JP2011243421A

JP2011243421A - Ｘ線管装置

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Publication number: JP2011243421A
Application number: JP2010114658A
Authority: JP
Inventors: Hideo Abu; 秀郎阿武; Tomonari Ishihara; 智成石原; Hitoshi Shimizu; 清水　　仁
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】放電の発生を低減できるＸ線管装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線管装置は、真空外囲器、陽極ターゲット及び陰極を有するＸ線管と、ハウジングと、冷却液と、高電圧絶縁部材４０と、高電圧供給端子４４と、高電圧絶縁部材の真空側の表面に設けられた積層膜７０とを備えている。高電圧絶縁部材４０は、端面４１を有し、真空外囲器に気密に取り付けられ、陰極及び陽極ターゲットの何れか一方が取り付けられている。積層膜７０は、高電圧絶縁部材４０より面抵抗値の低い高抵抗部材で形成された膜７２と、それぞれ上記高抵抗部材よりも面抵抗値の低い低抵抗部材で環状に形成され、互いに間隔を置いて位置した複数の環状膜７１を含んだ環状膜群と、が積層して形成されている。
【選択図】図４

Description

この発明の実施形態は、Ｘ線管装置に関する。

Ｘ線管装置は、医療診断機器など、多くの用途に利用されている。Ｘ線管装置は、Ｘ線管と、Ｘ線管を収納したハウジングとを備えている。Ｘ線管は、真空外囲器と、真空外囲器内に設けられた陰極及び陽極とを備えている。陰極及び陽極間には、高電圧が印加されている。このため、陰極から放出された電子は加速され陽極に衝突し、陽極はＸ線を放出する。Ｘ線は、真空外囲器のＸ線放射窓及びハウジングのＸ線放射窓を通過させて外部に取り出される。

陰極及び陽極は、真空外囲器に気密に取り付けられた高電圧絶縁部材を介して真空外囲器内に配置されている（例えば、特許文献１及び２参照）。高電圧絶縁部材の材質および厚みは、高電圧絶縁部材自体の電圧耐久性が十分高くなるように選定されている。

その他、上記Ｘ線管装置に関連した分野においては、種々の技術が知られている（例えば、特許文献３乃至５参照）。

特開２００２−２１６６８２号公報米国特許第６５５６６５４号明細書実公昭４０−２５４６６号公報特公昭４７−３６９５０号公報米国特許第６８１９７４１号明細書

ところで、上記特許文献１及び２のＸ線管では以下のような問題がある。実際にＸ線を発生して使用した場合、高電圧絶縁部材の真空側の表面は、陽極の表面で反跳した反射電子の一部や、陰極や真空外囲器を構成する金属部材の表面のバリや傷などの電界放射源を基点として放射された電子が衝撃される。後者は前駆放電と呼ばれることもある。

実際にＸ線を発生して使用した場合には、上記のように高電圧絶縁部材が電子衝撃を受けるため、単にＸ線管に高電圧を印加した場合に計算し得る電位分布と、実際にＸ線を発生して使用した場合に形成される電位分布とは、高電圧絶縁部材近傍で大きく異なることとなる。

通常Ｘ線管で使用されるガラスやアルミナのような絶縁物に電子が衝撃すると、入射電子１個に対して平均して１個以上の２次電子が放出され、結果、電子衝撃された場所は＋に帯電することになる。このような電荷の蓄積は高電圧絶縁部材表面上で不均一、かつ局所的に発生する。＋に帯電すると電界強度がより高められ、さらに電子衝撃を受け易くなる。

その結果、高電圧絶縁部材の蓄積電荷量は暴走的に増大し、遂には電界放射源とその対向電極の間でアーク放電が発生することとなる。陽極側の高電圧絶縁部材の場合には電界放射源は真空外囲器を構成する金属部材であり、その対向電極は陽極である。陰極側の高電圧絶縁部材の場合には電界放射源は陰極であり、その対向電極は真空外囲器を構成する金属部材である。

このような問題を解決するため、上記特許文献３乃至５には、その対策の技術が開示されている。しかしながら、本願発明者等の経験によれば、このような対策では放電の発生の低減に不十分であり、依然として放電の発生を招くものと想定される。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、放電の発生を低減できるＸ線管装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係るＸ線管装置は、
真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられた陽極ターゲットと、前記真空外囲器内に設けられて前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極と、を有するＸ線管と、
前記Ｘ線管を収納したハウジングと、
前記Ｘ線管及びハウジング間に充填された冷却液と、
前記ハウジングの外側に露出した端面を有し、前記真空外囲器に気密に取り付けられ、前記陰極及び陽極ターゲットの何れか一方が取り付けられた高電圧絶縁部材と、
前記高電圧絶縁部材に設けられ、前記端面から突出し、前記端面とともに前記ハウジングの外側に露出した高電圧供給端子と、
前記高電圧絶縁部材の真空側の表面に設けられた積層膜と、を備え、
前記積層膜は、前記高電圧絶縁部材より面抵抗値の低い高抵抗部材で形成された膜と、それぞれ前記高抵抗部材よりも面抵抗値の低い低抵抗部材で環状に形成され、互いに間隔を置いて位置した複数の環状膜を含んだ環状膜群と、が積層して形成されていることを特徴としている。

第１の実施の形態に係るＸ線管装置を分解して示す断面図である。図１に示した接合部を示す正面図である。図１に示した接合部を示す平面図である。上記Ｘ線管装置の一部を示す拡大断面図であり、高電圧絶縁部材４０及び積層膜７０を示す図である。上記Ｘ線管装置の他の一部を示す拡大断面図であり、高電圧絶縁部材５０及び積層膜８０を示す図である。図５と同様、上記Ｘ線管装置の他の一部を示す平面図である。第２の実施の形態に係るＸ線管装置を分解して示す断面図である。

以下、図面を参照しながら第１の実施の形態に係るＸ線管装置について詳細に説明する。
図１に示すように、Ｘ線管装置１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０内に収容されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填された冷却液７と、を備えている。

ハウジング２０は、ハウジング本体２０ａと、円環部２０ｂと、を有している。ハウジング本体２０ａは、筒部２０ｃと、筒部２０ｃの一端に設けられた円環部２０ｄと、が一体となって形成されている。筒部２０ｃの一部には、Ｘ線を外部に放射するための放射窓２４が形成されている。円環部２０ｂは、筒部２０ｃ（ハウジング本体２０ａ）の他端に取付けられている。ここでは、円環部２０ｂは、筒部２０ｃに取り外し可能にネジ留め（図示せず）されている。

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の外部には、冷却液循環ポンプ２２及び熱交換器２３が設けられている。冷却液循環ポンプ２２は、ハウジング２０に連結されている。冷却液循環ポンプ２２は、冷却液７の流れをハウジング２０内に作り出すものである。熱交換器２３は、ハウジング２０及び冷却液循環ポンプ２２間に連結されている。熱交換器２３は、冷却液７の熱を外部に放出するものである。

Ｘ線管３０は、真空外囲器３１と、高電圧絶縁部材４０と、高電圧絶縁部材５０とを備えている。真空外囲器３１は、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成された真空容器３２を備えている。陽極ターゲット３５ａ及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。真空外囲器３１の内部は真空状態である。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、放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。

高電圧絶縁部材４０は、真空容器３２に気密に接続され、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材４０には陽極ターゲット３５ａが間接的に取り付けられている。高電圧絶縁部材４０は、軸の周りに回転対称形状である。高電圧絶縁部材４０は、冷却液７に直接又は間接的に接し冷却液７に熱を伝達する熱伝達面４３と、ハウジング２０（円環部２０ｄ）の開口に対向し、ハウジング２０の外側に露出した端面４１を含んでいる。詳しくは、高電圧絶縁部材４０は、熱伝達面４３を有した筒部４６と、筒部４６の一端側を閉塞し、熱伝達面４３及び端面４１を有した円環状の底部４７と、が一体となって形成されている。この実施の形態において、熱伝達面４３は、冷却液７に直に接している。端面４１は平面である。

底部４７には高電圧供給端子４４が設けられている。高電圧供給端子４４は、底部４７の開口部に設けられている。高電圧供給端子４４は、端面４１から突出し、端面４１とともにハウジング２０の外側に露出している。高電圧供給端子４４は、陽極３５に高電圧を供給するものである。高電圧供給端子４４は金属端子であり、円環状の底部４７にろう付けされている。

陽極３５は、陽極ターゲット３５ａを有している。陽極ターゲット３５ａは、ターゲット層３５ｔを有している。ターゲット層３５ｔは、電子が照射されることによりＸ線を放出する。

Ｘ線管装置１０は、ステータコイル９１０、ロータ９２０、軸受け９３０、固定体１、回転体２及び支持体３５ｂを備えている。固定体１は円柱状に形成されている。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。ステータコイル９１０は、ハウジング２０に取付けられ、ロータ９２０と対向している。軸受け９３０は、固定体１及び回転体２の間の隙間に設けられている。

支持体３５ｂは、高電圧絶縁部材４０の内側（真空内部）に位置している。支持体３５ｂは、テーパ穴を有し、テーパ穴に固定体１のテーパ部が嵌合されている。支持体３５ｂは、陽極ターゲット３５ａを間接的に支持している。支持体３５ｂには、円環状のスリット溝および半径方向に沿った矩形状のスリット溝（図示せず）が形成されている。

支持体３５ｂは、底部４７に間隔を置いて位置している。支持体３５ｂは、筒部４６の内面に接合された接合部３５ｃを含んでいる。接合部３５ｃは、支持体３５ｂにろう付けされている。接合部３５ｃを含む支持体３５ｂは、金属で形成されている。

図１、図２及び図３に示すように、接合部３５ｃは、可撓性を示すものである。このため、接合部３５ｃは、高温時に弾性変形し熱応力の少なくとも一部を緩和するものである。この実施の形態において、接合部３５ｃは、筒部４６の内面に対向した凹凸面３５ｄを有している。凸部３５ｅは、接合部３５ｃの周りに互いに隣合って並べられている。筒部４６の内面に、接合部３５ｃの凸部３５ｅが接合されている。なお、支持体３５ｂは、高温時に弾性変形し熱応力の少なくとも一部を緩和する可撓性部品を介して高電圧絶縁部材４０の内面に接合されていればよい。

図１に示すように、高電圧絶縁部材４０の内面には、メタライズ層１１が形成されている。メタライズ層１１は、高電圧供給端子４４及び接合部３５ｃに接続されている。このため、高電圧供給端子４４、メタライズ層１１、支持体３５ｂ、固定体１、軸受け９３０及び回転体２を介して陽極ターゲット３５ａに高電圧が供給される。

高電圧供給端子４４及び接合部３５ｃを繋ぐメタライズ層１１の形状を幅の狭い帯状とすることにより、メタライズ層１１を介した陽極３５からの不要な熱伝導を抑制することができる。

支持部材２５は、円環状に形成されている。高電圧絶縁部材４０は支持部材２５に取付けられている。支持部材２５は、円環部２０ｄに対向している。円環部２０ｄは、支持部材２５と対向した側に形成された円環状の溝部を有している。支持部材２５及び円環部２０ｄ間の隙間は、上記溝部に設けられた円環状のＯリングによりシールされている。上記Ｏリングは、支持部材２５及び円環部２０ｄ間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。

高電圧絶縁部材５０は、真空容器３２に気密に接続され、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材５０には、陰極３６が間接的に取り付けられている。高電圧絶縁部材５０は、軸の周りに回転対称形状である。高電圧絶縁部材５０は、冷却液７に直接又は間接的に接し冷却液７に熱を伝達する熱伝達面５３と、ハウジング２０（円環部２０ｂ）の開口に対向し、ハウジング２０の外側に露出した端面５１を含んでいる。詳しくは、高電圧絶縁部材５０は、熱伝達面５３を有した筒部５６と、筒部５６の一端側を閉塞し、端面５１を有した円環状の底部５７と、が一体となって形成されている。この実施の形態において、熱伝達面５３は、冷却液７に直に接している。端面５１は平面である。

高電圧絶縁部材５０の内部には、陰極３６に接続され、端面５１側へ導出する高電圧供給端子５４が設けられている。陰極３６は、高電圧絶縁部材５０に取り付けられた、低膨張合金であるＫＯＶ部材５５で支持されている。高電圧供給端子５４及び高電圧絶縁部材５０間、並びにＫＯＶ部材５５及び高電圧絶縁部材５０間は、ろう付けされている。高電圧供給端子５４は、陰極３６に高電圧を供給するものである。高電圧供給端子５４は、端面５１から突出し、端面５１とともにハウジング２０の外側に露出している。高電圧供給端子５４は金属端子である。

図示しないが、陰極３６は、電子を放出する電子放出源を有している。このため、陰極３６は、陽極ターゲット３５ａ（ターゲット層３５ｔ）に照射する電子を放出することができる。

高電圧絶縁部材４０、５０は、ガラス材、アルミナ、窒化珪素、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、窒化アルミニウム、ベリリア等の材料で形成することができる。ガラス材としては、石英ガラス、サファイア、無アルカリガラス等の材料が挙げられる。高電圧絶縁部材４０、５０は、熱伝導率の大きい窒化アルミニウムやベリリア等のセラミクスを用いて形成した方が好ましい。

支持部材２６は、円環状に形成されている。高電圧絶縁部材５０は支持部材２６に取付けられている。支持部材２６は、円環部２０ｂに対向している。円環部２０ｂは、支持部材２６と対向した側に形成された円環状の溝部を有している。支持部材２６及び円環部２０ｂ間の隙間は、上記溝部に設けられた円環状のＯリングによりシールされている。上記Ｏリングは、支持部材２６及び円環部２０ｂ間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。

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高電圧ケーブル１０２と、ハウジング１０１内に充填され、高電圧ケーブル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電気絶縁材１０３と、この電気絶縁材１０３と高電圧絶縁部材４０の端面４１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、高電圧コネクタ１００の電気絶縁材１０３は、高電圧絶縁部材４０の端面４１に間接的に密着されている。なお、電気絶縁材１０３は、端面４１に直接密着されていても良い。電気絶縁材１０３は、例えば、電気絶縁ゴムやエポキシ樹脂を利用できる。高電圧コネクタ１００は、高電圧供給端子４４に高電圧を与えるものである。

このように構成された高電圧コネクタ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、それぞれ電気絶縁材１０３と、高電圧絶縁部材４０の端面４１とに密着するように押圧する。

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高電圧ケーブル２０２と、ハウジング２０１内に充填され、高電圧ケーブル２０２の端子２０２ａをハウジング２０１の開口部側に向けて固定する電気絶縁材２０３と、この電気絶縁材２０３と高電圧絶縁部材５０の端面５１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、高電圧コネクタ２００の電気絶縁材２０３は、高電圧絶縁部材５０の端面５１に間接的に密着されている。なお、電気絶縁材２０３は、端面５１に直接密着されていても良い。電気絶縁材２０３は、例えば、電気絶縁ゴムやエポキシ樹脂を利用できる。高電圧コネクタ２００は、高電圧供給端子５４に高電圧を与えるものである。

このように構成された高電圧コネクタ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、それぞれ電気絶縁材２０３と、高電圧絶縁部材５０の端面５１とに密着するように押圧する。

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。

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３５ａ（陽極３５）が回転する。次に、高電圧コネクタ１００、２００に所定の高電圧を印加すると、陰極３６から陽極ターゲット３５ａのターゲット層３５ｔに電子が照射され、ターゲット層３５ｔからＸ線が放射窓２４、３３から外部へ放射される。

図１及び図４に示すように、積層膜７０は、高電圧絶縁部材４０の真空側の表面に設けられている。積層膜７０は、高電圧絶縁部材４０より面抵抗値の低い高抵抗部材で形成された膜７２と、複数の環状膜７１を含んだ環状膜群と、が積層して形成されている。複数の環状膜７１は、それぞれ上記高抵抗部材よりも面抵抗値の低い低抵抗部材で環状に形成され、互いに間隔を置いて位置している。

環状膜７１は、高電圧絶縁部材４０と同軸の周りで回転対称形状又はその一部からなる形状に形成されている。この実施の形態において、環状膜７１は、高電圧絶縁部材４０と同軸の周りで回転対称形状に形成され、全周に亘って連続して形成されている。

環状膜７１は、高電圧絶縁部材４０及び膜７２に接していることを除くと、電気的にフローティング状態にある。複数の環状膜７１が並んだ方向（高電圧絶縁部材４０の母線方向）に沿った複数の環状膜７１の幅Ｗ１ａは、複数の環状膜７１の間隔Ｄ１ａより小さい。

環状膜群（複数の環状膜７１）は、高電圧絶縁部材４０の真空側の表面上に形成されている。膜７２は、環状膜群（複数の環状膜７１）を覆って高電圧絶縁部材４０の真空側の表面上に形成されている。膜７２の局所的な電荷の蓄積をより低減させるためには、膜７２は、真空容器３２（真空外囲器３１）及び陽極ターゲット３５ａ（陽極３５）の何れか１つに短絡していることが好ましい。この実施の形態において、膜７２は、真空容器３２（真空外囲器３１）及び接合部３５ｃ（陽極３５）に短絡している。環状膜群（複数の環状膜７１）の膜厚をＴ１ａ、膜７２の膜厚をＴ２ａとすると、Ｔ１ａ＜Ｔ２ａである。

図１、図５及び図６に示すように、積層膜８０は、高電圧絶縁部材５０の真空側の表面に設けられている。積層膜８０は、高電圧絶縁部材５０より面抵抗値の低い高抵抗部材で形成された膜８２と、複数の環状膜８１を含んだ環状膜群と、が積層して形成されている。複数の環状膜８１は、それぞれ上記高抵抗部材よりも面抵抗値の低い低抵抗部材で環状に形成され、互いに間隔を置いて位置している。

環状膜８１は、高電圧絶縁部材５０と同軸の周りで回転対称形状又はその一部からなる形状に形成されている。この実施の形態において、環状膜８１は、高電圧絶縁部材５０と同軸の周りで回転対称形状に形成され、全周に亘って連続して形成されている。

環状膜８１は、高電圧絶縁部材５０及び膜８２に接していることを除くと、電気的にフローティング状態にある。複数の環状膜８１が並んだ方向（高電圧絶縁部材５０の母線方向）に沿った複数の環状膜８１の幅Ｗ１ｂは、複数の環状膜８１の間隔Ｄ１ｂより小さい。

環状膜群（複数の環状膜８１）は、高電圧絶縁部材５０の真空側の表面上に形成されている。膜８２は、環状膜群（複数の環状膜８１）を覆って高電圧絶縁部材５０の真空側の表面上に形成されている。膜８２の局所的な電荷の蓄積をより低減させるためには、膜８２は、真空容器３２（真空外囲器３１）及び陰極３６の何れか１つに短絡していることが好ましい。この実施の形態において、膜８２は、真空容器３２（真空外囲器３１）に短絡している。環状膜群（複数の環状膜８１）の膜厚をＴ１ｂ、膜８２の膜厚をＴ２ｂとすると、Ｔ１ｂ＜Ｔ２ｂである。

膜７２、８２を形成する高抵抗部材は、単体物質、酸化物、炭化物及び窒化物の何れか１つを主成分とする材料で形成されている。詳しくは、膜７２、８２を形成する高抵抗部材を構成する物質は、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｇ（銀）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）の何れか１つを主構成元素としている。膜７２、８２を形成する高抵抗部材は、上記単体物質、酸化物、炭化物及び窒化物の複合物であってもよい。

例えば、膜７２、８２を形成する高抵抗部材に、酸化クロム、ＭｏＣ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｎｉ−Ｃｒ、煤、ＤＬＣなどを利用することができる。
上記のように、Ｘ線管装置１０が形成されている。

上記のように構成された第１の実施の形態に係るＸ線管装置１０によれば、Ｘ線管装置１０は、真空外囲器３１と、陽極ターゲット３５ａと、陰極３６と、を有するＸ線管３０と、ハウジング２０と、冷却液７と、高電圧絶縁部材４０、５０と、高電圧供給端子４４、５４と、積層膜７０、８０と、を備えている。積層膜７０は、高電圧絶縁部材４０の真空側の表面に設けられている。積層膜８０は、高電圧絶縁部材５０の真空側の表面に設けられている。

積層膜７０は、高電圧絶縁部材４０より面抵抗値の低い高抵抗部材で形成された膜７２と、それぞれ上記高抵抗部材よりも面抵抗値の低い低抵抗部材で環状に形成され、互いに間隔を置いて位置した複数の環状膜７１を含んだ環状膜群と、が積層して形成されている。

積層膜８０は、高電圧絶縁部材５０より面抵抗値の低い高抵抗部材で形成された膜８２と、それぞれ上記高抵抗部材よりも面抵抗値の低い低抵抗部材で環状に形成され、互いに間隔を置いて位置した複数の環状膜８１を含んだ環状膜群と、が積層して形成されている。

環状膜７１、８１により、高電圧絶縁部材４０、５０の円周方向（内周方向）に電位分布の均一化をもたらすことができ、蓄積電荷をより広い面積にかつ均一に分散することができる。このため、蓄積電荷をより小さい電流密度で逃すことができる。

また、膜７２、８２により、蓄積電荷を高電圧絶縁部材４０、５０の母線方向（管軸方向）に逃し易くする経路を形成することができる。
これにより、環状膜７１、８１及び膜７２、８２の作用が相俟って、電荷が高電圧絶縁部材４０、５０の表面で局所的に存留することが防止される効果が生まれる。すなわち、積層膜７０、８０により、高電圧絶縁部材４０、５０の表面における蓄積電荷量の増大を抑制できるため、放電の発生を低減することができる。

また、Ｘ線の照射が続くと、陽極ターゲット３５ａ及び陰極３６の温度が上昇する。陽極ターゲット３５ａの熱は、回転体２、軸受け９３０、固定体１及び支持体３５ｂを介して高電圧絶縁部材４０に伝達される。陰極３６の熱は、高電圧供給端子５４を介して高電圧絶縁部材５０に伝達される。高電圧絶縁部材４０、５０は、これらの熱伝達面４３、５３が冷却液７に接しているため、冷却されている。すなわち、陽極３５及び陰極３６の熱は、冷却液７に放散され、高電圧コネクタ１００、２００の温度を低くできるため、高電圧コネクタ１００、２００の熱変形が抑制される。その結果、高電圧コネクタ１００、２００及び端面５１、端面６１の密着界面に沿った放電が抑制され、長期にわたって絶縁性を確保することができる。
接合部３５ｃは、可撓性を示すものである。このため、陽極３５と高電圧絶縁部材４０との良好な接続状態の安定化を図ることができる。

冷却液７は、冷却液循環ポンプ２２で循環され、熱交換器２３により熱が外部に放出される。なお、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ため、高電圧絶縁部材４０、５０を効率よく冷却できる。水系の冷却液７は、熱伝達率が高いため、冷却液７全体がより均一な温度となる。また、水系の冷却液７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。
上記したことから、放電の発生を低減できるＸ線管装置を得ることができる。

次に、第２の実施の形態に係るＸ線管装置について詳細に説明する。この実施の形態において、他の構成は上述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７に示すように、真空容器３２は支持部材２６に気密に接続されている。このため、高電圧絶縁部材５０は熱伝達面５３を有していない。端面５１は、ハウジング２０の外部から内部に向かって細くなるテーパ状の凹面である。高電圧絶縁部材５０の真空側の表面は、先端（陽極３５）に向かって細くなるテーパ状の凸面である。

高電圧コネクタ２００は、シリコーンプレート２０４を備えていない。高電圧コネクタ２００の電気絶縁材２０３は、先端に向かって細くなるテーパ状の凸面を有している。電気絶縁材２０３の凸面は、高電圧絶縁部材５０の端面５１に直に密着されている。

積層膜８０は、高電圧絶縁部材５０の真空側の表面に設けられている。環状膜８１は、高電圧絶縁部材５０と同軸の周りで回転対称形状又はその一部からなる形状に形成されている。この実施の形態において、環状膜８１は、高電圧絶縁部材５０と同軸の周りで回転対称形状に形成され、全周に亘って連続して形成されている。

環状膜８１は、高電圧絶縁部材５０及び膜８２に接していることを除くと、電気的にフローティング状態にある。複数の環状膜８１が並んだ方向（高電圧絶縁部材５０の母線方向）に沿った複数の環状膜８１の幅は、複数の環状膜８１の間隔より小さい。

環状膜群（複数の環状膜８１）は、高電圧絶縁部材５０の真空側の表面上に形成されている。膜８２は、環状膜群（複数の環状膜８１）を覆って高電圧絶縁部材５０の真空側の表面上に形成されている。膜８２の局所的な電荷の蓄積をより低減させるためには、膜８２は、真空容器３２（真空外囲器３１）及び陰極３６の何れか１つに短絡していることが好ましい。この実施の形態において、膜８２は、支持部材２６を介して真空容器３２（真空外囲器３１）に短絡し、ＫＯＶ部材５５を介して陰極３６に短絡している。環状膜群（複数の環状膜８１）の膜厚は、膜８２の膜厚より小さい。

上記のように構成された第２の実施の形態に係るＸ線管装置１０によれば、Ｘ線管装置１０は、真空外囲器３１と、陽極ターゲット３５ａと、陰極３６と、を有するＸ線管３０と、ハウジング２０と、冷却液７と、高電圧絶縁部材４０、５０と、高電圧供給端子４４、５４と、積層膜７０、８０と、を備えている。積層膜７０は、高電圧絶縁部材４０の真空側の表面に設けられている。積層膜８０は、高電圧絶縁部材５０の真空側の表面に設けられている。

また、膜７２、８２により、蓄積電荷を高電圧絶縁部材４０、５０の母線方向（管軸方向）に逃し易くする経路を形成することができる。
これにより、環状膜７１、８１及び膜７２、８２の作用が相俟って、電荷が高電圧絶縁部材４０、５０の表面で局所的に存留することが防止される効果が生まれる。すなわち、積層膜７０、８０により、高電圧絶縁部材４０、５０の表面における蓄積電荷量の増大を抑制できるため、放電の発生を低減することができる。
上記したことから、放電の発生を低減できるＸ線管装置を得ることができる。
以上説明した実施の形態によれば、放電の発生を低減できる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。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。

例えば、膜７２、８２の形成方法としては、水ガラスをバインダとして、上述した材料からなる粉体を分散させた塗料を塗布する方法、真空蒸着やイオンプレーティングなどの物理蒸着法などを採用することができる。

膜７２、８２のシート抵抗は、１０^１１乃至１０^１３Ω／□（スクエア）の範囲となるように膜７２、８２の膜厚を調整することが望ましい。
膜７２、８２のその他の特性として、膜７２、８２を形成する高抵抗部材は、飽和蒸気圧が低く、２次電子放出係数が小さい物質が好ましい。
膜７２、８２は、巨視的にみて不連続に形成された膜ではない。言い換えると、膜７２、８２は、環状膜７１、８１のような切れ目のある膜ではない。

膜７２、８２は、均一膜とは限らず、場所によって組成、膜厚が異なっていてもよい。また、膜７２、８２は、連続膜とは限らず、例えば金属を薄く蒸着して形成された高抵抗膜のように微視的にみて微細な島が５００乃至５０Åの間隔を置いて集合して形成されていてもよい。すなわち、膜７２、８２は、所謂アイランド状の膜であってもよい。

このような膜の詳細については、下記の文献に記載されている。

K.L.CHOPRA著「ＴＨＩＮＦＩＬＭＰＨＥＮＯＭＥＮＡ」、ROBERT E. KRIEGER PUBLISH-ING COMPANY, HUNTINGTON NEW YORK,1979
環状膜７１、８１は、連続的な金属膜が好ましい。環状膜７１、８１の形成方法としては、高融点金属法を代表例とする導電性ペーストを使った塗布法、真空蒸着やイオンプレーティングなどの物理蒸着法等を採用することができる。

複数の環状膜７１の幅Ｗ１ａは、複数の環状膜７１の間隔Ｄ１ａより小さければよく、例えば、幅Ｗ１ａは間隔Ｄ１ａの１／５以下にすればよい。複数の環状膜８１の幅Ｗ１ｂは、複数の環状膜８１の間隔Ｄ１ｂより小さければよく、例えば、幅Ｗ１ｂは間隔Ｄ１ｂの１／５以下にすればよい。上記のことは、あまり大きくし過ぎると、膜７２、８２の電界方向に沿う回路抵抗が小さくなって、膜７２、８２の電圧耐久性が不足したり、高電圧印加時の暗電流による発熱により、膜が破損したりする恐れがあるためである。

環状膜群を塗布法で形成させる場合、環状膜の端部にエッジが形成され易い。
実施例では、環状膜７１は高電圧絶縁部材４０上に形成され、膜７２は環状膜７１を覆って高電圧絶縁部材４０上に形成されている。環状膜８１は高電圧絶縁部材５０上に形成され、膜８２は環状膜８１を覆って高電圧絶縁部材５０上に形成されている。このため、環状膜７１、８１のエッジ付近が、真空−金属−絶縁物がともに存在する所謂３重点となることを回避することができる。環状膜７１、８１のエッジが電界放射源とならないため、より確実に放電の低減を図ることができる。

なお、積層膜７０、８０の積層構造は上述した例に限定されるものではない。
例えば、環状膜７１、８１の端部にエッジが形成されない場合には、積層膜７０、８０の膜厚は環状膜７１、８１の膜厚よりも小さくすることが可能である。環状膜７１、８１の端部にエッジを形成させないためには、環状膜群を物理蒸着法で形成させることが好ましい。

環状膜群を物理蒸着法で形成させる場合に、被着体である高電圧絶縁部材４０、５０上に適度な間隔をおいてマスキング冶具を配置することにより、環状膜の端部の膜厚が除々に減少し、エッジが形成されることが防止される。個々の環状膜７１、８１はマスキング冶具の開口窓の格子に対応した数個所の切れ目が発生する。環状膜７１、８１は切れ目なく連続していることが理想であるが、格子幅を極力小さくすることで切れ目の幅を狭くすることができ、連続した環状膜７１、８１の場合と同様の効果を得ることができる。また、マスキング冶具を軸の周りに回転させながら成膜することにより、環状膜７１、８１に切れ目の発生を防ぐこともできる。

また、積層膜７０において、膜７２が高電圧絶縁部材４０上に形成され、環状膜７１が膜７２上に形成されていてもよい。積層膜８０において、膜８２が高電圧絶縁部材５０上に形成され、環状膜８１が膜８２上に形成されていてもよい。
この実施の形態は、上述したＸ線管装置１０等の回転陽極型のＸ線管装置に限らず、固定陽極型のＸ線管装置に適用することができる。

１…固定体、２…回転体、７…冷却液、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、３５…陽極、３５ａ…陽極ターゲット、３６…陰極、４０，５０…高電圧絶縁部材、４１，５１…端面、４４，５４…高電圧供給端子、７０，８０…積層膜、７１，８１…環状膜、７２，８２…膜、１００，２００…高電圧コネクタ、１０３，２０３…電気絶縁材、１０４，２０４…シリコーンプレート、Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ…膜厚、Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ…幅、Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ…間隔。

Claims

真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられた陽極ターゲットと、前記真空外囲器内に設けられて前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極と、を有するＸ線管と、
前記Ｘ線管を収納したハウジングと、
前記Ｘ線管及びハウジング間に充填された冷却液と、
前記ハウジングの外側に露出した端面を有し、前記真空外囲器に気密に取り付けられ、前記陰極及び陽極ターゲットの何れか一方が取り付けられた高電圧絶縁部材と、
前記高電圧絶縁部材に設けられ、前記端面から突出し、前記端面とともに前記ハウジングの外側に露出した高電圧供給端子と、
前記高電圧絶縁部材の真空側の表面に設けられた積層膜と、を備え、
前記積層膜は、前記高電圧絶縁部材より面抵抗値の低い高抵抗部材で形成された膜と、それぞれ前記高抵抗部材よりも面抵抗値の低い低抵抗部材で環状に形成され、互いに間隔を置いて位置した複数の環状膜を含んだ環状膜群と、が積層して形成されていることを特徴とするＸ線管装置。
前記高電圧絶縁部材は、軸の周りに回転対称形状に形成され、
前記複数の環状膜は、前記高電圧絶縁部材と同軸の周りで回転対称形状又はその一部からなる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。
前記高抵抗部材で形成された膜は、前記真空外囲器、並びに陰極若しくは陽極ターゲットの何れか１つに短絡していることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線管装置。
前記高抵抗部材は、単体物質、酸化物、炭化物及び窒化物の何れか１つを主成分とする材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＸ線管装置。
前記高抵抗部材を構成する物質は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｂ、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ａｕの何れか１つを主構成元素とすることを特徴とする請求項４に記載のＸ線管装置。
前記低抵抗部材で形成された環状膜群の膜厚をＴ１、前記高抵抗部材で形成された膜の膜厚をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２であり、
前記環状膜群は、前記高電圧絶縁部材の真空側の表面上に形成され、
前記前記高抵抗部材で形成された膜は、前記環状膜群を覆って前記高電圧絶縁部材の真空側の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＸ線管装置。
前記電気絶縁性部材の端面に直接又は間接的に密着される電気絶縁材を含み、前記高電圧供給端子に高電圧を与える高電圧コネクタをさらに備え、
前記高電圧絶縁部材の端面は、平面であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のＸ線管装置。
前記電気絶縁性部材の端面に直接又は間接的に密着される電気絶縁材を含み、前記高電圧供給端子に高電圧を与える高電圧コネクタをさらに備え、
前記高電圧絶縁部材の端面は、前記ハウジング外部から内部に向かって凹んだ凹面であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のＸ線管装置。
前記複数の環状膜が並んだ方向に沿った前記複数の環状膜の幅は、前記複数の環状膜の間隔より小さいことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のＸ線管装置。