JP3594716B2

JP3594716B2 - 透過型ｘ線管

Info

Publication number: JP3594716B2
Application number: JP33693495A
Authority: JP
Inventors: 務稲鶴; 賢次鈴木
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JPH09180660A; US6044130A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型化され且つ、耐電圧性を確保した透過型Ｘ線管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管は、加熱フィラメントから放出された電子が、高真空の管内で陰極−陽極間に加えられた高電圧により加速され、陰極に対向した陽極ターゲット面に衝突しＸ線を発生させるものであり、ＣＴスキャン用等の医用Ｘ線管、非破壊検査用、厚み計測用等の工業用Ｘ線管等が存在する。
【０００３】
従来、このＸ線管には、さまざまな構造のものが存在するが、例えば、特開昭５７−１８７８４８号公報又は、特開昭４８−５２３９０号公報等に開示される構造のものが存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の医用Ｘ線管、工業用Ｘ線管等は、大型の装置であることから、現在の製品の小型化、例えば空気清浄器の小型化の傾向等にともないＸ線管自体の小型化が要求されている。この場合に、Ｘ線管を構成するバルブの内壁面に集束電極を蒸着すれば大幅な小型化を図ることができるが、バルブの内壁面に集束電極を蒸着した場合には、ターゲットとバルブの接する位置と集束電極とバルブの接する位置との間隔が狭まり、耐電圧性を確保することができない。
【０００５】
この発明の課題は、小型化を図ると共に耐電圧性の確保も可能な透過型Ｘ線管を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の透過型Ｘ線管は、カソードピンが立設されたセラミック製ステム部と、下面にターゲット金属が蒸着された出射窓と、セラミック製ステム部と出射窓との間に設けられたセラミック製バルブと、このセラミック製バルブの内周面に沿って設けられると共に、下端部がセラミック製ステム部の上面とセラミック製バルブの下端に挟まれた集束電極とを備えることを特徴とする。
【０００７】
従って、Ｘ線管の小型化が可能となると共に、集束電極の取り付け等も容易に行なうことができ、組み立て作業も簡略化される。
【０００８】
また、請求項２記載の透過型Ｘ線管は、請求項１記載の透過型Ｘ線管に、更に出射窓にターゲット電圧を印加するためのターゲット電圧印加用導電性キャップを備えることを特徴とする。
【０００９】
従って、ターゲット電圧印加用導電性キャップにより、出射窓を保護することができ、出射窓に割れ等が生じるのを防止することができる。また、セラミック製バルブに出射窓をロウ付けする際に生じる振動により出射窓のずれが生じることを防止することができる。
【００１０】
また、請求項３記載の透過型Ｘ線管は、請求項１又は請求項２記載の透過型Ｘ線管に、更にセラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面とを離間させる離間手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
従って、この離間手段によりセラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面との間に隙間を形成し、出射窓がセラミック製バルブに接する位置と集束電極がセラミック製バルブと接する位置との間隔を広くすることができ、耐電圧性を確保することができる。
【００１２】
また、請求項４記載の透過型Ｘ線管は、請求項３記載の透過型Ｘ線管の離間手段を集束電極に周方向に設けられた傾斜部としたことを特徴とする。
【００１３】
従って、集束電極上にセラミック製バルブを積み上げる際に、セラミック製バルブの下端が集束電極に設けられた傾斜部に接し、この傾斜部を滑り落ちることにより、集束電極の外周面とセラミック製バルブの内周面の間に隙間が生じるようにセラミック製バルブを位置づけることができる。また、一度位置づけられたセラミック製バルブは、この傾斜部により位置ずれを生じることがない。従って、位置ずれが生じた場合に、ロウ材が集束電極の外周面とセラミック製バルブの内周面との間をはい上がることにより生じる耐電圧性の低下も防止することができる。
【００１４】
また、請求項５記載の透過型Ｘ線管は、請求項３記載の透過型Ｘ線管の離間手段を集束電極に周方向に設けられた段差部としたことを特徴とする。従って、この段差部により集束電極のがたつきを防止することができ且つ、セラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面とを離間させることができる。
【００１５】
また、請求項６記載の透過型Ｘ線管は、請求項３記載の透過型Ｘ線管の離間手段をセラミック製バルブの下端部に周方向に設けられた突起部としたことを特徴とする。従って、この突起部により集束電極のがたつきを防止することができ且つ、セラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面とを離間させることができる。
【００１６】
更に、請求項７記載の透過型Ｘ線管は、請求項３記載の透過型Ｘ線管の離間手段をセラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面との間に設けられたリング体としたことを特徴とする。従って、セラミック製バルブ及び集束電極の形状を複雑化させることなくセラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面とを離間させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる透過型Ｘ線管の断面図であり、図２及び図３はその製造工程を説明するための図である。はじめに、図２及び図３を参照して、図１に示す透過型Ｘ線管の製造工程を説明する。
【００１９】
まず、ステム部１０を構成する円盤状の底板体１２を製造する。この底板体１２は、アルミナ粉末を焼結したものであり、底板体１２の中心部には、排気バルブ１４を接続する排気バルブ孔１２ａが設けられているとともに、この排気バルブ孔１２ａの両側にカソードピン１６を差し込むカソードピン孔１２ｂが設けられている（図２ａ参照）。
【００２０】
次に、底板体１２の排気バルブ孔１２ａに排気バルブ１４の一端を高温用ロウ材１８によりロウ付けする共に、カソードピン１６のフランジ部１６ａが底板体１２に接するまでカソードピン１６をカソードピン孔１２ｂに差し込み、高温用ロウ材１８によりロウ付けする（図２ｂ参照）。即ち、底板体１２と排気バルブ１４の一端との間及び、底板体１２とカソードピン１６のフランジ部１６ａとの間に高温用ロウ材１８をはさみ、治具で固定し真空又は水素雰囲気中で高温用ロウ材１８のロウ付け温度まで加熱しロウ付けを行ない、その後冷却することにより、ステム部１０の製造を行なう。
【００２１】
なお、高温用ロウ材１８には、９６１℃のロウ付け温度を有するＡｇ（９９．９％）の銀ロウを用いる。また、底板体１２の排気バルブ孔１２ａ及びカソードピン孔１２ｂの周囲のロウ付け箇所には、予め、ロウ付けを確実に行なえるように、Ｃｕ，Ｍｎ等をバインダーで溶かした液を印刷しメタライズしておく。
【００２２】
次に、各カソードピン１６の先端部分にＷコイル２０のそれぞれの端を溶接する。その後、図３に示すように、ステム部１０の上に集束電極２４、セラミック製バルブ２６、出射窓２８及びターゲット電圧印加用導電性キャップ３０を順次積み上げる。
【００２３】
図４は、集束電極２４の垂直断面形状を示す断面図である。この集束電極２４は、コバール金属の板をプレス加工すると共に、その表面を研磨、脱脂することにより形成されたものであり、上円筒部２４ａ、下円筒部２４ｂ、上円筒部２４ａと下円筒部２４ｂとの間に周方向に設けられている傾斜部２４ｃ（離間手段）及びこの傾斜部２４ｃから外側に向かって張出し、下円筒部２４ｂに接続されている張出し部２４ｄにより構成されている。ここで、下円筒部２４ｂの内径はステム部１０の底板体１２の外径と略等しく形成されている。従って、ステム部１０上に集束電極２４が積み上げられたときには、ステム部１０の底板体１２の外周面が集束電極２４の下円筒部２４ｂの内周面に略接した状態になる。
【００２４】
また、セラミック製バルブ２６は、アルミナ粉末を円筒状に焼結して形成したものであり、ステム部１０の底板体１２の外径と略等しい外径を有しまた、集束電極２４の上円筒部２４ａの外径よりも僅かに大きい内径を有するものである。従って、集束電極２４の上にセラミック製バルブ２６を積み上げたときには、集束電極２４の上円筒部２４ａの外周面とセラミック製バルブ２６の内周面との間に隙間が形成されることになる。なお、この隙間は、集束電極２４の傾斜部２４ｃにより確実に形成される。即ち、セラミック製バルブ２６を集束電極２４上に積み上げる際に、セラミック製バルブ２６の下端が集束電極２４の傾斜部２４ｃ上に位置づけられた場合には、セラミック製バルブ２６の下端が傾斜部２４ｃの傾斜面を張出し部２４ｄの位置まで滑り落ち、張出し部２４ｄ上に位置づけれることにより上円筒部２４ａの外周面とセラミック製バルブ２６の内周面との間に確実に隙間が形成される。
【００２５】
また、出射窓２８は、厚さ０．２ｍｍのアモルファスカーボンの表面をサンブラ加工した後に、円形に切断し出射窓２８の裏面２８ａにＷ，Ｔｉ等のターゲット金属を蒸着したものである。
【００２６】
更に、ターゲット電圧印加用導電性キャップ３０は、コバール金属の板をプレス加工した後に、研磨、脱脂を行なうことにより形成したものであり、図５に示すように上部に出射窓２８を露出させるための円形窓３０ａを有すると共に下部にフランジ部３０ｂを有する。このターゲット電圧印加用導電性キャップ３０を出射窓２８を覆うようにセラミック製バルブ２６上に位置づけることにより出射窓２８を保護することができ、出射窓２８に割れ等が生じるのを防ぐことができる。
【００２７】
上述の各部品の積み上げの際には、ステム部１０の底板体１２の上面と集束電極２４の張出し部２４ｄの裏面との間、集束電極２４の張出し部２４ｄの表面とセラミック製バルブ２６の下端との間、セラミック製バルブ２６の上端と出射窓２８の裏面との間及び出射窓２８の表面とターゲット電圧印加用導電性キャップ３０の間に、それぞれの部品をロウ付けするための低温用ロウ材２２を挟み込む。
【００２８】
なお、ここで用いる低温用ロウ材２２は、Ａｇ（７２％），Ｃｕ（２６％），Ｔｉ（２％）から構成されるものであり、７８０℃〜８００℃のロウ付け温度を有するものである。
【００２９】
次に、各部品が積み上げられた状態のまま治具で固定し、真空ロウ付け炉の中に搬入し、炉内を１ｘ１０^−６Ｔｏｒｒ台まで排気した後に８００℃〜８５０℃で１０分間保持することにより、ロウ付けを行なう。従って、この低温用ロウ材２２は、上述したステム部１０の製造の際に用いた高温用ロウ材１８よりも低い温度でロウ付けが行なえることから、ステム部１０の製造の際に位置決めし、高温用ロウ材１８によりロウ付けした排気バルブ１４及びカソードピン１６の位置ずれが生じることがない。
【００３０】
次に、真空ロウ付け炉内の温度を２００℃まで冷却し、Ｘ線管を真空ロウ付け炉から取り出す。その後、この取り出したＸ線管の排気バルブ１４を排気台に接続し、Ｘ線管内のガスを排気した後に、排気バルブ１４を圧着することにより、Ｘ線管の製造が終了する。
【００３１】
図１は、このようにして製造されたこの発明の実施の形態にかかる透過型Ｘ線管の垂直断面図である。この透過型Ｘ線管は、セラミック製バルブ２６の内周面に沿って設けられた集束電極２４の下端部をセラミック製のステム部１０の上面とセラミック製バルブ２６の下端との間に挟んだ構造を有している。従って、Ｘ線管の小型化が可能となると共に、集束電極２４の取り付け等も容易に行なうことができ、組み立て作業も簡略化される。
【００３２】
また、この透過型Ｘ線管は、セラミック製バルブ２６の内周面と集束電極２４の外周面とを離間させるため、集束電極２４に傾斜部２４ｃを有する。従って、この傾斜部２４ｃによりセラミック製バルブ２６の内周面と集束電極２４の外周面との間に隙間を形成し、出射窓２８がセラミック製バルブ２６に接する位置と集束電極２４がセラミック製バルブ２６と接する位置との間隔を広くすることができ、耐電圧性を確保することができる。
【００３３】
更に、この透過型Ｘ線管は、出射窓２８にターゲット電圧を印加するためのターゲット電圧印加用導電性キャップ３０を備えている。従って、ターゲット電圧印加用導電性キャップ３０により、出射窓２８を保護することができ、出射窓２８に割れ等が生じるのを防止することができる。また、ターゲット電圧印加用導電性キャップ３０のフランジ部３０ｂによりターゲット電圧を印加するための電源との接続も確実に行なうことができる。
【００３４】
なお、上述の実施の形態においては、離間手段として集束電極２４に傾斜部２４ｃを設けたが、これに限らず、図６に示すように集束電極２４に段差部４０を設けてもよい。この場合には、この段差部４０によりセラミック製バルブ２６の内周面と集束電極２４の外周面との間に隙間を設けることができると共に、集束電極のがたつきを防止することもできる。
【００３５】
また、離間手段として図７に示すようにセラミック製バルブ２６に突起部４２を設けてもよい。この場合には、この突起部４２により上述の集束電極２４に段差部４０を設けた場合と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、離間手段として図８に示すように、セラミック又は金属により形成されたリング形状のスペーサ４４を用いてもよい。この場合には、セラミック製バルブ２６と集束電極２４のいずれの形状も複雑化させることなく、セラミック製バルブ２６の内周面と集束電極２４の外周面との間に隙間を設けることができる。
【００３７】
更に、離間手段として図９に示すように、セラミック製バルブ２６の下端面に複数の凸状の固定凸部４６を設けると共に、この固定凸部４６に対応する位置の集束電極２４に、この固定凸部４６を通すための固定孔４８を設け、更にステム部１０の底板体１２の対応する位置に固定凸部４６が嵌合する固定凹部５０を設けてもよい。
【００３８】
また、上述の実施の形態においては、集束電極２４の下円筒部２４ｂの内周面がステム部１０の底板体１２の外周面と接することにより、集束電極２４とステム部１０の固定を行なっているが、これに限らず集束電極２４に設けられた爪部５２により固定するようにしてもよい。
【００３９】
また、上述の実施の形態においては、集束電極２４の上円筒部２４ａは、コバール金属の円筒壁により形成されているが、このコバール金属の円筒壁をメッシュ状のものにすることも可能である。この場合には、セラミック製バルブ２６内の排気を効率良く行なうことができる。
【００４０】
また、上述の実施の形態においては、図５に示す形状のターゲット電圧印加用導電性キャップ３０を用いたが、これに限らず、図１１、図１２及び図１４に示す形状のものを用いることも可能である。なお、図１３に示すターゲット電圧印加用導電性キャップ３０は、図１２に示す形状のものと同一であるが、出射窓２８がターゲット電圧印加用導電性キャップ３０の下に位置づけられている点が図１２と異なる。
【００４１】
また、上述の実施の形態においては、高温用ロウ材１８としてＡｇ（９９．９％）の銀ロウを用い、低温用ロウ材２２としてＡｇ（７２％），Ｃｕ（２６％），Ｔｉ（２％）から構成されるロウ材を用いたがこれに限らず、高温用ロウ材１８は、低温用ロウ材２２よりも高いロウ付け温度を有するロウ材であればよく、また、低温用ロウ材２２は、高温用ロウ材１８よりも低いロウ付け温度を有するロウ材であればよい。従って、高温用ロウ材１８としては、銀銅ロウ（ロウ付け温度７８０〜９００℃）、黄銅ロウ（ロウ付け温度８００〜９３５℃）、銅ロウ（ロウ付け温度１０８３℃）、ニッケルロウ（ロウ付け温度９７５〜１０７０℃）及び金ロウ（ロウ付け温度１０６４℃）等を用いることが可能である。
【００４２】
一方、低温用ロウ材２２としては、高温用ロウ材１８よりもロウ付け温度が低いことを条件として、Ａｇ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｔｉから構成されるロウ材（ロウ付け温度６２０〜７５０℃）又は、Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｔｉから構成されるロウ材（ロウ付け温度６２０〜７１０℃）等を用いることが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
この発明によれば、セラミック製バルブの内周面に沿って設けられている集束電極の下端部がセラミック製ステムの上面とセラミック製バルブの下端に挟まれた構造を有しているため、Ｘ線管の小型化が可能となると共に、集束電極の取り付け等も容易に行なうことができ、組み立て作業も簡略化される。
【００４４】
また、出射窓にターゲット電圧を印加するためのターゲット電圧印加用導電性キャップを備える場合には、このターゲット電圧印加用導電性キャップにより、出射窓を保護することができ、出射窓に割れ等が生じるのを防止することができる。また、セラミック製バルブに出射窓をロウつけする際に生じる振動により出射窓のずれが生じることを防止することができる。
【００４５】
更に、セラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面とを離間させる離間手段を備える場合には、この離間手段によりセラミック製バルブの内周面と集束電極の外周面との間に隙間を形成し、出射窓がセラミック製バルブバルブに接する位置と集束電極がセラミック製バルブと接する位置との間隔を広くすることができ、耐電圧性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の実施の形態の透過型Ｘ線管の垂直断面図である。
【図２】実施の形態の透過型Ｘ線管の製造工程を説明するための図である。
【図３】実施の形態の透過型Ｘ線管の製造工程を説明するための図である。
【図４】集束電極の垂直段面形状を示す断面図である。
【図５】ターゲット電圧印加用導電性キャップの垂直段面形状を示す断面図である。
【図６】離間手段の他の実施の形態を説明するための図である。
【図７】離間手段の他の実施の形態を説明するための図である。
【図８】離間手段の他の実施の形態を説明するための図である。
【図９】離間手段の他の実施の形態を説明するための図である。
【図１０】集束電極の他の実施の形態を説明するための図である。
【図１１】ターゲット電圧印加用導電性キャップの他の実施の形態を説明するための図である。
【図１２】ターゲット電圧印加用導電性キャップの他の実施の形態を説明するための図である。
【図１３】ターゲット電圧印加用導電性キャップの他の実施の形態を説明するための図である。
【図１４】ターゲット電圧印加用導電性キャップの他の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ステム部、１２…底板体、１２ａ…排気バルブ孔、１２ｂ…カソードピン孔、１４…排気バルブ、１６…カソードピン、１８…高温用ロウ材、２０…Ｗコイル、２２…低温用ロウ材、２４…集束電極、２４ａ…上円筒部、２４ｂ…下円筒部、２４ｃ…傾斜部、２４ｄ…張出し部、２６…セラミック製バルブ、２８…出射窓、３０…ターゲット電圧印加用導電性キャップ、３０ａ…円形窓、３０ｂ…フランジ部、４０…段差部、４２…突起部、４４…スペーサ。

Claims

カソードピンが立設されたセラミック製ステム部と、
下面にターゲット金属が蒸着された出射窓と、
前記セラミック製ステム部と前記出射窓との間に設けられたセラミック製バルブと、
このセラミック製バルブの内周面に沿って設けられると共に、下端部が前記セラミック製ステム部の上面と前記セラミック製バルブの下端に挟まれた集束電極とを備えることを特徴とする透過型Ｘ線管。
前記出射窓にターゲット電圧を印加するためのターゲット電圧印加用導電性キャップを更に備えることを特徴とする請求項１記載の透過型Ｘ線管。
前記セラミック製バルブの内周面と前記集束電極の外周面とを離間させる離間手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の透過型Ｘ線管。
前記離間手段は、前記集束電極に周方向に設けられた傾斜部であることを特徴とする請求項３記載の透過型Ｘ線管。
前記離間手段は、前記集束電極に周方向に設けられた段差部であることを特徴とする請求項３記載の透過型Ｘ線管。
前記離間手段は、前記セラミック製バルブの下端部に周方向に設けられた突起部であることを特徴とする請求項３記載の透過型Ｘ線管。
前記離間手段は、前記セラミック製バルブ内周面と前記集束電極の外周面との間に設けられたリング体であることを特徴とする請求項３記載の透過型Ｘ線管。