JP4644508B2 - Ｘ線管 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線を放射するＸ線管に関する。

従来、Ｘ線管は、図５に示すように、真空外囲器１内に収容された陰極２と陽極ターゲット３との間に高電圧を印加することにより、陰極２の陰極フィラメント2aから電子４が放出され、この電子４が陰極２と陽極ターゲット３との電位差で加速されて陽極ターゲット３に衝突し、一次Ｘ線５が発生する。陽極ターゲット３の焦点面から発生した一次Ｘ線５は、陰極２と陽極ターゲット３との間に臨んで真空外囲器１の周面部に設けられた複数の出力口６からこれら各出力口６に配置された出力窓７を通じて外部に放射される。

出力口６の陰極２と陽極ターゲット３との対向方向における開口幅は陰極２と陽極ターゲット３との対向間隔より広く、出力口６の陰極２側および陽極ターゲット３側の各開口縁は陰極２および陽極ターゲット３の対向する各表面より外側に位置している。つまり出力口６は、陰極２および陽極ターゲット３の対向する各表面にそれぞれ臨んで開口されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−３６７１８号公報（第２頁、図１）

陰極２から放出されて陽極ターゲット３に衝突した電子４が一次Ｘ線５に変換される。また、一部の電子４は陽極ターゲット３の焦点面に捕捉されずに反跳する。一方、一次Ｘ線５が陰極２の表面に照射され、陽極ターゲット３の材質とは異なった陰極２の表面材質の蛍光Ｘ線９が発生する。すなわち、真空外囲器１の内面や陰極２の表面には例えばニッケルメッキが施されており、このニッケルに対応したスペクトルの蛍光Ｘ線９が発生する。

このとき、出力口６が陰極２の表面に臨んで開口されているため、陰極２の表面で発生した蛍光Ｘ線９が出力口６から放射されやすく、焦点面で発生した一次Ｘ線５に対して蛍光Ｘ線９がノイズ成分となる問題がある。

さらに、出力口６が陰極２および陽極ターゲット３の対向する各表面にそれぞれ臨んで開口されていて、陰極２と陽極ターゲット３との対向方向における出力口６の開口幅が広いため、反跳電子８が出力口６から出力窓７に衝突しやすく、出力窓７の寿命を短くする問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、陰極の表面で発生した蛍光Ｘ線が出力口から容器の外部に放射されるのを低減でき、さらに、例えば出力口に配置される出力窓への反跳電子の入射を低減できて出力窓を長寿命化できるＸ線管を提供することを目的とする。

本発明は、電子を放出する細長い形状の陰極フィラメントを有する陰極と、この陰極に対向して前記陰極フィラメントから放出された電子の入射によって一次Ｘ線を放出する陽極と、前記陰極および前記陽極を収容し、前記陽極から放出された一次Ｘ線を外部に放射するとともに前記陰極の表面で発生した蛍光Ｘ線が外部に放射されるのを低減するように設けられている出力口を設けた容器とを具備し、前記出力口は、前記陰極フィラメントの長手方向に対応して２つ、前記陰極フィラメントの長手方向に交差する方向に対応して２つをそれぞれ有し、前記陰極と前記陽極との間で前記陰極の表面および前記陽極の表面よりそれぞれ離間した中間位置に臨んで前記出力口全体が開口し、かつ前記陰極の表面から離間した距離が前記陽極の表面から離間した距離より大きく、前記陰極と前記陽極との対向方向に対応した開口幅より前記陽極の表面に沿った方向の開口幅が広く設けられたものである。

そして、陰極から放出された電子が陽極に入射して一次Ｘ線を放出し、この一次Ｘ線が容器の出力口から外部に放射される。陽極に入射する電子の一部が散乱して反跳電子が発生する。また、一次Ｘ線が陰極の表面に照射されて蛍光Ｘ線が発生するが、容器の出力口が陰極の表面より陽極側に離間した位置に開口して設けられているため、陰極の表面で発生した蛍光Ｘ線が出力口から放射されるのが低減される。さらに、陰極と陽極との対向方向における出力口の開口幅が狭くなるため、例えば出力口に配置される出力窓への反跳電子の入射が低減されて出力窓が長寿命になる。

本発明によれば、陰極の表面で発生した蛍光Ｘ線が出力口から放射されるのを低減でき、さらに、例えば出力口に配置される出力窓への反跳電子の入射を低減できて出力窓を長寿命化できる。

以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。

図１および図２において、11は固定陽極型のＸ線管で、このＸ線管11は、内部を真空保持する容器としての真空外囲器12を備えている。この真空外囲器12は、一端側の例えば銅製の金属外囲器13と他端側の例えばガラス製の絶縁外囲器14とで円筒状に形成されている。この金属外囲器13の内面には例えばニッケルメッキが施されている。

真空外囲器12内の金属外囲器13で囲まれた位置には、金属外囲器13の一端側に対向して陰極15が配設され、この陰極15に電子ｅを放出する陰極フィラメント16が配設されている。陰極15は、表面にニッケルメッキが施されており、絶縁外囲器14に支持されている。陰極フィラメント16は、細長い形状に形成され、その長手方向が真空外囲器12および陰極15の軸方向に対して交差する方向に沿って配設されている。

真空外囲器12の金属外囲器13の一端には陽極土台17が配設され、この陽極土台17には陽極としての陽極ターゲット18が配設されている。この陽極ターゲット18は、陰極15に離間対向して配設されており、陰極15から放出される電子ｅが衝突する焦点面19を有している。この焦点面19は、例えば銅などの材質で、陰極フィラメント16の形状に応じてこの陰極フィラメント16から放出された電子ｅが細長い焦点を結ぶのに対応した細長い形状に形成されている。そして、陽極ターゲット18に電子ｅが衝突することにより、陽極ターゲット18から一次Ｘ線20が発生する。このとき、陽極ターゲット18の表面に対して所定の角度αの方向に向かう一次Ｘ線20の強度が最も高くなる。

真空外囲器12の周面部には、陰極15と陽極ターゲット18との間で陰極15および陽極ターゲット18の対向する各表面よりそれぞれ離間した中間位置に臨んで、陽極ターゲット18から放出された一次Ｘ線20を真空外囲器12の外部に放射する出力口21が開口形成されている。この出力口21は、陰極15の表面から離間した距離が陽極ターゲット18の表面から離間した距離より大きく、陰極15と陽極ターゲット18との対向方向に対応した開口幅より陽極ターゲット18の表面に沿った方向の開口幅が広い長方形状に形成されている。さらに、出力口21は、陽極ターゲット18の焦点面19で発生した一次Ｘ線20の強度が最も強い方向を中心とした開口幅に形成されている。

真空外囲器12の周面部に形成される出力口21は、例えば陰極フィラメント16の長手方向に対応して２つ、陰極フィラメント16の長手方向に交差する方向に対応して２つで構成されている。これら各方向の出力口21から放射される一次Ｘ線20の焦点形状が異なり、必要とする一次Ｘ線20の焦点形状に応じて各方向の出力口21が使用される。なお、各方向の出力口21は、放射される一次Ｘ線20の幅に対応して陽極ターゲット18の表面に沿った方向の開口幅を異なるように設けることが好ましい。

真空外囲器12の各出力口21の外側には円形の窪み部22が形成され、この窪み部22に出力口21を閉塞する円板状の出力窓23が配設されている。出力窓23は、一次Ｘ線20の減衰が少ない例えばベリリウムなどの材料で、数１０〜数１００μｍの厚みに形成されている。

次に、本実施の形態の作用について説明する。

Ｘ線管11の動作時には、陰極15の陰極フィラメント16から電子ｅが放出され、この電子ｅが陰極15と陽極ターゲット18との電位差で加速されて陽極ターゲット18に衝突し、焦点面19から一次Ｘ線20が放出される。焦点面19から放出された一次Ｘ線20は真空外囲器12の出力口21から出力窓23を通じて真空外囲器12の外部に放射される。

陽極ターゲット18に入射する電子ｅの一部は捕獲されずに跳ね返されて反跳電子24として散乱する。一方、一次Ｘ線20が陰極15の表面に照射されることにより、陽極ターゲット18の材質とは異なった陰極15の表面材質の蛍光Ｘ線25が発生する。すなわち、陰極15の表面には例えばニッケルメッキが施されており、このニッケルに対応したスペクトルの蛍光Ｘ線25が発生する。

このとき、真空外囲器12の出力口21が陰極15の表面より陽極ターゲット18側に離間した位置に臨んで開口されているため、陰極15の表面で発生した蛍光Ｘ線25は、真空外囲器12の内面にて遮断されて出力口21から真空外囲器12の外部に放射されるのが低減される。

図３には、出力口21から放射されるＸ線スペクトルを測定したスペクトル図を示す。図中、Ａは本実施の形態の場合のスペクトル曲線であり、Ｂは図５に示す従来構造の場合のスペクトル曲線である。

従来構造の場合のスペクトル曲線Ｂでは、陽極ターゲット18の焦点面19の材質である銅のスペクトルとともに、陰極15の表面の材質であるニッケルのスペクトルが表れ、これがノイズ成分となる。

本実施の形態の場合のスペクトル曲線Ａでは、陽極ターゲット18の焦点面19の材質である銅のスペクトルについてはスペクトル曲線Ｂと比べてほとんど変化しないが、陰極15の表面の材質であるニッケルのスペクトルが減少し、ノイズ成分が低減された。

このように、真空外囲器12の出力口21を陰極15の表面より陽極ターゲット18側に離間した位置に臨んで開口されたことにより、陰極15の表面で発生した蛍光Ｘ線25が出力口21から真空外囲器12の外部に放射されるのを低減できる。

しかも、陰極15と陽極ターゲット18との対向方向における出力口21の開口幅が狭くなるため、出力口21を閉塞する出力窓23への反跳電子24の入射を低減でき、出力窓23を長寿命化できる。

また、出力口21は、陰極15の表面から離間した距離が陽極ターゲット18の表面から離間した距離より大きいこと、陰極15と陽極ターゲット18との対向方向に対応した開口幅より陽極ターゲット18の表面に沿った方向の開口幅が広い長方形状に形成したこと、陽極ターゲット18の焦点面19で発生した一次Ｘ線20の強度が最も強い方向を中心とした開口幅に形成したことにより、陽極ターゲット18の焦点面19で発生した一次Ｘ線20の出力口21からの放射には影響が少なく、陰極15の表面で発生した蛍光Ｘ線25が出力口21より真空外囲器12の外部に照射されるのが低減されるとともに、反跳電子24が出力口21に入射するのを確実に低減できる。

なお、出力口21の形状は、長方形に限らず、図４に示すように、陰極15と陽極ターゲット18との対向方向に対応した開口幅より陽極ターゲット18の表面に沿った方向の開口幅が広い長円や楕円、あるいは、多角形など、その他の形状でもよい。

本発明の一実施の形態を示すＸ線管の一部の断面図である。 同上Ｘ線管の断面図である。 同上Ｘ線管と従来のＸ線管とから放射されるＸ線のスペクトル図である。 本発明のＸ線管の出力口の他の実施の形態を示す図である。 従来のＸ線管の断面図である。

11 Ｘ線管
12 容器としての真空外囲器
15 陰極
16 陰極フィラメント
18 陽極としての陽極ターゲット
20 一次Ｘ線
21 出力口
25 蛍光Ｘ線

Claims (4)

1. 電子を放出する細長い形状の陰極フィラメントを有する陰極と、
   この陰極に対向して前記陰極フィラメントから放出された電子の入射によって一次Ｘ線を放出する陽極と、
   前記陰極および前記陽極を収容し、前記陽極から放出された一次Ｘ線を外部に放射するとともに前記陰極の表面で発生した蛍光Ｘ線が外部に放射されるのを低減するように設けられている出力口を設けた容器と
   を具備し、
   前記出力口は、
   前記陰極フィラメントの長手方向に対応して２つ、前記陰極フィラメントの長手方向に交差する方向に対応して２つをそれぞれ有し、
   前記陰極と前記陽極との間で前記陰極の表面および前記陽極の表面よりそれぞれ離間した中間位置に臨んで前記出力口全体が開口し、かつ前記陰極の表面から離間した距離が前記陽極の表面から離間した距離より大きく、
   前記陰極と前記陽極との対向方向に対応した開口幅より前記陽極の表面に沿った方向の開口幅が広く設けられた
   ことを特徴とするＸ線管。
2. 前記出力口は、長方形、楕円形および多角形のいずれかの形状である
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
3. 前記出力口は、前記陰極フィラメントの長手方向に対応する出力口と、前記陰極フィラメントの長手方向に交差する方向に対応する出力口とで、前記陽極の表面に沿った方向の開口幅が異なる
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
4. 前記陰極の表面の材質はニッケルであり、
   前記蛍光Ｘ線は、前記陽極から放出された一次Ｘ線が前記陰極の表面に照射されることにより発生する蛍光Ｘ線である
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線管。

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