JP3898029B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線発生装置に関し、とくに、Ｘ線管を用いるＸ線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管を用いるＸ線発生装置では、Ｘ線管が適宜の支持部材によって支持されている。支持部材は、Ｘ線管の焦点がＸ線発生装置における所定の焦点位置に一致するようにＸ線管を支持する。Ｘ線管の焦点を所定の焦点位置に一致させるために、Ｘ線管の取り付け状態すなわちアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を調節することが行われる。
【０００３】
Ｘ線管を支持する支持部材は金属材料で構成されるのが普通である。Ｘ線管にはＸ線照射時に数十ｋＶ程度の高電圧が印加されるので、支持部材にはそのような高電圧に耐える絶縁対策が施される。
【０００４】
Ｘ線管を用いるＸ線発生装置では、また、Ｘ線管が発生するＸ線のうち対象に照射するＸ線以外は外部に漏れないようにするために、Ｘ線遮蔽が行われる。Ｘ線遮蔽には鉛が用いられる。
【０００５】
Ｘ線管をそれに電気エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）を供給する高電圧発生回路とともに単一の容器に収容する方式のインテグレート（ｉｎｔｅｇｒａｔｅ）型のＸ線発生装置等においては、Ｘ線遮蔽は、Ｘ線管の外面にＸ線出射面を除いて鉛板を筒状に貼り付けること等により行われる。鉛板の貼り付けはエポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂等を用いて行われる。
【０００６】
Ｘ線管および高電圧発生回路を収容した容器内は電気絶縁性の液体で満たされ、Ｘ線管が発生する熱をこの液体を通じて容器壁に伝達し、容器壁から外部に発散するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インテグレート型のＸ線発生装置等においては、その構造に由来して、Ｘ線管のアライメント作業がやりにくいものとなる。また、Ｘ線管の支持部材の材料が金属なので、絶縁対策に課せられる条件は厳しいものとなる。
【０００８】
また、外面に鉛板が貼り付けられたＸ線管は、鉛の熱伝導率がそれほど高くなくさらに鉛板との間に金属よりもはるかに熱伝導率が低いエポキシ樹脂が介在することにより、発生した熱を周囲の液体に効率良く伝えることができない。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、Ｘ線管のアライメントが容易であり、高電圧に対する絶縁が容易であり、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたインテグレート型のＸ線発生装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、単一のねじ穴および複数のピン穴が端面に垂直に設けられた基部を有するＸ線管と、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなり、前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面、前記ねじ穴に対応して前記当接面に垂直に設けられ前記ねじ穴に螺合するねじが通過可能なねじ貫通孔、前記複数のピン穴に対応して前記当接面に垂直にそれぞれ設けられ対応するピン穴の径と同一の径を有し前記ピン穴に挿入されるピンが通過可能な複数のピン貫通孔、および、前記ねじ貫通孔が設けられた位置から前記当接面の延長方向に隔たる位置に形成された基部を有するブラケットと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記ねじ貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部のねじ穴に螺合するねじと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記複数のピン貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部の複数のピン穴にそれぞれ挿入される複数のピンと、鉛が添加された銅合金の板によって構成され、Ｘ線出射用の開口を有しこの開口以外からのＸ線の出射を阻止するように前記Ｘ線管を包含するとともに内壁に前記ブラケットの基部が取り付けられるＸ線管容器と、前記Ｘ線管にアノード・カソード間電圧を供給する電圧供給回路と、前記Ｘ線管容器の開口に対応するＸ線出射用の液密の窓を有し、前記Ｘ線管容器および前記電圧供給回路を電気絶縁性の液体とともに密封して収容する容器と、前記容器の外側に搭載され前記容器の壁を液密に貫通する電気経路を通じて前記電圧供給回路に前記アノード・カソード間電圧の元となる電気を供給する電気供給回路と、前記容器の外側に搭載され前記電気供給回路に制御信号を供給する制御回路と、を具備することを特徴とするＸ線発生装置である。
【００１１】
（１）に記載の観点での発明では、ブラケットの、Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面に、Ｘ線管の基部の端面のねじ穴および複数のピン穴に対応するねじ貫通孔およびピン貫通孔をそれぞれ設け、これらねじ貫通孔およびピン貫通孔を通してブラケット側からＸ線管のねじ穴および複数のピン穴にそれぞれ進入させたねじおよび複数のピンによってＸ線管をブラケットに取り付けるようにしたので、ブラケットに対するＸ線管の位置関係が複数のピンで自ずから規定される。また、ブラケットがエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなることにより、高電圧に対する絶縁が効果的に行われる。
【００１２】
また、鉛が添加された銅合金の板によってＸ線管容器を構成したので、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたＸ線発生装置を実現することができる。
前記銅合金の板は、隣接するもの同士の対向面が前記Ｘ線管から放射されるＸ線の方向と交差する傾きを有することが、Ｘ線の遮蔽性を高める点で好ましい。
【００１３】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、単一のねじ穴および複数のピン穴が端面に垂直に設けられた基部を有するＸ線管と、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなり、前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面、前記ねじ穴に対応して前記当接面に垂直に設けられ前記ねじ穴に螺合するねじが通過可能なねじ貫通孔、前記複数のピン穴に対応して前記当接面に垂直にそれぞれ設けられ対応するピン穴の径と同一の径を有し前記ピン穴に挿入されるピンが通過可能な複数のピン貫通孔、および、前記ねじ貫通孔が設けられた位置から前記当接面の延長方向に隔たる位置に形成された基部を有するブラケットと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記ねじ貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部のねじ穴に螺合するねじと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記複数のピン貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部の複数のピン穴にそれぞれ挿入される複数のピンと、鉛が添加された銅合金の板および鉛とエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートとを中間層が鉛となるように積層してなる複合材の板の組み合わせによって構成され、Ｘ線出射用の開口を有しこの開口以外からのＸ線の出射を阻止するように前記Ｘ線管を包含するとともに内壁に前記ブラケットの基部が取り付けられるＸ線管容器と、前記Ｘ線管にアノード・カソード間電圧を供給する電圧供給回路と、前記Ｘ線管容器の開口に対応するＸ線出射用の液密の窓を有し、前記Ｘ線管容器および前記電圧供給回路を電気絶縁性の液体とともに密封して収容する容器と、前記容器の外側に搭載され前記容器の壁を液密に貫通する電気経路を通じて前記電圧供給回路に前記アノード・カソード間電圧の元となる電気を供給する電気供給回路と、前記容器の外側に搭載され前記電気供給回路に制御信号を供給する制御回路と、を具備することを特徴とするＸ線発生装置である。
【００１４】
（２）に記載の観点での発明では、ブラケットの、Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面に、Ｘ線管の基部の端面のねじ穴および複数のピン穴に対応するねじ貫通孔およびピン貫通孔をそれぞれ設け、これらねじ貫通孔およびピン貫通孔を通してブラケット側からＸ線管のねじ穴および複数のピン穴にそれぞれ進入させたねじおよび複数のピンによってＸ線管をブラケットに取り付けるようにしたので、ブラケットに対するＸ線管の位置関係が複数のピンで自ずから規定される。また、ブラケットがエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなることにより、高電圧に対する絶縁が効果的に行われる。
【００１５】
また、鉛が添加された銅合金の板および鉛とエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートとを中間層が鉛となるように積層してなる複合材の板の組み合わせによってＸ線管容器を構成したので、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたＸ線発生装置を実現することができる。
【００１６】
前記ブラケットの基部は前記Ｘ線管容器の内壁に当接する当接面を有し、この当接面の延長方向は前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面の延長方向に垂直であることが、Ｘ線管をＸ線管容器の内壁の表面から距離を保った状態で支持する点で好ましい。
【００１７】
前記ブラケットは前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面と前記基部との間の部分において概ね直角に曲がっていることが、Ｘ線管の当接部からＸ線管容器の内壁までの沿面距離を大きくする点で好ましい。
【００１８】
前記複数のピン穴は前記ねじ穴に関して互いに反対側に設けられて対をなす２つのピン穴を含むことが、ピン穴の配置が偏らない点で好ましい。
前記対をなす２つのピン穴は前記ねじ穴に関して対称的に位置することが、ピン穴の配置のバランスが良い点で好ましい。
【００１９】
前記複数のピン穴は前記ねじ穴を中心とする円周上に等間隔に位置することが、すべてのピン穴の配置のバランスが良い点で好ましい。
前記複数のピン穴の数は４であることが、少数のピンで精度の良い位置規制を行う点で好ましい。
【００２０】
前記Ｘ線管の基部の端面は管軸に垂直であることが、Ｘ線管をその管軸がブラケットの当接面に垂直になるように支持する点で好ましい。
前記Ｘ線管容器は、前記Ｘ線管から相対的に遠い部分が前記銅合金の板で構成され、前記Ｘ線管に相対的に近い部分が前記複合材の板で構成されることが、Ｘ線管容器の絶縁耐圧を高める点で好ましい。
【００２１】
前記銅合金の板および前記複合材の板は、隣接するもの同士の対向面が前記Ｘ線管から放射されるＸ線の方向と交差する傾きを有することが、Ｘ線の遮蔽性を高める点で好ましい。
【００２２】
前記銅合金は鉛の比率が２１％以上かつ２６％以下であることが、Ｘ線遮蔽性と熱伝導性を両立させる点で好ましい。
前記銅合金の板は厚みが少なくとも６ｍｍであることが、Ｘ線遮蔽性を良くする点で好ましい。
【００２３】
前記複合材の板は前記中間層の厚みが少なくとも２ｍｍであることが、Ｘ線遮蔽性を良くする点で好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線透視装置用のＸ線照射・検出装置の模式的構成を示す。同図に示すように、Ｘ線照射・検出装置では、照射部１と検出部３が、Ｃ字状の支持腕５の両端にそれぞれ支持され空間を隔てて互いに対向している。支持腕５はスタンド７によって支持されている。
【００２５】
照射部１と検出部３の間の空間には透視の対象９がクレードル１１に搭載されて搬入される。照射部１はＸ線管を内蔵し、破線で示すように、Ｘ線焦点Ｆから発散するコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を対象９に照射する。対象９を透過したＸ線が検出部３によって検出される。以下に説明する本発明の実施の形態の一例は、例えばこのようなＸ線照射・検出装置における照射部１として用いられる。
【００２６】
図２に、Ｘ線発生装置の電気的構成をブロック（ｂｌｏｃｋ）図によって示す。同図に示すように、本装置はインバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）１０を有する。インバータ１０は、図示しない外部直流電源から与えられる直流を例えば数十ｋＨｚ程度の周波数の交流に変換して高電圧発生回路１２に入力する。高電圧発生回路１２は、入力の交流をトランス（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）で昇圧しかつ整流して正負一対の直流の高電圧を発生する。正負一対の直流の高電圧は例えば＋６０ｋＶおよび−６０ｋＶである。正の直流高電圧はＸ線管１４のアノード（ａｎｏｄｅ）に印加される。負の直流高電圧はＸ線管１４とカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）に印加される。これによってアノード・カソード間には例えば１２０ｋＶの電圧が加わる。
【００２７】
アノード電圧およびカソード電圧は、電圧センサ（ｓｅｎｓｏｒ）１６，１６’によってそれぞれ検出され、制御回路１８にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）される。制御回路１８は、アノード電圧およびカソード電圧がそれぞれ所定の電圧となるようにインバータ１０を制御する。制御回路１８には図示しない外部指令装置から制御指令が与えられる。制御回路１８はその制御指令の下でＸ線照射制御を行う。
【００２８】
図３に、本装置の外観を略図によって示す。なお、本装置の外観は上部カバー（ｃｏｖｅｒ）をはずした状態で示す。図４には、本装置を構成要素に分解した状態で示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２９】
両図に示すように、本装置はケース（ｃａｓｅ）１１０を有する。ケース１１０は上部が大きく開口した概ね長方形の金属ケースである。金属としては例えばアルミニウム（Ａｌ）合金等が用いられる。ケース１１０は側壁の１つを上方の延長してなる延長壁１１２を有する。延長壁１１２が形成された個所の側壁は二重壁となっている。
【００３０】
ケース１１０の中には、Ｘ線管容器１２０および高電圧部１３０が取り付けられている。これらはＸ線管容器１２０が上になるようにして取り付けられている。Ｘ線管容器１２０はＸ線管を内蔵している。高電圧部１３０はＸ線管容器１２０内のＸ線管にアノード・カソード間電圧を供給する。高電圧部１３０は外側が電気絶縁材料で覆われ、これによってケース１１０の内面との間の絶縁を確保するようになっている。高電圧部１３０には、図２に示した高電圧発生回路１２および電圧センサ１６，１６’が含まれる。また、Ｘ線管にフィラメント（ｆｉｌａｍｅｎｔ）電流を供給する回路も含まれる。
【００３１】
Ｘ線管容器１２０は上面にＸ線出射用の開口１２２を有する。Ｘ線管容器１２０はＸ線不透過性の材料によって構成され、開口１２２以外からはＸ線を出射しない構成になっている。Ｘ線管容器１２０の構成および材料並びにＸ線管容器１２０の内部のＸ線管支持機構については後にあらためて説明する。
【００３２】
Ｘ線管容器１２０および高電圧部１３０を収容した状態で、ケース１１０の開口が蓋１４０によって密閉される。蓋１４０は、Ｘ線管容器１２０の開口１２２に対応する個所にＸ線出射窓１４２を有する。Ｘ線出射窓１４２はＸ線透過性の薄板で密閉された窓である。薄板の材料としては例えばアルミニウム等が使用される。
【００３３】
密閉された状態で、ケース１１０には例えば油等の電気絶縁性の液体が充填される。注入された液体は開口１２２を通じてＸ線管容器１２０内にも充満する。液体の充填は蓋１４０に設けられた注入口１４４を通じて行われる。なお、注入口は逆止弁を有しいったん注入した液は外部に漏れないようになっている。
【００３４】
蓋１４０は、また、内部液体の温度膨張を吸収するためのベロー（ｂｅｌｌｏｗ）１４６を備えている。なお、ベロー１４６は内部液の膨張収縮に応じて容積が変化する小型の容器である。
【００３５】
延長壁１１２の内面には回路基板１５２が取り付けられている。回路基板１５２は、下半分をケース１１０の二重壁の間に挿入した状態で取り付けられる。回路基板１５２上には、図２に示したインバータ１０の回路が形成されている。インバータ１０と高電圧発生回路１２との接続は、蓋１４０を液密に貫通する電気経路（図略）を通じて行われる。
【００３６】
蓋１４０の上には回路基板１５４，１５６，１５８が取り付けられている。回路基板１５４は、蓋１４０の上面にＸ線出射窓１４２を避け板面が平行になるようにして取り付けられている。回路基板１５６，１５８は、支持具１６６，１６８を介して蓋１４０の周辺に板面を蓋１４０の上面に垂直にして取り付けられている。回路基板１５２〜１５８はいずれもＸ線出射窓１４２から出射されたＸ線が当たらない位置に取り付けられている。
【００３７】
回路基板１５４，１５６，１５８には、図２に示した制御回路１８が適宜の機能ごとに分けて形成されている。制御回路１８と電圧センサ１６，１６’との接続は、蓋１４０を液密に貫通する電気経路（図略）を通じて行われる。
【００３８】
図５および図６に、２つの方向から見たＸ線管容器１２０の外観を略図によってそれぞれ示す。なお、図６は上板およびＸ線管をはずした状態での外観を示す。同図に示すように、Ｘ線管容器１２０は概ね長方形の箱形の容器となっている。Ｘ線管容器１２０は、底板２０２、上板２０４、端板２０６，２０６’および側板２０８，２１０，２１０’の組み合わせによって構成される。上板２０４にはＸ線出射用の開口１２２が設けられている。
【００３９】
底板２０２はＸ線管容器１２０のベース（ｂａｓｅ）を構成する。底板２０２の両端部に、端板２０６，２０６’が互いに対向して底板２０２の上面に垂直に取り付けられている。取り付けは例えばねじ止め等により行われる。以下同様である。端板２０６，２０６’の間には、底板２０２の一方の側に沿って、側板２０８が底板２０２の上面および端板２０６，２０６’の板面に垂直に取り付けられ、また、底板２０２の他方の側に沿って、側板２１０，２１０’が側板２１０を上にして端板２０６，２０６’に垂直に取り付けられている。
【００４０】
端板２０６，２０６’に対する側板２１０，２１０’の取り付けは、例えば、端板２０６，２０６’に形成された溝に側板２１０，２１０’の両端部を嵌合させること等により行われる。側板２１０は底板２０２に対して垂直であり、側板２１０’は底板２０２に向かう傾斜を有する。これら側板２１０，２１０’は、上下につながって外側に屈曲したＸ線管容器１２０の側壁を構成する。上板２０４は、端板２０６，２０６’および側板２０８，２１０の端面によって縁取られる開口を上から塞いでいる。
【００４１】
図７に、Ｘ線管容器１２０の横断面を示す。同図における一点鎖線の円は、Ｘ線管容器１２０の内部に取り付けられる後述のＸ線管３００の外周面を表す。底板２０２、上板２０４および側板２０８，２１０，２１０’のうち、側板２１０，２１０’がその他の板よりもＸ線管の外周面からの距離が短くなっている。
【００４２】
底板２０２、上板２０４、端板２０６，２０６’および側板２０８の材料としては、鉛が添加された銅合金が用いられる。図８に、そのような銅合金の組成を示す。同図に示すように、各成分の比率は、亜鉛（Ｚｎ）が２〜４％、スズ（Ｓｎ）が３．５〜４．５％、ニッケル（Ｎｉ）が１．５〜２．５％、鉛（Ｐｂ）が２１〜２６％で、残りが銅（Ｃｕ）となる。なお、鉛の比率を２１％とした場合の銅合金の組成は図９に示すようになり、鉛の比率を２６％とした場合の銅合金の組成は図１０に示すようになる。
【００４３】
このような組成の銅合金からなる厚さ６ｍｍの板は、厚さ２ｍｍの鉛板と同等のＸ線遮蔽性を有する。したがって、鉛に代わるＸ線遮蔽材料として利用することが可能である。
【００４４】
このような銅合金は、また、真鍮と同等の熱伝導率、比熱および密度を有する。図１１に、真鍮の熱伝導率、比熱および密度を鉛と対比して示す。同図に示すように、真鍮は、熱伝導率が鉛の１０倍以上であり、比熱が３倍程度であり、密度が８割程度である。
【００４５】
したがって、Ｘ線管容器１２０の底板２０２、上板２０４、端板２０６，２０６’および側板２０８を上記の銅合金で構成することにより、鉛と同等のＸ線遮蔽性を有し、かつ、鉛よりも熱伝導性が優れたＸ線管容器を得ることができる。
【００４６】
側板２１０，２１０’の材料としては、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシート（ｅｐｏｘｙ ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｇｌａｓｓ ｃｌｏｔｈ ｓｈｅｅｔ）と鉛の複合材料が用いられる。エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートは当該技術分野ではＦＲ４とも呼ばれている。そこで、以下、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートをＦＲ４ともいう。
【００４７】
ＦＲ４と鉛の複合材料は、例えば図１２に示すように、鉛を中間層としＲＦ４をその上下の層とする三層構造を持つ。側板２１０，２１０’は、鉛部分の厚みを２ｍｍとしたこのような複合材料の板で構成される。
【００４８】
ＦＲ４は、図１３に電気的諸定数を示すように、優れた電気絶縁性を有するので、Ｘ線管に近接した容器壁の材料として好適である。そして、このように、容器壁をＸ線管に近接させることにより、その分だけＸ線管容器１２０を小さくすることが可能になる。ＦＲ４そのものはＸ線遮蔽性を持たないが、中間層に鉛を有する複合材料とすることによりＸ線遮蔽が可能になる。
【００４９】
なお、Ｘ線管容器１２０が、Ｘ線管の外周面から側板２１０，２１０’までの距離が他の各板と同様に十分にある構成となっている場合は、側板２１０，２１０’も上記の銅合金で構成してもよいのはいうまでもない。
【００５０】
底板２０２、上板２０４および側板２０８，２１０，２１０’は、図７に破線の円で囲んで示すように、隣接する板との対向部をそれぞれ有する。なお、この図では示されないが、端板２０６，２０６’も他の各板との間に対向部を有するのはいうまでもない。
【００５１】
それら各対向部において２つの板の対向面は、Ｘ線管の焦点Ｆから放射されるＸ線の方向と交差するように形成される。すなわち、各対向部における２つの板の対向面はＸ線の放射方向とは非平行となるようにしてある。このため、Ｘ線が２つの板の対向部の隙間から外部に漏洩することがない。
【００５２】
Ｘ線管容器１２０がこのような構成および材料からなることにより、Ｘ線管から放射されたＸ線は、開口１２２から出射されるもの以外はすべて遮蔽される。このようなＸ線管容器１２０にＸ線管３００を収容するので、Ｘ線管３００の外周面には従来のように鉛板をエポキシ樹脂等で貼り付ける必要はなくなる。
【００５３】
したがって、Ｘ線管の熱は効率良く周囲の液体に伝達される。液体の熱はＸ線管容器１２０を構成する熱伝導性が良い各板を通じてその外側の液体に伝達され、さらにはケース１１０を通じて外部に発散される。このようにして効率良くＸ線管の放熱を行うことができる。そして、Ｘ線管の放熱の効率が良いことにより、本装置の温度上昇率が小さくなるので、連続的に稼働可能な時間を長くすることができる。
【００５４】
図１４に、Ｘ線管３００の外観を略図によって示す。同図に示すように、Ｘ線管３００は概ね円柱状の外形を有する。Ｘ線管３００は、両端が閉じた円筒状の透明な管球３０２の中にアノード３０４およびカソード３０６を有する。
【００５５】
Ｘ線管３００は、また、管球３０２のアノード側の端部に基部３１０を有する。基部３１０の端面は、Ｘ線管の管軸に垂直な平面となっている。基部３１０の端面には、ねじ穴３１２および複数のピン穴３１４が端面に垂直に設けられている。これらはいずれも有底の穴である。
【００５６】
ねじ穴３１２は端面の中心に設けられ、複数のピン穴３１４はねじ穴３１２の周囲に分散して配置される。ここでは、ピン穴３１４の数が４である例を示すが、ピン穴３１４の数は４に限らず適宜の複数であってよい。
【００５７】
４つのピン穴３１４は、ねじ穴３１２を中心とする円周上に等間隔に配置される。これによって、ピン穴３１４はねじ穴３１２に関して２つずつ互いに反対側に位置するものとなる。また、ねじ穴３１２に関して互いに対称的となる。なお、複数のピン穴３１４の配置はこれに限らず適宜の配置としてよい。
【００５８】
図１５、図１６および図１７に、上記のようなＸ線管３００をＸ線管容器１２０内で支持するのに用いられるブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）４００の構成を示す。図１５および図１６は互いに反対側についての立面図、図１７は斜視図である。
【００５９】
これらの図に示すように、ブラケット４００は、概ね直角に曲がった腕木状の構造を持つ。すなわち、ブラケット４００は、基部４０２から垂直に立ち上がる垂直肢４０４およびそこから水平に延びる水平肢４０６を有する。水平肢４０６の先端寄りにはねじ貫通孔４１２および複数のピン貫通孔４１４が設けられている。これら各貫通孔の方向は、垂直肢４０４および水平肢４０６の延在方向に垂直である。
【００６０】
ねじ貫通孔４１２は、Ｘ線管３００の基部３１０のねじ穴３１２に対応するものであり、ねじ穴３１２に取り付けられるねじが挿通可能な内径を有する。複数のピン貫通孔４１４は、Ｘ線管３００の基部３１０の複数のピン穴３１４に対応するものであり、ピン穴３１４の内径と同一の内径を有する。
【００６１】
水平肢４０６の先端は片側から部分的に切除され、その部分において水平肢４０６の厚みが減じられている。ねじ貫通孔４１２および２つのピン貫通孔４１４はこの厚みが減じられた部分に設けられている。部分的な切除が行われない方の側面は図１６に示すように平面となっている。この平面は後述のようにＸ線管３００の基部３１０の端面が当接する平面となる。
【００６２】
ブラケット４００を構成する材料はＦＲ４である。ＦＲ４は前述のように電気絶縁性に優れることに加えて、図１８に機械的諸定数を示すように、構造材料としても優れた性質を持っている。
【００６３】
このようなブラケット４００が、図１９に示すように、Ｘ線管容器１２０の底板２０２の上面に取り付けられる。ブラケット４００は、底板２０２の一端寄りの所定の個所において、その上面に基部４０２の底面を当接させた状態でねじ止め等により取り付けられる。ブラケット４００は切除部がある側面が底板２０２の端部側となるように取り付けられる。
【００６４】
ブラケット４００にＸ線管３００を取り付けるに当たっては、図２０に示すようにＸ線管１４をブラケット４００に当接する。その際、Ｘ線管３００の基部３１０のねじ穴および複数のピン穴をブラケット４００のねじ貫通孔４１２および複数のピン貫通孔４１４にそれぞれ対応させて当接する。
【００６５】
そして、ブラケット４００側から、ねじ５１２をねじ貫通孔４１２を通してＸ線管３００のねじ穴３１２に取り付け、ねじ５１２を完全に締めない状態でＸ線管３００をブラケット４００に仮止めする。この状態で、ブラケット４００側から、複数のピン５１４を複数のピン貫通孔４１４を通してＸ線管３００の複数のピン穴３１４にそれぞれ挿入する。
【００６６】
ピン５１４はピン貫通孔４１４およびピン穴３１４の内径にゆるみなく適合する外径を持っており、そのようなピンをピン貫通孔４１４からピン穴３１４にかけて挿入することにより、ブラケット４００に対するＸ線管３００の位置関係が一義的にかつ精度良く規制される。その後にねじ５１２を完全に締め付けてＸ線管３００をブラケット４００に緊結する。
【００６７】
このように、ブラケット４００に対するＸ線管３００の位置関係すなわちアライメントが、ピン５１２とピン貫通孔４１４およびピン穴３１４とによって、Ｘ線管３００の取り付け段階で一義的かつ精度良く規制されるので、従来のように、Ｘ線管３００を所定位置に取り付けた後のアライメント調整は不要となる。
【００６８】
また、ブラケット４００はＦＲ４を材料として構成されるので、高電圧部となるＸ線管３００の基部３１０とグラウンド電位となるＸ線管容器１２０の底板２０２との間の絶縁を効果的に維持することができる。とくに、Ｘ線管３００を垂直肢４０４の先から延びる水平肢４０６の先端部分に取り付けるようにしたことにより、Ｘ線管３００の取り付け部から底板２０２までの沿面距離が長くなり良好な絶縁を維持することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、Ｘ線管のアライメントが容易であり、高電圧に対する絶縁が容易であり、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたインテグレート型のＸ線発生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線照射・検出装置の模式的構成図である。
【図２】Ｘ線発生装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】Ｘ線発生装置の外観を示す略図である。
【図４】Ｘ線発生装置の分解図を示す略図である。
【図５】Ｘ線管容器の外観を示す略図である。
【図６】一部を除去したＸ線管容器の外観を示す略図である。
【図７】Ｘ線管容器の横断面を示す略図である。
【図８】銅合金の組成を示す図である。
【図９】銅合金の組成を示す図である。
【図１０】銅合金の組成を示す図である。
【図１１】真鍮の諸定数を鉛と対比して示す図である。
【図１２】ＦＲ４と鉛の複合材料の断面を示す略図である。
【図１３】ＦＲ４の諸定数を示す図である。
【図１４】Ｘ線管の外観を示す略図である。
【図１５】ブラケットの立面図である。
【図１６】ブラケットの立面図である。
【図１７】ブラケットの斜視図である。
【図１８】ＦＲ４の諸定数を示す図である。
【図１９】底板へのブラケットの取り付け状態を示す略図である。
【図２０】ブラケットへのＸ線管の取り付け状態を示す略図である。
【符号の説明】
１１０ ケース
１３０ 高電圧部
１４０ 蓋
１４２ Ｘ線出射窓
１５２〜１５８ 回路基板
１２０ Ｘ線管容器
１２２ 開口
２０２ 底板
２０４ 上板
２０６，２０６’ 端板
２０８，２１０，２１０’ 側板
３００ Ｘ線管
３１０ 基部
３１２ ねじ穴
３１４ ピン穴
４００ ブラケット
４１２ ねじ貫通孔
４１４ ピン貫通孔
５１２ ねじ
５１４ ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線発生装置に関し、とくに、Ｘ線管を用いるＸ線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管を用いるＸ線発生装置では、Ｘ線管が適宜の支持部材によって支持されている。支持部材は、Ｘ線管の焦点がＸ線発生装置における所定の焦点位置に一致するようにＸ線管を支持する。Ｘ線管の焦点を所定の焦点位置に一致させるために、Ｘ線管の取り付け状態すなわちアライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を調節することが行われる。
【０００３】
Ｘ線管を支持する支持部材は金属材料で構成されるのが普通である。Ｘ線管にはＸ線照射時に数十ｋＶ程度の高電圧が印加されるので、支持部材にはそのような高電圧に耐える絶縁対策が施される。
【０００４】
Ｘ線管を用いるＸ線発生装置では、また、Ｘ線管が発生するＸ線のうち対象に照射するＸ線以外は外部に漏れないようにするために、Ｘ線遮蔽が行われる。Ｘ線遮蔽には鉛が用いられる。
【０００５】
Ｘ線管をそれに電気エネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）を供給する高電圧発生回路とともに単一の容器に収容する方式のインテグレート（ｉｎｔｅｇｒａｔｅ）型のＸ線発生装置等においては、Ｘ線遮蔽は、Ｘ線管の外面にＸ線出射面を除いて鉛板を筒状に貼り付けること等により行われる。鉛板の貼り付けはエポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂等を用いて行われる。
【０００６】
Ｘ線管および高電圧発生回路を収容した容器内は電気絶縁性の液体で満たされ、Ｘ線管が発生する熱をこの液体を通じて容器壁に伝達し、容器壁から外部に発散するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インテグレート型のＸ線発生装置等においては、その構造に由来して、Ｘ線管のアライメント作業がやりにくいものとなる。また、Ｘ線管の支持部材の材料が金属なので、絶縁対策に課せられる条件は厳しいものとなる。
【０００８】
また、外面に鉛板が貼り付けられたＸ線管は、鉛の熱伝導率がそれほど高くなくさらに鉛板との間に金属よりもはるかに熱伝導率が低いエポキシ樹脂が介在することにより、発生した熱を周囲の液体に効率良く伝えることができない。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、Ｘ線管のアライメントが容易であり、高電圧に対する絶縁が容易であり、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたインテグレート型のＸ線発生装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、単一のねじ穴および複数のピン穴が端面に垂直に設けられた基部を有するＸ線管と、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなり、前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面、前記ねじ穴に対応して前記当接面に垂直に設けられ前記ねじ穴に螺合するねじが通過可能なねじ貫通孔、前記複数のピン穴に対応して前記当接面に垂直にそれぞれ設けられ対応するピン穴の径と同一の径を有し前記ピン穴に挿入されるピンが通過可能な複数のピン貫通孔、および、前記ねじ貫通孔が設けられた位置から前記当接面の延長方向に隔たる位置に形成された基部を有するブラケットと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記ねじ貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部のねじ穴に螺合するねじと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記複数のピン貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部の複数のピン穴にそれぞれ挿入される複数のピンと、鉛が添加された銅合金の板によって構成され、Ｘ線出射用の開口を有しこの開口以外からのＸ線の出射を阻止するように前記Ｘ線管を包含するとともに内壁に前記ブラケットの基部が取り付けられるＸ線管容器と、前記Ｘ線管にアノード・カソード間電圧を供給する電圧供給回路と、前記Ｘ線管容器の開口に対応するＸ線出射用の液密の窓を有し、前記Ｘ線管容器および前記電圧供給回路を電気絶縁性の液体とともに密封して収容する容器と、前記容器の外側に搭載され前記容器の壁を液密に貫通する電気経路を通じて前記電圧供給回路に前記アノード・カソード間電圧の元となる電気を供給する電気供給回路と、前記容器の外側に搭載され前記電気供給回路に制御信号を供給する制御回路と、を具備することを特徴とするＸ線発生装置である。
【００１１】
（１）に記載の観点での発明では、ブラケットの、Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面に、Ｘ線管の基部の端面のねじ穴および複数のピン穴に対応するねじ貫通孔およびピン貫通孔をそれぞれ設け、これらねじ貫通孔およびピン貫通孔を通してブラケット側からＸ線管のねじ穴および複数のピン穴にそれぞれ進入させたねじおよび複数のピンによってＸ線管をブラケットに取り付けるようにしたので、ブラケットに対するＸ線管の位置関係が複数のピンで自ずから規定される。また、ブラケットがエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなることにより、高電圧に対する絶縁が効果的に行われる。
【００１２】
また、鉛が添加された銅合金の板によってＸ線管容器を構成したので、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたＸ線発生装置を実現することができる。
前記銅合金の板は、隣接するもの同士の対向面が前記Ｘ線管から放射されるＸ線の方向と交差する傾きを有することが、Ｘ線の遮蔽性を高める点で好ましい。
【００１３】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、単一のねじ穴および複数のピン穴が端面に垂直に設けられた基部を有するＸ線管と、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなり、前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面、前記ねじ穴に対応して前記当接面に垂直に設けられ前記ねじ穴に螺合するねじが通過可能なねじ貫通孔、前記複数のピン穴に対応して前記当接面に垂直にそれぞれ設けられ対応するピン穴の径と同一の径を有し前記ピン穴に挿入されるピンが通過可能な複数のピン貫通孔、および、前記ねじ貫通孔が設けられた位置から前記当接面の延長方向に隔たる位置に形成された基部を有するブラケットと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記ねじ貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部のねじ穴に螺合するねじと、前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記複数のピン貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部の複数のピン穴にそれぞれ挿入される複数のピンと、鉛が添加された銅合金の板および鉛とエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートとを中間層が鉛となるように積層してなる複合材の板の組み合わせによって構成され、Ｘ線出射用の開口を有しこの開口以外からのＸ線の出射を阻止するように前記Ｘ線管を包含するとともに内壁に前記ブラケットの基部が取り付けられるＸ線管容器と、前記Ｘ線管にアノード・カソード間電圧を供給する電圧供給回路と、前記Ｘ線管容器の開口に対応するＸ線出射用の液密の窓を有し、前記Ｘ線管容器および前記電圧供給回路を電気絶縁性の液体とともに密封して収容する容器と、前記容器の外側に搭載され前記容器の壁を液密に貫通する電気経路を通じて前記電圧供給回路に前記アノード・カソード間電圧の元となる電気を供給する電気供給回路と、前記容器の外側に搭載され前記電気供給回路に制御信号を供給する制御回路と、を具備することを特徴とするＸ線発生装置である。
【００１４】
（２）に記載の観点での発明では、ブラケットの、Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面に、Ｘ線管の基部の端面のねじ穴および複数のピン穴に対応するねじ貫通孔およびピン貫通孔をそれぞれ設け、これらねじ貫通孔およびピン貫通孔を通してブラケット側からＸ線管のねじ穴および複数のピン穴にそれぞれ進入させたねじおよび複数のピンによってＸ線管をブラケットに取り付けるようにしたので、ブラケットに対するＸ線管の位置関係が複数のピンで自ずから規定される。また、ブラケットがエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなることにより、高電圧に対する絶縁が効果的に行われる。
【００１５】
また、鉛が添加された銅合金の板および鉛とエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートとを中間層が鉛となるように積層してなる複合材の板の組み合わせによってＸ線管容器を構成したので、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたＸ線発生装置を実現することができる。
【００１６】
前記ブラケットの基部は前記Ｘ線管容器の内壁に当接する当接面を有し、この当接面の延長方向は前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面の延長方向に垂直であることが、Ｘ線管をＸ線管容器の内壁の表面から距離を保った状態で支持する点で好ましい。
【００１７】
前記ブラケットは前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面と前記基部との間の部分において概ね直角に曲がっていることが、Ｘ線管の当接部からＸ線管容器の内壁までの沿面距離を大きくする点で好ましい。
【００１８】
前記複数のピン穴は前記ねじ穴に関して互いに反対側に設けられて対をなす２つのピン穴を含むことが、ピン穴の配置が偏らない点で好ましい。
前記対をなす２つのピン穴は前記ねじ穴に関して対称的に位置することが、ピン穴の配置のバランスが良い点で好ましい。
【００１９】
前記複数のピン穴は前記ねじ穴を中心とする円周上に等間隔に位置することが、すべてのピン穴の配置のバランスが良い点で好ましい。
前記複数のピン穴の数は４であることが、少数のピンで精度の良い位置規制を行う点で好ましい。
【００２０】
前記Ｘ線管の基部の端面は管軸に垂直であることが、Ｘ線管をその管軸がブラケットの当接面に垂直になるように支持する点で好ましい。
前記Ｘ線管容器は、前記Ｘ線管から相対的に遠い部分が前記銅合金の板で構成され、前記Ｘ線管に相対的に近い部分が前記複合材の板で構成されることが、Ｘ線管容器の絶縁耐圧を高める点で好ましい。
【００２１】
前記銅合金の板および前記複合材の板は、隣接するもの同士の対向面が前記Ｘ線管から放射されるＸ線の方向と交差する傾きを有することが、Ｘ線の遮蔽性を高める点で好ましい。
【００２２】
前記銅合金は鉛の比率が２１％以上かつ２６％以下であることが、Ｘ線遮蔽性と熱伝導性を両立させる点で好ましい。
前記銅合金の板は厚みが少なくとも６ｍｍであることが、Ｘ線遮蔽性を良くする点で好ましい。
【００２３】
前記複合材の板は前記中間層の厚みが少なくとも２ｍｍであることが、Ｘ線遮蔽性を良くする点で好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線透視装置用のＸ線照射・検出装置の模式的構成を示す。同図に示すように、Ｘ線照射・検出装置では、照射部１と検出部３が、Ｃ字状の支持腕５の両端にそれぞれ支持され空間を隔てて互いに対向している。支持腕５はスタンド７によって支持されている。
【００２５】
照射部１と検出部３の間の空間には透視の対象９がクレードル１１に搭載されて搬入される。照射部１はＸ線管を内蔵し、破線で示すように、Ｘ線焦点Ｆから発散するコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビーム（ｂｅａｍ）を対象９に照射する。対象９を透過したＸ線が検出部３によって検出される。以下に説明する本発明の実施の形態の一例は、例えばこのようなＸ線照射・検出装置における照射部１として用いられる。
【００２６】
図２に、Ｘ線発生装置の電気的構成をブロック（ｂｌｏｃｋ）図によって示す。同図に示すように、本装置はインバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）１０を有する。インバータ１０は、図示しない外部直流電源から与えられる直流を例えば数十ｋＨｚ程度の周波数の交流に変換して高電圧発生回路１２に入力する。高電圧発生回路１２は、入力の交流をトランス（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）で昇圧しかつ整流して正負一対の直流の高電圧を発生する。正負一対の直流の高電圧は例えば＋６０ｋＶおよび−６０ｋＶである。正の直流高電圧はＸ線管１４のアノード（ａｎｏｄｅ）に印加される。負の直流高電圧はＸ線管１４とカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）に印加される。これによってアノード・カソード間には例えば１２０ｋＶの電圧が加わる。
【００２７】
アノード電圧およびカソード電圧は、電圧センサ（ｓｅｎｓｏｒ）１６，１６’によってそれぞれ検出され、制御回路１８にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）される。制御回路１８は、アノード電圧およびカソード電圧がそれぞれ所定の電圧となるようにインバータ１０を制御する。制御回路１８には図示しない外部指令装置から制御指令が与えられる。制御回路１８はその制御指令の下でＸ線照射制御を行う。
【００２８】
図３に、本装置の外観を略図によって示す。なお、本装置の外観は上部カバー（ｃｏｖｅｒ）をはずした状態で示す。図４には、本装置を構成要素に分解した状態で示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２９】
両図に示すように、本装置はケース（ｃａｓｅ）１１０を有する。ケース１１０は上部が大きく開口した概ね長方形の金属ケースである。金属としては例えばアルミニウム（Ａｌ）合金等が用いられる。ケース１１０は側壁の１つを上方の延長してなる延長壁１１２を有する。延長壁１１２が形成された個所の側壁は二重壁となっている。
【００３０】
ケース１１０の中には、Ｘ線管容器１２０および高電圧部１３０が取り付けられている。これらはＸ線管容器１２０が上になるようにして取り付けられている。Ｘ線管容器１２０はＸ線管を内蔵している。高電圧部１３０はＸ線管容器１２０内のＸ線管にアノード・カソード間電圧を供給する。高電圧部１３０は外側が電気絶縁材料で覆われ、これによってケース１１０の内面との間の絶縁を確保するようになっている。高電圧部１３０には、図２に示した高電圧発生回路１２および電圧センサ１６，１６’が含まれる。また、Ｘ線管にフィラメント（ｆｉｌａｍｅｎｔ）電流を供給する回路も含まれる。
【００３１】
Ｘ線管容器１２０は上面にＸ線出射用の開口１２２を有する。Ｘ線管容器１２０はＸ線不透過性の材料によって構成され、開口１２２以外からはＸ線を出射しない構成になっている。Ｘ線管容器１２０の構成および材料並びにＸ線管容器１２０の内部のＸ線管支持機構については後にあらためて説明する。
【００３２】
Ｘ線管容器１２０および高電圧部１３０を収容した状態で、ケース１１０の開口が蓋１４０によって密閉される。蓋１４０は、Ｘ線管容器１２０の開口１２２に対応する個所にＸ線出射窓１４２を有する。Ｘ線出射窓１４２はＸ線透過性の薄板で密閉された窓である。薄板の材料としては例えばアルミニウム等が使用される。
【００３３】
密閉された状態で、ケース１１０には例えば油等の電気絶縁性の液体が充填される。注入された液体は開口１２２を通じてＸ線管容器１２０内にも充満する。液体の充填は蓋１４０に設けられた注入口１４４を通じて行われる。なお、注入口は逆止弁を有しいったん注入した液は外部に漏れないようになっている。
【００３４】
蓋１４０は、また、内部液体の温度膨張を吸収するためのベロー（ｂｅｌｌｏｗ）１４６を備えている。なお、ベロー１４６は内部液の膨張収縮に応じて容積が変化する小型の容器である。
【００３５】
延長壁１１２の内面には回路基板１５２が取り付けられている。回路基板１５２は、下半分をケース１１０の二重壁の間に挿入した状態で取り付けられる。回路基板１５２上には、図２に示したインバータ１０の回路が形成されている。インバータ１０と高電圧発生回路１２との接続は、蓋１４０を液密に貫通する電気経路（図略）を通じて行われる。
【００３６】
蓋１４０の上には回路基板１５４，１５６，１５８が取り付けられている。回路基板１５４は、蓋１４０の上面にＸ線出射窓１４２を避け板面が平行になるようにして取り付けられている。回路基板１５６，１５８は、支持具１６６，１６８を介して蓋１４０の周辺に板面を蓋１４０の上面に垂直にして取り付けられている。回路基板１５２〜１５８はいずれもＸ線出射窓１４２から出射されたＸ線が当たらない位置に取り付けられている。
【００３７】
回路基板１５４，１５６，１５８には、図２に示した制御回路１８が適宜の機能ごとに分けて形成されている。制御回路１８と電圧センサ１６，１６’との接続は、蓋１４０を液密に貫通する電気経路（図略）を通じて行われる。
【００３８】
図５および図６に、２つの方向から見たＸ線管容器１２０の外観を略図によってそれぞれ示す。なお、図６は上板およびＸ線管をはずした状態での外観を示す。同図に示すように、Ｘ線管容器１２０は概ね長方形の箱形の容器となっている。Ｘ線管容器１２０は、底板２０２、上板２０４、端板２０６，２０６’および側板２０８，２１０，２１０’の組み合わせによって構成される。上板２０４にはＸ線出射用の開口１２２が設けられている。
【００３９】
底板２０２はＸ線管容器１２０のベース（ｂａｓｅ）を構成する。底板２０２の両端部に、端板２０６，２０６’が互いに対向して底板２０２の上面に垂直に取り付けられている。取り付けは例えばねじ止め等により行われる。以下同様である。端板２０６，２０６’の間には、底板２０２の一方の側に沿って、側板２０８が底板２０２の上面および端板２０６，２０６’の板面に垂直に取り付けられ、また、底板２０２の他方の側に沿って、側板２１０，２１０’が側板２１０を上にして端板２０６，２０６’に垂直に取り付けられている。
【００４０】
端板２０６，２０６’に対する側板２１０，２１０’の取り付けは、例えば、端板２０６，２０６’に形成された溝に側板２１０，２１０’の両端部を嵌合させること等により行われる。側板２１０は底板２０２に対して垂直であり、側板２１０’は底板２０２に向かう傾斜を有する。これら側板２１０，２１０’は、上下につながって外側に屈曲したＸ線管容器１２０の側壁を構成する。上板２０４は、端板２０６，２０６’および側板２０８，２１０の端面によって縁取られる開口を上から塞いでいる。
【００４１】
図７に、Ｘ線管容器１２０の横断面を示す。同図における一点鎖線の円は、Ｘ線管容器１２０の内部に取り付けられる後述のＸ線管３００の外周面を表す。底板２０２、上板２０４および側板２０８，２１０，２１０’のうち、側板２１０，２１０’がその他の板よりもＸ線管の外周面からの距離が短くなっている。
【００４２】
底板２０２、上板２０４、端板２０６，２０６’および側板２０８の材料としては、鉛が添加された銅合金が用いられる。図８に、そのような銅合金の組成を示す。同図に示すように、各成分の比率は、亜鉛（Ｚｎ）が２〜４％、スズ（Ｓｎ）が３．５〜４．５％、ニッケル（Ｎｉ）が１．５〜２．５％、鉛（Ｐｂ）が２１〜２６％で、残りが銅（Ｃｕ）となる。なお、鉛の比率を２１％とした場合の銅合金の組成は図９に示すようになり、鉛の比率を２６％とした場合の銅合金の組成は図１０に示すようになる。
【００４３】
このような組成の銅合金からなる厚さ６ｍｍの板は、厚さ２ｍｍの鉛板と同等のＸ線遮蔽性を有する。したがって、鉛に代わるＸ線遮蔽材料として利用することが可能である。
【００４４】
このような銅合金は、また、真鍮と同等の熱伝導率、比熱および密度を有する。図１１に、真鍮の熱伝導率、比熱および密度を鉛と対比して示す。同図に示すように、真鍮は、熱伝導率が鉛の１０倍以上であり、比熱が３倍程度であり、密度が８割程度である。
【００４５】
したがって、Ｘ線管容器１２０の底板２０２、上板２０４、端板２０６，２０６’および側板２０８を上記の銅合金で構成することにより、鉛と同等のＸ線遮蔽性を有し、かつ、鉛よりも熱伝導性が優れたＸ線管容器を得ることができる。
【００４６】
側板２１０，２１０’の材料としては、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシート（ｅｐｏｘｙ ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｇｌａｓｓ ｃｌｏｔｈ ｓｈｅｅｔ）と鉛の複合材料が用いられる。エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートは当該技術分野ではＦＲ４とも呼ばれている。そこで、以下、エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートをＦＲ４ともいう。
【００４７】
ＦＲ４と鉛の複合材料は、例えば図１２に示すように、鉛を中間層としＲＦ４をその上下の層とする三層構造を持つ。側板２１０，２１０’は、鉛部分の厚みを２ｍｍとしたこのような複合材料の板で構成される。
【００４８】
ＦＲ４は、図１３に電気的諸定数を示すように、優れた電気絶縁性を有するので、Ｘ線管に近接した容器壁の材料として好適である。そして、このように、容器壁をＸ線管に近接させることにより、その分だけＸ線管容器１２０を小さくすることが可能になる。ＦＲ４そのものはＸ線遮蔽性を持たないが、中間層に鉛を有する複合材料とすることによりＸ線遮蔽が可能になる。
【００４９】
なお、Ｘ線管容器１２０が、Ｘ線管の外周面から側板２１０，２１０’までの距離が他の各板と同様に十分にある構成となっている場合は、側板２１０，２１０’も上記の銅合金で構成してもよいのはいうまでもない。
【００５０】
底板２０２、上板２０４および側板２０８，２１０，２１０’は、図７に破線の円で囲んで示すように、隣接する板との対向部をそれぞれ有する。なお、この図では示されないが、端板２０６，２０６’も他の各板との間に対向部を有するのはいうまでもない。
【００５１】
それら各対向部において２つの板の対向面は、Ｘ線管の焦点Ｆから放射されるＸ線の方向と交差するように形成される。すなわち、各対向部における２つの板の対向面はＸ線の放射方向とは非平行となるようにしてある。このため、Ｘ線が２つの板の対向部の隙間から外部に漏洩することがない。
【００５２】
Ｘ線管容器１２０がこのような構成および材料からなることにより、Ｘ線管から放射されたＸ線は、開口１２２から出射されるもの以外はすべて遮蔽される。このようなＸ線管容器１２０にＸ線管３００を収容するので、Ｘ線管３００の外周面には従来のように鉛板をエポキシ樹脂等で貼り付ける必要はなくなる。
【００５３】
したがって、Ｘ線管の熱は効率良く周囲の液体に伝達される。液体の熱はＸ線管容器１２０を構成する熱伝導性が良い各板を通じてその外側の液体に伝達され、さらにはケース１１０を通じて外部に発散される。このようにして効率良くＸ線管の放熱を行うことができる。そして、Ｘ線管の放熱の効率が良いことにより、本装置の温度上昇率が小さくなるので、連続的に稼働可能な時間を長くすることができる。
【００５４】
図１４に、Ｘ線管３００の外観を略図によって示す。同図に示すように、Ｘ線管３００は概ね円柱状の外形を有する。Ｘ線管３００は、両端が閉じた円筒状の透明な管球３０２の中にアノード３０４およびカソード３０６を有する。
【００５５】
Ｘ線管３００は、また、管球３０２のアノード側の端部に基部３１０を有する。基部３１０の端面は、Ｘ線管の管軸に垂直な平面となっている。基部３１０の端面には、ねじ穴３１２および複数のピン穴３１４が端面に垂直に設けられている。これらはいずれも有底の穴である。
【００５６】
ねじ穴３１２は端面の中心に設けられ、複数のピン穴３１４はねじ穴３１２の周囲に分散して配置される。ここでは、ピン穴３１４の数が４である例を示すが、ピン穴３１４の数は４に限らず適宜の複数であってよい。
【００５７】
４つのピン穴３１４は、ねじ穴３１２を中心とする円周上に等間隔に配置される。これによって、ピン穴３１４はねじ穴３１２に関して２つずつ互いに反対側に位置するものとなる。また、ねじ穴３１２に関して互いに対称的となる。なお、複数のピン穴３１４の配置はこれに限らず適宜の配置としてよい。
【００５８】
図１５、図１６および図１７に、上記のようなＸ線管３００をＸ線管容器１２０内で支持するのに用いられるブラケット（ｂｒａｃｋｅｔ）４００の構成を示す。図１５および図１６は互いに反対側についての立面図、図１７は斜視図である。
【００５９】
これらの図に示すように、ブラケット４００は、概ね直角に曲がった腕木状の構造を持つ。すなわち、ブラケット４００は、基部４０２から垂直に立ち上がる垂直肢４０４およびそこから水平に延びる水平肢４０６を有する。水平肢４０６の先端寄りにはねじ貫通孔４１２および複数のピン貫通孔４１４が設けられている。これら各貫通孔の方向は、垂直肢４０４および水平肢４０６の延在方向に垂直である。
【００６０】
ねじ貫通孔４１２は、Ｘ線管３００の基部３１０のねじ穴３１２に対応するものであり、ねじ穴３１２に取り付けられるねじが挿通可能な内径を有する。複数のピン貫通孔４１４は、Ｘ線管３００の基部３１０の複数のピン穴３１４に対応するものであり、ピン穴３１４の内径と同一の内径を有する。
【００６１】
水平肢４０６の先端は片側から部分的に切除され、その部分において水平肢４０６の厚みが減じられている。ねじ貫通孔４１２および２つのピン貫通孔４１４はこの厚みが減じられた部分に設けられている。部分的な切除が行われない方の側面は図１６に示すように平面となっている。この平面は後述のようにＸ線管３００の基部３１０の端面が当接する平面となる。
【００６２】
ブラケット４００を構成する材料はＦＲ４である。ＦＲ４は前述のように電気絶縁性に優れることに加えて、図１８に機械的諸定数を示すように、構造材料としても優れた性質を持っている。
【００６３】
このようなブラケット４００が、図１９に示すように、Ｘ線管容器１２０の底板２０２の上面に取り付けられる。ブラケット４００は、底板２０２の一端寄りの所定の個所において、その上面に基部４０２の底面を当接させた状態でねじ止め等により取り付けられる。ブラケット４００は切除部がある側面が底板２０２の端部側となるように取り付けられる。
【００６４】
ブラケット４００にＸ線管３００を取り付けるに当たっては、図２０に示すようにＸ線管１４をブラケット４００に当接する。その際、Ｘ線管３００の基部３１０のねじ穴および複数のピン穴をブラケット４００のねじ貫通孔４１２および複数のピン貫通孔４１４にそれぞれ対応させて当接する。
【００６５】
そして、ブラケット４００側から、ねじ５１２をねじ貫通孔４１２を通してＸ線管３００のねじ穴３１２に取り付け、ねじ５１２を完全に締めない状態でＸ線管３００をブラケット４００に仮止めする。この状態で、ブラケット４００側から、複数のピン５１４を複数のピン貫通孔４１４を通してＸ線管３００の複数のピン穴３１４にそれぞれ挿入する。
【００６６】
ピン５１４はピン貫通孔４１４およびピン穴３１４の内径にゆるみなく適合する外径を持っており、そのようなピンをピン貫通孔４１４からピン穴３１４にかけて挿入することにより、ブラケット４００に対するＸ線管３００の位置関係が一義的にかつ精度良く規制される。その後にねじ５１２を完全に締め付けてＸ線管３００をブラケット４００に緊結する。
【００６７】
このように、ブラケット４００に対するＸ線管３００の位置関係すなわちアライメントが、ピン５１２とピン貫通孔４１４およびピン穴３１４とによって、Ｘ線管３００の取り付け段階で一義的かつ精度良く規制されるので、従来のように、Ｘ線管３００を所定位置に取り付けた後のアライメント調整は不要となる。
【００６８】
また、ブラケット４００はＦＲ４を材料として構成されるので、高電圧部となるＸ線管３００の基部３１０とグラウンド電位となるＸ線管容器１２０の底板２０２との間の絶縁を効果的に維持することができる。とくに、Ｘ線管３００を垂直肢４０４の先から延びる水平肢４０６の先端部分に取り付けるようにしたことにより、Ｘ線管３００の取り付け部から底板２０２までの沿面距離が長くなり良好な絶縁を維持することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、Ｘ線管のアライメントが容易であり、高電圧に対する絶縁が容易であり、熱伝導性の良いＸ線遮蔽手段を備えたインテグレート型のＸ線発生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線照射・検出装置の模式的構成図である。
【図２】Ｘ線発生装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】Ｘ線発生装置の外観を示す略図である。
【図４】Ｘ線発生装置の分解図を示す略図である。
【図５】Ｘ線管容器の外観を示す略図である。
【図６】一部を除去したＸ線管容器の外観を示す略図である。
【図７】Ｘ線管容器の横断面を示す略図である。
【図８】銅合金の組成を示す図である。
【図９】銅合金の組成を示す図である。
【図１０】銅合金の組成を示す図である。
【図１１】真鍮の諸定数を鉛と対比して示す図である。
【図１２】ＦＲ４と鉛の複合材料の断面を示す略図である。
【図１３】ＦＲ４の諸定数を示す図である。
【図１４】Ｘ線管の外観を示す略図である。
【図１５】ブラケットの立面図である。
【図１６】ブラケットの立面図である。
【図１７】ブラケットの斜視図である。
【図１８】ＦＲ４の諸定数を示す図である。
【図１９】底板へのブラケットの取り付け状態を示す略図である。
【図２０】ブラケットへのＸ線管の取り付け状態を示す略図である。
【符号の説明】
１１０ ケース
１３０ 高電圧部
１４０ 蓋
１４２ Ｘ線出射窓
１５２〜１５８ 回路基板
１２０ Ｘ線管容器
１２２ 開口
２０２ 底板
２０４ 上板
２０６，２０６’ 端板
２０８，２１０，２１０’ 側板
３００ Ｘ線管
３１０ 基部
３１２ ねじ穴
３１４ ピン穴
４００ ブラケット
４１２ ねじ貫通孔
４１４ ピン貫通孔
５１２ ねじ
５１４ ピン
Claims (15)
- 単一のねじ穴および複数のピン穴が端面に垂直に設けられた基部を有するＸ線管と、
エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなり、前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面、前記ねじ穴に対応して前記当接面に垂直に設けられ前記ねじ穴に螺合するねじが通過可能なねじ貫通孔、前記複数のピン穴に対応して前記当接面に垂直にそれぞれ設けられ対応するピン穴の径と同一の径を有し前記ピン穴に挿入されるピンが通過可能な複数のピン貫通孔、および、前記ねじ貫通孔が設けられた位置から前記当接面の延長方向に隔たる位置に形成された基部を有するブラケットと、
前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記ねじ貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部のねじ穴に螺合するねじと、
前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記複数のピン貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部の複数のピン穴にそれぞれ挿入される複数のピンと、
鉛が添加された銅合金の板によって構成され、Ｘ線出射用の開口を有しこの開口以外からのＸ線の出射を阻止するように前記Ｘ線管を包含するとともに内壁に前記ブラケットの基部が取り付けられるＸ線管容器と、
前記Ｘ線管にアノード・カソード間電圧を供給する電圧供給回路と、
前記Ｘ線管容器の開口に対応するＸ線出射用の液密の窓を有し、前記Ｘ線管容器および前記電圧供給回路を電気絶縁性の液体とともに密封して収容する容器と、
前記容器の外側に搭載され前記容器の壁を液密に貫通する電気経路を通じて前記電圧供給回路に前記アノード・カソード間電圧の元となる電気を供給する電気供給回路と、
前記容器の外側に搭載され前記電気供給回路に制御信号を供給する制御回路と、
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。 - 前記銅合金の板は、隣接するもの同士の対向面が前記Ｘ線管から放射されるＸ線の方向と交差する傾きを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。 - 単一のねじ穴および複数のピン穴が端面に垂直に設けられた基部を有するＸ線管と、
エポキシラミネーテッド・グラスクロスシートの一体構造からなり、前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面、前記ねじ穴に対応して前記当接面に垂直に設けられ前記ねじ穴に螺合するねじが通過可能なねじ貫通孔、前記複数のピン穴に対応して前記当接面に垂直にそれぞれ設けられ対応するピン穴の径と同一の径を有し前記ピン穴に挿入されるピンが通過可能な複数のピン貫通孔、および、前記ねじ貫通孔が設けられた位置から前記当接面の延長方向に隔たる位置に形成された基部を有するブラケットと、
前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記ねじ貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部のねじ穴に螺合するねじと、
前記ブラケットにおいて前記当接面の反対側から前記複数のピン貫通孔を通じて前記Ｘ線管の基部の複数のピン穴にそれぞれ挿入される複数のピンと、
鉛が添加された銅合金の板および鉛とエポキシラミネーテッド・グラスクロスシートとを中間層が鉛となるように積層してなる複合材の板の組み合わせによって構成され、Ｘ線出射用の開口を有しこの開口以外からのＸ線の出射を阻止するように前記Ｘ線管を包含するとともに内壁に前記ブラケットの基部が取り付けられるＸ線管容器と、
前記Ｘ線管にアノード・カソード間電圧を供給する電圧供給回路と、
前記Ｘ線管容器の開口に対応するＸ線出射用の液密の窓を有し、前記Ｘ線管容器および前記電圧供給回路を電気絶縁性の液体とともに密封して収容する容器と、
前記容器の外側に搭載され前記容器の壁を液密に貫通する電気経路を通じて前記電圧供給回路に前記アノード・カソード間電圧の元となる電気を供給する電気供給回路と、
前記容器の外側に搭載され前記電気供給回路に制御信号を供給する制御回路と、
を具備することを特徴とするＸ線発生装置。 - 前記ブラケットの基部は前記Ｘ線管容器の内壁に当接する当接面を有し、この当接面の延長方向は前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面の延長方向に垂直である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記ブラケットは前記Ｘ線管の基部の端面が当接する当接面と前記基部との間の部分において概ね直角に曲がっている、
ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線発生装置。 - 前記複数のピン穴は前記ねじ穴に関して互いに反対側に設けられて対をなす２つのピン穴を含む、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記対をなす２つのピン穴は前記ねじ穴に関して対称的に位置する、
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線発生装置。 - 前記複数のピン穴は前記ねじ穴を中心とする円周上に等間隔に位置する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記複数のピン穴の数は４である、
ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線発生装置。 - 前記Ｘ線管の基部の端面は管軸に垂直である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記Ｘ線管容器は、前記Ｘ線管から相対的に遠い部分が前記銅合金の板で構成され、前記Ｘ線管に相対的に近い部分が前記複合材の板で構成される、
ことを特徴とする請求項３ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記銅合金の板および前記複合材の板は、隣接するもの同士の対向面が前記Ｘ線管から放射されるＸ線の方向と交差する傾きを有する、
ことを特徴とする請求項３ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記銅合金は鉛の比率が２１％以上かつ２６％以下である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記銅合金の板は厚みが少なくとも６ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。 - 前記複合材の板は前記中間層の厚みが少なくとも２ｍｍである、
ことを特徴とする請求項３ないし請求項１４のうちのいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
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