JP2022073155A - Energy line tube - Google Patents
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- H01J35/00—X-ray tubes
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Abstract
Description
本発明は、エネルギー線管に関する。 The present invention relates to an energy wire tube.
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。
Energy ray tubes that irradiate or incident energy rays are known (for example, Patent Document 1).
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得る。 In the energy wire tube, the internal space of the housing portion is sealed. In the energy wire tube, the internal space is kept in a vacuum state. However, the sealed state of the interior space may be impaired by stresses caused by various factors. For example, in vacuum sealing, a heating step is often performed. In this heating step, the energy wire tube is heated to a high temperature and then returned to room temperature. At this time, thermal stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the window portion and the housing portion may be generated in the fixed portion for fixing the window portion to the housing portion. In this case, thermal stress may cause distortion in the fixed portion. The occurrence of strain in the fixed portion may damage the fixed portion and impair the sealed state of the internal space. For example, if the sealed state is impaired during manufacturing, the production efficiency may decrease.
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。 One aspect of the present invention is to provide an energy wire tube that can suppress the impaired sealing state of the internal space.
本発明の一つの態様におけるエネルギー線管は、筐体部と窓部と封止部とを備えている。筐体部には、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。封止部は、窓部を筐体部に対して固定すると共に、筐体部と窓部とに囲まれた内部空間を封止する。封止部は、窓部における開口の縁に沿った枠状の領域に配置されている。領域における窓部の厚さをｔ、領域の幅をｗ、縁部における筐体部の厚さをｄとした場合において、ｗ／ｄ≧１、及び、ｔ／ｄ≧０．３の関係式が満たされている。 The energy wire tube in one aspect of the present invention includes a housing portion, a window portion, and a sealing portion. The housing portion is formed with an opening and includes an edge portion defining the opening. The window portion covers the opening when viewed from the opening direction of the opening, and also includes a window through which energy rays are transmitted. The sealing portion fixes the window portion to the housing portion and seals the internal space surrounded by the housing portion and the window portion. The sealing portion is arranged in a frame-like region along the edge of the opening in the window portion. When the thickness of the window portion in the region is t, the width of the region is w, and the thickness of the housing portion in the edge portion is d, the relational expression of w / d ≧ 1 and t / d ≧ 0.3. Is satisfied.
上記一つの態様において、エネルギー線管は、窓部を筐体部に対して固定する上記封止部を備えている。エネルギー線管が上記関係式を満たすように構成される場合、内部空間の封止状態が損なわれ難い。 In one of the above embodiments, the energy wire tube includes the sealing portion for fixing the window portion to the housing portion. When the energy wire tube is configured to satisfy the above relational expression, the sealed state of the internal space is not easily impaired.
上記一つの態様において、封止部は、ロウ付けによって形成されていてもよい。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。 In one of the above embodiments, the sealing portion may be formed by brazing. In this case, the interior space can be sealed in an easy-to-manufacture configuration.
上記一つの態様において、開口の縁に沿って設けられていると共に筐体部に溶接によって固定されている枠部をさらに備えてもよい。封止部は、窓部と枠部とを固定していてもよい。この場合、内部空間が容易に封止され得る。 In one of the above embodiments, a frame portion provided along the edge of the opening and fixed to the housing portion by welding may be further provided. The sealing portion may fix the window portion and the frame portion. In this case, the interior space can be easily sealed.
上記一つの態様において、枠部は、開口の開口方向から見た場合に、窓部よりも外側において筐体部に固定されていてもよい。この場合、枠部と筐体部とが容易に溶接され得る。 In one of the above aspects, the frame portion may be fixed to the housing portion on the outside of the window portion when viewed from the opening direction of the opening. In this case, the frame portion and the housing portion can be easily welded.
上記一つの態様において、窓部は、開口の開口方向において縁部に対向している端部を含んでいてもよい。この場合、窓部と筐体部との間における変位が抑制される。このため、内部空間の封止状態が損なわれ難い。 In one of the above embodiments, the window may include an end facing the edge in the opening direction of the opening. In this case, the displacement between the window portion and the housing portion is suppressed. Therefore, the sealed state of the internal space is not easily impaired.
上記一つの態様において、０．５ｍｍ≦ｄ≦２０ｍｍの関係式と、０．５ｍｍ≦ｔ≦１０ｍｍの関係式と、１．０ｍｍ≦ｗ≦２０ｍｍの関係式と、の少なくとも１つが満たされていてもよい。 In one of the above embodiments, at least one of a relational expression of 0.5 mm ≦ d ≦ 20 mm, a relational expression of 0.5 mm ≦ t ≦ 10 mm, and a relational expression of 1.0 mm ≦ w ≦ 20 mm is satisfied. May be good.
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。 One aspect of the present invention can provide an energy wire tube that can suppress the impaired sealing state of the internal space.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and duplicate explanations will be omitted.
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。
First, the configuration of the energy wire tube in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an energy ray generator according to the present embodiment. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the energy wire tube in the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The other end of the
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。
The
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。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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
次に、図２から図４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。
Next, the structure of the energy line tube will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 3 shows the
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ｈ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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
枠部６０は、第一枠部６１と、第二枠部６２とを含んでいる。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、枠状を呈しており、一体に形成されている。第一枠部６１と第二枠部６２とは、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向において、同一平面上に位置している。
The
第一枠部６１は、筐体部４０の縁部４１に固定されている。第一枠部６１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、第一枠部６１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。
The
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。換言すれば、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。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。第二枠部６２は、窓部５０に固定されている。第二枠部６２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の表面のうち開口４０ａに対向する面である。
The
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。
In the present embodiment, the
エネルギー線管３において、縁部４１における筐体部４０の厚さをｄ、領域αにおける窓部５０の厚さをｔ、領域αの幅をｗとした場合において、ｗ／ｄ≧１、及び、ｔ／ｄ≧０．３の関係式が満たされている。筐体部４０の厚さｄは、内部空間Ｒの内側から外側における筐体部４０の厚さである。筐体部４０の厚さｄは、例えば、筐体部４０のうち、開口方向に直交するＸ軸方向又はＹ軸方向において内部空間Ｒを囲む部分の厚さである。窓部５０の厚さｔは、例えば、Ｚ軸方向における窓保持部材５４の厚さである。領域αの幅ｗは、Ｚ軸方向に直交する方向において連続する１つの部分の長さである。領域αの幅ｗは、例えば、Ｚ軸方向と直交する方向における封止部７０の固定部材７１の幅と同一である。封止部７０の固定部材７１の幅は、Ｚ軸方向に直交する方向の断面における連続する１つの部分において、断面方向の長さである。領域αの幅ｗは、例えば、枠形状の封止部７０の固定部材７１の枠幅と同一である。
In the
筐体部４０の厚さｄが大きいほど、筐体部４０の強度が向上する。筐体部４０の厚さｄが小さいほど、筐体部４０の重さ及び材料費が低減される。筐体部４０の厚さｄは、例えば、０．５ｍｍ≦ｄ≦２０ｍｍの関係式を満たしている。換言すれば、筐体部４０の厚さｄは、例えば、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。この場合、筐体部４０における強度と重さ及び材料費とのバランスが図られる。厚さｄは、さらに好ましくは、１０ｍｍ以下である。筐体部４０の厚さｄが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である場合、筐体部４０における強度が確保されつつ、重さ及び材料費がさらに低減され得る。
The larger the thickness d of the
筐体部４０の厚さｄは、例えば、０．５ｍｍ≦ｄ≦２０ｍｍの関係式を満たしている。厚さｄは、さらに好ましくは、１０ｍｍ以下である。窓部５０の厚さｔは、例えば、０．５ｍｍ≦ｔ≦１０ｍｍの関係式を満たしている。厚さｔは、さらに好ましくは、７ｍｍ以下である。領域αの幅ｗは、例えば、１.０ｍｍ≦ｗ≦２０ｍｍの関係式を満たしている。幅ｗは、さらに好ましくは、１５ｍｍ以下である。幅ｗは、さらに好ましくは、３ｍｍ以上である。
The thickness d of the
次に、図５及び図６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５及び図６は、エネルギー線管の製造工程を示す図である。 Next, a part of the method for manufacturing the energy wire tube will be described with reference to FIGS. 5 and 6. 5 and 6 are diagrams showing a manufacturing process of an energy wire tube.
まず、図５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の一方側の面と、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。
First, as shown in FIG. 5, the
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。
Next, a vacuum heat treatment is performed on the
次に、図６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。
Next, as shown in FIG. 6, the
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。
Next, after the insulating
次に、エネルギー線管３の作用効果について説明する。図７は、エネルギー線管３の封止部７０にかかる力を示している。例えば、エネルギー線管３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６０は、底面４５において筐体部４０に固定されている。枠部６０は、領域αにおいて、固定部材７１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６０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６０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６０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６０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６０の熱膨張係数差に起因した力Ａ４及び力Ａ５が、封止部７０に付与される。
Next, the action and effect of the
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７０にかかる。この応力は、剪断応力である。この応力の大きさが封止部７０の機械的強度を上回る場合、封止部７０において亀裂等の損傷が生じ、内部空間Ｒの封止状態が損なわれるおそれがあった。
The force A4 and the force A5 are forces generated in opposite directions in the direction orthogonal to the Z-axis direction. Therefore, stress due to the forces A4 and A5 is applied to the sealing
領域αにおける剪断応力は、Ｚ軸方向と直交する方向に封止部７０に付与される力を領域αの面積によって除算した値である。このため、領域αの面積が大きいほど剪断応力が小さく、封止状態が損なわれるが解消されると考えられる。しかしながら、調査研究の結果、領域αの面積が大きいほど、クラックの発生によって窓部５０が破損する頻度が高くなった。クラックが発生することにより、内部空間Ｒの封止状態が損なわれるおそれがある。
The shear stress in the region α is a value obtained by dividing the force applied to the sealing
本願発明者は、様々な条件のエネルギー線管において、加熱工程によって内部空間Ｒの真空引きを行った。例えば、領域αにおける窓部５０の厚さをｔ、領域αの幅をｗ、内部空間の内側から外側における筐体部の厚さをｄとした場合において、ｔ、ｄ、及び、ｗをパラメータとして複数のサンプルを作成し、各サンプルに対して加熱工程による真空引きをする実験を行った。同一のパラメータについても複数のサンプルを作成した。これらのサンプルにおいて、窓部５０の窓保持部材５４は、モリブデンによって形成されており、封止部７０は銀ロウによって形成されていた。
The inventor of the present application evacuated the internal space R by a heating step in an energy wire tube under various conditions. For example, when the thickness of the
この結果、ｔ＝１ｍｍ、ｄ＝４．５ｍｍ、ｗ＝３．５ｍｍであるエネルギー線管において、封止部７０が破損した。ｔ＝１ｍｍ、ｄ＝４．５ｍｍ、ｗ＝６ｍｍであるエネルギー線管と、窓部５０が破損した。ｔ＝１ｍｍ、ｄ＝４．５ｍｍ、ｗ＝９ｍｍであるエネルギー線管とにおいて、窓部５０が破損した。ｔ＝２ｍｍ、ｄ＝４．５ｍｍ、ｗ＝６ｍｍであるエネルギー線管においては、封止部７０も窓部５０も破損しなかった。
As a result, the sealing
図８（ａ）から図８（ｃ）は、比較例のエネルギー線管のおいて窓部に生じたクラックを説明するための図である。筐体部４０と窓部５０との間における接合強度が高すぎる場合、窓部５０にクラックが生じ得る。この比較例の構成では、エネルギー線管が封止部７０の代わりに封止部２００を備えている。封止部２００は、Ｚ軸方向と直交する方向において封止部７０の幅よりも大きい幅を有している点において、封止部７０と相違する。換言すれば、この比較例における領域αの幅ｗは、エネルギー線管３に領域αの幅ｗよりも大きい。この封止部２００を備える構成において、上述した製造方法によって複数のエネルギー線管を製造した。この場合、多くのエネルギー線管において、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されているように封止部２００の内周縁２００ａに沿ってクラックＣ１が生じた。いくつかのエネルギー線管においては、図８（ｃ）に示されているように、Ｚ軸方向から見た場合に内周縁２００ａの内側において、窓部５０にクラックＣ２が生じた。
8 (a) to 8 (c) are views for explaining the cracks generated in the window portion of the energy wire tube of the comparative example. If the bonding strength between the
本願発明者は、上記実験に基づいて、上述したｔ、ｄ、及び、ｗについてパラメータを変更して、窓部５０に付与される応力と、封止部７０に付与される応力をシミュレーションした。その結果、Ｒ／ｄ≧１、及び、ｔ／ｄ≧０．３の関係式を満たす場合に、窓部５０におけるクラックが発生し難いことが判明した。換言すれば、この関係式が満たされるエネルギー線管３は、窓部５０におけるクラックの発生が抑制されるため、内部空間Ｒの封止が損なわれることが抑制され得る。
Based on the above experiment, the inventor of the present application changed the parameters for t, d, and w described above to simulate the stress applied to the
筐体部４０の厚さｄが大きいほど、筐体部４０の強度が向上する。筐体部４０の厚さｄが小さいほど、筐体部４０の重さ及び材料費が低減される。筐体部４０の厚さｄは、例えば、０．５ｍｍ≦ｄ≦２０ｍｍの関係式を満たしている。換言すれば、筐体部４０の厚さｄは、例えば、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。この場合、筐体部４０における強度と重さ及び材料費とのバランスが図られる。厚さｄは、さらに好ましくは、１０ｍｍ以下である。筐体部４０の厚さｄが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である場合、筐体部４０における強度が確保されつつ、重さ及び材料費がさらに低減され得る。
The larger the thickness d of the
窓部５０の厚さｔが大きいほど、窓部５０の強度が向上すると共に熱伝導性も向上する。窓部５０の厚さｔが小さいほど、材料費が低減されると共に窓５３を通過するエネルギー線の焦点径が縮小され得る。窓部５０の厚さｔは、例えば、０．５ｍｍ≦ｔ≦１０ｍｍの関係式を満たしている。換言すれば、窓部５０の厚さｔは、例えば、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この場合、窓部５０における強度及び熱伝導性と材料費及び焦点径とのバランスが図られる。厚さｔは、さらに好ましくは、１ｍｍ以上である。厚さｔは、さらに好ましくは、７ｍｍ以下である。窓部５０の厚さｔが１ｍｍ以上７ｍｍ以下である場合、窓部５０における強度及び熱伝導性と材料費及び焦点径とのバランスがさらに高度に図られる。
The larger the thickness t of the
領域αの幅ｗが大きいほど、内部空間Ｒの封止の強度が向上する。領域αの幅ｗが小さいほど、材料費が低減されると共に窓部５０と筐体部４０と間の接合強度が抑制され得る。領域αの幅ｗは、例えば、１.０ｍｍ≦ｗ≦２０ｍｍの関係式を満たしている。換言すれば、領域αの幅ｗは、例えば、１．０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。この場合、容易に封止状態を形成できる共に、材料費及び窓部５０と筐体部４０と間の接合強度と、封止強度とのバランスが図られる。幅ｗは、さらに好ましくは、１５ｍｍ以下である。幅ｗは、さらに好ましくは、３ｍｍ以上である。幅ｗが３ｍｍ以上であれば、ロウ付けによってさらに安定して封止状態が確保され得る。領域αの幅ｗが３ｍｍ以上１５ｍｍ以下である場合、さらに容易に封止状態を形成できると共に、材料費及び窓部５０と筐体部４０と間の接合強度と、封止強度とのバランスがさらに高度に図られる。
The larger the width w of the region α, the stronger the sealing strength of the internal space R. As the width w of the region α is smaller, the material cost can be reduced and the joint strength between the
エネルギー線管３において、封止部７０はロウ付けによって形成される。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。
In the
枠部６０は、開口４０ａの縁に沿って設けられていると共に筐体部４０に溶接によって固定されている。封止部７０は、窓部５０と枠部６０とを固定している。この場合、内部空間Ｒが容易に封止され得る。
The
枠部６０は、Ｚ軸方向から見た場合に、窓部５０よりも外側において筐体部４０に固定されている。この場合、枠部６０と筐体部４０とが容易に溶接され得る。
The
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を含んでいる。この場合、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応力βが加えられても、窓部５０は縁部４１によって支持されるため、窓部５０と筐体部４０との間における変位が抑制されている。このため、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。
The
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。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been described above, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
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。
For example, the energy wire tube is not limited to the
本実施形態では、窓保持部材５４は、枠部６０を介して筐体部４０に固定されている。しかし、窓保持部材５４が、筐体部４０に直接固定されていてもよい。
In the present embodiment, the
３…エネルギー線管、４０ａ…開口、４０…筐体部、４１…縁部、５０…窓部、５０ａ…表面、５１…端部、５３…窓、６０…枠部、７０…封止部、Ｒ…内部空間、ｔ，ｄ…厚さ、ｗ…幅、α…領域。 3 ... energy wire tube, 40a ... opening, 40 ... housing, 41 ... edge, 50 ... window, 50a ... surface, 51 ... end, 53 ... window, 60 ... frame, 70 ... sealing, R ... internal space, t, d ... thickness, w ... width, α ... region.
Claims (6)
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、
前記窓部を前記筐体部に対して固定すると共に、前記筐体部と前記窓部とに囲まれた内部空間を封止する封止部と、を備え、
前記封止部は、前記窓部の表面のうち前記開口の縁に沿った枠状の領域に配置されており、
前記縁部における前記筐体部の厚さをｄ、前記領域における前記窓部の厚さをｔ、前記領域の幅をｗとした場合において、
ｗ／ｄ≧１、及び、ｔ／ｄ≧０．３の関係式が満たされている、エネルギー線管。 A housing portion in which an opening is formed and includes an edge defining the opening, and a housing portion.
A window portion that covers the opening when viewed from the opening direction of the opening and includes a window that allows energy rays to pass through.
A sealing portion for fixing the window portion to the housing portion and sealing an internal space surrounded by the housing portion and the window portion is provided.
The sealing portion is arranged in a frame-shaped region along the edge of the opening on the surface of the window portion.
When the thickness of the housing portion in the edge portion is d, the thickness of the window portion in the region is t, and the width of the region is w.
An energy wire tube satisfying the relational expressions of w / d ≧ 1 and t / d ≧ 0.3.
前記封止部は、前記窓部と前記枠部とを固定している、請求項１又は２に記載のエネルギー線管。 Further, a frame portion provided along the edge of the opening and fixed to the housing portion by welding is further provided.
The energy wire tube according to claim 1 or 2, wherein the sealing portion fixes the window portion and the frame portion.
０．５ｍｍ≦ｔ≦１０ｍｍの関係式と、
１．０ｍｍ≦ｗ≦２０ｍｍの関係式と、の少なくとも１つが満たされている、請求項１から５のいずれか一項に記載のエネルギー線管。 The relational expression of 0.5 mm ≤ d ≤ 20 mm and
The relational expression of 0.5 mm ≤ t ≤ 10 mm and
The energy wire tube according to any one of claims 1 to 5, wherein at least one of the relational expression of 1.0 mm ≤ w ≤ 20 mm is satisfied.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2020182959A JP2022073155A (en) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | Energy line tube |
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