JPH04262348A - 固定陽極ｘ線管の陽極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固定陽極Ｘ線管の陽極構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ターゲットの表面で発生したＸ線を、タ
ーゲットを透過させて放射するＸ線管としては、特開昭
５８−１０８６３７号に記載されている。このＸ線管は
熱電子を放出する陰極に対向した位置に金属ベリリウム
板を配置して真空気密を保持し、このベリリウム板の真
空側の面を焦点面としている。この焦点面で発生したＸ
線はベリリウム板を透過して外部に放射される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線を制動放射により
発生させる場合、Ｘ線の発生効率は、ターゲット材料の
原子番号が大きい程高くなるが、上記従来技術では原子
番号４のベリリウム板をターゲットとしているためＸ線
発生効率は低い。また、放射するＸ線量を増加させるた
めには、Ｘ線管電圧，Ｘ線管電流を増加させることが必
要であるが、同時にターゲットの焦点面で発生する熱量
も増加する。したがって、大きなＸ線量を得るためには
ターゲットの融点が高く比熱の大きな材質である必要が
ある。

【０００４】上記従来技術でのターゲットの材質である
ベリリウムは、融点が１２８５℃，１Ｊの熱量が１ｃｍ
３　に入った時の温度上昇は約０．３℃　である。これ
に対し、通常Ｘ線管のターゲットとして使用されるタン
グステンは融点が３４１０℃，１Ｊの熱量が１ｃｍ３　
に入った時の温度上昇は約０．３９℃　であり、熱容量
に関する特性は大差ないが、融点において大きな差があ
る。以上のように従来技術ではターゲットのＸ線発生効
率と熱的な特性により大きなＸ線量を得ることができな
いという問題があった。

【０００５】本発明は陰極に対向して配置されたターゲ
ットの陰極対向面で発生したＸ線がターゲットを透過し
て放射されるＸ線管のＸ線発生効率を向上させることを
目的としており、さらには大きなＸ線出力を得ることを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記Ｘ線発生効率を向上
するために、本発明ではターゲットにＸ線吸収の少ない
材質の板を基板とし、その陰極対向面にタングステン，
レニウム，モリブテンなどの高融点重金属材料の薄膜を
形成したものである。また、大きなＸ線出力を得るため
に、ターゲットの基板を高融点で比熱の大きなグラファ
イトとし、前記薄膜を形成したターゲット基板を高熱伝
導の金属の円筒に取付固定し、さらに円筒の大気側には
冷却手段を設けて焦点面で発生する熱をＸ線管外に効率
良く放散するようにしたものである。

【０００７】

【作用】ターゲット基板は陰極の熱電子放出面に対向し
て配置されるが、その材料はＸ線吸収の少ないグラファ
イトやベリリウムなどから成る。ターゲット板の陰極対
向面にはタングステンなどのＸ線発生効率の高い材質の
薄膜が形成されている。上記陰極と、上記ターゲット基
板を構成要素として含む陽極との間に、陽極が正電位と
なるような高電圧が印加され、陰極から放出された熱電
子が加速されて、ターゲット基板の薄膜形成面に衝突し
、熱電子の運動エネルギーが薄膜部で失われＸ線が発生
する。このときの熱電子の運動エネルギーのＸ線への変
換は、薄膜部の材質に依存し、タングステンなどの変換
効率の高い材質で薄膜を形成することにより変換効率の
向上をはかることができる。また、発生したＸ線はター
ゲット基板を透過してＸ線管外に放射されるが、ターゲ
ット基板をＸ線吸収の少ない材質にしておくことにより
、放射Ｘ線量はほとんど減衰しない。

【０００８】さらに上記ターゲット基板をグラファイト
にした場合、グラファイトはベリリウムに比べ比熱が大
きく耐熱性が高いので、高温まで使用することができ、
ターゲット基板に形成した薄膜に衝突する熱電子の量を
増加させること、すなわちＸ線管電流を増加させること
ができる。またターゲット基板は熱伝導の良い金属の円
筒状の陽極構体に取付けられており、さらに陽極構体に
冷却手段が取付けられているため、ターゲットで発生し
た熱は速やかにＸ線管外に放出することができるので、
ターゲット基板の温度を低く押えることができる。以上
述べた如く、ターゲット基板の熱特性の改善と陽極構体
への冷却手段の付加によって、ターゲット基板に大きな
Ｘ線管電流を流すことができるようになるので、大きな
Ｘ線出力を得ることが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。まず、構成について説明する。ターゲット基板１は
グラファイトから成り、一方の面にはタングステンに数
％のレニウムを含有した合金の薄膜２がイオンスパッタ
，蒸着または化学気相めっき法などにより形成されてい
る。合金薄膜の厚さは５〜５０μｍである。さらにター
ゲット基板１は熱伝導の良い銅製円筒状の陽極ベースの
凹み部に挿入され固定リング４をねじ込み固定される。 また、陽極ベース３には上記ターゲット基板１とは別に
Ｘ線管の内部を真空気密に保ちつつ、発生したＸ線を減
衰させないで放射させるためにベリリウムの窓板５がＸ
線放射方向の端部にろう付けにより取付けられている。 さらに陽極ベース３の側面には冷却用の蛇管６がろう付
けにより取付けられている。

【００１０】上記薄膜２に熱電子ビームを照射する陰極
８は陽極ベース２と絶縁するために、ガラスの外囲器７
を介して陽極ベース２に接続されている。次に動作につ
いて説明する。

【００１１】本実施例では陰極８に負の高電圧が印加さ
れ、陽極はアース電位となっている。陰極８で発生した
熱電子は陰極と陽極との間の電位差により加速されター
ゲット基板１に形成された薄膜２に衝突しＸ線を発生す
る。発生したＸ線はターゲット基板１を透過し、さらに
放射窓として設けたベリリウムの窓板５を透過して被写
体に照射される。

【００１２】また、薄膜２の焦点面ではＸ線と同時に発
生した熱はターゲット基板１の温度を上昇させ、さらに
陽極ベース３に熱伝達される。このときターゲット基板
１に耐熱性の高いグラファイト材を使用しているので、
薄膜２が温度上昇しても、薄膜２と同等の耐熱性を有し
ているので、焦点面に大きな負荷をかけて使用すること
が可能となる。上記の熱は陽極ベース３に配備された蛇
管６の内部を流れる冷却媒体により冷却されるので、タ
ーゲット基板１の温度上昇は低く押えられる。

【００１３】本実施例ではターゲット基板の材質はグラ
ファイトであったが、ベリリウムその他のＸ線透過度の
高い材料を用いてもよい。また、上記薄膜２の材料はタ
ングステン−レニウム合金のもので説明したが、薄膜の
材料としては高融点でＸ線発生効率の高い材料であれば
良いので、タングステン，レニウム，モリブデンなどの
高融点重金属材料のうちから選択した一つ以上の材料か
ら成るものであれば良い。さらに、陽極ベース２の冷却
手段としては、円筒の外周に放熱フィンをろう付けして
強制空冷する手段なども使用できる。また、蛇管６の冷
却媒体としては、水や油等が使用できるが、水を使用し
た場合それを流すための特別の設備を必要としないので
好都合である。

【００１４】本実施例によれば、陽極がアース電位にな
っているので、被写体を放射窓に安全に接近させること
ができ、拡大率の大きなＸ線写真を撮ることも可能とな
る。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線がタングステン，
レニウム，モリブデンなどのＸ線発生効率の良い材質の
薄膜層で発生するので、Ｘ線発生効率が向上する効果が
得られる。また、焦点面で発生した熱を速やかにＸ線管
外部に放出でき、ターゲット基板の耐熱性も高いので、
Ｘ線管に大電流を流すことが可能となり大出力のＸ線を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【符号の説明】

１　　ターゲット基板 ２　　薄膜 ３　　陽極ベース ４　　固定リング ５　　ベリリウム窓板 ６　　蛇管 ７　　外囲器 ８　　陰極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極に対向して配置したターゲットにＸ線
   吸収の少ない材質の板材を使用し、陰極に対向する面に
   焦点を形成し、発生したＸ線をターゲット基板を透過し
   て放射する固定陽極Ｘ線管において、前記ターゲット基
   板の陰極対向面にタングステン，レニウム，モリブデン
   等の高融点重金属材料のうちの少なくとも一つの材料か
   らなる薄膜を形成したことを特徴とする固定陽極Ｘ線管
   の陽極構造。
2. 【請求項２】前記ターゲット基板がグラファイトから成
   り、高熱伝導の金属の円筒に取付固定され、該円筒の外
   周面に冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の固定陽極Ｘ線管の陽極構造。