JP2022073156A - 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は、窓部５０と、筐体部４０と、接合部７０とを備えている。窓部５０は、エネルギー線を透過する窓５３を含んでいる。筐体部４０は、窓部５０に覆われた開口４０ａが形成されている。接合部７０は、窓部５０を筐体部４０に対して固定している。接合部７０は、第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２とを含んでいる。第一接合部７１は、開口４０ａの縁に沿って枠状に連続して配置されていると共に筐体部４０と窓部５０とに囲まれた内部空間Ｒを封止している。少なくとも一つの第二接合部７２は、第一接合部７１に沿って配置されている。第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２との間には離間部７５が配置されている。
【選択図】図４

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、窓部と、筐体部と、接合部とを備えている。窓部は、エネルギー線を透過する窓を含んでいる。筐体部は、窓部に覆われた開口が形成されている。接合部は、窓部を筐体部に対して固定している。接合部は、第一接合部と少なくとも一つの第二接合部とを含んでいる。第一接合部は、開口の縁に沿って枠状に連続して形成されていると共に、筐体部と窓部とに囲まれた内部空間を封止している。少なくとも一つの第二接合部は、第一接合部に沿って形成されている。第一接合部と少なくとも一つの第二接合部との間には離間部が配置されている。

上記一つの態様において、少なくとも一つの第二接合部は、内部空間を封止する第一接合部に沿って配置されている。第一接合部と少なくとも一つの第二接合部との間には離間部が配置されている。このため、少なくとも一つの第二接合部によって、筐体部と窓部との間における固定部分の強度が確保される。例えば、第二接合部に亀裂等の損傷が生じたとしても、第一接合部と第二接合部との間に配置された離間部によって、第二接合部に生じた損傷が第一接合部に影響を及ぼしにくい。したがって、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、少なくとも一つの第二接合部は、開口の開口方向から見た場合に、第一接合部によって囲われている領域の外側に配置されていてもよい。この場合、第一接合部における封止状態が損なわれることがさらに抑制される。

上記一つの態様において、少なくとも一つの第二接合部は、内部空間の外側において、第一接合部の縁に沿って枠状に連続して配置されていてもよい。この場合、枠状に連続して配置された第二接合部によって第一接合部に付与される応力が均等に低減され得る。この結果、第一接合部及び第二接合部の形成が容易な構造でありながら、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、少なくとも一つの第二接合部は、第一接合部の縁に沿って配置されていると共に互いに離間している複数の第二接合部を含んでいてもよい。この場合、複数の第二接合部が互いに離間しているため、第二接合部に生じた損傷が広範囲に連続して発生することが防止されている。換言すれば、ある第二接合部に損傷が発生したしても、この損傷が他の第二接合部における損傷の発生に影響を与え難い。

上記一つの態様において、接合部は、第一接合部と少なくとも一つの第二接合部とを連結する連結部をさらに含んでいてもよい。この場合、第一接合部、第二接合部、及び、離間部の形成が容易な構造が実現されている。

上記一つの様態において、少なくとも一つの第二接合部の幅は、開口の開口方向から見た場合に、第一接合部の幅よりも小さくてもよい。この場合、第一接合部よりも前に、第二接合部に損傷が生じる。このため、真空封止している第一接合部において損傷が発生し難く、内部空間の封止状態が損なわれることが抑制され得る。

上記一つの様態において、少なくとも一つの第二接合部の接合領域の面積は、開口の開口方向から見た場合に、第一接合部の第一接合部の接合領域の接合領域の面積よりも小さくてもよい。この場合、第一接合部よりも前に、第二接合部に損傷が生じる。このため、真空封止している第一接合部において損傷が発生し難く、内部空間の封止状態が損なわれることが抑制され得る。

上記一つの態様において、第一接合部及び少なくとも一つの第二接合部は、ロウ材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。

上記一つの態様において、窓部は、隙間に面している溝を含んでいてもよい。この場合、第一接合部と第二接合部との間における隙間の形成が容易な構造が実現されている。

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いてもよい。接合部は、窓部を枠部に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。

上記一つの態様において、枠部は、離間部に対向している溝を含んでいてもよい。この場合、第一接合部と第二接合部との間における離間部の形成が容易な構造が実現されている。

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。

上記一つの態様において、筐体部は、開口を画定する縁部を含んでいてもよい。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。

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）～（ｃ）は接合部の構成を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は接合部の構成を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は本実施形態の変形例におけるエネルギー線管の部分拡大図である。 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。 エネルギー線管に付与される応力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。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、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１グリッド電極１１３と、第２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１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２グリッド電極１１４は、第１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２グリッド電極１１４は、円筒状を呈している。第１グリッド電極１１３は、カソード１１２と第２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。

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軸方向から見た場合に、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は、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軸方向から見た場合に、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、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。少なくとも筐体部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軸方向に直交する方向に沿った同一平面上に位置している。

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。

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５０ａのうち開口４０ａに対向する面である。

本実施形態において、ヘッド部７は、接合部７０をさらに備えている。接合部７０は、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。接合部７０は、第二枠部６２と窓部５０との間に配置されている。接合部７０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。接合部７０は、第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２とを含んでいる。第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２との間には、離間部７５が配置されている。離間部７５は、第一接合部７１と第二接合部７２とを離間させている。離間部７５は、第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２と間に形成された隙間である。離間部７５は、第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２とによって画定されている。第一接合部７１及び第二接合部７２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。第一接合部７１及び第二接合部７２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。

図５（ａ）～図５（ｃ）、及び、図６（ａ）～図６（ｂ）は、接合部７０の構成を示す模式図である。図５（ａ）は、本実施形態における接合部７０を示している。図５（ａ）に示されている構成において、接合部７０は、第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２とを含んでいる。

第一接合部７１は、筐体部４０と窓部５０とに囲まれた内部空間Ｒを気密に封止する封止部である。第一接合部７１は、開口４０ａの縁に沿って枠状に連続して配置されている。第一接合部７１は、表面５０ａのうち開口４０ａの縁に沿った枠状の領域α１において、枠部６０と窓部５０とを固定している。換言すれば、第一接合部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。第一接合部７１は、例えば、円環形状を呈している。

第二接合部７２は、第一接合部７１に沿って配置されている。第二接合部７２は、第一接合部７１による窓部５０と枠部６０との接合を補強する補強部である。第二接合部７２は、Ｚ軸方向から見た場合に、第一接合部７１によって囲われている領域７１ａの外側に配置されている。

図５（ａ）に示されている構成において、第二接合部７２は、１つの枠形状を呈している。第二接合部７２は、開口４０ａの縁に沿って枠状に連続して配置されている。第二接合部７２は、表面５０ａのうち開口４０ａの縁に沿った枠状の領域α２において、枠部６０を窓部５０に固定している。換言すれば、第二接合部７２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。Ｚ軸方向から見た場合に、領域α２は、領域α１を囲っている。換言すれば、Ｚ軸方向から見た場合に、第二接合部７２は、第一接合部７１を囲っている。第二接合部７２は、例えば、円環形状を呈している。第二接合部７２の幅は、開口４０ａの開口方向から見た場合に、第一接合部７１の幅よりも小さい。第一接合部７１の幅、第二接合部７２の幅、及び離間部７５の幅は、それぞれ、Ｚ軸方向と直交する方向において連続して延在する長さである。第二接合部７２の接合領域の面積は、開口４０ａの開口方向から見た場合に、第一接合部７１の接合領域の面積よりも小さい。第一接合部７１の接合領域の面積、第二接合部７２の面積、及び、離間部７５の接合領域の面積は、それぞれ、Ｚ軸方向から見た場合の接合領域の面積である。第一接合部７１の接合領域は、第一接合部７１と窓部５０とが接合する領域、又は、第一接合部７１と枠部６０とが接合する領域である。第二接合部７２の接合領域は、第二接合部７２と窓部５０とが接合する領域、又は、第二接合部７２と枠部６０とが接合する領域である。

本実施形態において、離間部７５は、第一接合部７１及び第二接合部７２の縁に沿って配置されている。離間部７５は、枠状に連続して配置されている。離間部７５は、分断されることなく連続して第一接合部７１を囲っている。第一接合部７１の幅は、第二接合部７２の幅よりも大きい。離間部７５の幅は、第一接合部７１の幅、及び、第二接合部７２の幅よりも小さい。離間部７５の幅は、Ｚ軸方向の断面における、Ｚ軸方向と直交する方向において延在する長さである。

図５（ｂ）～図５（ｃ）、及び、図６（ａ）～図６（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の変形例における接合部７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄを示している。接合部７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄの構成は、概ね、上述した実施形態における接合部７０と類似又は同じである。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５（ｂ）及び図５（ｃ）に示されている接合部７０Ａ，７０Ｂの構成は、第一接合部７１と第二接合部７２とが連結部７６によって連結されている点のみにおいて、図５（ａ）に示されている接合部７０の構成と異なる。接合部７０Ａ，７０Ｂは、複数の連結部７６によって連結されている。複数の連結部７６は、Ｚ軸方向から見た場合に、第一接合部７１の外縁の一部と連結されるとともに、第二接合部７２の内縁の一部と連結されている。接合部７０Ａ，７０Ｂにおいて、第一接合部７１と第二接合部７２と連結部７６とが、複数の離間部７５を形成している。第一接合部７１と第二接合部７２と複数の連結部７６とは、一体に形成されている。

図５（ｂ）に示されている接合部７０Ａの構成は、連結部７６を含んでいる点のみにおいて、図５（ａ）に示されている接合部７０の構成と異なる。接合部７０Ａにおいて、第一接合部７１と第二接合部７２との間の領域は、複数の連結部７６によって分割されている。第一接合部７１と第二接合部７２と複数の連結部７６とによって、同一形状の複数の離間部７５が形成されている。接合部７０Ａは、例えば、２つの連結部７６を含んでいる。２つの連結部７６は、同一直線状に位置している。

図５（ｃ）に示されている接合部７０Ｂの構成は、複数の第二接合部７２と複数の連結部７６とによって複数の円形状の離間部７５が形成されている点のみにおいて、図５（ａ）に示されている接合部７０の構成と異なる。１つの第二接合部７２と１つの連結部７６とによって、１つの円形状の離間部７５が画定されている。１つの第二接合部７２と１つの連結部７６は、１つの円環形状部分を形成している。複数の第二接合部７２は、互いに離間しており、第一接合部７１を介して互いに連結されている。複数の連結部７６は、互いに離間しており、第一接合部７１と、対応する第二接合部７２とを介して互いに連結されている。複数の第二接合部７２と複数の連結部７６は、例えば、第一接合部７１の外縁に沿って等間隔に配置されている。１つの第二接合部７２の接合領域の面積は、開口４０ａの開口方向から見た場合に、第一接合部７１の接合領域の面積よりも小さい。第一接合部７１の接合領域の面積及び１つの第二接合部７２の接合領域の面積は、それぞれ、Ｚ軸方向から見た場合の接合領域の面積である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されている接合部７０Ｃ，７０Ｄの構成は、接合部７０Ｃ，７０Ｄが、互いに離間している複数の第二接合部７２を含んでいる点のみにおいて、図５（ａ）に示されている接合部７０の構成と異なる。複数の第二接合部７２は、互いに離間している。複数の第二接合部７２の間には、間隙７７が配置されている。各第二接合部７２は、例えば、同一形状に形成されている。各第二接合部７２は、例えば、第一接合部７１の外縁に沿って等間隔に配置されている。

図６（ａ）に示されている接合部７０Ｃの構成において、複数の第二接合部７２は、互いに離間しており、断続的に枠状に配置されている。複数の第二接合部７２は、互いに離間している。接合部７０Ｃは、例えば、４つの第二接合部７２を含んでいる。４つの第二接合部７２は、例えば、等間隔に配置されている。４つの第二接合部７２は、例えば、４つの間隙７７を形成している。各間隙７７は、互いに隣り合う２つの第二接合部７２によって形成されている。各間隙７７は、離間部７５に連続している。例えば、互いに隣り合う第二接合部７２の間隔、すなわち間隙７７の幅は、各第二接合部７２の幅よりも小さい。

図６（ｂ）に示されている接合部７０Ｄの構成において、複数の第二接合部７２は、第一接合部７１を囲う枠状の領域に配置されている。接合部７０Ｄにおいても複数の第二接合部７２は、互いに離間している。複数の第二接合部７２は、互いに独立して配置されている。複数の第二接合部７２は、例えば、等間隔に配置されている。各第二接合部７２は、例えば、円形状を呈している。各間隙７７は、互いに隣り合う２つの第二接合部７２によって形成されている。各間隙７７は、離間部７５に連続している。互いに隣り合う第二接合部７２の間隔、すなわち間隙７７の幅は、例えば、各第二接合部７２の径以下である。

次に、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、本実施形態の変形例におけるエネルギー線管について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本実施形態の変形例におけるエネルギー線管の部分拡大図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。図７（ａ）に示されている変形例は、窓部５０に溝５５が設けられている点において、上述した実施形態と相違する。図７（ｂ）に示されている変形例は、枠部６０に溝６５が設けられている点において、上述した実施形態と相違する。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（ａ）に示されている構成において、窓部５０は、Ｚ軸方向において、枠部６０の第二枠部６２に対向するように形成された溝５５を含んでいる。溝５５は、窓部５０の厚み方向に深さを有している。窓部５０の厚み方向は、Ｚ軸方向に一致する。溝５５は、枠部６０に向かって開放している。本実施形態において、溝５５は、例えば、枠状に連続して形成されている。

第一接合部７１が配置されている領域α１と第二接合部７２が配置されている領域α２とは、溝５５を挟むように設けられている。換言すれば、Ｚ軸方向から見た場合に、第一接合部７１と第二接合部７２とは、溝５５が設けられている領域において分離されている。接合部７０は、Ｚ軸方向から見た場合に、溝５５が設けられている領域に配置されていない。溝５５と対向する位置には、離間部７５が配置されている。換言すれば、離間部７５は、溝５５に沿って配置されている。

図７（ｂ）に示されている構成において、枠部６０は、Ｚ軸方向において、窓部５０の中央部５２に対向するように形成された溝６５を含んでいる。溝６５は、窓部５０の表面５０ａに向かって開放している。本実施形態において、溝６５は、例えば、リング状に連続して形成されている。

Ｚ軸方向から見た場合に、第一接合部７１と第二接合部７２とは、溝６５を挟むように配置されている。換言すれば、Ｚ軸方向から見た場合に、第一接合部７１と第二接合部７２とは、溝６５が形成されている領域において分離されている。接合部７０は、Ｚ軸方向から見た場合に、溝６５が形成されている領域に配置されていない。溝６５と対向する位置には離間部７５が配置されている。換言すれば、離間部７５は、溝６５に沿って配置されている。

次に、図８及び図９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８及び図９は、エネルギー線管の製造工程を示す図である。

まず、図８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の略中央に固定される。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。真空熱処理は、例えば、２００～１０００℃で行われる。

次に、図９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。

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１０は、比較例のエネルギー線管の一部を示している。図１０に示されている構成では、エネルギー線管が接合部７０の代わりに接合部２１０を備えている。接合部２１０は、離間部７５が配置されていない点において接合部７０と相違する。

図１０において、このエネルギー線管の接合部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において接合部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との熱膨張係数差に起因した力Ａ４及び力Ａ５が、接合部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による応力が接合部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接合部２１０の機械的強度を上回る場合、接合部２１０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。

本実施形態において、少なくとも一つの第二接合部７２は、内部空間Ｒを封止する第一接合部７１に沿って配置されている。第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２との間には、第一接合部７１と第二接合部７２とによって画定された離間部７５が形成されている。このため、少なくとも一つの第二接合部７２によって、筐体部４０と窓部５０との間における固定部分の強度が確保される。例えば、第二接合部７２に亀裂等の損傷が生じたとしても、第一接合部７１と第二接合部７２との間に配置された離間部７５によって、第二接合部７２に生じた損傷が第一接合部７１に影響を及ぼしにくい。したがって、内部空間Ｒの封止状態が損なわれ難い。第一接合部７１と第二接合部７２とによって窓部５０を筐体部４０に対して固定しているため、筐体部４０と窓部５０との間における接合部分の強度が調整され、窓部５０におけるクラックも発生し難い。よって、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることが抑制され得る。

少なくとも一つの第二接合部７２は、開口４０ａの開口方向から見た場合に、第一接合部７１によって囲われている領域７１ａの外側に配置されている。本願発明者は、鋭意な調査研究の結果、筐体部４０と窓部５０及び枠部６０と間の熱膨張係数差に起因して接合部７０に応力が生じる場合には、第一接合部７１の内縁に付与される応力よりも第一接合部７１の外縁に付与される応力の方が大きいことを見出した。さらなる調査研究の結果、第一接合部７１によって囲われている領域７１ａの外側に第二接合部７２が形成されることによって、第一接合部７１の外縁に付与される応力が低減されることを見出した。したがって、接合部７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄによれば、第一接合部７１における封止状態が損なわれることがさらに抑制され得る。

接合部７０，７０Ａにおいて、少なくとも一つの第二接合部７２は、内部空間Ｒの外側において、第一接合部７１の縁に沿って枠状に連続して配置されている。この場合、枠状に連続して形成された第二接合部によって第一接合部に付与される応力が均等に低減され得る。この結果、第一接合部７１及び第二接合部７２の形成が容易な構造でありながら、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることと窓部５０におけるクラックの発生とがさらに抑制され得る。

接合部７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄにおいて、少なくとも一つの第二接合部７２は、第一接合部７１の縁に沿って配列されていると共に互いに離間している複数の第二接合部７２を含んでいる。この場合、複数の第二接合部７２が互いに離間しているため、第二接合部７２に生じた損傷の影響が広範囲におよぶことが防止されている。換言すれば、ある第二接合部７２に損傷が発生したしても、他の第二接合部７２における損傷の発生に影響が生じ難い。

接合部７０Ａ，７０Ｂは、第一接合部７１と少なくとも一つの第二接合部７２とを連結する連結部７６を含んでいる。この場合、第一接合部７１、第二接合部７２、及び、離間部７５の形成が容易な構造が実現されている。

本実施形態において、少なくとも一つの第二接合部７２の幅は、開口４０ａの開口方向から見た場合に、第一接合部７１の幅よりも小さい。このため、第二接合部７２の機械的強度は、第一接合部７１よりも弱い。よって、接合部７０に応力が付与された場合、第一接合部７１よりも前に、第二接合部７２に亀裂などの損傷が生じ得る。第二接合部７２から離間部７５を隔てて配置された第一接合部７１には損傷が生じ難い。換言すれば、第二接合部７２は、接合部７０における犠牲結合部であり、第二接合部７２が犠牲的に破壊されることによって、第一接合部７１に付与される応力が緩和される。この結果、内部空間Ｒを気密に封止する第一接合部７１が損傷することが抑制され得る。したがって、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることが抑制され得る。

本実施形態において、第一接合部７１の幅と第二接合部７２の幅との合計は、例えば、１．０ｍｍ～２０ｍｍである。この範囲内において、内部空間の封止状態が損なわれることが抑制された。

本実施形態において、少なくとも一つの第二接合部７２の接合領域の面積は、開口４０ａの開口方向から見た場合に、第一接合部７１の接合領域の面積よりも小さい。このため、第二接合部７２の機械的強度は、第一接合部７１よりも弱い。よって、接合部７０に応力が付与された場合、第一接合部７１よりも前に、第二接合部７２に亀裂などの損傷が生じ得る。第二接合部７２から離間部７５を隔てて配置された第一接合部７１には損傷が生じ難い。換言すれば、第二接合部７２は、接合部７０における犠牲結合部であり、第二接合部７２が犠牲的に破壊されることによって、第一接合部７１に付与される応力が緩和される。この結果、内部空間Ｒを気密に封止する第一接合部７１が損傷することが抑制され得る。したがって、内部空間Ｒの封止状態が損なわれることが抑制され得る。

接合部７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄにおいて、第一接合部７１及び少なくとも一つの第二接合部７２は、ロウ材によって形成されている。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。

窓部５０Ａは、離間部７５に対向している溝５５を含んでいる。この場合、第一接合部７１と第二接合部７２との間における離間部７５の形成が容易な構造が実現されている。特に、第一接合部７１及び少なくとも一つの第二接合部７２がロウ材によって形成される場合、仮にロウ材が離間部７５に入り込んだとしても、第一接合部７１と第二接合部７２とが接触することが抑制される。

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。接合部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。

枠部６０Ａは、離間部７５に対向している溝６５を含んでいる。この場合、第一接合部７１と第二接合部７２との間における離間部７５の形成が容易な構造が実現されている。特に、第一接合部７１及び少なくとも一つの第二接合部７２がロウ材によって形成される場合、仮にロウ材が離間部７５に入り込んだとしても、第一接合部７１と第二接合部７２とが接触することが抑制される。

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。

筐体部４０は、開口４０ａを画定する縁部４１を含んでいてもよい。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を含んでいる。この場合、例えば窓部５０に対して、図１０に示したように筐体部４０側に押し付けるような外力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。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。

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。この場合、筐体部４０に溝６５と同様の溝が形成されてもよい。

図７（ａ）及び図７（ｂ）において、溝５５又は溝６５が形成されている構成を示した。これらの溝５５，６５は、接合部７０の構成に応じて変形されてもよい。例えば、溝５５，６５は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示されている複数の離間部７５を形成するように設けられてもよい。例えば、溝５５，６５は、図５（ｃ）、図６（ａ）、及び、図６（ｂ）に示されているように、複数の第二接合部７２を形成するように設けられてもよい。エネルギー線管３には、溝５５と溝６５の双方が形成されていてもよい。

３…エネルギー線管、４０…筐体部、４０ａ…開口、４１…縁部、５０…窓部、５１…端部、５３…窓、５５，６５…溝、６０…枠部、７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ…接合部、７１…第一接合部、７２…第二接合部、７５…離間部、Ｒ…内部空間、α１，α２…領域。

Claims (13)

1. エネルギー線を透過する窓を含んでいる窓部と、
   前記窓部に覆われた開口が形成されている筐体部と、
   前記窓部を前記筐体部に対して固定している接合部と、を備え、
   前記接合部は、
   前記開口の縁に沿って枠状に連続して配置されてい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している第一接合部と、
   前記第一接合部に沿って配置されている少なくとも一つの第二接合部とを含んでおり、
   前記第一接合部と前記少なくとも一つの第二接合部との間には離間部が配置されている、エネルギー線管。
2. 前記少なくとも一つの第二接合部は、前記開口の開口方向から見た場合に、前記第一接合部によって囲われている領域の外側に配置されている、請求項１に記載のエネルギー線管。
3. 前記少なくとも一つの第二接合部は、前記内部空間の外側において、前記第一接合部の縁に沿って枠状に連続して配置されている、請求項１又は２に記載のエネルギー線管。
4. 前記少なくとも一つの第二接合部は、前記第一接合部の縁に沿って配列されていると共に互いに離間している複数の第二接合部を含んでいる、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. 前記接合部は、前記第一接合部と前記少なくとも一つの第二接合部とを連結する連結部をさらに含んでいる、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. 前記少なくとも一つの第二接合部の幅は、前記開口の開口方向から見た場合に、前記第一接合部の幅よりも小さい、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。
7. 前記少なくとも一つの第二接合部の接合領域の面積は、前記開口の開口方向から見た場合に、前記第一接合部の接合領域の面積よりも小さい、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。
8. 前記第一接合部及び前記少なくとも一つの第二接合部は、ロウ材によって形成されている、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. 前記窓部は、前記離間部に対向している溝を含んでいる、請求項１から８のいずれか一項に記載のエネルギー線管。
10. 前記開口の縁に沿って設けられていると共に前記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、
    前記接合部は、前記窓部を前記枠部に固定している、請求項１から９のいずれか一項に記載のエネルギー線管。
11. 前記枠部は、前記離間部に対向している溝を含んでいる、請求項１０に記載のエネルギー線管。
12. 前記枠部は、前記開口の開口方向から見た場合に、前記窓部よりも外側において前記筐体部に固定されている、請求項１０又は１１に記載のエネルギー線管。
13. 前記筐体部は、前記開口を画定する縁部を含んでおり、
    前記窓部は、前記開口の開口方向において前記縁部に対向している端部を含んでいる、請求項１から１２のいずれか一項に記載のエネルギー線管。

Images