JP2016131109A

JP2016131109A - Ｘ線管

Info

Publication number: JP2016131109A
Application number: JP2015005130A
Authority: JP
Inventors: 克則清水; Katsunori Shimizu
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-01-14
Also published as: CN105789002B; JP6440192B2; CN105789002A; DE102016000033B4; DE102016000033A1

Abstract

【課題】真空気密の向上を図ることができるＸ線管を提供する。
【解決手段】真空外囲器３と、陽極ターゲット５と、陰極フィラメント９と、中央部に位置した絶縁外囲器１１と、絶縁外囲器１１の一端面１１ｂに形成された金属膜３６にろう付けされた陰極側金属外囲器２４と、絶縁外囲器１１の他端面１１ａに形成された金属膜３７にろう付けされた陽極側金属外囲器２３とを備えている。陰極側金属外囲器２４および陽極側金属外囲器２３の少なくとも一つは先端面を有する突設部２３ｃを有している。
突設部２３ｃは、先端面よりも面積が大きい両端面を有するリング状の金属接合補助材３９の片側端面にろう付けされ、金属接合補助材３９の他端面は絶縁外囲器の金属膜３７にろう付けされている。
【選択図】図１

Description

この発明は、Ｘ線管に関する。

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

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

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

特開２００９−１７０３３３号公報

支持体には、接合体が固定してあると共に接合体で絶縁外囲器と放熱体とを接続して、絶縁外囲器及び支持体の熱を放熱体に伝熱している。

しかしながら、製造工程中や市場での使用中に接合体と絶縁外囲器との間の接合部が破壊して、Ｘ線管の真空気密が低下するという問題があった。また、絶縁外囲器と陰極側の金属外囲器との接合部においても同様の問題があった。さらにまた、他の固定陽極型Ｘ線管や回転陽極型Ｘ線管においても同様の問題があった。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、真空気密の向上を図ることができるＸ線管を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係るＸ線管は、Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に対向した陽極ターゲットと、前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、を備え、
前記真空外囲器は、中央部に位置し、電気絶縁性のセラミクスからなる絶縁外囲器と、該絶縁外囲器の一端面に形成された金属膜にろう付けされ、かつ陰極フィラメントを支持する陰極側金属外囲器と、前記絶縁外囲器の他端面に形成された金属膜にろう付けされ、かつ前記陽極ターゲットを支持する陽極側金属外囲器と、から構成されるとともに、
前記陰極側金属外囲器および前記陽極側金属外囲器の少なくとも一つは、先端面を有する突設部を有し、該突設部は、前記先端面よりも面積が大きい両端面を有するリング状の金属接合補助材の片側端面に前記先端面が当接した状態でろう付けされ、前記金属接合補助材の他端面は、前記絶縁外囲器の一端面または他端面に形成された金属膜に当接した状態でろう付けされている。

この発明によれば、真空気密の向上を図ることができるＸ線管を提供することができる。

図１は、一実施形態に係るＸ線管の概略的構成を示す断面図である。図２は、絶縁外囲器と接合体との接合部分を示す断面図であり、（ａ）はろう付け前の状態であり、（ｂ）はろう付け後の状態である。図３は、他の実施形態であって、絶縁外囲器と接合体とのろう付け後の接合部分を示す断面図である。図４は、他の実施形態であって、絶縁外囲器と接合体とのろう付け後の接合部分を示す断面図である。図５は、図３に示す実施形態の変形例にかかる金属接合補助材の断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る固定陽極型Ｘ線管について詳細に説明する。
図１に示すように、固定陽極型Ｘ線管装置１は、真空外囲器３と、陽極ターゲット５と、支持体７と、陰極フィラメント９と、絶縁外囲器１１と、管容器１３と、放熱体１５と、高圧ケーブル１７とを備えている。

真空外囲器３は、内部を真空保持しており、先端外径が徐々に細くした筒状であり、先端面の平坦部にＸ線を透過する出力窓１９が設けられている。

この出力窓１９は、Ｘ線の減衰が少ない材料として、例えばベリリウム（Ｂｅ）で形成されている。

真空外囲器３の内部には、出力窓１９に対向して陽極ターゲット５が配置され、この陽極ターゲット５の外周側に陰極フィラメント９が配置されている。尚、陽極ターゲット５と陰極フィラメント９との間には、収束電極２１が設けてある。

また、真空外囲器３内の中心部には支持体７の先端部７ａが配置されている。支持体７の先端部７ａは収束電極２１の内周側に配置されるとともに先端で陽極ターゲット５を支持している。支持体７の他端部７ｂは、絶縁外囲器１１の他端側から突設してあり、接合体（陽極側金属外囲器）２３がろう付けされて、接合体２３によって絶縁外囲器１１と支持体７との間が封止状態に結合されている。換言すれば、接合体２３は陽極ターゲット５を支持している。

また、絶縁外囲器１１の先端面（一端面）１１ｂには金属膜３６が形成してあり、金属膜３６に陰極フィラメント９を支持する陰極側金属外囲器２４がろう付けされている。

支持体７の他端部７ｂの端面には、支持体７の内部に形成された排気路２５を通じて真空外囲器３内を排気するための排気管２７が設けられているとともに、陽極ターゲット５に高電圧を印加するための高圧ケーブル１７が接続される給電部２９が設けられている。

絶縁性の放熱体１５は雌ネジ部が、支持体７の他端部７ｂに設けられた雄ネジに締め付けられ、一端面が接合体２３に当接されている。

放熱体１５は、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導特性及び１０ｋＶ／ｍｍ以上の高電圧絶縁性を有するセラミクスで、例えば窒化アルミニウムを用いることにより、９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率が得られる。

高圧ケーブル１７は、放熱体１５の内周側に位置しているとともに放熱体１５の外部に引き出されている。

また、真空外囲器３と共に内部を真空にしてある絶縁外囲器１１、絶縁外囲器１１から突出した支持体７の他端部７ｂ、及び放熱体１５の一部などが、管容器１３内に収容されている。この管容器１３の内部には、例えばシリコーン樹脂などのポッティング材である絶縁材３３が充填されている。より詳しくは、絶縁材３３は、管容器１３と、絶縁外囲器１１、接合体２３及び放熱体１５との間に充填されている。

さらに、支持体７の他端部７ｂ側には、高圧ケーブル１７と放熱体１５との間に、他の絶縁材３３が充填されている。絶縁材３３は、例えばシリコーン樹脂などのポッティング材で形成されている。

管容器１３の外面には、冷却部３５が配設されている。この冷却部３５には、固定陽極型Ｘ線管１の入力に応じて例えば空冷式若しくは液冷式、又はヒートパイプ式を選択できるが、維持管理が容易な空冷式、又はヒートパイプ式が好ましい。冷却部はラジエータであってもよい。

また、陽極ターゲット５への電子の衝突によって熱が発生し、この陽極ターゲット５の熱が支持体７に伝わり、この支持体７の他端部７ｂに接続されている接合体２３を介して絶縁外囲器１１、絶縁材３３及び放熱体１５へ放散及び伝導され、放熱体１５を介して絶縁材３３及び管容器１３などへ放散及び伝導される。絶縁材３３や放熱体１５から管容器１３に伝導された熱は、管容器１３の外面を冷却する冷却部３５によって放出される。この実施形態において、放熱体１５は支持体７の他端部７ｂに直に接続されているため、陽極ターゲット５で発生して支持体７に伝達された熱をより効率的に放出できる。

ここで、接合体２３と絶縁外囲器１１との接合部分について説明する。接合体２３は、内周側部２３ａを支持体７の他端部７ｂの外周面に固定してあり、接合体２３の外周側部２３ｂは、図１のＡ部拡大図に示すように、絶縁外囲器１１の後端面（他端面）１１ａに接続している。

より詳しくは、図２（ｂ）に示すように、絶縁外囲器１１の後端面１１ａには、接合体２３との接合面に金属膜３７を形成してあり、金属接合補助材３９を金属膜３７と接合体２３の突設部２３ｃとの間に配置して、絶縁外囲器１１の後端面１１ａと接合体２３の突設部２３ｃとを接合してある。

絶縁外囲器１１の材質はアルミナ等の電気絶縁性セラミクスである。

金属膜３７は、絶縁外囲器１１の後端面１１ａに刷毛やプリント等で形成するが、金属膜３７は、Ｍｏを主成分とする金属等で構成される。

金属接合補助材３９は、リング状の板材であり、材質はコバール等を用いている。

金属接合補助材３９は金属膜３７にろう付けにより固定されている。また、金属接合補助材３９と接合体２３もろう付けにより固定されている。

次に、接合体２３と絶縁外囲器１１との接合方法について説明する。
図２（ａ）に示すように、金属膜３７と金属接合補助材３９との間に板ろう４１を配置し、金属接合補助材３９に接合体２３の突設部２３ｃを当接して、その当接部の横にワイヤろう４３を配置して、炉内に設置して、ろう材を溶かす。

断面積が小さい突設部２３ｃは接合体２３と絶縁外囲器１１との温度差による熱応力を緩和する効果を有する。また、突設部２３ｃは突設部２３ｃの断面積よりも大きい端面を有する金属接合補助材３９を介して金属膜３７にろう付けされているため、比較的強度が弱い金属膜３７と絶縁外囲器１１との界面に発生する熱応力を低減させる効果を有する。

その結果、使用中に金属膜３７と絶縁外囲器１１との界面に亀裂が生じるのを防止できる。

さらに、図２（ｂ）に示すように、ワイヤろう４３は溶けて溶融状態となって流れ出るが、金属接合補助材３９と金属膜３７との間の段差により、その段差部分に溶融したろう材４３ａが保持されるので、金属膜３７を超えて絶縁外囲器１１のセラミクス部分に到達するのを防止する。これにより、溶融したろう材４３ａが絶縁外囲器１１の後端面１１ａを構成するセラミクス部分に接触してその応力によりセラミクス部分に亀裂が生じるのを防止できる。

絶縁外囲器１１の後端面１１ａのろう付け部やセラミクス部分に亀裂（クラック）が生じると、絶縁外囲器１１の内周側における真空気密が損なわれるおそれがある。

したがって、一実施形態によれば接合体２３に突設部２３ｃが形成してあり且つ金属膜３７と突設部２３ｃとの間にリング状を成す金属製の金属接合補助材３９を設けて、突設部２３ｃを絶縁外囲器２２にろう付けしているので、製造工程中や市場での使用中にろう付け部に亀裂が生じるのを防止できるから、固定陽極型Ｘ線管の真空気密性を高めることができる。

以下に他の実施形態を説明するが、以下に説明する実施形態において、上述した一実施形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では一実施形態と主に異なる点を説明する。
図３に示す他の実施形態では、金属接合補助材３９の表面に溝状のろう溜り４５を形成してあることが上述した一実施形態と異なっている。

ろう溜り４５は、リング状の金属接合補助材３９の周方向に沿って形成したものである。ろう溜り４５の溝の形状は、図３では矩形であるが、これに限らず円弧状であってもよいし、ろう溜り４５の溝の形状は限定されない。

この図３に示す実施形態によれば、溶けたろう材４３ａはろう溜り４５で受けるので、溶けたろう材４３ａが金属膜３７を超えて絶縁外囲器１１の後端面１１ａのセラミクス部分に流れるのを防止できる。

図４に示す他の実施形態では、金属接合補助材３９には、接合体２３の突設部２３ｃとのろう付け部に近接する端部に段４７を形成してあることが上述した一実施形態と異なっている。

この図４に示す他の実施形態では、段４７により、溶けたろう材４３ａが金属接合補助材３９の表面を伝わって流れる距離が長くなり、金属接合補助材３９が溶けたろう材４３ａを受ける表面積が大きくなるので、金属膜３７を超えて絶縁外囲器１１の後端面１１ａのセラミクス部分に溶けたろう材４３ａが流れるのを防止できる。

なお、この発明は上記実施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。

図５に示すように、金属接合補助材３９の表面には、図３に示すろう溜り４５に換えて複数の溝や切欠き４９を形成するものであってもよい。

この発明は、絶縁外囲器１１の先端面（一端面）１１ｂに形成した金属膜３６と陰極側金属外囲器２４とのろう付け部に適用することもできる。

また、上記実施形態以外の固定陽極型Ｘ線管や回転陽極型Ｘ線管にも適用することもできる。

１…固定陽極型Ｘ線管、３…真空外囲器、５…陽極ターゲット、７…支持体、９…陰極フィラメント、１１…絶縁外囲器、１５…放熱体、２３…接合体（陽極側金属外囲器）、２３ｃ…突設部、２４…陰極側金属外囲器、３６、３７…金属膜、３９…金属接合補助材、４３…ワイヤろう、４３ａ…溶けたろう材、４５…ろう溜り、４７…段。

Claims

Ｘ線を透過する出力窓が形成された真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられ、前記出力窓に対向した陽極ターゲットと、
前記真空外囲器内に設けられ、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極フィラメントと、を具備するＸ線管において、
前記真空外囲器は、
中央部に位置し、電気絶縁性のセラミクスからなる絶縁外囲器と、
該絶縁外囲器の一端面に形成された金属膜にろう付けされ、かつ陰極フィラメントを支持する陰極側金属外囲器と、
前記絶縁外囲器の他端面に形成された金属膜にろう付けされ、かつ前記陽極ターゲットを支持する陽極側金属外囲器と、を備え、
前記陰極側金属外囲器および前記陽極側金属外囲器の少なくとも一つは、先端面を有する突設部を有し、
該突設部は、前記先端面よりも面積が大きい両端面を有するリング状の金属接合補助材の片側端面に前記先端面が当接した状態でろう付けされ、
前記金属接合補助材の他端面は、前記絶縁外囲器の一端面または他端面に形成された金属膜に当接した状態でろう付けされていることを特徴とするＸ線管。
前記陽極側金属外囲器は、前記陽極ターゲットを一端部に支持し、他端部が前記真空外囲器から外部に突出する支持体と、該支持体が貫通してろう付けされた接合体とで構成され、
前記突設部は前記接合体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管。
前記支持体の前記他端部に接続された絶縁性の放熱体を備えたことを特徴とする請求項２に記載のＸ線管。
前記金属接合補助材には、そのろう付け側表面に周方向に形成した溝状のろう溜りが形成してあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＸ線管。
前記金属接合補助材は、ろう付け部に近接する端部に段を成していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＸ線管。
前記ろう溜りは、同心円状に複数形成してあることを特徴とする請求項４に記載のＸ線管。