JP2015232944A - Ｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空外囲器の破損を防止することができるＸ線管装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線管装置は、Ｘ線管１と、応力緩和膜２ａと、モールド部材３とを備えている。Ｘ線管１は、陰極１１と、陽極１２と、真空外囲器１３とを有している。応力緩和膜２ａは、真空外囲器１３の外面に粘着され、ガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に対向している。モールド部材３は、真空外囲器１３と応力緩和膜２ａとを埋め尽くし、空間Ｓに充填され、真空外囲器１３及び応力緩和膜２ａに接着されている。応力緩和膜２ａは、モールド部材３の硬さより低い硬さを有し、真空外囲器１３の外側から上記接続部に作用する応力を緩和する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線管装置に関する。

一般に、Ｘ線管はＸ線診断として医療または歯科用等に利用されている。この種のＸ線管において、真空外囲器内に陰極と陽極の陽極ターゲットとが対向して設置されている。陽極は銅製であり、陽極の陽極延出部は真空外囲器の外部に位置している。陰極及び陽極間に高電圧が印加され、陰極の電子放出源は電子を放出する。これにより、電子は陽極ターゲットに衝突し、陽極ターゲットはＸ線を放射する。Ｘ線管がＸ線を放射する際に陽極ターゲットに生じる熱は、陽極延出部を介して真空外囲器の外部に放出される。

陽極を形成する銅の熱膨張率と真空外囲器の一部を形成するガラスの熱膨張率との差は大きい。このため、真空外囲器は、ガラスだけでなく、ガラスの熱膨張率とほぼ等しい熱膨張率を有するコバール（ＫＯＶ）等の金属も利用して形成されている。すなわち、真空外囲器は、ガラス容器と、金属容器とを有している。金属容器は、ガラス容器と陽極との継ぎ手として使用される。

陽極延出部に伝達された熱は、Ｘ線管の周囲を満たしている絶縁油へと放出される。さらに陽極を効果的に冷却する目的で、円柱状の陽極延出部に陽極延出部の直径よりも大きいサイズのラジエータを取り付けることが考えられる。ラジエータを形成する材料としては、熱伝導性を有するが導電性の無い、アルミニウム窒化物、ベリリウム酸化物、ダイアモンドライクカーボン等の材料を用いることができる。

Ｘ線管の高電圧絶縁には、上記のようにＸ線管を絶縁油で満たす手法以外に、Ｘ線管を電気絶縁性を有したモールド部材で埋め尽くす手法を用いることができる。モールド部材は、シリコーン等のゴム弾性を有する樹脂を利用して形成することができる。モールド部材を用いる手法は、携帯用のＸ線管装置に適用することができる。

モールド部材の熱伝導性の向上を図るため、シリコーンに無機物の微粒子を混合した材料を利用してモールド部材を形成することができる。さらに、シリコーンに、分子数の大きな鉛、タングステン、タンタル、ビスマス、バリウム等の物質からなる無機物の微粒子を混合した材料を利用してモールド部材を形成することができる。この場合、モールド部材をＸ線遮蔽に利用することができる。

米国特許第７５１９１５９号明細書 米国特許第７４９６１７８号明細書 特開２０１２−２０１１０６号公報 特開２００８−２９３８６８号公報

ところで、上記のように、熱伝導性やＸ線遮蔽能をモールド部材に持たせることを目的とし、シリコーンなどのゴム弾性を有する樹脂等の絶縁材料に無機物の微粒子を混合した混合物をモールド部材の形成に利用する場合、上記混合物の熱膨張率は、シリコーンのみの熱膨張率よりも小さくなる。シリコーンのみの熱膨張率は、２７０×１０^−６／Ｋである。熱伝導性やＸ線遮蔽能を十分に高めるためには、混合物中の無機物の微粒子の比率を高める必要があり、その場合の混合物の熱膨張率は、シリコーンの熱膨張率以下となる。一方、陽極延出部（陽極）の材質である銅の熱膨張率は１６．５×１０^−６／Ｋである。

陽極延出部は、陽極延出部の端面より面積の大きなハウジングの内面に固定されている。モールド部材を形成する際、Ｘ線管がハウジングに固定された状態にて、上記混合物をハウジングの内部に充填し、加熱する。すると、上記混合物のシリコーンや無機物の微粒子はそれぞれ固有の熱膨張率により膨張し、上記混合物（シリコーン）は硬化する。これにより、真空外囲器を埋め尽くしたモールド部材が形成される。モールド部材は、ハウジングの内面、真空外囲器（ガラス容器及び金属容器）の外面、陽極延出部の外面に接着される。その後、モールド部材は冷却される。

しかしながら、モールド部材の冷却時に、Ｘ線管の部材やモールド部材がそれぞれ異なる収縮率で収縮する結果、モールド部材はＸ線管に作用する応力を発生する。上記応力は、ガラス容器、金属容器等に作用し、Ｘ線管の使用時にＸ線管の温度が上昇すると軽減されるが、Ｘ線管が冷却されると再び発生することとなる。なお、真空外囲器を構成するガラス容器及び金属容器は互いに異なる熱膨張率を有しているため、熱によるＸ線管の膨張又は収縮により、ガラス容器及び金属容器の接続部にも応力が発生する。

上記のことから、モールド部材が発生する応力等は、ガラス容器及び金属容器の接続部に集中し、真空外囲器が破損する恐れがある。例えば、ガラス容器に割れが生じたり、ガラス容器及び金属容器の接続状態が解除されたりする。そして、真空外囲器が破損すると、真空外囲器の内部を真空気密に維持することができなくなる。
上述したことから、本発明の実施形態は、真空外囲器の破損を防止することができるＸ線管装置を提供する。

一実施形態に係るＸ線管装置は、
電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝撃することによりＸ線を放出する陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに接続された陽極延出部を有した陽極と、ガラス容器並びに前記ガラス容器及び陽極に接続された金属容器を有し前記陰極及び陽極ターゲットを収納し前記陽極延出部が露出するように形成され前記陽極延出部との間に空間を形成した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記空間に位置し、前記真空外囲器の外面に粘着され、前記ガラス容器及び金属容器の接続部に対向した応力緩和膜と、
電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記真空外囲器と前記応力緩和膜とを埋め尽くし、前記空間に充填され、前記真空外囲器及び応力緩和膜に接着されたモールド部材と、を備え、
前記応力緩和膜は、前記モールド部材の硬さより低い硬さを有し、前記真空外囲器の外側から前記接続部に作用する応力を緩和する。

また、一実施形態に係るＸ線管装置は、
電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝撃することによりＸ線を放出する陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに接続された陽極延出部を有した陽極と、ガラス容器並びに前記ガラス容器及び陽極に接続された金属容器を有し前記陰極及び陽極ターゲットを収納し前記陽極延出部が露出するように形成され前記陽極延出部との間に空間を形成した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記空間に充填され、前記真空外囲器の外面に粘着され、前記ガラス容器及び金属容器の接続部を埋め尽くした応力緩和部材と、
電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記応力緩和部材とともに前記真空外囲器を埋め尽くし、前記真空外囲器及び応力緩和部材に接着されたモールド部材と、を備え、
前記応力緩和部材は、前記モールド部材の硬さより低い硬さを有し、前記真空外囲器の外側から前記接続部に作用する応力を緩和する。

また、一実施形態に係るＸ線管装置は、
電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝撃することによりＸ線を放出する陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに接続された陽極延出部を有した陽極と、ガラス容器並びに前記ガラス容器及び陽極に接続された金属容器を有し前記陰極及び陽極ターゲットを収納し前記陽極延出部が露出するように形成され前記陽極延出部との間に空間を形成した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
前記陽極延出部の端部が固定され前記陽極延出部の端面より面積の大きい固定面を含み前記空間を維持した固定部材を有し、前記Ｘ線管を取り囲んだハウジングと、
シリコーンゲルを利用し、前記空間の内部を含む前記ハウジングの内部に充填され、前記真空外囲器を埋め尽くした充填部材と、を備えている。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線管装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置の製造方法を説明するための図であり、Ｘ線管に応力緩和膜が形成された状態を示す断面図である。 図３は、図２に続く、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置の製造方法を説明するための図であり、応力緩和膜が形成されたＸ線管と隔壁部材とを収容したハウジングが鉛直に立った状態を示す断面図である。 図４は、第２の実施形態に係るＸ線管装置の概略構成を示す断面図である。 図５は、上記第２の実施形態に係るＸ線管装置の製造方法を説明するための図であり、応力緩和膜が形成されたＸ線管と隔壁部材とがハウジング内に収容された状態を示す断面図である。 図６は、図５に続く、上記第２の実施形態に係るＸ線管装置の製造方法を説明するための図であり、鉛直に立ったハウジングの内部に応力緩和部材が形成された状態を示す断面図である。 図７は、第３の実施形態に係るＸ線管装置の概略構成を示す断面図である。 図８は、上記第３の実施形態に係るＸ線管装置の製造方法を説明するための図であり、Ｘ線管と隔壁部材とを収容したハウジングを鉛直に立てた状態を示す断面図である。 図９は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置の変形例１の概略構成を示す断面図である。 図１０は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置の変形例２の概略構成を示す断面図である。 図１１は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置の変形例３の概略構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら各実施形態に係るＸ線管装置及びその製造方法について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るＸ線管装置及びその製造方法について説明する。本実施形態において、Ｘ線管装置は固定陽極型Ｘ線管装置である。
図１に示すように、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１と、応力緩和膜２ａと、モールド部材３と、ハウジング４と、隔壁部材５とを備えている。

Ｘ線管１は、陰極１１と、陽極１２と、真空外囲器１３と、を有している。陰極１１は、電子を放出するフィラメント（電子放出源）と、集束電極と、端子部１１ａと、を有している。本実施形態において、負の高電圧及びフィラメント電流が端子部１１ａを介して上記フィラメントに与えられる。上記集束電極には、図示しない端子部を介して負の高電圧が与えられる。

陽極１２は、陽極ターゲット１２ａ及び陽極ターゲット１２ａに接続された陽極延出部１２ｂを有している。陽極ターゲット１２ａは例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属で形成され、陽極延出部１２ｂは例えば銅で円柱状に形成されている。陽極延出部１２ｂは銅合金で形成されていてもよい。陽極延出部１２ｂは、陽極ターゲット１２ａを固定し、陽極ターゲット１２ａで発生した熱を周囲へ伝達する。本実施形態において、陽極１２は接地されている。陽極ターゲット１２ａは、上記フィラメントから放出され上記集束電極によって集束された電子が衝撃することによりＸ線を放出する。

真空外囲器１３は、ガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂを有している。金属容器１３ｂは、ガラス容器１３ａ及び陽極１２に気密に接続されている。ガラス容器１３ａは、例えば硼珪素ガラスを利用して形成されている。ガラス容器１３ａは、例えば複数のガラス部材を溶接により気密に接合し形成することができる。ガラス容器１３ａはＸ線透過性を有しているため、陽極ターゲット１２ａから放出されたＸ線はガラス容器１３ａを透過して真空外囲器１３の外側に放出される。金属容器１３ｂは、陽極ターゲット１２ａ及び陽極延出部１２ｂの少なくとも一方に気密に固定されている。ここでは、金属容器１３ｂは、陽極ターゲット１２ａにろう付けにより気密に接続されている。また、金属容器１３ｂとガラス容器１３ａは溶接により気密に接続されている。本実施形態において、金属容器１３ｂは環状に形成されている。また、金属容器１３ｂは、コバールを利用して形成されている。金属容器１３ｂの熱膨張率は、ガラス容器１３ａの熱膨張率とほぼ等しい。真空外囲器１３は、陰極１１及び陽極ターゲット１２ａを収納し、陽極延出部１２ｂが露出するように形成されている。また、真空外囲器１３は、陽極延出部１２ｂとの間に環状の空間Ｓを形成している。ガラス容器１３ａと金属容器１３ｂとの接続部も、空間Ｓを形成している。

上記のように、真空外囲器１３は、ガラス容器と金属容器と有し、ガラス容器と金属容器との接続部が空間Ｓを形成していればよく、種々変形可能である。例えば、真空外囲器１３は、コバールで形成された第１金属容器と、第１金属容器に気密に接続された第１ガラス容器と、第２ガラス容器と、第１ガラス容器及び第２ガラス容器の間に位置しそれぞれ第１ガラス容器及び第２ガラス容器に気密に接続されベリリウムで形成された第２金属容器と、を有していてもよい。この場合、第１金属容器と第１ガラス容器との接続部が空間Ｓを形成し、第２金属容器がＸ線透過窓として利用される。

応力緩和膜２ａは、電気絶縁性及びゴム弾性を有する材料を利用して形成されている。応力緩和膜２ａは、０．１乃至３ｍｍ程度の厚みを有している。なお、応力緩和膜２ａの厚みは、上記の範囲に限定されるものではなく、種々変形可能である。応力緩和膜２ａに利用する材料としては、シリコーン等の樹脂を挙げることができる。応力緩和膜２ａに利用する材料の針入度は５０［１／１０ｍｍ］以上である。また、本願発明者らは、ショアＡ硬度計を用いて上記材料の硬さの測定を試みたが、上記材料が軟らかすぎたため、上記材料の硬さを測定することができなかった。

この実施形態において、応力緩和膜２ａはシリコーンゲルを利用して形成されている。なお、シリコーンゲルの針入度は５０以上である。応力緩和膜２ａは、少なくとも空間Ｓに位置し、少なくとも真空外囲器１３の外面に粘着されている。応力緩和膜２ａは、少なくともガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に対向している。

また、この実施形態において、応力緩和膜２ａは、空間Ｓ内部だけでなく空間Ｓ外部にも位置している。また、応力緩和膜２ａは、陽極延出部１２ｂの外面（外周面）、金属容器１３ｂの外面（内周面）及びガラス容器１３ａの外面の一部に粘着されている。

モールド部材３は、電気絶縁性及びゴム弾性を有する材料を利用して形成されている。モールド部材３は、真空外囲器１３と応力緩和膜２ａとを埋め尽くし、空間Ｓに充填されている。モールド部材３は、真空外囲器１３、応力緩和膜２ａ及び陽極延出部１２ｂに接着されている。

モールド部材３は、熱硬化型の樹脂等をベースとする材料を利用して形成することができる。本実施形態において、モールド部材３の熱伝導性及びＸ線遮蔽能の向上を図るため、モールド部材３は、シリコーンに無機物の微粒子を混合した材料を利用して形成されている。上記無機物の微粒子としては、シリコーンより熱伝導率の高い微粒子や、Ｘ線遮蔽能を有する微粒子を挙げることができる。

本願発明者らは、ショアＡ硬度計を用いてモールド部材３に利用する材料の硬さを測定したところ、上記材料のショアＡ硬度は６０であった。なお、モールド部材３に利用する材料のショアＡ硬度は、６０乃至７０程度が望ましい。但し、モールド部材３に利用する材料のショアＡ硬度は、６０未満であってもよく、７０を超えてもよい。何れの場合であっても、応力緩和膜２ａは、モールド部材３の硬さより低い硬さを有していればよい。これにより、応力緩和膜２ａは、真空外囲器１３の外側からガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に作用する応力を緩和することができる。

ハウジング４は、固定部材４ａ、ハウジング本体４ｂ及び蓋部４ｃを有し、Ｘ線管１、応力緩和膜２ａ及びモールド部材３を取り囲んでいる。蓋部４ｃは、ハウジング本体４ｂに形成された開口（注入口）を閉塞している。なお、ハウジング４は、必要に応じて蓋部４ｃを利用すればよい。

固定部材４ａは、空間Ｓを維持している。固定部材４ａは固定面４ｓを含んでいる。固定面４ｓは、陽極延出部１２ｂの端部が固定され、陽極延出部１２ｂの端面より大きい面積を有している。固定部材４ａは板状に形成されている。この実施形態において、固定部材４ａは円盤状に形成されている。固定部材４ａは、熱伝導性及び電気絶縁性を有する材料として、例えば電気絶縁性のセラミックスを利用して形成されている。
なお、本実施形態のように陽極１２が接地されている場合、固定部材４ａは、熱伝導性及び導電性を有する材料として、例えばアルミニウムやアルミニウム合金を利用して形成されていてもよい。

ハウジング本体４ｂは、筒の一端が閉塞された形状である有底筒状に形成されている。ハウジング本体４ｂの他端は固定部材４ａで閉塞されている。ハウジング本体４ｂは、固定部材４ａと異なる材料を利用して形成可能である。本実施形態において、ハウジング本体４ｂは、樹脂で形成されている。なお、ハウジング本体４ｂは、Ｘ線透過性を有する金属や、Ｘ線遮蔽能を有する金属で形成することも可能である。後者の場合、ハウジング本体４ｂは、少なくとも開口であるＸ線放射口を有している。上記Ｘ線放射口は、例えばＸ線透過性を有するＸ線透過窓で閉塞されていてもよい。

上記のように、本実施形態において、シリコーンにＸ線遮蔽能を有する無機物の微粒子を混合した材料を利用してモールド部材３が形成されている。このため、Ｘ線管装置は、隔壁部材５を備えている。隔壁部材５は、枠状（例えば、環状）に形成され、Ｘ線管１（真空外囲器１３）とハウジング４との間に位置している。例えば、隔壁部材５は、それぞれ真空外囲器１３の外面とハウジング４の内面とに密接している。ここでは、隔壁部材５は、ハウジング４の内面に密着し、真空外囲器１３の外面密接している。
本実施形態において、隔壁部材５は、電気絶縁材料である樹脂で形成されている。Ｘ線管装置の耐電圧特性に支障がない場合、隔壁部材５は、導電材料で形成されていてもよい。

また、隔壁部材５は、所望のＸ線を取り出すための領域を囲んでいる。隔壁部材５は、Ｘ線管１（真空外囲器１３）とハウジング４との間にモールド部材３が充填されない空間（Ｘ線が遮蔽されない空間、又はＸ線量を減衰させない空間）を形成するためのものである。言うまでもないが、モールド部材３は、隔壁部材５、真空外囲器１３及びハウジング４で囲まれた空間には形成されていない。
上記のように、Ｘ線管装置は形成されている。

上記Ｘ線管装置の動作では、電子ビームが陽極ターゲット１２ａに衝突し、陽極ターゲット１２ａはＸ線を発生させる。Ｘ線は、真空外囲器１３及びハウジング４を透過してハウジング４の外部に放射される。陽極ターゲット１２ａで発生した熱は、陽極延出部１２ｂを伝導し、Ｘ線管１の外部に放出される。本実施形態において、上記熱は、少なくとも固定部材４ａを介してＸ線管１の外部に放出される。

例えば、Ｘ線管装置が絶縁油（冷却液）に浸っている場合、固定部材４ａに伝達された熱は、絶縁油に伝達され、ひいては外気に放射される。Ｘ線管装置が電気絶縁性の樹脂モールド部材で埋め尽くされている場合、固定部材４ａに伝達された熱は、樹脂モールド部材に伝達され、ひいては外気に放射される。Ｘ線管装置が外気にさらされている場合、固定部材４ａに伝達された熱は、外気に放射される。何れの場合であっても、固定部材４ａに電気絶縁性の材料又は導電性の材料で形成されたラジエータを取り付けることにより、Ｘ線管１からＸ線管１の外部への熱の移動を促進することができる。例えば、ラジエータは、熱伝導特性及び耐電圧特性に優れたセラミックスを利用して形成することができる。

次に、本実施形態に係るＸ線管装置の製造方法について説明する。
図２に示すように、Ｘ線管装置の製造が開始すると、まず、Ｘ線管１を用意する。次いで、陽極延出部１２ｂの外面、金属容器１３ｂの外面及びガラス容器１３ａの外面の一部に１液性のシリコーンゲルを塗布する。これにより、シリコーンゲルを利用した応力緩和膜２ａが形成される。なお、２液性のシリコーンゲルを利用することにより、より固まった応力緩和膜２ａを形成することができる。

図３に示すように、続いて、陽極延出部１２ｂの端部を固定部材４ａに固定し、隔壁部材５をハウジング本体４ｂの内面に密着する。その後、固定部材４ａとハウジング本体４ｂとを接続する。これにより、応力緩和膜２ａが形成されたＸ線管１及び隔壁部材５を収容し、蓋部４ｃが形成されていないハウジング４が形成される。

次いで、真空チャンバ内にハウジング４を搬入し、ハウジング４を鉛直に立てる。この状態では、陰極１１の方が陽極１２より鉛直上方に位置している。その後、真空チャンバ内を真空排気する。そして、真空雰囲気中において、ハウジング本体４ｂの開口（注入口）から、シリコーンに無機物の微粒子を混合した熱硬化型の材料を、ハウジング４の内部に充填する。上記材料は、Ｘ線管１と、ハウジング４と隔壁部材５とで囲まれた空間全体に充填される。

その後、上記材料が充填されたハウジング４を真空チャンバの外に搬出し、ハウジング４の内部に充填された材料を加熱し、硬化させる。これにより、上記材料を利用することにより、真空外囲器１３と応力緩和膜２ａとを埋め尽くしたモールド部材３が形成される。モールド部材３は、Ｘ線管１、応力緩和膜２ａ、固定部材４ａ、ハウジング本体４ｂ及び隔壁部材５に接着される。その後、ハウジング本体４ｂの開口を蓋部４ｃで閉塞する。上記のように、本実施形態において、真空雰囲気中でモールド部材３を形成したが、これに限らず大気中でモールド部材３を形成してもよい。

ここで、モールド部材３は、硬化した後に常温まで冷却されるが、この冷却により収縮することで、Ｘ線管に作用する応力を発生することになる。しかしながら、上記応力は、応力緩和膜２ａで緩和される。例えば、ガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部への応力の集中は緩和される。
これにより、Ｘ線管装置の製造は終了する。

上記のように構成された第１の実施形態に係るＸ線管装置及びその製造方法によれば、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１、応力緩和膜２ａ及びモールド部材３を備えている。Ｘ線管１は、陰極１１と、陽極１２と、真空外囲器１３と、を有している。真空外囲器１３は、陽極延出部１２ｂとの間に空間Ｓを形成している。
応力緩和膜２ａは、電気絶縁性及びゴム弾性を有し、空間Ｓに位置している。応力緩和膜２ａは、少なくとも真空外囲器１３の外面に粘着され、少なくともガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に対向している。
モールド部材３は、電気絶縁性及びゴム弾性を有し、真空外囲器１３と応力緩和膜２ａとを埋め尽くしている。モールド部材３は、少なくとも空間Ｓに充填され、少なくとも真空外囲器１３、応力緩和膜２ａ及び陽極延出部１２ｂに接着されている。

応力緩和膜２ａは、モールド部材３の硬さより低い硬さを有し、真空外囲器１３の外側からガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に作用する応力を緩和することができる。すなわち、モールド部材３の冷却時に、モールド部材３は上記接続部に作用する応力を発生するが、応力緩和膜２ａは、変形することにより、上記接続部に作用する応力を緩和することができる。また、Ｘ線管装置を使用する度に、モールド部材３は膨張及び収縮するが、この場合も、応力緩和膜２ａは、変形することにより、上記接続部に作用する応力を緩和することができる。このため、真空外囲器１３の破損を防止することができる。例えば、ガラス容器１３ａの割れや、ガラス容器１３ａと金属容器１３ｂとの接続状態の解除の発生を防止することができる。

また、Ｘ線管装置は、ハウジング４と、隔壁部材５とをさらに備えている。このため、ハウジング４及び隔壁部材５を、モールド部材３の永久型枠として利用することができる。なお、モールド部材３は、ハウジング４及び隔壁部材５に永久接着される。
さらに、Ｘ線管装置が隔壁部材５を利用することにより、Ｘ線管１とハウジング４との間にモールド部材３が充填されない空間を形成することができる。このため、上記のように、シリコーンにＸ線遮蔽能を有する無機物の微粒子を混合した材料等を利用してモールド部材３を形成することができる。これにより、ハウジング４の外側に、鉛等の有害物質を利用して形成されたＸ線遮蔽部材を配置すること無く、Ｘ線管装置を利用することができる。又は、ハウジング４の外側にＸ線遮蔽部材を配置する場合であっても、Ｘ線遮蔽部材に使用する鉛等の有害物質の使用量を削減することができる。
上記のことから、真空外囲器１３の破損を防止することができるＸ線管装置及びその製造方法を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＸ線管装置及びその製造方法について詳細に説明する。この実施形態において、上記第１の実施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。本実施形態に係るＸ線管装置は、上記応力緩和膜２ａの替わりに応力緩和部材２ｂを備えている点を除き、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置と同様に形成されている。
図４に示すように、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１と、応力緩和部材２ｂと、モールド部材３と、ハウジング４と、隔壁部材５とを備えている。

応力緩和部材２ｂは、電気絶縁性及びゴム弾性を有する材料を利用して形成されている。応力緩和部材２ｂに利用する材料としては、シリコーン等の樹脂を挙げることができる。応力緩和部材２ｂに利用する材料の針入度は５０［１／１０ｍｍ］以上である。また、本願発明者らは、ショアＡ硬度計を用いて上記材料の硬さの測定を試みたが、上記材料が軟らかすぎたため、上記材料の硬さを測定することができなかった。この実施形態において、応力緩和部材２ｂはシリコーンゲルを利用して形成されている。なお、シリコーンゲルの針入度は５０以上である。

応力緩和部材２ｂは、空間Ｓの少なくとも一部に充填され、真空外囲器１３の外面に粘着され、ガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部を埋め尽くしている。この実施形態において、応力緩和部材２ｂは、空間Ｓの全体に設けられ、さらに空間Ｓ外部にも設けられている。詳しくは、応力緩和部材２ｂは、固定部材４ａとガラス容器１３ａとの間の空間にも設けられている。また、応力緩和部材２ｂは、陽極延出部１２ｂの外面（外周面）、金属容器１３ｂの外面（内周面）、ガラス容器１３ａの外面の一部、及び固定部材４ａの固定面４ｓの一部に粘着されている。

モールド部材３は、電気絶縁性及びゴム弾性を有する材料を利用して形成されている。モールド部材３は、応力緩和部材２ｂとともに真空外囲器１３を埋め尽くしている。モールド部材３は、真空外囲器１３及び応力緩和部材２ｂに接着されている。モールド部材３は、ハウジング４の内面にも接着されている。

モールド部材３は、熱硬化型の樹脂等をベースとする材料を利用して形成することができる。本実施形態においても、モールド部材３の熱伝導性及びＸ線遮蔽能の向上を図るため、モールド部材３は、シリコーンに無機物の微粒子を混合した材料を利用して形成されている。上記無機物の微粒子としては、シリコーンより熱伝導率の高い微粒子や、Ｘ線遮蔽能を有する微粒子を挙げることができる。

本願発明者らは、ショアＡ硬度計を用いてモールド部材３に利用する材料の硬さを測定したところ、上記材料のショアＡ硬度は６０であった。なお、モールド部材３に利用する材料のショアＡ硬度は、種々変形可能である。何れの場合であっても、応力緩和部材２ｂは、モールド部材３の硬さより低い硬さを有していればよい。これにより、応力緩和部材２ｂは、真空外囲器１３の外側からガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に作用する応力を緩和することができる。

ハウジング４は、固定部材４ａ、ハウジング本体４ｂ及び蓋部４ｃを有し、Ｘ線管１、応力緩和部材２ｂ及びモールド部材３を取り囲んでいる。蓋部４ｃは、必要に応じてハウジング本体４ｂに形成された開口（注入口）を閉塞していればよい。
上記のように、Ｘ線管装置は形成されている。

次に、本実施形態に係るＸ線管装置の製造方法について説明する。
図５に示すように、Ｘ線管装置の製造が開始すると、まず、Ｘ線管１を用意する。次いで、陽極延出部１２ｂの端部を固定部材４ａに固定し、隔壁部材５をハウジング本体４ｂの内面に密着する。その後、固定部材４ａとハウジング本体４ｂとを接続する。これにより、Ｘ線管１及び隔壁部材５を収容し、蓋部４ｃが形成されていないハウジング４が形成される。

図６に示すように、続いて、真空チャンバ内にハウジング４を搬入し、ハウジング４を鉛直に立てる。この状態では、陰極１１の方が陽極１２より鉛直上方に位置している。その後、真空チャンバ内を真空排気する。そして、真空雰囲気中において、ハウジング本体４ｂの開口（注入口）から、１液性のシリコーンゲルを、ハウジング４の内部に充填する。ここで、上記シリコーンゲルは、少なくとも空間Ｓに充填する。なお、真空雰囲気中で上記材料シリコーンゲルの充填を行うことにより、図示したように空間Ｓにシリコーンゲルを充填することができるものである。

これにより、シリコーンゲルを利用した応力緩和部材２ｂが形成される。なお、２液性のシリコーンゲルを利用することにより、より固まった応力緩和部材２ｂを形成することができる。

次いで、ハウジング本体４ｂの開口（注入口）から、シリコーンに無機物の微粒子を混合した熱硬化型の材料を、ハウジング４の内部に充填する。これにより、上記材料は、Ｘ線管１と、ハウジング４と、隔壁部材５と、応力緩和部材２ｂと、で囲まれた空間全体に充填される。

その後、上記材料が充填されたハウジング４を真空チャンバの外に搬出し、ハウジング４の内部に充填された材料を加熱し、硬化させる。これにより、上記材料を利用することにより、応力緩和部材２ｂとともに真空外囲器１３を埋め尽くしたモールド部材３が形成される。モールド部材３は、Ｘ線管１、応力緩和部材２ｂ、固定部材４ａ、ハウジング本体４ｂ及び隔壁部材５に接着される。その後、ハウジング本体４ｂの開口を蓋部４ｃで閉塞する。

ここで、モールド部材３は、硬化した後に常温まで冷却されるが、この冷却により収縮することで、Ｘ線管に作用する応力を発生することになる。しかしながら、上記応力は、応力緩和部材２ｂで緩和される。例えば、ガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部への応力の集中は緩和される。
これにより、Ｘ線管装置の製造は終了する。

上記のように構成された第２の実施形態に係るＸ線管装置及びその製造方法によれば、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１、応力緩和部材２ｂ及びモールド部材３を備えている。応力緩和部材２ｂは、電気絶縁性及びゴム弾性を有し、空間Ｓの少なくとも一部に充填されている。応力緩和部材２ｂは、少なくとも真空外囲器１３の外面に粘着され、少なくともガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部を埋め尽くしている。

モールド部材３は、電気絶縁性及びゴム弾性を有し、応力緩和部材２ｂとともに真空外囲器１３を埋め尽くしている。モールド部材３は、少なくとも真空外囲器１３及び応力緩和部材２ｂに接着されている。

応力緩和部材２ｂは、モールド部材３の硬さより低い硬さを有し、真空外囲器１３の外側からガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に作用する応力を緩和することができる。このため、真空外囲器１３の破損を防止することができる。その他、本実施形態に係るＸ線管装置は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置と同様の効果を得ることができる。
上記のことから、真空外囲器１３の破損を防止することができるＸ線管装置及びその製造方法を得ることができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＸ線管装置及びその製造方法について詳細に説明する。この実施形態において、上記第１の実施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。本実施形態に係るＸ線管装置は、上記応力緩和膜２ａ及びモールド部材３の替わりに充填部材２ｃを備えている点を除き、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置と同様に形成されている。
図７に示すように、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１と、充填部材２ｃと、ハウジング４と、隔壁部材５とを備えている。

充填部材２ｃは、電気絶縁性及びゴム弾性を有する材料を利用して形成されている。充填部材２ｃに利用する材料としては、シリコーン等の樹脂を挙げることができる。充填部材２ｃに利用する材料の針入度は５０［１／１０ｍｍ］以上である。また、本願発明者らは、ショアＡ硬度計を用いて上記材料の硬さの測定を試みたが、上記材料が軟らかすぎたため、上記材料の硬さを測定することができなかった。この実施形態において、充填部材２ｃはシリコーンゲルを利用して形成されている。そして、充填部材２ｃの熱伝導性及びＸ線遮蔽能の向上を図るため、充填部材２ｃは、シリコーンゲルに無機物の微粒子を混合した材料を利用して形成されている。上記無機物の微粒子としては、シリコーンゲルより熱伝導率の高い微粒子や、Ｘ線遮蔽能を有する微粒子を挙げることができる。なお、上記無機物の微粒子が混合されたシリコーンゲルの針入度は５０以上である。

充填部材２ｃは、空間Ｓを含むハウジング４の内部に充填され、真空外囲器１３を埋め尽くしている。このため、充填部材２ｃは、ガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部も埋め尽くしている。充填部材２ｃは、陽極延出部１２ｂの外面（外周面）、金属容器１３ｂの外面（内周面）、ガラス容器１３ａの外面、固定部材４ａの固定面４ｓ、及びハウジング本体４ｂの内面に粘着されている。上記のように充填部材２ｃを設けることにより、真空外囲器１３の外側からガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に作用する応力を緩和することができる。

次に、本実施形態に係るＸ線管装置の製造方法について説明する。
図８に示すように、Ｘ線管装置の製造が開始すると、まず、Ｘ線管１を用意する。次いで、陽極延出部１２ｂの端部を固定部材４ａに固定し、隔壁部材５をハウジング本体４ｂの内面に密着する。その後、固定部材４ａとハウジング本体４ｂとを接続する。これにより、Ｘ線管１及び隔壁部材５を収容し、蓋部４ｃが形成されていないハウジング４が形成される。

続いて、真空チャンバ内にハウジング４を搬入し、ハウジング４を鉛直に立てる。この状態では、陰極１１の方が陽極１２より鉛直上方に位置している。その後、真空チャンバ内を真空排気する。そして、真空雰囲気中において、ハウジング本体４ｂの開口（注入口）から、１液性のシリコーンゲルに無機物の微粒子を混合した材料を、ハウジング４の内部に充填する。上記材料は、Ｘ線管１と、ハウジング４と隔壁部材５とで囲まれた空間全体に充填される。これにより、シリコーンゲル等を利用した充填部材２ｃが形成される。なお、２液性のシリコーンゲルを利用することにより、より固まった充填部材２ｃを形成することができる。

その後、充填部材２ｃが形成されたハウジング４を真空チャンバの外に搬出し、ハウジング本体４ｂの開口を蓋部４ｃで閉塞する。上記のように、本実施形態において、真空雰囲気中で充填部材２ｃを形成したが、これに限らず大気中で充填部材２ｃを形成してもよい。
これにより、Ｘ線管装置の製造は終了する。

上記のように構成された第３の実施形態に係るＸ線管装置及びその製造方法によれば、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１及び充填部材２ｃを備えている。充填部材２ｃは、シリコーンゲルを利用し、空間Ｓの内部を含むハウジング４の内部に充填され、真空外囲器１３を埋め尽くしている。

上記のように、Ｘ線管装置は、充填部材２ｃを用いて形成され、上記モールド部材３を用いること無く形成されている。すなわち、Ｘ線管装置は、ガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に真空外囲器１３の外側から応力が作用しないように形成されている。このため、本実施形態においても、真空外囲器１３の破損を防止することができる。その他、本実施形態に係るＸ線管装置は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置と同様の効果を得ることができる。
上記のことから、真空外囲器１３の破損を防止することができるＸ線管装置及びその製造方法を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、陽極延出部１２ｂを固定部材４ａに固定する手段としては、ねじ結合を利用することが望ましい。この場合、陽極延出部１２ｂの端部と、固定部材４ａとに直にねじ加工を施したり、スタッドボルトを利用したりすることにより、ねじ結合を行うことができる。なお、陽極延出部１２ｂの端面と固定面４ｓとの密着度を高めるための層を、陽極延出部１２ｂの端面と固定面４ｓとの間に介在させてもよい。
陽極１２は接地されていてもよいが、陽極１２に高電圧印加を印加し、陽極１２を高電位に設定してもよい。

Ｘ線管装置は、ハウジング４よりサイズが大きくハウジング４等を収容する他のハウジングをさらに備えていてもよい。この場合、ハウジング４と他のハウジングとの間の空間には、絶縁油（冷却液）又は電気絶縁性の樹脂モールド部材が充填されていてもよい。例えば、Ｘ線管装置は、モノブロックまたはモノタンク等と呼ばれるＸ線管装置であってもよい。
（第１の実施形態の変形例１）
図９に示すＸ線管装置は、モノブロックまたはモノタンク等と呼ばれるＸ線管装置である。Ｘ線管装置は、例えば図１に示した部材の他、高電圧発生器２０、絶縁油３０、ハウジング４０、低圧用ケーブル５０、高圧用ケーブル６０、フィラメント用ケーブル７０、Ｘ線遮蔽材８０、及びラジエータ９０を備えている。ここでは、Ｘ線管１の陽極１２に高電圧が印加される。固定部材４ａは、熱伝導性及び電気絶縁性を有している。

ハウジング４０は、図１に示したハウジング４等と、高電圧発生器２とを収容している。Ｘ線管１から放射されるＸ線は、ハウジング４を透過した後、ハウジング４０の放射窓４１を透過してハウジング４０の外部に取り出される。ここでは、ハウジング４０は、導電材料により形成され、接地電位に固定されている。なお、図示しないが、ハウジング４の外壁には、例えば多数のフィン状のヒートシンクである放熱板が取り付けられていてもよい。

また、ハウジング４０の内面には、Ｘ線遮蔽材８０が取り付けられている。上述したように、モールド部材３はＸ線遮蔽能を有するため、Ｘ線遮蔽材８０に使用する鉛等の有害物質の使用量を削減することができる。又は、Ｘ線管装置は、Ｘ線遮蔽材８０を利用すること無しに形成することもできる。

ラジエータ９０は、固定部材４ａに取り付けられている。ラジエータ９０は、例えば熱伝導特性及び耐電圧特性に優れたセラミックスを利用して形成することができる。ラジエータ９０は、複数枚の円盤状のフィンを有している。ラジエータ９０は、耐電圧を有することから、ハウジング４０との絶縁距離を低減することができる。ラジエータ９０のサイズを大きくし、絶縁油３０との接触面積を大きくすることができるため、冷却効率の増大を図ることができる。

高電圧発生器２は、例えば、高圧トランス、フィラメント用トランスを備え、低圧用ケーブル５０を通した低圧の交流入力から高電圧を生成する。また、高電圧発生器２０は、高圧用ケーブル６０を通して陽極１２に所望の高電圧を供給し、フィラメント用ケーブル７０を通して陰極１１側に所要の電圧及び電流を供給する。

絶縁油３０は、ハウジング４と、高電圧発生器２０と、ハウジング４０との間の空間に充填されている。なお、ハウジング４と、高電圧発生器２０と、ハウジング４０との間の空間には、絶縁油３０の替わりに、電気絶縁性の樹脂モールド部材が充填されていてもよい。

また、Ｘ線管装置は、ハウジング４無しに形成されていてもよい。
（第１の実施形態の変形例２）
例えば、図１０に示すように、図示したＸ線管装置は、ハウジング４及び隔壁部材５を除いた点以外、図１に示したＸ線管装置と同様に形成されている。モールド部材３を形成する際は、ハウジング４及び隔壁部材５の替わりに、型枠（冶具）を利用することができる。この場合、モールド部材３は型枠に接着し得る。しかしながら、Ｘ線管装置は、応力緩和膜２ａを備えている。このため、モールド部材３がガラス容器１３ａ及び金属容器１３ｂの接続部に作用する応力を緩和することができる。

モールド部材３は、Ｘ線遮蔽能を有していなくともよい。
（第１の実施形態の変形例３）
図１１に示すように、Ｘ線管装置は、Ｘ線遮蔽能を有していないモールド部材３で形成され、隔壁部材５無しに形成されている点以外、図１に示したＸ線管装置と同様に形成されている。なお、図１１に示したＸ線管装置は、ハウジング４無しに形成されていてもよい。

上述した実施形態は、上述したＸ線管装置及びその製造方法に限定されるものではなく、各種のＸ線管装置及びその製造方法に適用可能である。

１…Ｘ線管、２ａ…応力緩和膜、２ｂ…応力緩和部材、２ｃ…充填部材、３…モールド部材、４…ハウジング、４ａ…固定部材、４ｓ…固定面、１１…陰極、１２…陽極、１２ａ…陽極ターゲット、１２ｂ…陽極延出部、１３…真空外囲器、１３ａ…ガラス容器、１３ｂ…金属容器、Ｓ…空間

Claims (11)

1. 電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝撃することによりＸ線を放出する陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに接続された陽極延出部を有した陽極と、ガラス容器並びに前記ガラス容器及び陽極に接続された金属容器を有し前記陰極及び陽極ターゲットを収納し前記陽極延出部が露出するように形成され前記陽極延出部との間に空間を形成した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
   電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記空間に位置し、前記真空外囲器の外面に粘着され、前記ガラス容器及び金属容器の接続部に対向した応力緩和膜と、
   電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記真空外囲器と前記応力緩和膜とを埋め尽くし、前記空間に充填され、前記真空外囲器及び応力緩和膜に接着されたモールド部材と、を備え、
   前記応力緩和膜は、前記モールド部材の硬さより低い硬さを有し、前記真空外囲器の外側から前記接続部に作用する応力を緩和するＸ線管装置。
2. 前記陽極延出部の端部が固定され前記陽極延出部の端面より面積の大きい固定面を含み前記空間を維持した固定部材を有し、前記Ｘ線管、応力緩和膜及びモールド部材を取り囲んだハウジングをさらに備えている請求項１に記載のＸ線管装置。
3. 前記応力緩和膜は、５０以上の針入度を有する材料を利用して形成されている請求項１に記載のＸ線管装置。
4. 前記応力緩和膜は、シリコーンゲルを利用して形成されている請求項３に記載のＸ線管装置。
5. 電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝撃することによりＸ線を放出する陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに接続された陽極延出部を有した陽極と、ガラス容器並びに前記ガラス容器及び陽極に接続された金属容器を有し前記陰極及び陽極ターゲットを収納し前記陽極延出部が露出するように形成され前記陽極延出部との間に空間を形成した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
   電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記空間に充填され、前記真空外囲器の外面に粘着され、前記ガラス容器及び金属容器の接続部を埋め尽くした応力緩和部材と、
   電気絶縁性及びゴム弾性を有し、前記応力緩和部材とともに前記真空外囲器を埋め尽くし、前記真空外囲器及び応力緩和部材に接着されたモールド部材と、を備え、
   前記応力緩和部材は、前記モールド部材の硬さより低い硬さを有し、前記真空外囲器の外側から前記接続部に作用する応力を緩和するＸ線管装置。
6. 前記陽極延出部の端部が固定され前記陽極延出部の端面より面積の大きい固定面を含み前記空間を維持した固定部材を有し、前記Ｘ線管、応力緩和部材及びモールド部材を取り囲んだハウジングをさらに備えている請求項５に記載のＸ線管装置。
7. 前記応力緩和部材は、５０以上の針入度を有する材料を利用して形成されている請求項５に記載のＸ線管装置。
8. 前記応力緩和部材は、シリコーンゲルを利用して形成されている請求項７に記載のＸ線管装置。
9. 電子を放出する陰極と、前記陰極から放出される電子が衝撃することによりＸ線を放出する陽極ターゲット及び前記陽極ターゲットに接続された陽極延出部を有した陽極と、ガラス容器並びに前記ガラス容器及び陽極に接続された金属容器を有し前記陰極及び陽極ターゲットを収納し前記陽極延出部が露出するように形成され前記陽極延出部との間に空間を形成した真空外囲器と、を有したＸ線管と、
   前記陽極延出部の端部が固定され前記陽極延出部の端面より面積の大きい固定面を含み前記空間を維持した固定部材を有し、前記Ｘ線管を取り囲んだハウジングと、
   シリコーンゲルを利用し、前記空間の内部を含む前記ハウジングの内部に充填され、前記真空外囲器を埋め尽くした充填部材と、を備えているＸ線管装置。
10. 前記陽極に高電圧が印加され、
    前記固定部材は、熱伝導性及び電気絶縁性を有している請求項２、６及び９の何れか１項に記載のＸ線管装置。
11. 前記陽極は接地され、
    前記固定部材は、熱伝導性を有している請求項２、６及び９の何れか１項に記載のＸ線管装置。

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