JP5797480B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線発生装置に関する。

Ｘ線発生装置は、医療診断、非破壊検査、分析評価などの種々の用途において使用されている。Ｘ線発生装置は、Ｘ線管、高電圧コネクタ、アダプタ及び絶縁ゴムプレートを備えている。Ｘ線管は、電子を放出する陰極と、電子が衝突されることによりＸ線を放射する陽極ターゲットと、陰極及び陽極ターゲットを収容し、Ｘ線透過窓を有した真空外囲器と、高電圧入力端子とを備えている。真空外囲器の一部は、セラミック外囲器で形成されている。

Ｘ線管は、固定ネジによりアダプタに固定されている。絶縁ゴムプレートは、高電圧コネクタの電気絶縁材と、Ｘ線管のセラミック外囲器との間に挿入されている。高電圧コネクタは、電気絶縁材と、高電圧出力端子とを有している。アダプタは、固定ネジにより、高電圧コネクタに固定されている。固定ネジの締付により、Ｘ線管のセラミック外囲器は絶縁ゴムプレートを圧縮し、高電圧接続の面圧を発生させている。

上記のように、絶縁ゴムプレートを、電気絶縁材及びセラミック外囲器に一定の面圧で密接させることにより、高電圧接続の絶縁を保持している。高電圧接続の面圧は、固定ネジの締付量を調整し、絶縁ゴムプレートの圧縮量を調整して設定されている。

特開２００２−２１６６８２号公報 特開２００８−２９３８６８号公報

ところで、上記Ｘ線発生装置の動作中において、Ｘ線管は熱を発生するため、熱の影響によりＸ線管及びアダプタが熱膨張する。Ｘ線管及びアダプタは、互いに対向した方向にも熱膨張するため、絶縁ゴムプレートの圧縮量が変化してしまう恐れがある。高電圧接続の面圧は、一般に０．５乃至１ＭＰａ必要である。これに対し、絶縁ゴムプレートは、圧縮方向に対して概ね１ＭＰａ/ｍｍの面圧の変化を有している。このため、熱膨張による絶縁ゴムプレートの圧縮量の変化、あるいは絶縁ゴムプレートの経時的な弾性変化により、高電圧接続の面圧が変化してしまうため、高電圧絶縁を長期に亘って保持することは困難であった。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、長期に亘って信頼性の高いＸ線発生装置を提供することにある。

一実施形態に係るＸ線発生装置は、
外部に露出した端面が形成された電気絶縁材と、前記端面とともに外部に露出した高電圧出力端子と、を有した高電圧コネクタと、
前記端面に対向した第１方向に前記高電圧コネクタに対向配置され、前記高電圧出力端子に電気的に接続され、外部に露出した高電圧入力端子と、前記高電圧入力端子とともに外部に露出し前記電気絶縁材の端面に直接または間接的に密接される密接面が形成された高電圧絶縁部と、前記第１方向に外部に露出した隙間形成面と、を有したＸ線を放射可能なＸ線管と、
前記第１方向に前記高電圧コネクタに対向配置され、前記隙間形成面に対して前記第１方向に間隔を置いて対向した他の隙間形成面を有し、前記高電圧コネクタに直接または間接的に固定された固定部材と、
前記隙間形成面及び他の隙間形成面間に配置され、前記隙間形成面及び他の隙間形成面に接したスプリングと、を備えていることを特徴としている。

図１は、一実施形態に係るＸ線発生装置を示す側面図であり、一部断面構造を示す図である。 図２は、上記Ｘ線発生装置を示す分解斜視図である。 図３は、上記Ｘ線発生装置の変形例を示す概略構成図である。

以下、図面を参照しながら一実施形態に係るＸ線発生装置について詳細に説明する。図１は、Ｘ線発生装置を示す側面図であり、一部断面構造を示す図であり、Ｘ線管及び高電圧コネクタの接続状態を示す図である。図２は、Ｘ線発生装置を示す分解斜視図であり、Ｘ線管及び高電圧コネクタの接続状態を示す図である。

図１及び図２に示すように、Ｘ線発生装置は、Ｘ線管１と、高電圧コネクタ２と、電気絶縁部材としての絶縁ゴムプレート３と、アダプタ（管球ハウジング）４と、固定部材５と、スプリングとしての皿ばね６と、固定ネジ７、８と、を備えている。

高電圧コネクタ２は、Ｘ線管１に高電圧を与えるためのものである。高電圧コネクタ２は、筐体２１と、電気絶縁材としてのエポキシ樹脂２２と、高電圧出力端子２３とを有している。筐体２１には、開口部２１ａ及び複数のネジ穴２１ｂが形成されている。エポキシ樹脂２２は筐体２１の内部に収容され、開口部２１ａに対向している。エポキシ樹脂２２には筐体２１の外部に露出した端面Ｓ２２が形成されている。高電圧出力端子２３は、端面Ｓ２２とともに筐体２１の外部に露出している。

この実施形態において、筐体２１の内部には、図示しない高電圧発生源が収容され、高電圧出力端子２３に高電圧を供給可能である。

Ｘ線管１は、端面Ｓ２２に対向した方向（以下、Ｚ方向ｄと称する）に、高電圧コネクタ２に対向配置されている。Ｘ線管１は、Ｘ線透過窓１２を有した真空外囲器１１と、高電圧入力端子１４とを備えている。図示しないが、Ｘ線管１は、真空外囲器１１内に収容された、電子を放出する陰極と、電子が衝突されることによりＸ線を放射する陽極ターゲットとを有している。このため、Ｘ線管１は、Ｘ線透過窓１２からＸ線を放出可能である。

高電圧入力端子１４は、Ｘ線管１の外部に露出し、高電圧出力端子２３に電気的に接続されている。
真空外囲器１１は、高電圧絶縁部としてのセラミック外囲器１３や、金属外囲器で形成されている。セラミック外囲器１３には、高電圧入力端子１４とともにＸ線管１の外部に露出した密接面Ｓ１３が形成されている。密接面Ｓ１３は、エポキシ樹脂２２の端面Ｓ２２に直接または間接的に密接される。

この実施形態において、エポキシ樹脂２２の端面Ｓ２２及びセラミック外囲器１３の密接面Ｓ１３間に、円環状の絶縁ゴムプレート３が介在されている。このため、密接面Ｓ１３は、エポキシ樹脂２２の端面Ｓ２２に間接的に密接される。
真空外囲器１１（Ｘ線管１）は、Ｚ方向ｄに、Ｘ線管１の外部に露出した隙間形成面Ｓ１１を有している。

固定部材５は、Ｚ方向ｄに高電圧コネクタ２に対向配置され、円環状に形成されている。固定部材５は剛性を示す材料として、例えば金属で形成されている。固定部材５は、高電圧コネクタ２に直接または間接的に固定されている。この実施形態において、固定部材５は、高電圧コネクタ２に間接的に固定されている。固定部材５には、複数のネジ孔５１が形成されている。固定部材５は、隙間形成面Ｓ１１に対してＺ方向ｄに間隔を置いて対向した他の隙間形成面Ｓ５を有している。

アダプタ４は、Ｚ方向ｄに平行な方向に延在して枠状に形成されている。アダプタ４は、矩形状の外周面と、筒状の内周面とを有している。アダプタ４には、複数のネジ孔４１及び複数のネジ穴４２が形成されている。アダプタ４は剛性を示す材料として、例えば金属で形成されている。アダプタ４は、Ｘ線管１の一部を囲んでいる。

アダプタ４は、高電圧コネクタ２及び固定部材５間を接合するものであり、高電圧コネクタ２及び固定部材５間に介在されている。固定ネジ８は、アダプタ４に形成されたネジ孔４１を通って筐体２１（高電圧コネクタ２）のネジ穴２１ｂに締め付けられている。このため、アダプタ４は、高電圧コネクタ２に固定されている。

また、固定ネジ７は、固定部材５に形成されたネジ孔５１を通ってアダプタ４のネジ穴４２に締め付けられている。このため、固定部材５は、アダプタ４に固定され、高電圧コネクタ２に間接的に固定されている。

皿ばね６は、隙間形成面Ｓ１１及び隙間形成面Ｓ５間に配置され、隙間形成面Ｓ１１及び隙間形成面Ｓ５に接している。隙間形成面Ｓ１１及び隙間形成面Ｓ５間の間隔が多少変化しても、皿ばね６は、Ｚ方向ｄの逆方向に、Ｘ線管１にスプリング荷重を加え続けることが可能である。

上記のように構成された一実施形態に係るＸ線発生装置によれば、Ｘ線発生装置は、Ｘ線管１と、高電圧コネクタ２と、絶縁ゴムプレート３と、アダプタ４と、固定部材５と、皿ばね６と、固定ネジ７、８と、を備えている。

Ｘ線管１及び固定部材５で皿ばね６を挟んだ状態で、固定ネジ７にて固定部材５をアダプタ４に固定することにより、アダプタ４及び固定部材５は、Ｘ線管１を保持している。アダプタ４は、固定ネジ８により高電圧コネクタ２に固定されている。エポキシ樹脂２２の端面Ｓ２２及びセラミック外囲器１３の密接面Ｓ１３により、絶縁ゴムプレート３が圧縮されることで高電圧接続の面圧を発生させている。

固定ネジ８の締付により、絶縁ゴムプレート３及び皿ばね６は同時に圧縮される。

皿ばね６のバネ係数は、アダプタ４と高電圧コネクタ２の筐体２１が接した状態で高電圧接続の面圧が一定の値になるように選ばれ、かつ絶縁ゴムプレート３のバネ係数よりも十分小さな値である。

このため、Ｘ線管１が動作したときに発生する熱によりＸ線管１とアダプタ４はともに熱膨張するが、熱膨張差による圧縮量の変化は皿ばね６で吸収することができるため、Ｘ線発生装置の使用中の高電圧接続の面圧をある範囲に保ち続けることができる。これにより、端面Ｓ２２及び密接面Ｓ１３の密接界面に沿った放電通路を断つことができ、高い電気絶縁特性を得ることができる。
上記のことから、長期に亘って信頼性の高いＸ線発生装置を得ることができる。

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。

例えば、図３に示すように、高電圧発生源９は、筐体２１の内部に収容されていなくともよい。この場合、高電圧発生源９及び高電圧コネクタ２を高電圧ケーブル１０を用いて接続すればよい。

密接面Ｓ１３は、エポキシ樹脂２２の端面Ｓ２２に直接、密接されていてもよい。
電気絶縁材は、エポキシ樹脂２２に限らず、種々変形可能であり、絶縁ゴムなど電気絶縁性を示す材料で形成されていればよい。
電気絶縁部材は、絶縁ゴムプレート３に限らず、種々変形可能であり、シリコーンプレートでもよく、電気絶縁性を示す材料で形成されていればよい。

固定部材５は、高電圧コネクタ２に直接、固定されていてもよい。
Ｘ線発生装置の構成部材同士を固定する場合、締め具としてのネジを用いたが、これに限らず種々変形可能であり、ネジ以外の締め具を用いたり、ロウ接を使用したりしてもよく、構成部材同士を固定できればよい。

スプリングとしては、皿ばね６に限らず、各種の単数又は複数のスプリングを利用することができ、第１方向の逆方向にＸ線管にスプリング荷重を加えることができればよい。
この発明は、上述したＸ線発生装置に限らず、各種のＸ線発生装置に適用することができる。

１…Ｘ線管、２…高電圧コネクタ、３…絶縁ゴムプレート、４…アダプタ、５…固定部材、６…皿ばね、７，８…固定ネジ、１１…真空外囲器、１３…セラミック外囲器、１４…高電圧入力端子、２１…筐体、２２…エポキシ樹脂、２３…高電圧出力端子、Ｓ５，Ｓ１１…隙間形成面、Ｓ１３…密接面、Ｓ２２…端面、ｄ…Ｚ方向。

Claims (5)

1. 外部に露出した端面が形成された電気絶縁材と、前記端面とともに外部に露出した高電圧出力端子と、を有した高電圧コネクタと、
   前記端面に対向した方向に前記高電圧コネクタに対向配置され、前記高電圧出力端子に電気的に接続され、外部に露出した高電圧入力端子と、前記高電圧入力端子とともに外部に露出し前記電気絶縁材の端面に直接または間接的に密接される密接面が形成された高電圧絶縁部と、前記方向に外部に露出した隙間形成面と、を有したＸ線を放射可能なＸ線管と、
   前記方向に前記高電圧コネクタに対向配置され、前記隙間形成面に対して前記方向に間隔を置いて対向した他の隙間形成面を有し、前記高電圧コネクタに直接または間接的に固定された固定部材と、
   前記隙間形成面及び他の隙間形成面間に配置され、前記隙間形成面及び他の隙間形成面に接したスプリングと、を備えていることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記電気絶縁材の端面及び前記高電圧絶縁部の密接面間に介在された電気絶縁部材をさらに備え、
   前記高電圧絶縁部は、前記電気絶縁材の端面に間接的に密接されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記高電圧コネクタ及び固定部材間に介在され、前記高電圧コネクタに固定されたアダプタをさらに備え、
   前記固定部材は、前記アダプタに固定され、前記高電圧コネクタに間接的に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記スプリングは、皿ばねであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のＸ線発生装置。
5. 前記固定部材は、ネジ締結により、前記高電圧コネクタに直接または間接的に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＸ線発生装置。

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