first plane S1 is in the range of 8° to 30°. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、X線管及びX線管装置に関する。   The present invention relates to an X-ray tube and an X-ray tube apparatus.

X線管装置は、X線管を備えている。X線管は、陽極ターゲットに電子ビームを衝突させてX線を発生する構成になっている。このようなX線管装置は、医療用の診断装置あるいは工業用の非破壊検査装置や材料分析装置など、多くの用途に利用されている。   The X-ray tube apparatus includes an X-ray tube. The X-ray tube is configured to generate an X-ray by colliding an electron beam with an anode target. Such an X-ray tube apparatus is used in many applications such as a medical diagnostic apparatus, an industrial nondestructive inspection apparatus, and a material analysis apparatus.

X線管装置では、陰極から放射された電子ビームは、陰極と陽極ターゲット間の電位勾配により加速、集束され、典型的には20〜150keVのエネルギを持って、陽極ターゲットのターゲット面にほぼ垂直(90°±20°)に衝突してX線発生源となる焦点を形成する。焦点に高いエネルギを持った電子ビームが衝突すると、電子ビームはターゲット材により急速に減速されるためX線が放出される。X線に変換される割合は、陽極ターゲットに衝突する電子の運動エネルギの中の1%以下とわずかである。残りのエネルギは熱に変換される。   In an X-ray tube apparatus, an electron beam emitted from a cathode is accelerated and focused by a potential gradient between the cathode and the anode target, and typically has an energy of 20 to 150 keV and is substantially perpendicular to the target surface of the anode target. A focal point that forms an X-ray generation source by colliding with (90 ° ± 20 °) is formed. When an electron beam with high energy collides with the focal point, the electron beam is rapidly decelerated by the target material, so that X-rays are emitted. The rate of conversion to X-rays is as small as 1% or less of the kinetic energy of electrons that collide with the anode target. The remaining energy is converted to heat.

そこで、X線管のX線出力を増大させる技術が開示されている(例えば、特許文献1乃至5参照)。   Therefore, a technique for increasing the X-ray output of the X-ray tube has been disclosed (see, for example, Patent Documents 1 to 5).

この方式のX線管は、焦点とX線放射窓との位置関係は、従来のX線管とほぼ同様である。また、上記X線管は、従来の他のX線管と異なり、ターゲット面に対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点を形成させることにより、X線放射窓から放出されるX線出力を増大させている。電子ビーム強度を同一とした条件において、上記X線管は、従来のX線管に比べてX線出力を最大で1.5倍に増大させることができる。   In this type of X-ray tube, the positional relationship between the focal point and the X-ray emission window is substantially the same as that of a conventional X-ray tube. Further, unlike the other conventional X-ray tubes, the X-ray tube emits an X-ray emitted from the X-ray emission window by forming an focal point by making an electron beam incident at a relatively shallow angle with respect to the target surface. The line output is increased. Under the condition that the electron beam intensity is the same, the X-ray tube can increase the X-ray output by up to 1.5 times compared to the conventional X-ray tube.

米国特許第3719846号明細書US Pat. No. 3719846 米国特許第4607380号明細書US Pat. No. 4,607,380 米国特許第5128977号明細書US Pat. No. 5,128,977 米国特許第5828727号明細書US Pat. No. 5,828,727 米国特許第7068749号明細書US Pat. No. 7068749

上記のX線管によれば、以下に述べる問題がある。
X線放射窓の電位は、陽極ターゲットと同電位か、もしくは陰極電位及び陽極電位のほぼ中間の電位である。X線放射窓方向に飛び出した反跳電子はX線放射窓を直撃するため、X線放射窓の加熱を低減させることは困難である。
The above X-ray tube has the following problems.
The potential of the X-ray emission window is the same as the potential of the anode target, or a potential approximately halfway between the cathode potential and the anode potential. The recoil electrons that jump out in the direction of the X-ray emission window directly hit the X-ray emission window, so it is difficult to reduce the heating of the X-ray emission window.

反跳電子は、焦点からX線放射窓に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。従って、反跳電子がX線放射窓を直撃することによるX線放射窓の加熱は、従来のX線管に比べてより深刻であると予想される。
上記したことが原因となって、X線出力を増大させることに限界が生じてしまうという問題がある。この問題は、特にX線放射窓が陽極と同電位である場合に深刻である。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、X線出力を増大させることができ、X線放射窓への反跳電子の直撃を抑制することができるX線管及びX線管装置を提供することにある。
Recoil electrons jump out with an angular distribution that increases in the direction from the focal point toward the X-ray emission window. Therefore, the heating of the X-ray emission window due to the recoil electrons directly hitting the X-ray emission window is expected to be more serious than the conventional X-ray tube.
Due to the above, there is a problem that there is a limit in increasing the X-ray output. This problem is particularly serious when the X-ray emission window is at the same potential as the anode.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to increase the X-ray output and suppress the recoil electron direct hit to the X-ray emission window and the X-ray tube. To provide a tube device.

上記課題を解決するため、本発明の態様に係るX線管は、
電子ビームが入射されることによりX線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、
前記ターゲット面に第1方向から電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、
前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から第2方向に沿って位置したX線放射窓を有した真空外囲器と、を備え、
前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面に接する平面を第1平面、前記焦点を通り前記ターゲット面の上方を向き前記第1平面に垂直な方向を第3方向、前記第1方向及び第3方向に沿った平面を第2平面、前記第2方向及び第3方向に沿った平面を第3平面、とすると、
前記第2平面及び第3平面が内側になす角度は、45°乃至135°の範囲内の何れかであり、
前記第1方向が前記第1平面からなす角度は、8°乃至30°の範囲内の何れかである。
In order to solve the above-described problem, an X-ray tube according to an aspect of the present invention includes:
An anode target having a target surface that emits X-rays upon incidence of an electron beam;
A cathode that makes an electron beam incident on the target surface from a first direction and forms a focal point on the target surface;
A vacuum envelope containing the anode target and the cathode, the inside of which is in a vacuum state, and having an X-ray emission window located along the second direction from the focal point,
A plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is a first plane, a direction passing through the focal point and above the target surface and perpendicular to the first plane is a third direction, the first direction, and the third direction. When the plane along the direction is the second plane, the plane along the second direction and the third direction is the third plane,
The angle formed by the second plane and the third plane on the inside is any one of the range of 45 ° to 135 °,
The angle formed by the first direction from the first plane is any of 8 ° to 30 °.

また、本発明の他の態様に係るX線管装置は、
電子ビームが入射されることによりX線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面に第1方向から電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から第2方向に沿って位置したX線放射窓を有した真空外囲器と、を具備したX線管を備え、
前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面に接する平面を第1平面、前記焦点を通り前記ターゲット面の上方を向き前記第1平面に垂直な方向を第3方向、前記第1方向及び第3方向に沿った平面を第2平面、前記第2方向及び第3方向に沿った平面を第3平面、とすると、
前記第2平面及び第3平面が内側になす角度は、45°乃至135°の範囲内の何れかであり、
前記第1方向が前記第1平面からなす角度は、8°乃至30°の範囲内の何れかである。
In addition, an X-ray tube apparatus according to another aspect of the present invention includes:
An anode target having a target surface that emits X-rays upon incidence of an electron beam; a cathode that causes an electron beam to enter the target surface from a first direction to form a focal point; and the anode target And a vacuum envelope having an X-ray emission window that contains a cathode and has an X-ray emission window located in a second direction from the focal point,
A plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is a first plane, a direction passing through the focal point and above the target surface and perpendicular to the first plane is a third direction, the first direction, and the third direction. When the plane along the direction is the second plane, the plane along the second direction and the third direction is the third plane,
The angle formed by the second plane and the third plane on the inside is any one of the range of 45 ° to 135 °,
The angle formed by the first direction from the first plane is any of 8 ° to 30 °.

この発明によれば、X線出力を増大させることができ、X線放射窓への反跳電子の直撃を抑制することができるX線管及びX線管装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an X-ray tube and an X-ray tube apparatus that can increase the X-ray output and suppress the direct hit of recoil electrons to the X-ray emission window.

本発明の第1の実施の形態に係るX線管を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the X-ray tube which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示した陽極ターゲットを示す斜視図であり、陽極ターゲットに電子ビームが入射され、陽極ターゲットからX線が放出され、陽極ターゲットから反跳電子が飛び出す様子を示す図である。It is a perspective view which shows the anode target shown in FIG. 1, and is a figure which shows a mode that an electron beam injects into an anode target, an X-ray is emitted from an anode target, and a recoil electron jumps out from an anode target. 上記陽極ターゲットを示す断面図であり、陽極ターゲット内部に電子ビームが侵入し、陽極ターゲット内部からX線が放出される様子を示す図である。It is sectional drawing which shows the said anode target, and is a figure which shows a mode that an electron beam penetrate | invades inside an anode target and an X-ray is emitted from the inside of an anode target. 上記X線管の比較例の陽極ターゲットを示す断面図であり、陽極ターゲット内部に電子ビームが侵入し、陽極ターゲット内部からX線が放出される様子を示す図である。It is sectional drawing which shows the anode target of the comparative example of the said X-ray tube, and is a figure which shows a mode that an electron beam penetrate | invades inside an anode target and an X-ray is emitted from the inside of an anode target. 上記陰極、陽極ターゲット及びX線放射窓を示す図であり、上記陰極の位置を変更し、第1方向の向きを変更する様子を示す図である。It is a figure which shows the said cathode, an anode target, and an X-ray radiation window, and is a figure which shows a mode that the position of the said cathode is changed and the direction of a 1st direction is changed. 上記陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームの軌道、陽極ターゲットに形成される焦点の形状を示す図である。It is a perspective view which shows the said anode target, and is a figure which shows the shape of the track | orbit of an electron beam, and the focus formed in an anode target. 図6に示した焦点を拡大して示す平面図である。It is a top view which expands and shows the focus shown in FIG. 上記陰極、陽極ターゲット及びX線放射窓を示す図であり、上記陰極の位置を変更し、第1方向の向きを変更した状態を示す図である。It is a figure which shows the said cathode, an anode target, and an X-ray radiation window, and is a figure which shows the state which changed the direction of the 1st direction by changing the position of the said cathode. 図8に示した陰極の電子放出源及び焦点を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the electron emission source and focus of a cathode shown in FIG. 図8に示した陰極の電子放出源及び焦点を示す概略構成図であり、図9と異なる角度から見た図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating an electron emission source and a focal point of the cathode illustrated in FIG. 8, and is a diagram viewed from an angle different from FIG. 9. 図8に示した陰極の電子放出源及び焦点を示す概略構成図であり、図9及び図10と異なる角度から見た図である。It is the schematic block diagram which shows the electron emission source and focus of a cathode shown in FIG. 8, and is the figure seen from the angle different from FIG.9 and FIG.10. 本発明の第2の実施の形態に係るX線管を含むX線管装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the X-ray tube apparatus containing the X-ray tube which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図12に示した陽極ターゲット、陰極、真空外囲器及びハウジングを取出して示す概略図であり、これらを陰極側から見た図である。It is the schematic which took out and shows the anode target, cathode, vacuum envelope, and housing which were shown in FIG. 12, and was the figure which looked at these from the cathode side. 本発明の第3の実施の形態に係るX線管を含むX線管装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the X-ray tube apparatus containing the X-ray tube which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図14に示した陽極ターゲット、陰極、真空外囲器及びハウジングを取出して示す概略図であり、これらを陰極側から見た図である。It is the schematic which took out and shows the anode target, cathode, vacuum envelope, and housing which were shown in FIG. 14, and was the figure which looked at these from the cathode side.

以下、図面を参照しながらこの発明の第1の実施の形態に係るX線管について詳細に説明する。第1の実施の形態では、X線管の基本的な概念を説明する。
図1及び図2に示すように、X線管30は、陽極ターゲット35と、陰極36と、真空外囲器31とを備えている。
Hereinafter, an X-ray tube according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the first embodiment, a basic concept of an X-ray tube will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the X-ray tube 30 includes an anode target 35, a cathode 36, and a vacuum envelope 31.

陽極ターゲット35は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット面35bを有している。ターゲット面35bは、陰極36から放射される電子ビームが入射されることによりX線を放出する。陽極ターゲット35は、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット35には相対的に正の電圧が印加される。   The anode target 35 has a target surface 35b provided on a part of the outer surface of the anode target. The target surface 35b emits X-rays when an electron beam emitted from the cathode 36 is incident thereon. The anode target 35 is made of a metal such as a tungsten alloy. A relatively positive voltage is applied to the anode target 35.

陰極36は、ターゲット面35bに第1方向d1から電子ビームを入射させ、ターゲット面35bに焦点Fを形成する。陰極36には相対的に負の電圧が印加される。陰極36の電子放出源36aには陰極36に印加される電圧及び電流が供給される。電子放出源36aは、電極や、コイル状のフィラメント等で形成されている。ここでは、電子放出源36aは、矩形状の電極で形成されている。   The cathode 36 makes an electron beam incident on the target surface 35b from the first direction d1, and forms a focal point F on the target surface 35b. A relatively negative voltage is applied to the cathode 36. A voltage and current applied to the cathode 36 are supplied to the electron emission source 36 a of the cathode 36. The electron emission source 36a is formed of an electrode, a coiled filament, or the like. Here, the electron emission source 36a is formed of a rectangular electrode.

真空外囲器31は、陽極ターゲット35及び陰極36を収容している。真空外囲器31は、真空容器32、X線放射窓33及び金属表面部34を有している。真空外囲器31の内部は真空状態である。真空容器32は、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成されている。X線放射窓33は、焦点Fから第2方向d2に沿って位置している。X線放射窓33は、真空容器32に気密に設けられている。ここでは、X線放射窓33は、ベリリウムで形成されている。金属表面部34は、真空側のX線放射窓33の表面側を含む真空外囲器31の内側に設けられ、接地電位(0V)に設定される。   The vacuum envelope 31 contains an anode target 35 and a cathode 36. The vacuum envelope 31 has a vacuum vessel 32, an X-ray emission window 33, and a metal surface portion 34. The inside of the vacuum envelope 31 is in a vacuum state. The vacuum container 32 is made of a metal such as copper, stainless steel, or aluminum. The X-ray radiation window 33 is located along the second direction d2 from the focal point F. The X-ray radiation window 33 is provided in the vacuum container 32 in an airtight manner. Here, the X-ray emission window 33 is made of beryllium. The metal surface part 34 is provided inside the vacuum envelope 31 including the surface side of the X-ray radiation window 33 on the vacuum side, and is set to the ground potential (0 V).

この実施の形態において、真空容器32及びX線放射窓33は金属で形成されているため、真空外囲器31は、真空側の金属表面部34だけでなく全体が金属で形成されている。   In this embodiment, since the vacuum vessel 32 and the X-ray radiation window 33 are made of metal, the vacuum envelope 31 is entirely made of metal, not just the metal surface portion 34 on the vacuum side.

ここで、焦点Fが形成される位置のターゲット面35bに接する平面を第1平面S1とする。焦点Fを通りターゲット面35bの上方を向き第1平面S1に垂直な方向を第3方向d3とする。第1方向d1及び第3方向d3に沿った平面を第2平面S2とする。第2方向d2及び第3方向d3に沿った平面を第3平面S3とする。   Here, a plane in contact with the target surface 35b at the position where the focal point F is formed is defined as a first plane S1. A direction that passes through the focal point F and faces the target surface 35b and is perpendicular to the first plane S1 is defined as a third direction d3. A plane along the first direction d1 and the third direction d3 is defined as a second plane S2. A plane along the second direction d2 and the third direction d3 is defined as a third plane S3.

また、第2平面S2及び第3平面S3が内側になす角度をδとする。第1方向d1が第1平面S1からなす角度をαとする。第2方向d2が第1平面S1からなす角度をβとする。   Further, an angle formed by the second plane S2 and the third plane S3 on the inside is δ. An angle formed by the first direction d1 from the first plane S1 is α. An angle formed by the second direction d2 from the first plane S1 is β.

角度δは、45°乃至135°の範囲内の何れかである。この実施の形態において、角度δは、90°である。角度αは、8°乃至30°の範囲内の何れかである。この実施の形態において、角度αは15°である。角度βの範囲は、特に限定されるものではないが、角度βとしては、5°乃至25°の範囲内の何れかであると好ましい。   The angle δ is in the range of 45 ° to 135 °. In this embodiment, the angle δ is 90 °. The angle α is in the range of 8 ° to 30 °. In this embodiment, the angle α is 15 °. The range of the angle β is not particularly limited, but the angle β is preferably in the range of 5 ° to 25 °.

X線管30には、高電圧電源15が接続されている。高電圧電源15は、陰極36及び陽極ターゲット35に高電圧を供給するためのものである。この実施の形態において、高電圧電源15は、陰極36にのみ高電圧を供給する。   A high voltage power supply 15 is connected to the X-ray tube 30. The high voltage power supply 15 is for supplying a high voltage to the cathode 36 and the anode target 35. In this embodiment, the high voltage power supply 15 supplies a high voltage only to the cathode 36.

X線管30の陰極36及び陽極ターゲット35間に、管電圧Vが印加されている。陽極ターゲット35の電位をVA、陰極36の電位をVCとすると、管電圧Vは、VA−VCである。管電圧Vは、20kV乃至100kVである。   A tube voltage V is applied between the cathode 36 and the anode target 35 of the X-ray tube 30. When the potential of the anode target 35 is VA and the potential of the cathode 36 is VC, the tube voltage V is VA-VC. The tube voltage V is 20 kV to 100 kV.

この実施の形態において、高電圧電源15は、陰極36に−Vの電圧を供給している。陽極ターゲット35、及びX線放射窓33を含む真空外囲器31は接地されている(0V)。   In this embodiment, the high voltage power supply 15 supplies a voltage of −V to the cathode 36. The vacuum envelope 31 including the anode target 35 and the X-ray radiation window 33 is grounded (0 V).

陰極36の電位は、−Vに限定されるものではなく、−V乃至−V/2の範囲内の何れかに設定されていればよい(−V≦VC≦−V/2)。陽極ターゲット35の電位は、接地電位に限定されるものではなく、接地電位以上、+V/2以下の範囲内の何れかに設定されていればよい(0≦VA≦+V/2)。   The potential of the cathode 36 is not limited to −V, and may be set to any value within the range of −V to −V / 2 (−V ≦ VC ≦ −V / 2). The potential of the anode target 35 is not limited to the ground potential, and may be set to any value within the range of the ground potential to + V / 2 (0 ≦ VA ≦ + V / 2).

このように構成されたX線管30では、例えば、陰極36に−100kV以上の負の高電圧を印加する。陽極ターゲット35及び真空外囲器31は接地されている。陰極36の電子放出源36aには、±100V以下の低電圧及び電流がさらに与えられる。   In the X-ray tube 30 configured as described above, for example, a negative high voltage of −100 kV or more is applied to the cathode 36. The anode target 35 and the vacuum envelope 31 are grounded. The electron emission source 36a of the cathode 36 is further given a low voltage and current of ± 100 V or less.

これにより、陰極36から陽極ターゲット35のターゲット面35bに電子ビームが放射され、ターゲット面35bに形成される焦点FからX線が放射され、X線は、X線放射窓33を透過して外部へ放射される。   As a result, an electron beam is emitted from the cathode 36 to the target surface 35b of the anode target 35, X-rays are emitted from the focal point F formed on the target surface 35b, and the X-rays are transmitted through the X-ray emission window 33 to the outside. To be emitted.

図3は、上記実施の形態において、陽極ターゲット35に電子ビームが入射され、陽極ターゲット35からX線が放出される様子を示す図であり、第2平面S2及び第3平面S3を一平面に展開して示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which an electron beam is incident on the anode target 35 and X-rays are emitted from the anode target 35 in the above embodiment, and the second plane S2 and the third plane S3 are set as one plane. FIG.

図4は、図3の比較例を示す図である。図4は、比較例の陽極ターゲット35に電子ビームが入射され、陽極ターゲット35からX線が放出される様子を示す図であり、第3平面S3を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a comparative example of FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which an electron beam is incident on the anode target 35 of the comparative example and X-rays are emitted from the anode target 35, and is a diagram illustrating the third plane S3.

図3に示すように、角度αは、8°乃至30°の範囲内の何れかである。角度αは15°である。陽極ターゲット35への電子ビームの浸入深さをdとする。なお、深さdは、特定の長さである。すると、陽極ターゲット35内をX線が透過する距離は、d×sin α/sin βとなる。d×sin α/sin βの値が小さいほど、すなわち、角度αが0°に近いほど、陽極ターゲット35によるX線の吸収を抑制することができ、陽極ターゲット35から放出されるX線量を増大させることができる。   As shown in FIG. 3, the angle α is in the range of 8 ° to 30 °. The angle α is 15 °. Let the penetration depth of the electron beam into the anode target 35 be d. The depth d is a specific length. Then, the distance through which the X-rays pass through the anode target 35 is d × sin α / sin β. As the value of d × sin α / sin β is smaller, that is, as the angle α is closer to 0 °, X-ray absorption by the anode target 35 can be suppressed, and the X-ray dose emitted from the anode target 35 is increased. Can be made.

図3の例のように、角度αは15°の場合、d×sin α/sin βの値を小さくできるため、陽極ターゲット35から放出されるX線量を増大させることができる。   As in the example of FIG. 3, when the angle α is 15 °, the value of d × sin α / sin β can be reduced, so that the X-ray dose emitted from the anode target 35 can be increased.

一方、d×sin α/sin βの値が大きいほど、すなわち、角度αが90°に近いほど、陽極ターゲット35によるX線の吸収量が大きくなり、陽極ターゲット35から放出されるX線量が減少することになる。   On the other hand, the larger the value of d × sin α / sin β, that is, the closer the angle α is to 90 °, the greater the amount of X-ray absorption by the anode target 35 and the lower the X-ray dose emitted from the anode target 35. Will do.

図4に示すように、このため、第1平面S1に垂直な方向から陽極ターゲット35に電子ビームが入射される場合、陽極ターゲット35内をX線が透過する距離は、d×sin 90°/sin β=d/sin βとなる。この場合、d×sin α/sin βの値を小さくできないため、陽極ターゲット35から放出されるX線量が減少する。   As shown in FIG. 4, for this reason, when an electron beam is incident on the anode target 35 from a direction perpendicular to the first plane S1, the distance that X-rays pass through the anode target 35 is d × sin 90 ° / sin β = d / sin β. In this case, since the value of d × sin α / sin β cannot be reduced, the X-ray dose emitted from the anode target 35 decreases.

上記のように構成された第1の実施の形態に係るX線管30によれば、X線管30は、陽極ターゲット35と、陰極36と、真空外囲器31とを備えている。陰極36は負の高電位に設定され、陽極ターゲット35は接地電位乃至正の高電位の範囲内に設定され、X線放射窓33を含む真空外囲器31は接地されている。   According to the X-ray tube 30 according to the first embodiment configured as described above, the X-ray tube 30 includes the anode target 35, the cathode 36, and the vacuum envelope 31. The cathode 36 is set to a negative high potential, the anode target 35 is set to a range from the ground potential to a positive high potential, and the vacuum envelope 31 including the X-ray emission window 33 is grounded.

角度δは、90°である。X線放射窓33は、第2平面S2上から大きく外れて位置している。反跳電子は、焦点Fから第2平面S2に沿った方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、X線放射窓33は第2平面S2上に位置していないため、X線放射窓33への反跳電子の直撃を抑制することができ、X線放射窓33の加熱を抑制することができる。そして、X線放射窓33の破損を防止することができる。なお、焦点Fから飛び出す反跳電子の殆どは、X線放射窓33から外れた真空容器32の内面に衝撃を与えることとなる。
上記の効果は、角度δが45°乃至135°の範囲内の何れかである場合に得ることができる。
The angle δ is 90 °. The X-ray radiation window 33 is located far from the second plane S2. Recoil electrons jump out from the focal point F with an angular distribution that increases in the direction along the second plane S2. However, since the X-ray emission window 33 is not located on the second plane S2, it is possible to suppress recoil electrons from directly hitting the X-ray emission window 33 and to suppress heating of the X-ray emission window 33. Can do. And damage to the X-ray radiation window 33 can be prevented. Note that most of the recoil electrons that jump out of the focal point F impact the inner surface of the vacuum vessel 32 that is out of the X-ray emission window 33.
The above effect can be obtained when the angle δ is in the range of 45 ° to 135 °.

角度αは15°である。ターゲット面35bに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Fを形成させているため、X線放射窓33から放出されるX線出力を増大させることができる。   The angle α is 15 °. Since the focal point F is formed by making the electron beam incident on the target surface 35b at a relatively shallow angle, the X-ray output emitted from the X-ray emission window 33 can be increased.

また、ターゲット面35bの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点F近傍を含むターゲット面35bへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面35b(焦点F)の温度上昇や、ターゲット面35bに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やX線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点F以外からのX線の放射を抑制できるため、X線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
上記の効果は、角度αが8°乃至30°の範囲内の何れかである場合に得ることができる。
In addition, since scattering of recoil electrons upward from the target surface 35b can be reduced, recollision of recoil electrons to the target surface 35b including the vicinity of the focal point F can be suppressed. Thereby, the temperature rise of the target surface 35b (focal point F) and the roughness caused by the target surface 35b can be suppressed, and the occurrence of discharge and the decrease in the output of X-rays can be suppressed. Furthermore, since the emission of X-rays from other than the focal point F can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in the clarity of the X-ray image.
The above-described effect can be obtained when the angle α is any of 8 ° to 30 °.

上記したことから、X線放射窓33への反跳電子の直撃を抑制することができ、X線放射窓33の過度の温度上昇を伴わずにX線出力を増大させることができるX線管30を得ることができる。   As described above, an X-ray tube that can suppress recoil electrons directly hitting the X-ray emission window 33 and increase the X-ray output without excessive temperature rise of the X-ray emission window 33. 30 can be obtained.

次に、角度δを、45°乃至135°の範囲内の何れかに設定するための手法について説明する。上記角度δを得るため、例えば、図5に示すように、陰極36の位置を変更すればよい。第1方向d1の向きを変更することにより、対応することができる。   Next, a method for setting the angle δ to any one within the range of 45 ° to 135 ° will be described. In order to obtain the angle δ, for example, the position of the cathode 36 may be changed as shown in FIG. This can be dealt with by changing the direction of the first direction d1.

その他、上記角度δを得るため、図示しないが、陰極36の位置を変えず、X線放射窓33の位置を変更してもよい。第2方向d2の向きを変更することにより、対応することができる。   In addition, although not shown, the position of the X-ray emission window 33 may be changed without changing the position of the cathode 36 in order to obtain the angle δ. This can be dealt with by changing the direction of the second direction d2.

次に、電子放出源36aが、長軸を有した電極、又はコイル状のフィラメントで形成されている場合について説明する。ここでは、電子放出源36aがコイル状のフィラメントで形成されている場合を例に説明する。   Next, a case where the electron emission source 36a is formed of an electrode having a long axis or a coiled filament will be described. Here, the case where the electron emission source 36a is formed of a coiled filament will be described as an example.

図1、図6及び図7に示すように、陰極36は、陰極36(電子放出源36a)から焦点Fに向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射する。この断面は、長軸を有している。   As shown in FIGS. 1, 6 and 7, the cathode 36 emits an electron beam having a rectangular cross section perpendicular to the trajectory of the electron beam from the cathode 36 (electron emission source 36a) toward the focal point F. This cross section has a major axis.

焦点Fは、矩形状に形成されている。焦点Fは、第3平面S3に沿った長軸a及び長軸aに直交した短軸を有している。この例では、角度δが90°であるため、焦点Fの形状は、長方形である。   The focal point F is formed in a rectangular shape. The focal point F has a major axis a along the third plane S3 and a minor axis orthogonal to the major axis a. In this example, since the angle δ is 90 °, the shape of the focal point F is a rectangle.

次に、電子放出源36aがコイル状のフィラメントで形成され、角度δが90°ではない場合について説明する。この場合、焦点Fの形状は平行四辺形である。
図8、図9、図10及び図11に示すように、電子放出源36aの一端の位置を点A1、他端の位置を点B1、点A1及び点B1の中央の位置を点C1、とする。焦点Fの形状は、第3平面S3に沿った長軸aを有した平行四辺形である。焦点Fの一端の位置を点A2、他端の位置を点B2、点A2及び点B2の中央の位置を点C2、とする。点A2は、電子放出源36aの点A1から放出される電子が衝突する点である。点B2は、電子放出源36aの点B1から放出される電子が衝突する点である。
Next, the case where the electron emission source 36a is formed of a coiled filament and the angle δ is not 90 ° will be described. In this case, the shape of the focal point F is a parallelogram.
As shown in FIGS. 8, 9, 10 and 11, the position of one end of the electron emission source 36a is a point A1, the position of the other end is a point B1, and the center position of the points A1 and B1 is a point C1. To do. The shape of the focal point F is a parallelogram having a long axis a along the third plane S3. The position of one end of the focal point F is point A2, the position of the other end is point B2, and the center position of the points A2 and B2 is point C2. Point A2 is a point at which electrons emitted from point A1 of electron emission source 36a collide. Point B2 is a point where electrons emitted from point B1 of electron emission source 36a collide.

第2平面S2に直交する平面からなす第2方向d2の角度をεとする。第1平面S1及び第2平面S2が交差する直線に沿った方向において、点A2及び点C2間の長さ、並びに点B2及び点C2間の長さをxとする。第3方向d3に沿った方向において、点A1及び点C1間の長さ、並びに点B1及び点C1間の長さをyとする。第1平面S1に沿った方向において、点A1及び点C1間の長さ、並びに点B1及び点C1間の長さをLとする。第1平面S1に平行な平面からなす電子放出源36aの角度をζとする。   An angle of the second direction d2 formed from a plane orthogonal to the second plane S2 is ε. In the direction along the straight line where the first plane S1 and the second plane S2 intersect, the length between the point A2 and the point C2 and the length between the point B2 and the point C2 are set to x. In the direction along the third direction d3, the length between the point A1 and the point C1 and the length between the point B1 and the point C1 are y. In the direction along the first plane S1, L is the length between the point A1 and the point C1 and the length between the point B1 and the point C1. Let ζ be the angle of the electron emission source 36a formed from a plane parallel to the first plane S1.

上記長さx、長さy、長さL、及び角度α、角度ε、角度ζから、次に示す関係式が成り立つ。   From the above length x, length y, length L, angle α, angle ε, and angle ζ, the following relational expression holds.

x/L=tan ε
y/x=tan α
さらに、上記関係式から、次に示す関係式が成り立つ。
x / L = tan ε
y / x = tan α
Furthermore, the following relational expression holds from the above relational expression.

y/L=tan ζ=tan α・tan ε
上記関係式から、角度δが90°ではない場合、電子放出源36aを傾かせればよく、これにより、第3平面S3に沿った長軸aを有した焦点Fを形成することができる。
y / L = tan ζ = tan α · tan ε
From the above relational expression, when the angle δ is not 90 °, the electron emission source 36a may be tilted, whereby the focal point F having the long axis a along the third plane S3 can be formed.

次に、この発明の第2の実施の形態に係るX線管について説明する。この実施の形態において、X線管は回転陽極型のX線管であり、以下、回転陽極型のX線管を備えた回転陽極型のX線管装置について説明する。この実施の形態において、上記第1の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   Next explained is an X-ray tube according to the second embodiment of the invention. In this embodiment, the X-ray tube is a rotary anode type X-ray tube. Hereinafter, a rotary anode type X-ray tube device including a rotary anode type X-ray tube will be described. In this embodiment, the same reference numerals are given to the same functional portions as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

図12及び図13に示すように、X線管装置10は、筒状のハウジング20と、ハウジング20内に収納されたX線管30と、ハウジング20の内部に充填され、X線管30及びハウジング20間を満たす冷却液7と、回転駆動装置としてのステータコイル910とを備えている。ハウジング20には、ゴムベローズ21が設けられ、冷却液7の圧力調整が行われている。ハウジング20は、X線をハウジング20外部に放射する放射窓24を有している。   As shown in FIGS. 12 and 13, the X-ray tube device 10 includes a cylindrical housing 20, an X-ray tube 30 accommodated in the housing 20, and the inside of the housing 20 filled with the X-ray tube 30 and A coolant 7 filling the space between the housings 20 and a stator coil 910 as a rotational drive device are provided. The housing 20 is provided with a rubber bellows 21 to adjust the pressure of the coolant 7. The housing 20 has a radiation window 24 that emits X-rays to the outside of the housing 20.

X線管30は、真空外囲器31を備えている。真空外囲器31は、金属で形成された真空容器32と、絶縁部材40と、絶縁部材50とを備えている。この実施の形態において、絶縁部材50は、高電圧絶縁部材で形成されている。絶縁部材40には陽極ターゲット35が間接的に取り付けられ、絶縁部材50には陰極36が間接的に取り付けられている。陰極36は、陽極ターゲット35に電子ビームを放射するものである。陽極ターゲット35及び陰極36は、真空外囲器31に収納されている。   The X-ray tube 30 includes a vacuum envelope 31. The vacuum envelope 31 includes a vacuum container 32 made of metal, an insulating member 40, and an insulating member 50. In this embodiment, the insulating member 50 is formed of a high voltage insulating member. An anode target 35 is indirectly attached to the insulating member 40, and a cathode 36 is indirectly attached to the insulating member 50. The cathode 36 emits an electron beam to the anode target 35. The anode target 35 and the cathode 36 are housed in a vacuum envelope 31.

真空外囲器31の内部は真空状態である。X線放射窓33は、真空容器32に気密に設けられている。ここでは、X線放射窓33は、ベリリウムで形成されている。金属表面部34は、真空側のX線放射窓33の表面側を含む真空容器32の内側に設けられ、接地電位に設定される。   The inside of the vacuum envelope 31 is in a vacuum state. The X-ray radiation window 33 is provided in the vacuum container 32 in an airtight manner. Here, the X-ray emission window 33 is made of beryllium. The metal surface portion 34 is provided inside the vacuum vessel 32 including the surface side of the X-ray radiation window 33 on the vacuum side, and is set to the ground potential.

陽極ターゲット35は、円環状に形成されている。陽極ターゲット35は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット層35aを有している。ターゲット層35aは、陰極36から放射される電子ビームが衝突されることによりX線を放出する。ターゲット層35aは、モリブデン、モリブデン合金、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット35は、管軸を中心に回転可能である。この実施の形態において、陽極ターゲット35は接地電位に設定される。   The anode target 35 is formed in an annular shape. The anode target 35 has a target layer 35a provided on a part of the outer surface of the anode target. The target layer 35a emits X-rays when an electron beam emitted from the cathode 36 collides with it. The target layer 35a is formed of a metal such as molybdenum, a molybdenum alloy, or a tungsten alloy. The anode target 35 can rotate around the tube axis. In this embodiment, the anode target 35 is set to the ground potential.

陰極36には陰極支持部材37が接続されている。電圧供給端子54は、陰極支持部材37の内部を通って陰極36に接続されている。電圧供給端子54は、陰極36に負の高電圧を印加するともに陰極36の電子放出源36aに電圧及び電流を供給するものである。   A cathode support member 37 is connected to the cathode 36. The voltage supply terminal 54 is connected to the cathode 36 through the inside of the cathode support member 37. The voltage supply terminal 54 applies a negative high voltage to the cathode 36 and supplies voltage and current to the electron emission source 36 a of the cathode 36.

X線管30は、ロータ920、軸受け930、固定体1及び回転体2を備えている。固定体1は円柱状に形成され、絶縁部材40に固定されている。固定体1は回転体2を回転可能に支持する。回転体2は筒状に形成され、固定体1と同軸的に設けられている。回転体2の外面にロータ920が取り付けられている。回転体2及び陽極ターゲット35は、継手部35cを介して接合されている。回転体2は、陽極ターゲット35とともに回転可能に設けられている。   The X-ray tube 30 includes a rotor 920, a bearing 930, a fixed body 1, and a rotating body 2. The fixed body 1 is formed in a cylindrical shape and is fixed to the insulating member 40. The fixed body 1 supports the rotating body 2 in a rotatable manner. The rotating body 2 is formed in a cylindrical shape and is provided coaxially with the fixed body 1. A rotor 920 is attached to the outer surface of the rotating body 2. The rotating body 2 and the anode target 35 are joined via a joint portion 35c. The rotating body 2 is provided so as to be rotatable together with the anode target 35.

絶縁部材40は、真空外囲器31の一部を形成している。絶縁部材40は、筒部46と、筒部46の一端側を閉塞した底部47とで形成されている。絶縁部材40は、ハウジング20に液密に設けられている。   The insulating member 40 forms a part of the vacuum envelope 31. The insulating member 40 is formed by a cylindrical portion 46 and a bottom portion 47 that closes one end side of the cylindrical portion 46. The insulating member 40 is liquid-tightly provided on the housing 20.

絶縁部材50は、真空外囲器31の一部を形成している。絶縁部材50は、ハウジング20の外部に露出した外部端面50Sを有している。この実施の形態において、外部端面50Sは平面である。   The insulating member 50 forms a part of the vacuum envelope 31. The insulating member 50 has an external end surface 50 </ b> S exposed to the outside of the housing 20. In this embodiment, the outer end surface 50S is a flat surface.

絶縁部材50の内部には、陰極36に接続され、外部端面50S側へ導出する電圧供給端子54が設けられている。この実施の形態において、電圧供給端子54は高電圧供給端子である。電圧供給端子54は、外部端面50Sを貫通して設けられ、陰極36に高電圧を供給するものである。電圧供給端子54は低膨張合金であるKOV部材55で支持されている。KOV部材55及び陰極支持部材37間、並びにKOV部材55及び絶縁部材50間は、ろう付けされている。   Inside the insulating member 50, a voltage supply terminal 54 connected to the cathode 36 and led out to the external end face 50S side is provided. In this embodiment, the voltage supply terminal 54 is a high voltage supply terminal. The voltage supply terminal 54 is provided so as to penetrate the external end face 50 </ b> S and supplies a high voltage to the cathode 36. The voltage supply terminal 54 is supported by a KOV member 55 that is a low expansion alloy. Between the KOV member 55 and the cathode support member 37 and between the KOV member 55 and the insulating member 50 are brazed.

ケーブル102は、ハウジング20の外部に露出した固定体1の端部に接続されている。ケーブル102は、固定体1等を介して陽極ターゲット35を接地電位に設定するものである。   The cable 102 is connected to the end of the fixed body 1 exposed to the outside of the housing 20. The cable 102 sets the anode target 35 to the ground potential via the fixed body 1 or the like.

高電圧コネクタ200は、有底筒状のハウジング201と、ハウジング201内にその先端が挿入されたケーブル202と、ハウジング201内に充填され、ケーブル202の端子をハウジング201の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部203と、この固定部203と絶縁部材50の外部端面50Sとの間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート204とを備えている。この実施の形態において、ケーブル202は高電圧ケーブルである。固定部203は、電気絶縁材である。   The high-voltage connector 200 includes a bottomed cylindrical housing 201, a cable 202 having a tip inserted into the housing 201, and the housing 201 filled with the terminal of the cable 202 facing the opening of the housing 201. A fixing portion 203 made of an epoxy resin material to be fixed and a silicone plate 204 made of a silicone resin material inserted between the fixing portion 203 and the outer end surface 50S of the insulating member 50 are provided. In this embodiment, cable 202 is a high voltage cable. The fixing part 203 is an electrical insulating material.

この実施の形態において、高電圧コネクタ200の電気絶縁材としての固定部203は、絶縁部材50の外部端面50Sに間接的に密着されている。なお、固定部203は、外部端面50Sに直接密着されていても良い。高電圧コネクタ200は、電圧供給端子54に高電圧を与えるものである。   In this embodiment, the fixing portion 203 as an electrical insulating material of the high voltage connector 200 is in intimate contact with the outer end surface 50 </ b> S of the insulating member 50. Note that the fixing portion 203 may be in direct contact with the outer end surface 50S. The high voltage connector 200 applies a high voltage to the voltage supply terminal 54.

このように構成されたX線管装置では、次のように用いられる。高電圧コネクタ200をハウジング20に取り付ける際に、シリコーンプレート204が、それぞれ固定部203と、絶縁部材50の外部端面50Sとに密着するように押圧する。   The X-ray tube apparatus configured as described above is used as follows. When attaching the high voltage connector 200 to the housing 20, the silicone plates 204 are pressed so as to be in close contact with the fixing portion 203 and the outer end surface 50 </ b> S of the insulating member 50.

X線遮蔽部としてのX線遮蔽キャップ400は、高電圧コネクタ200を覆うようにハウジング20に着脱可能に取り付けられている。X線遮蔽キャップ400は、X線不透過材を含む材料で形成されている。   An X-ray shielding cap 400 as an X-ray shielding part is detachably attached to the housing 20 so as to cover the high voltage connector 200. The X-ray shielding cap 400 is made of a material containing an X-ray opaque material.

焦点F及び陰極36間には、集束電極9が位置している。集束電極9は、電子ビームを集束するものである。集束電極9は、陰極36から焦点Fに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極9は、例えば、陰極支持部材37に取り付けられている。集束電極9は、負の高電圧に設定される。   A focusing electrode 9 is located between the focal point F and the cathode 36. The focusing electrode 9 focuses the electron beam. The focusing electrode 9 is provided so as to surround the trajectory of the electron beam from the cathode 36 toward the focal point F. The focusing electrode 9 is attached to the cathode support member 37, for example. The focusing electrode 9 is set to a negative high voltage.

冷却液7は、ハウジング20内に充填され、X線管30及びハウジング20間を満たしている。冷却液7としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液7として水系冷却液を用いている。   The coolant 7 is filled in the housing 20 and fills the space between the X-ray tube 30 and the housing 20. As the coolant 7, insulating oil or an aqueous coolant can be used. In this embodiment, an aqueous coolant is used as the coolant 7.

このように構成されたX線管装置10では、ステータコイル910に所定の電流を印加することでロータ920が回転し、陽極ターゲット35が回転する。次に、高電圧コネクタ200にそれぞれ所定の高電圧を印加する。   In the X-ray tube apparatus 10 configured as described above, by applying a predetermined current to the stator coil 910, the rotor 920 rotates and the anode target 35 rotates. Next, a predetermined high voltage is applied to each of the high voltage connectors 200.

ケーブル102を介し、固定体1、軸受け930、回転体2、継手部35c、及び陽極ターゲット35は接地電位に設定される。高電圧コネクタ200に印加された高電圧は、電圧供給端子54を介して陰極36に与えられる。X線放射窓33を含む真空外囲器31は、接地されている。陰極36の電位は、−Vに設定される。陽極ターゲット35の電位は、接地電位に設定される。   The fixed body 1, the bearing 930, the rotating body 2, the joint portion 35c, and the anode target 35 are set to the ground potential via the cable 102. The high voltage applied to the high voltage connector 200 is applied to the cathode 36 via the voltage supply terminal 54. The vacuum envelope 31 including the X-ray radiation window 33 is grounded. The potential of the cathode 36 is set to -V. The potential of the anode target 35 is set to the ground potential.

これにより、陰極36から陽極ターゲット35のターゲット面35bに電子ビームが放射され、ターゲット面35bに形成された焦点FからX線が放射され、X線は、X線放射窓33及び放射窓24を透過して外部へ放射される。   As a result, an electron beam is emitted from the cathode 36 to the target surface 35b of the anode target 35, X-rays are emitted from the focal point F formed on the target surface 35b, and the X-rays pass through the X-ray emission window 33 and the emission window 24. It is transmitted through and radiated to the outside.

次に、図2を参照しながら図12及び図13に示すX線管装置10について説明する。
陰極36は、ターゲット面35bに第1方向d1から電子ビームを入射させ、ターゲット面35bに焦点Fを形成する。陰極36は、陰極36から焦点Fに向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射する。焦点Fは、第3平面S3に沿った長軸aを有し、矩形状に形成されている。焦点Fの長軸aは、陽極ターゲット35の回転方向に対して直交している。
Next, the X-ray tube apparatus 10 shown in FIGS. 12 and 13 will be described with reference to FIG.
The cathode 36 makes an electron beam incident on the target surface 35b from the first direction d1, and forms a focal point F on the target surface 35b. The cathode 36 emits an electron beam having a rectangular cross section perpendicular to the trajectory of the electron beam from the cathode 36 toward the focal point F. The focal point F has a long axis a along the third plane S3 and is formed in a rectangular shape. The long axis a of the focal point F is orthogonal to the rotation direction of the anode target 35.

X線放射窓33は、焦点Fから第2方向d2に沿って位置している。第2平面S2及び第3平面S3が内側になす角度δは、45°乃至135°の範囲内の何れかである。この実施の形態において、角度δは90°である。第1方向d1が第1平面S1からなす角度αは、8°乃至30°の範囲内の何れかである。   The X-ray radiation window 33 is located along the second direction d2 from the focal point F. The angle δ formed by the second plane S2 and the third plane S3 on the inner side is any of the range of 45 ° to 135 °. In this embodiment, the angle δ is 90 °. The angle α formed by the first direction d1 from the first plane S1 is any of 8 ° to 30 °.

上記のように構成された第2の実施の形態に係るX線管30及びX線管装置10によれば、X線管30は、陽極ターゲット35と、第1方向d1から電子ビームを入射させ、ターゲット面35bに焦点Fを形成する陰極36と、焦点Fから第2方向d2に沿って位置したX線放射窓33を有した真空外囲器31と、を備えている。陰極36は負の高電位に設定され、陽極ターゲット35は接地電位に設定され、X線放射窓33を含む真空外囲器31は接地される。   According to the X-ray tube 30 and the X-ray tube device 10 according to the second embodiment configured as described above, the X-ray tube 30 causes the electron beam to be incident from the anode target 35 and the first direction d1. The cathode 36 that forms the focal point F on the target surface 35b, and the vacuum envelope 31 that includes the X-ray emission window 33 that is located along the second direction d2 from the focal point F. The cathode 36 is set to a negative high potential, the anode target 35 is set to the ground potential, and the vacuum envelope 31 including the X-ray emission window 33 is grounded.

角度δは、90°である。X線放射窓33は、第2平面S2上から大きく外れて位置している。反跳電子は、焦点Fから第2平面S2に沿った方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、X線放射窓33は第2平面S2上に位置していないため、X線放射窓33への反跳電子の直撃を抑制することができ、X線放射窓33の加熱を抑制することができる。そして、X線放射窓33の破損を防止することができる。なお、焦点Fから飛び出す反跳電子の殆どは、X線放射窓33から外れた真空容器32の内面に衝撃を与えることとなる。
上記の効果は、角度δが45°乃至135°の範囲内の何れかである場合に得ることができる。
The angle δ is 90 °. The X-ray radiation window 33 is located far from the second plane S2. Recoil electrons jump out from the focal point F with an angular distribution that increases in the direction along the second plane S2. However, since the X-ray emission window 33 is not located on the second plane S2, it is possible to suppress recoil electrons from directly hitting the X-ray emission window 33 and to suppress heating of the X-ray emission window 33. Can do. And damage to the X-ray radiation window 33 can be prevented. Note that most of the recoil electrons that jump out of the focal point F impact the inner surface of the vacuum vessel 32 that is out of the X-ray emission window 33.
The above effect can be obtained when the angle δ is in the range of 45 ° to 135 °.

角度αは8°乃至30°の範囲内の何れかである。ターゲット面35bに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Fを形成させているため、X線放射窓33から放出されるX線出力を増大させることができる。   The angle α is in the range of 8 ° to 30 °. Since the focal point F is formed by making the electron beam incident on the target surface 35b at a relatively shallow angle, the X-ray output emitted from the X-ray emission window 33 can be increased.

また、ターゲット面35bの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点F近傍を含むターゲット面35bへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面35b(焦点F)の温度上昇や、ターゲット面35bに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やX線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点F以外からのX線の放射を抑制できるため、X線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。   In addition, since scattering of recoil electrons upward from the target surface 35b can be reduced, recollision of recoil electrons to the target surface 35b including the vicinity of the focal point F can be suppressed. Thereby, the temperature rise of the target surface 35b (focal point F) and the roughness caused by the target surface 35b can be suppressed, and the occurrence of discharge and the decrease in the output of X-rays can be suppressed. Furthermore, since the emission of X-rays from other than the focal point F can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in the clarity of the X-ray image.

冷却液7として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液7は、真空容器32や絶縁部材40、50に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい(絶縁油の約2倍)ため、X線管30の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。   As the coolant 7, an aqueous coolant having the highest heat transfer coefficient and containing water as a main component can be used. For this reason, the coolant 7 can most effectively remove the heat transferred to the vacuum vessel 32 and the insulating members 40 and 50. Further, since the water-based coolant has a larger specific heat than the insulating oil (about twice that of the insulating oil), the temperature rise of the coolant due to the heat radiation of the X-ray tube 30 is suppressed to a low level.

絶縁部材40は冷却液7に接するため、陽極ターゲット35からの熱を効果的に冷却液7に放散することができる。絶縁部材50は冷却液7に接するため、陰極36からの熱を効果的に冷却液7に放散でき、絶縁部材50に接続された高電圧コネクタ200の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ200の絶縁性を確保することができる。真空容器32はその内面が焦点Fから飛び出す反跳電子の殆どが衝撃したり、高温となった陽極ターゲット35からの熱輻射を受けて加熱されるが、真空容器32の外面は冷却液7に接するため、これらの熱を効果的に冷却液7に放散することができる。   Since the insulating member 40 is in contact with the coolant 7, the heat from the anode target 35 can be effectively dissipated into the coolant 7. Since the insulating member 50 is in contact with the coolant 7, heat from the cathode 36 can be effectively dissipated into the coolant 7, the temperature of the high voltage connector 200 connected to the insulating member 50 can be lowered, and the high voltage connector 200 can be maintained over a long period of time. Insulating properties can be ensured. The inner surface of the vacuum vessel 32 is heated by receiving most of the recoil electrons jumping out from the focal point F or receiving heat radiation from the anode target 35 which has become high temperature. Therefore, these heats can be effectively dissipated into the coolant 7.

上記したことから、X線放射窓33への反跳電子の直撃を抑制することができ、X線放射窓33の過度の温度上昇を伴わずにX線出力を増大させることができるX線管30及びX線管装置10を得ることができる。また、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いX線管30及びX線管装置10を得ることができる。   As described above, an X-ray tube that can suppress recoil electrons directly hitting the X-ray emission window 33 and increase the X-ray output without excessive temperature rise of the X-ray emission window 33. 30 and the X-ray tube apparatus 10 can be obtained. Moreover, the heat release characteristics can be improved, and the X-ray tube 30 and the X-ray tube apparatus 10 can be obtained with high reliability over a long period of time.

次に、この発明の第3の実施の形態に係るX線管について説明する。この実施の形態において、X線管は回転陽極型のX線管であり、以下、回転陽極型のX線管を備えた回転陽極型のX線管装置について説明する。この実施の形態において、上記実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   Next explained is an X-ray tube according to the third embodiment of the invention. In this embodiment, the X-ray tube is a rotary anode type X-ray tube. Hereinafter, a rotary anode type X-ray tube device including a rotary anode type X-ray tube will be described. In this embodiment, the same reference numerals are given to the same functional portions as those in the above embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

図14及び図15に示すように、X線管装置10は、筒状のハウジング20と、ハウジング20内に収納されたX線管30と、ハウジング20の内部に充填され、X線管30及びハウジング20間を満たす冷却液7と、回転駆動装置としてのステータコイル910とを備えている。   As shown in FIGS. 14 and 15, the X-ray tube apparatus 10 includes a cylindrical housing 20, an X-ray tube 30 housed in the housing 20, and the inside of the housing 20 filled with the X-ray tube 30 and A coolant 7 filling the space between the housings 20 and a stator coil 910 as a rotational drive device are provided.

X線管30は、真空外囲器31を備えている。真空外囲器31は、真空容器32と、絶縁部材40、50と、を備えている。絶縁部材40には陽極ターゲット35が間接的に取り付けられ、絶縁部材50には陰極36が間接的に取り付けられている。陰極36は、陽極ターゲット35に電子ビームを放射するものである。陽極ターゲット35及び陰極36は、真空外囲器31に収納されている。   The X-ray tube 30 includes a vacuum envelope 31. The vacuum envelope 31 includes a vacuum container 32 and insulating members 40 and 50. An anode target 35 is indirectly attached to the insulating member 40, and a cathode 36 is indirectly attached to the insulating member 50. The cathode 36 emits an electron beam to the anode target 35. The anode target 35 and the cathode 36 are housed in a vacuum envelope 31.

X線放射窓33は、真空容器32に気密に設けられている。金属表面部34は、真空側のX線放射窓33の表面側を含む真空容器32の内側に設けられ、接地電位に設定される。   The X-ray radiation window 33 is provided in the vacuum container 32 in an airtight manner. The metal surface portion 34 is provided inside the vacuum vessel 32 including the surface side of the X-ray radiation window 33 on the vacuum side, and is set to the ground potential.

陰極36には電圧供給端子54が接続されている。電圧供給端子54は、陰極36に負の電圧を印加するともに陰極36の電子放出源36aに電圧及び電流を供給するものである。   A voltage supply terminal 54 is connected to the cathode 36. The voltage supply terminal 54 applies a negative voltage to the cathode 36 and supplies a voltage and a current to the electron emission source 36 a of the cathode 36.

この実施の形態において、絶縁部材40は高電圧絶縁部材である。絶縁部材40は、ハウジング20の外部に露出した外部端面40Sを有している。この実施の形態において、外部端面40Sは平面である。   In this embodiment, the insulating member 40 is a high voltage insulating member. The insulating member 40 has an external end face 40 </ b> S exposed to the outside of the housing 20. In this embodiment, the outer end surface 40S is a flat surface.

外部端面40S上には、電圧供給端子44が設けられている。電圧供給端子44は固定体1に接続されている。この実施の形態において、電圧供給端子44は高電圧供給端子である。電圧供給端子44は、固定体1等を介して陽極ターゲット35に高電圧を供給するものである。   A voltage supply terminal 44 is provided on the external end face 40S. The voltage supply terminal 44 is connected to the fixed body 1. In this embodiment, the voltage supply terminal 44 is a high voltage supply terminal. The voltage supply terminal 44 supplies a high voltage to the anode target 35 via the fixed body 1 or the like.

支持部材25は、円環状に形成されている。支持部材25は、絶縁部材40をハウジング20に対し液密に支持するものである。
この実施の形態において、絶縁部材50は高電圧絶縁部材である。
The support member 25 is formed in an annular shape. The support member 25 supports the insulating member 40 in a liquid-tight manner with respect to the housing 20.
In this embodiment, the insulating member 50 is a high voltage insulating member.

高電圧コネクタ100は、有底筒状のハウジング101と、ハウジング101内にその先端が挿入されたケーブル102と、ハウジング101内に充填され、ケーブル102の端子102aをハウジング101の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部103と、この固定部103と底部47の外部端面40Sとの間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート104とを備えている。この実施の形態において、ケーブル102は、高電圧ケーブルである。固定部103は、電気絶縁材である。   The high-voltage connector 100 includes a bottomed cylindrical housing 101, a cable 102 having a tip inserted into the housing 101, and the housing 101 filled with the terminal 102a of the cable 102 facing the opening side of the housing 101. And a fixed portion 103 made of an epoxy resin material and a silicone plate 104 made of a silicone resin material inserted between the fixed portion 103 and the outer end surface 40S of the bottom portion 47. In this embodiment, the cable 102 is a high voltage cable. The fixing part 103 is an electrical insulating material.

この実施の形態において、高電圧コネクタ100の電気絶縁材としての固定部103は、底部47の外部端面40Sに間接的に密着されている。なお、固定部103は、外部端面40Sに直接密着されていても良い。高電圧コネクタ100は、電圧供給端子44に高電圧を与えるものである。   In this embodiment, the fixing portion 103 as an electrical insulating material of the high voltage connector 100 is in intimate contact with the outer end surface 40S of the bottom portion 47. Note that the fixing portion 103 may be in direct contact with the outer end surface 40S. The high voltage connector 100 provides a high voltage to the voltage supply terminal 44.

このように構成されたX線管装置では、次のように用いられる。高電圧コネクタ100をハウジング20に取り付ける際に、シリコーンプレート104が、それぞれ固定部103と、絶縁部材40の外部端面40Sとに密着するように押圧する。   The X-ray tube apparatus configured as described above is used as follows. When the high voltage connector 100 is attached to the housing 20, the silicone plate 104 is pressed so as to be in close contact with the fixing portion 103 and the outer end surface 40 </ b> S of the insulating member 40.

高電圧コネクタ200は、ハウジング201と、ケーブル202と、固定部203と、シリコーンプレート204とを備えている。この実施の形態において、ケーブル202は高電圧ケーブルである。固定部203は、電気絶縁材である。   The high voltage connector 200 includes a housing 201, a cable 202, a fixing portion 203, and a silicone plate 204. In this embodiment, cable 202 is a high voltage cable. The fixing part 203 is an electrical insulating material.

この実施の形態において、高電圧コネクタ200の電気絶縁材としての固定部203は、絶縁部材50の外部端面50Sに間接的に密着されている。なお、固定部203は、外部端面50Sに直接密着されていても良い。高電圧コネクタ200は、電圧供給端子54に高電圧を与えるものである。   In this embodiment, the fixing portion 203 as an electrical insulating material of the high voltage connector 200 is in intimate contact with the outer end surface 50 </ b> S of the insulating member 50. Note that the fixing portion 203 may be in direct contact with the outer end surface 50S. The high voltage connector 200 applies a high voltage to the voltage supply terminal 54.

このように構成されたX線管装置では、次のように用いられる。高電圧コネクタ200をハウジング20に取り付ける際に、シリコーンプレート204が、それぞれ固定部203と、絶縁部材50の外部端面50Sとに密着するように押圧する。   The X-ray tube apparatus configured as described above is used as follows. When attaching the high voltage connector 200 to the housing 20, the silicone plates 204 are pressed so as to be in close contact with the fixing portion 203 and the outer end surface 50 </ b> S of the insulating member 50.

X線遮蔽部としてのX線遮蔽キャップ300は、高電圧コネクタ100を覆うようにハウジング20に着脱可能に取り付けられている。X線遮蔽部としてのX線遮蔽キャップ400は、高電圧コネクタ200を覆うようにハウジング20に着脱可能に取り付けられている。X線遮蔽キャップ300及びX線遮蔽キャップ400は、X線不透過材を含む材料で形成されている。   An X-ray shielding cap 300 as an X-ray shielding part is detachably attached to the housing 20 so as to cover the high voltage connector 100. An X-ray shielding cap 400 as an X-ray shielding part is detachably attached to the housing 20 so as to cover the high voltage connector 200. The X-ray shielding cap 300 and the X-ray shielding cap 400 are made of a material containing an X-ray opaque material.

なお、陽極ターゲット35をモリブデンやモリブデン合金で形成した場合、陽極ターゲット35はX線を遮蔽することができる。この場合、X線管装置10にX線遮蔽キャップ300は設けなくとも良い。   When the anode target 35 is formed of molybdenum or a molybdenum alloy, the anode target 35 can shield X-rays. In this case, the X-ray tube apparatus 10 may not be provided with the X-ray shielding cap 300.

焦点F及び陰極36間には、集束電極9が位置している。集束電極9は、電子ビームを集束するものである。集束電極9は、陰極36から焦点Fに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極9は、固定体1に取り付けられている。   A focusing electrode 9 is located between the focal point F and the cathode 36. The focusing electrode 9 focuses the electron beam. The focusing electrode 9 is provided so as to surround the trajectory of the electron beam from the cathode 36 toward the focal point F. The focusing electrode 9 is attached to the fixed body 1.

冷却液7は、ハウジング20内に充填され、X線管30及びハウジング20間を満たしている。冷却液7としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液7として水系冷却液を用いている。   The coolant 7 is filled in the housing 20 and fills the space between the X-ray tube 30 and the housing 20. As the coolant 7, insulating oil or an aqueous coolant can be used. In this embodiment, an aqueous coolant is used as the coolant 7.

このように構成されたX線管装置10では、ステータコイル910に所定の電流を印加することでロータ920が回転し、陽極ターゲット35が回転する。次に、高電圧コネクタ100、200にそれぞれ所定の高電圧を印加する。   In the X-ray tube apparatus 10 configured as described above, by applying a predetermined current to the stator coil 910, the rotor 920 rotates and the anode target 35 rotates. Next, a predetermined high voltage is applied to each of the high voltage connectors 100 and 200.

高電圧コネクタ100に印加された高電圧は、電圧供給端子44、固定体1、軸受け930、回転体2及び継手部35cを介して陽極ターゲット35及び集束電極9に与えられる。高電圧コネクタ200に印加された高電圧は、電圧供給端子54を介して陰極36に与えられる。X線放射窓33を含む真空外囲器31は、接地されている。陰極36の電位は、−V/2に設定される。陽極ターゲット35の電位は、+V/2に設定される。   The high voltage applied to the high voltage connector 100 is applied to the anode target 35 and the focusing electrode 9 through the voltage supply terminal 44, the fixed body 1, the bearing 930, the rotating body 2, and the joint portion 35c. The high voltage applied to the high voltage connector 200 is applied to the cathode 36 via the voltage supply terminal 54. The vacuum envelope 31 including the X-ray radiation window 33 is grounded. The potential of the cathode 36 is set to -V / 2. The potential of the anode target 35 is set to + V / 2.

これにより、陰極36から陽極ターゲット35のターゲット面35bに電子ビームが放射され、ターゲット面35bに形成された焦点FからX線が放射され、X線は、X線放射窓33及び放射窓24を透過して外部へ放射される。   As a result, an electron beam is emitted from the cathode 36 to the target surface 35b of the anode target 35, X-rays are emitted from the focal point F formed on the target surface 35b, and the X-rays pass through the X-ray emission window 33 and the emission window 24. It is transmitted through and radiated to the outside.

次に、図2を参照しながら図14及び図15に示すX線管装置10について説明する。
陰極36は、ターゲット面35bに第1方向d1から電子ビームを入射させ、ターゲット面35bに焦点Fを形成する。陰極36は、陰極36から焦点Fに向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射する。焦点Fは、第3平面S3に沿った長軸aを有し、矩形状に形成されている。X線放射窓33は、焦点Fから第2方向d2に沿って位置している。第2平面S2及び第3平面S3が内側になす角度δは、45°乃至135°の範囲内の何れかである。この実施の形態において、角度δは90°である。第1方向d1が第1平面S1からなす角度αは、8°乃至30°の範囲内の何れかである。
Next, the X-ray tube apparatus 10 shown in FIGS. 14 and 15 will be described with reference to FIG.
The cathode 36 makes an electron beam incident on the target surface 35b from the first direction d1, and forms a focal point F on the target surface 35b. The cathode 36 emits an electron beam having a rectangular cross section perpendicular to the trajectory of the electron beam from the cathode 36 toward the focal point F. The focal point F has a long axis a along the third plane S3 and is formed in a rectangular shape. The X-ray radiation window 33 is located along the second direction d2 from the focal point F. The angle δ formed by the second plane S2 and the third plane S3 on the inner side is any of the range of 45 ° to 135 °. In this embodiment, the angle δ is 90 °. The angle α formed by the first direction d1 from the first plane S1 is any of 8 ° to 30 °.

上記のように構成された第3の実施の形態に係るX線管30及びX線管装置10によれば、X線管30は、陽極ターゲット35と、第1方向d1から電子ビームを入射させ、ターゲット面35bに焦点Fを形成する陰極36と、焦点Fから第2方向d2に沿って位置したX線放射窓33を有した真空外囲器31と、を備えている。陰極36は負の高電位に設定され、陽極ターゲット35は正の高電位に設定され、X線放射窓33を含む真空外囲器31は接地される。   According to the X-ray tube 30 and the X-ray tube apparatus 10 according to the third embodiment configured as described above, the X-ray tube 30 causes the electron beam to enter from the anode target 35 and the first direction d1. The cathode 36 that forms the focal point F on the target surface 35b, and the vacuum envelope 31 that includes the X-ray emission window 33 that is located along the second direction d2 from the focal point F. The cathode 36 is set to a negative high potential, the anode target 35 is set to a positive high potential, and the vacuum envelope 31 including the X-ray emission window 33 is grounded.

角度δは、90°である。X線放射窓33は、第2平面S2上から大きく外れて位置している。反跳電子は、焦点Fから第2平面S2に沿った方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、X線放射窓33は第2平面S2上に位置していないため、X線放射窓33への反跳電子の直撃を抑制することができ、X線放射窓33の加熱を抑制することができる。そして、X線放射窓33の破損を防止することができる。なお、焦点Fから飛び出す反跳電子の殆どは、X線放射窓33から外れた真空容器32の内面に衝撃を与えることとなる。
上記の効果は、角度δが45°乃至135°の範囲内の何れかである場合に得ることができる。
The angle δ is 90 °. The X-ray radiation window 33 is located far from the second plane S2. Recoil electrons jump out from the focal point F with an angular distribution that increases in the direction along the second plane S2. However, since the X-ray emission window 33 is not located on the second plane S2, it is possible to suppress recoil electrons from directly hitting the X-ray emission window 33 and to suppress heating of the X-ray emission window 33. Can do. And damage to the X-ray radiation window 33 can be prevented. Note that most of the recoil electrons that jump out of the focal point F impact the inner surface of the vacuum vessel 32 that is out of the X-ray emission window 33.
The above effect can be obtained when the angle δ is in the range of 45 ° to 135 °.

角度αは8°乃至30°の範囲内の何れかである。ターゲット面35bに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Fを形成させているため、X線放射窓33から放出されるX線出力を増大させることができる。   The angle α is in the range of 8 ° to 30 °. Since the focal point F is formed by making the electron beam incident on the target surface 35b at a relatively shallow angle, the X-ray output emitted from the X-ray emission window 33 can be increased.

また、ターゲット面35bの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点F近傍を含むターゲット面35bへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面35b(焦点F)の温度上昇や、ターゲット面35bに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やX線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点F以外からのX線の放射を抑制できるため、X線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。   In addition, since scattering of recoil electrons upward from the target surface 35b can be reduced, recollision of recoil electrons to the target surface 35b including the vicinity of the focal point F can be suppressed. Thereby, the temperature rise of the target surface 35b (focal point F) and the roughness caused by the target surface 35b can be suppressed, and the occurrence of discharge and the decrease in the output of X-rays can be suppressed. Furthermore, since the emission of X-rays from other than the focal point F can be suppressed, it is possible to suppress a decrease in the clarity of the X-ray image.

冷却液7として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液7は、真空容器32や絶縁部材40、50に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい(絶縁油の約2倍)ため、X線管30の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。   As the coolant 7, an aqueous coolant having the highest heat transfer coefficient and containing water as a main component can be used. For this reason, the coolant 7 can most effectively remove the heat transferred to the vacuum vessel 32 and the insulating members 40 and 50. Further, since the water-based coolant has a larger specific heat than the insulating oil (about twice that of the insulating oil), the temperature rise of the coolant due to the heat radiation of the X-ray tube 30 is suppressed to a low level.

絶縁部材40、50は冷却液7に接するため、陽極ターゲット35及び陰極36からの熱を効果的に冷却液7に放散でき、絶縁部材40、50に接続された高電圧コネクタ100、200の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ100、200の絶縁性を確保することができる。真空容器32はその内面が焦点Fから飛び出す反跳電子の殆どが衝撃したり、高温となった陽極ターゲット35からの熱輻射を受けて加熱されるが、真空容器32の外面は冷却液7に接するため、これらの熱を効果的に冷却液7に放散することができる。   Since the insulating members 40 and 50 are in contact with the cooling liquid 7, heat from the anode target 35 and the cathode 36 can be effectively dissipated into the cooling liquid 7, and the temperature of the high voltage connectors 100 and 200 connected to the insulating members 40 and 50. The insulation of the high voltage connectors 100 and 200 can be secured over a long period of time. The inner surface of the vacuum vessel 32 is heated by receiving most of the recoil electrons jumping out from the focal point F or receiving heat radiation from the anode target 35 which has become high temperature. Therefore, these heats can be effectively dissipated into the coolant 7.

上記したことから、X線放射窓33への反跳電子の直撃を抑制することができ、X線放射窓33の過度の温度上昇を伴わずにX線出力を増大させることができるX線管30及びX線管装置10を得ることができる。また、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いX線管30及びX線管装置10を得ることができる。   As described above, an X-ray tube that can suppress recoil electrons directly hitting the X-ray emission window 33 and increase the X-ray output without excessive temperature rise of the X-ray emission window 33. 30 and the X-ray tube apparatus 10 can be obtained. Moreover, the heat release characteristics can be improved, and the X-ray tube 30 and the X-ray tube apparatus 10 can be obtained with high reliability over a long period of time.

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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。たとえば上記実施例では
反跳電子の殆どが真空外囲器32の内面を衝撃する構造であるが、反跳電子の殆どの衝撃
を受ける構造体を真空外囲器32の内部に配置させることも可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. For example, in the above embodiment, most recoil electrons impact the inner surface of the vacuum envelope 32. However, a structure that receives the most impact of recoil electrons may be disposed inside the vacuum envelope 32. Is possible.

この発明は、上記X線管及びX線管装置に限らず、各種X線管及びX線管装置に適用することができる。   The present invention is not limited to the above X-ray tube and X-ray tube device, but can be applied to various X-ray tubes and X-ray tube devices.

1…固定体、2…回転体、7…冷却液、9…集束電極、10…X線管装置、20…ハウジング、30…X線管、31…真空外囲器、32…真空容器、33…X線放射窓、34…金属表面部、35…陽極ターゲット、35b…ターゲット面、36…陰極、36a…電子放出源、40,50…絶縁部材、a…長軸、F…焦点、d1…第1方向、d2…第2方向、d3…第3方向、S1…第1平面、S2…第2平面、S3…第3平面、α,β,δ,ε,ζ…角度。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed body, 2 ... Rotating body, 7 ... Coolant, 9 ... Focusing electrode, 10 ... X-ray tube apparatus, 20 ... Housing, 30 ... X-ray tube, 31 ... Vacuum envelope, 32 ... Vacuum container, 33 ... X-ray emission window, 34 ... metal surface portion, 35 ... anode target, 35b ... target surface, 36 ... cathode, 36a ... electron emission source, 40, 50 ... insulating member, a ... long axis, F ... focal point, d1 ... 1st direction, d2 ... 2nd direction, d3 ... 3rd direction, S1 ... 1st plane, S2 ... 2nd plane, S3 ... 3rd plane, (alpha), (beta), (delta), (epsilon), (zeta) ... angle.

Claims (9)

電子ビームが入射されることによりX線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、
前記ターゲット面に第1方向から電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、
前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から第2方向に沿って位置したX線放射窓を有した真空外囲器と、を備え、
前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面に接する平面を第1平面、前記焦点を通り前記ターゲット面の上方を向き前記第1平面に垂直な方向を第3方向、前記第1方向及び第3方向に沿った平面を第2平面、前記第2方向及び第3方向に沿った平面を第3平面、とすると、
前記第2平面及び第3平面が内側になす角度は、45°乃至135°の範囲内の何れかであり、
前記第1方向が前記第1平面からなす角度は、8°乃至30°の範囲内の何れかであるX線管。
An anode target having a target surface that emits X-rays upon incidence of an electron beam;
A cathode that makes an electron beam incident on the target surface from a first direction and forms a focal point on the target surface;
A vacuum envelope containing the anode target and the cathode, the inside of which is in a vacuum state, and having an X-ray emission window located along the second direction from the focal point,
A plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is a first plane, a direction passing through the focal point and above the target surface and perpendicular to the first plane is a third direction, the first direction, and the third direction. When the plane along the direction is the second plane, the plane along the second direction and the third direction is the third plane,
The angle formed by the second plane and the third plane on the inside is any one of the range of 45 ° to 135 °,
An X-ray tube in which the angle formed by the first direction from the first plane is in the range of 8 ° to 30 °.
前記陽極ターゲットは、接地電位に設定される請求項1に記載のX線管。   The X-ray tube according to claim 1, wherein the anode target is set to a ground potential. 前記真空外囲器は、真空側の前記X線放射窓の表面側を含む内側に設けられ、接地電位に設定される金属表面部さらに有している請求項1に記載のX線管。   2. The X-ray tube according to claim 1, wherein the vacuum envelope further includes a metal surface portion that is provided on an inner side including a surface side of the X-ray emission window on a vacuum side and is set to a ground potential. 前記第2方向が前記第1平面からなす角度は、5°乃至25°の範囲内の何れかである請求項1に記載のX線管。   2. The X-ray tube according to claim 1, wherein an angle formed by the second direction from the first plane is in a range of 5 ° to 25 °. 前記陰極は、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射し、
前記焦点は、前記第3平面に沿った長軸を有し、矩形状に形成されている請求項1に記載のX線管。
The cathode emits an electron beam having a rectangular cross section perpendicular to the trajectory of the electron beam from the cathode toward the focal point,
The X-ray tube according to claim 1, wherein the focal point has a long axis along the third plane and is formed in a rectangular shape.
前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部に設けられ、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
前記固定体及び回転体間に設けられた軸受けと、をさらに備え、
前記焦点の長軸は、前記回転軸を中心とする前記陽極ターゲットの回転方向に対して直交している請求項5に記載のX線管。
The anode target is fixed, is formed in a cylindrical shape extending along a rotation axis, and is rotatable around the rotation axis;
A fixed body that extends along the rotation axis and is provided inside the rotating body, and rotatably supports the rotating body;
A bearing provided between the fixed body and the rotating body,
The X-ray tube according to claim 5, wherein a long axis of the focal point is orthogonal to a rotation direction of the anode target around the rotation axis.
前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部に設けられ、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
前記固定体及び回転体間に設けられた軸受けと、をさらに備え、
前記焦点の長軸は、前記回転軸を中心とする前記陽極ターゲットの回転方向に平行である請求項5に記載のX線管。
The anode target is fixed, is formed in a cylindrical shape extending along a rotation axis, and is rotatable around the rotation axis;
A fixed body that extends along the rotation axis and is provided inside the rotating body, and rotatably supports the rotating body;
A bearing provided between the fixed body and the rotating body,
The X-ray tube according to claim 5, wherein a long axis of the focal point is parallel to a rotation direction of the anode target around the rotation axis.
前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部を貫通して形成され、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
前記固定体及び回転体間に設けられた軸受けと、
前記焦点及び陰極間に位置し、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道を取り囲み、前記固定体に取り付けられた集束電極と、をさらに備えている請求項5に記載のX線管。
The anode target is fixed, is formed in a cylindrical shape extending along a rotation axis, and is rotatable around the rotation axis;
A fixed body that extends along the rotation axis and penetrates the inside of the rotating body, and rotatably supports the rotating body;
A bearing provided between the fixed body and the rotating body;
The X-ray tube according to claim 5, further comprising: a focusing electrode positioned between the focal point and the cathode, surrounding a trajectory of an electron beam from the cathode toward the focal point, and attached to the fixed body.
電子ビームが入射されることによりX線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面に第1方向から電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から第2方向に沿って位置したX線放射窓を有した真空外囲器と、を具備したX線管を備え、
前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面に接する平面を第1平面、前記焦点を通り前記ターゲット面の上方を向き前記第1平面に垂直な方向を第3方向、前記第1方向及び第3方向に沿った平面を第2平面、前記第2方向及び第3方向に沿った平面を第3平面、とすると、
前記第2平面及び第3平面が内側になす角度は、45°乃至135°の範囲内の何れかであり、
前記第1方向が前記第1平面からなす角度は、8°乃至30°の範囲内の何れかであるX線管装置。
An anode target having a target surface that emits X-rays upon incidence of an electron beam; a cathode that causes an electron beam to enter the target surface from a first direction to form a focal point; and the anode target And a vacuum envelope having an X-ray emission window that contains a cathode and has an X-ray emission window located in a second direction from the focal point,
A plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is a first plane, a direction passing through the focal point and above the target surface and perpendicular to the first plane is a third direction, the first direction, and the third direction. When the plane along the direction is the second plane, the plane along the second direction and the third direction is the third plane,
The angle formed by the second plane and the third plane on the inside is any one of the range of 45 ° to 135 °,
The X-ray tube apparatus, wherein an angle formed by the first direction from the first plane is in a range of 8 ° to 30 °.
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