JP4263861B2

JP4263861B2 - Ｘ線管およびその製造方法

Info

Publication number: JP4263861B2
Application number: JP2001400410A
Authority: JP
Inventors: 豊雄山本; 清水　　仁; 博文大貫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003203591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＸ線管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管はＸ線を放出する電子管で、その用途に応じていろいろな種類のものが実用化されている。たとえば歯科用撮影装置には固定陽極型のＸ線管が使用されている。
【０００３】
ここで、従来のＸ線管について、固定陽極型Ｘ線管を例にとり図４を参照して説明する。符号４１は真空容器で、その主要部分はガラスなどの絶縁物で形成されている。真空容器４１内の一方の側に陽極４２が配置され、陽極４２の前面にＸ線を放出するターゲット領域４３が設けられている。真空容器４１内の他方の側に、陰極４４が配置されている。陰極４４はフィラメントカップ４４ａおよびフィラメント４４ｂなどから構成され、これらはリード端子４５と電気的に接続されている。
【０００４】
上記した構成において、フィラメント４４ｂから発生した電子ビーム４６が矢印Ｙ方向に進んでターゲット領域４３に衝突し、ターゲット領域４３からＸ線４７が放出する。放出したＸ線４７は真空容器４１に設けたＸ線窓４１ａを通して外に取り出される。
【０００５】
Ｘ線管はいくつかの工程を経て製造される。その製造工程の１つに耐電圧を高めるためのエージング工程がある。ここでエージング工程の一例について図５を参照して説明する。
【０００６】
まず、管内を排気し（ステップＳ１）する。次に、陽極４２と陰極４４間に直流電圧を印加するスポットノッキング（ステップＳ２）を行い、その後、陰極４４から電子ビームを照射する負荷エージング（ステップＳ３）を行う。そして最終的に、良品か不良品かの判定試験が行われる（ステップＳ４）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＸ線管は、動作時、陽極４２および陰極４４間に数１０ｋＶから２００ｋＶの範囲の高電圧が印加される。したがって、高電圧に対して十分な耐電圧が必要とされ、その条件に合わせて電極間の距離や電極形状が決められる。また、放電を防止するために、製造時、管内を高真空に維持し、微細な突起などが残らないように加工される。
【０００８】
ところで、Ｘ線管は、電子ビームを照射しない状態での耐電圧は比較的容易に確保される。しかし、電子ビームを照射しＸ線を放出する状態になると、絶縁物製の真空容器と陰極間に放電が発生しやすくなる。
【０００９】
たとえば、電子ビーム４６がターゲット領域４３に衝突すると、ターゲット領域４３から反跳電子が発生する。反跳電子は真空容器４１の内面に入射し、入射する電子よりも多い２次電子が真空容器４１から放出する。このとき、真空容器４１の内面たとえば電子の入射した部分がプラスに帯電し、真空容器４１と陰極４４間の電位勾配が大きくなり、放電が発生しやすくなる。
【００１０】
電子はプラスに帯電した部分に多く集まる。そのため、帯電の程度がわずかでも、反跳電子や近傍から放射した２次電子が帯電した部分に集まり、２次電子の放出が繰り返され、帯電の程度が部分的に強くなる。その結果、真空容器４１の一部にプラスの強い帯電領域が形成され、そこに向かって陰極４４から電子が放出し、大電流を伴う放電が発生する。
【００１１】
従来のＸ線管は、真空容器４１のプラス帯電による放電を防止するために、たとえば真空容器４１および陰極４４間の距離を長くし、電位勾配を緩やかにする方法が採用されている。しかし、この方法は放電を十分に防止できない。また、長時間のエージングが必要となり、不良率が高くなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記した欠点を解決し、放電の発生を少なくしたＸ線管およびその製造方法を提供することを目的とする
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームの照射によりＸ線を放出するターゲット領域を有する陽極と、前記陰極および前記陽極を収納し、主要部分が絶縁物で形成された真空容器とを具備したＸ線管において、前記陽極はターゲット領域を囲み陰極方向に伸びる遮蔽体を有し、前記陰極および陰極の前後の空間部分を囲む、前記真空容器部分の内面の環状領域の少なくとも一部に電極とは絶縁され、前記ターゲット領域を形成する材料を蒸着で成膜した導電性部材を配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームの照射によりＸ線を放出するターゲット領域を有する陽極と、前記陰極および前記陽極を収納し、その主要部分が絶縁物で形成された真空容器とを具備したＸ線管の製造方法において、前記ターゲット領域を囲み陰極方向に伸びる遮蔽体を有する陽極の前記ターゲット領域を形成する材料を加熱して溶解させ、前記陰極および陰極の前後の空間部分を囲む少なくとも一部の前記真空容器の内面に付着させるターゲット溶解工程をもつことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、固定陽極型Ｘ線管を例にとり図１を参照して説明する。符号１１は真空容器で、その主要部分はガラスなどの絶縁物で形成されている。真空容器１１の一部にＸ線を取り出すＸ線窓１１ａが設けられ、その内面の一部に導電性部材たとえば金属膜１２がたとえば管軸ｍを囲むように環状に形成されている。
【００１６】
真空容器１１内の一方の側に陽極１３が配置され、陽極１３の前面にターゲット領域１４が設けられている。また、陽極１３のたとえばターゲット領域１４を囲んで、管軸ｍ方向に前方に伸びるたとえば筒状の陽極遮蔽体１５が配置されている。陽極遮蔽体１５のＸ線窓１１ａと対向する位置に、ターゲット領域１４から放出したＸ線が通るための開口１５ａが設けられている。
【００１７】
真空容器１１内の他方の側に、陽極１３に対向して陰極１６が配置されている。陰極１６はフィラメントカップ１６ａやフィラメント１６ｂなどから構成され、これらは複数のリード端子１７と電気的に接続されている。
【００１８】
上記した構成において、リード端子１７を通してフィラメント１６ｂに電源電圧が印加され電子ビーム１８を発生する。電子ビーム１８は矢印Ｙで示すようにターゲット領域１４に衝突し、ターゲット領域１４からＸ線１９が放出する。放出したＸ線１９は、陽極遮蔽体１５の開口１５ａおよびＸ線窓１１ａを通して外に取り出される。
【００１９】
なお、真空容器１１の内面に形成する金属膜１２は、たとえばＸ線管の通常の動作時よりも高いエネルギーの電子ビーム１８をターゲット領域１４に照射し、ターゲット領域１４の表面を溶融温度まで加熱し、ターゲット領域１４の材料たとえばタングステンなどの金属を真空蒸着によって成膜する。このとき、ターゲット材料は点線Ｄで示すように飛散し、陽極遮蔽体１５や陰極１６の陰にならない領域、たとえば陰極１６のフィラメントカップ１６ａを囲む環状領域および陰極１６の陽極１３側前方の一部空間を囲む環状領域に成膜する。なお、金属膜１２の陽極１３側端部は陽極遮蔽体１５に接近しないようにし、たとえば陽極遮蔽体１５を囲む部分には成膜しない。また、金属膜１２は陰極１６に対しても電気的に絶縁するように成膜する。
【００２０】
上記した構成によれば、真空容器１１の内面に導電性の金属膜１２が形成されている。したがって、動作時、電子ビーム１８の照射によってターゲット領域１４から発生した反跳電子は金属膜１２の部分に入射する。このとき、２次電子の放出で金属膜１２が帯電しても、電荷が金属膜１２全体に分散し、部分的に強く帯電するようなことがない。また、２次電子の放出特性が真空容器１１を形成するガラスと相違し、電位の上昇も抑えられる。その結果、電位勾配の上昇がゆるくなり放電が防止される。また、電極間の距離を長くする必要もなくなり、小型で高耐電圧のＸ線管が実現される。
【００２１】
また、ターゲット領域１４の周囲に陰極１６方向に伸びる筒状の陽極遮蔽体１５を配置し、陽極１３の近傍たとえばＸ線窓１１ａの周辺に金属膜１２を形成しないようにしている。金属膜１２は、真空容器１１内面に他の電極と絶縁状態いわゆる電気的に接続しない状態で成膜される。そのため、金属膜１２が陽極１３近傍にあると、陽極１３の電位の影響を受けて金属膜１２がプラス側に帯電し、放電防止効果が小さくなる。
【００２２】
また、金属膜１２は、導電性が良くなるように厚く成膜した方が効果が大きい。しかし、僅かに変色が見られる程度の薄い膜の場合でも効果が得られる。
【００２３】
ここで、上記したＸ線管の製造方法について、そのエージング工程を図２で説明する。
【００２４】
真空容器内に陽極１３や陰極１６などを収納したＸ線管は、まず、管内の排気が行われる（ステップＳ１）。次に、Ｘ線管に過入力を瞬時に投入しターゲット領域１４を形成するターゲット材料たとえばタングステンなどを溶解する（ステップＳ２）。このとき、ターゲット材料が蒸発し、陰極１６のフィラメントカップ１６ａやその近傍を囲んでたとえば環状の帯になって真空容器１１の内面に付着し、たとえば目視で確認できない程度に薄膜状にコーティングされる。
【００２５】
次に、陽極１３および陰極１６間に直流電圧を印加して大電流を流し、部分的に放電を発生させ、電極の突起部分を除去するスポットノッキングを行う（ステップＳ３）。
【００２６】
次に、陽極１３および陰極１６間に直流電圧を印加した状態で、電子ビームをターゲット領域１４の照射する負荷エージングを行う（ステップＳ４）。
【００２７】
そして最終的に、放電の有無を確認し、良品か不良品かの判定試験が行われる（ステップＳ５）。
【００２８】
ここで、本発明の他の実施形態について、もう１つのエージング工程を図３で説明する。図３は図２に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明は一部省略する。
【００２９】
この実施形態は、排気（ステップＳ１）とＴＧ溶解（ステップＳ２）の間に、ＡＣエージング（ステップＳ３１）が行われる。
【００３０】
ＡＣエージングは陽極１３および陰極１６間に交流電圧を印加する方法で、交流電圧はたとえば小さな値から大きな値まで変化させる。ＡＣエージングの場合、陽極１３や陰極１６に印加する電圧の極性が変わるため、大きな放電が発生せず放電しやすい箇所が放電し、電極の突起部分が除去される。また、管球内の状態たとえばエミッションや電子軌道などが安定化し、その後に行うＴＧ溶解（ステップＳ２）において、ターゲット材料が真空容器の内面に均一にコーティングされる。したがって、真空容器の帯電が抑えられ、放電をより確実に防止できる効果がある。
【００３１】
実験によれば、最終の負荷試験で良品と判定される率が大幅に改善するという結果が得られている。この場合、エージングを繰り返し行うＸ線管の数も少なくなり、コストが軽減する。
【００３２】
上記の実施形態は、ターゲット材料を溶解して金属膜を形成している。しかし、たとえば筒状の金属部材を真空容器内側たとえばその内面など必要な領域に配置する構造にすることもできる。また、この発明は、固定陽極型Ｘ線管に限らず、回転型陽極Ｘ線管にも適用できる。
【００３３】
また、放電を防止する金属膜や金属部材などの導電性部材は、陰極近傍を囲むように環状に設けることが望ましい。しかし、必ずしも環状である必要はなく、部分的に設ける構造であってもよい。
【００３４】
上記した構成によれば、Ｘ線管の動作時に、真空容器への部分的なプラスへの帯電が抑えられる。その結果、放電の発生が防止され、小型で耐電圧特性のよいＸ線管およびその製造方法が提供される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、放電の発生を少なくしたＸ線管およびその製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための概略の構造図である。
【図２】本発明の製造方法を説明するためのフロー図である。
【図３】本発明の他の製造方法を説明するためのフロー図である。
【図４】従来例を説明するための概略の構造図である。
【図５】従来例の製造方法を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１１…真空容器
１１ａ…Ｘ線窓
１２…金属膜
１３…陽極
１４…ターゲット領域
１５…陽極遮蔽体
１５ａ…陽極遮蔽体の開口
１６…陰極
１６ａ…陰極のフィラメントカップ
１６ｂ…陰極のフィラメント
１７…リード端子
１８…電子ビーム
１９…Ｘ線
ｍ…管軸

Claims

電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームの照射によりＸ線を放出するターゲット領域を有する陽極と、前記陰極および前記陽極を収納し、主要部分が絶縁物で形成された真空容器とを具備したＸ線管において、前記陽極はターゲット領域を囲み陰極方向に伸びる遮蔽体を有し、前記陰極および陰極の前後の空間部分を囲む、前記真空容器部分の内面の環状領域の少なくとも一部に電極とは絶縁され、前記ターゲット領域を形成する材料を蒸着で成膜した導電性部材を配置したことを特徴とするＸ線管。
電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームの照射によりＸ線を放出するターゲット領域を有する陽極と、前記陰極および前記陽極を収納し、その主要部分が絶縁物で形成された真空容器とを具備したＸ線管の製造方法において、前記ターゲット領域を囲み陰極方向に伸びる遮蔽体を有する陽極のターゲット領域を形成する材料を加熱して溶解させ、前記陰極および陰極の前後の空間部分を囲む少なくとも一部の前記真空容器の内面に付着させるターゲット溶解工程をもつことを特徴とするＸ線管の製造方法。
ターゲット溶解工程の前に、陰極および陽極間に交流電圧を印加するＡＣエージング工程をもつ請求項２記載のＸ線管の製造方法。