JP6049350B2

JP6049350B2 - 放射線発生管、放射線発生ユニット及び放射線撮影システム

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Publication number: JP6049350B2
Application number: JP2012182295A
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Inventors: 山▲崎▼　康二; 康二山▲崎▼; 義勇鈴木
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Description

本発明は、放射線発生管、この放射線発生管を放射線源として備えた放射線発生ユニット及この放射線発生ユニットを用いた放射線撮影システムに関する。

従来、放射線発生ユニットの放射線源として使用される放射線発生管には、絶縁性の管状部材と、導電性の電極とからなる真空容器が使用されており、この管状部材と電極の接合にはろう材が用いられている(例えば、特許文献１参照)。

米国特許公開第２００７／００７６８４９号明細書

ところで、放射線発生管の真空容器には、内部の真空雰囲気を維持できる密閉性が要求される。このため、この真空容器を構成する管状部材と電極の接合は、安定した密閉状態が得られるようにして信頼性を高める上で、必要十分な量のろう材等の導電性接合材を用いて行うことが好ましい。

しかしながら、必要十分な量の導電性接合材を用いて接合を行うと、相対向する管状部材の接合面と電極の接合面との間（以降、本明細書では「接合面間」と称する）から導電性接合材がはみ出しやすくなる。接合面間から導電性接合材がはみ出した場合、はみ出した導電性接合材の形状によっては、放射線発生管を駆動させた際に、はみ出した導電性接合材の先端に電界が集中し、この放射線発生管を用いた放射線発生装置内の異常放電を誘発する恐れがある。

一方、放射線発生ユニット及び放射線撮影システムにおいては、小型化や、放出される放射線の高エネルギー化に対応するために、使用する放射線発生管の耐電圧特性の向上が求められている。また、耐電圧特性を向上させることにより、動作安定性が向上し、高圧印加が可能となることで、性能向上が期待される。放射線発生管の真空容器について、安定した密閉性と同時に、耐電圧特性を向上させることで、放射線発生ユニット及びこれを用いた放射線撮影システムの信頼性と性能を向上させることが可能となる。

本発明は放射線発生管の真空容器を構成する電極と管状部材の接合において、安定した密閉状態を得ると同時に、接合面の間からはみ出した導電性接合材による電界集中を抑制できるようにすること目的とする。また、本発明は、放射線発生ユニット及び放射線撮影システムの信頼性及び性能を向上させることをも目的とする。

本発明の第１は、絶縁管、該絶縁管の管軸方向における一方の端部に接合された陰極及び前記絶縁管の他方の端部に接合された陽極を備えた真空容器と、前記陰極に接続された電子放出源と、前記陽極に接続されたターゲットとを有し、前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極のそれぞれとが導電性接合材を介して接合された放射線発生管であって、
前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極の少なくとも一方の電極とが、相対向する前記絶縁管側の接合面と、前記少なくとも一方の電極側の接合面との間に前記導電性接合材を挟み込むと共に、前記両接合面の間から前記絶縁管の外周面又は内周面へ前記導電性接合材がはみ出した状態で接合されており、
前記少なくとも一方の電極側の前記絶縁管側の接合面に隣接して、前記外周面又は前記内周面に凹部が形成されており、前記はみ出した導電性接合材の先端が、前記他方の電極から直視されずに留められるように、前記凹部が前記絶縁管に設けられていることを特徴とする。
本発明の第２は、絶縁管、該絶縁管の管軸方向における一方の端部に接合された陰極及び前記絶縁管の他方の端部に接合された陽極を備えた真空容器と、前記陰極に接続された電子放出源と、前記陽極に接続されたターゲットとを有し、前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極のそれぞれとが導電性接合材を介して接合された放射線発生管であって、
前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極の少なくとも一方の電極とが、相対向する前記絶縁管側の接合面と、前記少なくとも一方の電極側の接合面との間に前記導電性接合材を挟み込むと共に、前記両接合面の間から前記絶縁管の外周面又は内周面へ前記導電性接合材がはみ出した状態で接合されており、
前記少なくとも一方の電極側に位置する前記絶縁管の前記端部を前記絶縁管の外周面又は内周面に設けた段差部を介して前記絶縁管の中間部より肉厚を薄くした薄肉部を有し、
前記段差部は、該段差部を設けた前記絶縁管の外周面又は内周面側が前記薄肉部側よりも前記少なくとも一方の電極側に近づくように傾斜しており、
前記はみ出した導電性接合材の先端が、前記薄肉部に留められるように、前記段差部が前記絶縁管に設けられていることを特徴とする。

また、本発明の第３は、本発明の第１又は第２に係る放射線発生管と、該放射線発生管を収容した収納容器とを備え、該収納容器は、前記放射線発生管から生じる放射線を取り出すための放出窓を有し、前記放射線発生管を収容した内部の余剰空間には絶縁性液体が満たされていることを特徴とする放射線発生ユニットを提供するものである。

更に本発明の第４は、本発明の第３に係る放射線発生ユニットと、
前記放射線発生ユニットから放出され、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出装置と、
前記放射線発生装置と前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置とを備えることを特徴とする放射線撮影システムを提供するものである。

本発明の放射線発生管によれば、接合面の間からはみ出した導電性接合材は凹部内に留められている。従って、一方の電極と管状部材間の接合面からはみ出した導電性接合材の先端が他方の電極と直接対向することがなく、駆動時の電界集中を防止することができる。このため、本発明によれば、耐電圧特性に優れた放射線発生管とすることができる。

また、本発明の放射線発生管を用いた放射線発生ユニットによれば、長時間に亘り、安定した密閉性と高い耐圧特性を維持することができる。従って、放射線発生ユニット及びこれを用いた放射線撮影システムの信頼性及び放射線出力安定性等の性能を高めることができる。

本発明に係る放射線発生ユニットの断面図である。図１の放射線発生ユニットに用いられている本発明に係る放射線発生管の電極と管状部材の接合部の拡大断面図である。本発明に係る放射線発生管の電極と管状部材の接合部の拡大断面図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ他の凹部の例を示す図である。本発明に係る放射線発生管の電極と管状部材接合部の拡大断面図で、スリーブを介して接合した例を示す拡大断面図である。本発明に係る放射線発生管の電極と管状部材の接合部の拡大断面図で、凹部を管状部材の内周面に設けた例を示す図である。本発明に係る放射線発生管の電極と管状部材の接合部の他の例を示す拡大断面図で、（ａ）は段差部を管状部材の外周面側に形成した例、（ｂ）は段差部を管状部材の内周面側に形成した例を示す図である。本発明に係る放射線撮影システムの一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて本発明を更に説明する。なお、以下に参照する図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。

図１及び図２を用いて本発明の放射線発生管及び放射線放出装置の構成例について説明する。

放射線発生管１は、電子放出源（電子銃）３と、ターゲット５と、真空容器８とを備えている。真空容器８は、絶縁性の管状部材（絶縁管）６と、この管状部材６の開口の一方に接合された電極である陰極２と、開口の他方に接続された電極である陽極４とを備えている。

電子放出源３は、電子を放出する電子放出部９と、陰極２に接続された電流導入端子１１を備えている。電子放出源３は、真空容器８の外部より放出電子量を制御可能な電子放機能を有するものであればよく、冷陰極型電子放出源、熱陰極型電子放出源等を適宜適用することが可能である。また、大電流の電子線１０を安定して取り出せる点では、含浸型カソードの熱陰極型電子放出源を好適に使用することができる。電子放出源３は、陰極２に設けた電流導入端子１１を介して、電子放出量の制御及び電子放出のオン・オフのタイミング制御を可能とするために、真空容器８の外部に設置した駆動回路１２に電気的に接続されている。この実施形態では、駆動回路１２は真空容器８の外部に設置されているが、真空容器８の内部に設置することも可能である。

真空容器８内は、電子放出源３が備える電子放出部９から放出された電子が、電子線１０としてターゲット５に照射可能な程度に減圧（真空排気）されている。真空容器８の内部空間の真空度は、使用する電子放出源３の種類や、駆動条件等を考慮して適宜選択する事が可能であるが、通常、１×１０^-8〜１×１０^-4Ｐａ程度の真空度とされる。電子放出源としてスピント型、ＭＩＭ等の冷陰極型電子放出源を使用した場合には、電子放出特性の安定性の観点から、１×１０^-6Ｐａ以下の真空度とすることが好ましい。真空容器８内の真空度の維持のために、不図示のゲッタを真空容器８の内部空間又は内部空間に連通している不図示の補助スペースに設置することも可能である。

陰極２は、電子放出源３の周辺の静電場の空間的な非対称を緩和すると共に局所的な電界集中が生じないように、真空容器８に対する電子放出源３の取り付け部の静電場を規定している。電子放出源３は電子放出部９を有しており、電子放出部９は、放出電子電流を供給する２極の電極をエミッタ電極対として備える（不図示）。電子線１０の集束、非点収差補正等の電子光学的な機能を付加する場合は、更に数極の補助電極（不図示）を設けることができる。前述のエミッタ電極対と補助電極からなる電極群は、陰極２側から、放射線発生管１の外部の駆動回路１２と電流導入端子１１を介して接続することが可能である。前述の静電場の非対称性の緩和の観点からは、陰極２は、陽極４の電極電位に対して充分低い定電位に規定されることが好ましく、電子放出部９の電位を供給するエミッタ電極対のいずれか一方と同電位に規定するか、エミッタ電極対のそれぞれの電位の中間電位により電位規定することも可能である。また、前記補助電極は、放射線発生管１の外部に配置した不図示の補正回路と接続することが可能である。前記補正回路および前記電圧源は、いずれも、駆動回路１２が備えるようにすることも可能である。

陽極４は、不図示の電圧源によりターゲット５を電位規定し、後述するターゲット５に流れる陽極電流を、前記電圧源を介して接地端子７に通電する機能を有する。更に、陽極４は、陰極２と同様にして、放射線発生管１のターゲット５の周辺の静電場を規定している。陽極４には、放射線の照射範囲を規定可能な不図示の遮蔽体を設けることも可能であり、陽極４とターゲット５とは、この遮蔽体を介して接続することも可能である。

陽極２と陰極４の材料は、導電性、気密性、強度、及び管状部材６との線膨張係数整合によって決定することが可能であり、コバールやタングステン等を適用することができる。

ターゲット５は、支持基板７ａとターゲット層７ｂとを備えている。ターゲット層７ｂは、電子放出部９から放出された電子の照射を受けた際に放射線が発生する部材であり、通常、原子番号２６以上の重金属材料で構成されている。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、レニウム等の金属材料、あるいはこれらの合金材料の膜を好適に用いることができる。ターゲット５は、電子放出部９から放出された電子の照射をターゲット層７ｂが受けるように、ターゲット層７ｂを電子放出部９へ向けて配置されている。

ターゲット５には、電子放出部９に対して１０ｋＶ〜２００ｋＶの正電位が印加されており、電子放出部９から放出された電子が電子線１０として、１０ｋｅＶ〜２００ｋｅＶの入射エネルギーをもってターゲット５に入射して放射線を発生させる。従って、陰極２と陽極４間の電界分布の非対称性を抑制する観点から、陽極４には、陰極２に対して、電子放出部９に対するターゲット層７ｂの電位と同程度の正電位が印加されることが好ましい。

ターゲット５は、電子の衝突によって放射線を発生する重元素を含有したターゲット材を備えている。ターゲット５は、ターゲット材のみからなる自立型の形態とすることが可能であり、自立型の形態としては、ダイアフラム状の金属薄膜が陽極４に接続されている形態を含む。また、ターゲット５は、放射線を透過する材料中にターゲット材料を分散した状態で含有する分散型形態とすることや、ターゲット材料を含む金属薄膜を、放射線を透過させる材料からなる支持基板上に積層した積層型の形態とすることも可能である。放射線を透過させる支持基板としては、ベリリウムやダイアモンドのような低原子番号材料からなる基板が好ましい。金属薄膜は数μｍの厚さで支持基板上に形成することが、放射線の減衰を抑制する点、ターゲット５の熱変形によるデフォーカスを抑制する点で好ましい。この金属薄膜は、放射線量／入射電子量の変換効率の観点から、原子番号２６以上の重金属材料を用いることが好ましい。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、ロジウム又はレニウム若しくはこれらの合金材料とすることが可能である。支持基板上への金属薄膜の形成方法は、支持基板との密着性が確保されればよく、特定の方法には限定されるものではない。金属薄膜の形成方法としては、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着等の各種成膜方法が利用可能である。

管状部材６は電気的絶縁性を有する。図示される管状部材６は、陰極２と陽極４がそれぞれを接合された両端の開口を備えている。管状部材６、陰極２及び陽極４で構成されている真空容器８は、電子放出部９から放出された電子のターゲット５への照射を許容する内部空間を形成できるものであればよい。すなわち、図１のように陰極２と陽極４が互いに露出して対向している形態だけでなく、管状部材６の内部空間が不図示の仕切壁により区分されており、電子放出源３が仕切壁を貫通して設置されているような形態も含まれる。また、陽極４又は陰極２が、管状部材６の側面に接続された形態としても良い。更には、陰極２と陽極４が互いに対向せずに、非平行な位置関係に接合された形態とすることも可能である。管状部材６の断面の外周形状や内周形状は円形に限らず多角形であってもよい。管状部材６の材料は、電気絶縁性、気密性、低ガス放出性、耐熱性及び陰極２や陽極４との線膨張係数整合の観点で選ばれるが、ボロンナイトライド、アルミナ等の絶縁性セラミック、ホウケイ酸ガラス等の絶縁性の無機ガラスが適用可能である。

本実施形態においては、陰極２及び陽極４の両者が、相対向する管状部材側の接合面１４と、電極側の接合面１５との間に導電性接合材１３を挟み込んで接合されている。しかし、管状部材６と導電性接合材１３によって接合するのは、陰極２及び陽極４のいずれか一方の電極とすることもできる。導電性接合材１３としては、導電性と耐熱性を有し、しかも電極材料と絶縁材料との間の、所謂、異種材料間の接合性が良好であることから、銀ろう、銅ろう等の硬ろう（ろう付け用合金）が好ましい。

導電性接合材１３は、接合工程において接合対象の変形を防止しやすくするために、接合すべき少なくとも一方の電極および、管状部材６のいずれよりも融点が低く、接合すべき少なくとも一方の電極及び管状部材６よりも軟化変形しやすい性質を備えていることが好ましい。また、これと共に、接合すべき少なくとも一方の電極及び管状部材６に対する濡れ性が良好で、密着しやすい性質を有することが好ましい。

本実施形態においては、陰極２及び陽極４の周縁からそれぞれ管状部材６側に延出部１６が延出しており、この延出部１６の内側に管状部材６の端部が差し込まれている。延出部１６の内側に差し込まれた管状部材６の端部の外周面と、延出部１６の内周面とは、互いに相対向し、管状部材側の接合面１４と電極側の接合面１５とを構成している。また、この管状部材側の接合面１４と電極側の接合面１５との間には前記導電性接合材１３が挟み込まれている。

真空容器８の真空気密性を良好なものとするためには、必要十分な量の導電性接合材１３が必要であり、その結果として、導電性接合材１３は両接合面１４，１５の間から押し出されてはみ出す。管状部材６の外周面にはみ出した導電性接合材１３は、実質的に陰極２や陽極４と同電位に規定される。はみ出した導電性接合材１３の状態によっては電界集中が発生する。はみ出した導電性接合材１３には、局所的な突起形状の変形や、形状分布が生じる観察事実も認められ、このような導電性接合材１３の形状分布は、電界集中を一層助長する。このような電界集中ポイントが他方の電極に対して露出していると、耐電圧特性が一層制限される。

本実施形態においては、上記導電性接合材１３のはみ出しによる耐電圧特性低下防止のために、管状部材側の接合面１４に隣接して、管状部材６の外周面に凹部１７を形成し、はみ出した導電性接合材１３の先端を凹部１７の内に留めている。導電性接合材１３の先端を凹部１７の内側に留めることにより、例えば陽極４の接合部ではみ出した導電性接合材１３の先端が露出状態で陰極２と向き合わないようにすることができ、電界集中を抑制することができる。また、凹部１７を管状部材側の接合面１４に隣接して形成しておくことにより、はみ出した導電性接合材１３の先端を確実に収容することができる。凹部１７は、電界を乱さないよう、管状部材６の端縁に平行に形成しておくことが好ましい。

図２に示される凹部１７の、管状部材６の管軸方向に沿った断面形状は、底面に対して側面が直角な矩形形状となっているが、図３（ａ），（ｂ）に示されるような断面形状とすることもできる。図３（ａ）に示される凹部１７は、横断方向の断面形状が、接合すべき一方の電極（陽極４又は陰極２）から遠ざかるにしたがって深くなる形状となっている。このような形状とすると、はみ出した導電性接合材１３が急激に凹部１７内へ落ち込むことによる変形に伴う電界集中の発生を抑制しやすくなる。図３（ｂ）に示される凹部１７は、底面に対して側面が直角な矩形形状である点は図２の凹部１７と同じであるが、接合すべき一方の電極（陽極４又は陰極２）側に傾斜した形状となっている。このようにすると、凹部１７内に収容した導電性接合材１３の保持力を高めることができる。

このように、導電性接合材１３の先端が、先鋭化して他極に対して露出しないようにすることで、耐圧特性が改善される。

接合すべき電極の周縁に形成する延出部１６は、図２及び図３に示されるように、陽極４又は陰極２と一連一体に形成するほか、図４に示されるように、陽極４又は陰極２に接合したスリーブ１８で形成することもできる。すなわち、陽極４又は陰極２の外周に、一端を管状部材６側に突出させてスリーブ１８を取り付け、管状部材６側に突出した部分を延出部１６とすることもできる。陽極４又は陰極２へのスリーブ１８の取り付けは、導電性接合材１３を用いて行うことができる。

管状部材５と陽極４又は陰極２との接合は、図５に示されるように、管状部材５内に陽極４又は陰極２を嵌め込むことで行うこともできる。図５において、管状部材５に嵌め込まれた陽極４又は陰極２の外周面が電極側の接合面１５を構成し、この電極側の接合面１５に対向する管状部材５の内周面が管状部材側の接合面１４を構成している。また、管状部材側の接合面１４に隣接して、管状部材５の内周面に横断方向の断面形状が矩形の凹部が形成されている。管状部材側の接合面１４と電極側の接合面１５の間には導電性接合材１３が挟み込まれており、管状部材側の接合面１４と電極側の接合面１５の間からはみ出した導電性接合材１３の先端は凹部１７内に留められている。このようにすることによって、はみ出した導電性接合材１３の先端部での電界集中により、管状部材６の内面側で放電が生じるのを防止することができる。

図６は凹部１７に代えて、薄肉部１８を形成した例を示す。図６（ａ）における管状部材側の接合面１４は、陽極４又は陰極２の延出部１６の内周面に対向する管状部材６の外周面となっている。接合すべき陽極４又は陰極２側の管状部材６の端部は、管状部材側の接合面１４に連なる外周面に形成された段差部１９を介して、管状部材６の中間部との間に段差部１９を介して肉厚が薄くなった薄肉部１８となっている。段差部１９は、接合すべき陽極４又は陰極２側に傾斜して形成されている。図６（ｂ）における管状部材側の接合面１４は、管状部材６の開口内に嵌め込まれた陽極４又は陰極２の外周面と対向する管状部材の内周面となっている。接合すべき陽極４又は陰極２側の管状部材６の端部は、管状部材側の接合面１４に連なる内周面に形成された段差部１９を介して、管状部材６の中間部との間に段差部１９を介して肉厚が薄くなった薄肉部１８となっている。段差部１９は、接合すべき陽極４又は陰極２側に傾斜して形成されている。図６（ａ），（ｂ）のいずれの場合でも、両接合面１４，１５の間からはみ出した導電性接合材１３は薄肉部１８内に留められている。このような段差部１９を伴う薄肉部１８を形成してはみ出した導電性接合材１３を留めておくことでも、前記凹部１７による効果と同様の効果を得ることができる。

図１に示されるように、放射線発生管１は、収納容器２０に収納して放射線発生ユニット２１とすることができる。収納容器２０には、放射線発生管１からの放射線の出射方向に合わせて、放射線の放出窓２２が設けられている。放射線発生管１を収納した収納容器２０内の余剰空間には、放射線発生ユニット２１の耐電圧特性と駆動時の動作特性の安定化の観点から、絶縁性の流体（絶縁性液体２３）が充填されている。絶縁性液体２３を導入しておくことにより、放射線発生管１の陰極２と陽極４の間の絶縁性を確保した上で、放射線発生管１の動作時の放熱性を向上することが可能となる。絶縁性液体２３は、電気絶縁性が高く、冷却能力の高く、熱による変質の少ないものが好ましく、例えば、シリコーン油、トランス油、フッ素系オイル等の電気絶縁油、ハイドロフルオロエーテル等のフッ素系の絶縁性液体等が使用可能である。

放射線発生管１を駆動するための駆動回路１２は、収納容器２０の内外のいずれに配置することも可能である。

収納容器２０は、放射線発生ユニット２１の動作安定性や安全性の観点から、所定の電位に規定することが好ましい。好適な所定の規定電位としては、接地端子７を介して規定した接地電位である。収納容器２０の材料としては、各種の材料を選択することが可能であるが、放射線遮蔽性、強度、表面電位規定性能の観点から、鉄、ステンレス、鉛、真鍮、銅等の金属が使用可能である。

本発明の放射線発生管は、透過型ターゲットを備えた放射線発生管に限定されず、反射型ターゲットを備えた放射線発生管にも好適に適用できる。

次に、図７に基づいて、本発明に係る放射線撮影システムの一実施形態を説明する。

図７に示すように、既に説明した放射線発生ユニット２１は、その放出窓２２部分に設けられた可動絞りユニット１００と共に放射線発生装置２００を構成している。可動絞りユニット１００は、放射線発生ユニット２１から照射される放射線の照射野の広さを調整する機能を有する。また、可動絞りユニット１００として、放射線の照射野を可視光により模擬表示できる機能が付加されたものを用いることもできる。

システム制御装置２０２は、放射線発生装置２００と放射線検出装置２０１とを連携制御する。駆動回路１２は、システム制御装置２０２による制御の下に、放射線発生管１に各種の制御信号を出力する。この制御信号により、放射線発生装置２００から放出される放射線の放出状態が制御される。放射線発生装置２００から放出された放射線は、被検体２０４を透過して検出器２０６で検出される。検出器２０６は、検出した放射線を画像信号に変換して信号処理部２０５に出力する。信号処理部２０５は、システム制御装置２０２による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置２０２に出力する。システム制御装置２０２は、処理された画像信号に基づいて、表示装置２０３に画像を表示させるための表示信号を表示装置２０３に出力する。表示装置２０３は、表示信号に基づく画像を、被検体２０４の撮影画像としてスクリーンに表示する。放射線の代表例はＸ線であり、本発明の放射線発生ユニット１３と放射線撮影システムは、Ｘ線発生ユニットとＸ線撮影システムとして利用することができる。Ｘ線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に用いることができる。

（実施例１）
本実施例の放射線発生管１を以下のようにして作製した。

まず、ターゲット５の作製のために住友電気工業株式会社製の高圧合成ダイアモンドを支持基板として用意した。支持基板は、直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍのディスク状（円柱状）の形状である。用意した支持基板を、ＵＶ−オゾンアッシャにより支持基板の表面にある有機物を除去した。

この支持基板の直径１ｍｍの円形の２面のうちの一方の面上に、スパッタ法により、Ａｒをキャリアガスとして、チタンからなる密着層を１０ｎｍの厚さで形成した。チタンの成膜時の支持基板は、２６０℃となるようにステージ加熱により加熱した。次に、続いて成膜装置の雰囲気をベントすることなしに、連続成膜により、密着層の上に、Ａｒをキャリアガスとしてスパッタにより、タングステンを成膜してターゲット層を形成した。このとき、ターゲット層を７μｍの厚さに形成した。タングステンの成膜時のダイアモンドからなる支持基板は、チタンの成膜時と同様に、２６０℃となるようにステージ加熱により加熱した。

チタンからなる密着層およびタングステンからなるターゲット層の各層の厚さは、積層成膜する前に、予め、単層膜で成膜した膜厚と成膜時間との検量線データを取得し、成膜時間により指定の膜厚となるようにして調整した。検量線データを取得する為の膜厚の測定は、株式会社堀場製作所製の分光エリプソメータ「ＵＶＩＳＥＬＥＲ」を用いた。このようにして、ダイアモンドからなる支持基板、チタンからなる密着層、タングステンからなるターゲット層がこの順に積層したターゲット５を得た。

次に、直径６０ｍｍφで厚さ３ｍｍのディスク状のコバールからなる金属板の中心部に、直径１．１ｍｍφの円柱状の開口を形成するように加工して陽極４とした。更に陽極４の外周部には、内周が６０ｍｍ、外周が６１ｍｍ、陽極４からのはみ出し量が５ｍｍのスリーブ１８を設けている。陽極４に対して、有機溶媒洗浄、リンス、ＵＶ−オゾンアッシャ処理によって、陽極４の表面にある有機物を除去した。

次に、陽極４の開口と、ディスク状のターゲット５の外周部との間に、銀ろうを接合材として付与し、ろう付けを行い、ターゲット５が接続された陽極４を得た。

次に、直径６０ｍｍφで厚さ３ｍｍのディスク状のコバールからなる金属板の中心部に、予め、電流導入端子１１を備え付けて陰極２とした。陰極２も陽極４と同様に、スリーブ１８を設けている。陰極２に対して、陽極４にした洗浄と同様の洗浄を行い、有機溶媒洗浄、リンス、ＵＶ−オゾンアッシャ処理によって、陽極４の表面にある有機物を除去した。

次に、電流導入端子１１と含浸型電子銃を電気的および機械的に接続して、電子放出源３と接続された陰極２を得た。

次に、長さ７０ｍｍ、外径６０ｍｍ、内径５０ｍｍの円管状で、アルミナからなる絶縁性の管状部材６を用意した。管状部材６には、図２に拡大してに示すような凹部１７を環状に形成した。管状部材６の２つの開口からそれぞれ５ｍｍの位置から８ｍｍの位置までを、その他の外周部よりも１ｍｍへこませて凹部１７を形成した。管状部材６に対しても、陰極２や陽極４にしたのと同様の洗浄を行い、表面の有機物を除去した。

次に、電子放出源３と接続された陰極２の電子放出源３が備えられた面と、管状部材６の一方の開口端との間に、環状に成形した日本工業規格ＢＡｇ―８（Ａｇ７２−Ｃｕ２８、融点７８０℃）の銀ろうを挿入して８２０℃でろう付けを行った。このろう付けにより、環状に気密接合した導電性接合材１３を備える接合部を形成した。この際、銀ろうは陰極２のスリーブ１８の内周と、管状部材６との間にも濡れ出し、より確実に気密接合された。

次に、管状部材６の他方の開口端と、ターゲット５のタングステンが露出している側の陽極４の面とを、陰極２側の接合と同様のろう付けを行い、環状に気密接合した導電性接合材１３を備える接合部を形成した。この際、銀ろうは陽極４のスリーブ１８の内周と、管状部材６との間にも濡れ出し、より確実に気密接合された。

以上によって、陰極２と陽極４とのそれぞれと、管状部材６とを、管状部材６の二つの開口端においてそれぞれに気密接合により接続した真空容器８を形成した。

次に、不図示の排気管と排気装置により、真空容器８の内部を１×１０^-5Ｐａの真空度となるように排気した後、排気管を封止することにより、放射線発生管１を作製した。

上記のような方法で、放射線発生管１を５個作製し、凹部１７の周辺を観察したところ、接合面間から濡れ出した銀ろうが、凹部１７の中で留まり、凹部１７を挟んで接合部の反対側へは濡れ出していないことを確認した。更に、放射線発生ユニット２１とする際に用いる絶縁性液体２３中で高電圧印加を試みた。陰極２を接地し、陽極４を高圧電源に接続し、徐々に陽極電圧を１４０ｋＶまで上げていった。５個すべてが、安定的に１４０ｋＶまで印加可能であった。

上記作製した放射線発生管１を用いて放射線発生ユニット２１とし、駆動したところ、安定して放射線であるＸ線の放出が確認できた。

（比較例１）
実施例１で作成した放射線発生管１に対して、管上部材６の凹部を設けずに、実施例１同様の作成工程によって比較例に係る放射線発生管を５個作製した。

作製した放射線発生管の接合部から濡れ出した銀ろうを観察したところ、先端部が波状であった。更に、実施例１と同様に、高電圧印加を試みた。５個とも、１４０ｋＶ以下の電圧にて、連続的に放電し、１４０ｋＶを安定に印加することができなかった。また、放電した個所を観察したところ、銀ろうが飛散したような痕跡が確認された。

（実施例２）
実施例１で作成した放射線発生管１に対して、管状部材６の凹部を設けずに、図６（ａ）に示す段差部１９を設けた。その際、管状部材６は、２つの開口から、外周面に沿ってそれぞれ中心軸方向に８ｍｍの位置までの外径を５８ｍｍとし、この領域を薄肉部１８とした。外周面に沿って段差部１９を乗り越えてからの外径（中間部の外径）は実施例１と同様６０ｍｍである。また、段差部１９は、それぞれ開口端側に６０°の傾斜を有しており、外径が５８ｍｍとなった領域上に被さる斜面を形成している。

このような放射線発生管を、実施例１同様の作製工程によって、５個作成した。

本実施例で作成した放射線発生管１の接合部から濡れ出した銀ろうを観察したところ、銀ろうは段差部１９を境に薄肉部１８側に留まり、段差部１９を乗り越えていないことを確認した。更に、実施例１と同様に、高電圧印加を試みた。５個総てが、最終的に１４０ｋＶまで印加可能であった。

１：放射線発生管、２：陰極、３：電子放出源、４：陽極、５：ターゲット、６：管状部材、７：接地端子、８：真空容器、９：電子放出部、１０：電子線、１１：電流導入端子、１２：駆動回路、１３：導電性接合材、１４：管状部材側の接合面、１５：電極側の接合面、１６：延出部、１７：凹部、１８：スリーブ、１９：段差部、２０：収納容器、２１：放射線発生ユニット、２２：放出窓、２３：絶縁性液体、１００：可動絞りユニット、２００：放射線発生装置、２０１：放射線検出装置、２０２：システム制御装置、２０３：表示装置、２０４：被検体、２０５：信号処理部、２０６：検出器

Claims

絶縁管、該絶縁管の管軸方向における一方の端部に接合された陰極及び前記絶縁管の他方の端部に接合された陽極を備えた真空容器と、前記陰極に接続された電子放出源と、前記陽極に接続されたターゲットとを有し、前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極のそれぞれとが導電性接合材を介して接合された放射線発生管であって、
前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極の少なくとも一方の電極とが、相対向する前記絶縁管側の接合面と、前記少なくとも一方の電極側の接合面との間に前記導電性接合材を挟み込むと共に、前記両接合面の間から前記絶縁管の外周面又は内周面へ前記導電性接合材がはみ出した状態で接合されており、
前記少なくとも一方の電極側の前記絶縁管側の接合面に隣接して、前記外周面又は前記内周面に凹部が形成されており、前記はみ出した導電性接合材の先端が、前記他方の電極から直視されずに留められるように、前記凹部が前記絶縁管に設けられていることを特徴とする放射線発生管。
前記少なくとも一方の電極が、該電極の周縁から前記絶縁管側に延出した延出部を有し、該延出部の内側に前記絶縁管の一方の端部が嵌合しており、前記延出部の内周面と、前記延出部の内側に嵌合した前記絶縁管の一方の端部の外周面とが前記両接合面を構成しており、前記凹部が前記絶縁管の外周面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生管。
前記延出部が、前記少なくとも一方の電極の外周に取り付けられたスリーブによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線発生管。
前記少なくとも一方の電極が前記絶縁管の開口の内側に嵌合しており、前記絶縁管の開口の内側に嵌合した前記少なくとも一方の電極の外周面と、前記一方の電極の外周面と相対向する前記絶縁管の内周面とが前記両接合面を構成しており、前記凹部が前記絶縁管の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生管。
前記絶縁管の管軸方向に沿った前記凹部の断面形状が、底面に対して側面が直角な矩形形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線発生管。
前記絶縁管の管軸方向に沿った前記凹部の断面形状が、前記少なくとも一方の電極から遠ざかるにしたがって深くなる形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線発生管。
前記絶縁管の管軸方向に沿った前記凹部の断面形状が、前記少なくとも一方の電極側に傾斜した形状であることを特徴とする請求項５に記載の放射線発生管。
前記凹部は、前記少なくとも一方の電極が接合された側の前記絶縁管の端縁から一定の距離に、該端縁に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の放射線発生管。
前記凹部は、前記少なくとも一方の電極側に位置する前記絶縁管の前記端部を前記絶縁管の外周面又は内周面に設けた段差部を介して前記絶縁管の中間部より肉厚を薄くした薄肉部であって、
前記段差部は、該段差部を設けた前記絶縁管の外周面又は内周面側が前記薄肉部側よりも前記少なくとも一方の電極側に近づくように傾斜しており、
前記はみ出した導電性接合材の先端が、前記他方の電極から直視されずに前記薄肉部に留められるように、前記段差部が前記絶縁管に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生管。
絶縁管、該絶縁管の管軸方向における一方の端部に接合された陰極及び前記絶縁管の他方の端部に接合された陽極を備えた真空容器と、前記陰極に接続された電子放出源と、前記陽極に接続されたターゲットとを有し、前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極のそれぞれとが導電性接合材を介して接合された放射線発生管であって、
前記絶縁管と、前記陰極及び前記陽極の少なくとも一方の電極とが、相対向する前記絶縁管側の接合面と、前記少なくとも一方の電極側の接合面との間に前記導電性接合材を挟み込むと共に、前記両接合面の間から前記絶縁管の外周面又は内周面へ前記導電性接合材がはみ出した状態で接合されており、
前記少なくとも一方の電極側に位置する前記絶縁管の前記端部を前記絶縁管の外周面又は内周面に設けた段差部を介して前記絶縁管の中間部より肉厚を薄くした薄肉部を有し、
前記段差部は、該段差部を設けた前記絶縁管の外周面又は内周面側が前記薄肉部側よりも前記少なくとも一方の電極側に近づくように傾斜しており、
前記はみ出した導電性接合材の先端が、前記薄肉部に留められるように、前記段差部が前記絶縁管に設けられていることを特徴とする放射線発生管。
前記少なくとも一方の電極が、該電極の周縁から前記絶縁管側に延出した延出部を有し、該延出部の内側に前記絶縁管の一方の端部が嵌合しており、前記延出部の内周面と、前記延出部の内側に嵌合した前記絶縁管の一方の端部の外周面とが前記両接合面を構成しており、前記段差部が前記絶縁管の外周面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の放射線発生管。
前記延出部が、前記少なくとも一方の電極の外周に取り付けられたスリーブによって形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の放射線発生管。
前記少なくとも一方の電極が前記絶縁管の開口の内側に嵌合しており、前記絶縁管の開口の内側に嵌合した前記少なくとも一方の電極の外周面と、前記一方の電極の外周面と相対向する前記絶縁管の内周面とが前記両接合面を構成しており、前記段差部が前記絶縁管の内周面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の放射線発生管。
前記段差部は、前記少なくとも一方の電極が接合された側の前記絶縁管の端縁から一定の距離に、該端縁に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の放射線発生管。
前記導電性接合材の融点が、前記少なくとも一方の電極及び前記絶縁管の融点より低いことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の放射線発生管。
前記導電性接合材が、硬ろうであることを特徴とする請求項１５に記載の放射線発生管。
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の放射線発生管と、該放射線発生管を収容した収納容器とを備え、該収納容器は、前記放射線発生管から生じる放射線を取り出すための放出窓を有し、前記放射線発生管を収容した内部の余剰空間には絶縁性液体が満たされていることを特徴とする放射線発生ユニット。
前記絶縁性液体は、シリコーン油、トランス油又はフッ素系オイルであることを特徴とする請求項１７に記載の放射線発生ユニット。
請求項１７又は１８に記載の放射線発生ユニットと、
前記放射線発生ユニットから放出され、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出装置と、
前記放射線発生装置と前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置とを備えることを特徴とする放射線撮影システム。