JPH09274877A

JPH09274877A - Ｘ線管およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09274877A
Application number: JP8274496A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kobayashi; 喜広小林; Hiroyuki Sugiura; 弘行杉浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】大出力化に適したＸ線管およびその製造方法
を提供すること。【解決手段】電子ビームを放出する陰極１２と、この
陰極１２に対向して設けられた陽極ターゲット１３と、
陰極１２および陽極ターゲット１３を内部に収納し、陽
極ターゲットを包囲する部分が金属である真空容器１１
とを具備したＸ線管において、真空容器１１の金属部分
に開口が形成され、そして、開口を封止するベリリウム
製窓部材が開口周辺にろう接されＸ線放射口１４を構成
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線管を構成する
真空容器の金属部分にＸ線放射用の開口を形成し、その
開口にベリリウム製窓部材を気密に接合したＸ線管およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線管はＸ線を発生する電子管で、医療
用や工業用などいろいろな分野に利用されている。ここ
で、従来のＸ線管について図６を参照して説明する。

【０００３】符号６１は真空容器で、真空容器６１の両
端部分６１ａ、６１ｂは絶縁体で構成されている。そし
て、真空容器６１内部には電子ビームを放出する陰極６
２やＸ線を発生する陽極ターゲット６３が収納されてい
る。なお、陽極ターゲット６３で発生したＸ線はＸ線放
射口６４を通して外部に放出される。

【０００４】ところで、上記した構成の従来のＸ線管で
は、真空容器６１の中央部を構成する材料には加工性が
よく、また気密封止も容易という理由からガラスやステ
ンレスが利用されている。

【０００５】ここで、Ｘ線を放出するＸ線放射口６４の
構造について、その部分を拡大した図６（ｂ）を参照し
て説明する。符号６１は真空容器の一部で、Ｘ線放射口
６４部分は真空容器６１から外側に突出した構造をして
いる。この場合、Ｘ線放射口６４は、例えば、円筒部分
６５とこの円筒部分６５の開口を気密に封止する窓部材
６６から構成されている。窓部材６６にはＸ線吸収が少
ないベリリウムが使用され、また、円筒部分６５と窓部
材６６の接合部分には、真空ろう接６７で接合された接
合リング６８がはめ込まれ、気密に構成されている。な
お、円筒部分６５と接合リング６８はＴＩＧ溶接６９で
接合されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線管の場合、
Ｘ線管を構成する真空容器の中央部分は、通常、ガラス
やステンレス鋼などの材料が使用される。これらの材料
は熱伝導率が低く放熱性が悪いため、大出力や大熱容量
のＸ線管には適していない。したがって、Ｘ線管の大出
力化のためには、熱伝導性や放熱性にすぐれた銅または
銅合金の使用が望まれている。このとき、真空容器を銅
または銅合金で構成した場合、銅または銅合金と窓部材
を構成するベリリウムとが接合される。しかし、これま
で、銅または銅合金とベリリウムを接合する有効な方法
がないため、十分な気密が得られず製造歩留まりが低下
するなどの問題があった。また、従来のＸ線管は、Ｘ線
放射口がＸ線管を構成する真空容器から突出した構造に
なっている。このため、Ｘ線管に沿って流れる冷却用絶
縁油などの流れが妨げられ、これによって冷却効率が低
下し、Ｘ線管の大出力化が困難になっている。

【０００７】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、大出力化に適したＸ線管およびその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビームを
放出する陰極と、この陰極に対向して設けられた陽極タ
ーゲットと、前記陰極および前記陽極ターゲットを内部
に収納し、前記陽極ターゲットを包囲する部分が金属で
ある真空容器とを具備したＸ線管において、前記真空容
器の金属部分に開口が形成され、前記開口を封止するベ
リリウム製窓部材が前記開口周辺にろう接されている。

【０００９】また、真空容器の金属部分が銅または銅合
金であることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。

【００１０】また、ベリリウム製窓部材と真空容器の金
属部分の形状が同じ曲率半径であることを特徴とする請
求項１記載のＸ線管。

【００１１】また、本発明のＸ線管の製造方法は、電子
ビームを放出する陰極およびこの陰極に対向する陽極タ
ーゲットをそれぞれ収納する真空容器の前記陽極ターゲ
ットを包囲する金属部分に開口を形成する工程と、前記
開口の周辺に銀ロー材を配置する工程と、前記開口を封
止するベリリウム製窓部材を前記銀ロー材上に配置する
工程と、前記ベリリウム製窓部材に対し前記真空容器方
向に力を加える工程と、前記銀ロー材の接合部分を加熱
する工程とからなっている。

【００１２】また、銀ロー材としてＢＡｇ−１８が用い
られている。

【００１３】また、銀ロー材の接合部分を加熱する工程
が、温度を上昇させる第１工程と、前記銀ロー材の融点
以下の温度を一定時間保持する第２工程と、温度を上昇
させる第３工程と、前記銀ロー材の融点以上の温度を前
記一定時間より長い時間保持する第４工程とからなって
いる。

【００１４】上記した構成によれば、陽極ターゲットを
包囲する真空容器の金属部分に開口が形成され、例え
ば、真空容器の金属部分の形状と同じ曲率半径を持つベ
リリウム製窓部材が開口周辺にろう接され、開口を封止
している。この構造の場合、Ｘ線放射口が真空容器から
突出しないため、Ｘ線管を冷却する絶縁油などの流れを
妨げられない。したがって、冷却効率が向上し大出力化
に適したＸ線管が実現できる。

【００１５】また、Ｘ線管を製造する場合、Ｘ線放射口
の開口を封止するベリリウム製窓部材を銀ロー材上に配
置し、そして、ベリリウム製窓部材に対し真空容器方向
に力を加えた後、ベリリウム製窓部材や銀ロー材などの
接合部分を加熱している。また、接合部分を加熱する場
合、温度を上昇させる工程とともに、銀ロー材の融点以
下の温度を一定時間保持する工程や銀ロー材の融点以上
の温度を一定時間より長い時間保持する工程を設けてい
る。この方法によれば、「ろう喰われ」による接合不良
がなくなり、真空容器の金属部分例えば銅および銅合金
とベリリウム製窓部材の良好な接合が得られ、歩留まり
が改善する。この場合、ベリリウム窓部材が銀ろう（Ｂ
Ａｇ−１８）を介して真空容器の銅または銅合金部分に
高真空中で拡散接合し、良好な気密接合が得られる。

【００１６】ところで、ベリリウム材料の一般的な真空
ろう接の場合、使用する銀ろう材の融点以上の温度まで
短時間のうちに上げ、ろう材の毛細管現象によってベリ
リウムや母材金属のすき間を埋め接合が行われる。しか
し、発明者の実験によれば、母材金属が銅や銅合金で銀
ろう接の場合、これまでの方法では、毛細管現象の効果
でベリリウムと銀ろう材が合金化しベリリウム銀にな
る、いわゆる「ろう喰われ」が発生し、良好な気密接合
が得られなかった。そこで、上記したように、例えば、
銀ろう材としてＢＡｇ−１８（融点６０５〜７２０℃）
を使用し、そして、融点よりわずかに高い温度で長時間
キープし拡散接合させることによって、「ろう喰われ」
が防止され、良好な接合が得られることが判明した。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図１を
参照して説明する。符号１１は真空容器で、真空容器１
１の両端部分１１ａ、１１ｂは絶縁体で構成されてい
る。そして、真空容器１１内部には電子ビームを放出す
る陰極１２やＸ線を発生する陽極ターゲット１３が収納
されている。なお、陽極ターゲット１３で発生したＸ線
はＸ線放射口１４を通して外部に放出される。

【００１８】上記した構成において、熱伝導性や放熱性
を良くするために、陽極ターゲット１３を包囲する真空
容器１１の中央部分は銅または銅合金で構成されてい
る。また、真空容器１１に沿って流れる冷却用絶縁油な
どの流れを妨げないように、Ｘ線放射口１４の窓部材１
５として、数ミリ程度の平板なベリリウム（Ｂｅ）を真
空容器１１と同じ曲率に加工したものを使用している。
そして、真空容器１１の壁部分に形成された開口周辺の
銅または銅合金に直接接合し、Ｘ線放射口１４が外側に
ほとんど突出しない構造になっている。

【００１９】ここで、Ｘ線放射口１４と真空容器１１の
接合部分の構造について図２を参照して説明する。な
お、図２（ｂ）は図２（ａ）を線Ａ−Ａで断面した図で
ある。符号２１は、Ｘ線管を構成する真空容器で、図示
の真空容器２１部分は銅または銅合金によって円筒状に
構成されている。また、符号２２はＸ線放射口を構成す
る窓部材で、窓部材２２の形状は真空容器１１の壁部分
と同じ曲率半径に構成されている。そして、真空容器２
１の壁部分にある深さで形成された接合溝に収納されて
いる。また、窓部材２２は、銅製の固定スペーサ２３で
両側がホールドされ、位置ずれしないようになってい
る。

【００２０】次に、真空容器と窓部材を接合する方法に
ついて図３を参照して説明する。符号３１は、真空容器
の壁部分にある深さで形成された接合溝で、接合溝３１
にはＸ線が通過する透孔３２が形成されている。また、
接合溝３１内の両端部分にスペーサ３３が配置される。
また、符号３４は銀ろう材（ＢＡｇ−１８）で、０．１
ｍｍの厚さの材料を、透孔３２と相似形にそれよりひと
まわり大きくループ状に切断している。なお、銀ろう材
３４は、位置ずれしないようにスペーサ３３間に挟ん
で、接合溝３１上に配置される。そして、銀ろう材３４
上に周辺部が重なるようにベリリウム製窓部材３５が載
せられ、さらに、窓部材３５上に押さえ治具３６がセッ
トされる。なお、押さえ治具３６には、後で説明するよ
うにワイヤを張り渡す溝３６ａが両端に沿って形成され
ている。

【００２１】接合溝３１部分に銀ろう材３４や窓部材３
５、押さえ治具３６がセットされると、真空加熱炉内に
移されろう接が行われる。この場合、ろう接は、ベリリ
ウムが酸化しやすいため、電気炉式や高周波誘導加熱式
の真空加熱炉を用い、１０^-4Ｐａ以上の高真空状態で行
われる。

【００２２】なお、ろう接部分の加熱に先立って、図４
（ａ）で示すようにモリブデン等の高融点物質で形成さ
れた１ｍｍ径程度のワイヤ４１を押さえ治具４２の両端
に形成された溝内に張り渡し、例えば数Ｋｇの重り４３
をワイヤ４１の両側に結びつけている。これによって、
窓部材４４と接合溝の接合面に荷重がかかり、窓部材が
接合溝の接合面から浮き上がらないようにしている。こ
のように荷重をかけることによって、銀ろう材が徐々に
融けて拡散していく過程で接合部分の気密性が保持され
る。なお、符号４５は、窓部材４４の両端を固定するス
ペーサで、符号４６は真空容器である。

【００２３】窓部材に荷重をかける方法としては、図４
（ｂ）に示すように、熱膨脹率の小さいモリブデンワイ
ヤ４１を利用して、押さえ治具４２を熱膨脹率の大きい
銅製の真空容器４６と一緒に縛ってもよい。この場合、
真空容器４６を構成する銅が加熱時に膨脹し、その際の
モリブデンワイヤ４１の伸びが小さいことから接合部分
に荷重がかかる。

【００２４】ここで、真空加熱炉において、窓部材や接
合溝の接合面を加熱する方法について図５で説明する。
図５の横軸は時間（分）、縦軸は温度（℃）を示してい
る。なお、銀ろう材（ＢＡｇ−１８）の融点は６０５〜
７２０℃と比較的低く、このような銀ろう材を用いた場
合、通常、銀ろう材が完全に溶ける８００℃くらいの温
度まで一気に加熱し、その温度で１０分程度の短時間ホ
ールドし、その後、冷却に移行する方法が採用される。

【００２５】しかし、この発明の場合は、図５で示すよ
うに、最初、温度を徐々に上げるように加熱し、そし
て、融点以下の温度（約５５０℃）で一定時間キープ
し、その後、再度温度を徐々に上げ、銀ろう材が溶ける
融点より僅かに高い約７４０℃に設定する。そして、約
１時間ホールドし冷却に移行する。

【００２６】この方法によると、通常の銀ろう接の際に
発生する「ろう喰われ」が防止された。即ち、窓部材の
ベリリウムが真空容器の接合溝部分に銀ろう材を介して
拡散接合され、窓部材のベリリウムと真空容器の良好な
気密接合が実現された。

【００２７】上記したようにこの発明によれば、真空容
器の壁部分と同じ曲率半径を持つベリリウム製の窓部材
が真空容器に直接接合され、次のような効果がある。

【００２８】１）Ｘ線放射口の外側への出っ張りが小さ
くなり、Ｘ線管を冷却する絶縁油の流れが妨げられず冷
却効率が向上する。したがって、大出力・大熱容量に適
したＸ線管を実現できる。

【００２９】２）Ｘ線放射口の窓部材を構成するベリリ
ウムと真空容器をろう接する際の「ろう喰われ」による
接合不良が解消され、製造歩留まりが向上する。また、
ろう接後のＴＩＧ溶接が必要でなくなり製造工程が短縮
する。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、大出力化に適したＸ線
管およびその製造方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示し概略構造図である。

【図２】本発明の実施形態を説明する概略構造図であ
る。

【図３】本発明の実施形態を説明する概略構造図であ
る。

【図４】本発明の実施形態を説明する概略構造図であ
る。

【図５】本発明の実施形態を説明する図である。

【図６】従来例を説明する概略構造図である。

【符号の説明】

１１…真空容器１２…陰極１３１３…陽極ターゲット１４…Ｘ線放射口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを放出する陰極と、この陰極
に対向して設けられた陽極ターゲットと、前記陰極およ
び前記陽極ターゲットを内部に収納し、前記陽極ターゲ
ットを包囲する部分が金属である真空容器とを具備した
Ｘ線管において、前記真空容器の金属部分に開口が形成
され、前記開口を封止するベリリウム製窓部材が前記開
口周辺にろう接されたことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】真空容器の金属部分が銅または銅合金で
あることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
【請求項３】ベリリウム製窓部材と真空容器の金属部
分の形状が同じ曲率半径であることを特徴とする請求項
１記載のＸ線管。
【請求項４】電子ビームを放出する陰極およびこの陰
極に対向する陽極ターゲットをそれぞれ収納する真空容
器の前記陽極ターゲットを包囲する金属部分に開口を形
成する工程と、前記開口の周辺に銀ロー材を配置する工
程と、前記開口を封止するベリリウム製窓部材を前記銀
ロー材上に配置する工程と、前記ベリリウム製窓部材に
対し前記真空容器方向に力を加える工程と、前記銀ロー
材の接合部分を加熱する工程とからなるＸ線管の製造方
法。
【請求項５】銀ロー材がＢＡｇ−１８であることを特
徴とする請求項４記載のＸ線管の製造方法。
【請求項６】銀ロー材の接合部分を加熱する工程が、
温度を上昇させる第１工程と、前記銀ロー材の融点以下
の温度を一定時間保持する第２工程と、温度を上昇させ
る第３工程と、前記銀ロー材の融点以上の温度を前記一
定時間より長い時間保持する第４工程とからなることを
特徴とする請求項４記載のＸ線管の製造方法。