JP4781156B2 - Transmission X-ray tube - Google Patents
Transmission X-ray tube Download PDFInfo
- Publication number
- JP4781156B2 JP4781156B2 JP2006114087A JP2006114087A JP4781156B2 JP 4781156 B2 JP4781156 B2 JP 4781156B2 JP 2006114087 A JP2006114087 A JP 2006114087A JP 2006114087 A JP2006114087 A JP 2006114087A JP 4781156 B2 JP4781156 B2 JP 4781156B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filament
- target
- focusing electrode
- ray tube
- ray
- 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.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 25
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 63
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 32
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 claims description 25
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 9
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 22
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 11
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
Description
本発明は透過型Ｘ線管に係り、特に透過型Ｘ線管のＸ線量の高出力化および寿命延長の技術に関する。 The present invention relates to a transmission X-ray tube, and more particularly to a technique for increasing the output of X-ray dose and extending the life of the transmission X-ray tube.
Ｘ線管は医療用Ｘ線装置や産業用Ｘ線装置などのＸ線源として用いられており、通常固定陽極Ｘ線管と回転陽極Ｘ線管に大別されている。本発明の対象となる透過型Ｘ線管は通常固定陽極Ｘ線管の範疇に分類されるが、構造上独自の分類となる場合もある。 X-ray tubes are used as X-ray sources for medical X-ray devices and industrial X-ray devices, and are generally divided into fixed anode X-ray tubes and rotating anode X-ray tubes. The transmission X-ray tube which is the subject of the present invention is usually classified into the category of a fixed anode X-ray tube, but may be a unique classification in terms of structure.
近時、Ｘ線管は特許文献1に開示されているように、静電気除電装置のＸ線源にもその用途が拡大されつつある。特許文献1は、帯電したフィルムや紙などを除電する静電気除電装置および静電気除電方法に関するもので、Ｘ線を被除電物に照射して被除電物の両面を同時に除電するものである。このような静電気の除電は、上記のフィルムや紙等の製造や加工の工程のみならず、粉体や液体の充填の工程、更には半導体や表示装置等の製造、検査工程などにおいても重要な課題となっている。
また、特許文献2および特許文献3には、静電気除電装置に用いられる透過型Ｘ線管の従来例が開示されている。特許文献2に記載された透過型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をセラミック製バルブで支えて相互にろう付けし、更に集束電極に前記セラミック製バルブの内周面に沿って配置すると共に、この集束電極の下端部をステム部とバルブで挟む構成である。このような構成にすることにより、Ｘ線管の小型化が可能になると共に、集束電極の取り付け等も容易に行うことができ、組み立て作業も簡略化される。
また、特許文献3に記載された透過型Ｘ線管は、複数の貫通孔を有し絶縁材料からなるステム基部と、一端側をこのステム基部に固定し他端側をステム基部上面から離隔するように延在する複数の電極リードと、この電極リードの前記他端側に固定された陰極フィラメントと、この陰極フィラメントに対向し、かつ閉止端に貫通部を備えたカップ状の放射窓枠体と、この放射窓枠体の貫通部を気密封止したＸ線透過の放射窓と、放射窓枠体の開放端に一端側を気密に溶接接合し他端側をステム基部と気密接合した略筒状のシール部材と、一端側をステム基部の底面に気密接合し他端側を前記底面から離隔する方向に延在し管内を真空排気した後気密封止する排気管を備える構成になっている。このように構成することにより、ステム基部に電極リードとシール部材および排気管などを同時にろう付けすることが可能となり、各部材をろう付け後に、シール部材と放射窓枠体とを溶接により気密接合することで、管球製造中に陰極フィラメントを高温に曝す工程が不要になる。また、陰極フィラメントと陰極リードとの固定部が高温にならないので、固定部が緩むことを防止できる。さらに、陰極フィラメントの所望の特性および長寿命化を確保でき、高品位で、長寿命かつ廉価な透過型Ｘ線管の実現を可能とした。 The transmission X-ray tube described in Patent Document 3 has a stem base portion having a plurality of through holes and made of an insulating material, and one end side is fixed to the stem base portion and the other end side is separated from the upper surface of the stem base portion. A plurality of electrode leads extending in this manner, a cathode filament fixed to the other end of the electrode lead, and a cup-shaped radiation window frame facing the cathode filament and having a penetrating portion at a closed end And an X-ray transmitting radiation window hermetically sealing the penetration part of the radiation window frame, and one end side is hermetically welded to the open end of the radiation window frame and the other end is hermetically joined to the stem base. It has a configuration including a cylindrical seal member and an exhaust pipe that is hermetically joined with one end side to the bottom surface of the stem base and the other end side extending in a direction away from the bottom surface, and the inside of the pipe is evacuated and then hermetically sealed. Yes. With this configuration, it is possible to braze the electrode lead, the seal member, the exhaust pipe, and the like to the stem base at the same time, and after brazing each member, the seal member and the radiation window frame are hermetically joined by welding. This eliminates the need for exposing the cathode filament to high temperatures during tube manufacture. Further, since the fixing portion between the cathode filament and the cathode lead does not reach a high temperature, the fixing portion can be prevented from loosening. Furthermore, desired characteristics and long life of the cathode filament can be secured, and a high-quality, long-life and inexpensive transmission X-ray tube can be realized.
また、上記の透過型Ｘ線管では、Ｘ線放射窓としてはベリリウムなどのＸ線透過性の良い金属材料から成る板材が用いられ、その内面にターゲットとなるタングステンなどの高原子番号で高融点の金属材料から成る薄膜が形成されている。このターゲット薄膜は蒸着などによって形成される。このＸ線放射窓のターゲットには陰極フィラメントから放出され電子がＸ線放射窓（陽極に相当する）と陰極フィラメントの間に印加される高電圧（Ｘ線管電圧）、例えば10ｋＶ程度の高電圧によって加速されて衝突し、Ｘ線が発生する。この薄膜のターゲットで発生したＸ線はＸ線放射窓を透過してＸ線管の外部に放射され、静電気の除電などに利用される。 In the transmission X-ray tube described above, a plate made of a metal material having good X-ray transparency such as beryllium is used as the X-ray emission window, and a high atomic number such as tungsten as a target has a high melting point. A thin film made of a metallic material is formed. This target thin film is formed by vapor deposition or the like. The target of the X-ray emission window is a high voltage (X-ray tube voltage), for example, a high voltage of about 10 kV, in which electrons emitted from the cathode filament are applied between the X-ray emission window (corresponding to the anode) and the cathode filament. Accelerates and collides, generating X-rays. X-rays generated by this thin film target pass through the X-ray emission window and are radiated to the outside of the X-ray tube, and are used for static elimination.
特許文献2に開示された透過型Ｘ線管は、集束電極の配置構造に特徴が有り、耐電圧の確保も可能な優れたものである。しかしながら、この透過型Ｘ線管（以下、Ｘ線管と略称する）では、セラミック製ステム部と下面にターゲット材料が蒸着された放射窓との間にセラミック製バルブを設けており、すなわちセラミック部品を2箇所に使用しているため、取り扱いに注意が必要となるとともに、製造コストを安くすることが困難である。これは、ステム側と放射窓側共にろう付け作業を行う必要があるため、製造に時間がかかり、かつステム側と放射窓側の両方で使用するろう材を異なる特性のものとする必要があるため作業工程が複雑になり、量産性が難しくなることに起因する。また、放射窓とセラミック製バルブとのろう付け工程が、タングステンコイル（陰極フィラメント）をカソードピンに取り付ける工程よりも後になるため、タングステンコイルおよびタングステンコイルを固定したカソードピンを高温に曝すことになり、タングステンコイルとカソードピンの固定部が加熱されることになり、その結果、タングステンコイルとカソードピンの固定が緩むことがある。また、陰極フィラメントの周囲に金属円筒を配設しているため、陰極フィラメントから出射した電子が金属円筒によって集束され絞られて放射窓のターゲットに局部的に集中し、ターゲット薄膜を過熱し、ターゲットを損傷する場合があり、その結果Ｘ線管の寿命を劣化させる問題が生じる。また、陰極フィラメントからの電子が金属円筒によって絞られることにより、Ｘ線管電流が流れにくくなっており、Ｘ線量が取れにくいという問題がある。 The transmission X-ray tube disclosed in Patent Document 2 has a feature in the arrangement structure of the focusing electrodes, and is excellent in that a withstand voltage can be secured. However, in this transmission type X-ray tube (hereinafter abbreviated as X-ray tube), a ceramic valve is provided between the ceramic stem portion and the radiation window on which the target material is deposited on the lower surface. Because it is used in two places, handling is required and it is difficult to reduce manufacturing costs. This is because it is necessary to perform brazing work on both the stem side and the radiant window side, so it takes time to manufacture, and the brazing material used on both the stem side and the radiant window side must have different characteristics. This is because the process becomes complicated and mass productivity becomes difficult. In addition, the brazing process between the radiation window and the ceramic valve is after the process of attaching the tungsten coil (cathode filament) to the cathode pin, so that the tungsten coil and the cathode pin to which the tungsten coil is fixed are exposed to a high temperature. The fixing portion between the tungsten coil and the cathode pin is heated, and as a result, the fixing between the tungsten coil and the cathode pin may be loosened. In addition, since a metal cylinder is disposed around the cathode filament, electrons emitted from the cathode filament are focused and narrowed by the metal cylinder, and are concentrated locally on the target of the radiation window, overheating the target thin film, As a result, there arises a problem of deteriorating the life of the X-ray tube. Further, since electrons from the cathode filament are narrowed by the metal cylinder, the X-ray tube current is difficult to flow, and there is a problem that it is difficult to obtain the X-ray dose.
また、特許文献3に開示されたＸ線管では、陰極フィラメントの所望の特性および長寿命化が確保され、高品位で、長寿命かつ廉価なものが実現されているが、陰極フィラメントの周囲に特別な集束電極が配設されていないため、陰極フィラメントから出射した電子は放射窓上のターゲットのみならず、他の部分にも衝突する。その結果、このＸ線管では、Ｘ線管電流は非常に流れ易いが、電子がターゲットに集中しないため、Ｘ線発生効率が低く、Ｘ線管電流に対して発生するＸ線量が少ないという問題がある。 Further, in the X-ray tube disclosed in Patent Document 3, desired characteristics and long life of the cathode filament are ensured, and high quality, long life and low cost are realized. Since no special focusing electrode is provided, electrons emitted from the cathode filament collide not only with the target on the emission window but also with other parts. As a result, in this X-ray tube, the X-ray tube current is very easy to flow, but since electrons do not concentrate on the target, the X-ray generation efficiency is low and the X-ray dose generated with respect to the X-ray tube current is low. There is.
上記に鑑み、本発明では、高出力で長寿命かつ廉価な透過型Ｘ線管を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a transmission X-ray tube with high output, long life, and low cost.
上記目的を達成するため、本発明の透過型Ｘ線管（以下、Ｘ線管と略称する）は、電子を放出するフィラメントと、フィラメントを支持するフィラメント支持体を有する陰極と、フィラメントから放出された電子が衝突してＸ線を発生する薄膜のターゲットが積層されたＸ線放射窓と、Ｘ線放射窓を支持する放射窓枠体とを有し、フィラメントがターゲットと対向するように陰極を真空気密に内包して、絶縁して支持する外囲器とを備えた透過型Ｘ線管において、前記フィラメントから放出された電子を前記ターゲットに衝突するように集束する集束電極を前記フィラメント支持体に取り付けたものである。 In order to achieve the above object, a transmission X-ray tube (hereinafter abbreviated as X-ray tube) of the present invention emits electrons from a filament, a cathode having a filament support that supports the filament, and a filament. An X-ray emission window on which a thin film target that generates X-rays by collision of electrons and a radiation window frame that supports the X-ray emission window are provided, and the cathode is arranged so that the filament faces the target. A transmission type X-ray tube including an envelope that is enclosed in a vacuum-tight manner and is insulated and supported, and a focusing electrode that focuses the electrons emitted from the filament so as to collide with the target. It is attached to.
また、本発明のＸ線管は、前記ターゲットに衝突する電子の電流密度分布を、前記ターゲットの前記放射窓枠体に近接した部分で電流密度が高くなるようにしたものである。 In the X-ray tube of the present invention, the current density distribution of the electrons that collide with the target is such that the current density is high in a portion of the target close to the radiation window frame.
また、本発明のＸ線管は、前記集束電極を板状体とし、前記フィラメントの、前記ターゲットとの対向面とは反対側（背面側）に配設したものである。 Moreover, the X-ray tube of this invention makes the said focusing electrode into a plate-shaped body, and is arrange | positioned on the opposite side (back side) of the said opposing surface of the said filament with the said target.
また、本発明のＸ線管は、前記集束電極を長方形の板状体とし、該長方形の長手方向を前記フィラメントの長さ方向と平行になるように配置したものである。 In the X-ray tube of the present invention, the focusing electrode is a rectangular plate, and the longitudinal direction of the rectangle is arranged to be parallel to the length direction of the filament.
また、本発明のＸ線管は、前記集束電極の板状体の前記フィラメントの長さ方向と直交する方向の寸法（以下、幅寸法という）を中央部では小さく、端部では大きくしたものである。 In the X-ray tube of the present invention, the dimension of the plate-like body of the focusing electrode in the direction orthogonal to the length direction of the filament (hereinafter referred to as the width dimension) is small at the center and large at the end. is there.
また、本発明のＸ線管は、前記放射窓枠体が高熱伝率を有し、耐熱性の金属材料から成り、前記Ｘ線放射窓と前記放射窓枠体がろう付けで結合されているものである。また、前記放射窓枠体は銅から成る。 In the X-ray tube of the present invention, the radiation window frame has a high thermal conductivity and is made of a heat-resistant metal material, and the X-ray radiation window and the radiation window frame are joined by brazing. Is. The radiation window frame is made of copper.
本発明のＸ線管は、フィラメントから放出された電子をターゲットに衝突するように集束する集束電極をフィラメント支持体に取り付けているので、フィラメントから放出された電子は集束電極によってターゲットにのみ衝突するように集束されるので、Ｘ線の発生はターゲットにおいてのみ行われることになり、Ｘ線管電流に対するＸ線発生効率が従来品に比べ格段に向上する。その結果、Ｘ線放射窓を通して外部に取り出すことができるＸ線量も従来品に比べ格段に増加させることができる。 In the X-ray tube of the present invention, the focusing electrode that focuses the electrons emitted from the filament so as to collide with the target is attached to the filament support, so that the electrons emitted from the filament collide only with the target by the focusing electrode. Thus, the X-ray generation is performed only at the target, and the X-ray generation efficiency with respect to the X-ray tube current is remarkably improved as compared with the conventional product. As a result, the X-ray dose that can be taken out through the X-ray emission window can be significantly increased as compared with the conventional product.
また、本発明のＸ線管は、ターゲットに衝突する電子の電流密度分布を、ターゲットの放射窓枠体に近接した部分で電流密度が高くなるようにしているので、陰極からの電子による発熱によって最も温度上昇する部分がターゲット面上の周辺の放射窓枠体に近接した部分となるため、この発熱は放射窓枠体を介しての冷却が可能となり、ターゲットの温度上昇を抑制することができる。同時に、陰極からの電子が衝突するターゲットの面積も広がっているため、ターゲット面全体としての平均の電子密度も低下し、ターゲット面の局所的な発熱も平均して低下する傾向にある。その結果、ターゲットの温度を低くすることができるので、ターゲットの熱的損傷によるＸ線管の寿命の劣化を防止し、Ｘ線管の長寿命化を達成できる。 In the X-ray tube of the present invention, the current density distribution of the electrons that collide with the target is set so that the current density becomes high in the portion close to the radiation window frame of the target. Since the part where the temperature rises most is the part close to the surrounding radiation window frame on the target surface, this heat generation can be cooled through the radiation window frame, and the temperature rise of the target can be suppressed. . At the same time, since the area of the target with which electrons from the cathode collide also increases, the average electron density of the entire target surface also decreases, and local heat generation on the target surface also tends to decrease on average. As a result, since the temperature of the target can be lowered, it is possible to prevent the life of the X-ray tube from deteriorating due to thermal damage of the target and to extend the life of the X-ray tube.
また、本発明のＸ線管は、集束電極を板状体とし、フィラメントの背面側に配設しているので、ターゲットと陰極のフィラメントと板状体の集束電極とによって形成される電位分布および電界によって、フィラメントから放出された電子はフィラメントに対向して配置されたターゲットにのみ集束される。その結果、フィラメントからの電子がターゲット以外の部分には殆んど流入することがなくなるので、Ｘ線管電流に対するＸ線発生効率が極めて向上し、それに伴いＸ線出力が大幅に増加する。 In the X-ray tube of the present invention, since the focusing electrode has a plate-like body and is arranged on the back side of the filament, the potential distribution formed by the target, the cathode filament, and the focusing electrode of the plate-like body and Due to the electric field, the electrons emitted from the filament are focused only on a target disposed opposite the filament. As a result, electrons from the filament hardly flow into the portion other than the target, so that the X-ray generation efficiency with respect to the X-ray tube current is greatly improved, and the X-ray output is greatly increased accordingly.
また、本発明のＸ線管では、集束電極を長方形の板状体とし、長方形の長手方向をフィラメントの長さ方向と平行になるように配置しているが、この配置では、集束電極の長方形板の幅寸法を変えることにより、フィラメントからその長さ方向と直交する方向（以下、フィラメントの幅方向という）に放射状に放出される電子の発散領域を変えることができるので、すなわち集束電極の幅寸法を大きくすると電子の発散領域を減少させ、逆に幅寸法を小さくすると電子の発散領域を増加させることができるので、集束電極の長方形板の幅寸法を調整してフィラメントから放出された電子をターゲット面にのみ衝突するように集束させることが可能となる。その結果、Ｘ線発生効率を向上させ、Ｘ線出力を増加させることができる。 Further, in the X-ray tube of the present invention, the focusing electrode is a rectangular plate-like body and is arranged so that the longitudinal direction of the rectangle is parallel to the length direction of the filament. By changing the width dimension of the plate, it is possible to change the divergence region of electrons emitted radially from the filament in a direction perpendicular to the length direction (hereinafter referred to as the width direction of the filament), that is, the width of the focusing electrode Increasing the size can reduce the electron divergence region, and conversely reducing the width can increase the electron divergence region. Therefore, the width of the rectangular plate of the focusing electrode can be adjusted to reduce the amount of electrons emitted from the filament. It is possible to focus so as to collide only with the target surface. As a result, the X-ray generation efficiency can be improved and the X-ray output can be increased.
また、本発明のＸ線管では、集束電極の板状体の幅寸法を中央部では小さく、端部では大きくしているので、フィラメントからその幅方向に放射状に放出された電子はフィラメントの中央部ではその発散領域が大きく、フィラメントの端部ではその発散領域が小さくなり、円錐形に近い形状の電子群に集束される。このように、集束電極の幅寸法をフィラメントの長さ方向の位置に対応して、適当に調整することによりターゲット面にのみ衝突するように集束することが可能となる。 In the X-ray tube of the present invention, since the width of the plate-like body of the focusing electrode is small at the center and large at the end, electrons emitted radially from the filament in the width direction are centered on the filament. The divergence region is large at the portion, and the divergence region is small at the end of the filament, and is focused on the electron group having a shape close to a cone. As described above, the focusing electrode can be focused so as to collide only with the target surface by appropriately adjusting the width dimension of the focusing electrode corresponding to the position in the length direction of the filament.
また、本発明のＸ線管では、放射窓枠体が銅などの高熱伝導率を有し、耐熱性の金属材料から成り、Ｘ線放射窓と放射窓枠体がろう付けで結合されているので、Ｘ線放射窓と放射窓枠体との間の熱伝導性が良く、かつ放射窓枠体自体も熱伝導性が良いので、Ｘ線放射窓およびこれに積層したターゲットの冷却は良好に行われるように構成されている。本発明ではこのような構成で、フィラメントからの電子の集束方式を改善してターゲット面の周辺部である放射窓枠体に近接する部分を電子の電流密度の高い部分としているので、この部分で発生した熱は速やかに放射窓枠体に伝達され、冷却されるので、高電流密度であるにもかかわらず、高温にならずに維持されるため、ターゲット面の熱的損傷を受けることなく、長寿命かつ高X線出力を達成することができる。 In the X-ray tube of the present invention, the radiation window frame has a high thermal conductivity such as copper and is made of a heat-resistant metal material, and the X-ray radiation window and the radiation window frame are joined by brazing. Therefore, since the thermal conductivity between the X-ray radiation window and the radiation window frame is good, and the radiation window frame itself has a good thermal conductivity, the cooling of the X-ray radiation window and the target laminated thereon is excellent. Configured to be done. In the present invention, with such a configuration, the electron focusing method from the filament is improved, and the part close to the radiation window frame, which is the peripheral part of the target surface, is the part having a high electron current density. The generated heat is quickly transferred to the radiating window frame and cooled, so it is maintained at a high temperature despite the high current density. Long life and high X-ray output can be achieved.
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号をつけ、その繰り返しの説明は省略する。先ず、図1を用いて本発明に係る透過型Ｘ線管の第1の実施例について説明する。図1は本発明に係る透過型Ｘ線管の第1の実施例の全体構造図である。図1において、透過型Ｘ線管（以下、単にＸ線管と略称する場合もある）10は、電子線を放出する陰極12と、電子線が衝突してＸ線を発生するターゲット30と、陰極12とターゲット30を真空気密に内包する外囲器24とから構成される。陰極12はフィラメント14と、フィラメント支持体16と、集束電極18などを有し、外囲器24のステム基部26に支持されており、陽極に相当するターゲット30は外囲器24のＸ線放射窓28に支持されている。外囲器24は陰極12を支持するステム基部26と、Ｘ線を外部に放射するＸ線放射窓28と、Ｘ線放射窓28を固定支持する放射窓枠体32と、ステム基部26と放射窓枠体32とを結合するシール部材34などから成り、全体としては両端に底のついた略円筒形状をしている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings for explaining the embodiments of the invention, those having the same function are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted. First, a first embodiment of a transmission X-ray tube according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall structural view of a first embodiment of a transmission X-ray tube according to the present invention. In FIG. 1, a transmission X-ray tube (hereinafter sometimes simply referred to as an X-ray tube) 10 includes a cathode 12 that emits an electron beam, a target 30 that generates an X-ray when the electron beam collides, The envelope 12 includes a cathode 12 and a target 30 that encloses the target 30 in a vacuum-tight manner. The cathode 12 includes a filament 14, a filament support 16, a focusing electrode 18, and the like, and is supported by the stem base 26 of the envelope 24. A target 30 corresponding to the anode is an X-ray emission of the envelope 24. Supported by the window 28. The envelope 24 includes a stem base 26 that supports the cathode 12, an X-ray emission window 28 that emits X-rays to the outside, a radiation window frame 32 that fixes and supports the X-ray emission window 28, and the stem base 26 and radiation. The seal member 34 is connected to the window frame 32 and has a substantially cylindrical shape with bottoms at both ends as a whole.
次に、本実施例の構造の詳細について説明する。外囲器24において、その一端を構成するステム基部26は底部26ａと円筒部26ｂとを有し、大略カップ状をしていて、セラミックなどの耐熱性の絶縁物から成る。ステム基部26の底部26ａには少なくとも3個の貫通孔40、41、42が設けられており、2個の貫通孔40、41は陰極12のフィラメント支持体16の端子部16ａを支持するために用いられ、他の貫通孔42は排気孔であり、Ｘ線管10の内部を真空に排気するために用いられる。このため、排気孔42の外側には排気管38が結合されている。排気管38としては銅管などが用いられる。外囲器24の他端には、Ｘ線放射窓28とこれを支持する放射窓枠体32が配置されており、両者の結合体も大略カップ状をしている。放射窓枠体32は通常ステンレス鋼などの導電性を有する耐熱性の金属材料から成り、底部32ａと円筒部32ｂを有し、底部32ａにはＸ線放射窓28を収容する大径の開口32ｃを有する。Ｘ線放射窓28はベリリウムなどのＸ線透過性の良い材料から成り、通常薄い円板に加工されている。このＸ線放射窓28の内面側には薄膜に形成されたターゲット30が積層されている。このターゲット30はタングステンなどの高原子番号で高融点の金属材料から成り、蒸着などの方法でＸ線放射窓28の表面に積層される。このＸ線放射窓28は放射窓枠体32の底部32ａの開口32ｃにろう付けなどによって真空気密に結合される。ステム基部26の円筒部26ｂと放射窓枠体32の円筒部32ｂとの間にシール部材34が配置される。シール部材34はステム基部26の素材（セラミック）と熱的になじみのよい導電性の耐熱性金属材料、例えばコバール、鉄、鉄−ニッケル合金などから成り、薄肉の略円筒形状をしている。シール部材34の一端はステム基部26の円筒部26ｂの端面と、その他端は放射窓枠体32の円筒部32ｂの端部とろう付けなどによって真空気密に結合されている。また、ステム基部26の円筒部26ｂの端面を覆うようにシールド36が配置される。シールド36はステム基部26の円筒部26ｂの端面の電界強度が高くなるのを緩和するもので、フランジの付いた円筒形状をしており、ステンレス鋼などの導電性を有する耐熱性の金属材料から成る。このシールド36はそのフランジの外周においてシール部材34に設けた段部34ａに溶接またはろう付けにより固定されている。ここで、ステム基部26、シール部材34、シールド36、放射窓枠体32などはその中心軸（管軸）48に略一致するように加工されている。 Next, details of the structure of this embodiment will be described. In the envelope 24, a stem base portion 26 constituting one end thereof has a bottom portion 26a and a cylindrical portion 26b, has a generally cup shape, and is made of a heat resistant insulator such as ceramic. The bottom portion 26a of the stem base portion 26 is provided with at least three through holes 40, 41, and 42. The two through holes 40 and 41 are provided to support the terminal portion 16a of the filament support 16 of the cathode 12. The other through hole 42 is an exhaust hole and is used to exhaust the inside of the X-ray tube 10 to a vacuum. For this reason, an exhaust pipe 38 is coupled to the outside of the exhaust hole 42. As the exhaust pipe 38, a copper pipe or the like is used. An X-ray radiation window 28 and a radiation window frame 32 that supports the X-ray radiation window 28 are disposed at the other end of the envelope 24, and the combination of the two is also generally cup-shaped. The radiation window frame 32 is usually made of a heat-resistant metal material having conductivity, such as stainless steel, and has a bottom portion 32a and a cylindrical portion 32b. The bottom portion 32a has a large-diameter opening 32c that accommodates the X-ray radiation window 28. Have The X-ray emission window 28 is made of a material having good X-ray transparency such as beryllium and is usually processed into a thin disk. A target 30 formed in a thin film is stacked on the inner surface side of the X-ray emission window 28. The target 30 is made of a metal material having a high atomic number and a high melting point such as tungsten, and is laminated on the surface of the X-ray emission window 28 by a method such as vapor deposition. The X-ray radiation window 28 is vacuum-tightly coupled to the opening 32c of the bottom 32a of the radiation window frame 32 by brazing or the like. A seal member 34 is disposed between the cylindrical portion 26 b of the stem base portion 26 and the cylindrical portion 32 b of the radiation window frame 32. The seal member 34 is made of a conductive heat-resistant metal material that is thermally compatible with the material (ceramic) of the stem base 26, for example, kovar, iron, iron-nickel alloy, and has a thin, substantially cylindrical shape. One end of the seal member 34 is connected to the end face of the cylindrical portion 26b of the stem base portion 26, and the other end is connected to the end portion of the cylindrical portion 32b of the radiating window frame 32 in a vacuum-tight manner by brazing or the like. A shield 36 is disposed so as to cover the end face of the cylindrical portion 26b of the stem base portion 26. The shield 36 relieves an increase in the electric field strength at the end face of the cylindrical portion 26b of the stem base 26, has a cylindrical shape with a flange, and is made of a heat-resistant metal material having conductivity such as stainless steel. Become. The shield 36 is fixed to a step 34a provided on the seal member 34 on the outer periphery of the flange by welding or brazing. Here, the stem base 26, the seal member 34, the shield 36, the radiation window frame 32, and the like are processed so as to substantially coincide with the central axis (tube axis) 48 thereof.
陰極12のフィラメント14はタングステンなどの高融点の金属材料から成る細線をコイル状に巻いたもので、その両端部は整形してコイルの中心軸と直交する方向に脚部14ａとして引き出される。フィラメント支持体16はフィラメント14の2個の脚部14ａを支持するもので、2個用いられており、モリブデンなどの高融点の金属材料から成る太い線状体である。このフィラメント支持体16はフィラメント14の脚部14ａと接続されるフィラメント支持部16ａとステム基部26と接続され、外部に露出される端子部16ｂとを有し、本実施例の場合寸法上の関係で2個所で折り曲げられている。また、フィラメント支持部16ａは他の部分より少し細径になるように加工してある。フィラメント支持部16ａとフィラメント14の脚部14ａとの結合はフィラメント支持部16ａの先端部に凹部17を設け、この凹部17にフィラメント14の脚部14ａを挿入し、かしめによって固定している。あるいは、フィラメント支持部16ａの先端部に溝を設け、その溝にフィラメント14の脚部14ａを挟んで溶接により固定してもよい。端子部16ｂはステム基部26の底部26ａに設けた2個の貫通孔40、41に挿入され、端子部16ｂの一部が外部に露出した状態でろう付けによって真空気密に固定される。また、端子部16ｂとステム基部26の底部26ａとのろう付けにおいては、フィラメント14とＸ線放射窓28の内面との間隔が所定の寸法となるように寸法調整が行われる。 The filament 14 of the cathode 12 is obtained by winding a thin wire made of a high melting point metal material such as tungsten in a coil shape, and both ends thereof are shaped and drawn out as legs 14a in a direction perpendicular to the central axis of the coil. The filament support 16 supports the two legs 14a of the filament 14, and two filament supports 16 are used. The filament support 16 is a thick linear body made of a high melting point metal material such as molybdenum. This filament support 16 has a filament support portion 16a connected to the leg portion 14a of the filament 14 and a stem base portion 26, and a terminal portion 16b exposed to the outside. It is bent at two places. The filament support portion 16a is processed to have a slightly smaller diameter than other portions. The filament support portion 16a and the leg portion 14a of the filament 14 are coupled by providing a concave portion 17 at the tip of the filament support portion 16a, and inserting the leg portion 14a of the filament 14 into the concave portion 17 and fixing it by caulking. Alternatively, a groove may be provided at the tip of the filament support portion 16a, and the leg portion 14a of the filament 14 may be sandwiched in the groove and fixed by welding. The terminal portion 16b is inserted into two through holes 40 and 41 provided in the bottom portion 26a of the stem base portion 26, and is fixed in a vacuum-tight manner by brazing with a portion of the terminal portion 16b exposed to the outside. In brazing between the terminal portion 16b and the bottom portion 26a of the stem base portion 26, the dimension adjustment is performed so that the distance between the filament 14 and the inner surface of the X-ray radiation window 28 becomes a predetermined size.
陰極12のフィラメント14の背面側には集束電極18が配置されている。この集束電極18は板状体で、ステンレス鋼などの導電性を有する耐熱性の金属材料から成り、2個のフィラメント支持体16に支持されている。集束電極18の板状体の形状は大略長方形で、フィラメント14の長さ方向が長くなっている。フィラメント14のコイルの表面と集束電極18の上面との間隔は本実施例では約1mm程度である。集束電極18はフィラメント14の周辺にフィラメント14から放出された電子が効率良くＸ線放射窓28の内面のターゲット30に向かうような電位分布および電界を形成するための電極である。すなわち、集束電極18をフィラメント14の背面側に配置させることにより、フィラメント14から放出された電子はフィラメント14の周辺に形成された電位分布および電界によって集束されて、フィラメント14の後方のステム基部26や側方のシール部材34および放射窓枠体32には殆んど流入せず、上方に対向するターゲット30の面にのみ流入するようにしたものである。フィラメント14と集束電極18との間隔および集束電極18の長方形板の幅と長さ寸法はフィラメント14の長さ寸法、ターゲット30の外径、フィラメント14とターゲット30との間隔などに応じて決定される。この集束電極18の効果については後述する。 A focusing electrode 18 is disposed on the back side of the filament 14 of the cathode 12. The focusing electrode 18 is a plate-like body made of a heat-resistant metal material having conductivity such as stainless steel, and is supported by two filament supports 16. The shape of the plate of the focusing electrode 18 is approximately rectangular, and the length direction of the filament 14 is long. In this embodiment, the distance between the coil surface of the filament 14 and the upper surface of the focusing electrode 18 is about 1 mm. The focusing electrode 18 is an electrode for forming a potential distribution and an electric field around the filament 14 so that electrons emitted from the filament 14 are directed toward the target 30 on the inner surface of the X-ray emission window 28 efficiently. That is, by arranging the focusing electrode 18 on the back side of the filament 14, electrons emitted from the filament 14 are focused by the potential distribution and electric field formed around the filament 14, and the stem base portion 26 behind the filament 14. Almost no flow into the side seal member 34 and the radiating window frame 32, but only to the surface of the target 30 facing upward. The distance between the filament 14 and the focusing electrode 18 and the width and length of the rectangular plate of the focusing electrode 18 are determined according to the length of the filament 14, the outer diameter of the target 30, the distance between the filament 14 and the target 30, etc. The The effect of the focusing electrode 18 will be described later.
集束電極18は絶縁支持体20および結合支持体22を介してフィラメント支持体16のフィラメント支持部に接続され支持されている。図2を用いて本実施例のＸ線管で使用される集束電極18の構造およびフィラメント支持体16への取り付け方法の一例について説明する。図2は、本実施例の集束電極の構造と集束電極のフィラメント支持体への取り付け方法を説明するための図で、図2（ａ）はフィラメント支持体16にフィラメントと絶縁支持体20を取り付けた図、図2（ｂ）は集束電極18に結合支持体22を取り付ける図、図2（ｃ）はフィラメント支持体16に集束電極18を取り付ける図、図2（ｄ）、（ｅ）はフィラメント支持体16に絶縁支持体20を固定する図である。図2（ａ）、（ｃ）、（ｄ）においては、フィラメント支持体16が外囲器24のステム基部26に結合された状態の図が示されているが、これは集束電極18のフィラメント支持体16への取り付けが通常フィラメント支持体16をステム基部26に結合してから行われるためである。このフィラメント支持体16とステム基部26との結合はフィラメント14の取り付けや集束電極18の取り付け後に行うことも可能である。 The focusing electrode 18 is connected to and supported by the filament support portion of the filament support 16 via the insulating support 20 and the coupling support 22. An example of the structure of the focusing electrode 18 used in the X-ray tube of this embodiment and a method for attaching it to the filament support 16 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the focusing electrode and the method of attaching the focusing electrode to the filament support of this embodiment. FIG. 2 (a) is a diagram of attaching the filament and the insulating support 20 to the filament support 16. 2 (b) is a view of attaching the coupling support 22 to the focusing electrode 18, FIG. 2 (c) is a view of attaching the focusing electrode 18 to the filament support 16, and FIGS. 2 (d) and 2 (e) are filaments. FIG. 3 is a view of fixing an insulating support 20 to a support 16. 2 (a), 2 (c), and 2 (d), the filament support 16 is shown coupled to the stem base 26 of the envelope 24. This is the filament of the focusing electrode 18. This is because the attachment to the support 16 is usually performed after the filament support 16 is coupled to the stem base 26. The filament support 16 and the stem base 26 can be joined after the filament 14 or the focusing electrode 18 is attached.
先ず、図2（ａ）において、外囲器24のステム基部26に結合された2個のフィラメント支持体16のうちのフィラメント支持部16ａの近傍に切欠き部16ｃのない方のフィラメント支持体16に筒状の絶縁支持体20を挿入する。絶縁支持体20はセラミックなどの耐熱性絶縁物から成る円筒状体で、その内径はフィラメント支持体16と嵌合する寸法に加工されている。絶縁支持体20の挿入後に、フィラメント14の脚部14ａをフィラメント支持体16のフィラメント支持部16ａにかしめまたは溶接などで結合される。このとき、フィラメント14のコイル部分の高さ寸法が調整される。 First, in FIG. 2A, of the two filament supports 16 coupled to the stem base 26 of the envelope 24, the filament support 16 having no notch 16c in the vicinity of the filament support 16a. A cylindrical insulating support 20 is inserted into the tube. The insulating support 20 is a cylindrical body made of a heat-resistant insulating material such as ceramic, and the inner diameter thereof is processed so as to fit the filament support 16. After the insulating support 20 is inserted, the leg portion 14a of the filament 14 is coupled to the filament support portion 16a of the filament support 16 by caulking or welding. At this time, the height dimension of the coil portion of the filament 14 is adjusted.
次に、図2（ｂ）において、集束電極18に結合支持体22が溶接などで結合される。集束電極18は略長方形の板状体で、フィラメント14の脚部14ａを通すための2個の開口18ａ、18ｂを有する。開口18ａ、18ｂは円形の穴と長方形の長辺まで通じる幅の狭い溝から成り、開口18ｂの円形の穴の直径は開口18ａのものより大きく加工されている。これらの穴はフィラメント14の脚部14ａに接触しないような寸法であればよい。また、開口18ａ、18ｂの円形の穴の位置はフィラメント14の脚部14ａの位置と対応する位置にあけられる。開口18ａ、18ｂの円形の穴の裏面18ｃ側には、それらの穴より直径の大きい円形の穴18ｄ、18ｅが設けられている。円形の穴18ｄには切欠き部16ｃを有するフィラメント支持体16のフィラメント支持部16ａが嵌合し、円形の穴18ｅには絶縁支持体20が嵌合するので、円形の穴18ｄ、18ｅの直径はフィラメント支持部16ａと絶縁支持体20の外径に合わせて加工される。結合支持体22はステンレス鋼などの導電導性を有する耐熱性の金属材料から成る薄肉の板状体で、Ｌ字形に折り曲げられている。結合支持体22のＬ字形の短辺部分が集束電極18の裏面18ｃの小さい円形の穴18ｄの近傍に溶接などで結合される。 Next, in FIG. 2B, the coupling support 22 is coupled to the focusing electrode 18 by welding or the like. The focusing electrode 18 is a substantially rectangular plate-like body, and has two openings 18a and 18b through which the legs 14a of the filament 14 pass. The openings 18a and 18b are formed of a circular hole and a narrow groove extending to the long side of the rectangle, and the diameter of the circular hole of the opening 18b is larger than that of the opening 18a. These holes may be dimensioned so as not to contact the leg 14a of the filament 14. Further, the circular holes of the openings 18a and 18b are formed at positions corresponding to the positions of the leg portions 14a of the filament 14. On the back surface 18c side of the circular holes of the openings 18a and 18b, circular holes 18d and 18e having a diameter larger than those holes are provided. Since the filament support 16a of the filament support 16 having the notch 16c is fitted in the circular hole 18d and the insulating support 20 is fitted in the circular hole 18e, the diameters of the circular holes 18d and 18e are reduced. Are processed in accordance with the outer diameters of the filament support 16a and the insulating support 20. The coupling support 22 is a thin plate-like body made of a heat-resistant metal material having conductive conductivity such as stainless steel, and is bent into an L shape. The L-shaped short side portion of the coupling support 22 is coupled to the vicinity of the small circular hole 18d on the back surface 18c of the focusing electrode 18 by welding or the like.
次に、図2（ｃ）において、集束電極18がフィラメント支持体16に取り付けられる。集束電極18の2個の開口18ａ、18ｂの溝にフィラメント14の脚部14ａを通過させた後、集束電極18の円形の穴18ｄにフィラメント支持体16のフィラメント支持部16ａの先端を嵌合し、フィラメント支持体16の切欠き部16ｃに結合支持体22のＬ字形の長辺部分を一致させて、溶接して結合させることにより、集束電極18をフィラメント支持体16に導通させるとともに、フィラメント支持体16によって支持する。このとき、フィラメント14のコイル部分の前面と集束電極18の表面18ｆとの距離が寸法調整される。 Next, in FIG. 2 (c), the focusing electrode 18 is attached to the filament support 16. After passing the leg portion 14a of the filament 14 through the grooves of the two openings 18a and 18b of the focusing electrode 18, the tip of the filament support portion 16a of the filament support 16 is fitted into the circular hole 18d of the focusing electrode 18. The focusing electrode 18 is electrically connected to the filament support 16 by matching the L-shaped long side portion of the coupling support 22 with the notch 16c of the filament support 16 and welding to join the filament support 16, and the filament support. Support by body 16. At this time, the distance between the front surface of the coil portion of the filament 14 and the surface 18f of the focusing electrode 18 is adjusted.
次に、図2（ｄ）、（ｅ）において、集束電極18が絶縁支持体20によって切欠き部16ｃのないフィラメント支持体16に絶縁支持される。図2（ｅ）は図2（ｄ）の丸で囲んだ部分のＡ視拡大図である。図2（ｄ）において、先に（図2（ａ）にて）フィラメント支持体16に挿入しておいた絶縁支持体20を上側に移動させて、集束電極18の大きい円形の穴18ｅに嵌め込み、その先端が穴18ｅの底に到達するまで押し込む。その状態で、絶縁支持体20を支えるように、絶縁支持体20の下端に円板状の支持金具21をあてがえ、絶縁支持体20をフィラメント支持体16に固定することにより、集束電極18をフィラメント支持体16で絶縁支持する。支持金具21はステンレス鋼などの耐熱性金属材料から成り、円板状で、中心から外周に向けて開いた開口21ａを有する。この開口21ａは、円板の中心部にフィラメント支持体16の設けられた外径とほぼ等しい直径の穴と、外周に向けて設けられた穴の直径とほぼ等しい幅の溝を有する。支持金属21は開口21ａを介してフィラメント支持体16に取り付けられ、絶縁支持体20の下端に密着した状態で、フィラメント支持体16に溶接などにより結合され、その結合によって絶縁支持体20が固定される。 Next, in FIGS. 2D and 2E, the focusing electrode 18 is insulated and supported by the insulating support 20 on the filament support 16 without the notch 16c. FIG. 2 (e) is an enlarged view of the circled portion of FIG. In FIG. 2 (d), the insulating support 20 previously inserted in the filament support 16 (in FIG. 2 (a)) is moved upward and fitted into the large circular hole 18e of the focusing electrode 18. , Until the tip reaches the bottom of the hole 18e. In this state, the support electrode 21 is attached to the lower end of the insulating support 20 so as to support the insulating support 20, and the insulating support 20 is fixed to the filament support 16 to thereby fix the focusing electrode 18 Is insulated and supported by the filament support 16. The support fitting 21 is made of a heat-resistant metal material such as stainless steel, has a disk shape, and has an opening 21a that opens from the center toward the outer periphery. The opening 21a has a hole having a diameter substantially equal to the outer diameter of the filament support 16 provided in the center of the disk and a groove having a width substantially equal to the diameter of the hole provided toward the outer periphery. The supporting metal 21 is attached to the filament support 16 through the opening 21a, and is bonded to the filament support 16 by welding or the like in close contact with the lower end of the insulating support 20, and the insulating support 20 is fixed by the connection. The
次に、外囲器24の製造方法について図1を参照しながら説明する。Ｘ線放射窓28と放射窓枠体32との間、およびステム基部26とシール部材34との間はろう付けによって結合される。ステム基部26とシール部材34との間はろう付け時には通常ステム基部26とフィラメント支持体16および排気管38との間のろう付けも同時に行われる。ステム基部26は材質がセラミックであるので、他部品との結合部である底部26ａの外表面および円筒部26ｂの端面にはメタライズ層44、46が形成され、これらのメタライズ層44、46を介してステム基部26とフィラメント支持体16、排気管38およびシール部材34とのろう付けが行われる。このようにメタライズ層44、46を用いることにより、セラミック部品と金属部品との間のろう付けが真空気密にかつ強固に行われ、ろう付けの信頼性が向上する。このろう付けは、通常フィラメント支持体16にフィラメント14や集束電極18などが取り付けられた状態で行われるが、場合によってはこのろう付け後にフィラメント支持体16にフィラメント14や集束電極18などを取り付けることも可能である。上記のろう付け後に、放射窓枠体32とシール部材34との間が溶接により結合される。この溶接では放射窓枠体32の材料が溶けてシール部材34に全周にわたって固着することになる。このとき、陰極12のフィラメント14とターゲット30（またはＸ線放射窓28）との間隔が所定の寸法になるように寸法調整される。この放射窓枠体32とシール部材34との結合についても、場合によっては他の部分のろう付けと同時に行うことも可能である。また、外囲器24からの端子の引き出しに関しては、陽極端子は放射窓枠体32から引き出され、陰極端子はフィラメント支持体16の端子部16ｂから引き出される。それぞれの端子は通常ろう付けによって結合される。陽極端子については、通常接地電位で使用されるので、特別な配慮は必要ないが、陰極端子については負の高電圧に保持されるので、絶縁に配慮した構造にする必要がある。本実施例では、図において陰極端子のみ記載しているが、ステム基部26の底部26ａのメタライズ層44のフィラメント支持体16の端子部16ｂが突出する部分に端子板39を取り付けて、ろう付けによって、端子板39とフィラメント支持体16の端子部16ｂをメタライズ層44に同時に結合している。 Next, a method for manufacturing the envelope 24 will be described with reference to FIG. The X-ray radiation window 28 and the radiation window frame 32 and the stem base portion 26 and the seal member 34 are joined by brazing. When the brazing between the stem base 26 and the seal member 34 is performed, the brazing between the stem base 26 and the filament support 16 and the exhaust pipe 38 is usually performed at the same time. Since the material of the stem base portion 26 is ceramic, metallized layers 44 and 46 are formed on the outer surface of the bottom portion 26a and the end surface of the cylindrical portion 26b, which are joint portions with other components, and the metallized layers 44 and 46 are interposed therebetween. The stem base 26 is brazed to the filament support 16, the exhaust pipe 38, and the seal member 34. By using the metallized layers 44 and 46 in this manner, the brazing between the ceramic part and the metal part is performed in a vacuum-tight and firm manner, and the brazing reliability is improved. This brazing is usually performed with the filament 14 and the focusing electrode 18 attached to the filament support 16. In some cases, however, the filament 14 and the focusing electrode 18 are attached to the filament support 16 after this brazing. Is also possible. After the above brazing, the radiation window frame 32 and the seal member 34 are joined by welding. In this welding, the material of the radiation window frame 32 is melted and fixed to the seal member 34 over the entire circumference. At this time, the dimension is adjusted so that the distance between the filament 14 of the cathode 12 and the target 30 (or the X-ray emission window 28) becomes a predetermined dimension. The coupling between the radiation window frame 32 and the seal member 34 may be performed simultaneously with the brazing of other parts depending on the case. Further, regarding the lead-out of the terminal from the envelope 24, the anode terminal is drawn out from the radiation window frame 32, and the cathode terminal is drawn out from the terminal portion 16b of the filament support body 16. Each terminal is usually joined by brazing. Since the anode terminal is normally used at the ground potential, no special consideration is required. However, the cathode terminal is held at a negative high voltage, so that it is necessary to have a structure in consideration of insulation. In the present embodiment, only the cathode terminal is shown in the figure, but the terminal plate 39 is attached to the portion where the terminal portion 16b of the filament support 16 of the metallized layer 44 of the bottom portion 26a of the stem base portion 26 protrudes, and brazing is performed. The terminal plate 39 and the terminal portion 16b of the filament support 16 are simultaneously bonded to the metallized layer 44.
次に、本実施例のＸ線管の動作について説明する。図1に示した本実施例のＸ線管10では、陽極のターゲット30と陰極12のフィラメント14との間に約10kV程度のＸ線管電圧が外部の高電圧発生装置から印加される。陽極のターゲット30の電位は接地電位（０V）で、放射窓枠体32を経由して付与される。陽極のターゲット30とX線放射窓28、放射窓枠体32、シール部材34とは導通があるので、ターゲット30は同電位（０V）に保持される。陰極12の電位は負の約10kVで、フィラメント14を支持するフィラメント支持体16の端子部16aに付与される。また、フィラメント14には外部の高電圧発生装置から10V前後のフィラメント加熱電圧が印加されるので、上記の陰極12の電位は通常集束電極18と導通されているフィラメント支持体16の端子部16aに印加される。先ず、フィラメント加熱電圧をフィラメント14に印加すると、フィラメント14が加熱され温度上昇し、熱電子を放出する。この状態でフィラメント支持体16の端子部16aと放射窓枠体32との間、すなわちフィラメント14とターゲット30との間に約10kVのＸ線管電圧を印加すると、フィラメント14から放出された電子はターゲット30に向かって流れ、ターゲット30に衝突しX線を発生する。このX線はX線放射窓28を通して外部に放射される。 Next, the operation of the X-ray tube of this embodiment will be described. In the X-ray tube 10 of this embodiment shown in FIG. 1, an X-ray tube voltage of about 10 kV is applied from an external high voltage generator between the anode target 30 and the filament 14 of the cathode 12. The potential of the anode target 30 is a ground potential (0 V) and is applied via the radiation window frame 32. Since the anode target 30 is electrically connected to the X-ray radiation window 28, the radiation window frame 32, and the seal member 34, the target 30 is held at the same potential (0 V). The cathode 12 has a negative potential of about 10 kV and is applied to the terminal portion 16a of the filament support 16 that supports the filament 14. Further, since a filament heating voltage of about 10 V is applied to the filament 14 from an external high voltage generator, the potential of the cathode 12 is normally applied to the terminal portion 16a of the filament support 16 that is in conduction with the focusing electrode 18. Applied. First, when a filament heating voltage is applied to the filament 14, the filament 14 is heated, the temperature rises, and thermoelectrons are emitted. In this state, when an X-ray tube voltage of about 10 kV is applied between the terminal portion 16a of the filament support 16 and the radiation window frame 32, that is, between the filament 14 and the target 30, electrons emitted from the filament 14 are It flows toward the target 30 and collides with the target 30 to generate X-rays. The X-rays are emitted to the outside through the X-ray emission window 28.
次に、本実施例のＸ線管でのフィラメントからの電子の流れ方およびX線の発生効率について説明する。フィラメント14にフィラメント加熱電圧を印加してフィラメント14を加熱した場合、フィラメント14の脚部14aがフィラメント支持体16に結合されているため、フィラメント14の脚部14aを通しての熱伝導による冷却作用を受けて、フィラメント14の脚部14aおよびその脚部14aに近いフィラメントコイルの長さ方向の端部は、その中央部と比べて低温となり、その部分からの熱電子の放出は格段に少なくなる。その結果、フィラメントからの熱電子の放出はフィラメントコイルの長さ方向の中央部が主体となる。また、フィラメントコイルの長さ方向の中央部ではフィラメントコイルの温度分布がほぼ一様であるため、熱電子はフィラメントコイルの中心軸に直交する方向にほぼ放射状に放出される。その結果、フィラメント14から放出された熱電子は、フィラメントコイルの長さ方向では、フィラメントコイルの高温部分の長さかそれより若干長い幅でフィラメントコイルの中心軸と直交する方向にほぼ平行に走行し、またフィラメントコイルの長さの方向と直交する方向では、フィラメントコイルの中心軸に対しほぼ放射状に走行する。しかし、本実施例では、フィラメント14の背面側に集束電極18を配置しているため、フィラメント14の周辺の電位分布が改善され、フィラメント14から放出された熱電子がフィラメント14の後方のステム基部26やフィラメント14の側方のシール部材34や放射窓枠体32には流れず、ターゲット30に集中させることができるようになった。 Next, how the electrons flow from the filament and the X-ray generation efficiency in the X-ray tube of this embodiment will be described. When the filament heating voltage is applied to the filament 14 and the filament 14 is heated, the leg 14a of the filament 14 is bonded to the filament support 16, and therefore, the filament 14 receives a cooling action due to heat conduction through the leg 14a of the filament 14. Thus, the leg portion 14a of the filament 14 and the end portion in the length direction of the filament coil close to the leg portion 14a are at a lower temperature than the central portion, and the emission of thermoelectrons from that portion is remarkably reduced. As a result, thermionic emission from the filament is mainly performed in the central portion in the length direction of the filament coil. Further, since the temperature distribution of the filament coil is substantially uniform at the center in the length direction of the filament coil, the thermoelectrons are emitted almost radially in a direction perpendicular to the central axis of the filament coil. As a result, the thermoelectrons emitted from the filament 14 travel in the length direction of the filament coil approximately parallel to the direction perpendicular to the center axis of the filament coil with the length of the hot portion of the filament coil or a slightly longer width. In the direction orthogonal to the length direction of the filament coil, the filament coil runs substantially radially with respect to the central axis of the filament coil. However, in this embodiment, since the focusing electrode 18 is disposed on the back side of the filament 14, the potential distribution around the filament 14 is improved, and the thermoelectrons emitted from the filament 14 are transferred to the stem base behind the filament 14. 26 and the side wall of the filament 14 and the radiation window frame 32 do not flow, but can be concentrated on the target 30.
図３および図４を用いて、フィラメント14の背面側に集束電極18を配置した効果について説明する。図３はフィラメントの背面側に集束電極を配置しない場合の電位分布および電子軌道の計算例を、図４はフィラメントの背面側に集束電極を配置した場合の電位分布および電子軌道の計算例を示したものである。先ず、図３によりフィラメントの背面側に集束電極を配置しない場合について説明する。図3ａはＸ線管内の電位分布と電子軌道の計算を行った範囲を示す図、図3ｂは電位分布の計算例を示す図、図3ｃは電子軌道の計算例を示す図である。図3ａにおいて、電位分布と電子軌道の計算は、Ｘ線管内のフィラメント14の周辺の破線49で囲った範囲内で、フィラメント14のコイルの中心軸と直交する方向の電位分布と電気軌道について行っている。図３ｂ、図３ｃに示すように集束電極18がない場合には、Ｘ線管の電位分布は等電位線50がフィラメント14のコイルの周囲にほぼ同心円状に配列されるため、電界はフィラメント14のコイルを中心にしてほぼ放射状になっている。その結果、フィラメント14から放出された電子はこの電界に従って加速されることになり、その電子軌道51はフィラメント14のコイルを中心として放射状になり、ターゲット30以外にシール部材34や放射窓枠体32にも衝突する。シール部材34や放射窓枠体32はターゲット30を構成していないため、これらの部材に電子が衝突してもX線の発生効率は低く、また発生したX線もX線放射窓28の方向を向いているとは限らないため外部に取り出しにくい。その結果、フィラメントの背面側に集束電極を配置しないＸ線管では、フィラメント14から放出された電子によるＸ線管電流に対するX線発生効率が格段に低下する。 The effect of disposing the focusing electrode 18 on the back side of the filament 14 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows an example of calculation of potential distribution and electron trajectory when the focusing electrode is not arranged on the back side of the filament, and FIG. 4 shows an example of calculation of potential distribution and electron trajectory when the focusing electrode is arranged on the back side of the filament. It is a thing. First, the case where the focusing electrode is not disposed on the back side of the filament will be described with reference to FIG. FIG. 3a is a diagram showing a range in which the potential distribution in the X-ray tube and the electron trajectory are calculated, FIG. 3b is a diagram showing a calculation example of the potential distribution, and FIG. 3c is a diagram showing a calculation example of the electron trajectory. In FIG. 3a, the potential distribution and the electron trajectory are calculated for the potential distribution and the electric trajectory in the direction perpendicular to the central axis of the coil of the filament 14 within the range surrounded by the broken line 49 around the filament 14 in the X-ray tube. ing. In the absence of the focusing electrode 18 as shown in FIGS. 3b and 3c, the potential distribution of the X-ray tube is such that the equipotential lines 50 are arranged almost concentrically around the coil of the filament 14, so that the electric field is applied to the filament 14 It is almost radial centering on the coil. As a result, the electrons emitted from the filament 14 are accelerated according to this electric field, and the electron trajectory 51 becomes radial centering on the coil of the filament 14, and the seal member 34 and the radiation window frame 32 in addition to the target 30. Also collide. Since the seal member 34 and the radiation window frame 32 do not constitute the target 30, the efficiency of X-ray generation is low even when electrons collide with these members, and the generated X-ray is also in the direction of the X-ray radiation window 28. Because it is not always facing, it is difficult to take out. As a result, in the X-ray tube in which the focusing electrode is not disposed on the back side of the filament, the X-ray generation efficiency with respect to the X-ray tube current due to the electrons emitted from the filament 14 is significantly reduced.
次に、図４により本実施例のようにフィラメントの背面側に集束電極を配置した場合について説明する。図4において、図4（ａ）は電位分布の計算例を示す図、図4（ｂ）は電子軌道の計算例を示す図である。Ｘ線管内の電位分布と電子軌道の計算を行った範囲は図3ａに示した範囲と同じである。ここで、集束電極18は、長方形の板状体である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように集束電極18をフィラメント14の背面側に配置したことにより、Ｘ線管の電位分布としては等電位線50がフィラメント14と集束電極18とを合体したものの周りに大略円形を描いて配列されるが、フィラメント14の近傍に凹状の部分50ａが発生し、この凹状の部分50ａで形成される電界が、フィラメント14のコイルの後方および側方で発生した電子をフィラメント14の前方に向けて、すなわちターゲット30に向けて走行させる電界となっている。このため、フィラメント14で発生した電子の電子軌道51はフィラメント14の後方や側方には走行せず、殆んどのものがターゲット30に向けて走行し、その結果、電子はターゲット30に衝突してX線を発生するため、Ｘ線の発生効率は図3の場合に比べ格段に向上することになる。その結果、Ｘ線放射窓28を通してＸ線管の外部に取り出すことができるＸ線量も格段に増加する。また、ターゲット30面上における電子密度分布は外周部では高密度で、中央部では低密度となっているため、ターゲット30の外周部で発生するＸ線量が多くなっている。 Next, the case where the focusing electrode is arranged on the back side of the filament as in this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 4, FIG. 4 (a) is a diagram showing a calculation example of potential distribution, and FIG. 4 (b) is a diagram showing a calculation example of electron trajectory. The range in which the potential distribution in the X-ray tube and the electron trajectory are calculated is the same as the range shown in FIG. 3a. Here, the focusing electrode 18 is a rectangular plate-shaped body. As shown in FIGS. 4A and 4B, by arranging the focusing electrode 18 on the back side of the filament 14, the equipotential line 50 combines the filament 14 and the focusing electrode 18 as the potential distribution of the X-ray tube. However, a concave portion 50a is generated in the vicinity of the filament 14, and an electric field formed by the concave portion 50a is generated behind and on the side of the coil of the filament 14. The electric field travels toward the front of the filament 14, that is, toward the target 30. For this reason, the electron trajectory 51 of the electrons generated in the filament 14 does not travel behind or to the side of the filament 14, and most of them travel toward the target 30, and as a result, the electrons collide with the target 30. Therefore, the X-ray generation efficiency is remarkably improved as compared with the case of FIG. As a result, the X-ray dose that can be taken out of the X-ray tube through the X-ray emission window 28 is also greatly increased. Further, since the electron density distribution on the surface of the target 30 is high at the outer peripheral portion and low at the central portion, the X-ray dose generated at the outer peripheral portion of the target 30 is increased.
また、本実施例のＸ線管では、陰極12の集束電極18の構造を変えることによって、陽極のターゲット30に衝突する陰極12からの電子の密度分布を調整している。図４（ｂ）から判るようにフィラメント14の後方に長方形の集束電極18を配置した場合、ターゲット30に衝突する電子の密度分布はターゲット30の中央部で小さく、周辺部で大きくなっている。この電子密度分布は集束電極18の長方形板の幅寸法を変えることにより変化し、集束電極18の幅寸法を大きくすると、周辺部の電子密度の大きい部分がターゲット30の中心側に寄ってきて、集束電極18の幅寸法を小さくすると電子密度の大きい部分がターゲット30の外周側に広がって行く。図５はターゲット上の電子密度分布の計算例を示したもので、集束電極18の長方形板の幅寸法を5種類変化させたものが示されている。図５において、横軸は管軸（ターゲットの中心）48からの距離を、縦軸は電流密度を示している。図５によれば、いずれの幅寸法の集束電極においても、電流密度は管軸４８のまわりでは小さく、周辺部では大きくなっており、また電流密度の大きい部分は集束電極18の幅寸法が小さいときは外側にあり、幅寸法が大きいときは内側に寄ってきていることが判る。 In the X-ray tube of this embodiment, the density distribution of electrons from the cathode 12 colliding with the anode target 30 is adjusted by changing the structure of the focusing electrode 18 of the cathode 12. As can be seen from FIG. 4B, when the rectangular focusing electrode 18 is arranged behind the filament 14, the density distribution of electrons colliding with the target 30 is small at the center of the target 30 and large at the periphery. This electron density distribution is changed by changing the width dimension of the rectangular plate of the focusing electrode 18, and when the width dimension of the focusing electrode 18 is increased, a portion with a large electron density in the peripheral portion approaches the center side of the target 30, When the width dimension of the focusing electrode 18 is reduced, a portion having a high electron density spreads to the outer peripheral side of the target 30. FIG. 5 shows an example of calculation of the electron density distribution on the target, and shows five types of changing the width dimension of the rectangular plate of the focusing electrode 18. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the distance from the tube axis (target center) 48, and the vertical axis indicates the current density. According to FIG. 5, in any focusing electrode of any width dimension, the current density is small around the tube axis 48 and is large in the peripheral portion, and the width dimension of the focusing electrode 18 is small in the portion where the current density is large. Sometimes it is on the outside, and when the width dimension is large, it can be seen that it is on the inside.
本実施例のＸ線管では、陰極12のフィラメント14から放射状に放出されている電子をＸ線放射窓28上のターゲット30の面上に集束させているが、図５に示す如くターゲット30上における電流密度分布は均一ではなく、管軸48に近い部分が疎で、周辺部が密になっている。ターゲット30上における発熱量の分布は通常電流密度分布とほぼ同じかそれに近似するものになるので、ターゲット30上の電流密度の密な部分は局所的に高温になる。ターゲット30はＸ線放射窓28上に蒸着によって形成された薄膜であることから、ターゲット30の面の局所的な高温はこの薄膜の損傷の原因となるものであり、望ましくない。このため、本発明では、ターゲット30上の電流密度が図５に示す如く集束電極18の幅寸法の値によって制御できることを利用して、ターゲット30上の電流密度の密な部分を放射窓枠体32にできるだけ近い周辺部に移動させ、ターゲット30の中心部には電流密度の疎の部分が来るように電流密度を調整している。このようにすることにより、ターゲット30の面上の局所的な高温部分からの熱は近接する放射窓枠体32にすみやかに熱伝導されるため、局所的な発熱部分はすみやかに冷却される。図６には集束電極の幅寸法とＸ線放射窓上の最高温度との関係を示す。図６において、横軸は集束電極の幅寸法を、縦軸にはＸ線放射窓上の最高温度は、集束電極の幅寸法が小さいときには低く、幅寸法が大きくなるにつれて上昇している。図６の結果を図５の結果と対比して考えた場合、集束電極の幅寸法を小さくすることにより、フィラメントからの電子が衝突するターゲットの面積が広がるために、ターゲット面全体として平均の電子密度が低下し、また電子密度の密な部分が放射窓枠体に近接して行き、冷却効果が向上したことにより、ターゲット面の最高温度が低下し、それに接するＸ線放射窓面の温度も低下したものと見られる。 In the X-ray tube of this embodiment, the electrons emitted radially from the filament 14 of the cathode 12 are focused on the surface of the target 30 on the X-ray emission window 28. As shown in FIG. The current density distribution at is not uniform, the portion close to the tube axis 48 is sparse and the peripheral portion is dense. Since the calorific value distribution on the target 30 is substantially the same as or close to that of the normal current density distribution, the dense portion of the current density on the target 30 is locally hot. Since the target 30 is a thin film formed by vapor deposition on the X-ray emission window 28, a local high temperature on the surface of the target 30 causes damage to the thin film, which is not desirable. Therefore, in the present invention, the current density on the target 30 can be controlled by the value of the width dimension of the focusing electrode 18 as shown in FIG. The current density is adjusted so that a sparse part of the current density comes to the center of the target 30 as it moves to the periphery as close to 32 as possible. By doing so, the heat from the local high temperature portion on the surface of the target 30 is immediately conducted to the adjacent radiation window frame 32, so that the local heat generating portion is promptly cooled. FIG. 6 shows the relationship between the width dimension of the focusing electrode and the maximum temperature on the X-ray emission window. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the width dimension of the focusing electrode, and the vertical axis indicates the maximum temperature on the X-ray emission window is low when the width dimension of the focusing electrode is small, and increases as the width dimension increases. When the result of FIG. 6 is considered in contrast to the result of FIG. 5, the area of the target where the electrons from the filament collide is increased by reducing the width dimension of the focusing electrode. The density decreases and the dense part of the electron density goes close to the radiation window frame, and the cooling effect is improved, so that the maximum temperature of the target surface is lowered, and the temperature of the X-ray radiation window surface in contact therewith is also reduced. It seems to have declined.
次に、図1を用いて本発明に係る透過型Ｘ線管の第2の実施例について説明する。本実施例では、全体構造は図1の第1の実施例とほぼ同じであるが、Ｘ線放射窓28を支持する放射窓枠体32の材料を、銅や銀などの高熱伝導率の金属材料とし、更にＸ線放射窓28を支持する部分であるＸ線放射窓28の外周に近い部分を肉厚構造としたものである。これは、放射窓枠体32の熱伝導性を向上させて、Ｘ線放射窓28の外周部の冷却効果を高めるためのものであり、それによって、ターゲット30の周辺部への電流密度の増加による温度上昇を防止するものである。また、そのためには、放射窓枠体32の構造について、更にその外周または上面に放熱フィンを取り付けてもよい。 Next, a second embodiment of the transmission X-ray tube according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the overall structure is almost the same as that of the first embodiment of FIG. 1, but the material of the radiation window frame 32 that supports the X-ray radiation window 28 is made of a metal having a high thermal conductivity such as copper or silver. The material is made thick, and the portion close to the outer periphery of the X-ray radiation window 28 that supports the X-ray radiation window 28 has a thick structure. This is for improving the thermal conductivity of the radiation window frame 32 and enhancing the cooling effect of the outer peripheral portion of the X-ray radiation window 28, thereby increasing the current density to the periphery of the target 30. This prevents the temperature from rising. For this purpose, the structure of the radiating window frame 32 may be further provided with radiating fins on the outer periphery or upper surface thereof.
次に、図７を用いて、本発明に係る透過型Ｘ線管の第2の実施例について説明する。図７は本実施例のＸ線管の全体構造図である。図７において、本実施例のＸ線管は陰極の集束電極およびその支持体の構造を除いて図1に示した第1の実施例のＸ線管の構造と同じである。このため、以下では、陰極の構造を重点に説明する。図７において、Ｘ線管52の陰極53はフィラメント14と、2個のフィラメント支持体16と、集束電極54と、絶縁支持体20と、結合支持体22と、支持金具21などから構成される。フィラメント14はその脚部14ａを2個のフィラメント支持体16によって支持され、フィラメント支持体16はその端子部16ｂを外囲器24のステム基部26によって支持されている。本実施例では集束電極54はステンレス鋼などの導電性を有する耐熱性金属材料から成り、略円筒形状をしていて、フィラメント14のコイル部分を囲むように配置されている。集束電極54の形状については図示の円筒形状に限定されず、円筒形状に類似した筒状体、例えば角筒形状や楕円形状などをした筒状体でもよい。すなわち、円筒状体と同様な電位分布をフィラメント14の周りに形成できる筒状体であれば円筒状体と同様な効果を上げることができる。 Next, a second embodiment of the transmission X-ray tube according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an overall structural diagram of the X-ray tube of this embodiment. 7, the X-ray tube of this embodiment is the same as the X-ray tube structure of the first embodiment shown in FIG. 1 except for the structure of the cathode focusing electrode and its support. For this reason, hereinafter, the structure of the cathode will be mainly described. In FIG. 7, the cathode 53 of the X-ray tube 52 includes a filament 14, two filament supports 16, a focusing electrode 54, an insulating support 20, a coupling support 22, a support fitting 21, and the like. . The filament 14 has a leg portion 14 a supported by two filament supports 16, and the filament support 16 has a terminal portion 16 b supported by a stem base 26 of the envelope 24. In this embodiment, the focusing electrode 54 is made of a heat-resistant metal material having conductivity such as stainless steel, has a substantially cylindrical shape, and is disposed so as to surround the coil portion of the filament 14. The shape of the focusing electrode 54 is not limited to the cylindrical shape shown in the figure, and may be a cylindrical body similar to the cylindrical shape, for example, a cylindrical body having a rectangular cylindrical shape or an elliptical shape. That is, the same effect as that of the cylindrical body can be achieved as long as the cylindrical body can form a potential distribution similar to that of the cylindrical body around the filament 14.
図7において、集束電極54は第1の実施例の場合と同様な方法で、絶縁支持体20と結合支持体22を介して2個のフィラメント支持体16に支持されている。集束電極54の円筒部の内周面には、フィラメント支持体16のフィラメント16ａを収容するための小さい円形の穴の一部54ａと、絶縁支持体20を収容するための大きい円形の穴の一部54ｂが加工されている。また、集束電極54と同電位になるフィラメント支持体16には、そのフィラメント支持部16に近い部分の外側に結合支持体22のＬ字形の長辺部分を収容する切欠き部16ｃが設けられている。集束電極54のフィラメント支持体16への取り付け手順は第1の実施例とほぼ同じであるが、フィラメント支持体16のフィラメント支持部16ａと、絶縁支持体20とが嵌合する穴54ａ、54ｂが完全な円形ではなく、円形の半分以下になっていることと、結合支持体22が集束電極54の下面54ｃとフィラメント支持体16の外側に、設けられた切欠き部16ｃに結合されていることなどで異なる。集束電極54は結合支持体22と結合されたフィラメント支持体16とは同電位であり、絶縁支持体20と結合されたフィラメント支持体16との間では絶縁されている。集束電極54をフィラメント支持体16に取り付けるときの、フィラメント14のコイル部分の上面の集束電極54の上面に対する高さは、フィラメント14のコイルの外径、集束電極54の大きさ、ターゲット30の面の大きさ、フィラメント14とターゲット30との間隔に応じて調整される。 In FIG. 7, the focusing electrode 54 is supported on the two filament supports 16 via the insulating support 20 and the coupling support 22 in the same manner as in the first embodiment. On the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the focusing electrode 54, a part 54a of a small circular hole for accommodating the filament 16a of the filament support 16 and a large circular hole for accommodating the insulating support 20 are provided. The part 54b is processed. Further, the filament support 16 that has the same potential as the focusing electrode 54 is provided with a notch 16c that accommodates the L-shaped long side portion of the coupling support 22 outside the portion close to the filament support 16. Yes. The procedure for attaching the focusing electrode 54 to the filament support 16 is substantially the same as that of the first embodiment, but the holes 54a and 54b into which the filament support 16a of the filament support 16 and the insulating support 20 are fitted are provided. It is not a perfect circle but is less than half of the circle, and the coupling support 22 is coupled to the notch 16c provided on the lower surface 54c of the focusing electrode 54 and the filament support 16 outside. Etc. The focusing electrode 54 is at the same potential as the filament support 16 coupled to the coupling support 22, and is insulated from the filament support 16 coupled to the insulating support 20. When the focusing electrode 54 is attached to the filament support 16, the height of the upper surface of the coil portion of the filament 14 relative to the upper surface of the focusing electrode 54 is the outer diameter of the coil of the filament 14, the size of the focusing electrode 54, and the surface of the target 30. And the distance between the filament 14 and the target 30 are adjusted.
本実施例ではフィラメント14の周囲にフィラメント14とほぼ同電位の円筒状の集束電極54をフィラメント14の上面とほぼ同程度の高さの位置に配置したことにより、フィラメント14から放出された電子はフィラメント14の後方や側方に向かっては走行せず、フィラメント14の上方に向けて走行して、第1の実施例と同様にターゲット30の面上に集束されるようになった。これは、フィラメント14のコイル部分がフィラメント14の長さよりも大きな直径の円形の穴に配置されているために、フィラメント14と集束電極54とターゲット30とによって、第1の実施例と同様に、フィラメント14のコイル部分の周辺にフィラメント14から放出された電子を上方に向けて走行させるような電位分布と電界が形成され、その結果、フィラメント14の高温部から放出された電子は、前方に放出されたものはもちろんのこと、側方または後方に放出されたものも、ゆるやかに上方に集束されて、ターゲット30面に向けて走行する。このように、フィラメント14から放出された電子の殆んど全てのものがターゲット30面上に集束され、衝突することにより、本実施例においても、Ｘ線発生効率は向上し、従来品よりも格段に多いＸ線量を外部に取り出すことができる In this embodiment, the cylindrical focusing electrode 54 having the same potential as the filament 14 is disposed around the filament 14 at a position substantially the same height as the upper surface of the filament 14, so that the electrons emitted from the filament 14 are Instead of traveling toward the rear or side of the filament 14, it traveled above the filament 14 and focused on the surface of the target 30 as in the first embodiment. This is because the coil portion of the filament 14 is arranged in a circular hole having a diameter larger than the length of the filament 14, so that the filament 14, the focusing electrode 54, and the target 30 are the same as in the first embodiment. A potential distribution and an electric field are formed around the coil portion of the filament 14 so that electrons emitted from the filament 14 run upward, and as a result, electrons emitted from the high temperature portion of the filament 14 are emitted forward. Not only those that have been released, but also those that have been released to the side or rear are gently focused upward and travel toward the target 30 surface. Thus, almost all of the electrons emitted from the filament 14 are focused on and collided with the surface of the target 30, so that the X-ray generation efficiency is improved in this embodiment as well, compared with the conventional product. A much larger amount of X-rays can be taken out
10、52・・・透過型Ｘ線管（Ｘ線管）
12、53・・・陰極
14・・・フィラメント
14ａ・・・脚部
16・・・フィラメント支持体
16ａ・・・フィラメント支持部
16ｂ・・・端子部
16ｃ・・・切欠き部
17・・・凹部
18、54・・・集束電極
20、56・・・絶縁支持体
22、58・・・結合支持体
24・・・外囲器
26・・・ステム基部
26ａ・・・底部
26ｂ・・・円筒部
28・・・Ｘ線放射窓
30・・・ターゲット
32・・・放射窓枠体
32ａ・・・底部
32ｂ・・・円筒部
34・・・シール部材
36・・・シールド
38・・・排気管
39・・・端子板
40、41、42・・・貫通孔
44、46・・・メタライズ層
48・・・Ｘ線管中心軸（管軸）
50・・・等電位線
50ａ・・・凹状の部分
51・・・電子軌道
10, 52 ... Transmission X-ray tube (X-ray tube)
12, 53 ... Cathode
14 Filament
14a ... Leg
16 ... Filament support
16a ... Filament support
16b ... Terminal part
16c ... Notch
17 ... Recess
18, 54 ... Focusing electrode
20, 56 ... Insulating support
22, 58 ... Bonding support
24 ... Envelope
26 ・ ・ ・ Stem base
26a ... Bottom
26b ... cylindrical part
28 ... X-ray emission window
30 ・ ・ ・ Target
32 ... Radiation window frame
32a ... Bottom
32b ... Cylindrical part
34 ・ ・ ・ Seal member
36 ・ ・ ・ Shield
38 ... Exhaust pipe
39 ... Terminal board
40, 41, 42 ... through holes
44, 46 ... Metallized layer
48 ... X-ray tube central axis (tube axis)
50 ... equipotential lines
50a ... concave part
51 ... Electronic orbit
Claims (2)
前記フィラメントから放出された電子を前記ターゲットに衝突するように集束する集束電極を前記フィラメント支持体に取り付け、
前記集束電極を板状体とし、前記フィラメントの、前記ターゲットとの対向面とは反対側に配設したことを特徴とする透過型Ｘ線管。 An X-ray emission window in which a filament that emits electrons, a cathode having a filament support that supports the filament, a thin film target that collides with electrons emitted from the filament to generate X-rays, and an X-ray emission In a transmission X-ray tube having a radiation window frame that supports a window, and an envelope that supports and insulates the cathode in a vacuum-tight manner so that the filament faces the target,
A focusing electrode for focusing the electrons emitted from the filament so as to collide with the target is attached to the filament support ,
A transmission X-ray tube characterized in that the focusing electrode is a plate-like body and is disposed on the opposite side of the filament from the surface facing the target .
2. The transmission X-ray tube according to claim 1, wherein a current density distribution of electrons colliding with the target is set to be higher in a portion close to the radiation window frame of the target. Transmission X-ray tube.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006114087A JP4781156B2 (en) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | Transmission X-ray tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006114087A JP4781156B2 (en) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | Transmission X-ray tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007287501A JP2007287501A (en) | 2007-11-01 |
| JP4781156B2 true JP4781156B2 (en) | 2011-09-28 |
Family
ID=38759080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006114087A Active JP4781156B2 (en) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | Transmission X-ray tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4781156B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102891059A (en) * | 2012-10-31 | 2013-01-23 | 丹东奥龙射线仪器有限公司 | Open type micro-focus X-ray tube |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104488063B (en) | 2012-05-22 | 2017-06-09 | 皇家飞利浦有限公司 | Cathode filament is assembled |
| JP2016134251A (en) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 双葉電子工業株式会社 | X-ray tube |
| JP6477336B2 (en) * | 2015-07-31 | 2019-03-06 | 株式会社島津製作所 | Cathode manufacturing method, cathode and X-ray tube apparatus |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6033748U (en) * | 1983-08-15 | 1985-03-07 | 株式会社東芝 | X-ray tube cathode structure |
| JPH01159941A (en) * | 1987-12-15 | 1989-06-22 | Toshiba Corp | X-ray tube device |
| JPH04262348A (en) * | 1991-02-15 | 1992-09-17 | Hitachi Medical Corp | Structure of fixed anode of x-ray tube |
| JP4113177B2 (en) * | 2004-11-11 | 2008-07-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | X-ray generator |
-
2006
- 2006-04-18 JP JP2006114087A patent/JP4781156B2/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102891059A (en) * | 2012-10-31 | 2013-01-23 | 丹东奥龙射线仪器有限公司 | Open type micro-focus X-ray tube |
| CN102891059B (en) * | 2012-10-31 | 2015-12-09 | 丹东奥龙射线仪器集团有限公司 | Open microfocus X-ray pipe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007287501A (en) | 2007-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5128752B2 (en) | Transmission X-ray tube and manufacturing method thereof | |
| JP5896649B2 (en) | Target structure and X-ray generator | |
| EP1096543B1 (en) | X-ray tube | |
| US9508524B2 (en) | Radiation generating apparatus and radiation imaging apparatus | |
| JP6061692B2 (en) | Radiation generating tube, radiation generating apparatus, and radiation imaging apparatus using them | |
| US8837680B2 (en) | Radiation transmission type target | |
| JP7073407B2 (en) | Small sources for producing ionizing radiation, assemblies with multiple sources, and processes for manufacturing sources | |
| JP5932308B2 (en) | Radiation tube and radiation generator using the same | |
| US9117621B2 (en) | Radiation generating tube, radiation generating unit, and radiation image taking system | |
| KR20160102743A (en) | Field Emission X-Ray Source Device | |
| JP2013109884A5 (en) | ||
| US10475618B2 (en) | Electron gun capable of suppressing the influence of electron emission from the cathode side surface | |
| JP2016029644A (en) | X-ray generation tube, x-ray generator, x-ray imaging system and anode used for them | |
| JP4781156B2 (en) | Transmission X-ray tube | |
| JP4230565B2 (en) | X-ray tube | |
| KR102097565B1 (en) | Field Emission X-Ray Source Device | |
| US10497533B2 (en) | X-ray generating tube including electron gun, X-ray generating apparatus and radiography system | |
| JP2005228696A (en) | Fixed anode x-ray tube | |
| JP4230016B2 (en) | X-ray tube | |
| JP7453893B2 (en) | energy beam tube | |
| JP7179685B2 (en) | X-ray tube | |
| KR20240002247A (en) | X-ray tube with arc resistant structure | |
| JP2022073155A (en) | Energy line tube | |
| JP2018181410A (en) | X-ray tube | |
| JP2019114405A (en) | X-ray tube and manufacturing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090402 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110407 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110412 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110607 |
|
| 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: 20110705 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110705 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140715 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4781156 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |