JP5893350B2

JP5893350B2 - 放射線管及びそれを用いた放射線発生装置

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Description

本発明は、透過型ターゲットを用いた放射線管及びそれを用いた放射線発生装置に関する。

透過型放射線管は、陰極、陽極及び絶縁性の絶縁管からなる真空管であって、陰極の電子源から放出された電子を、陰極−陽極間に印加された高電圧で加速し、陽極に設けられた透過型ターゲットに照射して放射線を発生させる。発生した放射線は放射線取り出し窓を兼ねる透過型ターゲットから外部に放出される。このような透過型放射線管は、医療用や工業用の放射線発生装置に採用されている。

従来、このような透過型放射線管や反射型放射線管では、放射線管の耐電圧性能（以下、「耐圧」）の確保が課題となっていた。耐圧確保の方法として、特許文献１には、透過型放射線管において、電子の集束電極の陰極側の端部を絶縁管と陰極に挟んで固定し、かつ絶縁管と集束電極の間に隙間を作る構造により、絶縁管の沿面距離を稼いで耐圧を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２や非特許文献１には、反射型放射線管において、中間電位電極（中間電極）を設ける構造により耐圧を向上させる技術が開示されている。

特開平０９−１８０６６０号公報特開２０１０−０８６８６１号公報

「カーボンナノ構造体を利用した可搬型Ｘ線源を開発」，産業技術総合研究所プレスリリース，２００９年３月１９日発表

上記文献の技術において、更に耐圧を上げようとした場合、次のような課題があった。特許文献１の技術では、絶縁管の電位が、絶縁管の誘電率（場合によっては体積抵抗）によって場所毎に決まり、集束電極と絶縁管の内壁との距離によっては、集束電極と絶縁管の内壁との間で放電が発生するおそれがあり高耐圧化の障壁となっていた。特許文献２や非特許文献１の技術では、中間電極が絶縁管の内壁面よりも内部空間へ突出しているため、中間電極の先端部や、中間電極と放射線管の内壁との境界部から電子放出し、中間電極と陽極との間で放電が発生するおそれがあり高耐圧化の障壁となっていた。

そこで、本発明は、不要な電子放出を抑制できる絶縁管の内壁面電位制御構造によって、放射線管内部での好ましくない放電（陽極との間の放電）を抑制し、高耐圧化された放射線管及びそれを用いた放射線発生装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、電子放出部を有する電子銃が接続された陰極と、該電子放出部から放出された電子の照射により放射線を発生するターゲットが設けられた陽極と、の間に、絶縁性の絶縁管が該電子銃を囲んで配置された放射線管であって、
前記絶縁管には、前記絶縁管の管軸方向の中間部に、電位規定手段と電気的に接続され、前記陰極の電位よりも大きく、かつ前記陽極の電位よりも小さい電位に規定された電位規定部材が設けられ、
前記電位規定部材と前記絶縁管との境界部が、前記陽極の前記放射線管内部に露出した部分から直視できず、かつ前記電位規定部材が、前記陽極の前記放射線管内部に露出した部分から直視されるコーナー部を有していないことを特徴とする放射線管を提供するものである。
また、本発明は、上記本発明の放射線管と、前記放射線管と電気的に接続された電源回路と、を少なくとも収納する筺体を備えることを特徴とする放射線発生装置を提供するものである。

本発明によれば、放射線管の絶縁管の管軸方向の中間部に電位規定部材を設けている。更に、電位規定部材と絶縁管との境界部が、陽極の放射線管内部に露出した部分から直視できず、かつ電位規定部材が、陽極の放射線管内部に露出した部分から直視されるコーナー部を有していない。これにより、電位規定部材のコーナー部のような尖った部分や電位規定部材と絶縁管との境界部といった電界集中する部分の電界強度を弱める効果や、たとえ好ましくない電子が出たとしても陽極に到達しにくくなることにより放電を抑制する効果がある。よって、高耐圧化された放射線管、及び高エネルギー出力を可能とする放射線発生装置を実現することができる。

本発明の放射線管の例を示す断面模式図である。本発明の放射線管の別の例を示す断面模式図である。本発明の放射線管において、二つの電位規定部材を配置した場合の参考例を示す断面模式図である。本発明の放射線管において、二つの電位規定部材を配置した場合の別の例を示す断面模式図である。本発明の放射線管において、電位規定部材の電位を接地電位にした場合の一例を示す断面模式図である。本発明の放射線管を用いた放射線発生装置の概略模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の放射線管及び放射線発生装置の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但し、下記実施形態に記載されている構成部材の材質、寸法、形状、相対配置等は、特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

図１−１及び図１−２に従い本発明の放射線管の構成を説明する。図１−１（ａ）〜（ｃ）及び図１−２（ｄ）（ｅ）は本発明の放射線管の実施形態を例示列挙し、これらの断面を模式的に示した図である。

放射線管１は、陰極２、陽極３、及び絶縁性の管（以下、「絶縁管」）４からなる真空管である。

陰極２には電子放出部を有する電子銃５が接続されており、電子銃５は陽極３に向かって突出させて設けられている。電子銃５は主に電子源６、グリッド電極７、集束電極８からなる。

電子源６は電子を放出する。電子源６には電子放出素子として冷陰極、熱陰極のいずれも用いることができるが、本実施形態の放射線管に適用する電子源としては、大電流を安定して取り出せる含浸型カソード（熱陰極）を好適に使用することができる。含浸型カソードは、電子放出部近傍のヒーターに通電することにより、カソードの温度を上昇させ、電子を放出する。

グリッド電極７は、電子源６から放出された電子を真空中に引き出すために所定の電圧が印加される電極である。グリッド電極７は、電子源６と所定の距離を持って配置される。また、グリッド電極７の形状、孔径、開口率等は、電子の引き出し効率やカソード近傍の排気コンダクタンスを考慮して決定される。例えば線径５０μｍ程度のタングステンメッシュを好適に使用することができる。

集束電極８は、グリッド電極７によって引き出された電子線の広がり（＝ビーム径）を制御するために配置される電極である。通常、集束電極８には数百Ｖ〜数ｋＶ程度の電圧が印加されてビーム径の調節を行う。電子源６近傍の構造や印加電圧によっては、集束電極８を省略し、電界によるレンズ効果のみによって電子線を集束することも可能である。

陰極２は絶縁部材９を有する。絶縁部材９には電子源駆動用端子１０とグリッド電極用端子１１が、陰極２とは電気的に絶縁されるように固定されている。電子源駆動用端子１０及びグリッド電極用端子１１は、放射線管１内の電子源６及びグリッド電極７からそれぞれ陰極側に向かって延びており、放射線管１の外部へと引き出されている。集束電極８は直接陰極２に固定され、陰極２と同電位に規定されている。但し、集束電極８を陰極２と絶縁して、陰極２とは別の電位を与えられるようにしても良い。この場合、電子源６から放出された電子が効率良くターゲット１２に照射されるような電位を適宜選ぶと良い。

陽極３は、所定のエネルギーを有する電子線が照射されることにより、放射線を発生させるターゲット１２を有する。この陽極３には数十ｋＶ〜百ｋＶ程度の電圧が印加される。電子源６により発生し、電子放出部から放出されグリッド電極７により引き出された電子線は、集束電極８により陽極３上のターゲット１２へと向けられ、陽極３に印加された電圧により加速されて、ターゲット１２と衝突し、放射線が発生する。発生した放射線は全方向に放射され、全方向に放射された放射線のうち、ターゲット１２を透過した放射線が放射線管１の外部に取り出される。

ターゲット１２は、金属膜と金属膜を支持する基板からなる構成、又は金属膜のみからなる構成とすることができる。金属膜と金属膜を支持する基板からなる構成とする場合には、放射線を透過する基板の電子線照射面（電子銃側の面）に、電子線の衝突により放射線を発生する金属膜を配置する。金属膜は、通常、原子番号２６以上の金属材料を用いることができる。具体的には、タングステン、モリブデン、クロム、銅、コバルト、鉄、ロジウム、レニウム等、又はこれらの合金材料を用いた薄膜を好適に用いることができ、スパッタリング等の物理成膜によって緻密な膜構造をとるように形成される。金属膜の膜厚は、加速電圧によって電子線浸入深さ即ち放射線発生領域が異なるため、最適な値が異なるが、百ｋＶ程度の加速電圧を印加する場合には通常、数μｍ〜十μｍ程度の厚さである。一方、基板は、放射線の透過率が高く、熱伝導率が高く、真空封止に耐える必要があり、ダイヤモンド、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭化アルミ、窒化アルミ、グラファイト、ベリリウム等を好適に用いることができる。放射線の透過率が高く、熱伝導率がタングステンよりも高い、ダイヤモンド、窒化アルミ、窒化ケイ素を用いるのがより好ましい。特に、ダイヤモンドは、他の材料に比べて熱伝導率が極めて高く、放射線の透過率も高く、真空を保持しやすいため、より優れている。基板の厚さは、上記の機能を満足すれば良く、材料によって異なるが、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。ターゲット１２と陽極３の接合は、熱的接合の他、真空の維持を考慮し、ろう附けや溶接が好適である。

絶縁管４は、ガラスやセラミック等の絶縁部材で形成され、陰極２と陽極３の間に、電子銃５を囲んで配置される。絶縁管４の両端がそれぞれ陰極２及び陽極３とろう附けや溶接によって接合される。絶縁管４は、真空管を形成できれば良く、形状には制約は多くないが、小型化や作り易さの観点からすると円筒形が好ましい。放射線管１内の真空度を良くするために加熱排気を行う場合には、陰極２、陽極３、絶縁管４、及び絶縁部材９は熱膨張率が近い材料を用いるのが良い。例えば、陰極２及び陽極３にはコバールやタングステン、絶縁管４及び絶縁部材９にはホウケイ酸ガラスやアルミナを用いると良い。

上述の放射線管では、陰極側に設置された電極の中で、集束電極８が最も絶縁管４の近くに配置されている。このような場合、絶縁管４と集束電極８の空間耐圧を上げることによって、放射線管１を更に高耐圧化させることができる。空間耐圧は、絶縁管４と集束電極８の間の電界強度を弱めれば達成できる。放射線管を大型化させずに電界強度を弱める方法として、本発明では絶縁管４の電位を低くする方法を提案する。尚、以下、図１に従い集束電極８が有る場合について説明するが、集束電極８がない場合においても、電子銃５をなす、例えばグリッド電極７に置き換えて適用できる。また、電子源６の形態によっては、グリッド電極７がない場合もあるが、そのような場合でも、他の電子銃５の構成要素に置き換えて適用できる。

絶縁管４の電位を低くすることは、絶縁管４の管軸方向の中間部に電位規定部材１３を設けることで達成される。電位規定部材１３は、電位規定手段によって陰極２の電位よりも大きく、かつ陽極３の電位よりも小さい電位に規定される。但し、電位規定部材１３のコーナー部のような尖った部分や電位規定部材１３と絶縁管４の境界部が電界集中するため、電位規定部材１３の形状、位置や電位によっては、好ましくない電子放出から放電に至る場合がある。よって、好ましくない電子放出を防ぐために、電位規定部材１３には次のことが求められる。それは、電位規定部材１３と絶縁管４との境界部を陽極に対して露出させないこと、及び電位規定部材１３が、陽極に対して露出したコーナー部を有していないことである。より正確には、電位規定部材１３と絶縁管４との境界部が、陽極３の放射線管内部に露出した部分から直視できないこと、及び電位規定部材１３が、陽極３の放射線管内部に露出した部分から直視されるコーナー部を有していないことである。好ましくは、電位規定部材１３全体が、陽極３の放射線管内部に露出した部分から直視できないことである。これにより、電位規定部材１３がコーナー部を有する場合にはこのコーナー部のような尖った部分や、電位規定部材１３と絶縁管４との境界部といった電界集中する部分の間の電界強度を弱める効果がある。また、たとえ好ましくない電子が出たとしても陽極３に到達しにくくなることにより放電を抑制する効果がある。電位規定部材１３が陽極３に対して露出してしまう場合は、電位規定部材１３自身の形状において尖った部分を排除することが好ましい。例えば、陽極３の放射線管内部に露出した部分から直視される部分が、半径Ｒの丸みを有していれば良い。

上記条件を考慮した電位規定部材１３の具体的な構造を以下に提案する。

第１の方法は、図１−１（ａ）に示すように、電位規定部材１３の放射線管内部（内部空間）に露出した部分を、絶縁管４の内壁面よりも絶縁管４の外壁側へ後退させるように、電位規定部材１３を設ける方法である。これにより、電位規定部材１３と絶縁管４との境界部、電位規定部材１３のコーナー部及び電位規定部材１３全体を陽極３に対して隠すことができる。更に、絶縁管４の内壁側の電位を直接的に規定することができ、放電抑制のための電位規定が容易に行える。電位規定部材１３と絶縁管４とは、溶着やろう付けによって接合できる。

第２の方法は、図１−１（ｂ）に示すように、電位規定部材１３の放射線管内部側の端部を、絶縁部材１４にて被覆する方法である。電界強度を弱める効果に加えて、電位規定部材１３が放射線管内部に露出していないので電子放出しにくい構造である。第１の方法に対して、絶縁管４の内壁の電位を直接的に規定できないが、絶縁部材１４の材料や厚みを好適に選択すれば良い。絶縁部材１４は、電位規定部材１３と絶縁管４を溶着やろう付けにより接合した後に、絶縁ペーストを塗布し焼成すれば良い。または、予め絶縁部材１４の形状を形成し接着する方法でも良い。なお、図１−１（ｂ）では、絶縁部材１４は、電位規定部材１３の放射線管内部側の端部及び電位規定部材１３と絶縁管４との境界部を覆う最低限の部分のみにしか形成されていないが、絶縁管４の内壁面全面に形成しても良い。

第３の方法は、図１−１（ｃ）に示すように、電位規定部材１３を、絶縁管４の外壁面に形成する方法である。第１，２の方法に比べて、放射線管内部への電子放出を抑制する能力が高い（ほぼ電子放出を防止できる）。電位規定に関しては、絶縁管４の材料として真空よりも誘電率が高いものを使用すれば、絶縁管４の内壁の電位は、静的には絶縁管４が支配的に決める。よって、絶縁管４の外壁面に電位規定部材１３を設けても、内壁面の電位を制御することが可能である。例えばアルミナの比誘電率は１０程度、ホウケイ酸ガラスで５程度である。電位規定部材１３は接着等の方法で固着しても良いし、一体化せずとも接触させておくだけでも良い。

第４の方法は、図１−２（ｄ）に示すように、電位規定部材１３が絶縁管４の内壁面より放射線管内部側に突出している部分は、半径Ｒの丸みを有する形状とする方法である。図１−２（ｄ）では、電位規定部材１３と絶縁管４との境界部は、陽極３の放射線管内部に露出した部分から直視できず、電位規定部材１３の、陽極３の放射線管内部に露出した部分から直視される部分は、半径Ｒの丸みを有している。この方法は電位規定部材１３の角を丸め、形状により局所的に電界強度が強くなることを抑制することができ、電子放出しにくくすることができる。具体的にはＲは０．５ｍｍ以上が好ましい。

第５の方法として、第３の方法の変形例を示す。図１−２（ｅ）に示すように、電位規定部材１３を絶縁管４の外壁面に設け、絶縁管４の内壁面には、絶縁管４を挟んで電位規定部材１３と対峙した位置に別の電位規定部材１５を配置する方法である。電位規定部材１５は電位規定部材１３と容量性カップリングにより間接的に電位規定される。容量性カップリングのメリットとして、直接的な電子供給源がないためＤＣ的な電子放出し難く、放射線管内部の電位均一性や安定性が良くなる点が挙げられる。電位規定部材１５に対して第１，２，４の方法を合わせて適用すると、電子放出の抑制のためにより好ましい。

本発明では、上記第１〜第５の方法のうち、適宜最適な方法を選べば良い。

上述の電位規定部材１３は、絶縁管４の管軸方向における陰極２からの距離が同一な面上の複数個所に離散的に配置される構成としても良い。絶縁管４の形状として、好ましくは円筒としたが、別の形でも良く、集束電極８と絶縁管４の内壁が相似形でない場合には、電位規定部材１３は少なくとも集束電極８と絶縁管４の距離が短い場所に配置されれば良い。例えば、集束電極８の断面と絶縁管４の断面が、丸と三角形の組合せなら３か所、丸と四角形なら４か所配置すれば良い。このように電位規定部材１３を配置した場合、一つ一つの電位規定部材が小さくなるため、万が一放電した場合の放電電流を小さくすることができ、電源回路等へのダメージを抑制することができる。

もちろん、電位規定部材１３は、絶縁管４の管軸方向における陰極２からの距離が同一な面上に、環状に配置されていても良い。集束電極８と絶縁管４の距離が等距離で１周している場合等は、電位の均一化の点で好ましい。

また、図２や図３に示すように、電位規定部材１３を、絶縁管４の管軸方向に、複数設けても良い。複数の電位規定部材を用いると、強制的に所望の電位分布を作り出すことが可能である。さらに、単に集束電極８と絶縁管４の電界強度を弱めるだけでなく、他の機能を持たせることもできる。例えば、図２に示すように、別の電位規定部材１６を陰極２に近い位置に設け陰極電位に規定することによって、陰極２と絶縁管４の境界部の電界強度を弱めることができ、この部位からの電子放出を抑制できる。特に外壁面のみに電位規定部材を設ける場合には、別の電位規定部材１６の陽極側端部の陰極２からの距離が、絶縁管４の壁厚よりも長い方が効果的である。なお、電位規定部材１３がなく、別の電位規定部材１６が単独でも、集束電極８と絶縁管４の電界強度を弱める効果も、もちろんある。他には、図３に示すように、放射線管内部に電位規定部材１３が露出している場合においては、絶縁管４の内壁面を電子がホッピングしていく過程で、電子をトラップすることが可能である。よって、効果的に配置することによって、絶縁管４の沿面耐圧を上げることが可能となる。例えば、複数の電位規定部材の各々の電位を、陰極３から陽極３に向かうにつれて大きくなるように規定することができる。

電位規定部材１３と陽極３の間の電界強度を抑制するように考慮すると、次のように電位規定部材１３の配置、電位を決めるのが良い。電位規定部材１３を、陰極２からの距離が、陰極２から電子銃の陽極側の端部までの距離以下となる位置に配置し、（陽極電位−陰極電位）×（陰極と電子銃の陽極側の端部との距離）／（陰極と陽極との距離）以下の電位に規定するのが良い。図１−１（ａ）では、電子銃の陽極側の端部とは、集束電極８の先端である。

陰極２が負極性、陽極３が正極性の場合には、図４に示すように電位規定部材１３は接地電位にすることが好ましい。電位規定手段としてＧＮＤを用いて電位規定部材１３の電位を接地電位とする場合、電位規定手段が、放射線管１を放射線発生装置に固定する場合の固定部材（不図示）を兼ねることが可能である。

電位規定部材１３の導電率は、絶縁管４の導電率の１０倍以上であることが、電位規定部材１３自身の電位均一性の点で好ましい。より好ましくは、電位規定部材１３の導電率が１Ｅ−３Ｓ／ｍ以上である。

上述のような放射線管１を用いて放射線発生装置１７を作製することができる。図５に本発明の放射線管を用いた放射線発生装置の概略模式図を示す。放射線発生装置１７は、筺体１８の中に、放射線管１及び放射線管１と電気的に接続された電源回路１９を収納してなる。筺体１８には、放射線管１のターゲット１２（不図示）位置に合わせて、放射線放射窓２０を設けている。また、筺体１８の中は絶縁油等の絶縁性流体２１で満たされ、封止されている。放射線管１のうち、陰極２、陽極３、電子源駆動用端子１０、グリッド電極用端子１１及び電位規定部材１３は電源回路１９に接続され適当な電位に規定される。電位規定部材１３は電位規定手段と電気的に接続されている。電源回路１９は、電位規定部材１３の電位規定手段としての電圧源を有する（不図示）。電源回路１９は電位規定部材１３の電位規定手段として、電圧源ではなくＧＮＤを有していても良い。

［実施例１］
本実施例は上記実施形態で例示列挙された構成の一例であり、以下、図１−１（ａ）を用いて説明する。図１−１（ａ）は放射線管を絶縁管４の管軸で割った切断面の模式図である。本実施例の放射線管１は、陰極２、陽極３、絶縁管４、電子銃５、絶縁部材９、電子源駆動用端子１０、グリッド電極用端子１１、ターゲット１２、及び電位規定部材１３からなる。尚、電子銃５は、電子源６、グリッド電極７、集束電極８からなる。

陰極２、陽極３及び電位規定部材１３にはコバール、絶縁管４及び絶縁部材９にはアルミナを用い、溶接によって接合している。絶縁管４は円筒形とした。電子源６として含浸型カソードを用いた。このカソードは電子放出部（エミッタ）が含浸された円柱形状をしており、筒形のスリーブ上端に固定されている。スリーブ内にはヒーターが取り付けられており、このヒーターに電子源駆動用端子１０より通電することによってカソードが加熱されて電子が放出される。電子源駆動用端子１０は絶縁部材９にろう附けされている。

ターゲット１２は、板厚０．５ｍｍのシリコンカーバイド基板上に膜厚５μｍのタングステン膜を形成した構成とし、陽極３にろう附けされている。

電子銃５は、電子源６と、電子源６からターゲット１２に向かってグリッド電極７と集束電極８を順に配置してなる。グリッド電極７はグリッド電極用端子１１から通電され、電子源６から電子を効率良く引き出す。グリッド電極用端子１１は電子源駆動用端子１０と同様に絶縁部材９にろう附けされている。集束電極８は陰極２に溶接され、陰極２と同電位に規定される。集束電極８は、グリッド電極７によって引き出された電子ビームのビーム径を絞り、電子ビームを効率良くターゲット１２に照射させる。

陰極２、陽極３及び絶縁管４の外径はΦ６０ｍｍ、内径はΦ５０ｍｍ、集束電極８の外形はほぼ円柱でΦ２５ｍｍであり、それぞれの中心を合わせている。絶縁管４は管軸方向の中間部に電位規定部材１３を挟み２分されており、トータルの長さが７０ｍｍである。電位規定部材１３は外径Φ６０ｍｍ、内径Φ５６ｍｍで厚さが２ｍｍのリングであり、陰極２から２８ｍｍ（陽極３から４０ｍｍ）の位置に接合されている。電位規定部材１３と絶縁管４との境界部、電位規定部材１３のコーナー部及び電位規定部材１３全体は、陽極３に対して露出していない。

最後に、加熱しながら、陰極２に溶接された不図示の排気管から排気し、封止される。

上記方法で、図１−１（ａ）の放射線管１を５個作製し、絶縁油中で高電圧印加を試みた。陰極２を接地し、陽極３を高圧電源に接続し、徐々に陽極電圧を上げていった。尚、電位規定部材１３は、陽極３の電位の５分の１で連動するように制御した。最初に放電した電圧の平均が７５ｋＶ、１００ｋＶまでの累積放電回数は平均１．８回であった。電位規定部材１３がない場合の初回放電電圧は６０ｋＶ、１００ｋＶまでの累積放電回数は平均５回であった。よって、本実施例の放射線管の耐圧が高いことが実証できた。

更に、上記放射線管１を用いて、図５に示す放射線発生装置１７を作製した。陰極２の電位は−５０ｋＶ、陽極３の電位は５０ｋＶとし、電位規定部材１３の電位を−３０ｋＶとし、作製した放射線発生装置１７を用いて放射線を発生させたところ、放電による障害なく放射線を発生させることができた。

［実施例２］
本実施例は実施例１とは異なり、図１−１（ｂ）に示すように、電位規定部材１３の放射線管内部側の端部を絶縁部材１４で被覆した。また、配置位置も変えている。本実施例において、電位規定部材１３は外径Φ６０ｍｍ、内径Φ５０ｍｍで厚さが５ｍｍのリングであり、陰極２から３５ｍｍ（陽極３から３０ｍｍ）の位置に接合されている。接合後、絶縁部材１４としてガラスペーストを塗布し焼成した。ガラスペーストは焼成後に２００μｍの厚みとなるように塗布した。そして、加熱しながら、陰極２に溶接された不図示の排気管から排気し、封止される。

上記方法で、図１−１（ｂ）の放射線管１を５個作製し、実施例１と同様に、絶縁油中で高電圧印加を試みた。尚、電位規定部材１３は、陽極３の電位の５分の１で連動するように制御した。いずれも１００ｋＶまで放電することは無かった。よって、本実施例は実施例１よりも耐圧が高いことを実証した。

［実施例３］
本実施例は実施例１とは異なり、図１−１（ｃ）に示すように、電位規定部材１３を絶縁管４の外壁面に配置した。また、電位規定部材１３を接地すべく配置場所を設定した。本実施例において、電位規定部材１３は内径Φ６０ｍｍ、外形Φ６２ｍｍ、厚さが５ｍｍのリングであり、陰極２から４５ｍｍ（陽極３から２０ｍｍ）の位置に接合されている。そして、加熱しながら、陰極２に溶接された不図示の排気管から排気し、封止される。

上記方法で、図１−１（ｃ）の放射線管１を５個作製し、実施例１と同様に、絶縁油中で高電圧印加を試みた。尚、電位規定部材１３は、陽極３の電位の２分の１で連動するように制御した。最初に放電した電圧の平均が６７ｋＶ、１００ｋＶまでの累積放電回数は平均２．９回であった。よって、本実施例は実施例１よりも耐圧が高いことを実証した。

更に、上記放射線管１を用いて、図５に示す放射線発生装置１７を作製した。陰極２の電位は−５０ｋＶ、陽極３の電位は５０ｋＶとし、電位規定部材１３を接地電位とし、作製した放射線発生装置１７を用いて放射線を発生させたところ、放電による障害なく放射線を発生させることができた。

［実施例４］
本実施例は実施例１とは異なり、図１−２（ｄ）に示すように、電位規定部材１３は陽極３に対して露出しているが、露出した部分は丸みを有している。また、配置位置も変えている。本実施例において、電位規定部材１３は外径Φ６０ｍｍ、内径Φ４４ｍｍで厚さが５ｍｍのリングであり、陰極２から３５ｍｍ（陽極３から３０ｍｍ）の位置に接合されている。電位規定部材１３の内部空間側の端部は全周囲をＲ＝２ｍｍの丸みを帯びた形状にしている。電位規定部材１３と絶縁管４との境界部は、陽極３に対して露出しておらず、電位規定部材１３の、陽極３に対して露出した部分は半径Ｒの丸みを有している。そして、加熱しながら、陰極２に溶接された不図示の排気管から排気し、封止される。

上記方法で、図１−２（ｄ）の放射線管１を５個作製し、実施例１と同様に、絶縁油中で高電圧印加を試みた。尚、電位規定部材１３は、陽極３の電位の１０分の３で連動するように制御した。最初に放電した電圧の平均が７３ｋＶ、１００ｋＶまでの累積放電回数は平均１．９回であった。よって、本実施例は実施例１よりも耐圧が高いことを実証した。

更に、上記放射線管１を用いて、図５に示す放射線発生装置１７を作製した。陰極２の電位は−５０ｋＶ、陽極３の電位は５０ｋＶとし、電位規定部材１３の電位を−２０ｋＶとし、作製した放射線発生装置１７を用いて放射線を発生させたところ、放電による障害なく放射線を発生させることができた。

［実施例５］
本実施例は実施例３に加えて、図１−２（ｅ）に示すように、電位規定部材１３と容量性カップリングする別の電位規定部材１５が、絶縁管４の内壁面の、絶縁管４を挟んで電位規定部材１３と対峙した位置に接合されている。そして、加熱しながら、陰極２に溶接された不図示の排気管から排気し、封止される。

上記方法で、図１−２（ｅ）の放射線管１を５個作製し、実施例１と同様に、絶縁油中で高電圧印加を試みた。尚、電位規定部材１３は、陽極３の電位の２分の１で連動するように制御した。最初に放電した電圧の平均が６７ｋＶ、１００ｋＶまでの累積放電回数は平均２．９回であった。よって、本実施例は実施例１よりも耐圧が高いことを実証した。

［参考実施例６］
本参考実施例は実施例３に加えて、図２に示すように、別の電位規定部材１６が、絶縁管４の外壁面の、電位規定部材１３よりも陰極側に接合されている。電位規定部材１６は、形状は電位規定部材１３と同様に、陰極２から５ｍｍ（陽極３から６０ｍｍ）の位置に接合した。そして、加熱しながら、陰極２に溶接された不図示の排気管から排気し、封止される。

上記方法で、図２の放射線管１を５個作製し、実施例１と同様に、絶縁油中で高電圧印加を試みた。尚、電位規定部材１３は、陽極３の電位の２分の１で連動するように、電位規定部材１６は、陰極２の電位と等しく連動するように制御した。最初に放電した電圧の平均が６６ｋＶ、１００ｋＶまでの累積放電回数は平均３．２回であった。よって、本実施例は実施例１よりも耐圧が高いことを実証した。また、陽極−陰極間を流れる電流が実施例３よりも少なかった。

更に、上記放射線管１を用いて、図５に示す放射線発生装置１７を作製した。陰極２の電位は−５０ｋＶ、陽極３の電位は５０ｋＶとし、電位規定部材１３を接地電位、電位規定部材１６を陰極電位とし、作製した放射線発生装置１７を用いて放射線を発生させたところ、放電による障害なく放射線を発生させることができた。

１：放射線管、２：陰極、３：陽極、４：絶縁管、５：電子銃、６：電子源、７：グリッド電極、８：集束電極、９：絶縁部材、１０：電子源駆動用端子、１１：グリッド電極用端子、１２：ターゲット、１３：電位規定部材、１４：絶縁部材、１５、１６電位規定部材、１７：放射線発生装置、１８：筺体、１９：電源回路、２０：放射線放射窓、２１：絶縁性流体

Claims

電子放出部を有する電子銃が接続された陰極と、該電子放出部から放出された電子の照射により放射線を発生するターゲットが設けられた陽極と、の間に、絶縁性の絶縁管が該電子銃を囲んで配置された放射線管であって、
前記絶縁管には、前記絶縁管の管軸方向の中間部に、電位規定手段と電気的に接続され、前記陰極の電位よりも大きく、かつ前記陽極の電位よりも小さい電位に規定された電位規定部材が設けられ、
前記電位規定部材と前記絶縁管との境界部が、前記陽極の前記放射線管内部に露出した部分から直視できず、かつ前記電位規定部材が、前記陽極の前記放射線管内部に露出した部分から直視されるコーナー部を有していないことを特徴とする放射線管。
前記電位規定部材の全体が、前記陽極の前記放射線管内部に露出した部分から直視できないように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放射線管。
前記電位規定部材は、前記絶縁管の前記管軸方向における中間部に設けられた電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線管。
前記電位規定部材は、前記電位規定部材の前記放射線管内部に露出した部分が、前記絶縁管の内壁面よりも前記絶縁管の外壁側に後退していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線管。
前記電位規定部材は、前記放射線管内部側の端部が絶縁部材で覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線管。
前記電位規定部材が前記絶縁管の外壁面に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線管。
前記電位規定部材の、前記陽極の前記放射線管内部に露出した部分から直視される部分が、半径Ｒの丸みを有していることを特徴とする請求項１に記載の放射線管。
前記半径Ｒが０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の放射線管。
前記絶縁管の内壁面には、前記絶縁管を挟んで、前記電位規定部材と容量性カップリングしてなる別の電位規定部材が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の放射線管。
前記電位規定部材は、前記絶縁管の管軸方向における前記陰極からの距離が同一な面上の複数個所に離散的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線管。
前記電位規定部材が、前記絶縁管の管軸方向における前記陰極からの距離が同一な面上に、環状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線管。
前記電位規定部材が、前記絶縁管の管軸方向に、複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線管。
前記電位規定部材は、前記陰極からの距離が、前記陰極から前記電子銃の前記陽極側の端部までの距離以下となる位置に配置され、かつ（前記陽極の電位−前記陰極の電位）×（前記陰極と前記電子銃の前記陽極側の端部との距離）／（前記陰極と前記陽極との距離）以下の電位に規定されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線管。
前記電位規定部材の導電率が前記絶縁管の導電率の１０倍以上であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線管。
前記電位規定部材の導電率が１Ｅ−３Ｓ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１４に記載の放射線管。
前記電位規定手段が電圧源であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線管。
前記電位規定部材の電位が接地電位であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線管。
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線管と、前記放射線管と電気的に接続された電源回路と、を少なくとも収納する筺体を備えることを特徴とする放射線発生装置。
前記電位規定手段が、前記放射線管を前記筺体に固定する固定部材を兼ねることを特徴とする請求項１８に記載の放射線発生装置。