JP2022073153A - エネルギー線管 - Google Patents

Abstract

【課題】内部空間の封止状態が損なわれることが抑制され得るエネルギー線管を提供する。【解決手段】エネルギー線管３において、枠部６０は、縁部４１に沿って設けられていると共に窓部５０を筐体部４０に固定している。筐体部４０と窓部５０と枠部６０とは、封止された内部空間Ｒを形成している。筐体部４０は、金属を含んでいる。窓部５０は、端部５１を含んでいる。端部５１は、開口方向において縁部４１と対向している。枠部６０は、第一枠部６１と第二枠部６２と変形部６３とを含んでいる。第一枠部６１は、筐体部４０に固定されている。第二枠部６２は、窓部５０に固定されている。変形部６３は、第一枠部６１と第二枠部６２との間に配置されている。変形部６３及び第二枠部６２は、開口方向から見た場合に開口４０ａと重なる領域に、窓部５０よりも筐体部４０側に配置されている。【選択図】図１２

Description

本発明は、エネルギー線管に関する。

エネルギー線を照射又は入射するエネルギー線管が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、エネルギー線を放出させる透過型のエネルギー線管が記載されている。このエネルギー線管は、筐体部と筐体部に設けられた窓部とを備えている。窓部は、エネルギー線を透過する。

特開２００２－０４２７０５号公報

エネルギー線管において、筐体部の内部空間は封止されている。上記エネルギー線管において内部空間は、真空状態に保たれている。しかし、内部空間の封止状態は、様々な要因によって生じる応力によって損なわれるおそれがある。例えば、真空封止する際においては、加熱工程が行われる場合が多い。この加熱工程において、エネルギー線管は高温に加熱された後に常温に戻される。この際、窓部と筐体部との熱膨張係数との差に起因した熱応力が、窓部を筐体部に固定する固定部分に生じる場合がある。この場合、熱応力によって、上記固定部分に歪みが生じるおそれがある。上記固定部分における歪みの発生によって、当該固定部分が破損し、内部空間の封止状態が損なわれるおそれがある。例えば、製造時において封止状態が損なわれれば、生産効率の低下が生じる。

本発明の一つの態様は、内部空間の封止状態が損なわれることが抑制され得るエネルギー線管を提供することを目的とする。

本発明の一つの態様におけるエネルギー線管は、筐体部と、窓部と、枠部とを備えている。筐体部は、開口が形成されていると共に、開口を画定する縁部を含んでいる。窓部は、開口の開口方向から見た場合に開口を覆っていると共に、エネルギー線を透過する窓を含んでいる。枠部は、縁部に沿って設けられていると共に窓部を筐体部に固定している。筐体部と窓部と枠部とは、封止された内部空間を形成している。筐体部は、金属を含んでいる。窓部は、端部を含んでいる。端部は、開口方向において縁部に対向している。枠部は、第一枠部と第二枠部と変形部とを含んでいる。第一枠部は、筐体部に固定されている。第二枠部は、窓部に固定されている。変形部は、第一枠部と第二枠部との間に配置されている。変形部及び第二枠部は、開口方向から見た場合に開口と重なる領域内に、窓部よりも筐体部側に配置されている。

上記一つの態様において、エネルギー線管は、窓部を筐体部に固定する枠部を備えている。筐体部と窓部と枠部とによって、封止された内部空間が形成されている。枠部は、第一枠部において筐体部と固定され、第二枠部において窓部と固定されている。枠部は、第一枠部と第二枠部との間に変形部を含んでいる。このため、窓部と筐体部との間の距離の変化に応じて、変形部も変形する。この結果、筐体部と窓部との間に生じる応力が抑制される。したがって、例えば、温度変化による熱膨張などによって窓部と筐体部との間に応力が生じたとしても、内部空間の封止状態が損なわれ難い。窓部は、開口方向において縁部に対向している端部を有している。このため、窓部と筐体部との間における変位が抑制される。変形部及び第二枠部は、開口方向から見た場合に開口と重なる領域内に、窓部よりも筐体部側に配置されている。このため、窓部を第二枠部に固定する固定部分、及び、変形部が、窓部及び筐体部によって保護される。これらの構成からも、内部空間の封止状態が損なわれ難い。

上記一つの態様において、第一枠部は、筐体部に沿って延在する第一延在部を含んでおり、第一延在部において筐体部に固定されていてもよい。第二枠部は、窓部に沿って延在する第二延在部を含んでおり、第二延在部において窓部に固定されていてもよい。この場合、第一枠部及び第二枠部のそれぞれは、第一延在部及び第二延在部のそれぞれによって確実に筐体部および窓部に固定される。この場合においても、内部空間の封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

上記一つの態様において、変形部の少なくとも一部は、窓部又は筐体部の少なくとも一方と離間していてもよい。この場合、変形部が変形するための空間が確実に得られるため、内部空間の封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

上記一つの態様において、窓部は、開口方向から見た場合に開口と重なる領域内に位置する中央部をさらに含んでいてもよい。第一枠部は、縁部に固定されていてもよい。第二枠部は、中央部に固定されていてもよい。この場合、枠部の各構成を適切な位置に配置することができるため、内部空間の封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

上記一つの態様において、変形部は、縁部に沿って連続して形成されていてもよい。この場合、窓部と筐体部との間に生じる応力が、筐体部の縁部に沿って広範囲に配分され得る。この結果、内部空間の封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

上記一つの態様において、変形部は、窓部から離れる方向に突出した凸部を備えていてもよい。この場合、簡易な構成によって、内部空間の封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

上記一つの態様において、エネルギー線管は、第二枠部を窓部に固定する固定部材をさらに備えていてもよい。この場合、内部空間が製造容易な構成において封止され得る。

上記一つの態様において、第一枠部は、溶接によって筐体部に固定されていてもよい。この場合、枠部と筐体部との枠部分の強度が確保され得る。

上記一つの態様において、第一枠部の少なくとも一部は、開口方向から見た場合に、窓部よりも外側に位置していてもよい。この場合、第一枠部と筐体部とが容易に溶接され得る。

本発明の一つの態様は、内部空間の封止状態が損なわれることが抑制され得るエネルギー線管を提供できる。

本実施形態におけるエネルギー線発生装置を示す断面図である。 エネルギー線管を示す断面図である。 エネルギー線管の一部を示す図である。 エネルギー線管の部分拡大図である。 （ａ）は、本実施形態における枠部及び窓部の構成を示す模式図であり、（ｂ）は、本実施形態の変形例における枠部及び窓部の構成を示す模式図である。 （ａ）から（ｃ）は、本実施形態の変形例における枠部及び窓部の構成を示す模式図である。 本実施形態の変形例における枠部の構成を示す模式図である。 本実施形態の変形例における枠部の構成を示す模式図である。 エネルギー線管の製造工程を示す図である。 エネルギー線管の製造工程を示す図である。 比較例のエネルギー線管を説明するための図である。 本実施形態のエネルギー線管における作用を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有している要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態におけるエネルギー線管の構成を説明する。図１は、本実施形態におけるエネルギー線発生装置の構成を示す概略図である。図２は、本実施形態におけるエネルギー線管の縦断面図である。図１及び図２に示されるように、エネルギー線発生装置１００は、例えば、Ｘ線を照射するＸ線発生装置である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、互いに直交している。本実施形態において、Ｘ線は、Ｚ軸方向に照射される。エネルギー線発生装置１００は、装置筐体１と、電源部２と、エネルギー線管３とを備えている。

装置筐体１は、筒部材１０と、電源部ケース２０と、を備える。筒部材１０は、金属により形成されている。筒部材１０は、その一方の端部に開口１０ａが形成され、他方の端部に開口１０ｂとが形成されている円筒状を呈する。筒部材１０は、開口１０ａにエネルギー線管３の一部が挿入されている。

筒部材１０の一方の端部には、エネルギー線管３の取付フランジ３ａが当接され且つネジ等で固定されている。エネルギー線管３は、筒部材１０の開口１０ａにて固定され、開口１０ａを封止している。筒部材１０の内部には、液状の電気絶縁性物質である絶縁油１１が封入されている。

電源部２は、エネルギー線管３に電力を供給する。電源部２は、上述した電源部ケース２０に加えて、絶縁ブロック２１と、昇圧回路２２と、制御基板２３と、を有している。電源部ケース２０は、絶縁ブロック２１と、昇圧回路２２と、制御基板２３とを収容している。絶縁ブロック２１は、モールド成形された固形の絶縁材料、例えば絶縁樹脂であるエポキシ樹脂からなる。昇圧回路２２は、絶縁ブロック２１中にモールドされている。昇圧回路２２は、高電圧Ｖを発生させる。絶縁ブロック２１は、昇圧回路２２を絶縁材料により封止している。制御基板２３は、エネルギー線発生装置１００の動作を制御する。制御基板２３は、エネルギー線の発生に関する制御を行う。制御基板２３は、例えばエネルギー線管３に供給する電圧又は電流の制御、及び、昇圧回路２２の駆動を制御する。制御基板２３は、絶縁ブロック２１中にモールドされた内部基板２３ａと、絶縁ブロック２１の外部に配置された外部基板２３ｂとを有している。

電源部２には、筒部材１０の他方の端部が固定されている。それにより、筒部材１０の開口１０ｂが封止され、絶縁油１１が筒部材１０の内部に気密に封入される。開口１０ｂは、開口１０ａの反対側に位置する。

エネルギー線発生装置１００は、高電圧給電部４をさらに備えている。高電圧給電部４は、絶縁ブロック２１上に配置されている。高電圧給電部４は、昇圧回路２２及び制御基板２３に電気的に接続された円筒状のソケットを含んでいる。エネルギー線管３は、高電圧給電部４を介して電源部２に電気的に接続されている。これと共に、高電圧給電部４は、昇圧回路２２及び制御基板２３に電気的に接続された状態で絶縁ブロック２１に固定されている。

エネルギー線管３は、後述する内部空間Ｒにおいて発生したＸ線を外部に照射するＸ線管である。エネルギー線管３は、絶縁バルブ６とヘッド部７とを備えている。絶縁バルブ６は、絶縁性材料により形成されている。絶縁性材料としては、例えばガラス、セラミック等が挙げられる。絶縁バルブ６は、例えば、ガラス又はセラミックからなる。絶縁バルブ６は、筒部材１０に挿入されている。ヘッド部７は、金属を含んでいる。ヘッド部７は、主に金属材料によって形成されている。金属材料としては、例えばステンレス鋼、コバール等が挙げられる。ヘッド部７は、例えば、ステンレス鋼又はコバールからなる。絶縁バルブ６とヘッド部７とは、内部空間Ｒを形成している。内部空間Ｒは、真空空間となるように封止されている。エネルギー線管３は、内部空間Ｒ内に、電子銃１１０をさらに備えている。電子銃１１０は、電位的にエネルギー線管３の陰極に相当し、電子ビームＢを発生し、出射する。

電子銃１１０は、絶縁バルブ６に固定されている。絶縁バルブ６は、エネルギー線管３の管軸に沿って延在する円筒状を呈している。絶縁バルブ６は、ヘッド部７に対向する底部６ａを有している。底部６ａには、電子銃１１０の給電等に用いるステムピンＳが設けられている。ステムピンＳは、底部６ａを貫通しており、内部空間Ｒの所定位置で電子銃１１０を支持する。ステムピンＳは、エネルギー線管３の絶縁バルブ６の底部６ａから内部空間Ｒの外部に突出し、高電圧給電部４に電気的に接続されている。

電子銃１１０は、ヒータ１１１と、カソード１１２と、第一グリッド電極１１３と、第二グリッド電極１１４と、を有している。ヒータ１１１は、通電によって発熱するフィラメントにより形成されている。カソード１１２は、ヒータ１１１による加熱によって電子を放出する。第一グリッド電極１１３は、カソード１１２から放出される電子の量を制御する。第二グリッド電極１１４は、第一グリッド電極１１３を通過した電子をターゲットＴに向けて集束する。第二グリッド電極１１４は、円筒状を呈している。第一グリッド電極１１３は、カソード１１２と第二グリッド電極１１４との間に配置されている。エネルギー線管３は、筒部材１０の一方の端部に固定されている。

ヘッド部７は、電位的にエネルギー線管３の陽極に相当する。ヘッド部７は、Ｘ線の出射方向軸と同軸の円筒状を呈する。Ｘ線の出射方向軸は、Ｚ軸に相当する。ヘッド部７には、内部空間Ｒの一部を構成する中空部７ａが形成されている。ヘッド部７は、中空部７ａの電子銃１１０側において、出射方向軸と同軸の絶縁バルブ６と連通している。本実施形態においては、ヘッド部７を接地電位とし、電源部２からはマイナスの高電圧が高電圧給電部４を介してエネルギー線管３の電子銃１１０に供給される。電源部２によってエネルギー線管３に付与される電圧は、例えば－１０ｋＶ～－５００ｋＶである。

次に、図２から図６（ｃ）を参照して、エネルギー線管の構造についてさらに詳細に説明する。図３は、エネルギー線管３のヘッド部７を示している。図４は、ヘッド部７の部分拡大図である。図３及び図４に示されているように、ヘッド部７は、筐体部４０と窓部５０と枠部６０とを備えている。内部空間Ｒは、筐体部４０と窓部５０とに囲まれている。筐体部４０と窓部５０と枠部６０とは、内部空間Ｒの一部を形成している。

筐体部４０は、筒状を呈している。例えば、筐体部４０は、円筒状を呈している。筐体部４０は、Ｚ軸方向に延在している。筐体部４０には、一方の端部側に開口４０ａが形成され、他方の端部側に開口４０ｂが形成されている。筐体部４０は、開口４０ａを画定する縁部４１を含んでいる。縁部４１は、筐体部４０の一方側端面において、全周にわたり、深さｄとなるようにザグリ加工された円環状の平面部である。縁部４１は、エネルギー線管３の管軸方向と交わる方向に沿って延びる平面状の底面４５と、エネルギー線管３の管軸方向に沿って延びる側面４６とを含んでいる。本実施形態において、エネルギー線管３の管軸方向は、Ｚ軸方向に相当する。開口４０ａ，４０ｂは、Ｚ軸方向に開口している。換言すれば、開口４０ａ，４０ｂの開口方向は、Ｚ軸方向である。筐体部４０の開口４０ａ，４０ｂは、内部空間Ｒに連続している。開口４０ａは、内部空間Ｒの縁に位置している。筐体部４０は、金属を含んでいる。筐体部４０は、主に金属材料によって形成されている。金属材料としては、例えばステンレス鋼が挙げられる。筐体部４０は、例えばステンレス鋼からなる。

窓部５０は、エネルギー線を透過する窓を構成する。窓部５０は、Ｚ軸方向から見た場合に開口４０ａを覆っている。窓部５０は、端部５１と、中央部５２とを含んでいる。端部５１は、縁端領域である。中央部５２は、端部５１に囲まれており、後述する窓５３が配置される中央領域である。窓部５０には、中央部５２の略中心に貫通孔Ｈが形成されている。貫通孔Ｈは、電子ビームＢの通過孔である。中央部５２は、端部５１に連続している。端部５１は、枠状の領域であって、Ｚ軸方向において縁部４１に対向している。例えば、端部５１は、円環状を呈している。中央部５２は、Ｚ軸方向から見た場合に、開口４０ａを覆っている。本実施形態においては、端部５１と中央部５２とは一体の部材であり、厳密な境界をもって区分されるものではなく、窓部５０におけるおおよその領域を定義したものである。中央部５２は、Ｚ軸方向において縁部４１に面していない。窓部５０は、ターゲットＴと、窓５３と、窓保持部材５４とを含んでいる。図２に示されているように、ターゲットＴは、窓５３の内部空間Ｒ側の面上に設けられており、電子銃１１０からの電子ビームＢの照射によってＸ線を発生する。ターゲットＴは、例えば金属材料からなる。金属材料としては、例えばタングステン等が挙げられる。ターゲットＴは、例えばタングステンからなる。

窓５３は、エネルギー線を透過する。窓５３は、中央部５２に配置されている。窓５３は、貫通孔Ｈを塞いで、封止している。換言すれば、窓５３は、中央部５２の一部を構成している。窓５３は、円板形状を呈している。窓５３は、内部空間Ｒ側においてターゲットＴを保持している。本実施形態において、エネルギー線管３は、透過型のＸ線管であり、ターゲットＴにおいて発生したＸ線は、窓５３を透過して外部に照射される。窓５３は、例えば、エネルギー線に対して透過性の高い材料で形成されている。窓５３の材料としては、例えば、ベリリウム、ダイヤモンド等が挙げられる。窓５３は、例えば、ベリリウム又はダイヤモンドからなる。

窓保持部材５４は、窓部５０の本体部を構成し、窓５３を保持している。窓保持部材５４によって、窓５３が位置決めされる。窓保持部材５４は、円板形状を呈している。本実施形態において、窓保持部材５４は、端部５１と中央部５２とによって構成されている。つまり、窓保持部材５４は、Ｚ軸方向において、端部５１において縁部４１に対向しており、中央部５２において開口４０ａを覆っている。窓保持部材５４は、例えば、金属材料からなる。金属材料としては、例えばモリブデン等が挙げられる。窓保持部材５４は、例えば、モリブデンからなる。

枠部６０は、窓部５０を筐体部４０に固定する。枠部６０は、縁部４１に沿って連続して設けられており、枠状を呈している。枠部６０は、分断されることなく枠状に連続して形成されている。例えば、枠部６０は、円環状を呈している。図４に示されているように、枠部６０は、窓部５０の窓保持部材５４と筐体部４０の縁部４１とに固定されている。この結果、内部空間Ｒは、気密に封止されている。枠部６０は、例えば、金属材料からなる。金属材料としては、例えばコバール等が挙げられる。枠部６０は、例えば、コバールからなる。筐体部４０の熱膨張係数は、窓部５０の熱膨張係数よりも大きい。筐体部４０の熱膨張係数は、窓保持部材５４の熱膨張係数よりも大きい。本実施形態において、筐体部４０の縁部４１の熱膨張係数は、窓５３、窓保持部材５４、及び枠部６０の熱膨張係数よりも大きい。枠部６０の熱膨張係数は、窓保持部材５４の熱膨張係数とほぼ等しい。窓５３の熱膨張係数は、筐体部４０、窓保持部材５４及び枠部６０のいずれの熱膨張係数よりも小さい。

枠部６０は、第一枠部６１と、第二枠部６２と、変形部６３とを含んでいる。本実施形態において、第一枠部６１、第二枠部６２、及び、変形部６３は、一体に形成されている。第一枠部６１と第二枠部６２とは、それぞれ、板枠形状を呈している。本実施形態において、第一枠部６１と第二枠部６２とは、それぞれ円環形状を呈している。第一枠部６１と第二枠部６２とは、それぞれ板形状を呈している。第一枠部６１の厚み方向と第二枠部６２の厚み方向とは、Ｚ軸方向に一致している。第一枠部６１の厚さの大きさは、筐体部４０の深さｄの大きさと略等しい。第一枠部６１と第二枠部６２とは、Ｚ軸方向に直交する方向において、同一平面状に位置している。第一枠部６１は、筐体部４０の縁部４１に沿って延在する第一延在部６１ｅを含んでいる。第二枠部６２は、窓部５０の窓保持部材５４に沿って延在する第二延在部６２ｅを含む。変形部６３は、第一枠部６１と第二枠部６２との間に配置されている。変形部６３は、第一枠部６１と第二枠部６２とを連結している。変形部６３及び第二枠部６２は、Ｚ軸方向から見た場合に、開口４０ａと重なる領域内に配置されている。換言すれば、変形部６３及び第二枠部６２は、Ｚ軸方向から見た場合に、中央部５２と重なるように配置されている。変形部６３及び第二枠部６２は、Ｚ軸方向から見た場合に、縁部４１と重なっていない。変形部６３及び第二枠部６２は、窓部５０の内部空間Ｒ側の表面５０ａよりも開口４０ａ側に配置されている。

第一枠部６１は、第一延在部６１ｅの他方側の面において筐体部４０の縁部４１に固定されている。第一延在部６１ｅは、エネルギー線管３の管軸から離れる方向側の端部において、枠部６０の外縁６１ａを形成している。縁部４１は、第一延在部６１ｅの他方側の面と対向する底面４５と、外縁６１ａと対向する側面４６とを有している。第一枠部６１の第一延在部６１ｅは、例えば、溶接によって筐体部４０に接合されている。第一枠部６１の第一延在部６１ｅは、外縁６１ａ側の端部領域において、例えば、レーザ溶接によって筐体部４０に接合されている。第一枠部６１の第一延在部６１ｅの少なくとも一部は、Ｚ軸方向から見た場合に、窓部５０よりも外側に位置している。外縁６１ａ側の端部領域は、Ｚ軸方向から見た場合に、窓部５０よりも外側に位置している。第一枠部６１の第一延在部６１ｅの少なくとも一部は、Ｚ軸方向から見た場合に、窓部５０に覆われることなく、露出している。よって、レーザ溶接において、レーザが窓部５０に遮られることなく溶接部に照射される。第一枠部６１は、第一延在部６１ｅの一方側の面において、窓部５０に固定されていない。本実施形態において、第一枠部６１は、窓部５０から隙間Ｓ１を介して離間している。

第二枠部６２は、第二延在部６２ｅの一方側の面において窓部５０の窓保持部材５４に固定されている。第二枠部６２の第二延在部６２ｅは、内部空間Ｒ側における窓部５０の表面５０ａのうち、中央部５２に相当する部位に接合されている。表面５０ａは、窓部５０の表面５０ａのうち開口４０ａに対向する面である。第二延在部６２ｅの他方側の面は、内部空間Ｒ内に露出している。

本実施形態において、ヘッド部７は、封止部７０をさらに備えている。封止部７０は、固定部材７１を含んでおり、内部空間Ｒを封止すると共に枠部６０と窓部５０とを固定している固定部材７１により封止されている。封止部７０の固定部材７１は、第二枠部６２と窓部５０との間に配置されている。封止部７０の固定部材７１は、第二枠部６２における第二延在部６２ｅの一方側の面と窓部５０の表面５０ａとを接合している。封止部７０の固定部材７１は、表面５０ａのうち開口４０ａの縁に沿った枠状の領域αに配置されている。枠状の領域αは、連続している。領域αは、中央部５２に位置する。換言すれば、封止部７０の固定部材７１は、分断されることなく連続してエネルギー線管３の管軸を囲っている。封止部７０の固定部材７１は、例えば、円環形状を呈している。

封止部７０は、例えば、ロウ付けによって形成されている。換言すれば、枠部６０は、例えば、ロウ付けによって窓部５０に接合されている。この場合、固定部材７１は、ロウ材によって構成されている。ロウ材としては、例えば、合金が挙げられる。例えば、合金としては、銀ロウが挙げられる。

変形部６３は、外力に応じて、第一枠部６１と第二枠部６２との間において変形する。外力は、例えば、熱応力である。変形部６３は、第一枠部６１及び第二枠部６２よりも変形しやすい。変形部６３は、筐体部４０及び窓部５０よりも変形し易い。変形部６３は、例えば、少なくともＺ軸方向と交差する方向において可撓性を有している。変形部６３は、例えば、Ｚ軸方向と交差する方向において弾性的に変形する。換言すれば、変形部６３は、第一枠部６１と第二枠部６２との距離を弾性的に変化させる。

変形部６３は、縁部４１に沿って枠状に連続して形成されている。換言すれば、変形部６３は、Ｚ軸方向から見た場合に、窓５３を完全に囲うように配置されている。さらに換言すれば、変形部６３は、分断されることなく連続してエネルギー線管３の管軸を囲っている。変形部６３は、例えば、開口４０ａの縁に沿って円環状に形成されている。

図５（ａ）は、本実施形態における枠部６０及び窓部５０の構成を示す模式図である。図５（ａ）において、変形部６３及び窓保持部材５４の断面形状が示されている。図５（ａ）に示されているように、変形部６３の少なくとも一部は、窓部５０又は筐体部４０の少なくとも一方と離間している。本実施形態においては、変形部６３は、その全体において窓部５０および筐体部４０のいずれとも接触せず、離間している。変形部６３は、窓部５０から離れる方向に突出した凸部を備え、当該凸部が単一のバネ部として機能する。換言すれば、変形部６３は、Ｚ軸方向において、第一枠部６１及び第二枠部６２よりも窓部５０から離れるように突出している。変形部６３は、同一の断面形状が縁部４１に沿って枠状に連続するように構成されている。そのため、窓保持部材５４は平板形状であるが、変形部６３と窓保持部材５４との接触が抑制されている。

図５（ｂ）は、本実施形態の変形例における枠部６０Ａ及び窓部５０Ａの構成を示す模式図である。枠部６０Ａは、変形部６３の代わりに変形部６３Ａを有している点のみにおいて枠部６０と異なる。窓部５０Ａは、窓保持部材５４の代わりに窓保持部材５４Ａを有している点のみにおいて異なる。図５（ｂ）において、変形部６３Ａ及び窓保持部材５４Ａの断面形状が示されている。図５（ｂ）に示されているように、変形部６３Ａは、窓部５０側に突出した凸部を備え、当該凸部が単一のバネ部として機能する。換言すれば、変形部６３Ａは、Ｚ軸方向において、第一枠部６１及び第二枠部６２よりも開口４０ａから離れるように突出している。変形部６３Ａは、同一の断面形状が縁部４１に沿って枠状に連続するように構成されている。

窓保持部材５４Ａは、溝５５Ａが形成されている点のみにおいて窓保持部材５４と異なる。溝５５Ａは、窓保持部材５４の内部空間Ｒ側において、変形部６３Ａに沿って設けられている。溝５５Ａは、Ｚ軸方向において、変形部６３Ａの突出幅よりも大きい深さを有している。溝５５Ａは、Ｚ軸方向と直交する方向において、変形部６３Ａの横幅よりも大きい幅を有している。溝５５Ａは、同一の断面形状が縁部４１に沿って枠状に連続するように構成されている。変形部６３Ａは、溝５５Ａの内部に位置している。この結果、変形部６３Ａと窓保持部材５４Ａとの接触が抑制されている。

図６（ａ）は、本実施形態の変形例における枠部６０Ｂ及び窓部５０の構成を示す模式図である。図６（ｂ）は、本実施形態の変形例における枠部６０Ｃ及び窓部５０Ｃの構成を示す模式図である。図６（ｃ）は、本実施形態の変形例における枠部６０Ｄ及び窓部５０Ｄの構成を示す模式図である。枠部６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄは、それぞれ、変形部６３の代わりに変形部６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄを有している点のみにおいて枠部６０と異なる。窓部５０Ｃ，５０Ｄは、窓保持部材５４の代わりに窓保持部材５４Ｃ，５４Ｄを有している点のみにおいてことなる。図６（ａ）、図６（ｂ）、及び、図６（ｃ）において、それぞれ、変形部６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ及び窓保持部材５４，５４Ｃ，５４Ｄの断面形状が示されている。

図６（ａ）、図６（ｂ）、及び、図６（ｃ）に示されているように、変形部６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄは、複数のバネを含んでいる。変形部６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄは、２つのバネを含んでいる。変形部６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄの各々において、複数のバネがＺ軸方向と直交する方向において並んでいる。変形部６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄの各々において、各バネは同一の断面形状が縁部４１に沿って枠状に連続するように構成されている。変形部６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄの各々において、一方の枠状のバネの内側に他方の枠状のバネが配置されている。

変形部６３Ｂの各バネは、変形部６３と同様に、窓部５０から離れる方向に突出している。変形部６３Ｃの各バネは、変形部６３Ａと同様に、窓部５０Ｃ側に突出している。変形部６３Ｄの一方のバネは、窓部５０から離れる方向に突出している。変形部６３Ｄの他方のバネは、変形部６３Ａと同様に、窓部５０Ｃ側に突出している。

図６（ａ）に示されている構成において、窓保持部材５４は平板形状である。図６（ａ）に示されている構成においても、変形部６３Ｂと窓保持部材５４との接触が抑制されている。

図６（ｂ）及び図６（ｃ）において、窓保持部材５４Ｃ，５４Ｄは、それぞれ、溝５５Ｃ，５５Ｄが形成されている点のみにおいて窓保持部材５４と異なる。溝５５Ｃ，５５Ｄは、窓保持部材５４の内部空間Ｒ側において、変形部６３Ｃ，６３Ｄに沿って設けられている。溝５５Ｃ，５５Ｄは、Ｚ軸方向において、変形部６３Ｃ，６３Ｄの突出幅よりも大きい深さを有している。溝５５Ｃ，５５Ｄは、同一の断面形状が縁部４１に沿って枠状に連続するように構成されている。

溝５５Ｃは、Ｚ軸方向と直交する方向において、変形部６３Ｃにおける２つのバネの横幅の合計よりも大きい幅を有している。変形部６３Ｃの２つのバネは、溝５５Ｃの内部に位置している。

溝５５Ｄは、Ｚ軸方向と直交する方向において、変形部６３Ｃにおける１つのバネの横幅よりも大きい幅を有している。変形部６３Ｄの窓部５０Ｄ側に突出しているバネは、溝５５Ｄの内部に位置している。この結果、変形部６３Ｄと窓保持部材５４Ｄとの接触が抑制されている。

次に、図７及び図８を参照して、本実施形態の変形例における枠部６０Ｅ，６０Ｆについて説明する。図７及び図８は、本実施形態の変形例における枠部６０Ｅ，６０Ｆの構成を示す模式図である。これらの変形例は、概ね、上述した実施形態及び変形例と類似又は同じである。これらの変形例は、変形部の構成に関して、上述した実施形態及び変形例と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

図７に示されている枠部６０Ｅは、変形部６３の代わりに変形部６３Ｅを有している点のみにおいて枠部６０と異なる。変形部６３Ｅの厚さは、枠部６０Ｅの他の部分の厚さよりも薄い。例えば、変形部６３Ｅの厚さは、第一枠部６１及び第二枠部６２の厚さよりも薄い。換言すれば、Ｚ軸方向において、変形部６３Ｅの長さは、枠部６０Ｅの他の部分の長さよりも小さい。変形部６３Ｅは、この構成によって可撓性を有している。変形部６３Ｅは、弾性変形する。

図８に示されている枠部６０Ｆは、変形部６３の代わりに変形部６３Ｆを有している点のみにおいて枠部６０と異なる。変形部６３Ｆの材質は、枠部６０Ｆの他の部分の材質よりも柔らかい。例えば、変形部６３Ｆの材質のヤング率は、第一枠部６１及び第二枠部６２の材質のヤング率よりも小さい。例えば、変形部６３Ｆの材質は、コバール又はステンレス剛よりも柔らかい材質の金属である。変形部６３Ｆの材料としては、例えばチタンや銅、アルミニウム等が挙げられる。変形部６３Ｆは、この構成によって可撓性を有している。変形部６３Ｆは、弾性変形する。

次に、図９及び図１０を参照して、エネルギー線管の製造方法の一部を説明する。図９及び図１０は、エネルギー線管の製造工程を示す図である。

まず、図９に示されているように、ターゲットＴを設けた窓５３と、窓保持部材５４と、枠部６０とが、互いに接続される。矢印Ａ１は、窓５３が窓保持部材５４に取り付けられる方向を示している。矢印Ａ２は、窓保持部材５４が枠部６０に取り付けられる方向を示している。窓５３は、窓保持部材５４の中央部５２の中央に固定される。枠部６０は、窓保持部材５４に対してロウ付けによって固定される。具体的には、窓保持部材５４に対して第二枠部６２の第二延在部６２ｅの一方側の面が、ロウ付けによって固定される。この際、窓５３と直交する方向において、窓保持部材５４と第二枠部６２とが重ね合わされる。ロウ付けは、例えば、６００～１０００℃で行われる。

次に、窓５３と、窓保持部材５４と、枠部６０とが互いに接続されたユニット８０に対して、真空加熱処理が行われる。真空加熱処理は、例えば、２００～１０００℃で行われる。

次に、図１０に示されているように、ユニット８０が筐体部４０に対して固定される。矢印Ａ３は、ユニット８０が筐体部４０に取り付けられる方向を示している。これによって、ユニット８０が筐体部４０の縁部４１に嵌め込まれる。ユニット８０が筐体部４０の縁部４１に嵌め込まれている状態において、枠部６０と筐体部４０とが溶接によって固定される。具体的には、枠部６０の第一枠部６１の第一延在部６１ｅと筐体部４０とが、レーザによって溶接される。ユニット８０と筐体部４０との接合は、室温で行われる。

次に、ユニット８０と筐体部４０とが接続されたユニット９０に絶縁バルブ６などを組み合わせた後に、内部空間Ｒが真空引きされる。この際の加熱工程は、例えば、２００～６５０℃で行われる。エネルギー線管３は、加熱工程によって内部空間Ｒが真空引きされた後に封止され、室温に冷却される。以上の工程が行われることによって、エネルギー線管３が製造される。

次に、エネルギー線管３の作用効果について説明する。図１１は、比較例のエネルギー線管の一部を示している。図１１に示されている構成では、エネルギー線管が枠部６０の代わりに枠部２００を備えている。枠部２００は、封止部２１０を介して窓部５０に接続されている。枠部２００は、変形部６３に相当する部分を有していない点において枠部６０と相違する。

図１１において、このエネルギー線管の封止部２１０にかかる力が示されている。例えば、エネルギー線管が高温環境下に置かれた場合、筐体部４０は、Ｚ軸方向と直交する方向に熱膨張する。枠部２００は、筐体部４０に固定されている。枠部２００は、領域αにおいて、封止部２１０によって窓部５０に固定されている。筐体部４０の熱膨張係数が、窓部５０及び枠部２００の熱膨張係数よりも大きい場合、同じ加熱条件下において、筐体部４０は、窓部５０及び枠部２００よりも相対的に大きく膨張する。換言すれば、筐体部４０は、窓部５０及び枠部２００よりも相対的に大きく変形する。換言すれば、窓部５０及び枠部２００は、筐体部４０よりも熱によって相対的に変形し難い。このため、筐体部４０と窓部５０及び枠部２００との熱膨張係数差に起因した力Ａ４及び力Ａ５が、封止部２１０に付与される。

力Ａ４及び力Ａ５は、Ｚ軸方向と直交する方向において互いに逆向きに生じる力である。このため、力Ａ４，Ａ５による応力が封止部２１０にかかる。この応力は、例えば、剪断応力である。この応力の大きさが、封止部２１０の機械的強度を上回る場合、封止部２１０において亀裂等の損傷が生じるおそれがあった。この結果、内部空間Ｒの封止状態が損なわれるおそれがあった。

本実施形態におけるエネルギー線管３の枠部６０は、第一枠部６１において筐体部４０と固定され、第二枠部６２において窓部５０と固定されている。枠部６０は、さらに、第一枠部６１と第二枠部６２との間に変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆを含んでいる。このため、窓部５０と筐体部４０との間の距離の変化に応じて、変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆも変形する。

例えば、図１２において、エネルギー線管３の作用効果が示されている。エネルギー線管３において、筐体部４０がＺ軸方向と直交する方向に熱膨張した場合、筐体部４０の熱膨張に応じて力Ａ６が生じる。エネルギー線管３においては、変形部６３の変形によって、力Ａ６は力Ａ４よりも小さい。この結果、力Ａ６と反対方向の力Ａ７も抑制され、力Ａ５よりも小さい。したがって、筐体部４０と窓部５０との間に付与される応力が抑制される。例えば、温度変化による熱膨張などによって窓部５０と筐体部４０との間に応力が生じたとしても、内部空間Ｒの封止状態が損なわれ難い。

窓部５０は、Ｚ軸方向において縁部４１に対向している端部５１を有している。このため、例えば窓部５０に対して、筐体部４０側に押し付けるような外部からの力βが加えられても、窓部５０は縁部４１によって支持される。この結果、窓部５０と筐体部４０との間における変位が抑制される。したがって、この点においても、内部空間Ｒの封止状態が損なわれ難い。さらに、窓部５０を透過するエネルギー線の出射条件の変化も抑制され得る。

変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ及び第二枠部６２は、Ｚ軸方向から見た場合に開口４０ａと重なる領域内に窓部５０よりも筐体部４０側に配置されている。このため、窓部５０を第二枠部６２に固定する固定部分、及び、変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆは、窓部５０及び筐体部４０によって保護されている。

第一枠部６１は、筐体部４０に沿って延在する第一延在部６１ｅを含んでおり、第一延在部６１ｅにおいて筐体部４０に固定されている。第二枠部６２は、窓部５０に沿って延在する第二延在部６２ｅを含んでおり、第二延在部６２ｅにおいて窓部５０に固定されている。この場合、第一枠部６１及び第二枠部６２のそれぞれは、第一延在部６１ｅ及び第二延在部６２ｅのそれぞれによって確実に筐体部４０および窓部５０に固定される。この場合においても、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆの少なくとも一部は、窓部５０又は筐体部４０の少なくとも一方と離間している。この場合、変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆが変形するための空間が確実に得られるため、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

第一枠部６１は、窓部５０とは固定されていない。より具体的には隙間Ｓ１を備えている。この場合、窓部５０と筐体部４０との間の距離の変化がスムーズに行われるため、変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆの変形もスムーズに行われる。よって、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

第一枠部６１は、縁部４１に固定され、第二枠部６２は、中央部５２に固定されている。この場合、枠部６０の各構成を適切な位置に配置することができるため、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆは、縁部４１に沿って連続して形成されている。この場合、窓部５０と筐体部４０との間に生じる応力が、筐体部４０の縁部４１に沿って広範囲に配分され得る。この結果、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

変形部６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆは、窓部５０から離れる方向に突出した凸部を備えている。この場合、簡易な構成によって、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

エネルギー線管３は、第二枠部６２を窓部５０に固定する固定部材７１をさらに備えている。この場合、内部空間Ｒが製造容易な構成において封止され得る。

第一枠部６１は、溶接によって筐体部４０に固定されている。この場合、枠部６０と筐体部４０との枠部分の強度が確保され得る。

第一枠部６１の少なくとも一部は、Ｚ軸方向から見た場合に、端部５１よりも外側に位置している。この場合、第一枠部６１と筐体部４０とが容易に溶接され得る。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、エネルギー線管は、エネルギー線発生装置に設けられたエネルギー線管３に限定されない。例えば、エネルギー線が外部からエネルギー線管に照射されて検出を行う、エネルギー線検出管であってもよい。この場合、エネルギー線は、窓部５０からエネルギー線管の内部空間Ｒに入射する。

本実施形態において、変形部６３は、分断されることなく１つの連続した枠形状を呈している。しかし、変形部６３の形状はこれに限定されない。例えば、変形部６３は、Ｚ軸方向から見た場合に、分断された部分を有していてもよい。変形部６３が分断されることなく１つの連続した枠形状に形成されることによって、封止が損なわれることを抑制する効果が格段に向上する。

、本実施形態において、第一枠部６１は溶接によって固定され、第二枠部６２はロウ付けによって固定された。しかし、第一枠部６１及び第二枠部６２は、が、他の固定方法によって固定されてもよい。例えば、第一枠部６１がロウ付けによって固定され、第二枠部６２が溶接によって固定されてもよい。

第一枠部６１と窓部５０との間には、隙間Ｓ１のように明確な離間空間が形成されていなくてもよい。第一枠部６１と窓部５０とは、固定されてさえいなければ当接していてもよい。

３…エネルギー線管、４０ａ…開口、４０…筐体部、４１…縁部、５０，５０Ａ，５０Ｃ，５０Ｄ…窓部、５１…端部、５２…中央部、５３…窓、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０Ｆ…枠部、６１…第一枠部、６２…第二枠部、６１ｅ…第一延在部、６２ｅ…第二延在部、６３，６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ，６３Ｅ，６３Ｆ…変形部、７１…固定部材、Ｒ…内部空間。

Claims (9)

1. 開口が形成されていると共に、前記開口を画定する縁部を含んでいる筐体部と、
   前記開口の開口方向から見た場合に前記開口を覆っていると共に、エネルギー線を透過する窓を含んでいる窓部と、
   前記縁部に沿って設けられていると共に前記窓部を前記筐体部に固定している枠部と、を備え、
   前記筐体部と前記窓部と前記枠部とは、封止された内部空間を形成しており、
   前記筐体部は、金属を含んでおり、
   前記窓部は、前記開口方向において前記縁部と対向している端部を含んでおり、
   前記枠部は、前記筐体部に固定されている第一枠部と、前記窓部に固定されている第二枠部と、前記第一枠部と前記第二枠部との間に配置されている変形部とを含んでおり、
   前記変形部及び前記第二枠部は、前記開口方向から見た場合に前記開口と重なる領域内に、前記窓部よりも前記筐体部側に配置されている、エネルギー線管。
2. 前記第一枠部は、前記筐体部に沿って延在する第一延在部を含んでおり、前記第一延在部において前記筐体部に固定され、
   前記第二枠部は、前記窓部に沿って延在する第二延在部を含んでおり、前記第二延在部において前記窓部に固定されている、請求項１に記載のエネルギー線管。
3. 前記変形部の少なくとも一部は、前記窓部又は前記筐体部の少なくとも一方と離間している、請求項１又は２に記載のエネルギー線管。
4. 前記窓部は、前記開口方向から見た場合に前記開口と重なる領域内に位置する中央部をさらに含んでおり、
   前記第一枠部は、前記縁部に固定され、
   前記第二枠部は、前記中央部に固定されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のエネルギー線管。
5. 前記変形部は、前記縁部に沿って連続して形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のエネルギー線管。
6. 前記変形部は、前記窓部から離れる方向に突出した凸部を備えている、請求項５に記載のエネルギー線管。
7. 前記第二枠部を前記窓部に固定する固定部材をさらに備えている、請求項１から６のいずれか一項に記載のエネルギー線管。
8. 前記第一枠部は、溶接によって前記筐体部に固定されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のエネルギー線管。
9. 前記第一枠部の少なくとも一部は、前記開口方向から見た場合に、前記窓部よりも外側に位置している、請求項８に記載のエネルギー線管。

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