JP2020087727A

JP2020087727A - X-ray tube

Info

Publication number: JP2020087727A
Application number: JP2018221063A
Authority: JP
Inventors: 高橋　直樹; Naoki Takahashi; 直樹高橋
Original assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-06-04

Abstract

To provide an X-ray tube capable of suppressing relative positional deviation between a target surface and an X-ray transmission window.SOLUTION: An X-ray tube 1 includes a vacuum envelop 10, a cathode 30, an anode 40 having a target surface 43 where a focus F is formed, and an X-ray transmission assembly 20. The X-ray transmission assembly 20 includes a first connection member 21, a window frame 22, an X-ray transmission window 23 formed of beryllium, and a second connection member 24. The second connection member 24 connects the first connection member 21 and the window frame 22, airtightly closes a gap between the first connection member 21 and the window frame 22, and has higher flexibility than each of the first connection member 21 and the window frame 22.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線管に関する。 Embodiments of the present invention relate to X-ray tubes.

一般に、Ｘ線管は、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。上記Ｘ線管は、例えば、工業用分野等で行うＸ線異物検査やＸ線分析に使用される。Ｘ線分析とは、各種材料の成分分析や製品の組成分析である。Ｘ線分析に使用されるＸ線管は、陽極と、陰極と、真空外囲器と、を備えている。また、Ｘ線管は、Ｘ線透過窓としてＢｅ（ベリリウム）窓を有している。Ｂｅ窓は、真空外囲器の一部を構成し、利用Ｘ線束を透過させる（外部に取り出す）。Ｂｅ窓は、ガラス窓と比較してＸ線の減衰量を小さくすることができる。例えば、Ｂｅ窓は、軟Ｘ線のカットを抑えることができるため、エネルギの小さいＸ線で軽元素の被写体を撮影することが可能となる。 Generally, X-ray tubes are used in medical diagnostic systems, industrial diagnostic systems, and the like. The X-ray tube is used, for example, for X-ray foreign matter inspection and X-ray analysis performed in the industrial field and the like. X-ray analysis is component analysis of various materials and composition analysis of products. The X-ray tube used for X-ray analysis includes an anode, a cathode, and a vacuum envelope. Further, the X-ray tube has a Be (beryllium) window as an X-ray transmission window. The Be window constitutes a part of the vacuum envelope, and transmits the utilized X-ray flux (takes it out to the outside). The Be window can reduce the amount of X-ray attenuation as compared with the glass window. For example, the Be window can suppress the cut of soft X-rays, so that it is possible to photograph a light element subject with X-rays having low energy.

陰極は、電子を放出するフィラメントを有している。フィラメントから放出される電子は、陽極のターゲット面に衝突する。そして、ターゲット面に電子が衝突することでターゲット面にＸ線が放射する焦点が形成される。上記Ｘ線のうち利用Ｘ線束は、Ｘ線透過窓を透過し、外部に取り出される。焦点から放射されるＸ線は、ターゲット面の法線方向に最も強く、ターゲット面に沿った方向で強度ゼロになるような分布となる。上記Ｘ線のうちＸ線透過窓を透過したものが利用Ｘ線束であるため、Ｘ線透過窓の形状や、焦点とＸ線透過窓との位置関係により利用Ｘ線束の形状が変わる。 The cathode has a filament that emits electrons. The electrons emitted from the filament strike the target surface of the anode. Then, the electrons collide with the target surface to form a focal point where X-rays are emitted. Of the X-rays, the used X-ray flux passes through the X-ray transmission window and is taken out. The X-ray emitted from the focal point has a distribution that is strongest in the normal direction of the target surface and has zero intensity in the direction along the target surface. Since the X-rays that have passed through the X-ray transmission window are the used X-ray flux, the shape of the used X-ray flux changes depending on the shape of the X-ray transmission window and the positional relationship between the focal point and the X-ray transmission window.

すなわち、Ｘ線透過窓（Ｂｅ）の透過領域が大きいほど利用Ｘ線束の照射角は大きくなり、また焦点からＸ線透過窓までの距離が小さいほど、利用Ｘ線束の照射角は大きくなる。Ｘ線管を搭載する装置にとって利用Ｘ線束の照射角が大きいほど有利である。 That is, the irradiation angle of the used X-ray flux increases as the transmission area of the X-ray transmission window (Be) increases, and the irradiation angle of the use X-ray flux increases as the distance from the focal point to the X-ray transmission window decreases. It is advantageous for an apparatus equipped with an X-ray tube that the irradiation angle of the X-ray flux used is large.

但し、利用Ｘ線束の照射角を大きくしようとすると、Ｘ線放射窓の大型化を招くことになる。また、焦点からＸ線透過窓までの距離を小さくすることには物理的な制限がある。そのため、上記距離を小さくすることにより利用Ｘ線束の照射角を大きくすることには限界がある。
その他、利用Ｘ線束の照射方向を容易に調整できる方が望ましい。 However, if the irradiation angle of the utilized X-ray flux is increased, the size of the X-ray emission window will be increased. Further, there is a physical limitation in reducing the distance from the focal point to the X-ray transmission window. Therefore, there is a limit in increasing the irradiation angle of the utilized X-ray flux by decreasing the distance.
In addition, it is desirable that the irradiation direction of the used X-ray flux can be easily adjusted.

特開２００５−２２８６９６号公報JP, 2005-228696, A

本実施形態は、ターゲット面とＸ線透過窓との相対的な位置ずれを抑制することが可能なＸ線管を提供する。 The present embodiment provides an X-ray tube capable of suppressing relative displacement between the target surface and the X-ray transmission window.

一実施形態に係るＸ線管は、
開口を有した真空外囲器と、前記真空外囲器に収容され電子を放出する陰極と、前記真空外囲器に収容され前記陰極から放出される電子が衝突することによりＸ線を放出する焦点が形成されるターゲット面を有する陽極と、前記真空外囲器に取り付けられ前記開口を気密に閉塞したＸ線透過アセンブリと、を備え、前記Ｘ線透過アセンブリは、前記開口に対向し前記真空外囲器に気密に取り付けられた第１接続部材と、前記第１接続部材に対向した窓枠と、前記窓枠に気密に取付けられベリリウムで形成されＸ線を透過させるＸ線透過窓と、前記第１接続部材と前記窓枠とを接続し前記第１接続部材と前記窓枠との間の隙間を気密に閉塞し前記第１接続部材及び前記窓枠の各々より可とう性が高い第２接続部材と、を有する。 An X-ray tube according to one embodiment,
X-rays are emitted by collision between a vacuum envelope having an opening, a cathode housed in the vacuum envelope and emitting electrons, and an electron contained in the vacuum envelope and emitted from the cathode. An anode having a target surface on which a focal point is formed; and an X-ray transmission assembly attached to the vacuum envelope and hermetically closing the opening, the X-ray transmission assembly facing the opening and the vacuum. A first connection member airtightly attached to the envelope, a window frame facing the first connection member, an X-ray transmission window airtightly attached to the window frame, made of beryllium, and transparent to X-rays, The first connection member and the window frame are connected to each other, the gap between the first connection member and the window frame is airtightly closed, and the first connection member and the window frame have higher flexibility. And 2 connecting members.

図１は、一実施形態に係るＸ線管を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an X-ray tube according to an embodiment. 図２は、図１のＸ線管を線ＩＩ−ＩＩに沿って示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the X-ray tube of FIG. 1 along the line II-II. 図３は、比較例に係るＸ線管を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an X-ray tube according to a comparative example. 図４は、図３のＸ線管を線ＩＶ−ＩＶに沿って示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing the X-ray tube of FIG. 3 along the line IV-IV.

（一実施形態）
以下に、本発明の一実施形態について、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。 (One embodiment)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the disclosure is merely an example, and a person having ordinary skill in the art can easily think of an appropriate modification while keeping the gist of the invention, and is naturally included in the scope of the invention. Further, in order to make the description clearer, the drawings may schematically show the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual mode, but this is merely an example, and the interpretation of the present invention will be understood. It is not limited. In the specification and the drawings, the same elements as those described above with reference to the drawings already described are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof may be appropriately omitted.

まず、本実施形態に係るＸ線管１について説明する。図１は、一実施形態に係るＸ線管１を示す断面図である。
図１に示すように、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは互いに直交している。第３方向Ｚは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにそれぞれ直交している。なお、本実施形態と異なり、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、９０°以外の角度で交差していてもよい。Ｘ線管１は、固定陽極型のＸ線管である。Ｘ線管１は、真空外囲器１０と、Ｘ線透過アセンブリ２０と、陰極３０と、陽極４０と、を備えている。 First, the X-ray tube 1 according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a sectional view showing an X-ray tube 1 according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the first direction X and the second direction Y are orthogonal to each other. The third direction Z is orthogonal to the first direction X and the second direction Y, respectively. Note that, unlike the present embodiment, the first direction X and the second direction Y may intersect at an angle other than 90°. The X-ray tube 1 is a fixed anode type X-ray tube. The X-ray tube 1 includes a vacuum envelope 10, an X-ray transmission assembly 20, a cathode 30, and an anode 40.

真空外囲器１０は、ガラス及び金属で形成されている。本実施形態において、真空外囲器１０は、第１金属容器１１、第２金属容器１２、及びガラス容器１３で形成されている。ガラス容器１３は、例えば硼珪酸ガラスを利用して形成されている。ガラス容器１３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１３は、一端部が閉塞された円筒状に形成されている。ガラス容器１３は、円筒部１３ａを有している。円筒部１３ａは、後述する収容部３４、ターゲット４２などを囲んでいる。円筒部１３ａ（ガラス容器１３）は、開口１３ｗを有している。この実施形態において、開口１３ｗは円形である。開口１３ｗは、後述するターゲット面４３付近に位置している。開口１３ｗを形成することにより、ガラス容器１３による利用Ｘ線束の線量の減衰を防止することができる。 The vacuum envelope 10 is made of glass and metal. In the present embodiment, the vacuum envelope 10 is formed of a first metal container 11, a second metal container 12, and a glass container 13. The glass container 13 is formed by using, for example, borosilicate glass. The glass container 13 can be formed by, for example, welding a plurality of glass members in an airtight manner by welding. The glass container 13 is formed in a cylindrical shape with one end closed. The glass container 13 has a cylindrical portion 13a. The cylindrical portion 13a surrounds a housing portion 34, a target 42, and the like, which will be described later. The cylindrical portion 13a (glass container 13) has an opening 13w. In this embodiment, the opening 13w is circular. The opening 13w is located near the target surface 43 described later. By forming the opening 13w, it is possible to prevent the dose of the utilized X-ray flux from being attenuated by the glass container 13.

第１金属容器１１は、ガラス容器１３の外側に位置し、開口１３ｗを取囲むように設けられている。第１金属容器１１は、例えば、コバールを利用して環状に形成されている。第１金属容器１１は、ガラス容器１３に融着により気密に接続されている。第１金属容器１１には、Ｘ線透過アセンブリ２０と結合するための鍔部が形成されている。この実施形態において、第１金属容器１１（鍔部）は円形枠状に形成されている。 The first metal container 11 is located outside the glass container 13 and is provided so as to surround the opening 13w. The first metal container 11 is formed in an annular shape by using, for example, Kovar. The first metal container 11 is hermetically connected to the glass container 13 by fusion bonding. The first metal container 11 is provided with a collar portion for coupling with the X-ray transmission assembly 20. In this embodiment, the first metal container 11 (collar part) is formed in a circular frame shape.

第２金属容器１２は、ガラス容器１３の他端部と後述する陽極本体４１とに気密に接続されている。第２金属容器１２は、例えば、コバールを利用して環状に形成されている。第２金属容器１２は、ガラス容器１３に融着により気密に接続されている。
真空外囲器１０は、陰極３０、陽極４０などを収容し、陽極４０の一部が露出するように形成されている。
Ｘ線透過アセンブリ２０は、第１金属容器１１（真空外囲器１０）に取り付けられ、開口１３ｗを気密に閉塞している。これにより、真空外囲器１０は、密閉されている。真空外囲器１０の内部の真空状態は維持されている。 The second metal container 12 is hermetically connected to the other end of the glass container 13 and an anode body 41 described later. The second metal container 12 is formed in an annular shape by using, for example, Kovar. The second metal container 12 is hermetically connected to the glass container 13 by fusion bonding.
The vacuum envelope 10 houses the cathode 30, the anode 40, and the like, and is formed so that a part of the anode 40 is exposed.
The X-ray transmission assembly 20 is attached to the first metal container 11 (vacuum envelope 10) and hermetically closes the opening 13w. Thereby, the vacuum envelope 10 is sealed. The vacuum state inside the vacuum envelope 10 is maintained.

陰極３０は、真空外囲器１０に収容されている。陰極３０は、Ｘ線管軸Ａに沿った第３方向Ｚに、陽極４０に間隔を置いて配置されている。陰極３０は、電子放出源としてのフィラメント３１、フィラメント端子３２ａ，３２ｂ、カソードピン３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、収容部３４、絶縁部材３５ａ，３５ｂ、及び支持部材３６を有している。 The cathode 30 is housed in the vacuum envelope 10. The cathode 30 is arranged at a distance from the anode 40 in the third direction Z along the X-ray tube axis A. The cathode 30 includes a filament 31 serving as an electron emission source, filament terminals 32a and 32b, cathode pins 33a, 33b and 33c, a housing portion 34, insulating members 35a and 35b, and a supporting member 36.

フィラメント３１は、陽極４０に照射する電子を放出する。本実施形態において、フィラメント３１は、フィラメントコイルを有している。フィラメント端子３２ａは、フィラメント３１の一方の延出部を支持し、フィラメント３１に電気的に接続されている。フィラメント端子３２ｂは、フィラメント３１の他方の延出部を支持し、フィラメント３１に電気的に接続されている。 The filament 31 emits electrons that irradiate the anode 40. In this embodiment, the filament 31 has a filament coil. The filament terminal 32 a supports one extending portion of the filament 31 and is electrically connected to the filament 31. The filament terminal 32b supports the other extending portion of the filament 31 and is electrically connected to the filament 31.

カソードピン３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、導電性を有している。本実施形態において、カソードピン３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、金属を利用し、棒状に形成されている。カソードピン３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、ガラス容器１３に取り付けられている。カソードピン３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、融着によりガラス容器１３に気密に接続されている。カソードピン３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、それぞれ真空外囲器１０の外側に位置する一端部を有している。カソードピン３３ａはフィラメント端子３２ａに電気的に接続され、カソードピン３３ｂはフィラメント端子３２ｂに電気的に接続され、カソードピン３３ｃは収容部３４に電気的に接続されている。 The cathode pins 33a, 33b, 33c have conductivity. In the present embodiment, the cathode pins 33a, 33b, 33c are made of metal and formed in a rod shape. The cathode pins 33a, 33b, 33c are attached to the glass container 13. The cathode pins 33a, 33b, 33c are hermetically connected to the glass container 13 by fusion bonding. The cathode pins 33a, 33b, 33c each have one end located outside the vacuum envelope 10. The cathode pin 33a is electrically connected to the filament terminal 32a, the cathode pin 33b is electrically connected to the filament terminal 32b, and the cathode pin 33c is electrically connected to the housing portion 34.

収容部３４は、円柱状に形成されている。収容部３４は、集束溝３４ａと、収容溝３４ｂと、を有している。集束溝３４ａは、陽極４０側に開口し、電子を集束させる機能を有している。収容溝３４ｂは、集束溝３４ａの底面に形成され、陽極４０側に開口し、フィラメント３１を収容している。
また、収容部３４は、フィラメント端子３２ａを通すための貫通孔３４ｃと、フィラメント端子３２ｂを通すための貫通孔３４ｄと、を有している。 The accommodating portion 34 is formed in a cylindrical shape. The housing portion 34 has a focusing groove 34a and a housing groove 34b. The focusing groove 34a has a function of opening on the side of the anode 40 and focusing electrons. The accommodation groove 34b is formed on the bottom surface of the focusing groove 34a, opens toward the anode 40, and accommodates the filament 31.
Further, the accommodating portion 34 has a through hole 34c through which the filament terminal 32a passes and a through hole 34d through which the filament terminal 32b passes.

絶縁部材３５ａは、貫通孔３４ｃに設けられ、収容部３４に固定されている。絶縁部材３５ａは、筒状に形成され、内部にフィラメント端子３２ａが挿入されている。フィラメント端子３２ａは、絶縁部材３５ａに固定された接続部品（スリーブ）５１ａに接触されている。
絶縁部材３５ｂは、貫通孔３４ｄに設けられ、収容部３４に固定されている。絶縁部材３５ｂは、筒状に形成され、内部にフィラメント端子３２ｂが挿入されている。フィラメント端子３２ｂは、絶縁部材３５ｂに固定された接続部品（スリーブ）５１ｂに接触されている。
上記のことから、フィラメント３１は、収容部３４に対して電気的に絶縁されている。 The insulating member 35a is provided in the through hole 34c and is fixed to the housing portion 34. The insulating member 35a is formed in a tubular shape, and the filament terminal 32a is inserted therein. The filament terminal 32a is in contact with the connection component (sleeve) 51a fixed to the insulating member 35a.
The insulating member 35b is provided in the through hole 34d and is fixed to the housing portion 34. The insulating member 35b is formed in a tubular shape, and the filament terminal 32b is inserted therein. The filament terminal 32b is in contact with the connection component (sleeve) 51b fixed to the insulating member 35b.
From the above, the filament 31 is electrically insulated from the accommodating portion 34.

支持部材３６は、真空外囲器１０に固定され、収容部３４を支持している。このため、収容部３４は、真空外囲器１０に固定されている。支持部材３６は、ガラス封着金属で形成されている。支持部材３６は、ガラス融着によりガラス容器１３に固定されている。本実施形態において、支持部材３６はコバールで形成されている。 The support member 36 is fixed to the vacuum envelope 10 and supports the housing portion 34. Therefore, the housing portion 34 is fixed to the vacuum envelope 10. The support member 36 is formed of a glass sealing metal. The support member 36 is fixed to the glass container 13 by glass fusion. In this embodiment, the support member 36 is made of Kovar.

陽極４０は、真空外囲器１０に収容されている。陽極４０は、陽極本体４１と、陽極本体４１のうち陰極３０側の端面の位置に設けられたターゲット４２と、を有している。陽極本体４１は、円柱状に形成されている。陽極本体４１は、銅、銅合金等の高熱伝導性の金属で形成されている。 The anode 40 is housed in the vacuum envelope 10. The anode 40 has an anode body 41 and a target 42 provided at a position of an end surface of the anode body 41 on the cathode 30 side. The anode body 41 is formed in a cylindrical shape. The anode body 41 is made of a metal having a high thermal conductivity such as copper or a copper alloy.

ターゲット４２は、円板状に形成されている。ターゲット４２の融点は、少なくとも陽極本体４１の融点以上である。ターゲット４２は、タングステン（Ｗ）、タングステン合金等の高融点金属等で形成されている。本実施形態において、ターゲット４２の融点は、陽極本体４１の融点より高い。ターゲット４２は、陰極３０と対向する側にターゲット面４３を有している。ターゲット面４３には、フィラメント３１から放出される電子が衝突することによりＸ線を放出する焦点Ｆが形成される。
なお、上記第２金属容器１２は、陽極本体４１に気密に固定されている。ここでは、第２金属容器１２は、陽極本体４１にろう付けにより気密に接続されている。 The target 42 is formed in a disc shape. The melting point of the target 42 is at least the melting point of the anode body 41 or higher. The target 42 is formed of a refractory metal such as tungsten (W) or a tungsten alloy. In the present embodiment, the melting point of the target 42 is higher than the melting point of the anode body 41. The target 42 has a target surface 43 on the side facing the cathode 30. On the target surface 43, a focus F that emits X-rays is formed by collision of electrons emitted from the filament 31.
The second metal container 12 is airtightly fixed to the anode body 41. Here, the second metal container 12 is hermetically connected to the anode body 41 by brazing.

次に、上記Ｘ線透過アセンブリ２０について説明する。図２は、図１のＸ線管１を線ＩＩ−ＩＩに沿って示す断面図である。図２において、陽極４０に関しては断面図ではなく、上面図として示している。
図１及び図２に示すように、Ｘ線透過アセンブリ２０は、第１接続部材２１と、窓枠２２と、Ｘ線透過窓２３と、第２接続部材２４と、ねじ２５と、鍔部２６と、を有している。 Next, the X-ray transmission assembly 20 will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the X-ray tube 1 of FIG. 1 along the line II-II. In FIG. 2, the anode 40 is shown not as a cross-sectional view but as a top view.
As shown in FIGS. 1 and 2, the X-ray transmission assembly 20 includes a first connection member 21, a window frame 22, an X-ray transmission window 23, a second connection member 24, a screw 25, and a collar portion 26. And have.

第１接続部材２１は、開口１３ｗに対向している。第１接続部材２１は、本体２１ａと、鍔部２１ｃとを有している。本体２１ａは、円錐形枠状に形成されている。鍔部２１ｃは、本体２１ａと一体に形成されている。第１接続部材２１は、鉄、ステンレス鋼、コバールなどの金属で形成されている。この実施形態において、鍔部２１ｃと第１金属容器１１の鍔部とが溶接されることにより、第１接続部材２１（鍔部２１ｃ）は、第１金属容器１１（真空外囲器１０）に気密に取り付けられている。 The first connection member 21 faces the opening 13w. The first connecting member 21 has a main body 21a and a collar portion 21c. The main body 21a is formed in a conical frame shape. The collar portion 21c is formed integrally with the main body 21a. The first connecting member 21 is made of metal such as iron, stainless steel, and Kovar. In this embodiment, the flange portion 21c and the flange portion of the first metal container 11 are welded, so that the first connection member 21 (the flange portion 21c) is attached to the first metal container 11 (vacuum envelope 10). It is attached airtightly.

窓枠２２は、第１接続部材２１及び開口１３ｗに対向している。この実施形態において、窓枠２２は円錐形枠状に形成されている。窓枠２２は、銅、鉄などの金属で形成されている。 The window frame 22 faces the first connecting member 21 and the opening 13w. In this embodiment, the window frame 22 is formed in a conical frame shape. The window frame 22 is made of metal such as copper and iron.

窓枠２２は、貫通孔２２ｈと、取付け面２２ｓと、を有している。この実施形態において、貫通孔２２ｈは円形状であり、取付け面２２ｓは円形枠状である。取付け面２２ｓは平坦である。貫通孔２２ｈを形成することにより、窓枠２２による利用Ｘ線束の線量の減衰や遮蔽を防止することができる。取付け面２２ｓは、貫通孔２２ｈの周りに形成されている。 The window frame 22 has a through hole 22h and a mounting surface 22s. In this embodiment, the through hole 22h has a circular shape and the mounting surface 22s has a circular frame shape. The mounting surface 22s is flat. By forming the through hole 22h, it is possible to prevent the dose of the utilized X-ray flux from being attenuated or blocked by the window frame 22. The mounting surface 22s is formed around the through hole 22h.

Ｘ線透過窓２３は、Ｘ線を透過させ、真空外囲器１０の内部の気密性を保持するものである。Ｘ線透過窓２３は、Ｘ線透過性を示し、かつ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２３はＢｅ板（ベリリウム薄板：ベリリウムを利用した薄板）で形成されている。 The X-ray transmission window 23 transmits X-rays and maintains the airtightness inside the vacuum envelope 10. The X-ray transmission window 23 can be formed by using a material having X-ray transparency and high mechanical strength. In this embodiment, the X-ray transmission window 23 is formed of a Be plate (beryllium thin plate: thin plate using beryllium).

Ｘ線透過窓２３は平板状に形成されている。この実施形態において、Ｘ線透過窓２３は円板状に形成されている。Ｘ線透過窓２３は、取付け面２２ｓに対向し窓枠２２に取付けられる取付け領域と、貫通孔２２ｈに対向したＸ線透過領域と、を有している。Ｘ線透過窓２３は、Ｘ線のうち少なくとも利用Ｘ線束を透過させる。 The X-ray transmission window 23 is formed in a flat plate shape. In this embodiment, the X-ray transmission window 23 is formed in a disc shape. The X-ray transmission window 23 has an attachment region that faces the attachment surface 22s and is attached to the window frame 22, and an X-ray transmission region that faces the through hole 22h. The X-ray transmission window 23 transmits at least the used X-ray flux of the X-rays.

Ｘ線透過窓２３の取付け領域は、取付け面２２ｓに気密に取り付けられている。例えば、Ｘ線透過窓２３は、図示しないろう材を利用して取付け面２２ｓにろう付けすることにより、窓枠２２に取付けられている。これにより、Ｘ線透過窓２３は、窓枠２２に収められ、窓枠２２とともに真空外囲器１０の内部の気密状態を保持することができる。 The attachment area of the X-ray transmission window 23 is airtightly attached to the attachment surface 22s. For example, the X-ray transmission window 23 is attached to the window frame 22 by brazing to the attachment surface 22s using a brazing material (not shown). As a result, the X-ray transmission window 23 is housed in the window frame 22, and it is possible to maintain the airtight state inside the vacuum envelope 10 together with the window frame 22.

第２接続部材２４は、第１接続部材２１と窓枠２２とを接続し、第１接続部材２１と窓枠２２との間の隙間を気密に閉塞している。本実施形態において、第２接続部材２４は、図示しないろう材を利用して第１接続部材２１にろう付けすることにより、第１接続部材２１に気密に取付けられている。一方、第２接続部材２４は、図示しないろう材を利用して窓枠２２にろう付けすることにより、窓枠２２に気密に取付けられている。第２接続部材２４は、ろう付けにより、第１接続部材２１と窓枠２２とに固定されている。 The second connecting member 24 connects the first connecting member 21 and the window frame 22 and hermetically closes the gap between the first connecting member 21 and the window frame 22. In the present embodiment, the second connecting member 24 is airtightly attached to the first connecting member 21 by brazing to the first connecting member 21 using a brazing material (not shown). On the other hand, the second connection member 24 is airtightly attached to the window frame 22 by brazing to the window frame 22 using a brazing material (not shown). The second connecting member 24 is fixed to the first connecting member 21 and the window frame 22 by brazing.

第２接続部材２４は、第１接続部材２１及び窓枠２２の各々より可とう性が高くなるように構成されている。第２接続部材２４は、比較的やわらかい金属材料で形成されている。第２接続部材２４は、例えば、銅又は鉄で形成されている。第２接続部材２４は、円筒状の形状を有している。第２接続部材２４は、第１接続部材２１及び窓枠２２の各々の厚みより小さい厚みを有している。 The second connecting member 24 is configured to have higher flexibility than each of the first connecting member 21 and the window frame 22. The second connecting member 24 is made of a relatively soft metal material. The second connection member 24 is made of, for example, copper or iron. The second connecting member 24 has a cylindrical shape. The second connecting member 24 has a thickness smaller than the thickness of each of the first connecting member 21 and the window frame 22.

Ｘ線管取付け部としての鍔部２６は、開口１３ｗに対向している。この実施形態において、鍔部２６は円形枠状に形成されている。鍔部２６は、窓枠２２に対して第１金属容器１１の反対側に位置し、窓枠２２に真空気密に取り付けられている。鍔部２６は、金属として例えばステンレス鋼で形成されている。この実施形態において、鍔部２６と窓枠２２とがろう接されることにより、鍔部２６は窓枠２２に取り付けられている。 The collar portion 26 as an X-ray tube mounting portion faces the opening 13w. In this embodiment, the collar portion 26 is formed in a circular frame shape. The collar portion 26 is located on the opposite side of the window frame 22 from the first metal container 11 and is vacuum-tightly attached to the window frame 22. The collar portion 26 is made of metal such as stainless steel. In this embodiment, the flange portion 26 and the window frame 22 are brazed to each other, so that the flange portion 26 is attached to the window frame 22.

鍔部２６は、利用Ｘ線束を通過させる通過口２６ｈを有している。通過口２６ｈを形成することにより、鍔部２６によるＸ線の減衰や遮蔽を防止することができる。上記のことから、Ｘ線透過窓２３を透過する利用Ｘ線束の出射路上に、第１金属容器１１、ガラス容器１３、第１接続部材２１、窓枠２２、第２接続部材２４、及び鍔部２６は、存在していない。鍔部２６は、Ｘ線透過窓２３を透過したＸ線のうち、利用Ｘ線束を通過させ、利用Ｘ線束以外のＸ線を遮蔽する。 The collar portion 26 has a passage opening 26h through which the used X-ray flux passes. By forming the passage port 26h, it is possible to prevent the collar portion 26 from attenuating or blocking X-rays. From the above, the first metal container 11, the glass container 13, the first connection member 21, the window frame 22, the second connection member 24, and the flange portion are provided on the emission path of the utilization X-ray flux that passes through the X-ray transmission window 23. 26 does not exist. The collar portion 26 transmits the utilized X-ray flux among the X-rays transmitted through the X-ray transmission window 23 and shields the X-rays other than the utilized X-ray flux.

また、鍔部２６は、ねじ穴２６ａ及び環状の収容溝２６ｂを有している。例えば、Ｘ線管１を図示しないハウジングの内部に収容し、Ｘ線管１を上記ハウジングに固定する際、ねじ穴２６ａを利用してＸ線管１を上記ハウジングにねじ止めすることができる。収容溝２６ｂに図示しないＯリングを収容することで、上記Ｏリングは鍔部２６と上記ハウジングとの隙間を封止することができる。例えば、上記ハウジングとＸ線管１との間の空間に冷却液が存在する場合、上記Ｏリングは、上記冷却液の漏洩を抑制することができる。その他に、上記冷却液が漏洩する恐れのある個所は、適宜、封止されていればよい。例えば、第１接続部材２１はさらに第１金属容器１１に液密に取り付けられている。第２接続部材２４は、第１接続部材２１と窓枠２２との間の隙間を液密に閉塞している。鍔部２６は窓枠２２に液密に取り付けられている。 Further, the collar portion 26 has a screw hole 26a and an annular accommodation groove 26b. For example, when the X-ray tube 1 is housed inside a housing (not shown) and the X-ray tube 1 is fixed to the housing, the X-ray tube 1 can be screwed to the housing by using the screw holes 26a. By accommodating an O-ring (not shown) in the accommodating groove 26b, the O-ring can seal the gap between the collar portion 26 and the housing. For example, when the cooling liquid exists in the space between the housing and the X-ray tube 1, the O-ring can suppress the leakage of the cooling liquid. In addition, the places where the cooling liquid may leak may be appropriately sealed. For example, the first connection member 21 is liquid-tightly attached to the first metal container 11. The second connecting member 24 liquid-tightly closes the gap between the first connecting member 21 and the window frame 22. The collar portion 26 is liquid-tightly attached to the window frame 22.

次に、ターゲット面４３とＸ線透過窓２３との相対的な位置を調整するための手段及び手法について説明する。
図１及び図２に示すように、第１接続部材２１は、本体２１ａに形成された複数の孔部２７を有している。各々の孔部２７には、雌ねじが形成されている。各々のねじ２５には、雄ねじが形成されている。各々のねじ２５は、対応する孔部２７に螺嵌され、孔部２７を通り、窓枠２２に当接している。 Next, the means and method for adjusting the relative position between the target surface 43 and the X-ray transmission window 23 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the first connecting member 21 has a plurality of holes 27 formed in the main body 21a. A female screw is formed in each hole 27. A male screw is formed on each screw 25. Each screw 25 is screwed into the corresponding hole 27, passes through the hole 27, and is in contact with the window frame 22.

ここで、Ｘ線管軸Ａと、仮想の直線Ｌと、を含む仮想の平面を基準面Ｓとする。上記直線Ｌは、Ｘ線透過窓２３の中心を通りＸ線透過窓２３に直交している。
また、基準面Ｓに直交する仮想の軸を基準軸ＲＡとする。 Here, an imaginary plane including the X-ray tube axis A and an imaginary straight line L is set as a reference plane S. The straight line L passes through the center of the X-ray transmission window 23 and is orthogonal to the X-ray transmission window 23.
Further, an imaginary axis orthogonal to the reference plane S is referred to as a reference axis RA.

複数のねじ２５の一以上のねじ２５は、第２接続部材２４を変形させている。上記ねじ２５は、基準軸ＲＡに沿った方向においてターゲット面４３に対する窓枠２２及びＸ線透過窓２３の相対的な位置を調整する機能を有している。 One or more screws 25 of the plurality of screws 25 deform the second connection member 24. The screw 25 has a function of adjusting the relative positions of the window frame 22 and the X-ray transmission window 23 with respect to the target surface 43 in the direction along the reference axis RA.

本実施形態において、第１接続部材２１の複数の孔部２７のうち２個の孔部２７ａは、基準軸ＲＡに沿った方向（第１方向Ｘ）に対向している。２個の孔部２７ａに対応する２個のねじ２５ａは、基準軸ＲＡに沿った方向に窓枠２２を押圧している。
また、第１接続部材２１の複数の孔部２７のうち２個の孔部２７ｂは、Ｘ線管軸Ａに沿った方向（第３方向Ｚ）に対向している。２個の孔部２７ｂ対応する２個のねじ２５ｂは、Ｘ線管軸Ａに沿った方向に窓枠２２を押圧している。 In the present embodiment, two holes 27a of the plurality of holes 27 of the first connecting member 21 face each other in the direction along the reference axis RA (first direction X). The two screws 25a corresponding to the two holes 27a press the window frame 22 in the direction along the reference axis RA.
Further, two holes 27b of the plurality of holes 27 of the first connecting member 21 are opposed to each other in the direction along the X-ray tube axis A (third direction Z). The two screws 25b corresponding to the two holes 27b press the window frame 22 in the direction along the X-ray tube axis A.

上記のことから、ねじ２５にて窓枠２２を押圧することにより、第２接続部材２４を塑性変形又は弾性変形させることができる。これにより、ターゲット面４３に対する窓枠２２及びＸ線透過窓２３の相対的な位置を調整することができる。調整した後、ねじ２５は、第１接続部材２１に溶接され、固定さている。
例えば、ねじ２５ａにより、基準軸ＲＡに沿った方向における窓枠２２及びＸ線透過窓２３の相対的な位置を細かく調整することができる。そのため、直線Ｌは、焦点Ｆを通っている。そのため、図２において、直線Ｌを、Ｘ線透過窓２３を透過する利用Ｘ線束の照射角θの二等分線に一致させることができる。 From the above, the second connection member 24 can be plastically or elastically deformed by pressing the window frame 22 with the screw 25. Thereby, the relative positions of the window frame 22 and the X-ray transmission window 23 with respect to the target surface 43 can be adjusted. After the adjustment, the screw 25 is welded and fixed to the first connecting member 21.
For example, the screws 25a can finely adjust the relative positions of the window frame 22 and the X-ray transmission window 23 in the direction along the reference axis RA. Therefore, the straight line L passes through the focal point F. Therefore, in FIG. 2, the straight line L can be made to coincide with the bisector of the irradiation angle θ of the used X-ray flux that passes through the X-ray transmission window 23.

上記のように構成された一実施形態に係るＸ線管１によれば、Ｘ線管１は、真空外囲器１０と、Ｘ線透過アセンブリ２０と、陰極３０と、陽極４０と、を備えている。Ｘ線透過アセンブリ２０は、第１接続部材２１、窓枠２２、Ｘ線透過窓２３、第２接続部材２４、ねじ２５、及び鍔部２６を有している。可とう性が高い第２接続部材２４により、窓枠２２、Ｘ線透過窓２３、及び鍔部２６の相対的な位置を最適にすることができる。そのため、製造時において、ガラス容器１３を加工するスキルに頼ることなく、Ｘ線透過窓２３と焦点Ｆとの位置ずれを補正することで、照射角θの左右のバランスを良くすることができる。 According to the X-ray tube 1 according to the embodiment configured as described above, the X-ray tube 1 includes the vacuum envelope 10, the X-ray transmission assembly 20, the cathode 30, and the anode 40. ing. The X-ray transmission assembly 20 includes a first connection member 21, a window frame 22, an X-ray transmission window 23, a second connection member 24, a screw 25, and a flange portion 26. The second connection member 24 having high flexibility can optimize the relative positions of the window frame 22, the X-ray transmission window 23, and the flange portion 26. Therefore, the right and left balance of the irradiation angle θ can be improved by correcting the positional deviation between the X-ray transmission window 23 and the focus F without depending on the skill of processing the glass container 13 during manufacturing.

例えば、ベルトコンベアにのせて搬送される被測定物に連続したＸ線撮影が可能なラインセンサに利用するＸ線管１において、Ｘ線の照射角θの大きさだけでなく、直線Ｌに対する照射角θの左右のバランスが良いことが重要である。例えば、図２において、利用Ｘ線束のうち、直線Ｌより左側の照射角が大きく、直線Ｌより右側の照射角が相対的に小さくなった場合、直線Ｌより右側の領域においてＸ線撮影ができなくなるためである。 For example, in an X-ray tube 1 used for a line sensor capable of continuous X-ray imaging of an object to be measured carried on a belt conveyor, not only the irradiation angle θ of X-rays but also the irradiation of a straight line L is irradiated. It is important that the angle θ is well balanced on the left and right. For example, in FIG. 2, when the irradiation angle on the left side of the straight line L is large and the irradiation angle on the right side of the straight line L is relatively small in the utilization X-ray flux, X-ray imaging can be performed in the region on the right side of the straight line L. This is because it disappears.

なお、ターゲット４２はＸ線を遮蔽する機能を有している。そのため、焦点Ｆから発生したＸ線を図１でみた場合、Ｘ線は、ターゲット面４３に沿った方向に放射されない。図１において、直線Ｌより陽極４０側のＸ線の照射角は、直線Ｌより陰極３０側のＸ線の照射角に比べて原理的に小さくなる。Ｘ線を図１でみた場合、Ｘ線管軸Ａに沿った方向のＸ線のバランスが良くないため利用し難いものである。上記のことからも、図２の照射角θのバランスを最適化している。
上記のことから、ターゲット面４３とＸ線透過窓２３との相対的な位置ずれを抑制することが可能なＸ線管１を得ることができる。簡便な手段及び手法にてＸ線管１を製造することができる。ガラス容器１３を高い精度で加工しなくともよいため、製造時間の短縮を図ることができる。 The target 42 has a function of blocking X-rays. Therefore, when the X-ray generated from the focal point F is viewed in FIG. 1, the X-ray is not emitted in the direction along the target surface 43. In FIG. 1, the irradiation angle of the X-rays on the anode 40 side of the straight line L is theoretically smaller than the irradiation angle of the X-rays on the cathode 30 side of the straight line L. When the X-rays are viewed in FIG. 1, the X-rays in the direction along the X-ray tube axis A are not well-balanced and are difficult to use. From the above, the balance of the irradiation angle θ in FIG. 2 is optimized.
From the above, it is possible to obtain the X-ray tube 1 capable of suppressing the relative displacement between the target surface 43 and the X-ray transmission window 23. The X-ray tube 1 can be manufactured by simple means and method. Since it is not necessary to process the glass container 13 with high accuracy, the manufacturing time can be shortened.

（比較例）
次に、比較例に係るＸ線管１について説明する。図３は、本比較例に係るＸ線管１を示す断面図である。図４は、図３のＸ線管１を線ＩＶ−ＩＶに沿って示す断面図である。図４において、陽極４０に関しては断面図ではなく、上面図として示している。 (Comparative example)
Next, the X-ray tube 1 according to the comparative example will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an X-ray tube 1 according to this comparative example. FIG. 4 is a sectional view showing the X-ray tube 1 of FIG. 3 along the line IV-IV. In FIG. 4, the anode 40 is shown as a top view rather than a cross-sectional view.

図３及び図４に示すように、比較例のＸ線管１は、Ｘ線透過アセンブリ２０を除き、上記実施形態のＸ線管１と同様に構成されている。Ｘ線透過アセンブリ２０は、上記実施形態と比較し、第１接続部材２１、第２接続部材２４、及びねじ２５無しに構成され、窓枠鍔部２８を付加して構成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the X-ray tube 1 of the comparative example is configured in the same manner as the X-ray tube 1 of the above embodiment except for the X-ray transmission assembly 20. The X-ray transmission assembly 20 is configured without the first connecting member 21, the second connecting member 24, and the screw 25 as compared with the above-described embodiment, and is configured by adding the window frame collar portion 28.

窓枠２２には、第１金属容器１１と結合するための窓枠鍔部２８が気密に取り付けられている。窓枠鍔部２８は金属として例えば鉄で形成されている。比較例において、窓枠２２と窓枠鍔部２８はろう付けにより固定されている。この比較例において、窓枠鍔部２８と第１金属容器１１の鍔部とが溶接されることにより、窓枠鍔部２８は、第１金属容器１１と窓枠２２との間の隙間を気密に閉塞している。 A window frame collar portion 28 for coupling with the first metal container 11 is airtightly attached to the window frame 22. The window frame collar portion 28 is made of metal such as iron. In the comparative example, the window frame 22 and the window frame collar portion 28 are fixed by brazing. In this comparative example, the window frame flange portion 28 and the flange portion of the first metal container 11 are welded to each other, so that the window frame flange portion 28 hermetically seals the gap between the first metal container 11 and the window frame 22. Is blocked.

ところで、本比較例において、ターゲット面４３に対する窓枠２２及びＸ線透過窓２３の相対的な位置として、ガラス容器１３を加工するスキルに頼ることになる。そのため、本比較例では、ターゲット面４３とＸ線透過窓２３との相対的な位置ずれを抑制することは困難である。図４において、直線Ｌは、焦点Ｆ及びＸ線管軸Ａを通っていない。そして、直線Ｌは、照射角θの二等分線と一致していない。また、ガラス容器１３を高い精度で加工する必要があるため、製造時間の短縮を図ることが困難である。 By the way, in this comparative example, the relative positions of the window frame 22 and the X-ray transmission window 23 with respect to the target surface 43 depend on the skill of processing the glass container 13. Therefore, in this comparative example, it is difficult to suppress the relative displacement between the target surface 43 and the X-ray transmission window 23. In FIG. 4, the straight line L does not pass through the focal point F and the X-ray tube axis A. The straight line L does not match the bisector of the irradiation angle θ. Moreover, since it is necessary to process the glass container 13 with high accuracy, it is difficult to reduce the manufacturing time.

本発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は、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。上記の新規な実施形態は、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。上記の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 the embodiments of the present invention have been described, the above embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. The above-described embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and an equivalent range thereof.

例えば、第１接続部材２１に形成される孔部２７の数及びねじ２５の個数は、上記実施形態ではそれぞれ４個であったが、それに限定されるものではなく、２個、３個、又は５個以上であってもよい。何れにおいても、基準軸ＲＡに沿った方向における窓枠２２及びＸ線透過窓２３の相対的な位置を調整することができればよい。 For example, the number of the holes 27 and the number of the screws 25 formed in the first connection member 21 are four in each of the above embodiments, but are not limited thereto, and two, three, or It may be five or more. In either case, it suffices if the relative positions of the window frame 22 and the X-ray transmission window 23 in the direction along the reference axis RA can be adjusted.

１…Ｘ線管、１０…真空外囲器、１３ｗ…開口、２０…Ｘ線透過アセンブリ、
２１…第１接続部材、２２…窓枠、２３…Ｘ線透過窓、２４…第２接続部材、
ねじ…２５，２５ａ，２５ｂ、２６…鍔部、２７，２７ａ，２７ｂ…孔部、
３０…陰極、３１…フィラメント、４０…陽極、４２…ターゲット、
４３…ターゲット面、Ａ…Ｘ線管軸、Ｆ…焦点、Ｌ…直線、Ｓ…基準面、ＲＡ…基準軸、
θ…照射角。 1... X-ray tube, 10... Vacuum envelope, 13w... Opening, 20... X-ray transmission assembly,
21... 1st connection member, 22... Window frame, 23... X-ray transmission window, 24... 2nd connection member,
Screws... 25, 25a, 25b, 26... Collar portion, 27, 27a, 27b... Hole portion,
30... Cathode, 31... Filament, 40... Anode, 42... Target,
43... Target surface, A... X-ray tube axis, F... Focus, L... Straight line, S... Reference plane, RA... Reference axis,
θ: irradiation angle.

Claims

A vacuum envelope having an opening,
A cathode that is housed in the vacuum envelope and emits electrons,
An anode having a target surface that is housed in the vacuum envelope and has a focal point for emitting X-rays when electrons emitted from the cathode collide with each other;
An X-ray transmission assembly attached to the vacuum envelope and airtightly closing the opening;
The X-ray transmission assembly is
A first connecting member facing the opening and airtightly attached to the vacuum envelope;
A window frame facing the first connecting member,
An X-ray transmission window which is hermetically attached to the window frame and is made of beryllium and transmits X-rays;
The first connection member and the window frame are connected to each other, the gap between the first connection member and the window frame is airtightly closed, and the first connection member and the window frame have higher flexibility. 2 connecting members,
X-ray tube.

The second connection member,
Cylindrical shape,
A thickness smaller than the thickness of each of the first connection member and the window frame,
The X-ray tube according to claim 1.

Further equipped with multiple screws,
The first connecting member has a plurality of holes each formed with a female screw,
Each of the screws is formed with a male screw, is screwed into the corresponding hole, passes through the hole, and is in contact with the window frame,
The X-ray tube according to claim 1.

A reference plane is an imaginary plane including an X-ray tube axis and a straight line passing through the center of the X-ray transmission window and orthogonal to the X-ray transmission window,
If the virtual axis orthogonal to the reference plane is the reference axis,
A function of one or more screws of the plurality of screws deforming the second connecting member and adjusting the relative positions of the window frame and the X-ray transmission window with respect to the target surface in the direction along the reference axis. have,
The X-ray tube according to claim 3.

Two hole portions of the plurality of hole portions of the first connection member are opposed to each other in a direction along the reference axis,
Two screws corresponding to the two holes press the window frame in a direction along the reference axis,
The X-ray tube according to claim 4.

The second connection member is made of copper or iron,
The X-ray tube according to claim 1.

The second connecting member is fixed to the first connecting member and the window frame by brazing.
The X-ray tube according to claim 1.