JP7196039B2 - Ｘ線管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線管の製造方法に関する。

Ｘ線管は、電子を放出する陰極と、Ｘ線を放出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た真空外囲器と、真空外囲器に気密に取り付けられたピンと、を備えている。ピンを利用することにより、例えば、陰極に電流を与えたり、電圧を印加したりすることができる。Ｘ線管は、支持部材と、ベース部材とを備えている。ピンはベース部材などにより支持されている。

ベース部材は、円板状に形成されている。支持部材は、Ｘ線管の管軸に沿って筒状に形成されている。支持部材の一端部は、内周面側に全周にわたって形成された環状の段差を有している。支持部材は、内周面側に上記段差により形成された環状の底面を有している。
ベース部材は支持部材の上記段差に設置され、ベース部材の周縁部は、支持部材の上記底面に接している。支持部材の段差の全周にわたって、ベース部材は、支持部材にろう接されている。このため、ベース部材は、支持部材に気密に接続されている。
支持部材が延在する方向を垂直方向と称した場合、ベース部材は、上記管軸に垂直な水平面上にて延在している。言い換えると、ベース部材は、水平に維持されている。
上述したように、ベース部材を支持部材にろう接することにより、Ｘ線管を、大量、短時間、及び安価に製作することができる。

特開昭５９－１４９６２６号公報 特開２００５－３０２３６８号公報

本実施形態の目的は、製造歩留まりの高いＸ線管の製造方法を提供することにある。

一実施形態に係るＸ線管の製造方法において、筒状に形成され、端部と、前記端部の内周面側の全周にわたって形成された環状の段差と、前記段差により形成された環状の底面と、を有する支持部材と、円板状に形成され、第１主部と、前記第１主部を囲み環状に形成された第１周縁部と、を有するベース部材と、第１ろう材と、第２主部と、前記第２主部を貫通する貫通孔と、前記第２主部を囲み前記端部の外周面の直径より大きい直径を有する第２周縁部と、を有する重し治具と、連結部材と、を用意し、前記第１周縁部が前記底面に接するように、前記ベース部材を前記支持部材に載せ、前記第１ろう材を前記第１周縁部と前記支持部材との間に設け、前記第２周縁部を前記端部に接するように、前記重し治具を前記支持部材に載せ、前記連結部材は前記貫通孔を通過し、前記第１主部に接し、前記連結部材によって、前記重し治具と前記ベース部材とは連結させ、前記第１ろう材を融解させ、前記第１ろう材によって前記支持部材と前記ベース部材とを気密に接合する。

図１は、一実施形態のＸ線管装置の断面図である。 図２は、図１に示したＸ線管の一部を示す断面図である。 図３は、図２に示したベース部材の平面図である。 図４は、図２に示したステム部の製造方法を説明するための断面図である。 図５は、図２に示したステム部の製造方法を説明するための断面図である。 図６は、図２に示したステム部の製造方法を説明するための断面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、一実施形態のＸ線管装置の断面図である。
図１に示すように、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１と、筐体２０と、絶縁油９と、を備えている。この実施の形態において、Ｘ線管１は回転陽極型Ｘ線管である。

Ｘ線管１は、陰極１０と、陽極１１と、回転体５と、固定体６と、真空外囲器１９と、ステム部２と、を備えている。
回転体５は、筒状に形成され、一端部が閉塞されている。回転体５は、この回転体の回転動作の中心軸となる回転軸に沿って延出している。回転体５は、上記回転軸を中心に回転可能である。回転体５は、Ｆｅ（鉄）やＭｏ（モリブデン）等の材料で形成されている。

固定体６は柱状に形成されている。固定体６の直径は回転体５の内径より小さい。固定体６は、回転体５と同軸的に設けられ、回転軸に沿って延出している。固定体６は、ＦｅやＭｏ等の材料で形成されている。固定体６は、回転体５に嵌合され、また、真空外囲器１９に固定されている。なお、図示しないが、回転体５及び固定体６間の隙間にガリウム・インジウム・錫合金（ＧａＩｎＳｎ）等の金属潤滑剤が充填されている。このため、Ｘ線管１はすべり軸受けを使っている。

陽極１１は、回転軸に沿った方向に、固定体６の一端部に対向配置されている。陽極１１は、陽極の外面に位置したターゲット層１１ａを有している。陽極１１は、回転体５の閉塞された一端部にナット７で固定されている。陽極１１は、形状が円環状であり、重金属等の材料で形成されている。陽極１１は、例えばＭｏで形成されている。
陽極１１は、回転体５及び固定体６と同軸的に設けられている。陽極１１は、回転軸を中心に回転可能である。陽極１１は、陰極１０から放出される電子が衝突されることによりＸ線を放出するものである。陽極１１には、相対的に正の電圧が供給される。

陰極１０は、フィラメント１７及びグリッド１８を有している。陰極１０は、陽極１１のターゲット層１１ａに間隔を置いて対向配置されている。フィラメント１７は陽極１１に衝突される電子を放出するものである。グリッド１８は、フィラメント１７から陽極１１に向かう電子の軌道を取り囲んで設けられている。フィラメント１７及びグリッド１８には、相対的に負の電圧と電流が与えられる。これにより、上記のようにフィラメント１７は電子（熱電子）を放出する。

真空外囲器１９は、陽極１１及び陰極１０を収容している。真空外囲器１９は、ガラス及びセラミックなどの絶縁材又は、絶縁材と金属などの導電部材との組合せで形成されている。真空外囲器１９は密閉され、内部は真空状態に維持されている。真空外囲器１９は、陰極１０と対向したターゲット層１１ａ付近にＸ線を透過させるＸ線透過窓１９ａを有している。
ステム部２は、真空外囲器１９に連結し、複数のピン３が取り付けられている。ピン３の各々は、フィラメント１７及びグリッド１８に接続している。

筐体２０は、Ｘ線管１を収容している。筐体２０は、陰極１０と対向したターゲット層１１ａ付近にＸ線を透過させるＸ線透過窓２０ａを有している。筐体２０の内部には、Ｘ線管１等が収容されている他、冷却液としての絶縁油９が充填されている。このため、Ｘ線管１、ピン３は絶縁油９に浸漬されている。なお、図示しないが、筐体２０の内部には、回転体５を回転させるステータコイルも収容されている。

図２は、図１に示したＸ線管１の一部を示す断面図である。
図２に示すように、Ｘ線管１は、さらに、複数のスリーブ１３と、複数の連結部材３０と、複数の留め具３１と、部材１９ｂと、部材１９ｃと、部材１９ｄと、部材１９ｅと、ろう材Ｂ１と、ろう材Ｂ２と、カバー部材４０と、を備えている。

部材１９ｂと、部材１９ｃと、部材１９ｄと、部材１９ｅとは、真空外囲器１９の一部を形成している。部材１９ｂ乃至１９ｅは筒状に形成されている。一例として、部材１９ｂ、部材１９ｃ及び部材１９ｅはコバール（ＫＯＶ）で形成され、部材１９ｄはガラスで形成されている。部材１９ｂと部材１９ｃとは溶着し、部材１９ｃと部材１９ｄとは溶着し、部材１９ｄと部材１９ｅとは溶着している。部材１９ｅは、カバー部材４０に対向している端部Ｅ１を有している。端部Ｅ１は、カバー部材４０に接触している。

ステム部２は、ベース部材２１と、支持部材２２と、を備えている。
支持部材２２は、筒状に形成されている。図示した例では、支持部材２２は一端から他端に向けて先細りしている形状をしている。支持部材２２は、部材１９ｅと気密に接合している。支持部材２２は、端部２２ｅを有している。端部２２ｅは段差２２ｓを有している。段差２２ｓは、支持部材２２の内周面側の全周にわたって環状に形成されている。支持部材２２は、内周面側に段差２２ｓにより形成された環状の底面２２ｂを有している。

ベース部材２１は、円盤状に形成されている。ベース部材２１は、主部２１ｍと、主部２１ｍを囲み環状に形成された周縁部２１ｏと、を有している。周縁部２１ｏは、支持部材２２の段差２２Ｓに接している。
主部２１ｍは、中心軸２１ｃと、複数の貫通孔２１ｈと、複数の篏合部２１ｆと、を備えている。中心軸２１ｃは、図１に示した回転体５の回転軸と同一線上に位置している。貫通孔２１ｈ及び篏合部２１ｆは、それぞれ主部２１ｍを貫通して形成されている。

カバー部材４０は、図１に示したＸ線管１と筐体２０との間での放電を防止するためのものである。カバー部材４０は、カップ状に形成されている。カバー部材４０は、板部４０ａと、筒部４０ｂと、を有している。板部４０ａと筒部４０ｂとは一体に形成されている。板部４０ａは、複数の貫通孔４１ａと、複数の貫通孔４１ｂと、を有している。図示した例では、板部４０ａは、支持部材２２の端部２２ｅ及び部材１９ｅの端部Ｅ１のそれぞれに載っている。ベース部材２１から板部４０ａに向かう方向において、貫通孔４１ａは篏合部２１ｆに重なり、貫通孔４１ｂは貫通孔２１ｈに重なっている。

連結部材３０は、柱状に形成されている。連結部材３０は、篏合部２１ｆ及び貫通孔４１ａのそれぞれを通りベース部材２１とカバー部材４０との間に延在している。詳細は後述するが、連結部材３０は、ベース部材２１及びカバー部材４０のそれぞれと連結している。留め具３１は、連結部材３０に篏合するものである。

ピン３は、貫通孔２１ｈ及び貫通孔４１ｂのそれぞれを通り延在している。図示した例では、ピン３は、中心軸２１ｃに平行に延在している。スリーブ１３はピン３を案内しかつ支持している。スリーブ１３は、主部２２ｍに気密に接合されている。スリーブ１３は絶縁材料で形成されている。
ろう材Ｂ１は、ベース部材２１が底面２２ｂに重なる位置に設けられ、ベース部材２１と支持部材２２とを接合している。ろう材Ｂ２は、ベース部材２１と連結部材３０とを接合している。

図３は、図２に示したベース部材２１の平面図である。
図３に示すように、複数の貫通孔２１ｈは複数の篏合部２１ｆより中心軸２１ｃに近接している。複数の篏合部２１ｆは複数の貫通孔２１ｈより周縁部２１ｏに近接している。図示した例では、篏合部２１ｆの数は３個であるが、篏合部２１ｆは少なくとも２個以上であればよい。図示した例では、貫通孔２１ｈの数は３個であるが、これに限定されるものではなく、主部２１ｍに４個以上の貫通孔２１ｈが形成されていてもよい。
ろう材Ｂ１は、平面視で周縁部２１ｏに沿って環状に位置している。ろう材Ｂ２は、それぞれ篏合部２１ｆに沿って環状に位置している。

次に、図４乃至図６を参照しながらＸ線管１のステム部２の製造方法について説明する。
図４に示すように、ステム部２の製造が開始されると、まず、ベース部材２１と、複数の連結部材３０と、を用意する。
連結部材３０は、端部３０ａと、端部３０ａの反対側の端部３０ｂと、を有している。図示した例では、篏合部２１ｆ及び端部３０ｂには雌ネジが形成され、３０ａには雄ねじが形成されている。
篏合部２１ｆの雌ねじと端部３０ａの雄ねじとを螺合することにより、ベース部材２１に複数の連結部材３０が連結させられる。

次に、図５に示すように、支持部材２２と、スリーブ１３と、ピン３と、を用意する。
周縁部２１ｏが段差２２Ｓに接するように、複数の連結部材３０が連結したベース部材２１を支持部材２２の内周面側に配置する。

各スリーブ１３は各貫通孔２１ｈに配置され、ピン３はスリーブ１３を通り延在させる。スリーブ１３は、ベース部材２１及びピン３のそれぞれに気密に接合している。
ろう材Ｂ１は、ベース部材２１及び支持部材２２のそれぞれに接するように配置される。ろう材Ｂ２は、ベース部材２１及び連結部材３０のそれぞれに接するように配置される。

次に、図６に示すように、重し治具５０と、留め具３１と、を用意する。
重し治具５０は、ベース部材２１に対向する主部５０ａと、主部５０ａを囲む周縁部５０ｏと、複数の突出部５０ｅと、複数の貫通孔５０ｈと、を有している。主部５０ａは、支持部材２２の端部２２ｅに対向している。突出部５０ｅは、主部５０ａからベース部材２１に向かって突出した部分である。図示した例では、留め具３１はねじである。周縁部５０ｏは、直径Ｄ５０を有している。直径Ｄ５０は、端部２２ｅの外周面の直径Ｄ２２より大きい。

突出部５０ｅが主部２１ｍに接し、主部５０ａが端部２２ｅに接するように重し治具５０を配置する。この際、突出部５０ｅはろう材Ｂ１及びＢ２のそれぞれから離れるよう配置する。ピン３は、貫通孔５０ｈを通過し延在させる。連結部材３０の端部３０ｂを、篏合部２１ｆに重なる貫通孔５０ｈに通して、留め具３１と螺合させる。ベース部材２１と重し治具５０とは、連結部材３０及び留め具３１によって、一体化させられる。図示した例では、ベース部材２１の主部２１ｍと重し治具５０の主部５０ａとは平行である。

重し治具５０を取り付けたステム部２を加熱し、ろう材Ｂ１及びＢ２が融解する温度まで加熱する。ろう材Ｂ１にてベース部材２１と支持部材２２とを気密に接合することができる。また、ろう材Ｂ２にてベース部材２１と連結部材３０とを気密に接合することができる。このようなろう接後、留め具３１と連結部材３０との螺合状態を解除し、重し治具５０をステム部２から取り外す。

ステム部２から重し治具５０を取り外したのち、図２に示したカバー部材４０をステム部２に取り付け、再度、留め具３１と連結部材３０とを螺合させる。これにより、Ｘ線管１のステム部２の製造を終了する。

上記のように構成されたＸ線管１の製造方法によれば、ろう付け一回のみでステム部２を組み立てることができ、１種類のろう材のみ使用するため、融点の異なる複数の種類のろう材を使用して複数回のろう付けを必要とするステム部と比較して、製造時間（リードタイム）を短縮することができ、安価に製造することができる。

ベース部材２１と支持部材２２とを異なる材料で形成した場合、支持部材２２の熱膨張係数が、ベース部材２１の熱膨張係数より高くなる場合がある。その場合、ベース部材２１及び支持部材２２が加熱され高温となるろう接時に、支持部材２２の内径が、ベース部材２１の外径より大きくなる。すると、ベース部材２１の周縁部２１ｏが支持部材２２の底面２２ｂに接している状態が解除され、ベース部材２１が抜け落ちる恐れがある。ベース部材２１が抜け落ちると、支持部材２２に対するベース部材２１などの相対的な位置にずれが生じてしまう。ベース部材２１は、水平を維持できなくなる。すると、様々な不具合が生じることになる。例えば、ベース部材２１を支持部材２２に気密に接続させることが困難となる。

本実施形態によれば、連結部材３０を介して重し治具５０をベース部材２１に取り付けたのち、ベース部材２１と支持部材２２とをろう接する。これにより、例えばベース部材２１が支持部材２２から抜け落ちそうになった場合、重し治具５０の主部５０ａは支持部材２２の端部２２ｅに載っているため、ベース部材２１は支持部材２２から抜け落ちるのを抑制することができる。さらに、ベース部材２１と支持部材２２とは平行を維持することができ、中心軸２１ｃに平行にピン３を延在させることができる。

ここまで、ろう付け一回のみでステム部２を製造する製造方法について説明した。なお、連結部材３０とベース部材２１とを連結させる際、図４に示したベース部材２１に篏合部２１ｆを設けず連結部材３０の端部３０ａに雄ねじを設けず、ベース部材２１と連結部材３０とをろう付けによって連結させてもよい。ベース部材２１と連結部材３０とをろう付けした後は、図５及び図６で上記説明した製造方法でステム部２を製造する。
以上説明したように、本実施形態によれば、製造歩留まりの高いＸ線管の製造方法を提供することができる。

なお、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、本発明の実施形態は、上述したＸ線管１の製造方法に限定されるものではない。本発明の実施形態は、各種の回転陽極型Ｘ線管の製造方法及び各種の固定陽極型Ｘ線管の製造方法に適用可能である。

１…Ｘ線管
２１…ベース部材 ２１ｍ…第１主部 ２１ｏ…第１周縁部 ２１ｆ…篏合部
２２…支持部材 ２１ｅ…端部 ２２ｓ…段差 ２２ｂ…底面
３０…連結部材 ３０ａ…端部
５０…重し治具 ５０ａ…第２主部 ５０ｂ…第２周縁部 ５０ｈ…貫通孔
５０ｅ…突出部
Ｂ１…第１ろう材 Ｂ２…第２ろう材
４０…カバー部材

Claims (4)

1. 筒状に形成され、端部と、前記端部の内周面側の全周にわたって形成された環状の段差と、前記段差により形成された環状の底面と、を有する支持部材と、
   円板状に形成され、第１主部と、前記第１主部を囲み環状に形成された第１周縁部と、を有するベース部材と、
   第１ろう材と、
   第２主部と、前記第２主部を貫通する貫通孔と、前記第２主部を囲み前記端部の外周面の直径より大きい直径を有する第２周縁部と、を有する重し治具と、
   連結部材と、を用意し、
   前記第１周縁部が前記底面に接するように、前記ベース部材を前記支持部材に載せ、
   前記第１ろう材を前記第１周縁部と前記支持部材との間に設け、
   前記第２周縁部を前記端部に接するように、前記重し治具を前記支持部材に載せ、
   前記連結部材は前記貫通孔を通過し、前記第１主部に接し、
   前記連結部材によって、前記重し治具と前記ベース部材とは連結させ、
   前記第１ろう材を融解させ、前記第１ろう材によって前記支持部材と前記ベース部材とを気密に接合する
   Ｘ線管の製造方法。
2. 前記重し治具は、前記第２主部から前記ベース部材に向かって突出した突出部を有し、
   前記突出部は前記第１主部に接し、前記第１主部と前記第２主部との平行を維持させる
   請求項１に記載のＸ線管の製造方法。
3. さらに、第２ろう材を用意し、
   前記第１主部に雌ねじが形成された篏合部を設け、
   前記連結部材の端部に雄ねじを形成し、
   前記連結部材の端部と前記篏合部とを篏合させ、
   前記第２ろう材を融解させ、前記第２ろう材によって前記ベース部材と前記連結部材とを気密に接合する
   請求項１に記載のＸ線管の製造方法。
4. さらに、カバー部材を用意し、
   前記ベース部材と前記支持部材とをろう接後、前記重し治具を前記連結部材から取り外し、
   前記カバー部材と前記ベース部材とを前記連結部材によって連結させる
   請求項１乃至３の何れか１項に記載のＸ線管の製造方法。

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