JP2013222570A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線発生装置において、Ｘ線発生管における端子と前面板内面との間の拒離を増大できるようにする。
【解決手段】中空ケース１０は前面板を有し、その一方側部分１２Ｌ及び他方側部分１２ＲはＸ線発生管２６の中心軸を取り囲むように湾曲している。すなわち、それらの部分１２Ｌ，１２Ｒは円筒面形態を有している。これにより端子４２，４４と前面板内面との間の拒離が大きくなり、両者間でのスパークが生じ難い。中空ケース内に対流を促進するための仕切り板を設けるようにしてもよい。また前面板に複数のフィン等を設けるようにしてもよい。
【選択図】図３

Description

本発明はＸ線発生装置に関し、特に、絶縁性及び放熱性を向上させるための技術に関する。

骨塩量測定装置（骨密度測定装置）、レントゲン装置、ＣＴ装置等には、Ｘ線発生源としてのＸ線発生装置（Ｘ線発生ユニット）が設けられている（特許文献１，２）。Ｘ線発生装置は、一般に、Ｘ線発生管と、それを収容する中空ケースと、を有している。中空ケース内には、絶縁油が充填されている。絶縁油は、絶縁性を確保しつつ、Ｘ線発生管で生じた熱を中空ケースに伝導する役割を担っている。典型的なＸ線発生装置において、中空ケースはそれ全体として平板形あるいは箱形を有し、Ｘ線が放射される側の前面板及びそれとは反対側の背面板は基本的に平面状（平板状）の形態を有する。

特開平３−２９１８３８号公報 特開２００２−２５７９２号公報

一般に、Ｘ線発生管の両端部に、ケーブルが接続される端子（陽極端子、陰極端子）が設けられている。通常、それらの端子は中空ケース内に露出している。それらの間にはかなり高い電圧が印加される。中空ケースはＸ線遮蔽部材としての例えば真鍮で構成され、それはグランド電位とされる。これにより陽極端子とグランドとの間に正の高電圧が生じ、陰極端子とグランドとの間に負の高電圧が生じることになる。

よって、各端子と中空ケース内面（最近接点）との間で放電（スパーク）が生じやすい。絶縁油が入っているために一定の絶縁性が確保されているが、絶縁油内に気泡、異物、水分等が存在すると、放電が生じやすくなる。そのような異物がなくても高電圧下ではちょっとした事由が引き金となって放電が生じやすい。特に、前面板がＸ線発生管に近付けられている構成では、各端子と前面板との間で放電が生じやすい。

なお、Ｘ線発生管では多量の熱が発生する。Ｘ線発生管あるいはその付近の温度が所定値以上になった場合、Ｘ線発生管の動作が自動的に停止される。よって、Ｘ線発生管については、従来から効果的な放熱が要請されている。

本発明の目的は、絶縁性が高いＸ線発生装置を実現することにある。あるいは、本発明の目的は、放熱性の高いＸ線発生装置を実現することにある。あるいは、本発明の目的は、絶縁油によるＸ線の減衰を少なくでき、しかも端子と中空ケースとの間での放電の可能性を低減することにある。あるいは、本発明の目的は、絶縁油中に気泡が存在していてもそれによる放電が生じないようにすることにある。

本発明に係るＸ線発生装置は、管軸方向に離間した一方側端部及び他方側端部を有するＸ線発生管と、前記Ｘ線発生管から見てＸ線が放射される前方に設けられた前面板を有し、前記Ｘ線発生管を収容し中空ケースと、を含み、前記前面板は、前記管軸方向における中央部分と、前記管軸方向における前記中央部分の一方側であって前記一方側端部の前方に位置する一方側部分と、前記管軸方向における前記中央部分の他方側であって前記他方側端部の前方に位置する他方側部分と、を有し、前記一方側部分の内面が前記Ｘ線発生管の一方側端部を取り囲むように湾曲した形態を有し、前記他方側部分の内面が前記Ｘ線発生管の他方側端部を取り囲むように湾曲した形態を有する、ことを特徴とする。

上記構成において、中空ケースの前面板において、一方側部分の少なくとも内面がＸ線
発生管の一方側端部を取り囲むように湾曲した形態を有し、他方側部分の少なくとも内面がＸ線発生管の他方側端部を取り囲むように湾曲した形態を有する。これにより、前面板の内面が平面である場合と比べて、Ｘ線発生管の両端部から前面板の内面までの距離を長くすることができるから放電が生じにくくなる。逆に言えば、フィルタユニット等をＸ線発生管に近付けても、その両端部を前面板から隔てることが可能となる。前面板の全体を湾曲した形態とするようにしてもよい。少なくとも放電が生じやすい部位から前面板の内面が隔てられるように構成するのが望ましい。

望ましくは、前記一方側部分が前記管軸方向に伸長した円筒面形態を有し、前記他方側部分が前記管軸方向に伸長した円筒面形態を有する。この構成によれば、前面板の内面のみならず外面も円筒面形態を有することになり、つまり前面板それ自体を一定の肉厚にしつつもその形態の変形によって放電を防止又は軽減できる。

望ましくは、前記前方は上方である。この構成によれば、中空ケース内に気泡が存在している場合（絶縁油よりも比重の軽い異物が存在している場合も）、それは前面板における一方側部分及び他方側部分の内面の頂部に集まることになるので、気泡が不規則に動き回って放電の誘因となることを防止できる。

望ましくは、前記中央部分にはＸ線の通過路をなす井戸状構造が形成され、前記井戸状構造にはフィルタが配置される。この構成によればフィルタをＸ線発生管に近付けつつ、その両側において前面板をＸ線発生管の両端部（特に陽極端子、陰極端子）から遠ざけることが可能となる。フィルタの両側において前面板が湾曲しており、つまりフィルタの両側において膨出部が構成されかつ絶縁油も多く存在しているから、その部分による散乱Ｘ線等の減衰、遮蔽作用を期待できる。フィルタは、高エネルギーＸ線及び低エネルギーＸ線を生成するためのものであるのが望ましい。円盤形又は円筒形のフィルタを利用可能である。

望ましくは、前記一方側部分及び前記他方側部分の少なくとも一方を冷却する手段が設けられる。前面板外側の表面積の増大を前提としてそこにフィン等を設ければ効率的に冷却できる。望ましくは、前記一方側端部としての陽極端部と前記中空ケースにおいて前記陽極端部に対面する側壁との間に前記絶縁用液体の対流を促す絶縁性仕切部材が配置される。この構成によれば、天井が高くなって対流し易い状況下において絶縁油の対流を更に促進して冷却効率を高められる。

本発明によれば、絶縁性が高いＸ線発生装置を提供できる。あるいは、放熱性の高いＸ線発生装置を提供できる。あるいは、絶縁油によるＸ線の減衰を少なくでき、しかも端子と中空ケースとの間での放電の可能性を低減できる。あるいは、絶縁油中に気泡が存在していてもそれによる放電が生じないようにできる。

本発明に係るＸ線発生装置の好適な実施形態を示す斜視図である。 図１に示したＸ線発生装置のＹＺ断面を示す図である。 図１に示したＸ線発生装置のＸＺ断面を示す図である。 Ｘ線発生装置の変形例を示す図である。 Ｘ線発生装置における前面板の他の構成例を示す図である。 比較例を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係るＸ線発生装置の好適な実施形態が示されており、図１はＸ線発生装置の斜視図である。このＸ線発生装置は例えば骨密度測定装置に設けられるものである。骨密度測定装置において、Ｘ線発生装置は高エネルギーＸ線及び低エネルギーＸ線を交互に発生するものである。

図１において、Ｘ線発生装置は中空ケース１０を有している。この中空ケース１０は金属、特に真鍮や鉛等によって構成され、その内部２４にはＸ線発生管２６が配置されている。また、内部２４には絶縁油が充填されている。ちなみに、Ｘ方向がＸ線発生管２６の中心軸方向であり、Ｙ方向がＸ方向に直交する水平方向であり、Ｚ方向がＸ線照射方向であり、つまり図１においては高さ方向である。

中空ケース１０は図１に示されるように湾曲した前面板１２を有している。また中空ケース１０は、４つの側面板１４，１６，１８，２０及び底面板２２を有している。前面板１２は本実施形態において上面板を構成している。４つの側面板１４，１６，１８，２０はそれぞれ平板状の形態を有しており、底面板２２も平板状の形態を有している。

前面板１２は、Ｘ方向の周りにおいて湾曲した円筒面形態を有している。本実施形態において、中空ケース１０はそれ全体として実質的に同一の肉厚を有しており、すなわち前面板１２の内面及び外面のいずれも円筒面形態を有している。

前面板１２のＸ方向における中央部分には井戸が構成されており、その内部にはフィルタユニット３０が埋設されている。フィルタユニット３０の内部にはドラム形のフィルタが設けられ、それによって高エネルギーＸ線及び低エネルギーＸ線が交互に生成される。ちなみに符号２８は井戸構造における上部開口を示している。符号３２はファンビームを形成するスリットを表しており、それはコリメータを成すものである。

図２には、図１に示したＸ線発生装置、特に中空ケース１０のＹＺ断面が示されている。図２に示されるように中空ケース１０の内部には絶縁油と共にＸ線発生管２６が設けられており、具体的には、Ｘ線発生管２６は図示されていない一対の治具を介して中空ケース１０の内部に設置され、それらの治具を除いてＸ線発生管２６は中空ケース１０に対して物理的に隔離されている。ちなみに各治具は例えば絶縁性の高い部材によって構成される。側面板１６，２０は起立した壁を形成しており、底面板２２は水平方向に伸長した平板を構成している。その内面に対してＸ線発生管２６が浮上した形で保持されている。

前面板１２はそれ全体として図示されるように上側に凸形態をもった湾曲構造を有しており、その中央部分すなわちＹ方向の中央部にはフィルタユニット３０が配置されている。フィルタユニット３０を取り囲むように一定の肉厚をもって井戸構造３７が形成されている。

フィルタユニット３０はケース３６を有し、また水平板としてのコリメート板３４を有する。その中央部分にはＹ方向に伸長したスリット４２が形成されている。フィルタユニット３０の内部には回転駆動されるフィルタ３８が設けられ、それは一定の角度範囲毎に設けられた複数種類のフィルタ材料によって構成される。フィルタ３８それ自体は公知の部材である。もちろん円板型のフィルタを採用するようにしてもよい。フィルタユニット３０の下部には絶縁カップ４０が設けられている。絶縁カップ４０はＸ線発生管２６のＸ線放射側における絶縁油通過経路を短くするために設けられている。絶縁カップ４０は下方にやや先細となっており、その下面はＸ線発生管２６から所定拒離隔てられている。絶縁カップ４０は高い絶縁性をもった材料で構成される。符号４４はＸ線ビームより具体的にはファンビーム形状をもったＸ線を示している。

図３には、図１に示したＸ線発生装置、特に中空ケース１０のＸＺ断面が示されている。上述したように、中空ケース１０の内部にはＸ線発生管２６が配置され、それは陽極端子４２及び陰極端子４４を有する。すなわち、Ｘ線発生管２６の一方側端部には陽極端子４２が中空ケース内に露出するように設けられており、同じく、Ｘ線発生管２６の他方側単部には中空ケース１０内に露出するように陰極端子４４が設けられている。それらに対しては信号ケーブルが接続されているが、図３においてそれらは図示省略されている。

Ｘ線発生管２６の一方側端部に着目した場合、特に陽極端子４２に着目した場合、符号４８で示されるように、前面板１２における一方側部分１２Ｌの内面までの拒離が増大されている。ちなみに、符号４６は前面板が平板状である場合における天井面から陽極端子４２までの拒離を示している。陽極端子４２と最近傍のケース部分との間でスパークが生じ易い。従来においては、前面板との間の拒離が最も小さく、そこでのスパークが問題となっていたが、本実施形態においては符号４８で示すように、前面板における一方側部分１２ＬとＸ線発生管２６における一方側端部との間における拒離を増大できるのでスパークは生じ難い。同じく、Ｘ線発生管２６の他方側端部においても、そこから拒離をおいて前面板における他方側部分１２Ｒが構成されており、両者間の距離が増大されているのでスパークは生じ難い。

上述したように、前面板はそれ全体として円筒面形態を有し、その内面及び外面のいずれも円筒面形態を有している。各端子４２，４４から見て、前面板の内面がそれらを取り囲むように円周経路に沿って湾曲している。したがって、前面板と各端子との間の拒離はいずれの方位について見てもかなり隔てられることになるから、そこでのスパークを効果的に防止できるのである。

逆に言えば、フィルタユニットをＸ線発生管２６に近付けることができるから、フィルタを小型化できるという利点が得られ、またファンビームの広がり角度を必要に応じて容易に増大できるという利点が得られる。フィルタユニット３０の内部で散乱Ｘ線が発生した場合、フィルタユニットの外側をなす各部材及び前面板等でそのＸ線が減衰あるいは遮蔽されることになるが、特にフィルタユニットの左右において膨らみ部分が形成されており、そこに比較的多量の絶縁油が存在しているため、横方向に出たＸ線５０はそのような絶縁油によっても効果的に減弱される。すなわち前面板及び絶縁油によってフィルタユニットの周囲を取り囲む構造が採用されているので水平方向に出る不要なＸ線を効果的に減弱することが可能である。

図４には図１等に示した実施形態の変形例が示されている。中空ケースは図１に示したものと同様の形態を有している。図４に示す例において、前面板における一方側部分１２Ｌ及び他方側部分１２Ｒの外面上には複数のフィン５２Ｌ，５２Ｒが設けられている。一方側部分１２Ｌ及び他方側部分１２Ｒは湾曲しているため、平板型に比べて放熱面積を増大でき、そこに多数のフィンを設ければより放熱効果を高められる。必要に応じて空冷用のフアンや空冷用のペルチェ素子等を設けるようにしてもよい。複数のフィンは水平方向に放射される不要なＸ線を遮蔽する作用も発揮する。

図４に示す構成例においては、Ｘ線発生管２６の陽極とそれにもっとも近い側壁すなわち側面板との間に、やや傾斜した角度をもって仕切り板５４が設けられている。その仕切り板５４は高い絶縁性をもった部材で構成されている。陽極側の端部において発熱が生じると、そこで温められた絶縁油が上方、すなわち一方側部分１２Ｌの内面へ移動することになり、その上部において冷やされた絶縁油が符号５６で示されるように側面板付近を経由して下方へ降りることになる。そのような対流を仕切り板５４を設けることにより促進することができる。すなわち仕切り板５４をもって上下の流れが衝突することを効果的に軽減して一定の循環サイクルを形成することが可能である。もちろん、陰極側にも同様の仕切り板を設けるようにしてもよい。本実施形態においては単純な平板として仕切り板５４が構成されていたが、それを湾曲板としたりあるいはダクト状の形態とすることも可能である。いずれにしても中空ケース内に対流を促進できる構造を設けるのが望ましい。

図５には、中空ケースの変形例が示されている。中空ケース６０は前面板６４を有し、その前面板６４は中央部分にＹ方向の溝６６を有している。すなわち溝６６を境として一方側部分６４Ｌと他方側部分６４Ｒとが構成されており、それらは湾曲した形態を有している。

図１に示した実施形態と対比した場合、前面板６４における中央部分がＹ方向に貫通した溝状の形態を有する点において相違している。このような構成において、溝６６の中央部分にフィルタユニットが配置されることになる。ちなみに、符号６２はＸ線発生管を示している。

図６には比較例が示されている。これは従来の構成に相当するものである。中空ケース７０は箱状の形態を有し、その前面板７２は水平方向に広がった平面板を構成している。中空ケース７０の内部にはＸ線発生管７６が配置されており、その陽極端子７８及び陰極端子８０は符号８２で示されるようにいずれも前面板７２に比較的近接している。その結果前面板と各端子７８，８０との間においてスパークが生じ易くなっている。あるいは、前面板７２をＸ線発生管７６から遠ざけると、その結果としてフィルタユニット７４がＸ線発生管７６から遠くなってしまう。

これに対し、図１等に示した本実施形態の構成によれば、前面板における必要な部分を湾曲させてＸ線発生管から遠ざけることにより効果的に放電を防止できるという利点が得られる。

ちなみに、図１に示した実施形態においては、湾曲部分が上方に凸型を有しているため気泡や絶縁油よりも比重の軽い異物がその天井部分に集まり、気泡等が不規則に浮遊して絶縁性が不安定になるといった問題も効果的に防止することが可能である。Ｘ線が下方に照射される場合、下側に凸の形態をもったものを利用することが可能であり、その場合においても高い放電防止作用を得ることが可能である。ちなみに底面板については本実施形態においては平板として構成されていたが、もちろんそれを湾曲した形態にするようにしてもよく、究極的には円筒形状をもった中空ケースを利用することも可能である。設置スペースや製作上の都合から見て、底面板を平面型としつつ前面板だけを湾曲した形態として構成するのが望ましい。

１０ 中空ケース、１２ 前面板、２６ Ｘ線発生管、３０ フィルタユニット。

Claims (6)

1. 管軸方向に離間した一方側端部及び他方側端部を有するＸ線発生管と、
   前記Ｘ線発生管から見てＸ線が放射される前方に設けられた前面板を有し、前記Ｘ線発生管を収容した中空ケースと、
   を含み、
   前記前面板は、前記管軸方向における中央部分と、前記管軸方向における前記中央部分の一方側であって前記一方側端部の前方に位置する一方側部分と、前記管軸方向における前記中央部分の他方側であって前記他方側端部の前方に位置する他方側部分と、を有し、
   前記一方側部分の内面が前記Ｘ線発生管の一方側端部を取り囲むように湾曲した形態を
   有し、
   前記他方側部分の内面が前記Ｘ線発生管の他方側端部を取り囲むように湾曲した形態を有する、ことを特徴とするＸ線発生装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記一方側部分が前記管軸方向に伸長した円筒面形態を有し、
   前記他方側部分が前記管軸方向に伸長した円筒面形態を有する、ことを特徴とするＸ線発生装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記前方は上方である、ことを特徴とするＸ線発生装置。
4. 請求項２記載の装置において、
   前記中央部分にはＸ線の通過路をなす井戸状構造が形成され、
   前記井戸状構造にはフィルタが配置された、ことを特徴とするＸ線発生装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
   前記一方側部分及び前記他方側部分の少なくとも一方を冷却する手段が設けられた、ことを特徴とするＸ線発生装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置において、
   前記一方側端部としての陽極端部と前記中空ケースにおいて前記陽極端部に対面する側壁との間に絶縁用液体の対流を促す絶縁性仕切部材が配置された、ことを特徴とするＸ線発生装置。

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