JP4937987B2 - 電子ビーム時定数を低減したフィラメント・アセンブリ - Google Patents
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Description
一つの実施形態では、ターゲット表面を有する陽極と、陽極に対し位置決めされた陰極とを格納する真空筐体を含むX線管が開示されている。陰極は、管動作中に電子ビームを放射するフィラメント・アセンブリを備えている。フィラメント・アセンブリは、放熱板および複数のフィラメント・セグメントを備えている。複数のフィラメント・セグメントは、陽極のターゲット表面に衝突させる電子ビームを同時放射するように構成され、電気的に直列に接続されている。開示の実施形態では、各フィラメント・セグメントは、放熱板と熱的に結合している第1および第2の端部、および選択的電子放射の動作機能を変更する中心部を含んでいる。
式中、ChおよびKはそれぞれワイヤの比熱および熱伝導率である。等式(1)から分かるように、フィラメントのワイヤ長さLが減少すると、熱時定数τも減少する。図示した実施形態の内容では、フィラメント・セグメントはそれぞれ、当技術分野で知られているようなより長い単一のフィラメントに対して小さなワイヤ長さを有する。したがって、フィラメント・アセンブリ60内での多数の短い長さのフィラメント・セグメントの使用は、当技術分野で知られているような比較的長い単一のフィラメントの使用に対して小さな熱時定数をもたらすことができるので有利である。なお、ワイヤの熱伝導率Kが大きくなることによっても、小さな熱時定数がもたらされる。しかし、フィラメント・アセンブリに対するより高い電力拡散およびより低い電気インピーダンスが、本明細書に記載するようにフィラメント・アセンブリを実施する場合にも実現され、対処しなければならない。
Claims (59)
- X線管であって、
真空筐体と、
前記真空筐体内に配置され、ターゲット表面を含む陽極と、
前記陽極に対して配置され、フィラメント・アセンブリを含む陰極と、
を備え、前記フィラメント・アセンブリが、前記陽極のターゲット表面に衝突させる電子ビームを同時に放射するように構成された複数のフィラメント・セグメントを含み、各フィラメント・セグメントが、放熱板への放熱経路を含む、X線管。 - 前記放熱板が前記陰極の一部である、請求項1に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、電気的に互いに直列に接続されている、請求項1に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、電気的に互いに並列に接続されている、請求項1に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、前記電子ビームを変更するように熱時定数を制御する、請求項1に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、所定の方法で前記電子ビームを成形するように構成されている、請求項1に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、第1と第2の放熱板の間で互いにほぼ並列に配置されている、請求項1に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントはそれぞれほぼ同じ長さである、請求項1に記載のX線管。
- 前記フィラメント・セグメントはそれぞれ、
前記放熱板への前記熱放射経路の少なくとも一部を画定する第1および第2の端部と、
前記第1の端部と前記第2の端部との間に介在され、電子を放射するように構成された中心部と
を含む、請求項1に記載のX線管。 - 前記中心部は平らであり、前記各端部は前記中心部に対して角度付けられている、請求項9に記載のX線管。
- 前記各端部が山形形状を画定する、請求項10に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントの中心部が互いに平行で、かつそれぞれ直線であり、前記複数のフィラメント・セグメントの各端部がL字形である、請求項9に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、単一の連続伝導性要素から構成されており、前記連続伝導性要素のU字形相互接続部によって相互接続されている、請求項1に記載のX線管。
- 前記相互接続部は、前記放熱板に画定されたスロット内に収容される、請求項13に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントのそれぞれの第1および第2の端部は、伝導性要素の螺旋コイル上に含まれる、請求項9に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントの中心部は、互いに平行な列で直線的に並べられている、請求項9に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、トリエーティッド・タングステンからなる、請求項1に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、ランタン化タングステンからなる、請求項1に記載のX線管。
- 前記放熱経路は、ろう付け材料で少なくとも部分的に画定される、請求項1に記載のX線管。
- X線管におけるフィラメント・アセンブリであって、
少なくとも第1の放熱板と、
前記少なくとも第1の放熱板に熱的に接続され、電子ビームを同時に放射するように構成された複数のフィラメント・セグメントと
を備えるフィラメント・アセンブリ。 - 前記複数のフィラメント・セグメントは互いに並列であり、並列な放熱経路を有する、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 各フィラメント・セグメントが、2つの端部の間に介在された中心部を含む、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記中心部が前記電子ビームの一部を優先的に放射するように形成されている、請求項22に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 各端部が前記少なくとも第1の放熱板に熱伝導的に接続されている、請求項22に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記第1の放熱板と前記複数のフィラメント・セグメントとの間に介在された第1の熱伝導性電気絶縁体と、
第2の放熱板と前記複数のフィラメント・セグメントとの間に介在された第2の熱伝導性電気絶縁体と
をさらに備える請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。 - 各フィラメント・セグメントが、複数の螺旋コイルを画定し、丸い断面を有するワイヤであり、前記各フィラメント・セグメントの少なくとも1つの螺旋コイルが電子を放射する、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 各フィラメント・セグメントが、少なくとも1つのコイルを有する中心部と、少なくとも1つのコイルを画定する2つの端部とを有する、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記複数のフィラメント・セグメントの少なくともいくつかが、タングステンからなる、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記タングステンがトリエート化されている、請求項28に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記複数のフィラメント・セグメントの少なくとも一部は、そのフィラメント・セグメントの動作機能を変更する手段を備えている、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記変更手段は浸炭部を備えている、請求項30に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記熱的な接続は、少なくとも部分的に、ろう付け材料によって行われる、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記複数のフィラメント・セグメントの少なくとも一部は、前記放熱板内に形成されたスロット内に配置されている、請求項20に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記スロットは、少なくとも部分的に、ろう付け材料で満たされている、請求項33に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記ろう付け材料は銅系である、請求項34に記載のフィラメント・アセンブリ。
- X線管であって、
真空筐体と、
前記真空筐体内に配置され、ターゲット表面を含む陽極と、
前記陽極に対して配置され、フィラメント・アセンブリを含む陰極と、
を備え、前記フィラメント・アセンブリが、
放熱板と、
前記陽極のターゲット表面に衝突させる電子ビームを同時に放射するように構成され、かつ電気的に直列に接続された複数のフィラメント・セグメントと、
を含み、各フィラメント・セグメントが、
前記放熱板に熱的に接続された第1および第2の端部と、
前記第1の端部と前記第2の端部との間に介在され、電子を優先的に放射するようにその動作機能が変更された中心部と
を含む、X線管。 - 前記複数のフィラメント・セグメントが、複数の伝導性相互接続部を介して電気的に直列に接続されている、請求項36に記載のX線管。
- 前記第1および第2の放熱板から前記複数の伝導性相互接続部を電気的に絶縁するように、前記放熱板と前記複数の伝導性相互接続部との間に介在された熱伝導性絶縁体をさらに備える請求項37に記載のX線管。
- 前記第1および第2の端部は、前記中心部に対して角度付けられている、請求項38に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントの少なくとも1つが、トリエーティッド・タングステンからなる、請求項39に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントの少なくとも一部が、そのフィラメント・セグメントの対応する部分の動作機能を変更するように浸炭化されている、請求項40に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントが、ほぼ同じ長さで構成されている、請求項41に記載のX線管。
- 前記第1および第2の端部と前記放熱板との間の熱的な接続は、少なくとも部分的に、ろう付け材料によって行われている、請求項36に記載のX線管。
- 前記複数のフィラメント・セグメントのそれぞれの第1および第2の端部は、相互接続部を介して相互接続されており、各相互接続部の少なくとも一部は、前記放熱板内に形成されたスロット内に収容される、請求項36に記載のX線管。
- 前記スロットは、少なくとも部分的に、ろう付け材料で満たされている、請求項44に記載のX線管。
- 前記ろう付け材料は銅系である、請求項45に記載のX線管。
- フィラメント・アセンブリであって、
複数のスロットを画定する放熱板と、
電子ビームを同時に放射するように構成された複数のフィラメント・セグメントと、
を備え、各フィラメント・セグメントの一部が前記複数のスロットのうちの対応する少なくとも1つ内に配置されており、各フィラメント・セグメントが、
前記放熱板に熱的に接続された第1および第2の端部と、
前記第1の端部と前記第2の端部との間に介在された中心部と
を含む、フィラメント・アセンブリ。 - 前記複数のフィラメント・セグメントは、電気的に直列に接続されるように、伝導性ワイヤの連続らせん構造によって画定されている、請求項47に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記複数のフィラメント・セグメントは、電気的に並列に接続されている、請求項47に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記放熱板は、電気絶縁性および熱伝導性材料からなる、請求項47に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記放熱板は、セラミックからなる、請求項50に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記放熱板は、窒化アルミニウムからなる、請求項50に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記放熱板はさらに、中心部と、2つの外側部と、基部とを有する複合構造を備えており、前記中心部および前記2つの外側部は前記基部の上に配置されている、請求項50に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記放熱板の前記複数のスロットは、前記放熱板の本体を通して全体的に延びている、請求項47に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 隣接するフィラメント・セグメントは、前記伝導性ワイヤの相互接続部によって相互接続されており、前記相互接続部は前記放熱板の一部に物理的に接続されている、請求項48に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記伝導性ワイヤは、前記放熱板から前記伝導性ワイヤを電気的に絶縁するように絶縁層で被覆されている、請求項48に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記絶縁層が、セラミック材料からなる、請求項56に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記複数のスロットのうちの対応する少なくとも1つから延びる各フィラメント・セグメントの部分が、均一な長さを有する、請求項47に記載のフィラメント・アセンブリ。
- 前記複数のスロットは、少なくとも部分的に、ろう付け材料で満たされている、請求項47に記載のフィラメント・アセンブリ。
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