JP6543377B1 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放電の発生を抑制できるＸ線発生装置を提供する。【解決手段】Ｘ線発生装置１は、Ｘ線管３と、Ｘ線管収容部４と、Ｘ線管３に電圧を供給する内部基板５２を絶縁ブロック５１内に封止してなる電源部５と、を備える。絶縁ブロック５１の上面５１ｅとＸ線管収容部４の内面４ａとによって、充填空間Ｓ３が画成されている。絶縁ブロック５１の側面５１ｂに形成された外部に開口する凹部５１ｃと、凹部５１ｃの開口を封止する封止部材５３と、によって、充填空間Ｓ４が画成されている。絶縁ブロック５１には、充填空間Ｓ３と充填空間Ｓ４とを連通させる連通孔５１ｄが設けられている。充填空間Ｓ３及び充填空間Ｓ４には、絶縁オイル４５が封入されている。凹部５１ｃの深さｄは、凹部５１ｃの深さ方向に直交する長手方向における凹部５１ｃの幅ｗ１よりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明の一側面は、Ｘ線発生装置に関する。

従来、Ｘ線管を備えるＸ線発生装置において、電源部を封止した絶縁ブロックに、Ｘ線管を絶縁オイルと共に収容するＸ線管収容部を固定した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構造により、Ｘ線管に対する絶縁特性と放熱特性とを両立することができ、安定性の高いＸ線発生装置を得ることができる。

特開２００４−２１３９７４号公報

上記Ｘ線発生装置においては、さらなる安定性の向上が望まれている。そのためには、絶縁オイルの絶縁特性や放熱特性を向上及び/又は保持するための構成を設けることが好ましい。しかし、そのような構成をＸ線管に面するようにＸ線管収容部内に設けた構造では、当該構成に起因してＸ線管収容部内の電界に乱れが生じ、当該電界の乱れに起因して放電が生じるおそれがある。一方、当該構成を絶縁ブロック側に設けることも考えられるが、絶縁ブロックには電源部が封止されているため、その点を考慮しないと電源部との間に放電が生じるおそれがある。

そこで、本発明の一側面は、放電の発生を抑制できるＸ線発生装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るＸ線発生装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管と、Ｘ線管の管軸方向から見てＸ線管の少なくとも一部を包囲するように、Ｘ線管の少なくとも一部を収容するＸ線管収容部と、管軸方向に沿ってＸ線管に対向する位置に配置され、Ｘ線管に電圧を供給する高電圧発生回路を絶縁性材料からなる固体の絶縁ブロック内に封止してなる電源部と、を備え、Ｘ線管に面する絶縁ブロックの第１面とＸ線管収容部の内面とによって、第１空間が画成されており、第１面とは異なる絶縁ブロックの第２面に形成された外部に開口する凹部と、凹部の開口を封止する封止部材と、によって、第２空間が画成されており、絶縁ブロックには、第１空間と第２空間とを連通させる連通部が設けられており、第１空間及び第２空間には、絶縁性の液体が封入されており、凹部の深さは、凹部の深さ方向に直交する長手方向における凹部の幅よりも小さい。

本発明の一側面に係るＸ線発生装置では、絶縁ブロックが、第１空間を画成する第１面とは異なる第２面に形成された外部に開口する凹部によって画成された第２空間を備え、当該第２空間が連通部を介して第１空間と連通している。これにより、絶縁性の液体が封入（充填）されている空間が、Ｘ線管収容部とは面しない領域で開口している。よって、当該開口部において、絶縁性の液体の絶縁特性や放熱特性を向上及び/又は保持するための構成を配置することで、当該構成によってＸ線管収容部内の電界に乱れが生じることを抑制し、当該電界の乱れに起因した放電を抑制できる。

また、第１空間及び第２空間に充填された絶縁性の液体は、直接Ｘ線管に接触するため、高温にさらされる。このような原因によって、当該絶縁性の液体は、固体の絶縁ブロックと比較して絶縁性が劣化しやすい。このように絶縁性が劣化しやすい液体が充填された凹部内の空間（第２空間）と高電圧発生回路との距離が小さいと、高電圧発生回路により発生させられる高電圧に対して、絶縁ブロックにおける第２空間側への耐電圧特性が低下し、第２空間側に向かって放電が発生するおそれが高くなる。一方、上記Ｘ線発生装置では、凹部の深さは、凹部の長手方向における幅よりも小さい。すなわち、凹部の形状は、平たい形状となっている。これにより、絶縁ブロック内に封止された高電圧発生回路と第２空間との距離をなるべく大きくとることができる。すなわち、高電圧発生回路と第２空間との間に介在する固体の絶縁ブロックの厚みをなるべく大きくすることができる。その結果、上述したような放電の発生も効果的に抑制できる。

連通部は、第１面及び凹部に開口するように絶縁ブロックの内部に形成された連通孔であってもよい。この構成によれば、絶縁ブロック内に気密性の高い連通構造を構成することができる。

絶縁ブロックの第１面には、Ｘ線管と電源部とが電気的に接続される接続部が配置されると共に、絶縁性材料からなり、管軸方向から見て接続部を包囲するように管軸方向に突出した凸状部が形成されており、第１面側の連通部の開口は、管軸方向から見て凸状部の外側に設けられていてもよい。この場合、凸状部によって、放電の起点となり易い接続部から、電界の乱れの原因となり得る第１面側の連通部の開口を隔離することができる。その結果、当該開口における放電の発生を効果的に抑制できる。

凹部の開口面は、矩形形状を有しており、凹部の深さは、開口面のいずれの辺の長さよりも小さくてもよい。この構成では、開口面の面積をなるべく大きくすることにより、凹部の深さをなるべく小さくしつつ、第２空間に求められる体積を確保することができる。

封止部材は、第１空間及び第２空間に封入された絶縁性の液体の体積変化に応じて変形可能な部材であってもよい。この構成によれば、絶縁性の液体の温度変化により生じた体積変化を、封止部材によって吸収することができる。これにより、Ｘ線管が収容される第１空間内の内圧の変化を抑制できる。

第２空間には、絶縁性の液体を冷却するための冷却部が配置されていてもよい。この構成によれば、Ｘ線管等からの熱を吸収して高温になった絶縁性の液体を冷却部によって効率良く冷却することができる。

第２空間には、絶縁性の液体を加熱するための加熱部が配置されていてもよい。この構成によれば、Ｘ線発生装置の起動時等、Ｘ線管の動作安定化のために絶縁性の液体の温度を一定温度まで上昇させたい場合等において、絶縁性の液体を加熱部によって効率良く加熱することができる。

第２空間には、絶縁性の液体の温度を測定するセンサが配置されていてもよい。この構成によれば、センサによって絶縁性の液体の温度を測定できるため、絶縁性の液体の温度管理が容易となる。

絶縁ブロックの第１面とは異なる面には、外部に開口する凹部とは異なる第２凹部が形成されており、絶縁ブロックには、第２凹部により画成された空間と第１空間とを連通させる第２連通部が設けられており、封止部材は、凹部の開口を封止すると共に第２凹部の開口を封止し、凹部及び第２凹部の一方から吸い込んだ絶縁性の液体を凹部及び第２凹部の他方に対して吐き出すように構成された循環ポンプであってもよい。この構成によれば、循環ポンプと第１空間との間で絶縁性の液体を循環させることができるため、第１空間内で絶縁性の液体の対流を発生させてＸ線管の冷却効率を向上させることができる。また、循環ポンプにおいて絶縁性の液体の冷却又は加熱を行うことにより、第１空間内の絶縁性の液体の温度を一定に保つように制御することが容易となる。

本発明の一側面によれば、放電の発生を抑制できるＸ線発生装置を提供することができるＸ線発生装置を提供することができる。

一実施形態のＸ線発生装置の外観を示す斜視図である。 図１におけるII-II線に沿った断面図である。 Ｘ線管の構成を示す断面図である。 連通孔に沿ったＹＺ平面における絶縁ブロックの断面図である。 連通孔の変形例を示す図である。 絶縁ブロックに形成された凹部の変形例を示す図である。 Ｘ線発生装置の変形例を示す図である。 Ｘ線発生装置の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、「上」、「下」等の所定の方向を示す語は、図面に示される状態に基づいており、便宜的なものである。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線発生装置の外観を示す斜視図である。図２は、図１におけるII-II線に沿った断面図である。図１及び図２に示されるＸ線発生装置１は、例えば、被検体の内部構造を観察するＸ線非破壊検査に用いられる微小焦点Ｘ線源である。Ｘ線発生装置１は、筐体２を有する。筐体２の内部には、主に、Ｘ線を発生させるＸ線管３と、Ｘ線管３に電力を供給する電源部５とが収容されている。筐体２は、Ｘ線管３の一部を収容するＸ線管収容部４と、収容部２１とを有する。

収容部２１は、主に電源部５を収容する部分である。収容部２１は、底壁部２１１と、上壁部２１２と、側壁部２１３とを有する。底壁部２１１及び上壁部２１２は、それぞれ略正方形状を有する。底壁部２１１の縁部と上壁部２１２の縁部とは、４つの側壁部２１３を介して連結されている。これにより、収容部２１は、略直方体状に形成されている。なお、本実施形態では便宜的に、底壁部２１１と上壁部２１２とが互いに対向する方向をＺ方向とし、底壁部２１１側を下方、上壁部２１２側を上方と定義する。また、Ｚ方向に直交し、互いに対向する側壁部２１３同士が対向する方向をＸ方向及びＹ方向とする。Ｚ方向から見た上壁部２１２の中央部には、円形の貫通孔である開口部２１２ａが設けられている。

底壁部２１１と上壁部２１２との間には、底壁部２１１及び上壁部２１２のいずれからも離間した位置に中間壁部２１４が設けられている。このような中間壁部２１４によって、収容部２１の内部には、上壁部２１２と側壁部２１３と中間壁部２１４とに囲まれた第１収容空間Ｓ１と、底壁部２１１と側壁部２１３と中間壁部２１４とに囲まれた第２収容空間Ｓ２とが画成されている。第１収容空間Ｓ１において、中間壁部２１４の上面２１４ａには、電源部５が固定されている。第２収容空間Ｓ２において、中間壁部２１４の下面２１４ｂには、制御回路基板７が取り付けられている。制御回路基板７上には、図示しない各種電子部品によってＸ線発生装置１の各部（例えば、電源部５、後述する送風ファン９、及び後述する電子銃１１等）の動作を制御するための制御回路が構成されている。

Ｘ線管収容部４は、高い熱伝導率を有する（放熱性が高い）金属により形成されている。Ｘ線管収容部４の材料としては、例えばアルミニウム、鉄、銅、及びそれらを含む合金等が挙げられる。本実施形態では、Ｘ線管収容部４の材料はアルミニウム（又はその合金）である。Ｘ線管収容部４は、Ｘ線管３の管軸方向（Ｚ方向）における両端に開口を有する筒状をなしている。Ｘ線管収容部４の管軸は、Ｘ線管３の管軸ＡＸと一致している。Ｘ線管収容部４は、保持部４１と、円筒部４２と、フランジ部４３とを有する。保持部４１は、図示しない固定部材を用いて、Ｘ線管３をフランジ部３１１において保持する部分であり、Ｘ線管３と共にＸ線管収容部４の上部開口を気密に封止している。円筒部４２は、保持部４１の下端に接続され、Ｚ方向に沿って延びる壁面を備えた円筒状に形成された部分である。フランジ部４３は、円筒部４２の端部に接続され、Ｚ方向から見て外側に延びる部分である。フランジ部４３は、Ｚ方向から見て、上壁部２１２の開口部２１２ａを包囲する位置において、上壁部２１２の上面２１２ｅに対して気密に固定されている。本実施形態では、フランジ部４３は、上壁部２１２の上面２１２ｅに熱的に接続（熱伝導可能に接触）している。Ｘ線管収容部４の内部には、電気絶縁性の液体である絶縁オイル４５が気密に封入（充填）されている。

電源部５は、Ｘ線管３に数ｋＶ〜数百ｋＶ程度の電力を供給する部分である。電源部５は、固体のエポキシ樹脂からなる電気絶縁性の絶縁ブロック５１と、絶縁ブロック５１内にモールドされた高電圧発生回路を含む内部基板５２とを有する。絶縁ブロック５１は、略直方体状をなしている。絶縁ブロック５１の側面５１ｂには、外部に開口した略直方体状の空間を形成する凹部５１ｃが設けられている。絶縁ブロック５１の上面中央部は、上壁部２１２の開口部２１２ａを貫通し、突出している。一方、絶縁ブロック５１の上面縁部５１ａは、上壁部２１２の下面２１２ｆに対して気密に固定されている。絶縁ブロック５１の上面中央部には、内部基板５２に電気的に接続された円筒状のソケットを含む高圧給電部５４が配置されている。電源部５は、高圧給電部５４を介してＸ線管３に電気的に接続されている。

開口部２１２ａに挿通された絶縁ブロック５１の突出部分（すなわち、上面中央部）の外径は、開口部２１２ａの内径と同じか僅かに小さくされている。また、絶縁ブロック５１の上面縁部５１ａには、凹部５１ｃに向かって延びる貫通孔である連通孔５１ｄが形成されている。Ｘ線管収容部４の内部空間（Ｘ線管収容部４、Ｘ線管３及び絶縁ブロック５１に囲まれた空間であり、絶縁オイル４５が封入された空間）である充填空間Ｓ３は、連通孔５１ｄを介して凹部５１ｃと連通している。これにより、Ｘ線管収容部４にＸ線管３を固定してＸ線管収容部４の上部開口を塞いだ後に、絶縁ブロック５１の凹部５１ｃからＸ線管収容部４の内部空間（充填空間Ｓ３）に絶縁オイル４５を注入することも可能となっている。凹部５１ｃの開口は、Ｘ線管収容部４の内部空間（充填空間Ｓ３）、連通孔５１ｄ及び凹部５１ｃ内に絶縁オイル４５が充填された状態で、封止部材５３によって封止されている。封止部材５３は、例えば弾性変形可能な絶縁性材料からなる蓋材であり、ダイヤフラムとして機能する。このような封止部材５３によれば、充填された絶縁オイル４５の温度変化により生じた体積変化を吸収し、Ｘ線管収容部４の内部空間（充填空間Ｓ３）における内圧の変動を抑制できる。

本実施形態では、Ｘ方向に互いに対向する側壁部２１３Ａ，２１３Ｂの各々に、通風孔部Ａが設けられている。通風孔部Ａには、第１収容空間Ｓ１と外部とを連通させる複数の通風孔２１３ａが設けられている。一方の側壁部２１３Ａの内側には、送風ファン９が設けられている。送風ファン９は、筐体２内に形成された空間構成を利用することにより、電源部５及び制御回路基板７等の各部を効率的に冷却する。

具体的には、送風ファン９は、側壁部２１３Ａに設けられた通風孔部Ａから外気を取り込むことにより冷却気体を発生させ、当該冷却気体を第１収容空間Ｓ１のうち側壁部２１３Ａと電源部５との間の空間Ｓ１１に送風する。空間Ｓ１１内に送風された冷却気体により、電源部５が冷却される。なお、Ｙ方向に対向する電源部５の側面と収容部２１の側壁部２１３との間には、隙間が設けられていてもよいし、隙間が設けられていなくてもよい。隙間が設けられている場合には、当該隙間を通過する冷却気体（すなわち、空間Ｓ１１から当該隙間を介して空間Ｓ１２へと流通する冷却気体）により、電源部５をより効果的に冷却することができる。

中間壁部２１４には、空間Ｓ１１と第２収容空間Ｓ２とを連通させる開口部２１４ｃと、空間Ｓ１２と第２収容空間Ｓ２とを連通させる開口部２１４ｄとが形成されている。これにより、空間Ｓ１１内を流通する冷却気体の一部は、中間壁部２１４の開口部２１４ｃを介して第２収容空間Ｓ２に流入する。第２収容空間Ｓ２に流入した冷却気体により、制御回路基板７が冷却される。そして、当該冷却気体は、中間壁部２１４の開口部２１４ｄを介して、再度第１収容空間Ｓ１（空間Ｓ１２）に流入し、側壁部２１３Ｂに形成された通風孔部Ａから外部に排出される。また、当該冷却気体は、空間Ｓ１２を通過する際、封止部材５３の表面上を通過するため、封止部材５３を介した絶縁オイル４５の冷却を行うこともできる。

次に、Ｘ線管３の構成について説明する。図３に示されるように、Ｘ線管３は、いわゆる反射型Ｘ線管と呼ばれるものである。Ｘ線管３は、内部を真空に保持する真空外囲器としての真空筐体１０と、電子発生ユニットとしての電子銃１１と、ターゲットＴとを備えている。電子銃１１は、例えば、高融点金属材料等からなる基体に易電子放射物質を含浸させたカソードＣを有する。また、ターゲットＴは、例えば、タングステン等の高融点金属材料からなる板状部材である。ターゲットＴの中心は、Ｘ線管３の管軸ＡＸ上に位置している。電子銃１１及びターゲットＴは、真空筐体１０の内部に収容されており、電子銃１１から出射された電子がターゲットＴに入射するとＸ線が発生する。Ｘ線はターゲットＴを基点に放射状に発生する。Ｘ線出射窓３３ａ側に向かうＸ線の成分のうち、Ｘ線出射窓３３ａを介して外部に取り出されたＸ線が、求められるＸ線として利用される。

真空筐体１０は、主として、絶縁性材料（例えばガラス）により形成された絶縁バルブ１２と、Ｘ線出射窓３３ａを有する金属部１３とから構成されている。金属部１３は、陽極となるターゲットＴが収容される本体部３１と、陰極となる電子銃１１が収容される電子銃収容部３２とを有する。

本体部３１は、筒状に形成されており、内部空間Ｓを有している。本体部３１の一端部（外側端部）には、Ｘ線出射窓３３ａを有する蓋板３３が固定されている。Ｘ線出射窓３３ａの材料は、Ｘ線透過材料であって、例えばベリリウムやアルミニウム等である。蓋板３３によって、内部空間Ｓの一端側が閉鎖されている。本体部３１は、フランジ部３１１と、円筒部３１２とを有する。フランジ部３１１は、本体部３１の外周に設けられており、上述したＸ線管収容部４の保持部４１に固定される部分である。円筒部３１２は、本体部３１の一端部側において円筒状に形成された部分である。

電子銃収容部３２は、円筒状に形成されており、本体部３１の一端部側の側部に固定されている。本体部３１の中心軸線（すなわち、Ｘ線管３の管軸ＡＸ）と電子銃収容部３２の中心軸線とは、略直交している。電子銃収容部３２の内部は、電子銃収容部３２の本体部３１側の端部に設けられた開口３２ａを介して、本体部３１の内部空間Ｓと連通している。

電子銃１１は、カソードＣと、ヒータ１１１と、第１グリッド電極１１２と、第２グリッド電極１１３とを備えており、各構成の協働によって発生する電子ビームの径を小さくすること（微小焦点化）ができる。カソードＣ、ヒータ１１１、第１グリッド電極１１２及び第２グリッド電極１１３は、それぞれ平行に延びる複数の給電ピン１１４を介して、ステム基板１１５に取り付けられている。カソードＣ、ヒータ１１１、第１グリッド電極１１２及び第２グリッド電極１１３は、それぞれに対応する給電ピン１１４を介して外部から給電される。

絶縁バルブ１２は、略筒状に形成されている。絶縁バルブ１２の一端側は、本体部３１に接続されている。絶縁バルブ１２は、その他端側において、ターゲットＴが先端に固定されたターゲット支持部６０を保持している。ターゲット支持部６０は、例えば銅材等により円柱状に形成されており、Ｚ方向に延在している。ターゲット支持部６０の先端側には、絶縁バルブ１２側から本体部３１側に向かうにつれて電子銃１１から遠ざかるように傾斜する傾斜面６０ａが形成されている。ターゲットＴは、傾斜面６０ａと面一になるように、ターゲット支持部６０の端部に埋設されている。

ターゲット支持部６０の基端部６０ｂは、絶縁バルブ１２の下端部よりも外側に突出しており、電源部５の高圧給電部５４（図２参照）に接続されている。本実施形態では、真空筐体１０（金属部１３）が接地電位とされており、高圧給電部５４においてターゲット支持部６０にプラスの高電圧が供給される。ただし、電圧印加形態は、上記例に限られない。

次に、図２及び図４を参照して、絶縁オイル４５が封入された空間について詳細に説明する。図２に示されるように、Ｘ線管３に面する絶縁ブロック５１の上面５１ｅ（第１面）とＸ線管収容部４の内面４ａとによって、絶縁オイル４５が封入されると共にＸ線管３の一部を包囲する充填空間Ｓ３（第１空間）が画成されている。上面５１ｅは、上述した上面中央部及び上面縁部５１ａを含む面である。また、上面５１ｅとは異なる絶縁ブロック５１の面である側面５１ｂ（第２面）に形成された外部に開口する凹部５１ｃと、凹部５１ｃの開口を封止する封止部材５３とによって、絶縁オイル４５が封入された充填空間Ｓ４（第２空間）が画成されている。なお、本実施形態では、封止部材５３は、封止部材５３の縁部と凹部５１ｃの開口縁部との間に介在する介在部材５３ａを介して取り付けられている。より具体的には、介在部材５３ａは凹部５１ｃの開口縁部を囲むような枠状部材であり、絶縁ブロック５１の側面５１ｂに接着等により固定されている。そして、封止部材５３が介在部材５３ａの開口部を覆った状態で、封止部材５３の縁部が、ネジ等の固定部材５３ｂによって介在部材５３ａに着脱可能に固定されている。つまり、封止部材５３の固定にあたっては、絶縁ブロック５１に直接にネジ等の固定部材５３ｂが挿入されることがない。絶縁ブロック５１に直接にネジ等の固定部材５３ｂが挿入されると、固定部材５３ｂが異物となって高電圧発生回路を含む内部基板５２と固定部材５３ｂとの間で放電が発生する可能性がある。これに対して、上述したような介在部材５３ａを介した固定構造を採用することで、封止部材５３の固定構造に起因して放電が発生することを抑制しつつ、絶縁オイル４５の交換等が可能なように、封止部材５３を着脱可能に固定することができる。また、封止部材５３は、固定部材５３ｂによって固定された縁部から凹部５１ｃに向かって窪んだ形状（凹部５１ｃに向かって絶縁オイル４５を押し込むような形状）となっている。これにより、封止部材５３を固定する際に、絶縁オイル４５内に気泡が残留するのを抑制すると共に、封止部材５３をより大きく弾性変形させることができるので、絶縁オイル４５の熱膨張による体積変化に対して、より広範囲に対応することができる、なお、求められる条件によっては、封止部材５３は、凹部５１ｃの開口縁部に直接固定されてもよいし、単純な板状部材でもよい。

上述したように、絶縁ブロック５１には、充填空間Ｓ３と充填空間Ｓ４とを連通させる連通孔５１ｄ（連通部）が設けられている。本実施形態では、連通孔５１ｄは、絶縁ブロック５１の高さ方向（Ｚ方向）に沿って延びる円筒状に形成されている。連通孔５１ｄは、絶縁ブロック５１の上面縁部５１ａと上面５１ｅ側の凹部５１ｃの側面とに開口した貫通孔である。ここで、絶縁ブロック５１の上面５１ｅには、Ｘ線管３と電源部５とが電気的に接続される高圧給電部５４（接続部）が配置されている。また、上面５１ｅには、絶縁性材料からなり、管軸方向（Ｚ方向）から見て高圧給電部５４を包囲するようにＺ方向（図２における上方向）に突出した凸状部５５が形成されている。凸状部５５は、導電性の高圧給電部５４と２種類の異なる電気絶縁性物質（絶縁ブロック５１の上面５１ｅ及び絶縁オイル４５）との境界部分（放電の起点となり易い部分）を、Ｚ方向から見て凸状部５５の外側部分に対して隠す機能を有する。凸状部５５の外側部分には、電気絶縁性物質（絶縁ブロック５１の上面５１ｅ及び絶縁オイル４５）と、Ｘ線管収容部４及び収容部２１の上壁部２１２といった金属部分との境界部分がある。当該境界部分には、高圧給電部５４からの放電が向かいやすいが、凸状部５５を設けることで、当該境界部分を高圧給電部５４から直接に見通せなくすることができ、放電を抑制することができる。そして、上面５１ｅ側の連通孔５１ｄの開口は、Ｚ方向から見て凸状部５５の外側に設けられている。これにより、上面５１ｅ側の連通孔５１ｄの開口は、凸状部５５によって高圧給電部５４から直接に見通せなくなるように隠されている。なお、本実施形態では、凸状部５５は、絶縁ブロック５１の上面５１ｅの一部であるが、絶縁ブロック５１とは異なる電気絶縁性の部材で形成されてもよい。

図４は、連通孔５１ｄに沿ったＹＺ平面における絶縁ブロック５１の断面図である。図４に示されるように、凹部５１ｃに対向する方向（Ｘ方向）から見た凹部５１ｃの形状（すなわち、凹部５１ｃの開口面の形状）は、矩形形状である。本実施形態では一例として、凹部５１ｃの開口面は、Ｙ方向に沿った方向が長手方向であり、Ｚ方向に沿った方向が短手方向である矩形形状に形成されている。すなわち、Ｙ方向に沿った凹部５１ｃの開口面の幅ｗ１は、Ｚ方向に沿った凹部５１ｃの開口面の幅ｗ２よりも大きい（ｗ１＞ｗ２）。また、本実施形態では一例として、連通孔５１ｄは、Ｘ方向から見て凹部５１ｃの中央上部に開口しているが、凹部５１ｃ側の連通孔５１ｄの開口の位置はこれに限られない。例えば、凹部５１ｃ側の連通孔５１ｄの開口は、凹部５１ｃの側面（図４の例では、Ｙ方向に対向する一対の側面のうちの一方）と面一となる位置に設けられてもよい。また、上面縁部５１ａと凹部５１ｃとの間には、複数の連通孔５１ｄが設けられてもよい。

凹部５１ｃの深さ方向（Ｘ方向）における長さ（側面５１ｂと凹部５１ｃの底面との間の距離）である深さｄ（図２参照）は、当該深さ方向に直交する長手方向（本実施形態では、Ｙ方向）における凹部５１ｃの幅ｗ１よりも小さい。また、本実施形態では、深さｄは、短手方向（本実施形態では、Ｚ方向）における凹部５１ｃの幅ｗ２よりも小さい。すなわち、「ｗ１＞ｗ２＞ｄ」が成立している。

［作用効果］
次に、本実施形態の一側面に係る作用効果について説明する。上述したように、Ｘ線発生装置１は、Ｘ線を発生させるＸ線管３と、Ｘ線管３の管軸方向（Ｚ方向）から見てＸ線管３の少なくとも一部（本実施形態では、フランジ部３１１よりも下方に位置する部分であり、少なくとも絶縁バルブ１２を含む部分）を包囲するように、Ｘ線管３の少なくとも一部を収容するＸ線管収容部４と、管軸方向に沿ってＸ線管３に対向する位置に配置され、Ｘ線管３に電圧を供給する内部基板５２を絶縁性材料からなる固体の絶縁ブロック５１内に封止してなる電源部５と、を備える。絶縁ブロック５１の上面５１ｅとＸ線管収容部４の内面４ａとによって、充填空間Ｓ３が画成されている。絶縁ブロック５１の側面５１ｂに形成された外部に開口する凹部５１ｃと、凹部５１ｃの開口を封止する封止部材５３と、によって、充填空間Ｓ４が画成されている。絶縁ブロック５１には、充填空間Ｓ３と充填空間Ｓ４とを連通させる連通孔５１ｄが設けられている。充填空間Ｓ３及び充填空間Ｓ４には、絶縁オイル４５が封入されている。凹部５１ｃの深さｄは、凹部５１ｃの深さ方向（Ｚ方向）に直交する長手方向（本実施形態ではＹ方向）における凹部５１ｃの幅ｗ１よりも小さい。

上記のＸ線発生装置１では、絶縁ブロック５１が、充填空間Ｓ３を画成する上面５１ｅとは異なる側面５１ｂに形成された外部に開口する凹部５１ｃによって画成された充填空間Ｓ４を備え、充填空間Ｓ４が連通孔５１ｄを介して充填空間Ｓ３と連通している。これにより、絶縁オイル４５が充填されている充填空間Ｓ３及び充填空間Ｓ４が、Ｘ線管収容部４とは面しない領域（充填空間Ｓ４）で開口している。よって、凹部５１ｃ（充填空間Ｓ４）において、絶縁オイル４５の絶縁特性や放熱特性を向上及び/又は保持するための構成（本実施形態においては封止部材５３からなるダイヤフラム）を配置することで、当該構成によってＸ線管収容部４（充填空間Ｓ３）内の電界に乱れが生じることを抑制し、当該電界の乱れに起因した放電を抑制できる。なお、仮に、このような開口部を金属（導電性材料）からなるＸ線管収容部４（充填空間Ｓ３）に設けた場合、当該開口部において電界に乱れが生じ、当該電界の乱れが放電の原因となり得る。また、連通孔５１ｄ及び凹部５１ｃの開口は、絶縁オイル４５を充填空間Ｓ４に封入するための開口部としても機能する。例えば、凹部５１ｃの開口から絶縁オイル４５を充填した後に、当該開口に真空ポンプを接続することにより、絶縁破壊の原因となり得る絶縁オイル４５中の気泡を除去することもできる。

また、充填空間Ｓ３及び充填空間Ｓ４に充填された絶縁オイル４５は、直接Ｘ線管３に接触するため、高温にさらされる。また、絶縁オイル４５には、異物等（例えば、ターゲット支持部６０の一部から剥離した金属片等）が混ざるおそれがある。このような原因によって、絶縁オイル４５は、固体の絶縁ブロック５１と比較して絶縁性が劣化しやすい。このように絶縁性が劣化しやすい液体が充填された凹部５１ｃ内の空間（充填空間Ｓ４）と内部基板５２との距離が小さいと、内部基板５２により発生させられる高電圧に対して、絶縁ブロック５１における充填空間Ｓ４側への耐電圧特性が低下し、充填空間Ｓ４側に向かって放電が発生するおそれが高くなる。一方、Ｘ線発生装置１では、凹部５１ｃの深さｄは、凹部５１ｃの長手方向（Ｙ方向）における幅ｗ１よりも小さい。すなわち、凹部５１ｃの形状は、平たい形状となっている。これにより、絶縁ブロック５１内に封止された内部基板５２と充填空間Ｓ４との距離をなるべく大きくとることができる。すなわち、内部基板５２と充填空間Ｓ４との間に介在する固体の絶縁ブロック５１の厚みをなるべく大きくすることができる。その結果、上述したような放電の発生も効果的に抑制できる。

また、絶縁ブロック５１の上面５１ｅには、Ｘ線管３と電源部５とが電気的に接続される高圧給電部５４が配置されると共に、凸状部５５が形成されている。上面５１ｅ側の連通孔５１ｄの開口は、管軸方向（Ｚ方向）から見て凸状部５５の外側に設けられている。この場合、凸状部５５によって、放電の起点となり易い高圧給電部５４（特に、高圧給電部５４と上面５１ｅとの境界部分）から、電界の乱れの原因となり得る上面５１ｅ側の連通孔５１ｄの開口を隔離することができる。その結果、当該開口における放電の発生を効果的に抑制できる。

また、凹部５１ｃの開口面は、矩形形状（図４参照）を有している。凹部５１ｃの深さｄは、開口面のいずれの辺の長さ（幅ｗ１及び幅ｗ２）よりも小さい。この構成では、開口面の面積（ｗ１×ｗ２）をなるべく大きくすることにより、凹部５１ｃの深さｄをなるべく小さくしつつ、充填空間Ｓ４に求められる体積を確保することができる。また、開口面の面積（ｗ１×ｗ２）を大きくすることができるので、開口部を介した絶縁オイル４５の放熱性を向上させることができる。

また、封止部材５３は、充填空間Ｓ３及び充填空間Ｓ４に封入された絶縁オイル４５の体積変化に応じて変形可能な部材である。上述したように、本実施形態では一例として、封止部材５３は、弾性変形可能な絶縁性材料からなる蓋材であり、ダイヤフラムとして機能する。この構成によれば、絶縁オイル４５の温度変化により生じた体積変化（膨張又は収縮）を、封止部材５３の変形によって吸収することができる。これにより、Ｘ線管３が収容される充填空間Ｓ３内の内圧の変化を抑制できる。なお、このような機能を有する封止部材５３は、上述したダイヤフラムに限られず、例えば、ベローズ及びダンパー等を含んで構成されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。すなわち、Ｘ線発生装置の各部の形状及び材料等は、上記実施形態で示した具体的な形状及び材料等に限定されない。

上記実施形態では、上面５１ｅ側の連通孔５１ｄの開口は、Ｚ方向から見て凸状部５５の外側に設けられたが、当該開口は、Ｚ方向から見て凸状部５５の内側に設けられてもよい。また、上記実施形態では、凹部５１ｃの開口の形状は、矩形形状（図４参照）とされたが、凹部５１ｃの開口の形状は、これに限られず、例えば円形状、楕円形状等であってもよい。

また、絶縁ブロック５１に形成される連通孔は、本実施形態のように直線状に延びる部分のみを含むものに限られず、曲線状に延びる部分（カーブする部分等）を含んでもよい。また、当該連通孔の形状は、上記実施形態で示した円柱状に限られない。図５は、連通孔５１ｄのいくつかの変形例を示す図である。

図５の（Ａ）に示されるように、凹部５１ｃの底面は、凹部５１ｃ側の連通孔５１ｄ１の開口において、連通孔５１ｄ１の内面の少なくとも一部と面一となるように接続されていてもよい。この構成によれば、連通孔５１ｄ１と充填空間Ｓ４との間における絶縁オイル４５の流通を円滑化できる。具体的には、充填空間Ｓ３に絶縁オイル４５を充填する際に、凹部５１ｃの開口面が上方となるようにした状態で凹部５１ｃに絶縁オイル４５を注入する場合等において、絶縁オイル４５が充填空間Ｓ４から連通孔５１ｄ１に流入し易くなる。これにより、充填空間Ｓ３への絶縁オイル４５の充填をより円滑に行うことができる。

図５の（Ｂ）に示される連通孔５１ｄ２のように、連通孔は、管軸方向（Ｚ方向）に沿って充填空間Ｓ４に近付くにつれて拡径するテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、凹部５１ｃの開口から絶縁オイル４５を充填空間Ｓ３及び充填空間Ｓ４内に注入した後に、当該開口に真空ポンプを接続して充填空間Ｓ３及び充填空間Ｓ４から気泡を除去する場合において、連通孔５１ｄ２の吸引される側（凹部５１ｃ側）の方が幅広とされていることにより、気泡を除去し易い（気泡が連通孔５１ｄ２内に留まり難くなる）という利点がある。

図５の（Ｃ）に示される連通孔５１ｄ３のように、連通孔は、管軸方向（Ｚ方向）に沿って充填空間Ｓ４に近付くにつれて縮径するテーパ状に形成されてもよい。この構成によれば、充填空間Ｓ４側から上面５１ｅ側（充填空間Ｓ４側）へと液体が流れ易くなるため、充填空間Ｓ３への絶縁オイル４５の注入を円滑に行うことができる。

図５の（Ｄ）に示される連通孔５１ｄ４のように、連通孔は、上述した連通孔５１ｄ３の内面を曲面形状（Ｒ形状）に形成したものであってもよい。同様に、連通孔は、上述した連通孔５１ｄ２の内面を曲面形状（Ｒ形状）に形成したものであってもよい。この構成によれば、同じ開口径であっても連通孔５１ｄ４の内部空間が大きくなるため、絶縁オイル４５の注入を円滑に行うことができる。

また、凹部５１ｃの形状（凹部５１ｃによって形成される空間の形状）は、上記実施形態で示した直方体状に限られない。図６は、凹部５１ｃの変形例を示す図である。

図６の（Ａ）に示される凹部５１ｃ１のように、絶縁ブロック５１に形成される凹部は、凹部の底面側から開口側に向かって末広がりとなる錐台状（この例では四角錘台状）であってもよい。また、図６の（Ｂ）に示される凹部５１ｃ２のように、絶縁ブロック５１に形成される凹部は、半球状又は半楕円球状であってもよい。

また、図７に示されるように、絶縁オイル４５の絶縁特性や放熱特性を向上及び/又は保持するための構成として、充填空間Ｓ４には、絶縁オイル４５の温度を測定するセンサ５６が配置されてもよい。センサ５６は、例えば封止部材５３の内面に設けられてもよいが、この場合の封止部材５３は油圧の変化の影響を受けない程度の剛性を持った基板であることが好ましい。センサ５６によって測定された温度は、例えばＸ線発生装置１の外部端子（不図示）に接続されたモニタ等に表示されてもよい。この構成によれば、センサ５６によって絶縁オイル４５の温度を測定できるため、絶縁オイル４５の温度管理が容易となる。また、以下に述べるような冷却部５７又は加熱部５８によって、絶縁オイル４５の温度が一定の目標温度に維持されるように、絶縁オイル４５の冷却又は加熱を適切に制御することも可能となる。例えば、制御回路基板７に搭載された制御回路が、センサ５６による測定結果を取得し、当該測定結果に応じて冷却部５７又は加熱部５８の動作を制御することにより、上述したような温度制御が行われてもよい。

図７の（Ａ）に示されるように、絶縁オイル４５の絶縁特性や放熱特性を向上及び/又は保持するための構成として、充填空間Ｓ４には、絶縁オイル４５を冷却するための冷却部５７が配置されてもよい。冷却部５７は、例えば、封止部材５３と一体化されたヒートシンク等である。この構成によれば、Ｘ線管３等（例えば、絶縁バルブ１２の外側に露出したターゲット支持部６０の一部）からの熱を吸収して高温になった絶縁オイル４５を冷却部５７によって効率良く冷却することができる。

図７の（Ｂ）に示されるように、絶縁オイル４５の絶縁特性や放熱特性を向上及び/又は保持するための構成として、充填空間Ｓ４には、絶縁オイル４５を加熱するための加熱部５８が配置されていてもよい。加熱部５８は、例えば、封止部材５３と一体化されたヒーター等である。この構成によれば、Ｘ線発生装置１の起動時等、Ｘ線管３の動作安定化のために絶縁オイル４５の温度を一定温度まで上昇させたい場合等において、絶縁オイル４５を加熱部５８によって効率良く加熱することができる。

また、図８に示されるように、絶縁ブロック５１の上面５１ｅとは異なる面には、外部に開口する凹部５１ｃとは異なる第２凹部５１ｆが形成されていてもよい。なお、この例では、凹部５１ｃと同様の形状の第２凹部５１ｆが、側面５１ｂに対向する側面に設けられているが、第２凹部５１ｆは、側面５１ｂの凹部５１ｃが形成されていない部分に設けられてもよい。すなわち、絶縁ブロック５１の同一面（上面５１ｅ以外の面）に２つの独立した凹部が形成されてもよい。

また、図８の例では、絶縁ブロック５１には、第２凹部５１ｆにより画成された充填空間Ｓ５と充填空間Ｓ３とを連通させる第２連通孔５１ｇ（第２連通部）が設けられている。そして、絶縁オイル４５の絶縁特性や放熱特性を向上及び/又は保持するための構成として、循環ポンプ５９が、封止部材５３として機能する。循環ポンプ５９は、凹部５１ｃの開口を封止すると共に第２凹部５１ｆの開口を封止し、凹部５１ｃ及び第２凹部５１ｆの一方（ここでは一例として凹部５１ｃ）から吸い込んだ絶縁オイル４５を凹部５１ｃ及び第２凹部５１ｆの他方（ここでは第２凹部５１ｆ）に対して吐き出すように構成されている。このような構成によれば、循環ポンプ５９と充填空間Ｓ３との間で絶縁オイル４５を循環させることができる。具体的には、上記例では、絶縁オイル４５は、「充填空間Ｓ３→充填空間Ｓ４→循環ポンプ５９→充填空間Ｓ５→充填空間Ｓ３」の順に循環する。これにより、充填空間Ｓ３内で絶縁オイル４５の対流を発生させてＸ線管３（主に、絶縁バルブ１２の外側に露出したターゲット支持部６０の一部）の冷却効率を向上させることができる。さらに、循環ポンプ５９において、絶縁オイル４５の冷却又は加熱が行われてもよい。この場合、充填空間Ｓ３内の絶縁オイル４５の温度を目標温度に一定に保つように制御することが容易となる。また、連通孔５１ｄ及び第２連通孔５１ｇは、例えば、図５の（Ｂ）〜（Ｄ）で示したように、絶縁オイル４５の循環経路の上流側から下流側に向かうにつれて流路幅が大きくなるように形成されてもよい。これにより、絶縁オイル４５の循環を円滑化することができる。

また、上記実施形態では、凹部５１ｃ及び充填空間Ｓ４は、絶縁ブロック５１の側面に設けられたが、絶縁ブロック５１の下面に設けられてもよい。例えば、中間壁部２１４に絶縁ブロック５１の下面に臨む開口を設けると共に、制御回路基板７を絶縁ブロック５１の下方とは異なる位置に配置することにより、絶縁ブロック５１の下面に凹部及び充填空間を形成することが可能となる。また、Ｘ線管３は、ターゲットに対する電子入射方向と異なる方向からＸ線を取り出す反射型Ｘ線管であるが、ターゲットに対する電子入射方向に沿ってＸ線を取り出す（ターゲットで発生したＸ線がターゲット自体を透過してＸ線出射窓から取り出される）透過型Ｘ線管でもよい。また、送風ファン９は、外部からの気体を内部（筐体２内）に送風するものに限らず、内部の気体を外部へ吸い出すことで気体を流通させる吸引ファンでもよい。

１…Ｘ線発生装置、３…Ｘ線管、４…Ｘ線管収容部、５…電源部、４５…絶縁オイル（絶縁性の液体）、５１…絶縁ブロック、５１ｂ…側面（第２面）、５１ｃ，５１ｃ１，５１ｃ２…凹部、５１ｄ，５１ｄ１，５１ｄ２，５１ｄ３，５１ｄ４…連通孔（連通部）、５１ｅ…上面（第１面）、５１ｆ…第２凹部、５１ｇ…第２連通孔（第２連通部）、５２…内部基板（高電圧発生回路）、５３…封止部材、５４…高圧給電部（接続部）、５５…凸状部、５６…センサ、５７…冷却部、５８…加熱部、５９…循環ポンプ、ＡＸ…管軸、ｄ…深さ、Ｓ３…充填空間（第１空間）、Ｓ４…充填空間（第２空間）、Ｓ５…充填空間（第２凹部により画成された充填空間）、ｗ１，ｗ２…幅。

Claims (9)

1. Ｘ線を発生させるＸ線管と、
   前記Ｘ線管の管軸方向から見て前記Ｘ線管の少なくとも一部を包囲するように、前記Ｘ線管の少なくとも一部を収容するＸ線管収容部と、
   前記管軸方向に沿って前記Ｘ線管に対向する位置に配置され、前記Ｘ線管に電圧を供給する高電圧発生回路を絶縁性材料からなる固体の絶縁ブロック内に封止してなる電源部と、を備え、
   前記Ｘ線管に面する前記絶縁ブロックの第１面と前記Ｘ線管収容部の内面とによって、第１空間が画成されており、
   前記第１面とは異なる前記絶縁ブロックの第２面に形成された外部に開口する凹部と、前記凹部の開口を封止する封止部材と、によって、第２空間が画成されており、
   前記絶縁ブロックには、前記第１空間と前記第２空間とを連通させる連通部が設けられており、
   前記第１空間及び前記第２空間には、絶縁性の液体が封入されており、
   前記凹部の深さは、前記凹部の深さ方向に直交する長手方向における前記凹部の幅よりも小さい、Ｘ線発生装置。
2. 前記連通部は、前記第１面及び前記凹部に開口するように前記絶縁ブロックの内部に形成された連通孔である、請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記絶縁ブロックの前記第１面には、前記Ｘ線管と前記電源部とが電気的に接続される接続部が配置されると共に、絶縁性材料からなり、前記管軸方向から見て前記接続部を包囲するように前記管軸方向に突出した凸状部が形成されており、
   前記第１面側の前記連通部の開口は、前記管軸方向から見て前記凸状部の外側に設けられている、請求項１又は２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記凹部の開口面は、矩形形状を有しており、
   前記凹部の深さは、前記開口面のいずれの辺の長さよりも小さい、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
5. 前記封止部材は、前記第１空間及び前記第２空間に封入された前記絶縁性の液体の体積変化に応じて変形可能な部材である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
6. 前記第２空間には、前記絶縁性の液体を冷却するための冷却部が配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
7. 前記第２空間には、前記絶縁性の液体を加熱するための加熱部が配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
8. 前記第２空間には、前記絶縁性の液体の温度を測定するセンサが配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
9. 前記絶縁ブロックの前記第１面とは異なる面には、外部に開口する前記凹部とは異なる第２凹部が形成されており、
   前記絶縁ブロックには、前記第２凹部により画成された空間と前記第１空間とを連通させる第２連通部が設けられており、
   前記封止部材は、前記凹部の開口を封止すると共に前記第２凹部の開口を封止し、前記凹部及び前記第２凹部の一方から吸い込んだ前記絶縁性の液体を前記凹部及び前記第２凹部の他方に対して吐き出すように構成された循環ポンプである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。

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