JPH1125893A - Ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線管のフィラメントの長さを短くして、同
じ仕様焦点寸法を得ることができ、製作時作業効率の良
い陰極構造を備えたＸ線管を提供する。 【解決手段】 フィラメント１とモリブデンアンカ棒３
の間にモリブデンよりも硬度が低く、かつ熱伝導率の小
さい金属パイプ１０を挿入し、モリブデンアンカ棒３を
外側からかしめ加工し固定したもので、熱変形の少ない
より短いフィラメントで、アンカ棒３の割れも防ぐこと
ができる。

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線管の陰極構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線管の電極配置と焦点寸法について、
図２により説明する。

【０００３】Ｘ線管は１０^-7ｍｍＨｇ以下の高真空を保
持した、ガラス容器（図示省略）の内部に、相対向する
２電極、陰極と陽極５を備え、陰極はフィラメント１と
集束電極２とモリブデンアンカ棒３よりなっている。

【０００４】この陰極のモリブデンアンカ棒３を介して
フィラメント１に電流を流すことにより、フィラメント
１が加熱され、フィラメント１からの熱電子が真空中に
放出される。集束電極２でその熱電子ビーム８が集束さ
れて、高圧に印加された陽極５の傾斜面（ターゲット角
度７）に衝突して、Ｘ線を放射する。

【０００５】Ｘ線管の陰極と陽極を結ぶ軸に対して直角
方向から見て、陽極に熱電子が衝突して、Ｘ線が放射し
た部分の寸法が、仕様焦点寸法６である。

【０００６】このＸ線管の陰極は、図４（陽極側から見
た陰極部の集束電極の平面図）に示すように、集束電極
２に一つもしくは二つのフィラメント１（図４の場合）
が、モリブデンアンカ棒３に固定されて、組み立てられ
ている。フィラメント１は二本のモリブデンアンカ棒３
のピッチに相当するフィラメント長さ４を有する。この
モリブデンアンカ棒３は集束電極２と電気的にセラミッ
ク等で絶縁（図示省略）されている。

【０００７】図５は、そのフィラメント１がモリブデン
アンカ棒３に固定されたフィラメント１の構造を示した
斜視図である。

【０００８】フィラメント１は、決められた長さ空間
（二本のモリブデンアンカ棒３のピッチ）で、表面積を
多くするために、コイル状に巻かれている。その材質は
タングステンもしくはトリウム入りタングステンが使用
されている。

【０００９】図３は従来からの陰極のフィラメント固定
の状態を示した図である。フィラメント１を固定するア
ンカ棒３は高温での蒸気圧の低いモリブデンが用いられ
ているが、フィラメント１との固定は、その溶接性の悪
さから通常アンカ棒３の端部にスリット加工をおこな
い、そこにフィラメント１の足を挿入してかしめること
によって行われている。そして、図２のＸ線管の電極配
置と焦点寸法の原理に示すように、Ｘ線管は、その仕様
焦点寸法６を作るために、陽極５のターゲット角度７に
応じて、フィラメント長さ４の異なるフィラメント１を
使用している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線管は以上の
ように構成されているが、このような構造を備えたＸ線
管の陰極では、フィラメント１の両端は、モリブデンア
ンカ棒３で固定されているので、フィラメント１に電流
を流して加熱しても、フィラメント１の両端の数ターン
は、熱がモリブデンアンカ棒３から逃げるため温度が十
分に上がらず、熱電子放射に寄与しない。この構造の場
合、このためフィラメントの長さ４は、実際に熱電子を
放出する部分に加え、熱電子放出に寄与しない数ターン
分の長さも必要であるため、最長で約２０ｍｍになるこ
ともある。

【００１１】たとえば、仕様焦点寸法が２ｍｍを必要と
し、かつ陽極のターゲット角度が１２度と小さい場合
は、フィラメントの長さは約２０ｍｍになる。これほど
長いと、フィラメント成形工程にて水素雰囲気中で通電
した後の変形が大きく、その修正には熟練と時間を要す
る。

【００１２】また、フィラメントを固定するために、モ
リブデンアンカ棒のスリットをかしめる際、モリブデン
の硬くてもろい性質のため、図３に示すようにしばしば
モリブデンアンカ棒に割れ９が発生し、作業効率の悪化
の原因になるという問題があった。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、フィラメント長さが短くて良く、フィラメン
ト成形作業も容易になり、かつモリブデンアンカ棒の割
れも発生しない陰極構造を備えたＸ線管を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のＸ線管は、陰極のフィラメントとそれを固
定するモリブデンアンカ棒の間に、モリブデンよりも硬
度が低く、かつ熱伝導率が小さい、金属のパイプを、挿
入し圧着固定してなる陰極構造を備えることを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のＸ線管の陰極におけるフ
ィラメント固定状態の一実施例を図１により説明する。

【００１６】１はタングステン材またはトリウムタング
ステン材のフィラメントで、決められた空間（図２に示
す二本のモリブデンアンカ棒３のピッチ）で、表面積を
多くするために、コイル状に巻かれ（図５に示す）、電
流を流して加熱され、熱電子放出を行なう線材である。
その線材の両端部に、モリブデンよりも硬度が低く、か
つ熱伝導率の小さく、真空中での高温での蒸気圧が低
い、金属パイプ１０を挿入して、スリット切込み加工さ
れたモリブデンアンカ棒３に挟み、モリブデンアンカ棒
の外側から、かしめ加工を行ない、フィラメント１をモ
リブデンアンカ棒３に固定する。

【００１７】この金属のパイプ１０は、モリブデンより
も硬度が低く、熱伝導率の小さいことに加え、ガス放出
が少なくて機械的に安定した機能（物理的に軟化して変
形しない）を保つために、融点が１５００度以上である
こと、さらに蒸気圧が低い（摂氏９００度で１０^-7ｍｍ
Ｈｇ以下）こと等の条件を満足しなければならない。具
体的にはニオブ（ＮＩＯＢＩＵＭ）が最適であるが、コ
スト面に問題があり、純鉄でも代替可能である。

【００１８】上記のような金属のパイプ１０をフィラメ
ント１の端部に挿入し、モリブデンアンカ棒３のスリッ
トに入れ、モリブデンアンカ棒の外側から、かしめ加工
をすることにより、硬度の低い１０の金属パイプが押さ
えられ、タングステンフィラメントの形状とモリブデン
アンカ棒のスリット切込み面によって変形固着し、電気
的な接触と機械的な強度を保つことが出来る。

【００１９】Ｘ線管は、図２に示すように、陰極と陽極
５とが対向し、それらを高真空中で動作させるために、
ガラス等の容器（図示省略）に、密閉されており、その
真空度は１０^-7ｍｍＨｇ以下になっている。その陰極の
モリブデンアンカ棒３と、金属パイプ１０を介して、短
いフィラメント１に電流を流すことにより、フィラメン
ト１が加熱されフィラメント１から熱電子が真空中に放
出される。集束電極２でその熱電子ビーム８が集束され
て、高圧に印加された陽極５の傾斜面（ターゲット角度
７）に衝突して、仕様焦点寸法６で、Ｘ線を放射する。
このように、タングステンフィラメント１とモリブデ
ンアンカ棒３との直接の接触をなくしているので、フィ
ラメント１の足からA 矢印方向へ熱が逃げることを減少
でき、フィラメント１の両端の数ターンも温度が上がっ
て、熱電子放出に寄与することになり、フィラメント長
さ４を、従来の約１５％減にすることができる。一方、
かしめ時のモリブデンアンカ棒の割れに対しても、金属
のパイプ１０がモリブデンアンカ棒よりも柔らかいので
変形して、緩衝材の役割を果たし、モリブデンの割れ９
も防止できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明のＸ線管の陰極は上記のように構
成されおり、フィラメントとモリブデンアンカ棒の間
に、モリブデンよりも熱伝導率の小さい金属のパイプを
挿入するため、フィラメントの端まで電子放出に寄与す
ることになり、変形の少ないより短いフィラメントで、
所定の焦点寸法を得ることができるようになる。また、
モリブデンよりも硬度が低い金属のパイプが変形し、か
しめ時の応力を緩衝することによりアンカ棒の割れを防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線管の陰極における、フィラメント
固定状態の一実施例を示す図である。

【図２】Ｘ線管の電極配置と焦点寸法の原理を示す。

【図３】従来のＸ線管の陰極における、フィラメント固
定状態を示す図である。

【図４】従来のＸ線管陰極の２つのフィラメントを備え
た正面図である。

【図５】従来のＸ線管陰極のモリブデンアンカ棒とそれ
に固定されたフィラメントの構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…フィラメント ２…集束電極 ３…モリブデンアンカ棒 ４…フィラメント長さ ５…陽極 ６…仕様焦点寸法 ７…ターゲット角度 ８…熱電子ビーム ９…割れ １０…金属のパイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極のフィラメントとそれを固定するモリ
   ブデンアンカ棒の間に、モリブデンよりも硬度が低く、
   かつ熱伝導率が小さい金属のパイプを挿入し圧着固定し
   てなる陰極構造を備えたことを特徴とするＸ線管。