JP3950389B2 - X-ray tube - Google Patents

X-ray tube Download PDF

Info

Publication number
JP3950389B2
JP3950389B2 JP2002236547A JP2002236547A JP3950389B2 JP 3950389 B2 JP3950389 B2 JP 3950389B2 JP 2002236547 A JP2002236547 A JP 2002236547A JP 2002236547 A JP2002236547 A JP 2002236547A JP 3950389 B2 JP3950389 B2 JP 3950389B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
ray
envelope
ray tube
cooling member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002236547A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004079304A (en
Inventor
務 稲鶴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2002236547A priority Critical patent/JP3950389B2/en
Publication of JP2004079304A publication Critical patent/JP2004079304A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3950389B2 publication Critical patent/JP3950389B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲットの一方の面に電子線が入射されターゲットの他方の面からX線が放射されるX線管に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、真空外囲器内で電子線をターゲットの一方の面に入射させ、ターゲットの他方の面から放射されるX線を出射窓を介して外部に出射させる、いわゆる、透過型のX線管が知られている。
【0003】
このような透過型のX線管においては、電子線の入射によりターゲットが加熱され、ターゲットが高温になるとターゲットの損傷が促進される。このため、ターゲットの損傷を抑制すべくターゲットを冷却する必要があり、例えば、特開平4−262348号公報には、水冷管を備えた冷却部材でターゲットを冷却するX線管が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような透過型のX線管においては、ターゲットに入射される電子線を偏向すべく真空外囲器を外側から取り囲むような電磁コイル等の偏向コイルを備える場合がある。ところが、このような偏向コイルは駆動時に発熱するため、温度の変化に伴って偏向特性が変化してしまう。このため、ターゲット及び偏向コイルを冷却可能な手段が求められていた。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ターゲット及び偏向コイルを好適に冷却することが可能なX線管を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るX線管は、外囲器内で電子線をターゲットの一方の面に入射させ、ターゲットの他方の面から放射されるX線を外囲器に設けられた出射窓を介して外囲器の外に出射させるX線管において、外囲器の外に配設されターゲットに入射する電子線を偏向させる偏向コイルと、偏向コイルと外囲器との間に介在すると共に偏向コイル及びターゲットと熱的に接続された冷却部材と、を備えることを特徴とする。
【0007】
本発明のX線管によれば、冷却部材が冷却されることにより、冷却部材と熱的に接続されたターゲット及び偏向コイルが冷却される。このため、ターゲットに電子線が入射され発熱してもターゲットを所定の低温に維持できターゲットの損傷が低減されると共に、偏向コイルがその使用により発熱しても偏向コイルを所定の低温に維持でき偏向コイルの特性が変化しにくくされて電子線の偏向量を高精度に制御できる。さらに、冷却部材が偏向コイルと外囲器との間に介在し、偏向コイルと外囲器とが熱的に遮断されているので、偏向コイルで発生する熱が外囲器にほとんど伝達されず、X線管の劣化や特性の変動も低減される。
【0008】
ここで、ターゲットは出射窓の内側の面に形成され、冷却部材は出射窓を介してターゲットと熱的に接続されることが好ましい。
【0009】
これにより、X線管が小型かつ簡易な構造とされると共に、ターゲットの熱が出射窓を介して好適に冷却部材に伝達される。
【0010】
また、出射窓の外側の面に出射窓よりも熱伝導性が高い放熱薄板を備え、放熱薄板は冷却部材と熱的に接続されることが好ましい。
【0011】
ターゲットよりも熱伝導性が高い放熱薄板を介してターゲットや出射窓の熱が冷却部材に好適に伝達され、ターゲットの熱をより効率よく除熱することができる。
【0012】
また、冷却部材は、冷却媒体が通過可能な流路を備えることが好ましい。これにより、冷却媒体の通過によって冷却部材を簡易かつ好適に冷却することが可能とされる。
【0013】
また、ターゲットから発生するX線の状態を監視するX線監視手段を備え、冷却部材はさらにX線監視手段と熱的に接続されることが好ましい。
【0014】
これにより、ターゲットから発生するX線の状態をリアルタイムに監視することが可能とされ、X線の状態に基づいて、ターゲットに入射される電子線の電圧や電流等を制御したり、電子線を偏向させて電子線の入射位置を移動させたりすること等により、ターゲットから発生するX線の状態を一定にすることができる。また、X線監視手段が冷却部材によって冷却されるので、X線監視手段を所定の低温に維持することができ、X線の監視の精度が向上できる。
【0015】
また、X線監視手段は、出射窓でX線が出射される面よりもターゲットで電子線が入射される面側に設置されることが好ましい。
【0016】
これにより、X線監視手段を、出射窓でX線が出射される面よりもX線出射方向側に設置する場合に比して、出射窓から被検査物等へX線を照射する際にX線監視手段が邪魔にならない。このため、出射窓と被照射物等とを近接させることが可能とされ、拡大率の大きなX線画像等が得られる。
【0017】
また、X線監視手段は、さらに、冷却部材の内側に設置されることが好ましく、これにより、X線管をより小型化できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るX線管の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0019】
図1は、第一実施形態に係るX線管10を備えるX線発生装置1を示す概略構成図であり、図2は図1中のX線管10の断面図である。本実施形態のX線発生装置1は、図1に示すように、主として、ターゲット部材30へ電子線を照射してX線を発生させるX線管10と、X線管10に所定の電流電圧を印加して電子線を発生させるX線電源12と、X線管10を冷却すべく水等の冷却媒体をX線管10に対して供給する冷却媒体供給装置16と、X線電源12や冷却媒体供給装置16等と接続されX線管10からのX線の発生等を制御するコントローラ14と、を備えて構成されている。
【0020】
冷却媒体供給装置16は、冷却媒体の温度を測定する温度センサ16aと、温度センサ16aによって測定された温度に基づいて冷却媒体を所定の低温に冷却する冷却器16bと、所定の低温とされた冷却媒体をX線管10に対して供給し回収する循環ポンプ16cと、を備えている。
【0021】
X線管10は、いわゆる、透過型のX線管であって、図2に示すように、水平方向に延在する略円筒形状をなしほぼ真空状態に封止された真空外囲器(外囲器)20により外郭が構成されている。
【0022】
真空外囲器20の軸方向一端側(図2の左側)は金属材料からなる外囲器本体21であり、一端側が閉じられた横型円筒形状とされている。一方、真空外囲器20の軸方向他端側(図2の右側)は、ガラスやセラミクス等の絶縁体によって形成されたバルブ22であり、他端側が閉じられた横型円筒形状とされ、外囲器本体21と接続されている。
【0023】
真空外囲器20内には、真空外囲器20の中心軸に沿って一端側に向けて電子線を出射する電子銃23が配設され、この電子銃23はバルブ22の他端側に貫通固定された複数のピン24によって支持されている。このピン24は電子銃23内の電極やフィラメント等(不図示)と電気的に接続されると共に、図1に示すように、X線電源12と電気的に接続されており、電子銃23に所定の電流電圧を供給して電子銃23を駆動する。なお、図2に示すように、真空外囲器20内には、電子銃23を取り囲むように設置され電子線を収束させるフォーカス電極25が設置されている。
【0024】
外囲器本体21の一端側の端部で、電子銃23からの電子線が入射される部分には、平板状のターゲット部材30が嵌め込まれている。
【0025】
このターゲット部材30は、X線を透過し易くかつ所定の強度を有し出射窓として機能するターゲット基板32上に、電子線が入射されるとX線を発生するターゲット薄膜(ターゲット)34を形成させたものであり、ターゲット薄膜34が電子銃23に対面すると共に、ターゲット基板32が外囲器本体21の外に面するように外囲器本体21の一端に嵌め込まれている。ここで、ターゲット基板32としては、例えばベリリウム等が使用でき、ターゲット薄膜34としては、例えばタングステン等が使用できる。
【0026】
また、ターゲット部材30は、図1に示すように、外囲器本体21を介してX線電源12と電気的に接続され、所定の正の電圧が印加される。
【0027】
外囲器本体21の周壁の外側には、図2に示すように、外囲器本体21を軸回りに取り囲むように偏向コイル26が配設されている。この偏向コイル26は、電磁コイル(不図示)を有すると共に、図1に示すようにコントローラ14と接続されている。そして、偏向コイル26は、図2に示すように、電子銃23とターゲット部材30との間に電界や磁界を形成し、電子銃23からターゲット部材30に入射される電子線を偏向させてターゲット薄膜34における電子線の入射位置や電子線の集束度等を変更させる。
【0028】
そして、本実施形態のX線管10においては、銅等の導電性の高い材料により形成され、外囲器本体21を軸方向一端側から覆う冷却部材40を備えている。
【0029】
この冷却部材40は、真空外囲器20と同軸とされた円筒部40aと、中央に開口部40cが形成され円筒部40aの軸方向一端側の端部に連結された円環状のつば部40bと、を有している。
【0030】
円筒部40aは、その周壁内側が外囲器本体21の周壁外側に接すると共に、円筒部40aの周壁外側が偏向コイル26の周壁内側に接するように外囲器本体21と偏向コイル26との間に介在している。
【0031】
つば部40bは、外囲器本体21の一端側の端面に接するようにされている。また、つば部40bの開口部40cの開口面積は、ターゲット基板32の面積よりもやや小さくなるようにされており、つば部40bの開口部40cの近傍が、ターゲット基板32表面の周辺部と接触している。なお、ターゲット部材30の表面の中央部分は外部に対して露出されている。
【0032】
冷却部材40の円筒部40a内には、水等の冷却媒体が流通可能な冷媒流路(流路)40eが周方向に螺旋状に形成されている。冷媒流路40eの両端は、図1に示すように、各々連通管17を介して冷却媒体供給装置16と接続されており、冷却媒体供給装置16からの所定の低温とされた冷却媒体は、冷却部材40内の冷媒流路40eを通過することにより冷却部材40を冷却し、この冷却によって加熱された冷却媒体は冷却媒体供給装置16に戻る。
【0033】
さらに、本実施形態のX線管10においては、図2に示すように、外囲器本体21の周壁に設置され、ターゲット薄膜34からのX線をBe等のモニタ窓52を介して入射しX線の線量を監視するX線モニタ(X線監視手段)50を備えている。
【0034】
X線モニタ50は、冷却部材40の円筒部40aの周壁内面に接するようにされると共に、ターゲット基板32の表面よりも電子銃23側に位置するように、外囲器本体21の周壁に嵌め込まれている。
【0035】
また、X線モニタ50は、図1に示すように、コントローラ14と接続されており、モニタ窓52を介して検出したX線の線量等の状態をコントローラ14に送信する。
【0036】
次に、このようなX線管10を有するX線発生装置1の動作について説明する。
【0037】
コントローラ14は、X線電源12を制御し、X線管10の電子銃23とターゲット部材30とに所定の電流電圧を印加させ、電子銃23から電子線を出射させてターゲット薄膜34に入射させる。
【0038】
これにより、ターゲット薄膜34からX線が放射され、このX線は、ターゲット基板32を透過窓として透過して真空外囲器20から外部に出射される。
【0039】
また、コントローラ14は、X線モニタ50が検出するX線の線量等の状態をリアルタイムに監視し、ターゲット薄膜34から発生するX線の線量等が一定になるようにX線電源12や偏向コイル26を制御する。
【0040】
さらに、コントローラ14は冷却媒体供給装置16を制御し、所定の低温の冷却水が冷却部材40内を流通するようにさせる。
【0041】
このとき、ターゲット薄膜34は、電子線の入射により加熱されるが、この熱は、ターゲット基板32、冷却部材40のつば部40b、冷却部材40の円筒部40aを順に伝達し、冷媒流路40e内を通過する所定の低温とされた冷却媒体によって除熱されるため、ターゲット薄膜34の温度が所定の低温に維持される。このため、ターゲット薄膜34の劣化が低減されて、ターゲット部材30の長寿命化が達成できる。
【0042】
また、偏向コイル26が駆動されて偏向コイル26が発熱するが、この熱は、偏向コイル26と接触する冷却部材40の円筒部40aに伝達され、冷媒流路40e内の冷却媒体によって除熱されるので、偏向コイル26の温度が所定の低温に維持される。このため、偏向特性の変化がほとんどなくなるので、精度よく電子線の偏向を行うことが可能とされる。
【0043】
また、偏向コイル26と外囲器本体21との間に冷却部材40が介在しているので、偏向コイル26で発生する熱が外囲器本体21にほとんど伝わらず、外囲器本体21が加熱されることも防止され、真空外囲器20等の劣化も低減されている。さらに、外囲器本体21も冷却部材40と接触しているので、外囲器本体21も所定の定温に維持され、真空外囲器20の劣化がより低減されている。
【0044】
なお、偏向コイル26と外囲器本体21との間に冷却部材40を介在させず、外囲器本体21の外周に偏向コイル26が接するように配置して、冷却部材を単に、偏向コイル26の周壁外面や軸方向側の端面等と、ターゲット部材30と、に接触させるだけの構成が考えられるが、この場合、偏向コイル26からの熱が偏向コイル26の周壁内面を経て真空外囲器20に伝達されるので好ましくない。
【0045】
また、本実施形態のX線管10は、X線モニタ50を備えており、長時間の電子線の照射によるターゲット部材30の損傷や、電流や電圧の予期しない変動等によって、ターゲット部材30から発生するX線の線量等が変動しても、これを直ちに検出できる。このため、コントローラ14によってX線電源12の電流電圧を調整したり、偏向コイル26の偏向量の調節して未損傷のターゲット薄膜34に電子線を入射させたりすること等によって、X線の線量等をフィードバック補正することができ、ターゲット部材30から出射されるX線の線量等が一定とされ、X線源として好適である。
【0046】
また、このようなX線モニタ50においては、例えば、半導体素子等を用いて線量を検出する場合等、X線モニタ50自体の温度が変動すると検出値が大きく変動してしまい精度が悪化する場合がある。ところが、本実施形態においては、X線モニタ50が冷却部材40と接触していてX線モニタ50自体が所定の低温に維持されるため、X線モニタ50の検出特性の変動も低減されて、X線の線量等の状態を精度よく測定することができる。
【0047】
さらに、このX線モニタ50は、ターゲット基板32のX線出射面よりも、ターゲット薄膜34の電子線入射面側に設置されているので、このようなX線モニタ50が、ターゲット基板32から出射されるX線を受ける被照射物側の邪魔とならない。このため、被照射物等をターゲット基板32に近接させることができるので、高倍率のX線画像等を取得することができる。また、X線モニタ50は外囲器本体21に嵌め込まれていて、冷却部材40よりも内側とされているので、X線管10のコンパクト化が実現されている。
【0048】
次に、本発明の第二実施形態に係るX線管120について、図3を参照して説明する。本実施形態のX線管120が、第一実施形態に係るX線管10と異なる点は、ターゲット部材30に代えて、ターゲット部材30のターゲット基板32上にさらに放熱シート(放熱薄板)122を設けてなるターゲット部材130を備えている点であり、これに対応して放熱シート122の周辺部が、冷却部材40のつば部40bと接触されている。
【0049】
この放熱シート122は、ターゲット基板32よりも高熱伝導率でかつX線の透過率の高い軽元素材料からなるシートであり、例えば、グラファイトシート(松下電子部品株式会社製PGSグラファイトシート)等が採用できる。
【0050】
本実施形態によれば、ターゲット薄膜34やターゲット基板32の面内中央部分の熱が、熱伝導率の高い放熱シート122によってターゲット部材130の周辺部へ向かって効率よく伝達されて冷却部材40のつば部40bに達するので、より効率よくターゲット薄膜34の冷却が可能とされる。
【0051】
なお、本発明に係るX線管は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。
【0052】
例えば、上記実施形態においては、冷却部材40と、偏向コイル26やX線モニタ50やターゲット部材30,130とが直接接触しているがこれに限られず、他の熱伝導性の高い部材等を介して接触していてもよく、要は、偏向コイル26やX線モニタ50やターゲット部材30,130において発生する熱を除熱すべくこれらが冷却部材40と熱的に接続されていればよい。
【0053】
また、上記実施形態において、冷却部材40は冷却媒体が通過可能な冷媒流路40eを備え冷却媒体の通過によって冷却されるが、例えば、ペルチェ素子等によって電子冷却されてもよく、ファン等によって冷却されてもよい。
【0054】
また、上記実施形態において、外囲器本体21と冷却部材40とを別々の部材としているが、外囲器本体21を熱伝導率の高い銅等の部材として冷却部材と一体化してもよい。
【0055】
また、上記実施形態においては、小型かつ簡易な構造とすべくターゲット部材30のターゲット基板32が真空外囲器20の出射窓とされているが、ターゲット基板32とは別の出射窓を設けても構わない。また、ターゲット薄膜34を出射窓としてもよい。
【0056】
また、上記実施形態においては、X線モニタ50を出射窓としてのターゲット基板32よりも電子銃23側に配置しているが、X線モニタ50が十分小さい場合等には、出射窓よりもX線出射方向側に配置してもよい。
【0057】
また、上記実施形態においては、X線管10は真空外囲器20を備えているが、これに代えて、使用時に内部が減圧され不使用時には内部が常圧とされる開放型外囲器を備えていてもよい。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るX線管は、偏向コイルと外囲器との間に介在すると共に、偏向コイル及びターゲットと熱的に接続された冷却部材を備える。そして、冷却部材が冷却されることにより、冷却部材と熱的に接続されたターゲット及び偏向コイルが冷却され、ターゲットに電子線が入射されてもターゲットを所定の低温に維持できターゲットの損傷が低減される一方、偏向コイルを使用しても偏向コイルを所定の低温に維持でき偏向コイルの特性が変化しにくくされて電子線の偏向量を高精度に制御できる。さらに、冷却部材が偏向コイルと外囲器との間に介在し、偏向コイルと外囲器とが熱的に遮断されているので、偏向コイルで発生する熱が外囲器にほとんど伝達されず、X線管の劣化や特性の変動も低減される。
【0059】
これによって、ターゲット及び偏向コイルを好適に冷却することが可能なX線管が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態に係るX線管を備えるX線発生装置を示す概略構成図である。
【図2】図1中のX線管の断面図である。
【図3】第二実施形態に係るX線管の断面図である。
【符号の説明】
1…X線発生装置、10、120…X線管、20…真空外囲器(外囲器)、26…偏向コイル、32…ターゲット基板(出射窓)、34…ターゲット薄膜(ターゲット)、40…冷却部材、40e…冷媒流路(流路)、50…X線モニタ(X線監視手段)、122…放熱シート(放熱薄板)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray tube in which an electron beam is incident on one surface of a target and X-rays are emitted from the other surface of the target.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, so-called transmission X-rays in which an electron beam is incident on one surface of a target in a vacuum envelope and X-rays radiated from the other surface of the target are emitted to the outside through an emission window. The tube is known.
[0003]
In such a transmission type X-ray tube, the target is heated by the incidence of the electron beam, and damage to the target is promoted when the target becomes high temperature. For this reason, it is necessary to cool the target in order to suppress damage to the target. For example, JP-A-4-262348 discloses an X-ray tube that cools a target with a cooling member having a water-cooled tube. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Such a transmissive X-ray tube may include a deflection coil such as an electromagnetic coil that surrounds the vacuum envelope from the outside in order to deflect an electron beam incident on the target. However, since such a deflection coil generates heat during driving, the deflection characteristics change as the temperature changes. For this reason, a means capable of cooling the target and the deflection coil has been demanded.
[0005]
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the X-ray tube which can cool a target and a deflection | deviation coil suitably.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the X-ray tube according to the present invention, an electron beam is incident on one surface of a target in the envelope, and X-rays radiated from the other surface of the target are passed through an emission window provided in the envelope. In an X-ray tube that emits light outside an envelope, a deflection coil that is disposed outside the envelope and deflects an electron beam incident on a target, and is interposed between the deflection coil and the envelope and the deflection coil And a cooling member thermally connected to the target.
[0007]
According to the X-ray tube of the present invention, when the cooling member is cooled, the target and the deflection coil that are thermally connected to the cooling member are cooled. Therefore, even if an electron beam is incident on the target and generates heat, the target can be maintained at a predetermined low temperature, damage to the target can be reduced, and even if the deflection coil generates heat, the deflection coil can be maintained at a predetermined low temperature. The deflection coil characteristic is hardly changed, and the deflection amount of the electron beam can be controlled with high accuracy. Further, since the cooling member is interposed between the deflection coil and the envelope and the deflection coil and the envelope are thermally blocked, the heat generated in the deflection coil is hardly transmitted to the envelope. In addition, deterioration of the X-ray tube and fluctuation of characteristics are reduced.
[0008]
Here, the target is preferably formed on the inner surface of the exit window, and the cooling member is preferably thermally connected to the target through the exit window.
[0009]
As a result, the X-ray tube has a small and simple structure, and the heat of the target is suitably transmitted to the cooling member through the exit window.
[0010]
Further, it is preferable that a heat radiating thin plate having higher thermal conductivity than the light emitting window is provided on the outer surface of the light emitting window, and the heat radiating thin plate is thermally connected to the cooling member.
[0011]
The heat of the target and the emission window is suitably transmitted to the cooling member through the heat dissipation thin plate having higher thermal conductivity than the target, and the heat of the target can be removed more efficiently.
[0012]
The cooling member preferably includes a flow path through which the cooling medium can pass. As a result, the cooling member can be easily and suitably cooled by the passage of the cooling medium.
[0013]
Moreover, it is preferable that an X-ray monitoring means for monitoring the state of X-rays generated from the target is provided, and the cooling member is further thermally connected to the X-ray monitoring means.
[0014]
As a result, the state of the X-rays generated from the target can be monitored in real time. Based on the state of the X-rays, the voltage or current of the electron beam incident on the target can be controlled, or the electron beam can be controlled. The state of X-rays generated from the target can be made constant by, for example, deflecting and moving the incident position of the electron beam. Moreover, since the X-ray monitoring means is cooled by the cooling member, the X-ray monitoring means can be maintained at a predetermined low temperature, and the X-ray monitoring accuracy can be improved.
[0015]
Further, the X-ray monitoring means is preferably installed on the surface side where the electron beam is incident on the target rather than the surface where the X-ray is emitted from the exit window.
[0016]
Thereby, when irradiating X-rays from the exit window to the object to be inspected as compared with the case where the X-ray monitoring means is installed on the X-ray exit direction side with respect to the surface from which the X-ray is emitted at the exit window. X-ray monitoring means do not get in the way. For this reason, it is possible to bring the exit window and the object to be irradiated close to each other, and an X-ray image or the like having a large magnification can be obtained.
[0017]
Further, it is preferable that the X-ray monitoring means is further installed inside the cooling member, whereby the X-ray tube can be further downsized.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an X-ray tube according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0019]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an X-ray generator 1 including an X-ray tube 10 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the X-ray tube 10 in FIG. As shown in FIG. 1, the X-ray generator 1 of the present embodiment mainly includes an X-ray tube 10 that generates an X-ray by irradiating an electron beam to a target member 30, and a predetermined current voltage in the X-ray tube 10. An X-ray power source 12 that generates an electron beam by applying an X-ray, a cooling medium supply device 16 that supplies a cooling medium such as water to the X-ray tube 10 to cool the X-ray tube 10, And a controller 14 connected to the cooling medium supply device 16 and the like for controlling generation of X-rays from the X-ray tube 10 and the like.
[0020]
The cooling medium supply device 16 includes a temperature sensor 16a that measures the temperature of the cooling medium, a cooler 16b that cools the cooling medium to a predetermined low temperature based on the temperature measured by the temperature sensor 16a, and a predetermined low temperature. And a circulation pump 16c that supplies and recovers the cooling medium to the X-ray tube 10.
[0021]
The X-ray tube 10 is a so-called transmission type X-ray tube, and as shown in FIG. 2, a vacuum envelope (outside) having a substantially cylindrical shape extending in a horizontal direction and sealed in a substantially vacuum state. The outer shell is constituted by the (enclosure) 20.
[0022]
One end side in the axial direction of the vacuum envelope 20 (left side in FIG. 2) is an envelope body 21 made of a metal material, and has a horizontal cylindrical shape with one end side closed. On the other hand, the other end side in the axial direction of the vacuum envelope 20 (the right side in FIG. 2) is a bulb 22 formed of an insulator such as glass or ceramics, and has a horizontal cylindrical shape with the other end side closed. It is connected to the envelope body 21.
[0023]
An electron gun 23 that emits an electron beam toward one end along the central axis of the vacuum envelope 20 is disposed in the vacuum envelope 20, and the electron gun 23 is disposed on the other end side of the bulb 22. It is supported by a plurality of pins 24 fixed through. The pin 24 is electrically connected to an electrode, a filament, and the like (not shown) in the electron gun 23, and is also electrically connected to the X-ray power source 12 as shown in FIG. The electron gun 23 is driven by supplying a predetermined current voltage. As shown in FIG. 2, a focus electrode 25 is provided in the vacuum envelope 20 so as to surround the electron gun 23 and converge the electron beam.
[0024]
A flat target member 30 is fitted into a portion where the electron beam from the electron gun 23 is incident at an end portion on one end side of the envelope body 21.
[0025]
This target member 30 forms a target thin film (target) 34 that generates X-rays when an electron beam is incident on a target substrate 32 that easily transmits X-rays and has a predetermined intensity and functions as an exit window. The target thin film 34 faces the electron gun 23 and is fitted into one end of the envelope body 21 so that the target substrate 32 faces the outside of the envelope body 21. Here, for example, beryllium or the like can be used as the target substrate 32, and tungsten or the like can be used as the target thin film 34, for example.
[0026]
Further, as shown in FIG. 1, the target member 30 is electrically connected to the X-ray power source 12 via the envelope body 21 and a predetermined positive voltage is applied.
[0027]
As shown in FIG. 2, a deflection coil 26 is disposed outside the peripheral wall of the envelope body 21 so as to surround the envelope body 21 around its axis. The deflection coil 26 has an electromagnetic coil (not shown) and is connected to the controller 14 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the deflection coil 26 forms an electric field or magnetic field between the electron gun 23 and the target member 30, deflects the electron beam incident on the target member 30 from the electron gun 23, and The incident position of the electron beam on the thin film 34, the focusing degree of the electron beam, and the like are changed.
[0028]
The X-ray tube 10 of the present embodiment includes a cooling member 40 that is formed of a highly conductive material such as copper and covers the envelope body 21 from one end side in the axial direction.
[0029]
The cooling member 40 includes a cylindrical portion 40a that is coaxial with the vacuum envelope 20, and an annular collar portion 40b that is formed with an opening 40c at the center and is connected to an end portion on one axial end side of the cylindrical portion 40a. And have.
[0030]
The cylindrical portion 40 a has an inner peripheral wall that is in contact with the outer peripheral wall of the envelope body 21, and an outer peripheral wall of the cylindrical portion 40 a that is in contact with the inner peripheral wall of the deflection coil 26. Is intervening.
[0031]
The collar portion 40 b is in contact with the end face on one end side of the envelope body 21. Further, the opening area of the opening 40c of the collar portion 40b is set to be slightly smaller than the area of the target substrate 32, and the vicinity of the opening portion 40c of the collar portion 40b is in contact with the peripheral portion of the surface of the target substrate 32. is doing. The central portion of the surface of the target member 30 is exposed to the outside.
[0032]
In the cylindrical portion 40a of the cooling member 40, a refrigerant flow path (flow path) 40e through which a cooling medium such as water can flow is formed in a spiral shape in the circumferential direction. As shown in FIG. 1, both ends of the refrigerant flow path 40 e are connected to the cooling medium supply device 16 via the communication pipes 17. The cooling medium having a predetermined low temperature from the cooling medium supply device 16 is The cooling member 40 is cooled by passing through the refrigerant flow path 40 e in the cooling member 40, and the cooling medium heated by this cooling returns to the cooling medium supply device 16.
[0033]
Furthermore, in the X-ray tube 10 of this embodiment, as shown in FIG. 2, it is installed on the peripheral wall of the envelope body 21, and the X-rays from the target thin film 34 enter through a monitor window 52 such as Be. An X-ray monitor (X-ray monitoring means) 50 for monitoring the X-ray dose is provided.
[0034]
The X-ray monitor 50 is fitted into the peripheral wall of the envelope body 21 so as to be in contact with the inner surface of the peripheral wall of the cylindrical portion 40 a of the cooling member 40 and to be located closer to the electron gun 23 than the surface of the target substrate 32. It is.
[0035]
Further, as shown in FIG. 1, the X-ray monitor 50 is connected to the controller 14, and transmits a state such as an X-ray dose detected through the monitor window 52 to the controller 14.
[0036]
Next, the operation of the X-ray generator 1 having such an X-ray tube 10 will be described.
[0037]
The controller 14 controls the X-ray power supply 12, applies a predetermined current voltage to the electron gun 23 and the target member 30 of the X-ray tube 10, emits an electron beam from the electron gun 23, and enters the target thin film 34. .
[0038]
As a result, X-rays are emitted from the target thin film 34, and the X-rays are transmitted through the target substrate 32 as a transmission window and emitted from the vacuum envelope 20 to the outside.
[0039]
Further, the controller 14 monitors the state of the X-ray dose detected by the X-ray monitor 50 in real time, and the X-ray power source 12 and the deflection coil so that the X-ray dose generated from the target thin film 34 becomes constant. 26 is controlled.
[0040]
Further, the controller 14 controls the cooling medium supply device 16 so that cooling water having a predetermined low temperature flows through the cooling member 40.
[0041]
At this time, the target thin film 34 is heated by the incidence of the electron beam, and this heat is transmitted in order through the target substrate 32, the collar portion 40b of the cooling member 40, and the cylindrical portion 40a of the cooling member 40, and the refrigerant flow path 40e. Since the heat is removed by the cooling medium having a predetermined low temperature passing through the inside, the temperature of the target thin film 34 is maintained at a predetermined low temperature. For this reason, the deterioration of the target thin film 34 is reduced, and the life of the target member 30 can be extended.
[0042]
Further, the deflection coil 26 is driven to generate heat, and this heat is transmitted to the cylindrical portion 40a of the cooling member 40 that contacts the deflection coil 26 and is removed by the cooling medium in the refrigerant flow path 40e. Therefore, the temperature of the deflection coil 26 is maintained at a predetermined low temperature. For this reason, since the change of the deflection characteristic is almost eliminated, the electron beam can be deflected with high accuracy.
[0043]
In addition, since the cooling member 40 is interposed between the deflection coil 26 and the envelope body 21, the heat generated by the deflection coil 26 is hardly transmitted to the envelope body 21, and the envelope body 21 is heated. This also prevents the vacuum envelope 20 and the like from being deteriorated. Furthermore, since the envelope body 21 is also in contact with the cooling member 40, the envelope body 21 is also maintained at a predetermined constant temperature, and the deterioration of the vacuum envelope 20 is further reduced.
[0044]
It should be noted that the cooling member 40 is not interposed between the deflection coil 26 and the envelope body 21, and is disposed so that the deflection coil 26 is in contact with the outer periphery of the envelope body 21. In this case, heat from the deflection coil 26 passes through the inner surface of the peripheral wall of the deflection coil 26 and the vacuum envelope. 20 is not preferable.
[0045]
In addition, the X-ray tube 10 of the present embodiment includes an X-ray monitor 50. The target member 30 may be damaged by damage of the target member 30 due to long-time electron beam irradiation, unexpected fluctuations in current and voltage, and the like. Even if the generated X-ray dose varies, it can be detected immediately. For this reason, the X-ray dose is adjusted by adjusting the current voltage of the X-ray power supply 12 by the controller 14 or adjusting the deflection amount of the deflection coil 26 so that an electron beam is incident on the undamaged target thin film 34. The X-ray dose emitted from the target member 30 is constant and is suitable as an X-ray source.
[0046]
Further, in such an X-ray monitor 50, for example, when the dose is detected using a semiconductor element or the like, when the temperature of the X-ray monitor 50 itself fluctuates, the detection value greatly fluctuates and the accuracy deteriorates. There is. However, in this embodiment, since the X-ray monitor 50 is in contact with the cooling member 40 and the X-ray monitor 50 itself is maintained at a predetermined low temperature, fluctuations in detection characteristics of the X-ray monitor 50 are also reduced. It is possible to accurately measure a state such as an X-ray dose.
[0047]
Further, since the X-ray monitor 50 is installed closer to the electron beam incident surface side of the target thin film 34 than the X-ray emission surface of the target substrate 32, the X-ray monitor 50 emits from the target substrate 32. It does not interfere with the irradiated object side that receives X-rays. For this reason, since an irradiated object etc. can be made to adjoin to the target board | substrate 32, a high-magnification X-ray image etc. can be acquired. In addition, since the X-ray monitor 50 is fitted into the envelope body 21 and is located inside the cooling member 40, the X-ray tube 10 can be made compact.
[0048]
Next, an X-ray tube 120 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The X-ray tube 120 of this embodiment differs from the X-ray tube 10 according to the first embodiment in that a heat radiating sheet (heat radiating thin plate) 122 is further provided on the target substrate 32 of the target member 30 instead of the target member 30. The target member 130 is provided, and the peripheral portion of the heat radiation sheet 122 is in contact with the flange portion 40 b of the cooling member 40 correspondingly.
[0049]
The heat radiating sheet 122 is a sheet made of a light element material having higher thermal conductivity and higher X-ray transmittance than the target substrate 32. For example, a graphite sheet (PGS graphite sheet manufactured by Matsushita Electronic Components Co., Ltd.) is used. it can.
[0050]
According to the present embodiment, the heat of the in-plane center portion of the target thin film 34 and the target substrate 32 is efficiently transmitted toward the peripheral portion of the target member 130 by the heat dissipation sheet 122 having high thermal conductivity, and the cooling member 40. Since the collar 40b is reached, the target thin film 34 can be cooled more efficiently.
[0051]
In addition, the X-ray tube which concerns on this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation aspect can be taken.
[0052]
For example, in the above-described embodiment, the cooling member 40 and the deflection coil 26, the X-ray monitor 50, and the target members 30 and 130 are in direct contact with each other. In short, it is only necessary that they are thermally connected to the cooling member 40 in order to remove heat generated in the deflection coil 26, the X-ray monitor 50, and the target members 30 and 130. .
[0053]
In the above embodiment, the cooling member 40 includes the refrigerant flow path 40e through which the cooling medium can pass and is cooled by the passage of the cooling medium. However, the cooling member 40 may be electronically cooled by a Peltier element or the like, or cooled by a fan or the like. May be.
[0054]
Moreover, in the said embodiment, although the envelope main body 21 and the cooling member 40 are made into a separate member, you may integrate the envelope main body 21 with a cooling member as members, such as copper with high heat conductivity.
[0055]
Further, in the above embodiment, the target substrate 32 of the target member 30 is used as the exit window of the vacuum envelope 20 so as to have a small and simple structure, but an exit window different from the target substrate 32 is provided. It doesn't matter. Further, the target thin film 34 may be used as the exit window.
[0056]
In the above-described embodiment, the X-ray monitor 50 is disposed closer to the electron gun 23 than the target substrate 32 serving as an emission window. You may arrange | position in the line | wire emission direction side.
[0057]
In the above embodiment, the X-ray tube 10 includes the vacuum envelope 20, but instead of this, an open envelope in which the inside is depressurized during use and the inside is normal pressure when not in use. May be provided.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, the X-ray tube according to the present invention includes the cooling member interposed between the deflection coil and the envelope and thermally connected to the deflection coil and the target. By cooling the cooling member, the target and the deflection coil that are thermally connected to the cooling member are cooled, and even if an electron beam is incident on the target, the target can be maintained at a predetermined low temperature, and damage to the target is reduced. On the other hand, even if the deflection coil is used, the deflection coil can be maintained at a predetermined low temperature, and the characteristics of the deflection coil are hardly changed, so that the deflection amount of the electron beam can be controlled with high accuracy. Further, since the cooling member is interposed between the deflection coil and the envelope and the deflection coil and the envelope are thermally blocked, the heat generated in the deflection coil is hardly transmitted to the envelope. In addition, deterioration of the X-ray tube and fluctuation of characteristics are reduced.
[0059]
Thereby, an X-ray tube capable of suitably cooling the target and the deflection coil is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an X-ray generation apparatus including an X-ray tube according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the X-ray tube in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an X-ray tube according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray generator, 10, 120 ... X-ray tube, 20 ... Vacuum envelope (envelope), 26 ... Deflection coil, 32 ... Target substrate (output window), 34 ... Target thin film (target), 40 ... Cooling member, 40e ... Refrigerant flow path (flow path), 50 ... X-ray monitor (X-ray monitoring means), 122 ... Heat radiation sheet (heat radiation thin plate).

Claims (7)

外囲器内で電子線をターゲットの一方の面に入射させ、前記ターゲットの他方の面から放射されるX線を前記外囲器に設けられた出射窓を介して前記外囲器の外に出射させるX線管において、
前記外囲器の外に配設され、前記ターゲットに入射する電子線を偏向させる偏向コイルと、
前記偏向コイルと前記外囲器との間に介在すると共に、前記偏向コイル及び前記ターゲットと熱的に接続された冷却部材と、
を備えることを特徴とするX線管。
An electron beam is incident on one surface of the target in the envelope, and X-rays radiated from the other surface of the target are exposed to the outside of the envelope through an emission window provided in the envelope. In the X-ray tube to be emitted,
A deflection coil disposed outside the envelope and deflecting an electron beam incident on the target;
A cooling member interposed between the deflection coil and the envelope and thermally connected to the deflection coil and the target;
An X-ray tube comprising:
前記ターゲットは前記出射窓の内側の面に形成され、前記冷却部材は前記出射窓を介して前記ターゲットと熱的に接続されることを特徴とする、請求項1に記載のX線管。The X-ray tube according to claim 1, wherein the target is formed on an inner surface of the exit window, and the cooling member is thermally connected to the target through the exit window. 前記出射窓の外側の面に前記出射窓よりも熱伝導性が高い放熱薄板を備え、前記放熱薄板は前記冷却部材と熱的に接続されることを特徴とする、請求項2に記載のX線管。3. The X of claim 2, further comprising a heat radiating thin plate having higher heat conductivity than the light emitting window on an outer surface of the light emitting window, wherein the heat radiating thin plate is thermally connected to the cooling member. Wire tube. 前記冷却部材は、冷却媒体が通過可能な流路を備えることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載のX線管。The X-ray tube according to claim 1, wherein the cooling member includes a flow path through which a cooling medium can pass. 前記ターゲットから発生するX線の状態を監視するX線監視手段を備え、前記冷却部材はさらに前記X線監視手段と熱的に接続されることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載のX線管。The X-ray monitoring means for monitoring the state of the X-rays generated from the target is provided, and the cooling member is further thermally connected to the X-ray monitoring means. The X-ray tube according to one item. 前記X線監視手段は、前記出射窓で前記X線が出射される面よりも前記ターゲットで前記電子線が入射される面側に設置されることを特徴とする、請求項5に記載のX線管。The X-ray monitoring unit according to claim 5, wherein the X-ray monitoring unit is disposed closer to a surface on which the electron beam is incident on the target than a surface on which the X-ray is emitted from the emission window. Wire tube. 前記X線監視手段は、さらに、前記冷却部材の内側に設置されることを特徴とする、請求項6に記載のX線管。The X-ray tube according to claim 6, wherein the X-ray monitoring unit is further installed inside the cooling member.
JP2002236547A 2002-08-14 2002-08-14 X-ray tube Expired - Fee Related JP3950389B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002236547A JP3950389B2 (en) 2002-08-14 2002-08-14 X-ray tube

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002236547A JP3950389B2 (en) 2002-08-14 2002-08-14 X-ray tube

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004079304A JP2004079304A (en) 2004-03-11
JP3950389B2 true JP3950389B2 (en) 2007-08-01

Family

ID=32020689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002236547A Expired - Fee Related JP3950389B2 (en) 2002-08-14 2002-08-14 X-ray tube

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3950389B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118155A1 (en) 2011-03-02 2012-09-07 浜松ホトニクス株式会社 Cooling structure for open x-ray source, and open x-ray source
US11728121B2 (en) 2021-01-22 2023-08-15 Hamamatsu Photonics K.K. X-ray module

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5179797B2 (en) * 2007-08-10 2013-04-10 浜松ホトニクス株式会社 X-ray generator
JP5267150B2 (en) * 2009-01-20 2013-08-21 株式会社島津製作所 X-ray tube device
JP5322888B2 (en) * 2009-10-30 2013-10-23 株式会社東芝 X-ray tube
JP2011129430A (en) * 2009-12-18 2011-06-30 Toshiba Corp X-ray inspection device
DE102010032338B4 (en) * 2010-07-27 2017-08-24 X-Ray Worx Gmbh Microfocus X-ray tube
JP5675987B2 (en) * 2010-08-27 2015-02-25 ジーイー センシング アンド インスペクション テクノロジーズ ゲ−エムベーハー Microfocus X-ray tube for high-resolution X-ray equipment
KR101094136B1 (en) * 2010-08-30 2011-12-14 단국대학교 산학협력단 X-ray generator driven by pyroelectric-crystals using radiation devices
GB2490478B (en) 2011-04-20 2014-04-23 Siemens Plc Superconducting magnets with thermal radiation shields
KR101177864B1 (en) * 2011-09-23 2012-08-28 주식회사엑스엘 Integrated x-ray generating apparatus
JP6153314B2 (en) * 2012-11-19 2017-06-28 キヤノン株式会社 X-ray transmission type target and manufacturing method thereof
JP6326758B2 (en) * 2013-10-16 2018-05-23 株式会社島津製作所 X-ray generator
JP6366983B2 (en) * 2014-04-07 2018-08-01 東芝電子管デバイス株式会社 X-ray tube
JPWO2017183693A1 (en) * 2016-04-21 2018-12-13 株式会社カネカ Target, target manufacturing method, and neutron generator
CN108780672B (en) 2016-04-21 2022-03-01 株式会社钟化 Support substrate for radioisotope production, target plate for radioisotope production, and method for producing support substrate
CN108780670B (en) 2016-04-28 2022-04-05 株式会社钟化 Beam intensity conversion film and method for manufacturing beam intensity conversion film
JP7505992B2 (en) 2021-01-22 2024-06-25 浜松ホトニクス株式会社 X-ray Module
JP7505993B2 (en) 2021-01-22 2024-06-25 浜松ホトニクス株式会社 X-ray Module

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118155A1 (en) 2011-03-02 2012-09-07 浜松ホトニクス株式会社 Cooling structure for open x-ray source, and open x-ray source
JP2012182078A (en) * 2011-03-02 2012-09-20 Hamamatsu Photonics Kk Cooling structure for open-type x-ray source and open-type x-ray source
US9449779B2 (en) 2011-03-02 2016-09-20 Hamamatsu Photonics K.K. Cooling structure for open x-ray source, and open x-ray source
US11728121B2 (en) 2021-01-22 2023-08-15 Hamamatsu Photonics K.K. X-ray module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004079304A (en) 2004-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3950389B2 (en) X-ray tube
US4993055A (en) Rotating X-ray tube with external bearings
JP4169219B2 (en) X-ray generator
US9208987B2 (en) Radioactive ray generating apparatus and radioactive ray imaging system
US7298826B2 (en) X-ray generator
US6661876B2 (en) Mobile miniature X-ray source
US6480572B2 (en) Dual filament, electrostatically controlled focal spot for x-ray tubes
JP3839528B2 (en) X-ray generator
JP2000340146A (en) X-ray generating device
US11166360B2 (en) X-ray generator
EP4174901A2 (en) Fluid cooled reflective x-ray source
JP2003115398A (en) X-ray equipment
WO2019198341A1 (en) X-ray generator and x-ray utilization system
US11728121B2 (en) X-ray module
JP7505993B2 (en) X-ray Module
JP7505992B2 (en) X-ray Module
US20240006145A1 (en) X-ray generation device and x-ray imaging system
US20240105415A1 (en) X-ray tube assembly and x-ray ct equipment
KR20110093489A (en) Target assembly and x-ray generating apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050725

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070417

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3950389

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100427

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120427

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130427

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130427

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140427

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees