JP5740078B2

JP5740078B2 - Ｘ線管装置

Info

Publication number: JP5740078B2
Application number: JP2009053686A
Authority: JP
Inventors: 阿武　秀郎; 秀郎阿武
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: JP2010211939A

Description

この発明は、Ｘ線管装置に関する。

Ｘ線管装置は、医療診断機器等に用いられている。Ｘ線管装置は、ハウジングと、ハウジングに収容されたＸ線管と、Ｘ線管及びハウジング内面の間に満たされた絶縁油とを備えている。Ｘ線管から放射されたＸ線は、ハウジングに設けられたＸ線放射口から外部に取り出されて利用される。

Ｘ線管から放射されるＸ線のうち、この放射口以外の方向に放射されたＸ線が、もし遮蔽されなければ、ハウジング外部に利用されないＸ線として放射されてしまい、人体が不要に被曝する危険が生じる。このため、放射口以外の方向に放射されたＸ線をハウジングの内部で遮蔽する必要がある。一般的に、ハウジングの内面に１ｍｍ乃至３ｍｍ厚の鉛板を貼り付けることによってＸ線遮蔽を実現している（例えば、特許文献１参照）。

また、鉛代替のＸ線遮蔽材を用いた技術も開示されている（例えば、特許文献２乃至４参照）。さらに、鉛の板に防食保護を施した技術も開示されている（例えば、特許文献５及び６参照）。さらにまた、鉛板の両面をエポキシ樹脂塗料やシリコーン樹脂塗料でコーティングする技術が開示されている（例えば、特許文献７参照）。

米国特許第７００６６０２号明細書米国特許第６４９４６１８号明細書特開２００８−７３５３９号公報特開２００７−２１２３０４号公報米国特許第６０６２７３１号明細書米国特許第６２５７７６２号明細書米国特許第７３９１８５２号明細書

ところで、ハウジング内面は多くの曲面から構成されている。ハウジング内面に鉛板を隙間なく貼り付けてゆく作業は非常に熟練を要するものである。このため、製造コストを下げてより安価にＸ線管装置を提供する上で、上記貼り付け作業は最大のネックである。

近年、鉛が環境へ与えるリスクを回避するため、鉛代替のＸ線遮蔽材が普及しつつある。Ｘ線遮蔽材は、成型加工を目的とするブラスチック材料にＸ線不透過材料を混合した材料である。

しかし、鉛板の替わりに上記Ｘ線遮蔽材を使って型成型することは非常に困難である。なぜならば、１ｍｍ乃至３ｍｍの厚みで鉛板と同等のＸ線遮蔽能を得るためには、Ｘ線遮蔽材の８０体積％近くをＸ線不透過材で形成する必要があるためである。この場合、型成型中のＸ線遮蔽材の流動性が極端に悪化し、さらに、成型されたＸ線遮蔽材の構造強度が低下してしまう。このため、鉛代替のＸ線遮蔽材は、比較的小さな部品やシート材料の製造に適用されるに止まっている。

また、ハウジング内面に鉛板を貼り付けた場合、Ｘ線管装置の使用中、徐々に鉛が絶縁油に溶解する。絶縁油の耐電圧特性が悪化するため、放電の不具合が発生するリスクが高まる。鉛板を貼り付けた後、鉛板表面の保護のために、有機塗料で鉛板をコーティングすることも行われる。しかしながら、この場合、製造コストが更に高騰してしまう。

さらに、鉛板をハウジングに貼り付ける前に、鉛板の両面に錫、銀、銅、ニッケルなどの金属メッキを形成することにより、上記のように鉛の防食保護をする技術も知られているが、やはり、この場合も製造コストが更に高騰してしまう。

さらにまた、絶縁油の代わりに絶縁油より冷却性能に優れる水系冷却液を使用することは、Ｘ線管の冷却を向上させるために好適な選択肢である。しかし、水系冷却液への鉛の溶解性は、絶縁油へのそれに比べて桁違いに高い。このため、鉛板の防食保護はより困難な課題となる。上記のように、鉛板の両面にエポキシ樹脂塗料やシリコーン樹脂塗料でコーティングする技術も知られているが、やはり、この場合も製造コストが更に高騰してしまう。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、製造コストを低減でき、製造歩留まりの高いＸ線管装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係るＸ線管装置は、
陽極ターゲット、前記陽極ターゲットに照射する電子を放出する陰極、並びに前記陽極ターゲット及び陰極を収納した真空外囲器を有したＸ線管と、
前記Ｘ線管を収納したハウジングと、
前記Ｘ線管及びハウジング間を満たす冷却液と、
前記真空外囲器の一部を形成し、前記ハウジングの外部に露出した外部端面と、前記冷却液に接した冷却面と、前記陽極又は陰極が直接又は間接的に取り付けられる取り付け面と、を有した高電圧絶縁部材と、
前記外部端面を貫通して設けられ、前記高電圧絶縁部材に取り付けられた前記陽極又は陰極に電気的に接続された電圧供給端子と、
前記外部端面に直接又は間接的に密着される電気絶縁材を有し、前記電圧供給端子に電気的に接続された高電圧コネクタと、
前記高電圧コネクタを覆うように前記高電圧コネクタに着脱可能に取り付けられ、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されたＸ線遮蔽部と、を備え、
前記ハウジングは、Ｘ線不透過材を含む固体の電気的絶縁材を主成分とする材料で形成されている。

この発明によれば、製造コストを低減でき、製造歩留まりの高いＸ線管装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るＸ線管装置を示す縦断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るＸ線管装置を示す縦断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るＸ線管装置を示す縦断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るＸ線管装置の変形例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線管装置１０について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線管装置１０を示す縦断面図である。

図１に示すように、Ｘ線管装置１０は、有底筒状であるハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７とを備えている。ハウジング２０には、ゴムベローズ２１が設けられ、冷却液７の圧力調整が行われている。ハウジング２０は、Ｘ線をハウジング２０外部に放射する放射窓２４を有している。

Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、金属材製の金属容器３２と、高電圧絶縁部材５０とを備えている。高電圧絶縁部材５０には、陰極３６が間接的に取り付けられ、金属容器３２には、陽極３５が取り付けられている。陰極３６は、陽極３５に照射する電子を放出するものである。真空外囲器３１の中央部には陽極３５と同電位とされた反跳電子トラップ３７が配置されている。

金属容器３２には放射窓３２ａが設けられ、反跳電子トラップ３７には放射窓３７ａが設けられている。陽極３５と陰極３６との間に高電圧を印加すると、陰極３６から放出された電子が陽極ターゲット３５ａに衝突する。電子ビームの衝突で陽極ターゲット３５ａがＸ線を放射し、放射窓３７ａ、３２ａからＸ線が出力される。なお、陽極ターゲット３５ａに衝突した電子ビームの一部はほとんどエネルギを失うことなく反射する。この反射した電子（反跳電子）は反跳電子トラップ３７に捉えられるため、陽極ターゲット３５ａや、高電圧絶縁部材５０や、真空外囲器３１の表面に衝突することがなくなる。これにより、Ｘ線管３０の焦点がぼやけることや、高電圧絶縁部材５０のチャージアップを防止することができる。

陽極３５は、陽極ターゲット３５ａと、支持体３５ｂとを有している。支持体３５ｂは、真空外囲器３１の内部に位置し、陽極ターゲット３５ａを支持するものである。陽極３５は、真空外囲器３１に接合され、真空外囲器３１及びハウジング２０の外部に露出している。陽極３５は、金属で形成されている。陽極ターゲット３５ａ及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。

高電圧絶縁部材５０は、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材５０は、筒部５６と、筒部５６の一端側を閉塞した底部５７と、環部５８とで形成されている。

高電圧絶縁部材５０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面５１と、冷却液７に接した冷却面５３と、真空外囲器３１の内部に位置し陰極３６が間接的に取り付けられる取り付け面５２と、を有している。この実施の形態において、外部端面５１は平面である。

高電圧絶縁部材５０の内部には、陰極３６に接続され、外部端面５１側へ導出する電圧供給端子５４が設けられている。この実施の形態において、電圧供給端子５４は高電圧供給端子である。電圧供給端子５４は、外部端面５１を貫通して設けられ、高電圧絶縁部材５０に取り付けられた陰極３６に高電圧を供給するものである。電圧供給端子５４は低膨張合金であるＫＯＶ部材５５で支持されている。ＫＯＶ部材５５及び陰極３６間、並びにＫＯＶ部材５５及び高電圧絶縁部材５０間は、ろう付けされている。

高電圧絶縁部材５０は、熱伝導率の大きい窒化アルミニウムやベリリア等のセラミクスを用いて形成した方が好ましい。また、セラミクスとして、アルミナや窒化珪素等を用いても良い。

真空外囲器３１及びハウジング２０の外部に位置した陽極３５に、空冷式のラジエータ５００が接続されている。ラジエータ５００は、陽極３５から伝わる熱を外部に放散するものである。ラジエータ５００は、導電性を有している。ラジエータ５００に、ケーブル１０２が接続されている。このためケーブル１０２及びラジエータ５００を介して陽極３５の陽極ターゲット３５ａが接地される。

高電圧コネクタ２００は、有底筒状のハウジング２０１と、ハウジング２０１内にその先端が挿入されたケーブル２０２と、ハウジング２０１内に充填され、ケーブル２０２の端子２０２ａをハウジング２０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部２０３と、この固定部２０３と高電圧絶縁部材５０の外部端面５１との間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート２０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル２０２は高電圧ケーブルである。固定部２０３は、電気絶縁材である。

この実施の形態において、高電圧コネクタ２００の電気絶縁材としての固定部２０３は、高電圧絶縁部材５０の外部端面５１に間接的に密着されている。なお、固定部２０３は、外部端面５１に直接密着されていても良い。高電圧コネクタ２００は、電圧供給端子５４に高電圧を与えるものである。

このように構成されたＸ線管装置では、次のように用いられる。高電圧コネクタ２００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート２０４が、それぞれ固定部２０３と、高電圧絶縁部材５０の外部端面５１とに密着するように押圧する。

Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ４００は、高電圧コネクタ２００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ４００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。
冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。

ここで、上記ハウジング２０について説明する。
ハウジング２０は、固体の電気的絶縁材を主成分とする材料で形成されている。固体の電気的絶縁材は、Ｘ線不透過材を含んでいる。

Ｘ線不透過材は、少なくとも、タングステン、タンタル、モリブデン、バリウム、ビスマス、希土類金属及び鉛の何れか１つからなる金属微粒子、又はこれらの少なくとも２つからなる化合物微粒子を主材料として含有している。

固体の電気的絶縁材は、補強繊維をさらに含んでいる。補強繊維は、少なくとも、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維及びアラミド繊維の何れか１つである。

固体の電気的絶縁材は、少なくとも、熱硬化性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱可塑性エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、芳香族ナイロン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、液晶ポリマー、及びメチルペンテンポリマー樹脂の何れか１つを含んでいる。

ハウジング２０の厚みは、３乃至１０ｍｍである。この実施の形態において、ハウジング２０の厚みは、５ｍｍである。ハウジング２０の内面に、鉛板は貼り付けられていない。ハウジング２０の内面は、冷却液７に接している。

上記Ｘ線管装置を用いてＸ線を放射する場合ケーブル１０２及びケーブル２０２に所定の高電圧を印加すると、陰極３６から陽極３５表面の陽極ターゲット３５ａに電子ビームが放射され、陽極ターゲット３５ａからＸ線が放射され、Ｘ線は放射窓３７ａ、３２ａ、２４を透過して外部へ放射される。

上記のように構成されたＸ線管装置によれは、Ｘ線管装置は、陽極３５、陰極３６及び真空外囲器３１を有したＸ線管３０と、Ｘ線管３０を収納したハウジング２０と、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７とを備えている。ハウジング２０は、Ｘ線不透過材を含む固体の電気的絶縁材を主成分とする材料で形成されている。

ハウジング２０は、放射窓２４以外の方向へのＸ線を遮蔽することができるため、例えば、Ｘ線管装置を医療診断機器に搭載した場合、人体への不要な放射（被曝）を防止することができる。また、高電圧コネクタ２００を覆うようにＸ線遮蔽キャップ４００が設けられている。高電圧コネクタ２００を透過したＸ線をＸ線遮蔽キャップ４００で遮蔽することができるため、一層、人体への不要な放射（被曝）を防止することができる。

ハウジング２０の内面に鉛板を貼り付けたり、鉛板を鉛代替のＸ線遮蔽材に置き換えるのではなく、ハウジング２０を形成する材料を鉛代替のＸ線不透過材を含む材料に置き換えている。ハウジング２０に鉛板を貼り付ける必要はないため、製造コストを低減することができる。また、ハウジング２０に鉛板を設けないため、鉛板の分、ハウジング２０を厚く形成することができる。

これにより、ハウジング２０を形成する材料へのＸ線不透過材の混合率を、ハウジング２０を形成する材料の４０体積％以下に抑えることが可能となる。このため、ハウジング２０を射出成形する際、ハウジング２０を形成する材料（樹脂）の優れた流動性を得ることができる。また、ハウジング２０の構造強度の低下を防止することができる。

冷却液７として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液７は、高電圧絶縁部材５０に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい（絶縁油の約２倍）ため、Ｘ線管３０の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。

また、高電圧絶縁部材５０は冷却液７に接するため、陰極３６からの熱を効果的に冷却液７に放散でき、高電圧絶縁部材５０に接続された高電圧コネクタ２００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ２００の絶縁性を確保することができる。
上記したことから、製造コストを低減でき、製造歩留まりの高いＸ線管装置を得ることができる。さらには、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管装置を得ることができる。

ここで、冷却液７として、水系冷却液を用いた場合の利点について説明する。
図示しないが、一般的に、ハウジング２０の外表面には温度センサーが取り付けられている。温度センサーの計測値が７５℃を超えると、操作者の安全のため、それ以上Ｘ線管装置の温度が上がらないようにＸ線曝射を禁止するインターロックが働くものである。温度センサーは、ハウジング２０の外表面の中で最も温度が高くなる個所に取り付けられる。使用中にこのインターロックが頻繁に働くと診断上の妨げとなり好ましくない。

冷却液７を水系冷却液とした場合は、冷却液７が絶縁油である場合に比べてＸ線管装置をより長時間使用しないとインターロックが働かないため、診断上より好ましい。また、冷却液７を水系冷却液とした場合は、熱伝達率が高いため冷却液全体がより均一な温度となることも好ましい結果を生む一つの要因である。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るＸ線管装置１０について説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るＸ線管装置１０を示す縦断面図である。
図２に示すように、Ｘ線管装置１０は、有底筒状であるハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７とを備えている。ハウジング２０には、ゴムベローズ２１及び放射窓２４が設けられている。

Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、金属材製の金属容器３２と、高電圧絶縁部材４０とを備えている。高電圧絶縁部材４０には陽極３５が取り付けられ、金属容器３２には陰極３６が間接的に取り付けられている。真空外囲器３１の中央部には陽極３５と同電位とされた反跳電子トラップ３７が配置されている。

金属容器３２には放射窓３２ａが設けられ、反跳電子トラップ３７には放射窓３７ａが設けられている。陽極３５と陰極３６との間に高電圧を印加すると、陰極３６から放出された電子が陽極ターゲット３５ａに衝突する。電子ビームの衝突で陽極ターゲット３５ａがＸ線を放射し、放射窓３７ａ、３２ａからＸ線が出力される。なお、陽極ターゲット３５ａに衝突した電子ビームの一部はほとんどエネルギを失うことなく反射する。この反射した電子（反跳電子）は反跳電子トラップ３７に捉えられるため、陽極ターゲット３５ａや、高電圧絶縁部材４０や、真空外囲器３１の表面に衝突することがなくなる。これにより、Ｘ線管３０の焦点がぼやけることや、高電圧絶縁部材４０のチャージアップを防止することができる。

高電圧絶縁部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材４０は、筒部４６と、筒部４６の一端側を閉塞した底部４７とで形成されている。高電圧絶縁部材４０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面４１と、冷却液７に接した冷却面４３と、真空外囲器３１の内部に位置し陽極３５が直接取り付けられる取り付け面４２と、を有している。この実施の形態において、外部端面４１は平面である。

高電圧絶縁部材４０の内部には、陽極３５に接続され、外部端面４１側へ導出する電圧供給端子４４が設けられている。この実施の形態において、電圧供給端子４４は高電圧供給端子である。電圧供給端子４４は、外部端面４１を貫通して設けられ、高電圧絶縁部材４０に取り付けられた陽極３５に高電圧を供給するものである。

高電圧絶縁部材４０は、熱伝導率の大きい窒化アルミニウムやベリリア等のセラミクスを用いて形成した方が好ましい。また、セラミクスとして、アルミナや窒化珪素等を用いても良い。

陽極３５は、陽極ターゲット３５ａと、支持体３５ｂとを有している。支持体３５ｂは、底部４７に間隔を置いて位置している。支持体３５ｂは、真空外囲器３１の内部に位置し、陽極ターゲット３５ａを支持するものである。支持体３５ｂは、筒部４６の内面に接合されている。陽極３５は、真空外囲器３１に接合され、真空外囲器３１及びハウジング２０の外部に露出している。陽極３５は、金属で形成されている。陽極ターゲット３５ａ及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。

陰極３６には電圧供給端子５４が接続されている。電圧供給端子５４は、陰極３６を接地電位に保つとともに陰極３６のフィラメント（図示せず）に電流を供給するものである。電圧供給端子５４は、低膨張合金であるＫＯＶ部材５５で支持されている。電圧供給端子５４及びＫＯＶ部材５５は、真空外囲器３１及びハウジング２０を貫通して設けられている。ＫＯＶ部材５５は、真空外囲器３１及びハウジング２０に密着している。

高電圧コネクタ１００は、有底筒状のハウジング１０１と、ハウジング１０１内にその先端が挿入されたケーブル１０２と、ハウジング１０１内に充填され、ケーブル１０２の端子１０２ａをハウジング１０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部１０３と、この固定部１０３と底部４７の外部端面４１との間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート１０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル１０２は、高電圧ケーブルである。固定部１０３は、電気絶縁材である。

この実施の形態において、高電圧コネクタ１００の電気絶縁材としての固定部１０３は、底部４７の外部端面４１に間接的に密着されている。なお、固定部１０３は、外部端面４１に直接密着されていても良い。高電圧コネクタ１００は、電圧供給端子４４に高電圧を与えるものである。

このように構成されたＸ線管装置では、次のように用いられる。高電圧コネクタ１００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート１０４が、それぞれ固定部１０３と、高電圧絶縁部材４０の外部端面４１とに密着するように押圧する。

Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ３００は、高電圧コネクタ１００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ４００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。

ハウジング２０の外部において、ケーブル２０２が電圧供給端子５４に接続されている。
Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ４００は、電圧供給端子５４及びＫＯＶ部材５５が貫通したハウジング２０の開口部を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ４００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。
この実施の形態において、冷却液７として絶縁油を用いている。

また、ハウジング２０に、冷却器すなわちクーラーユニット２２が接続されている。クーラーユニット２２は、循環ポンプ２２ａ及び熱交換器２２ｂを有している。このため、冷却液７は熱交換器２２ｂにより冷却される。循環ポンプ２２ａは、冷却液７を循環させ、冷却液７の流れを作り出すものである。これにより、Ｘ線管装置１０において発生する熱が、冷却液７を媒介として、ハウジング２０の外部へ放出される。

なお、ハウジング２０は、上述したように、固体の電気的絶縁材を主成分とする材料で形成されている。固体の電気的絶縁材は、Ｘ線不透過材を含んでいる。ハウジング２０の厚みは、３乃至１０ｍｍである。この実施の形態において、ハウジング２０の厚みは、５ｍｍである。ハウジング２０の内面に、鉛板は貼り付けられていない。ハウジング２０の内面は、冷却液７に接している。

上記Ｘ線管装置を用いてＸ線を放射する場合、ケーブル１０２及びケーブル２０２に所定の電圧を印加すると、陰極３６から陽極３５表面の陽極ターゲット３５ａに電子ビームが放射され、陽極ターゲット３５ａからＸ線が放射され、Ｘ線は放射窓３７ａ、３２ａ、２４を透過して外部へ放射される。

ハウジング２０は、放射窓２４以外の方向へのＸ線を遮蔽することができるため、例えば、Ｘ線管装置を医療診断機器に搭載した場合、人体への不要な放射（被曝）を防止することができる。また、Ｘ線管装置は、Ｘ線遮蔽キャップ３００、４００を有しているため、一層、人体への不要な放射（被曝）を防止することができる。

冷却液７として絶縁油を用いることができる。ハウジング２０に鉛板を貼り付け、冷却液７として絶縁油を用いた場合、鉛が絶縁油に溶解し、絶縁油の耐電圧特性が劣化するが、この実施の形態において、ハウジング２０に鉛板を貼り付ける必要はない。このため、冷却液７として絶縁油を用いた場合であっても、絶縁油の耐電圧特性の劣化を防止することができる。上記のことは、絶縁性の冷却液７を必要とする場合に有効である。

また、高電圧絶縁部材４０は冷却液７に接するため、陽極３５からの熱を効果的に冷却液７に放散でき、高電圧絶縁部材４０に接続された高電圧コネクタ１００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ１００の絶縁性を確保することができる。
上記したことから、製造コストを低減でき、製造歩留まりの高いＸ線管装置を得ることができる。さらには、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管装置を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係るＸ線管装置１０について説明する。
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るＸ線管装置１０を示す縦断面図である。この実施の形態において、上記第１及び第２の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように、Ｘ線管装置１０は、ステータコイル９１０、ロータ９２０、軸受け９３０、固定体１及び回転体２を備えている。固定体１は円柱状に形成され、底部４７に固定されている。回転体２は筒状に形成され、固定体１と同軸的に設けられている。回転体２の外面にロータ９２０が取り付けられている。

高電圧は、高電圧コネクタ１００から、電圧供給端子４４、固定体１、軸受け９３０及び回転体２を介して陽極３５の陽極ターゲット３５ａに供給される。この実施の形態において、電圧供給端子４４は高電圧供給端子である。金属容器３２及び高電圧絶縁部材４０、５０は、真空外囲器３１を形成している。
冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。

このように構成されたＸ線管装置１０では、ステータコイル９１０に所定の電流を印加することでロータ９２０が回転し、陽極ターゲット３５ａ（陽極３５）が回転する。次に、高電圧コネクタ１００、２００に所定の高電圧を印加すると、陰極３６から陽極ターゲット３５ａの表面に電子ビームが放射され、陽極ターゲット３５ａからＸ線が放射窓３２ａ、２４から外部へ照射される。

なお、ハウジング２０は、上述したように、固体の電気的絶縁材を主成分とする材料で形成されている。固体の電気的絶縁材は、Ｘ線不透過材を含んでいる。ハウジング２０の厚みは、３乃至１０ｍｍである。この実施の形態において、ハウジング２０の厚みは、８ｍｍである。ハウジング２０の内面に、鉛板は貼り付けられていない。ハウジング２０の内面は、冷却液７に接している。

冷却液７として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液７は、高電圧絶縁部材４０、５０に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい（絶縁油の約２倍）ため、Ｘ線管３０の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。

また、高電圧絶縁部材４０、５０は冷却液７に接するため、陽極３５及び陰極３６からの熱を効果的に冷却液７に放散でき、高電圧絶縁部材４０、５０に接続された高電圧コネクタ１００、２００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ１００、２００の絶縁性を確保することができる。
上記したことから、製造コストを低減でき、製造歩留まりの高いＸ線管装置を得ることができる。さらには、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管装置を得ることができる。

ここで、図４に示すように、Ｘ線管装置１０は、ハウジング２０の内表面又は外表面の少なくとも一部に設けられ、電磁気を遮蔽する遮蔽層２０ａをさらに備えていても良い。この実施の形態において、遮蔽層２０ａは、ハウジング２０の外表面に設けられている。遮蔽層２０ａは、金属からなるシェルである。これにより、電磁気による周辺機器の誤動作を防止することができる。

また、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線遮蔽キャップ３００、４００の内表面又は外表面の少なくとも一部に設けられ、電磁気を遮蔽する遮蔽層３００ａ、４００ａをさらに備えていても良い。この実施の形態において、遮蔽層３００ａはＸ線遮蔽キャップ３００の外表面に設けられている。遮蔽層４００ａはＸ線遮蔽キャップ４００の外表面に設けられている。これにより、電磁気による周辺機器の誤動作を一層防止することができる。

なお、遮蔽層２０ａ、３００ａ、４００ａをハウジング２０の内表面に設ける場合、遮蔽層が冷却液により腐食する恐れがあるため、これら遮蔽層は、ハウジング２０の外表面に設けるのが好ましい。
また、遮蔽層２０ａ、３００ａ、４００ａは、メッキ処理等のコーティング処理にて形成されていても良い。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

ハウジング２０中の冷却液７を水系冷却液とするために必要な周辺技術は下記の特許文献に開示されている。
米国特許第７２０３２８０号明細書
米国特許第７２０６３８０号明細書
本願発明の技術を適用する上でこれらの特許文献に開示されている技術を併用することも有効である。

図３及び図４において、陽極３５をモリブデンやモリブデン合金で形成した場合、陽極３５はＸ線を遮蔽することができる。この場合、Ｘ線管装置１０にＸ線遮蔽キャップ４００を設ける必要はあるが、Ｘ線遮蔽キャップ３００は設けなくとも良い。
この発明は、上記Ｘ線管装置に限らず、各種Ｘ線管装置に適用することができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］陽極、前記陽極に照射する電子を放出する陰極、並びに前記陽極及び陰極を収納した真空外囲器を有したＸ線管と、
前記Ｘ線管を収納したハウジングと、
前記Ｘ線管及びハウジング間を満たす冷却液と、を備え、
前記ハウジングは、Ｘ線不透過材を含む固体の電気的絶縁材を主成分とする材料で形成されているＸ線管装置。
［２］前記Ｘ線不透過材は、タングステン、タンタル、モリブデン、バリウム、ビスマス、希土類金属及び鉛の何れか１つからなる金属微粒子、又はこれらの少なくとも２つからなる化合物微粒子を主材料として含有している［１］に記載のＸ線管装置。
［３］前記固体の電気的絶縁材は、補強繊維をさらに含んでいる［１］に記載のＸ線管装置。
［４］前記補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維及びアラミド繊維の何れか１つである［３］に記載のＸ線管装置。
［５］前記固体の電気的絶縁材は、熱硬化性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、熱可塑性エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、芳香族ナイロン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、液晶ポリマー、及びメチルペンテンポリマー樹脂の何れか１つを含んでいる［１］に記載のＸ線管装置。
［６］前記ハウジングの内表面又は外表面の少なくとも一部に設けられ、電磁気を遮蔽する遮蔽層をさらに備えている［１］に記載のＸ線管装置。
［７］前記遮蔽層は、金属からなるシェルである［６］に記載のＸ線管装置。
［８］前記冷却液は、絶縁油又は水系冷却液である［１］に記載のＸ線管装置。
［９］前記真空外囲器の一部を形成し、前記ハウジングの外部に露出した外部端面と、前記冷却液に接した冷却面と、前記陽極又は陰極が直接又は間接的に取り付けられる取り付け面と、を有した高電圧絶縁部材と、
前記外部端面を貫通して設けられ、前記高電圧絶縁部材に取り付けられた前記陽極又は陰極に電気的に接続された電圧供給端子と、
前記外部端面に直接又は間接的に密着される電気絶縁材を有し、前記電圧供給端子に電気的に接続された高電圧コネクタと、をさらに備えている［１］に記載のＸ線管装置。
［１０］前記外部端面は、平面である［９］に記載のＸ線管装置。
［１１］前記高電圧コネクタを覆うように前記高電圧コネクタに着脱可能に取り付けられ、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されたＸ線遮蔽部をさらに備えている［９］に記載のＸ線管装置。

７…冷却液、２０…ハウジング、２０ａ…遮蔽層、３０…Ｘ線管、３１…真空外囲器、３２…金属容器、３５…陽極、３５ａ…陽極ターゲット、３５ｂ…支持体、３６…陰極、４０…高電圧絶縁部材、４１…外部端面、４２…取り付け面、４３…冷却面、４４…電圧供給端子、５０…高電圧絶縁部材、５１…外部端面、５２…取り付け面、５３…冷却面、５４…電圧供給端子、１００…高電圧コネクタ、１０３…固定部、２００…高電圧コネクタ、２０３…固定部、３００…Ｘ線遮蔽キャップ、３００ａ…遮蔽層、４００…Ｘ線遮蔽キャップ、４００ａ…遮蔽層。

Claims

陽極、前記陽極に照射する電子を放出する陰極、並びに前記陽極及び陰極を収納した真空外囲器を有したＸ線管と、
前記Ｘ線管を収納したハウジングと、
前記Ｘ線管及びハウジング間を満たす冷却液と、
前記真空外囲器の一部を形成し、前記ハウジングの外部に露出した外部端面と、前記冷却液に接した冷却面と、前記陽極又は陰極が直接又は間接的に取り付けられる取り付け面と、を有した高電圧絶縁部材と、
前記外部端面を貫通して設けられ、前記高電圧絶縁部材に取り付けられた前記陽極又は陰極に電気的に接続された電圧供給端子と、
前記外部端面に直接又は間接的に密着される電気絶縁材を有し、前記電圧供給端子に電気的に接続された高電圧コネクタと、
前記高電圧コネクタを覆うように前記高電圧コネクタに着脱可能に取り付けられ、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されたＸ線遮蔽部と、を備え、
前記ハウジングは、Ｘ線不透過材を含む固体の電気的絶縁材を主成分とする材料で形成されているＸ線管装置。
前記外部端面は、平面である請求項１に記載のＸ線管装置。