JP6889619B2 - X-ray generator - Google Patents
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Description
本発明は、X線発生装置に関する。 The present invention relates to an X-ray generator.
特許文献1には、X線源が記載されている。このX線源はX線管と、X線管の一部を絶縁オイル内に収容する金属筒と、X線管に電力を供給する高圧電源部と、を備えている。高圧電源部は、高圧供給回路と、高圧供給回路に接続された接続線と、を有している。高圧供給回路及び接続線は、絶縁ブロック中にモールドされることによって封入されている。X線管は、棒状の陽極と、陽極を絶縁状態に保持して収容するバルブと、を含む。陽極の基端部は、バルブの下部から下方に突出しており、この基端部には圧縮バネの一端が結合されている。圧縮バネの他端は、高圧電源部に電気的に接続され、高圧電位が供給されている。 Patent Document 1 describes an X-ray source. This X-ray source includes an X-ray tube, a metal cylinder that houses a part of the X-ray tube in insulating oil, and a high-voltage power supply unit that supplies electric power to the X-ray tube. The high-voltage power supply unit has a high-voltage supply circuit and a connection line connected to the high-voltage supply circuit. The high voltage supply circuit and connecting wire are enclosed by being molded in an insulating block. The X-ray tube includes a rod-shaped anode and a bulb that holds and accommodates the anode in an insulated state. The base end of the anode projects downward from the bottom of the valve, to which one end of the compression spring is coupled. The other end of the compression spring is electrically connected to the high-voltage power supply unit to supply a high-voltage potential.
上記のX線源においては、放電対策のため、陽極の基端部と圧縮バネの結合部分が、絶縁ブロック上に配置された高圧キャップに囲われており、それらがさらに絶縁ブロックに設けられた壁部によって包囲されている。そして、絶縁ブロックの壁部が包囲した領域を覆うように、バルブの下部が絶縁ブロックの壁部に近接して配置されている。 In the above-mentioned X-ray source, as a measure against electric discharge, the joint portion between the base end of the anode and the compression spring is surrounded by a high-pressure cap arranged on the insulating block, and these are further provided on the insulating block. Surrounded by walls. The lower part of the valve is arranged close to the wall portion of the insulating block so that the wall portion of the insulating block covers the enclosed area.
近年、より高出力のX線源が求められている。高出力化においては、X線管の動作に伴って発生する熱への対策が重要となり、例えば上記のX線管においては、絶縁オイルを介した放熱効率の向上が求められている。このとき重要となるのは、絶縁オイルが滞留しないことである。特に、放電対策のための構造が入り組んで配置された領域において絶縁オイルの滞留を抑制することが、放熱効率の向上に重要である。 In recent years, a higher output X-ray source has been demanded. In order to increase the output, it is important to take measures against heat generated by the operation of the X-ray tube. For example, in the above-mentioned X-ray tube, improvement of heat dissipation efficiency via insulating oil is required. At this time, it is important that the insulating oil does not stay. In particular, it is important to suppress the retention of insulating oil in the region where the structure for discharge countermeasures is intricately arranged in order to improve the heat dissipation efficiency.
そこで、本発明は、放熱効率を向上可能なX線発生装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an X-ray generator capable of improving heat dissipation efficiency.
本発明に係るX線発生装置は、電子ビームを発生する電子銃と電子ビームの入射によってX線を発生するターゲットとを含むX線発生部、X線発生部を収容する真空筐体、及び、真空筐体に保持されX線発生部の電気的な接続に用いられる接続部を有するX線管と、高圧電圧を発生させる昇圧部を絶縁材料により封止する絶縁ブロックを有する電源部と、電源部から接続部に向かって延び、接続部を介して高圧電圧をX線管に供給するための給電部と、少なくとも接続部を含むX線管の一部、給電部、及び、電源部の一部を絶縁油内に収容する収容部と、を備え、X線管の一部には、給電部の接続部側の先端部を囲うように電源部側に突出する第1壁部が形成されており、電源部の一部には、給電部の電源部側の基端部を囲うように、絶縁材料からなる第2壁部が形成されており、給電部は、先端部と基端部との間の部分であって、第1壁部及び第2壁部から露出する中間部を含む。 The X-ray generator according to the present invention includes an X-ray generator including an electron gun that generates an electron beam and a target that generates X-rays due to the incident of the electron beam, a vacuum housing that houses the X-ray generator, and a vacuum housing that houses the X-ray generator. An X-ray tube having a connection part held in a vacuum housing and used for electrical connection of the X-ray generation part, a power supply part having an insulating block for sealing a booster part for generating a high voltage voltage with an insulating material, and a power supply. A power supply unit that extends from the unit toward the connection unit and supplies a high voltage voltage to the X-ray tube via the connection unit, and at least a part of the X-ray tube including the connection unit, a power supply unit, and a power supply unit. A housing portion for accommodating the portion in insulating oil is provided, and a first wall portion protruding toward the power supply portion is formed in a part of the X-ray tube so as to surround the tip portion on the connection portion side of the feeding portion. A second wall made of an insulating material is formed in a part of the power supply unit so as to surround the base end portion on the power supply unit side of the power supply unit. It is a portion between and includes an intermediate portion exposed from the first wall portion and the second wall portion.
このX線発生装置においては、X線管の真空筐体に、X線発生部の電気的な接続に用いられる接続部が保持されている。このX線管には、電源部から接続部に向かって延びる給電部によって、高圧電圧が供給される。真空筐体には、給電部の先端部を囲うように電源部側に突出する第1壁部が形成されており、電源部には、給電部の基端部を囲うように、絶縁材料からなる第2壁部が形成されており、給電部が、その先端部と基端部との間において、第1壁部と第2壁部とから露出する中間部を含む。換言すれば、その中間部の分だけ、第1壁部と第2壁部とが互いに離間することになる。その結果、第1壁部と第2壁部との間の領域において絶縁油が滞留することが抑制される。よって、絶縁油による放熱効率を向上可能である。 In this X-ray generator, a connecting portion used for electrical connection of the X-ray generating portion is held in the vacuum housing of the X-ray tube. A high voltage is supplied to the X-ray tube by a feeding portion extending from the power supply portion toward the connection portion. The vacuum housing is formed with a first wall portion that projects toward the power supply unit so as to surround the tip end portion of the power supply unit, and the power supply unit is made of an insulating material so as to surround the base end portion of the power supply unit. A second wall portion is formed, and the feeding portion includes an intermediate portion exposed from the first wall portion and the second wall portion between the tip end portion and the base end portion. In other words, the first wall portion and the second wall portion are separated from each other by the amount of the intermediate portion. As a result, the retention of insulating oil in the region between the first wall portion and the second wall portion is suppressed. Therefore, the heat dissipation efficiency of the insulating oil can be improved.
本発明に係るX線発生装置においては、給電部は、昇圧部と接続部とを電気的に接続するための配線部と、金属材料からなり配線部を包囲する筒状部材と、を含んでもよい。この場合、筒状部材によって配線部が保護される。 In the X-ray generator according to the present invention, the power feeding unit may include a wiring unit for electrically connecting the boosting unit and the connecting unit, and a tubular member made of a metal material and surrounding the wiring unit. Good. In this case, the wiring portion is protected by the tubular member.
本発明に係るX線発生装置においては、筒状部材には、高圧電圧が印加されてもよい。この場合、高圧電圧が印加される配線部の周囲の電界を安定化することにより、放電が抑制される。 In the X-ray generator according to the present invention, a high voltage may be applied to the tubular member. In this case, the discharge is suppressed by stabilizing the electric field around the wiring portion to which the high voltage voltage is applied.
本発明に係るX線発生装置においては、配線部は、昇圧部と接続部とに電気的に接続される複数のケーブルと、絶縁材料からなりケーブルを支持する基体部と、を含んでもよい。この場合、基体部を用いて、高圧電圧の供給経路となるケーブルを安定的に延在させることができる。 In the X-ray generator according to the present invention, the wiring portion may include a plurality of cables electrically connected to the boosting portion and the connecting portion, and a base portion made of an insulating material and supporting the cables. In this case, the base portion can be used to stably extend the cable serving as the supply path of the high voltage voltage.
本発明に係るX線発生装置においては、基体部は、ケーブルに沿った柱状部と、柱状部における接続部側の端部に設けられた板状部と、を含み、板状部には、ケーブルと接続部とを電気的に接続するための複数の接続端子が設けられており、板状部における接続端子の間の領域には溝部が形成されていてもよい。この場合、接続端子の間における耐電圧能が向上する。その結果、安定して高圧電圧を供給することが可能となる。 In the X-ray generator according to the present invention, the base portion includes a columnar portion along the cable and a plate-shaped portion provided at the end of the columnar portion on the connecting portion side, and the plate-shaped portion includes a plate-shaped portion. A plurality of connection terminals for electrically connecting the cable and the connection portion are provided, and a groove portion may be formed in the region between the connection terminals in the plate-shaped portion. In this case, the withstand voltage capability between the connection terminals is improved. As a result, it becomes possible to stably supply a high voltage.
本発明に係るX線発生装置においては、接続部は、電子銃と電気的に接続され、電子銃は、電子放出部と、電子放出部から電子ビームを構成する電子を引き出すための電界を形成するための引き出し電極と、電子放出部と引き出し電極との間に配置され、電子放出部から引き出される電子の量を制御する電子量制御電極と、を含んでもよい。このように、高圧電位に比べて微少な電圧差による制御を要する引き出し電極及び電子量制御電極を有する電子銃に対して、安定して高圧電圧を供給可能である。 In the X-ray generator according to the present invention, the connection portion is electrically connected to the electron gun, and the electron gun forms an electron emitting portion and an electric field for extracting electrons constituting an electron beam from the electron emitting portion. An electron amount control electrode, which is arranged between the electron emitting part and the drawing electrode and controls the amount of electrons drawn from the electron emitting part, may be included. As described above, it is possible to stably supply a high voltage to an electron gun having an extraction electrode and an electron amount control electrode that require control by a voltage difference smaller than that of the high voltage potential.
本発明によれば、放熱効率を向上可能なX線発生装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an X-ray generator capable of improving heat dissipation efficiency.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding elements may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted.
図1は、実施形態に係るX線発生装置を示す縦断面図である。図2は、実施形態に係るX線管を示す縦断面図である。図1,2に示されるように、X線発生装置100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100は、X線管1、筐体C及び電源部80を備える。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an X-ray generator according to an embodiment. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing an X-ray tube according to an embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the
X線管1は、電子銃110及びターゲットTを備えたX線発生部Gを備えている。X線管1は、ターゲットTに対して、電子銃110からの電子ビームBが入射することにより発生し且つ当該ターゲットT自身を透過したX線Xを、X線出射窓30から出射する透過型のX線管である。X線管1は、真空の内部空間Rを有する真空筐体10を備えた、部品交換等が不要な真空封止型のX線管である。
The X-ray tube 1 includes an X-ray generator G including an
真空筐体10は、略円柱状の外形を呈する。真空筐体10は、金属材料(例えばステンレス鋼)により形成されたヘッド部4と、絶縁性材料(例えばガラス)により形成された絶縁バルブ2と、を備える。ヘッド部4には、X線出射窓30が固定されている。絶縁バルブ2には、電子銃110が固定されている。絶縁バルブ2は、X線管1の管軸に沿って延在する円筒状の外径を有し、X線出射窓30と対向する端部側には、X線出射窓30側に向かって折り返されるようにX線管1の管軸に沿って延在して形成された円筒状の凹部116を有する。
The
また、絶縁バルブ2は、凹部116のX線出射窓30側の端部の開口を封止するように設けられ、給電等に用いられるステムピンSを備えたステム部115を有する。ステム部(接続部)115は、ステムピンSを介して内部空間Rの所定位置で電子銃110を保持する。つまり、凹部116によって、ヘッド部4と電子銃110との沿面距離を延ばして耐電圧特性を向上させると共に、内部空間R内において電子銃110をターゲットTに近づけて配置することで、電子ビームBを微小焦点化させやすくしている。
Further, the insulating
電子銃110は、通電によって発熱するフィラメントにより形成されたヒーター111と、ヒーター111によって加熱され電子放出源となるカソード(電子放出部)112と、カソード112から放出される電子の量を制御する第1グリッド電極(電子量制御電極)113と、第1グリッド電極113を通過した電子をターゲットTに向けて集束する円筒状の第2グリッド電極114と、第2グリッド電極114と電気的に接続され、ヒーター111、カソード112、第1グリッド電極113、ステム部115、及び、絶縁バルブ2の凹部116の一部を包囲するカバー電極117を備える。第2グリッド電極114は、電子ビームBを構成する電子を引き出すための電界を形成する引き出し電極としても機能する。第1グリッド電極113は、カソード112と第2グリッド電極114との間に配置されている。カバー電極117は、その一端側から他端側に向かって拡径する傾斜部と、X線管1の管軸に沿って延在する円筒部と、を備えた電極であって、絶縁バルブ2から離間して配置されている。カバー電極117は、その一端側が第2グリッド電極114に固定されると共に、その他端側は、少なくともその円筒部がステム部115(接続部)及び凹部116におけるX線出射窓30側の端部領域を包囲するように延在している。X線管1は、後述の筒部材70の一端側に固定されている。なお、X線管1には、図示しない排気管が付設され、この排気管を介して内部が真空引きされることによって真空封止されている。
The
X線発生装置100の筐体Cは、筒部材70と、電源部80の一部として後述する絶縁ブロック81を収容する電源部ケース84と、を備える。筒部材70は、金属により形成されており、後述する収容部Hの主体部を構成している。筒部材70は、その両端に開口を有する円筒状を呈し、内部空間Iを有する。筒部材70は、その一端側の開口70aにX線管1の絶縁バルブ2が挿入されている。これにより、筒部材70は、X線管1の少なくとも一部を収容する。より具体的には、筒部材70は、少なくとも、ステム部115及び絶縁バルブ2におけるステム部115を保持する部分を内部空間Iに収容しており、本実施形態においては絶縁バルブ2の全体を収容している。
The housing C of the
筒部材70の一端面には、X線管1の取付フランジ3が当接され且つネジ等で固定されている。これにより、X線管1は、筒部材70の開口70aにて固定されつつ、開口70aを封止している。筒部材70の内部空間Iには、液状の電気絶縁性物質である絶縁油71が封入されている。
The mounting
電源部80は、X線管1に電力を供給する機能を有する。電源部80は、モールドされた固体の絶縁材料、例えば絶縁樹脂であるエポキシ樹脂からなる絶縁ブロック81と、絶縁ブロック81中にモールドされた昇圧部82と、それらを収容し矩形箱状を呈する電源部ケース84と、を有する。昇圧部82は、X線発生装置100の外部から導入した導入電圧を昇圧して生成した昇圧電圧vを、各種条件に基づき、必要に応じて調整することによって高圧電圧Vを発生する。絶縁ブロック81は、昇圧部82を絶縁材料(エポキシ樹脂)により封止する。電源部80(電源部ケース84)には、筒部材70の他端側(X線管1側である一端側とは反対側)が固定されている。これにより、筒部材70の他端側の開口70bが封止され、絶縁油71が筒部材70の内部空間Iに気密に封入される。筒部材70は、絶縁ブロック81におけるステム部115側の一部(少なくとも後述する壁部83)を内部空間Iに収容している。
The
絶縁ブロック81上には、昇圧部82に電気的に接続された円筒状の金属部材を含む高圧給電部(給電部)90が配置されている。電源部80は、高圧給電部90を介してX線管1に電気的に接続されている。より詳細には、高圧給電部90のX線管1側である一端(後述する先端部90t)側が、X線管1の絶縁バルブ2の凹部116内に挿入されて、ステム部115において真空の内部空間Rから突出するステムピンSと電気的に接続されている。これと共に、高圧給電部90の電源部80側である他端(後述する基端部90b)側が、昇圧部82に電気的に接続された状態で絶縁ブロック81に固定されている。筒部材70は、この高圧給電部90を内部空間Iに収容している。
A high-voltage power feeding unit (feeding unit) 90 including a cylindrical metal member electrically connected to the boosting
絶縁ブロック81には、X線管1と同軸の環状の壁部(第2壁部)83が、X線管1及び筒部材70と離間した状態で、筒部材70と電源部80(電源部ケース84)との接続部を高圧給電部90から遮蔽するようにステム部115側に突出するように設けられている。これにより、壁部83は、筒部材70の内部空間Iに配置されて収容される。また、壁部83の内周及び外周は、絶縁ブロック81における高圧給電部90の固定部よりも絶縁ブロック81の内側(昇圧部82側)に窪んだ構造となっている。それにより、絶縁ブロック81において、高圧電圧Vによる高圧電位となる高圧給電部90の固定部から接地電位となる筒部材70及び電源部ケース84までの沿面距離をより大きくし、耐電圧能を向上させている。なお、本実施形態においては、ターゲットT(アノード)を接地電位とし、電源部80からは−10kV〜−500kVの範囲に含まれる昇圧電圧v(本実施形態においては−100kV)を各種条件に基づいて調整したマイナス電圧である高圧電圧Vが高圧給電部90を介してX線管1(電子銃110)に供給される。このように、内部空間Iを備えた筒部材70は、その一端側の開口70aがX線管1により、他端側の開口70bが電源部80(絶縁ブロック81及び電源部ケース84)によって封止されており、その封止された空間に絶縁油71が封入されている。そして、当該空間において、少なくともステム部115を含むX線管1の一部(絶縁バルブ2)、高圧給電部90、及び、電源部80(絶縁ブロック81)の一部(壁部83)を絶縁油71内に収容することで、当該空間が収容部Hとなっている。
In the insulating
X線管1は、真空筐体10と、ターゲット部20と、を備える。なお、本実施形態の説明では、X線管1がX線を出射する方向側を単に「X線出射側」又は「上側」と称する。真空筐体10のX線出射側には、内部空間Rを画成する壁部としてヘッド部4を備える。ヘッド部4は、金属材料(例えばステンレス鋼)により形成され、電位的にX線管1のアノードに相当する。ヘッド部4は、両端に開口を備え、X線Xの出射方向軸と同軸の略円筒状を呈する。ヘッド部4は、電子銃110側の他端側の開口において、出射方向軸と同軸の絶縁バルブ2と連通する(図2参照)。
The X-ray tube 1 includes a
ターゲット部20は、ヘッド部4に固定されている。ターゲット部20は、真空筐体10(ヘッド部4)の開口部14を封止するように設けられたX線出射窓30と、X線出射窓30の内部空間R側の面に設けられたターゲットTと、を有する。ターゲットTは、電子ビームBの入射によりX線を発生する。ターゲットTとしては、例えばタングステンが用いられている。X線出射窓30は、円板状を呈する。X線出射窓30は、例えばベリリウム又はダイヤモンド等のX線透過性の高い材料で形成されている。
The
引き続いて、X線発生装置100における高圧給電部90に関する構造について具体的に説明する。図3は、図1に示された高圧給電部を拡大して示す模式的な縦断面図である。図4は、高圧給電部における配線部を示す図である。図4の(a)は側面図であり、図4の(b)は平面図である。図5は、高圧給電部の筒状部材を示す斜視図である。図1,3〜5に示されるように、高圧給電部90は、電源部80の絶縁ブロック81から絶縁バルブ2のステム部115に向かって延び、昇圧部82からの高圧電圧VをX線管1に供給する。なお、高圧給電部90は、昇圧部82からX線管1への電圧供給部材であるとともに、電流供給部材でもある。
Subsequently, the structure of the high-voltage
上述したように絶縁ブロック81における絶縁バルブ2側の一端部には、壁部(第2壁部)83が形成されている。高圧給電部90の基端部90bは、この壁部83によって規定される凹部83c内に配置され、壁部83によって囲われている。換言すれば、絶縁ブロック81には、高圧給電部90の基端部90bを囲うようにステム部115側に突出する壁部83が形成されている。
As described above, a wall portion (second wall portion) 83 is formed at one end of the
一方、上述したように、絶縁バルブ2には、凹部116が設けられている。高圧給電部90の基端部90bと反対側の端部である先端部90tは、この凹部116内に配置され、凹部116を規定する壁部2aに囲われている。換言すれば、絶縁バルブ2には、高圧給電部90のステム部115側の先端部90tを囲うように絶縁ブロック81側に突出する壁部(第1壁部)2aが形成されている。また、壁部2aが構成する領域の内部空間Rには、ステム部115と共に、少なくとも高圧給電部90の先端部90tにおけるステム部115との接続部の周辺、より好ましくは、先端部90tにおける凹部116内に配置された領域の半分程度を囲うようにカバー電極117の他端側が延在している。
On the other hand, as described above, the insulating
絶縁バルブ2の壁部2aの頂部2pと、絶縁ブロック81の壁部83の頂部83pとは、高圧給電部90の延びる方向について、互いに離間している。したがって、高圧給電部90は、先端部90tと基端部90b以外に、高圧給電部90の延びる方向に交差(直交)する方向からみて壁部2a及び壁部83に囲われていない部分を含んでいる。換言すれば、高圧給電部90は、先端部90tと基端部90bとの間の部分であって、壁部2a及び壁部83から露出する中間部90mを含む。基端部90b、中間部90m、及び、先端部90tは、絶縁ブロック81から絶縁バルブ2に向かう方向(以下、「高さ方向」という場合がある)に順に配列されている。
The
高圧給電部90は、昇圧部82とステム部115とを電気的に接続するための配線部91と、金属材料(例えばステンレス鋼やアルミニウム等)からなり配線部91を包囲する筒状部材92と、を含む。配線部91は、昇圧部82aとステム部115とに電気的に接続される複数(例えば5つ)のケーブル93と、絶縁材料からなりケーブル93を支持する基体部94と、を含む。そして、基体部94は、ケーブル93に沿った柱状部95と、柱状部95におけるステム部115側の端部に設けられた板状部96と、柱状部95におけるステム部115と反対側の端部に設けられた板状部97と、を含む。なお、本実施形態においては、ケーブル93には、ステムピンSを介して、電子銃110の各構成(ヒーター111、カソード112、第1グリッド電極113、第2グリッド電極114(及びカバー電極117))に供給するための高圧電圧Vが供給される。より具体的には、昇圧部82で生成された昇圧電圧vが、昇圧部82に設けられた制御部によって、ヒーター111、カソード112、第1グリッド電極113、第2グリッド電極114(及びカバー電極117)の機能に応じた電圧値となるように、必要に応じて適宜調整された高圧電圧Vとなり、各ケーブル93に供給される。つまり、高圧電圧Vは、昇圧電圧vに基づいた所定の一電圧に限らず、昇圧電圧vを基準として、基準との差が所定範囲Lに含まれる電圧を示す。例えば、昇圧電圧vの絶対値は、10kV以上500kV以下であるのが好ましい。この場合、高圧電圧Vは、昇圧電圧vを基準として、基準との差が昇圧電圧vの4%以下の範囲の電圧であり、かつ、基準との差が含まれる所定範囲Lにおける絶対値の最大値は、25V以上20kV以下であるのが好ましい。より好ましくは、昇圧電圧vの絶対値は、10kV以上300kV以下であり、高圧電圧Vは、昇圧電圧vを基準として、基準との差が昇圧電圧vの2%以下の範囲の電圧であり、かつ、基準との差が含まれる所定範囲Lにおける絶対値の最大値は、50V以上6kV以下である。なお、基準との差が、昇圧電圧vの0%(つまり0V)である場合も含まれるので、高圧電圧Vが、昇圧電圧vと等しい場合も含まれる。この場合、制御部による調整を行うことなく、昇圧電圧vを直接供給してもよい。
The high-voltage
柱状部95は、例えば絶縁材料によって円柱状に形成されている。ケーブル93は、所定の撓みを有した状態において柱状部95に沿って延びている。ケーブル93の両端は、板状部96及び板状部97に接続されている。柱状部95は、板状部96及び板状部97の少なくとも一方を回動可能に支持している。したがって、例えば、柱状部95に対して板状部96を回動させることにより、ケーブル93の撓みを調整することができる。また、ケーブル93を柱状部95に巻き付けた状態とすることができるため、ケーブル93が筒状部材92の内壁面に接触することを抑制できる。そのため、筒状部材92とケーブル93との間の耐電圧特性にも好ましい。
The
板状部96及び板状部97は、例えば絶縁材料によって円板状に形成されており、その直径は、柱状部95の直径よりも大きく、且つ、筒状部材92の内径よりも小さくなっている。板状部96には、板状部96の中心96cから放射状に延びる複数の溝部96gが形成されている。溝部96gは、板状部96の外縁96eから板状部96の中心96cに向かって延び、中心96cに至らずに終端している。これにより、板状部96の外縁部分は、複数の扇型部分96pに分割されている。扇型部分96pのそれぞれには、開口が設けられている。一部の扇型部分の開口は、導電性の端子部材がはめ込まれたり、導電体膜(例えば金属膜)が形成されたりして接続端子96aとされている。接続端子96aには、それぞれ、ケーブル93の一端及びステムピンSが接続される。
The plate-shaped
これにより、接続端子96aは、ケーブル93とステム部115とを互いに電気的に接続する。上述したように、板状部96における接続端子96aの間の領域には溝部96gが形成され、接続端子96a間の絶縁が確保されている。板状部97は、ケーブル93のそれぞれの他端が接続された状態において絶縁ブロック81上に設けられた図示しない電気的接続部上に配置されることにより、ケーブル93を昇圧部82に電気的に接続している。つまり、配線部91は、X線管1と電源部80とを電気的に接続するソケットとして機能し、板状部96及び板状部97は、それぞれX線管1のステム部115(ステムピンS)及び電源部80の電気的接続部と着脱可能に嵌合する。
As a result, the
筒状部材92は、配線部91を内部に収容することにより配線部91を囲っている。筒状部材92は、例えば昇圧部82に電気的に接続されることにより、高圧電圧Vが印加された電極としても機能している。具体的には、ケーブル93に供給されるいずれかの高圧電圧Vと等しいか、その近傍の高圧電圧Vが印加されており、本実施形態においてはカバー電極117と同電位となるように高圧電圧Vが印加されている。筒状部材92は、円筒状の金属部材であって、高さ方向に沿って略一定の径である定径部92aと、高さ方向に沿って定径部92aから離れるにつれて拡径する拡径部92bと、を含む。定径部92aがステム部115側に位置し、拡径部92bが絶縁ブロック81側に位置する。
The
筒状部材92は、筒状部材92と同じく、金属材料(例えばステンレス鋼やアルミニウム等)からなる取り付け部材120を介して絶縁ブロック81に取り付けられる。取り付け部材120は、第1外径を有する円筒状の第1部分121と、第1外径よりも大きな第2外径を有する円筒状の第2部分122と、第1部分121から第2部分122に至るように延びる円板状の第3部分123と、からなる。第1外径は、筒状部材92の拡径部92bの内径に応じた径となっており、第1部分121の外面にはねじ山が形成されている。これにより、筒状部材92の拡径部92bが第1部分121に螺合されて固定される。
Like the
また、高圧給電部90及び取り付け部材120は、その内部空間全体が絶縁油71で満たされており、配線部91も絶縁油71に浸漬されている。絶縁油71は、例えば筒状部材92と、板状部96、及びステム部115との間の隙間から流入する。そして、収容部H内に空気(気泡)が僅かでも残っていると、耐電圧能の低下を起こしやすいために、絶縁油71で封入する際には、空気の逃げにくい領域、例えば取り付け部材120と絶縁ブロック81との間の領域の空気を排出する必要がある。そのため、第3部分123には、取り付け部材120を絶縁ブロック81に取り付けるためのねじ穴123rに加え、取り付け部材120を絶縁ブロック81に取り付けて絶縁油71で封入するときに空気を逃がすための逃がし穴123hと、が形成されている。そして、筒状部材92の底部92cは、第3部分123に接触せず、第3部分123との間に間隙92sを形成している。このため、逃がし穴123hから逃がされた空気は、当該間隙92sを介して排出され得る。また、ねじ穴123r及び逃がし穴123hは、筒状部材92の拡径部92bの下側(筒状部材92の底部92cと対向する位置)に配置される。これにより、ねじ穴123r及び逃がし穴123hによる電界の乱れが抑制される。
Further, the entire internal space of the high-voltage
以上説明したように、このX線発生装置100においては、X線管1の真空筐体10(絶縁バルブ2)に、X線管1の電気的な接続に用いられるステム部115が保持されている。このX線管1には、電源部80からステム部115に向かって延びる高圧給電部90によって、高圧電圧Vが供給される。真空筐体10(絶縁バルブ2)には、高圧給電部90の先端部90tを囲うように電源部80(絶縁ブロック81)側に突出する壁部2aが形成されており、電源部80(絶縁ブロック81)には、高圧給電部90の基端部90bを囲うように、絶縁材料からなる壁部83が形成されている。
As described above, in the
そして、このX線発生装置100にあっては、高圧給電部90が、その先端部90tと基端部90bとの間において、壁部2aと壁部83とから露出する中間部90mを含む。換言すれば、その中間部90mの分だけ、壁部2aと壁部83とが高さ方向に互いに離間することになる。その結果、壁部2aと壁部83との間の領域において絶縁油71が滞留することが抑制される。よって、絶縁油71による放熱効率を向上可能である。
Then, in the
また、X線発生装置100においては、高圧給電部90は、昇圧部82とステム部115とを電気的に接続するための配線部91と、金属材料からなり配線部91を包囲する筒状部材92と、を含んでいる。このため、筒状部材92によって配線部91が保護される。特に、このように配線部91の保護に供される筒状部材92が金属材料から構成されることにより、例えば筒状部材92が樹脂材料から構成される場合と比較して、絶縁油71による放熱効率をより向上可能である。
Further, in the
また、X線発生装置100においては、筒状部材92には、高圧電圧Vに応じた電圧が印加される。このため、高圧電圧Vが印加される配線部91の周囲の電界を安定化することにより、放電が抑制される。さらに、本実施形態においては、筒状部材92と同電圧(同電位)とされたカバー電極117によって、ステム部115と共に、少なくとも高圧給電部90の先端部90tにおけるステム部115との接続部の周辺が囲われているため、よりステム部115との接続部の周辺の電界を安定化することができる。よって、より放電が抑制される。また、筒状部材92の周囲の絶縁油71に電界を生じさせることにより、絶縁油71の対流を促進して放熱効率をより向上可能である。
Further, in the
また、X線発生装置100においては、配線部91は、昇圧部82とステム部115とに電気的に接続される複数のケーブル93と、絶縁材料からなりケーブル93を支持する基体部94と、を含んでいる。このため、基体部94を用いて、高圧電圧Vの供給経路となるケーブル93を安定的に延在させることができる。
Further, in the
また、X線発生装置100においては、基体部94は、ケーブル93に沿った柱状部95と、柱状部95におけるステム部115側の端部に設けられた板状部96と、を含む。そして、板状部96には、ケーブル93とステム部115とを電気的に接続するための複数の接続端子96aが設けられており、板状部96における接続端子96aの間の領域には溝部96gが形成されている。このため、接続端子96aの間における耐電圧能が向上する。その結果、安定して高圧電圧Vを供給することが可能となる。
Further, in the
さらに、X線発生装置100においては、ステム部115は、電子銃110と電気的に接続され、電子銃110は、電子放出部として機能するカソード112と、カソード112から電子ビームBを構成する電子を引き出すための電界を形成するための引き出し電極としても機能する第2グリッド電極114と、カソード112と第2グリッド電極114との間に配置され、カソード112から引き出される電子の量を制御する電子量制御電極として機能する第1グリッド電極113と、を含んでいる。このように、高圧電圧Vに比べて微少な電圧差(上述した所定範囲L内)による制御を要する引き出し電極及び電子量制御電極を有する電子銃110に対して、安定して高圧電圧Vを供給可能である。
Further, in the
以上の実施形態は、本発明に係るX線発生装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係るX線発生装置は、上述したX線発生装置100に限定されない。本発明に係るX線発生装置は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したX線発生装置100を任意に変形したものとすることができる。
The above-described embodiment describes one embodiment of the X-ray generator according to the present invention. Therefore, the X-ray generator according to the present invention is not limited to the above-mentioned
例えば、高さ方向における中間部90mの長さは、少なくとも、高圧給電部90の延在する方向(X線管1の管軸方向)に交差(直交)する方向における、高圧給電部90の外壁面と凹部116との間の距離S1よりも大きく、より好ましくは、高圧給電部90の延在擦る方向(X線管1の管軸方向)に交差(直交)する方向における凹部116の径S2の0.5倍以上5倍以下である。
For example, the length of the
また、壁部83は、絶縁ブロック81と一体であるものに限定されず、壁部83を絶縁ブロック81とは別の絶縁部材によって構成してもよい。また、電源部80に形成される第2壁部としては、壁部83のようにステム部115側に突出した板状構造を立設するような構造に限定されず、例えば、絶縁ブロック81を掘り下げるように形成した凹部の底面に高圧給電部90と電気的接続部とを設けることで、凹部の壁面を第2壁部としてもよい。絶縁ブロック81を構成する絶縁材料は、絶縁樹脂に限らず、例えば、セラミック等の樹脂以外の絶縁材料を用いてもよい。また、高圧電圧Vを供給するのは、電子銃110に限らず、ターゲットTに供給してもよく、透過型のX線管に限らず、反射型のターゲットを用いた反射型X線管を用いてもよい。
Further, the
1…X線管、2…絶縁バルブ、2a…壁部(第1壁部)、10…真空筐体、80…電源部、81…絶縁ブロック、82…昇圧部、83…壁部(第2壁部)、90…高圧給電部(給電部)、90t…先端部、90b…基端部、90m…中間部、91…配線部、92…筒状部材、93…ケーブル、94…基体部、95…柱状部、96…板状部、96a…接続端子、96g…溝部、110…電子銃、112…カソード(電子放出部)、113…第1グリッド電極(電子量制御電極)、114…第2グリッド電極(引き出し電極)、115…ステム部(接続部)、B…電子ビーム、T…ターゲット、X…X線。 1 ... X-ray tube, 2 ... Insulated valve, 2a ... Wall part (first wall part), 10 ... Vacuum housing, 80 ... Power supply part, 81 ... Insulated block, 82 ... Boosting part, 83 ... Wall part (2nd) Wall part), 90 ... High-voltage power supply part (power supply part), 90t ... Tip part, 90b ... Base end part, 90m ... Intermediate part, 91 ... Wiring part, 92 ... Cylindrical member, 93 ... Cable, 94 ... Base part, 95 ... Columnar part, 96 ... Plate-shaped part, 96a ... Connection terminal, 96g ... Groove part, 110 ... Electron gun, 112 ... Cathode (electron emission part), 113 ... First grid electrode (electron amount control electrode), 114 ... 2 grid electrode (drawing electrode), 115 ... stem part (connection part), B ... electron beam, T ... target, X ... X-ray.
Claims (5)
高圧電圧を発生する昇圧部を絶縁材料により封止する絶縁ブロックを有する電源部と、
前記電源部から前記接続部に向かって延び、前記接続部を介して前記高圧電圧を前記X線管に供給するための給電部と、
少なくとも前記接続部を含む前記X線管の一部、前記給電部、及び、前記電源部の一部を絶縁油内に収容する収容部と、を備え、
前記X線管の一部には、前記給電部の前記接続部側の先端部を囲うように前記電源部側に突出する第1壁部が形成されており、
前記電源部の一部には、前記給電部の前記電源部側の基端部を囲うように、絶縁材料からなる第2壁部が形成されており、
前記給電部は、前記先端部と前記基端部との間の部分であって、前記第1壁部及び前記第2壁部から露出する中間部を含み、
前記給電部は、前記昇圧部と前記接続部とを電気的に接続するための配線部と、金属材料からなり前記配線部を包囲する筒状部材と、を含む、
X線発生装置。 An X-ray generator including an electron gun that generates an electron beam and a target that generates X-rays due to the incident of the electron beam, a vacuum housing that houses the X-ray generator, and the vacuum housing that is held in the vacuum housing. An X-ray tube having a connection part used for electrical connection of the X-ray generation part, and
A power supply unit having an insulating block that seals the booster unit that generates high voltage with an insulating material,
A power supply unit extending from the power supply unit toward the connection unit and supplying the high voltage voltage to the X-ray tube via the connection unit.
It includes at least a part of the X-ray tube including the connection part, the power supply part, and a storage part for accommodating a part of the power supply part in the insulating oil.
A first wall portion protruding toward the power supply unit is formed in a part of the X-ray tube so as to surround the tip end portion of the power supply unit on the connection portion side.
A second wall portion made of an insulating material is formed in a part of the power supply unit so as to surround the base end portion of the power supply unit on the power supply unit side.
The feeding portion is a portion between the tip and the base end portion, viewed including the intermediate portion exposed from the first wall portion and the second wall portion,
The feeding portion includes a wiring portion for electrically connecting the boosting portion and the connecting portion, and a tubular member made of a metal material and surrounding the wiring portion.
X-ray generator.
請求項1に記載のX線発生装置。 The high voltage is applied to the tubular member.
The X-ray generator according to claim 1.
請求項1又は2に記載のX線発生装置。 The wiring portion includes a plurality of cables electrically connected to the booster portion and the connection portion, and a base portion made of an insulating material and supporting the cable.
The X-ray generator according to claim 1 or 2.
前記板状部には、前記ケーブルと前記接続部とを電気的に接続するための複数の接続端子が設けられており、
前記板状部における前記接続端子の間の領域には溝部が形成されている、
請求項3に記載のX線発生装置。 The base portion includes a columnar portion along the cable and a plate-shaped portion provided at an end portion of the columnar portion on the connecting portion side.
The plate-shaped portion is provided with a plurality of connection terminals for electrically connecting the cable and the connection portion.
A groove is formed in the region between the connection terminals in the plate-shaped portion.
The X-ray generator according to claim 3.
前記電子銃は、電子放出部と、前記電子放出部から前記電子ビームを構成する電子を引き出すための電界を形成するための引き出し電極と、前記電子放出部と前記引き出し電極との間に配置され、前記電子放出部から引き出される電子の量を制御する電子量制御電極と、を含む、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のX線発生装置。 The connection is electrically connected to the electron gun and
The electron gun is arranged between an electron emitting section, a drawing electrode for forming an electric field for drawing electrons constituting the electron beam from the electron emitting section, and the electron emitting section and the drawing electrode. Includes an electron amount control electrode that controls the amount of electrons drawn from the electron emitting unit.
The X-ray generator according to any one of claims 1 to 4.
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