JP2017069037A - X-ray tube device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、Ｘ線管装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an X-ray tube apparatus.
一般に、Ｘ線管装置は、医療診断システムや工業診断システム等に用いられている。Ｘ線管装置は、Ｘ線を放射するＸ線管と、Ｘ線管を収容したハウジングと、ハウジング内に充填された絶縁油とを備えている。Ｘ線管は、電子を放出するフィラメント及び制御電極を有したカソード、フィラメントから放出された電子が衝突することによりＸ線を放出するアノード、並びにカソード及びアノードを収容した真空外囲器を有している。 In general, X-ray tube apparatuses are used in medical diagnosis systems, industrial diagnosis systems, and the like. The X-ray tube apparatus includes an X-ray tube that emits X-rays, a housing that houses the X-ray tube, and insulating oil that is filled in the housing. The X-ray tube has a cathode having a filament for emitting electrons and a control electrode, an anode for emitting X-rays by collision of electrons emitted from the filament, and a vacuum envelope containing the cathode and anode. ing.
ハウジングには、アノード用のレセプタクルと、カソード用のレセプタクルとがそれぞれ取付けられている。例えば、カソード用のレセプタクルは、フィラメント端子及びグリッド端子を有している。 An anode receptacle and a cathode receptacle are respectively attached to the housing. For example, a receptacle for a cathode has a filament terminal and a grid terminal.
フィラメントにはフィラメント回路が接続され、フィラメント回路はＸ線管の外側に引き出され、絶縁油中を通ってフィラメント端子に接続されている。グリッドにはグリッド回路が接続され、グリッド回路はＸ線管の外側に引き出され、絶縁油中を通ってグリッド端子に接続されている。 A filament circuit is connected to the filament, and the filament circuit is drawn out of the X-ray tube and is connected to the filament terminal through the insulating oil. A grid circuit is connected to the grid, and the grid circuit is drawn out of the X-ray tube and connected to the grid terminal through the insulating oil.
アノードには、高電圧電源からアノード給電高圧ケーブル及びアノード用のレセプタクルを介してアノード電圧が供給される。フィラメントには、高電圧電源のマイナス側からカソード給電高圧ケーブル、フィラメント端子及びフィラメント回路を介してフィラメント電圧が供給される。グリッドには、高電圧電源のマイナス側からカソード給電高圧ケーブル、グリッド端子及びグリッド回路を介してグリッド電圧が供給される。このため、上記カソード給電高圧ケーブルは、内部に互いに絶縁された２つの芯導線を含んでいる。なお、グリッドにはさらにバイアス電圧が給電されている。 An anode voltage is supplied to the anode from a high-voltage power source through an anode-fed high-voltage cable and an anode receptacle. Filament voltage is supplied to the filament from the negative side of the high voltage power source via the cathode-fed high voltage cable, the filament terminal, and the filament circuit. A grid voltage is supplied to the grid from the negative side of the high-voltage power source via a cathode-fed high-voltage cable, a grid terminal, and a grid circuit. For this reason, the cathode-fed high-voltage cable includes two core conductors insulated from each other. A bias voltage is further supplied to the grid.
ところで、上記グリッドとアノードとの間で放電が生じる場合がある。放電が生じた場合、グリッドに高電圧が誘起されるため、フィラメント（フィラメント回路）との間に大きな電位差が生じる。放電が生じた瞬間のグリッド及びフィラメント間の電位差は、最大で高圧電源電圧の約３０％の値に達する。このため、カソード用のレセプタクル内のグリッド端子とフィラメント端子との間に絶縁破壊が生じてしまう恐れがある。特に、カソード用のリセプタクルが小型タイプの場合、グリッド端子とフィラメント端子間の距離が短いため、絶縁破壊が生じる危険性が高い。 By the way, a discharge may occur between the grid and the anode. When discharge occurs, a high voltage is induced in the grid, so that a large potential difference is generated between the filament (filament circuit). The potential difference between the grid and the filament at the moment when the discharge occurs reaches a value of about 30% of the high-voltage power supply voltage at the maximum. For this reason, there is a possibility that dielectric breakdown may occur between the grid terminal and the filament terminal in the cathode receptacle. In particular, when the cathode receptacle is a small type, since the distance between the grid terminal and the filament terminal is short, there is a high risk of dielectric breakdown.
カソード用のレセプタクルは、電気絶縁性を有する有底円筒形状の端子支持体を有している。端子支持体は、射出成形などで製作される。端子支持体には、グリッド端子及びフィラメント端子が取り付けられている。 The receptacle for a cathode has a bottomed cylindrical terminal support having electrical insulation. The terminal support is manufactured by injection molding or the like. A grid terminal and a filament terminal are attached to the terminal support.
制御端子及びフィラメント端子間の絶縁耐力を高める為に、グリッド端子とフィラメント端子との間に十分な距離を設けたり、高絶縁耐力の材料を使用したり、或いは、フィラメント回路及びグリッド回路間にバリスタやアレスタ等のサージアブソーバーを組み込むなどの手段で対策を講じることが考えられる。しかし、寸法的、経済的な制約或いはサージアブソーバーの耐久性、信頼性の低さから上記手段を採用することは、実用的には困難を極めるものである。信頼性の高いＸ線管装置を提供する為に、レセプタクル内でグリッド用端子及びフィラメント用端子間の絶縁破壊を安価でかつ確実に防止することが求められる。
本実施形態は、信頼性の高いＸ線管装置を提供する。又は、本実施形態は、安価なＸ線管装置を提供する。
In order to increase the dielectric strength between the control terminal and the filament terminal, a sufficient distance is provided between the grid terminal and the filament terminal, a high dielectric strength material is used, or a varistor is provided between the filament circuit and the grid circuit. It is conceivable to take countermeasures by means such as incorporating a surge absorber such as an arrester. However, it is practically difficult to adopt the above-mentioned means because of dimensional and economical restrictions or the durability and reliability of the surge absorber. In order to provide a highly reliable X-ray tube device, it is required to reliably and inexpensively prevent dielectric breakdown between the grid terminal and the filament terminal in the receptacle.
This embodiment provides a highly reliable X-ray tube apparatus. Or this embodiment provides an inexpensive X-ray tube apparatus.
一実施形態に係るＸ線管装置は、
電子が衝突することによりＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに衝突する電子を放出するフィラメント及び前記フィラメントから前記陽極ターゲットに向かう電子の軌道を取り囲んで設けられた制御電極を有した陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容した真空外囲器と、を含んだＸ線管と、
前記Ｘ線管を収容したハウジングと、
前記ハウジングと前記Ｘ線管との間の空間に充填された絶縁油と、
底部を有する電気絶縁性の端子支持体と、前記底部を貫通し前記底部に取り付けられ前記フィラメントにフィラメント電圧を供給するフィラメント端子と、前記底部を貫通し前記底部に取り付けられ前記フィラメント端子に間隔を置いて位置し前記制御電極に制御電圧を供給する制御端子と、を有し、前記ハウジングに取付けられたレセプタクルと、
前記Ｘ線管と前記底部との間に配置され、前記Ｘ線管から前記底部に向かう前記Ｘ線を遮蔽するＸ線遮蔽部材と、を備えている。
An X-ray tube apparatus according to one embodiment
A cathode having an anode target that emits X-rays when it collides with electrons, a filament that emits electrons that collide with the anode target, and a control electrode that surrounds the trajectory of electrons from the filament toward the anode target A vacuum envelope containing the anode target and the cathode, and an X-ray tube comprising:
A housing containing the X-ray tube;
Insulating oil filled in a space between the housing and the X-ray tube;
An electrically insulating terminal support having a bottom; a filament terminal that passes through the bottom and is attached to the bottom and supplies a filament voltage to the filament; and is attached to the bottom through the bottom and spaced from the filament terminal. A control terminal positioned and supplying a control voltage to the control electrode, and a receptacle attached to the housing;
An X-ray shielding member disposed between the X-ray tube and the bottom and shielding the X-ray from the X-ray tube toward the bottom.
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the disclosure is merely an example, and those skilled in the art can easily conceive of appropriate modifications while maintaining the gist of the invention are naturally included in the scope of the present invention. In addition, the drawings may be schematically represented with respect to the width, thickness, shape, and the like of each part in comparison with actual aspects for the sake of clarity of explanation, but are merely examples, and the interpretation of the present invention is not limited. It is not limited. In addition, in the present specification and each drawing, elements similar to those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted as appropriate.
始めに、本発明の実施形態の基本構想について説明する。
絶縁体の電気的な絶縁破壊現象は、絶縁体中のボイド内での部分放電がきっかけとなってアーク放電に至ることが知られている。ボイドが十分少ない場合にはアーク放電は起こらないが、ボイドを十分コントロールした高絶縁耐力の材料をレセプタクルに採用することは、経済性の面から困難である。そのため、製造コストの高騰を抑制しようとすると、ボイドのばらつきが大きくなるため、Ｘ線管の使用中に絶縁破壊を起こす場合がある。
First, the basic concept of the embodiment of the present invention will be described.
It is known that the electrical breakdown phenomenon of an insulator leads to arc discharge triggered by a partial discharge in a void in the insulator. Arc discharge does not occur when the number of voids is sufficiently small, but it is difficult to adopt a high dielectric strength material with sufficiently controlled voids in the receptacle from the viewpoint of economy. For this reason, if an attempt is made to suppress an increase in manufacturing cost, the variation in voids increases, so that dielectric breakdown may occur during use of the X-ray tube.
これらのボイドは、典型的にガスで満たされている。もし、ボイドを横切る電圧ストレスが、ボイドの中のガスに対する開始電圧を超える場合には、ガスがイオン化して、部分放電がボイドの中で発生し始める。部分放電は、その後、絶縁体の漸進的な劣化を引き起こすことがあり、それは、最終的に、絶縁体の絶縁破壊をもたらすことになる。
部分放電が発生するためには、ボイドを横切る電圧ストレスが開始電圧を超えることに加えて、ボイドの中で部分放電が開始するためにボイドの中またはボイドに十分な自由電子がなければならない。
自由電子は、スタート電子と呼ばれることもある。スタート電子の生成のための良く知られている誘因は、ボイド表面からの電界放出である。
These voids are typically filled with gas. If the voltage stress across the void exceeds the starting voltage for the gas in the void, the gas will ionize and partial discharge will begin to occur in the void. Partial discharge can then cause gradual degradation of the insulator, which will ultimately lead to dielectric breakdown of the insulator.
In order for a partial discharge to occur, in addition to the voltage stress across the void exceeding the starting voltage, there must be enough free electrons in or in the void for the partial discharge to begin in the void.
Free electrons are sometimes called start electrons. A well-known incentive for the generation of start electrons is field emission from the void surface.
しかし、本願発明者らは、絶縁体の絶縁破壊現象が生じる直前まで、Ｘ線管からＸ線がボイドに照射されていたことが、スタート電子の生成のための主要な誘因であることを突き止めたものである。つまり、次の（１）から（５）まで順に生じる連鎖的な現象がレセプタクル（端子支持体）の絶縁破壊の主要なメカニズムであることが分かったものである。
（１）レセプタクルの端子支持体へのＸ線の照射
（２）Ｘ線管の放電（陰極の制御電極と陽極ターゲットとの間に生じる放電）
（３）制御端子とフィラメント端子との間での高電位差の発生
（４）端子支持体中のボイドでの部分放電の発生
（５）端子支持体の絶縁破壊
そこで、本発明の実施形態においては、かかる問題を解決するものであり、レセプタクルでの絶縁破壊の発生を防止するものである。これにより、本発明の実施形態においては、信頼性の高いＸ線管装置を得ることができるものである。又は、本発明の実施形態においては、安価なＸ線管装置を得ることができるものである。次に、上記問題を解決するための手段及び手法について説明する。
However, the inventors of the present application have determined that the fact that X-rays were irradiated from the X-ray tube to the void until just before the dielectric breakdown phenomenon of the insulator was the main incentive for the generation of start electrons. It is a thing. That is, it has been found that the chain phenomenon that occurs in order from the following (1) to (5) is the main mechanism of dielectric breakdown of the receptacle (terminal support).
(1) X-ray irradiation to receptacle terminal support (2) X-ray tube discharge (discharge generated between cathode control electrode and anode target)
(3) Generation of high potential difference between control terminal and filament terminal (4) Generation of partial discharge at void in terminal support (5) Dielectric breakdown of terminal support Therefore, in the embodiment of the present invention In order to solve this problem, it is intended to prevent the occurrence of dielectric breakdown in the receptacle. Thereby, in the embodiment of the present invention, a highly reliable X-ray tube apparatus can be obtained. Alternatively, in the embodiment of the present invention, an inexpensive X-ray tube apparatus can be obtained. Next, means and methods for solving the above problem will be described.
まず、第１の実施形態に係るＸ線管装置について説明する。
図１に示すように、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０、ハウジング２０、冷却液としての絶縁油７、陽極コネクタ３５０、陰極コネクタ４５０、陽極給電高圧ケーブル１１３、陰極給電高圧ケーブル１１５、ケーブル３、ケーブル４及び高電圧電源１１２を備えている。
First, the X-ray tube apparatus according to the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the
Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５、陰極３６及び真空外囲器３１を備えている。陰極３６は、陽極ターゲット３５に間隔を置いて配置されている。陰極３６は、フィラメント３７及びグリッド３８を有している。フィラメント３７は、陽極ターゲット３５に衝突する電子を放出するものである。グリッド３８の少なくとも一部は、フィラメント３７と陽極ターゲット３５との間に位置し、フィラメント３７から陽極ターゲット３５に向かう電子の軌道を取り囲んで設けられている。グリッド３８は、電子収束カップと称される場合がある。本実施形態において、グリッド３８は制御電極として機能している。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。
The
ハウジング２０は、Ｘ線管３０、ケーブル３、ケーブル４などを収容している。絶縁油７は、ハウジング２０とＸ線管３０との間の空間に充填されている。このため、Ｘ線管３０、ケーブル３、ケーブル４などは、絶縁油７に浸漬されている。
The
陽極コネクタ３５０は、レセプタクル３００及びプラグ３３０を有している。レセプタクル３００及びプラグ３３０は、着脱可能に形成されている。レセプタクル３００は、ハウジング２０に液密に取付けられている。陽極コネクタ３５０は、陽極ターゲット３５に接続され、陽極ターゲット３５にアノード電圧を供給するものである。
The
陰極コネクタ４５０は、レセプタクル４００及びプラグ４３０を有している。レセプタクル４００及びプラグ４３０は、着脱可能に形成されている。レセプタクル４００は、レセプタクル３００とは独立してハウジング２０に液密に取付けられている。レセプタクル４００は、フィラメント３７にフィラメント電圧を供給する２個のフィラメント端子４０３及びグリッド３８にグリッド電圧（制御電圧）を供給する単個のグリッド端子４０４を有している。本実施形態において、グリッド端子４０４は、制御端子として機能している。
The
フィラメント端子４０３は、フィラメント３７に接続され、フィラメント３７にフィラメント電圧及びフィラメント電流を供給するものである。グリッド端子４０４は、グリッド３８に接続され、グリッド３８にグリッド電圧を供給するものである。
The
ケーブル３は、フィラメント３７に接続されているとともにＸ線管３０の外側に引き出され、絶縁油７中を通ってフィラメント端子４０３に接続されている。ケーブル４は、グリッド３８に接続されているとともにＸ線管３０の外側に引き出され、絶縁油７中を通ってグリッド端子４０４に接続されている。
The
高電圧電源１１２は、陽極ターゲット３５と陰極３６との間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１１２は、陽極ターゲット３５側に７０ｋＶの電圧を供給し、陰極３６側に−７０ｋＶの電圧を供給している。高電圧電源１１２は、２つの電源部１１２ａを備えている。電界強度を一定にするため、電源部１１２ａ間の導線は接地されている。
The high
陽極給電高圧ケーブル１１３は、高電圧電源１１２のプラス側及び陽極コネクタ３５０に接続されている。陽極給電高圧ケーブル１１３は、高電圧電源１１２から陽極コネクタ３５０に陽極電圧を供給するものである。
The anode-fed high-
陰極給電高圧ケーブル１１５は、高電圧電源１１２のマイナス側及び陰極コネクタ４５０に接続されている。より詳しくは、陰極給電高圧ケーブル１１５は、内部に互いに絶縁された３個の芯導線を含んでいる。これら芯導線の一端は、それぞれ高電圧電源１１２のマイナス側に接続されている。２個の芯導線の他端はフィラメント端子４０３に接続され、残りの１個の芯導線の他端はグリッド端子４０４に接続されている。陰極給電高圧ケーブル１１５は、高電圧電源１１２からフィラメント端子４０３にフィラメント電圧及びフィラメント電流を供給し、グリッド端子４０４にグリッド電圧を供給する。
The cathode power supply
なお、フィラメント端子４０３に接続された芯導線に、フィラメント電源１２２が接続されている。グリッド端子４０４に接続された芯導線に、バイアス電源１２１が接続されている。このため、グリッド３８には、フィラメント３７に対して約３ｋＶの負のバイアス電圧が給電される。
A
図２に示すように、Ｘ線管装置１０は、大まかにハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、Ｘ線管３０とハウジング２０との間の空間に充填された絶縁油７と、高電圧絶縁部材６と、回転駆動部としてのステータコイル９と、ケーブル３，４，５と、レセプタクル３００，４００と、を備えている。本実施形態において、Ｘ線管３０は回転陽極型のＸ線管である。
As shown in FIG. 2, the
Ｘ線管装置１０は、図示しない循環冷却システムをさらに備えていてもよい。この場合、ハウジング２０には、図示しない絶縁油７の導入口及び排出口が形成されている。循環冷却システムは、例えば、ハウジング２０内の絶縁油７を放熱及び循環させる冷却器と、冷却器をハウジング２０の導入口及び排出口に液密及び気密に連結する導管（ホースなど）とを備えている。冷却器は、循環ポンプ及び熱交換器を有している。循環ポンプは、ハウジング２０側から取り入れた絶縁油７を熱交換器に吐出し、絶縁油７の流れをハウジング２０内に作り出す。熱交換器は、ハウジング２０及び循環ポンプ間に連結され、絶縁油７の熱を外部に放出する。
The
ハウジング２０は、筒状に形成されたハウジング本体２０ｅと、蓋部（側板）２０ｆ、２０ｇ、２０ｈとを有している。ハウジング本体２０ｅ、及び蓋部２０ｆ、２０ｇ、２０ｈは、金属材料又は樹脂材料で形成されている。この実施形態において、ハウジング本体２０ｅ、及び蓋部２０ｆ、２０ｇ、２０ｈは、アルミニウム合金を用いた鋳物で形成されている。樹脂材料を使用する場合は、ねじ部など強度を必要とする個所や、樹脂の射出成形で成形し難い個所、またハウジング２０の外部への電磁気ノイズの漏洩を防止する図示しない遮蔽層など、部分的に金属を併用しても良い。
The
後述する高電圧供給端子４４が位置する側のハウジング本体２０ｅの開口部には、環状の段差部が形成されている。上記段差部の内周面には、環状の溝部が形成されている。Ｘ線管装置の管軸に沿った方向において、蓋部２０ｆの周縁部はハウジング本体２０ｅの段差部に接触している。ハウジング本体２０ｅの上記溝部にはＣ形止め輪２０ｉが嵌合されている。
An annular stepped portion is formed in the opening of the
Ｃ形止め輪２０ｉは、管軸に沿った方向における、ハウジング本体２０ｅに対する蓋部２０ｆの位置を規制している。この実施形態において、蓋部２０ｆのがたつきを防止するため、蓋部２０ｆの位置は固定されている。高電圧供給端子４４が位置する側のハウジング本体２０ｅの開口部は、蓋部２０ｆ及びＣ形止め輪２０ｉなどにより液密に閉塞されている。
The C-shaped retaining ring 20i regulates the position of the
ゴム部材２ａはＯリングを形成している。ゴム部材２ａはハウジング本体２０ｅと蓋部２０ｆとの間に設けられている。ゴム部材２ａは、ハウジング２０外部への絶縁油７の漏れを防止する機能を有している。
The rubber member 2a forms an O-ring. The rubber member 2a is provided between the
後述する高電圧供給端子５４が位置する側のハウジング本体２０ｅの開口部の内周面には、環状の溝部が形成されている。蓋部２０ｇはハウジング本体２０ｅの内部に位置している。蓋部２０ｈは蓋部２０ｇに対向している。蓋部２０ｇは、絶縁油７が出入りする開口部２０ｋを有している。蓋部２０ｈには、雰囲気としての空気が出入りする通気孔２０ｍが形成されている。
An annular groove is formed on the inner peripheral surface of the opening of the
ハウジング本体２０ｅの上記溝部にはＣ形止め輪２０ｊが嵌合されている。Ｃ形止め輪２０ｊは、蓋部２０ｈがゴム部材２ｂの周縁部（シール部）へ応力を加えている状態を保持している。ゴム部材２ｂのシール部はＯリングのように形成されている。上記のことから、高電圧供給端子５４が位置する側のハウジング本体２０ｅの開口部は、蓋部２０ｇ、蓋部２０ｈ、Ｃ形止め輪２０ｊ及びゴム部材２ｂなどにより液密に閉塞されている。
A C-shaped
ゴム部材２ｂのシール部は、ハウジング本体２０ｅと蓋部２０ｇと蓋部２０ｈとの間に設けられている。ゴム部材２ｂは、ハウジング２０外部への絶縁油７の漏れを防止する機能を有している。
The seal portion of the
この実施形態において、ゴム部材２ｂはゴムベローズ（ゴム膜）であり、絶縁油７に接している。ゴム部材２ｂは、ハウジング２０内において、蓋部２０ｇ及び蓋部２０ｈで囲まれた領域を、第１空間と、第２空間とに仕切っている。第１空間は、開口部２０ｋと繋がった空間であり、絶縁油７が存在する空間である。第２空間は、通気孔２０ｍと繋がった空間であり、外気が存在する空間である。ゴム部材２ｂは、絶縁油７の体積変化を吸収し、絶縁油７の圧力調整を行っている。
In this embodiment, the
図３は、図２に示したＸ線管装置１０の一部を拡大して示す図であり、ハウジング本体２０ｅ、Ｘ線透過窓２０ｗ、ゴム部材２ｃ、ねじ２０ｓ、及びＸ線遮蔽部５２０，５４０を示す図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a part of the
図２及び図３に示すように、ハウジング本体２０ｅは、Ｘ線透過領域に対向したＸ線出力口２０ｏを有している。Ｘ線出力口２０ｏは、ハウジング本体２０ｅの一部を貫通して形成されている。ハウジング２０は、Ｘ線透過窓２０ｗを有している。Ｘ線透過窓２０ｗは、Ｘ線を透過しハウジング２０外部に放射する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、後述するＸ線遮蔽部５２０及び５４０は、Ｘ線出力口２０ｏにおけるハウジング２０外部へのＸ線の放射を妨げることのないように設けられている。このため、Ｘ線遮蔽部５４０は、Ｘ線出力口２０ｏの側縁に設けられている。
Note that
Ｘ線透過窓２０ｗは、ハウジング２０の外側に位置している。Ｘ線透過窓２０ｗは、機械的強度の高い材料を利用して形成することができる。この実施形態において、Ｘ線透過窓２０ｗは、アルミニウムを利用して形成されているが、他の金属材料や樹脂などを利用して形成することも可能である。Ｘ線透過窓２０ｗは凹型形状を有し、Ｘ線管３０とＸ線透過窓２０ｗとの間隔の低減を図っている。
The
Ｘ線透過窓２０ｗに対向したハウジング本体２０ｅの外壁には、取付け面が形成されている。Ｘ線出力口２０ｏを囲むようにハウジング本体２０ｅの取付け面には枠状の溝部が形成されている。Ｘ線透過窓２０ｗは、上記取付け面に対向した状態で、上記取付け面に接触され、締め具としてのねじ２０ｓによりハウジング本体２０ｅに固定されている。ねじ２０ｓは、Ｘ線透過窓２０ｗに形成された貫通孔を通り、ハウジング本体２０ｅに形成されたねじ穴に締め付けられている。Ｘ線透過窓２０ｗはＸ線出力口２０ｏを閉塞している。
A mounting surface is formed on the outer wall of the
ゴム部材２ｃはＯリングを形成している。ゴム部材２ｃは、ハウジング本体２０ｅの取付け面に形成された溝部に設けられている。ゴム部材２ｃは、ハウジング２０外部への絶縁油７の漏れを防止する機能を有している。
The
図４は、図２に示したＸ線管３０を示す断面図である。
図２及び図４に示すように、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を有している。真空容器３２は、例えば、ガラス、又は銅、ステンレス及びアルミニウム等の金属で形成されている。この実施形態において、真空容器３２はガラスで形成されている。なお、真空容器３２を金属で形成する場合、真空容器３２は、上記Ｘ線透過領域に対向した開口を有している。そして、真空容器３２の開口は、Ｘ線を透過する材料としてのベリリウムで形成されたＸ線透過窓で気密に閉塞されている。真空外囲器３１の一部は、高電圧絶縁部材５０で形成されている。本実施形態において、高電圧絶縁部材５０は、電気絶縁性のガラスで形成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the
As shown in FIGS. 2 and 4, the
Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５及び陰極３６を有している。
陽極ターゲット３５は、真空外囲器３１内に設けられている。陽極ターゲット３５は、円盤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傘状のターゲット層３５ａを有している。ターゲット層３５ａは、陰極３６から照射される電子が衝突することによりＸ線を放出する。陽極ターゲット３５は、モリブデン合金などの金属で形成されている。ターゲット層３５ａ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は、管軸を中心に回転自在である。このため、陽極ターゲット３５の軸線は、管軸と平行である。
The
The
陰極３６は、真空外囲器３１内に設けられている。陰極３６は、フィラメント３７及びグリッド３８を有している。フィラメント３７は、陽極ターゲット３５に照射する電子を放出する。グリッド３８は、フィラメント３７から陽極ターゲット３５に向かう電子の軌道を取り囲んで設けられている。
The
グリッド３８の電位は、第１電位又は第２電位に切替えられる。グリッド３８の電位が第１電位に切替えられると、グリッド３８は、フィラメント３７から陽極ターゲット３５への電子の入射を許可し、陽極ターゲット３５に向かう電子のビームを収束する。
The potential of the
また、グリッド３８に負の電圧が与えられ、与えた電圧の値がある一定の値よりも負の値の場合、グリッド３８の電位は第２電位に切替えられる。すると、陽極ターゲット３５から電子に働く引力より、グリッド３８から電子に働く斥力が勝るため、フィラメント３７から陽極ターゲット３５に電子が入射されない。すなわち、グリッド３８は、フィラメント３７から陽極ターゲット３５への電子の入射を禁止する。この実施形態において、第２電位は、フィラメント３７の電位より低い。グリッド３８の電位を第２電位に切替える際、グリッド３８に約−３ｋＶの負のバイアス電圧が与えられる。
Further, when a negative voltage is applied to the
低膨張合金であるＫＯＶ（コバール）部材５５は、真空外囲器３１内で高電圧供給端子５４を覆っている。ここでは、高電圧供給端子５４はガラス製の高電圧絶縁部材５０に封着され、ＫＯＶ部材５５は高電圧絶縁部材５０に摩擦ばめを利用して固定されている。ＫＯＶ部材５５には、陰極支持部材３３が取付けられている。陰極３６は、陰極支持部材３３に取付けられている。高電圧供給端子５４は、陰極支持部材３３の内部を通って陰極３６に接続されている。
A KOV (Kovar)
Ｘ線管３０は、固定軸１１、回転体１２、軸受け１３及びロータ１４を備えている。固定軸１１は、円柱状に形成されている。固定軸１１の外周の一部には突出部が形成され、突出部は真空容器３２に気密に取付けられている。固定軸１１には、高電圧供給端子４４が電気的に接続されている。固定軸１１は回転体１２を回転可能に支持する。回転体１２は、筒状に形成され、固定軸１１と同軸的に設けられている。回転体１２の外面にロータ１４が取り付けられている。回転体１２には、陽極ターゲット３５が取付けられている。軸受け１３は、固定軸１１と回転体１２の間に形成されている。回転体１２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。上記固定軸１１、回転体１２、軸受け１３及びロータ１４は、陽極ターゲット回転機構を形成している。上記陽極ターゲット回転機構は、陽極ターゲット３５を回転自在に支持する。
The
この実施形態において、高電圧供給端子４４及び高電圧供給端子５４は、金属端子である。高電圧供給端子５４は、陰極３６に負の高電圧を印加する。高電圧供給端子５４は、フィラメント３７にフィラメント電流を供給する際や、グリッド３８にバイアス電圧を印加する際にも利用される。高電圧供給端子４４は、固定軸１１、軸受け１３及び回転体１２を介して陽極ターゲット３５に正の高電圧を印加する。これにより、陽極ターゲット３５は陰極３６に比べて高い電位に設定される。
In this embodiment, the high voltage supply terminal 44 and the high
Ｘ線管３０の固定軸１１は高電圧絶縁部材６にも固定されている。高電圧絶縁部材６はハウジング２０に、直接又はステータコイル９などを介して間接的に固定されている。高電圧絶縁部材６は、一端が円錐形をし、他端が閉塞した管状に形成されている。高電圧絶縁部材６は、Ｘ線管３０とハウジング２０との間や、Ｘ線管３０とステータコイル９との間を電気的に絶縁するものである。
The fixed
図２及び図３に示すように、Ｘ線管装置１０は、鉛で形成されたＸ線遮蔽部５１０、５２０、５３０、５４０をさらに備えている。これらのＸ線遮蔽部は、少なくとも鉛を含むＸ線不透過材で形成されていればよく、鉛合金等で形成されていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図２に示すように、Ｘ線遮蔽部５１０は、管軸に沿った方向にターゲット層３５ａと対向したハウジング２０の一端側に設けられている。Ｘ線遮蔽部５１０は、ターゲット層３５ａから放射されるＸ線を遮蔽するものである。Ｘ線遮蔽部５１０は、第１遮蔽部５１１及び第２遮蔽部５１２を有している。
As shown in FIG. 2, the
第１遮蔽部５１１は、管軸に沿った方向にターゲット層３５ａと対向した側の蓋部２０ｇに貼り付けられている。第１遮蔽部５１１は、蓋部２０ｇ全体を覆っている。第１遮蔽部５１１は、開口部２０ｋと対向した個所が開口して形成され、開口部２０ｋによる絶縁油７の出入りを維持している。
The
第２遮蔽部５１２は、第１遮蔽部５１１上に設けられている。第２遮蔽部５１２は、開口部２０ｋ付近からハウジング２０の外部に出射する恐れのあるＸ線を遮蔽するものである。
The
Ｘ線遮蔽部５２０は円筒状に形成されている。Ｘ線遮蔽部５２０の一端部は、第１遮蔽部５１１に近接している。このため、Ｘ線遮蔽部５１０及びＸ線遮蔽部５２０間の隙間から出射する恐れのあるＸ線を遮蔽することができる。
The
Ｘ線遮蔽部５２０は、管軸に沿って第１遮蔽部５１１から陽極ターゲット３５（ターゲット層３５ａの表面の延長線上）を越える位置まで延出している。この実施形態において、Ｘ線遮蔽部５２０は、第１遮蔽部５１１から高電圧絶縁部材６と対向する位置まで延出している。Ｘ線遮蔽部５２０は、必要に応じてハウジング２０に固定されている。
The
Ｘ線遮蔽部５３０は、筒状に形成され、ハウジング２０の筒部２０ｒ内に設けられている。Ｘ線遮蔽部５３０の一端部は、Ｘ線遮蔽部５２０に近接している。Ｘ線遮蔽部５３０は、必要に応じて筒部２０ｒに固定されている。ここでは、Ｘ線遮蔽部５３０は、筒部２０ｒの内壁に形成された突出部に固定されている。なお、上記突出部は、Ｘ線遮蔽部５３０の位置決めにも利用されている。このため、筒部２０ｒから出射する恐れのあるＸ線を遮蔽することができる。
The
図３に示すように、Ｘ線遮蔽部５４０は、枠状に形成され、ハウジング２０のＸ線出力口２０ｏの側縁に設けられている。Ｘ線遮蔽部５４０の一端部は、Ｘ線遮蔽部５２０に近接している。Ｘ線遮蔽部５４０は、必要に応じてＸ線出力口２０ｏの側縁に固定されている。
As shown in FIG. 3, the
ステータコイル９は、複数個所でハウジング２０に固定されている。ステータコイル９は、高電圧絶縁部材６に対してＸ線管３０の反対側に位置している。ステータコイル９は、ロータ１４の外面に対向して真空外囲器３１の外側を囲んでいる。
The
ステータコイル９は、ロータ１４、回転体１２及び陽極ターゲット３５を回転させるものである。ステータコイル９は、上記陽極ターゲット回転機構を回転させるための推進力を発生する。ステータコイル９に所定の電流が供給されることでロータ１４に与える磁界を発生するため、陽極ターゲット３５などが所定の速度で回転される。
絶縁油７は、Ｘ線管３０が発生する熱の少なくとも一部を吸収するものである。
The
The insulating
Ｘ線管装置１０は、ハウジング２０の開口を液密に閉塞する接続端子部を備えている。本実施形態において、接続端子部としては、筒部２０ｑの開口を液密に閉塞するレセプタクル３００と、筒部２０ｒの開口を液密に閉塞するレセプタクル４００と、を挙げることができる。
The
図５は、図２に示したＸ線管装置１０の一部を拡大して示す他の断面図であり、陽極用のレセプタクル３００及びケーブル５を示す図である。
図２及び図５に示すように、陽極用のレセプタクル３００は、筒部２０ｑの内部に位置し、筒部２０ｑに取付けられている。レセプタクル３００は、端子支持体としてのハウジング３０１と、端子３０２と、を備えている。
FIG. 5 is another cross-sectional view showing a part of the
As shown in FIGS. 2 and 5, the
ハウジング３０１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂などの熱可塑性樹脂を利用して射出成型にて形成されている。電気絶縁性を有するハウジング３０１の形成に利用する材料の主成分は、熱可塑性樹脂である。本実施形態において、ハウジング３０１は、強度や剛性を強化するためのフィラーとしてガラスファイバーを含有するＰＢＴ樹脂を利用し、射出成型にて形成されている。
The
ハウジング３０１は、筒部２０ｑ（ハウジング２０）の外側に開口した桶状に形成されている。ハウジング３０１は、ほぼ軸対称なコップ形状であると言うことができる。ハウジング３０１は、底部３０１ａと、底部３０１ａから突出して設けられた筒部３０１ｂと、を有している。底部３０１ａと筒部３０１ｂとで囲まれた空間にプラグが差込まれるため、ハウジング３０１のプラグ差込口がハウジング２０の外側に開口していると言うことができる。
The
ハウジング３０１は、ハウジング３０１の底部３０１ａに形成された貫通孔３０１ｈを有している。筒部３０１ｂの開口側の端部において、筒部３０１ｂの外面には、環状の突出部が形成されている。
The
端子（高電圧供給端子）３０２は、ハウジング３０１と一体射出成型により、貫通孔３０１ｈに挿通された状態でハウジング３０１の底部３０１ａに取付けられている。ここで、端子３０２にはケーブル５の電線が接続されている。陽極ターゲット３５は、ケーブル５の電線等を介して端子３０２に接続されている。陽極ターゲット３５には、上記端子３０２及び電線等を介して電圧が与えられる。
The terminal (high voltage supply terminal) 302 is attached to the bottom 301a of the
さらに、本実施形態において、レセプタクル３００は、カバー部材３０６をさらに備えている。また、ハウジング３０１は、筒部３０１ｃをさらに有している。筒部３０１ｃは、底部３０１ａに対して筒部３０１ｂの反対側に位置し、底部３０１ａから突出して設けられている。筒部３０１ｃは、端子３０２を取囲んでいる。
Further, in the present embodiment, the
カバー部材３０６は、ＰＢＴ樹脂を利用して形成されている。カバー部材３０６は、ハウジング２０の内部にて、端子３０２や、端子３０２とケーブル５の電線との接続部を覆っている。このため、端子３０２（端子３０２とケーブル５の電線との接続部）と、周辺の接地電位部との間における良好な絶縁性を保持することができる。
The
筒部２０ｑの段差部には、雌ねじの加工がなされている。リングナット３１０は、側面に雄ねじの加工がなされている。リングナット３１０は、筒部２０ｑの段差部に締め付けられ、ハウジング３０１及びゴム部材２ｆを押圧している。ゴム部材２ｆはＯリングで形成されている。ゴム部材２ｆは、筒部２０ｑとレセプタクル３００との間に設けられ、ハウジング２０外部への絶縁油７の漏れを防止する機能を有している。
A female screw is processed in the step portion of the
レセプタクル３００及びレセプタクル３００に挿入される上記プラグ３３０は、非面圧式であり、着脱可能に形成されている。プラグ３３０をレセプタクル３００に連結した状態で、プラグ３３０から端子３０２に高電圧（例えば、＋７０乃至＋８０ｋＶ）が与えられる。
The
図６は、図２に示したＸ線管装置１０の一部を拡大して示す他の断面図であり、陰極用のレセプタクル４００及びケーブル３，４を示す図である。
図２及び図６に示すように、レセプタクル４００は、レセプタクル３００と同様に形成されている。陰極用のレセプタクル４００は、筒部２０ｒの内部に位置し、筒部２０ｒに取付けられている。レセプタクル４００は、端子支持体としてのハウジング４０１と、フィラメント端子４０３と、グリッド端子４０４と、を備えている。
FIG. 6 is another enlarged cross-sectional view showing a part of the
As shown in FIGS. 2 and 6, the
ハウジング４０１は、ＰＢＴ樹脂などの熱可塑性樹脂を利用して射出成型にて形成されている。電気絶縁性を有するハウジング４０１の形成に利用する材料の主成分は、熱可塑性樹脂である。本実施形態において、ハウジング４０１は、強度や剛性を強化するためのフィラーとしてガラスファイバーを含有するＰＢＴ樹脂を利用し、射出成型にて形成されている。
The
ハウジング４０１は、筒部２０ｒ（ハウジング２０）の外側に開口した桶状に形成されている。ハウジング４０１は、ほぼ軸対称なコップ形状であると言うことができる。ハウジング４０１は、底部４０１ａと、底部４０１ａから突出して設けられた筒部４０１ｂと、を有している。底部４０１ａと筒部４０１ｂとで囲まれた空間にプラグが差込まれるため、ハウジング４０１のプラグ差込口がハウジング２０の外側に開口していると言うことができる。
The
ハウジング４０１は、ハウジング４０１の底部４０１ａに形成された複数の貫通孔を有している。筒部４０１ｂの開口側の端部において、筒部４０１ｂの外面には、環状の突出部が形成されている。
The
フィラメント端子４０３は、ハウジング４０１と一体射出成型により、貫通孔４０１ｈａに挿通された状態でハウジング４０１の底部４０１ａに取付けられている。ここで、フィラメント端子４０３にはケーブル３の電線が接続されている。フィラメント３７は、ケーブル３の電線等を介してフィラメント端子４０３に接続されている。フィラメント３７には、フィラメント端子４０３及び電線等を介して電圧及び電流が与えられる。
なお、フィラメント端子４０３と貫通孔４０１ｈａとのセットはレセプタクル４００に２個存在するが、２個のセットは同様に形成され、互いに間隔を置いて底部４０１ａに設けられている。
The
Note that two sets of the
グリッド端子４０４は、ハウジング４０１と一体射出成型により、貫通孔４０１ｈｂに挿通された状態でハウジング４０１の底部４０１ａに取付けられている。ここで、グリッド端子４０４にはケーブル４の電線が接続されている。グリッド３８は、ケーブル４の電線等を介してグリッド端子４０４に接続されている。グリッド３８には、グリッド端子４０４及び電線等を介して電圧が与えられる。
なお、貫通孔４０１ｈｂは、各貫通孔４０１ｈａに間隔を置いて位置している。グリッド端子４０４も、各フィラメント端子４０３に間隔を置いて位置している。
The
Note that the through holes 401hb are located at intervals from each through hole 401ha. The
さらに、本実施形態において、ハウジング４０１は、筒部４０１ｃをさらに有している。筒部４０１ｃは、底部４０１ａに対して筒部４０１ｂの反対側に位置し、底部４０１ａから突出して設けられている。筒部４０１ｃは、フィラメント端子４０３及びグリッド端子４０４を取囲んでいる。
Further, in the present embodiment, the
筒部２０ｒの段差部には、雌ねじの加工がなされている。リングナット４１０は、側面に雄ねじの加工がなされている。リングナット４１０は、筒部２０ｒの段差部に締め付けられ、ハウジング４０１及びゴム部材２ｇを押圧している。ゴム部材２ｇはＯリングで形成されている。ゴム部材２ｇは、筒部２０ｒとレセプタクル４００との間に設けられ、ハウジング２０外部への絶縁油７の漏れを防止する機能を有している。
A female thread is processed in the step portion of the
レセプタクル４００及びレセプタクル４００に挿入される上記プラグ４３０は、非面圧式であり、着脱可能に形成されている。プラグ４３０をレセプタクル４００に連結した状態で、プラグ４３０からフィラメント端子４０３及びグリッド端子４０４に高電圧（例えば、−７０乃至−８０ｋＶ）が与えられる。さらに、プラグ４３０からフィラメント端子４０３にフィラメント電流が与えられ、プラグ４３０からグリッド端子４０４にバイアス電圧が与えられる。
The
図２及び図６に示しように、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線遮蔽部材６０をさらに備えている。Ｘ線遮蔽部材６０は、Ｘ線管３０とレセプタクル４００の底部４０１ａとの間に配置され、Ｘ線管３０から底部４０１ａに直接向かうＸ線（一次Ｘ線）を遮蔽する。より詳しくは、Ｘ線遮蔽部材６０は、ターゲット層３５ａに形成される焦点Ｆと、底部４０１ａのうちフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間の領域と、の間に配置され、焦点Ｆから上記領域に直接向かうＸ線（一次Ｘ線）を遮蔽する。なお、Ｘ線遮蔽部材６０は、底部４０１ａに向かう散乱Ｘ線（二次Ｘ線）も遮蔽するように形成されている方が望ましい。
As shown in FIGS. 2 and 6, the
本実施形態において、Ｘ線遮蔽部材６０は、筒部４０１ｃ、底部４０１ａ及び筒部４０１ｂを取り囲むように環状に形成され、底部４０１ａに向かう一次Ｘ線及び二次Ｘ線の両方を遮蔽することができる。なお、ケーブル３，４を通すため、Ｘ線遮蔽部材６０には貫通孔６０ｈが形成されている。
In the present embodiment, the
Ｘ線遮蔽部材６０は、電気絶縁性を有している。Ｘ線遮蔽部材６０は、熱可塑性樹脂にＸ線不透過材が分散された複合材料を利用して射出成型にて形成されている。本実施形態において、Ｘ線遮蔽部材６０のための上記熱可塑性樹脂はポリエステルであり、Ｘ線不透過材として酸化ビスマスが５０重量％分散されている。Ｘ線遮蔽部材６０の肉厚は３ｍｍである。
The
Ｘ線遮蔽部材６０は、レセプタクル４００に固定されている。固定する手法としては、接着、ねじ締結など、従来から知られている各種の手法を採用することができる。本実施形態において、Ｘ線遮蔽部材６０は、図示しない接着剤によりハウジング４０１に接着され固定されている。
上記のように本実施形態に係るＸ線管装置が形成されている。
The
As described above, the X-ray tube apparatus according to the present embodiment is formed.
通常、Ｘ線管３０の内部のグリッド３８と陽極ターゲット３５との間で放電が発生した場合、グリッド３８とフィラメント３７との間には高圧電源電圧の約３０％に近い電位差（約２０ｋＶ程度と推定される）が生じる。そして、レセプタクル４００のフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４とは直接この誘起電圧に晒される。但し、本実施形態において、上述したように、Ｘ線遮蔽部材６０は、Ｘ線管３０とレセプタクル４００との間の適切な位置に配設されている。そのため、レセプタクル４００のフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間の領域に、焦点Ｆから直にＸ線（一次Ｘ線）が照射されることはない。レセプタクル４００のフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間の絶縁破壊電圧は、Ｘ線が照射されない場合には３５乃至４９ｋＶの範囲内となる。その結果、レセプタクル４００の絶縁破壊を完全に防止することができる。
Normally, when a discharge occurs between the
次に、上記Ｘ線管装置１０を用いてＸ線を放出する場合について説明する。
まず、ステータコイル９に所定の電力を印加することでロータ１４が回転し、陽極ターゲット３５が回転する。高電圧電源１１２は、陽極ターゲット３５に正の高電圧を供給し、フィラメント３７にフィラメント電圧を供給し、グリッド３８にグリッド電圧を供給する。バイアス電源１２１は、グリッド３８にバイアス電圧を供給する。
Next, a case where X-rays are emitted using the
First, by applying a predetermined power to the
これにより、陰極３６と及び陽極ターゲット３５との間にＸ線管電圧（以下、管電圧と称する）が加えられる。より詳しくは、フィラメント電流により、フィラメント３７からターゲット層３５ａの焦点Ｆに流れるＸ線管電流（以下、管電流と称する）の値が制御され、グリッド３８に印加されるバイアス電圧により、管電流のＯＮ／ＯＦＦが制御される。
Thereby, an X-ray tube voltage (hereinafter referred to as tube voltage) is applied between the
このため、フィラメント３７から放出された電子は、加速され、陽極ターゲット３５のターゲット層３５ａに衝突する。陽極ターゲット３５は電子と衝突するときにＸ線を放出し、放出されたＸ線は、Ｘ線透過窓２０ｗなどを透過してハウジング２０の外部に放出される。
上記のように、Ｘ線管装置１０はＸ線を放出することができる。
For this reason, the electrons emitted from the
As described above, the
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１０によれば、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、ハウジング２０と、絶縁油７と、フィラメント端子４０３及びグリッド端子４０４を有したレセプタクル４００と、Ｘ線管３０とレセプタクル４００との間に配設されたＸ線遮蔽部材６０とを備えている。
According to the
Ｘ線管３０内のグリッド３８と陽極ターゲット３５との間で放電が生じた場合でも、Ｘ線遮蔽部材６０を付加したことにより、レセプタクル４００のフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間の絶縁破壊電圧は十分高い値に保たれるので、Ｘ線管装置１０としての機能を損なうことは全く起こらない。ここで、本願発明者らが上述したＸ線管装置１０を用いて調査したところ、レセプタクル４００が絶縁破壊することは皆無であった。上記のように、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線遮蔽部材６０を利用して回復不可能なレセプタクル４００の絶縁破壊を防止することができる。
上記したことから、信頼性の高いＸ線管装置１０を得ることができる。そして、安価なＸ線管装置１０を得ることができる。
Even when a discharge occurs between the
As described above, a highly reliable
ここで、比較例のＸ線管装置について説明する。
比較例のＸ線管装置は、上記Ｘ線遮蔽部材６０無しに形成されている以外、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置１０と同様に形成されている。比較例のＸ線管装置では、上記Ｘ線遮蔽部材６０がＸ線管３０とレセプタクル４００との間に配置されていないため、レセプタクル４００のフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間に、焦点ＦからＸ線（一次Ｘ線）が照射される。本願発明者らの実験によれば、焦点ＦからのＸ線がレセプタクル４００のフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間に照射された場合、レセプタクル４００のフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間の絶縁破壊電圧は、１５乃至３０ｋＶの範囲内に低下してしまう。この結果は、上記比較例のＸ線管装置では、放電の発生に伴ってレセプタクル４００の絶縁破壊が発生してしまう可能性があることを示しており、実際に不具合が発生する実験結果が得られたものである。
Here, the X-ray tube apparatus of the comparative example will be described.
The X-ray tube apparatus of the comparative example is formed in the same manner as the
次に、第２の実施形態に係るＸ線管装置１０について説明する。本実施形態に係るＸ線管装置１０は、Ｘ線遮蔽部材６０、Ｘ線遮蔽部５３０、モールド部材４０５及び電気絶縁部材７０以外、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置１０と同様に形成されている。
Next, the
図７に示すように、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線遮蔽部材６０無しに形成されている。本実施形態において、Ｘ線遮蔽部５３０はＸ線遮蔽部材として機能している。Ｘ線遮蔽部５３０は、ハウジング２０の内部に突出して形成され、Ｘ線管３０と底部４０１ａとの間に配置され、Ｘ線管３０から底部４０１ａに直接向かうＸ線（一次Ｘ線）を遮蔽する。より詳しくは、Ｘ線遮蔽部５３０は、厚みが１ｍｍの鉛板から形成され、焦点Ｆと、底部４０１ａのうちフィラメント端子４０３とグリッド端子４０４との間の領域と、の間に配置され、焦点Ｆから上記領域に直接向かうＸ線（一次Ｘ線）を遮蔽する。なお、Ｘ線遮蔽部５３０は、底部４０１ａに向かう散乱Ｘ線（二次Ｘ線）も遮蔽するように形成されている方が望ましい。
As shown in FIG. 7, the
本実施形態において、Ｘ線遮蔽部５３０は、ハウジング４０１全体を取り囲むように筒状に形成され、底部４０１ａに向かう一次Ｘ線及び二次Ｘ線の両方を遮蔽することができる。Ｘ線遮蔽部５３０は、ハウジング２０（筒部２０ｒ）及びレセプタクル４００（ハウジング４０１）の少なくとも一方に取り付けられ、固定されている。
In the present embodiment, the
モールド部材４０５は、エポキシ樹脂を利用して形成されている。モールド部材４０５は、フィラメント端子４０３とケーブル３との接続部や、グリッド端子４０４とケーブル４との接続部を埋め尽くしている。すなわち、モールド部材４０５は、上記接続部を覆い、上記接続部に密着している。このため、上記接続部と、周辺の導電部との間における電気絶縁性の向上を図ることができる。
The mold member 405 is formed using an epoxy resin. The mold member 405 fills up the connecting portion between the
電気絶縁部材７０は、電気絶縁性を有する材料として例えばＰＢＴ樹脂を利用して形成されている。電気絶縁部材７０は、Ｘ線遮蔽部５３０の端部を取り囲み、環状に形成されている。Ｘ線遮蔽部５３０がＸ線管３０の導電部（例えば、高電圧供給端子５４）に近づく場合であっても、電気絶縁部材７０を設けることにより、Ｘ線管３０とＸ線遮蔽部５３０との間の電圧耐久性の向上を図ることができる。なお、ケーブル３，４を通すため、電気絶縁部材７０には貫通孔が形成されている。
電気絶縁部材７０は、レセプタクル４００に固定されている。固定する手法としては、接着、ねじ締結など、従来から知られている各種の手法を採用することができる。本実施形態において、電気絶縁部材７０は、図示しない接着剤によりハウジング４０１に接着され固定されている。
The electrical insulating member 70 is formed using, for example, PBT resin as a material having electrical insulation. The electrical insulating member 70 surrounds the end of the
The electrically insulating member 70 is fixed to the
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１０によれば、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、ハウジング２０と、絶縁油７と、フィラメント端子４０３及びグリッド端子４０４を有したレセプタクル４００と、Ｘ線管３０とレセプタクル４００との間に配設されたＸ線遮蔽部材としてのＸ線遮蔽部５３０とを備えている。このため、本実施形態は、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the
次に、第３の実施形態に係るＸ線管装置１０について説明する。本実施形態に係るＸ線管装置１０は、電気絶縁部材７０及びモールド部材８０以外、上記第２の実施形態に係るＸ線管装置１０と同様に形成されている。
図８に示すように、Ｘ線管装置１０は、電気絶縁部材７０無しに形成されている。本実施形態において、Ｘ線遮蔽部５３０はＸ線遮蔽部材として機能している。
Next, an
As shown in FIG. 8, the
モールド部材８０は、エポキシ樹脂を利用して形成されている。モールド部材８０は、高電圧供給端子５４とケーブル３との接続部や、高電圧供給端子５４とケーブル４との接続部を埋め尽くしている。すなわち、モールド部材８０は、上記接続部を覆い、上記接続部に密着している。このため、上記接続部と、周辺の導電部との間における電気絶縁性の向上を図ることができる。
The mold member 80 is formed using an epoxy resin. The mold member 80 fills up the connecting portion between the high
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１０によれば、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、ハウジング２０と、絶縁油７と、フィラメント端子４０３及びグリッド端子４０４を有したレセプタクル４００と、Ｘ線管３０とレセプタクル４００との間に配設されたＸ線遮蔽部材としてのＸ線遮蔽部５３０とを備えている。このため、本実施形態は、上記第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
例えば、陰極３６の構成は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、図９に示すように、陰極３６は、絶縁部材３９及びグリッド４０をさらに有している。グリッド４０は、絶縁部材３９を介してグリッド３８に取付けられている。グリッド４０は、環状に形成されている。この場合、グリッド４０は、フィラメント３７から陽極ターゲット３５に向かう電子の軌道を取り囲んで設けられているため、グリッド４０が制御電極として機能してもよい。
For example, the configuration of the
また、上述した実施形態では、レセプタクル３００のハウジング３０１の材料の樹脂成分はＰＢＴ樹脂であるが、その他の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。さらに又、樹脂に添加されるフィラーとして、ガラスファイバー以外に、セラミックファイバー、鉱物系フィラーなどを使用することができる。
In the embodiment described above, the resin component of the material of the
上記フィラメント３７としては、フィラメントコイル、平板フィラメントなど、各種のフィラメントを利用することが可能である。
Ｘ線管装置は、陽極ターゲット３５及び陰極３６にそれぞれ高電圧を印加する中性点接地型に限定されるものではなく、陽極接地型を採っていてもよい。
この発明の実施形態は、上述したＸ線管装置１０に限らず、各種の回転陽極型のＸ線管装置及び各種の固定陽極型のＸ線管装置に適用することができる。
As the
The X-ray tube apparatus is not limited to the neutral point grounding type in which a high voltage is applied to the
The embodiment of the present invention can be applied not only to the
３，４，５…ケーブル、７…絶縁油、９…ステータコイル、１０…Ｘ線管装置、２０…ハウジング、３０…Ｘ線管、３１…真空外囲器、３５…陽極ターゲット、３５ａ…ターゲット層、３６…陰極、３７…フィラメント、３８…グリッド、３９…絶縁部材、４０…グリッド、４４…高電圧供給端子、５４…高電圧供給端子、６０…Ｘ線遮蔽部材、７０…電気絶縁部材、８０…モールド部材、４００…レセプタクル、４０１…ハウジング、４０１ａ…底部、４０１ｂ…筒部、４０１ｈａ…貫通孔、４０１ｈｂ…貫通孔、４０１ｃ…筒部、４０３…フィラメント端子、４０４…グリッド端子、４０５…モールド部材、４３０…プラグ、４５０…陰極コネクタ、５３０…Ｘ線遮蔽部、Ｆ…焦点。 3, 4, 5 ... Cable, 7 ... Insulating oil, 9 ... Stator coil, 10 ... X-ray tube device, 20 ... Housing, 30 ... X-ray tube, 31 ... Vacuum envelope, 35 ... Anode target, 35a ... Target Layer, 36 ... cathode, 37 ... filament, 38 ... grid, 39 ... insulating member, 40 ... grid, 44 ... high voltage supply terminal, 54 ... high voltage supply terminal, 60 ... X-ray shielding member, 70 ... electrical insulation member, 80 ... mold member, 400 ... receptacle, 401 ... housing, 401a ... bottom part, 401b ... cylinder part, 401ha ... through hole, 401hb ... through hole, 401c ... cylinder part, 403 ... filament terminal, 404 ... grid terminal, 405 ... mold Member, 430 ... plug, 450 ... cathode connector, 530 ... X-ray shielding part, F ... focus.
Claims (9)
前記Ｘ線管を収容したハウジングと、
前記ハウジングと前記Ｘ線管との間の空間に充填された絶縁油と、
底部を有する電気絶縁性の端子支持体と、前記底部を貫通し前記底部に取り付けられ前記フィラメントにフィラメント電圧を供給するフィラメント端子と、前記底部を貫通し前記底部に取り付けられ前記フィラメント端子に間隔を置いて位置し前記制御電極に制御電圧を供給する制御端子と、を有し、前記ハウジングに取付けられたレセプタクルと、
前記Ｘ線管と前記底部との間に配置され、前記Ｘ線管から前記底部に向かう前記Ｘ線を遮蔽するＸ線遮蔽部材と、を備えるＸ線管装置。 A cathode having an anode target that emits X-rays when it collides with electrons, a filament that emits electrons that collide with the anode target, and a control electrode that surrounds the trajectory of electrons from the filament toward the anode target A vacuum envelope containing the anode target and the cathode, and an X-ray tube comprising:
A housing containing the X-ray tube;
Insulating oil filled in a space between the housing and the X-ray tube;
An electrically insulating terminal support having a bottom; a filament terminal that passes through the bottom and is attached to the bottom and supplies a filament voltage to the filament; and is attached to the bottom through the bottom and spaced from the filament terminal. A control terminal positioned and supplying a control voltage to the control electrode, and a receptacle attached to the housing;
An X-ray tube apparatus comprising: an X-ray shielding member that is disposed between the X-ray tube and the bottom portion and shields the X-rays from the X-ray tube toward the bottom portion.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015193319A JP2017069037A (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | X-ray tube device |
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| JP2017069037A true JP2017069037A (en) | 2017-04-06 |
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| JP (1) | JP2017069037A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111601446A (en) * | 2020-06-10 | 2020-08-28 | 北京纳米维景科技有限公司 | Connecting device and corresponding X-ray source |
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2015
- 2015-09-30 JP JP2015193319A patent/JP2017069037A/en active Pending
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