JPS5816743B2 - Ｘ線けい光増倍管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線けい光増倍管に関し、特にその真空外囲器
の一部を兼ねるＸ線入射窓材にチタニウムを使用したＸ
線けい光増倍管に係る。

Ｘ線けい光増倍管は被写体を通過することによって変調
されたＸ線像を可視光像に変換するイメージ管で、従来
そのＸ線入射窓はガラスまたはアルミニウム材で作られ
ている。

またＸ線入射窓部は被写体の大きさに応じた面積を必要
とし、一般には口径が１５０〜４−００ ａｍと径が犬
きく、シかも管の内部は高度の真空に保たれるため、ガ
ラスは３〜５ ｍｍ、またアルミニウム材でも１ｍｍ以
上の厚さを必要としている。

このため入射窓部のガラスにより入射Ｘ線は吸収または
散乱される。

またアルミニウムを用いても同様の理由により入射Ｘ線
は散乱され、入射窓内側に設けられたけい光面に到達す
るＸ線はその強度が弱められる。

したがってＸ線けい光増倍管はその利得を低下させられ
、また散乱されたＸ線Ｑこよってけい光像の背影が上昇
したコントラストの低下した像となる欠点がある。

こうした欠点を除くためＸ線入射窓をガラスまたはアル
ミニウムの代りに質量数の小さい、かつ比較的機械的強
度の大きい金属材料、例えばチタニウムの薄い板を用い
て入射Ｘ線の損失を減少させ、また入射Ｘ線の散乱を減
少させることが試みられている。

ここで入射窓部と出力側容器とは真空外囲器としての気
密封止を行う必要があるが、チタニウム材とガラスとは
熱膨張係数が一致せず直接封着することができない。

このため両者の間にガラスとよく接合のできるコバール
（商品名）ト称スるニッケル２９％、コバルト１７％残
り鉄からなる合金、あるいはニッケル４２％、クローム
５．７５％残り鉄からなる合金のような鉄系合金で作ら
れた封着用継手部材を介して接合することが試みられて
いる。

しかしこれらの合金は高価であるだけでなく容易に磁化
し得る材料であるためＸ線けい光増倍管内に形成される
電子レンズ系に悪影響を与え特性上好ましくない。

したがってこれに代る他の金属材料として例えば安価で
比値性であるステンレスあるいは高透磁率のニッケル合
金を封着用継手部材として用いることが試みられた。

しかし何れの金属材料を用いるにしても入射窓部のチタ
ニウム材との接合は極めて重要な技術的課題として提起
される。

従来チタニウムと例えばステンレスのような鉄系合金と
の接合は主にろう寸法が用いられ、真空中でチタニウム
−ニッケルまたはチタニウム−銅の合金化を目的として
ニッケルまたは銅の箔を中間部材として介在させ、これ
を９５０±１０℃に加熱して接合させる。

しかしながらこの接合は真空中で行なわなければならず
、また熱膨張係数の違いによりチタニウム板の変形が大
きく特性上問題がある。

さらにろう材の喰込みが大きくチタニウムが脆化し、ク
ラックによる真空気密性の低下が生ずる。

またチタニウム材は温度が高まる程再結晶硬化が進んで
脆化し易い。

なお、温度が高まり金属材料が再結晶化し脆化する点を
変態点と定義する。

したがって耐大気圧性をもち、かつ真空気密性を有する
接合としてこのようなろう付ではチタニウムを用いたＸ
線入射窓部への適用は困難である。

また他の接合の仕方として不活性カスアーク溶接が用い
られるが、これはチタニウムを融点以上に加熱して接合
するためチタニウムが脆化し、前述と同様の理由により
真空気密性が保てない。

本発明は上述した実状に鑑みなされたものでＸ線入射窓
部を形成するチタニウム材を脆化、変形させることなく
鉄系合金からなる封着用継手部材に接合でき、したがっ
て充分な接合強度を有し、かつ真空気密性が充分保持さ
れ、また特性上の問題も排除し得るＸ線けい光増倍管を
提供するものである。

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

すなわち、第１図は本発明に係るＸ線けい光増倍管１の
概略構成を示すもので、封着用の継手環２は非磁性の鉄
系合金、例えばステンレスで作られており、この継手環
２の一端は、真空外囲器の１部を形成しかつ継手環２と
同様封着用継手として構成される継手円筒３の端部に気
密に接合され・でいる。

この継手円筒３は２個の円筒部３Ａ、３Ｂで形成されて
おり、継手環２に接合される一方の円筒部３Ａは透磁率
の高い金属材料、例えば鉄２７楚、モリブテン５％残り
ニッケルよりなる合金で作られ、他方の円筒部３Ｂはガ
ラスとの封着が可能な金属材料、例えばコバールで作ら
れている。

これら両口筒部３Ａ、３Ｂは相対する端部にそれぞれ設
けられたフランジ４，４の端縁が不活性ガスアーク溶接
により一体かつ気密に接合される。

し力・して前記継手円筒３ぼ円筒部３Ｂ端部においで例
えばガラスよりなる出力側容器５の端部に封じ込まれ接
合されて真空外囲器を形成する。

板厚が０．１〜０．４ ｍｍのチタニウム材で作られた
Ｘ線入射窓６は内方に僅かに彎曲して球面状に形成され
、その内側には近接して図示しないが基板上に入力けい
光面および光電面を積層してなる人力部７が設置される
。

しかして前記Ｘ線入射窓部はその周縁において中間部材
８を介して封着用継手環２の他端面に圧接かつ抵抗加熱
溶接により気密接合されている。

このように構成されてなるものにおいて前記入力部７に
対向する出力側容器５内には出力部９、この出力部９を
囲続して陽極１０および継手円筒部３内側に近接して集
束電極１１が設置されてＸ線けい光増倍管１を構成して
いる。

第２図は第１図示のＸ線けい光増倍管のＸ線入射窓と封
着用継手環との接合部を一部拡大して示したもので、以
下図面を参照してさらに詳述する。

なお第１図と共通する部分は同一符号にて示す。

封着用継手環２は入射窓よりも厚肉であってその一端部
には管軸に対して垂直でかつ入射窓板６に沿って延在す
る舌片２１Ａ１他端部には切り込み部２２によって形成
された他の舌片２１Ｂがそれぞれ設けられている。

前記入射窓６との接合はこの舌片２１Ａの入射窓部が接
する面にあらかじめ金属メッキによって例えばニッケル
層２３を形成しておき、このニッケル層２３を形成した
舌片２１Ａと入射窓６との間に例えば銀７２係残り銅よ
りなる合金で作られた板状中間部材８を介在させるとと
もにこれら舌片２１Ａ１入射窓部を挾持するようにして
図示しないが抵抗加熱用溶接電極を配置する。

しかる後電極を介して外部より４０〜１５０ Ｋｇ／ｃ
ｉｆ、程度の外圧を加え圧接しつつ両者間に１００００
〜４００００Ａ／ｃＴＬのパルス電流を通電し、抵抗加
熱により前記中間部材８を啓融することによって接合が
行われる。

このようにしてチタニウムのＸ線入射窓板６と継ぎ平部
材２とは、互いに平面状部で重ね合わされるとともに、
これら両者間にニッケルメッキ被覆層２３および中間部
材８が介在させられ、平面状の重ね合わせ面に垂直な方
向に抵抗加熱溶接され気密接合される。

一方封着用継手環２と継手円筒３との接合は円筒端部に
設けられたフランジ部２４１面と前記舌片２１Ｂ面とが
接する部分の端縁を不活性ガスアーク溶接により局部的
に溶融することによって接合が行われる。

このようにしてなる本発明にあっては接合が圧接かつ抵
抗加熱により中間部材を溶融することによって行われる
のであるから特に真空中で行う必要はない。

なお、チタニウム材が水素、酸素または窒素と反応する
ような場合には不活性カス雰囲気、例えばアルゴンガス
中で行なえばよい。

したがって真空炉で行う必要がないので容易、かつ安価
に接合することが可能である。

また熱膨張係数の相違による変形は点溶接等による仮止
めを行い圧接個所を点状に順次ずらして溶接を行ってい
くことによりチタニウム材からなる入射窓にはほとんど
変形は生じない。

この場合シール溶接によって自動的に順次溶接を行って
もよい。

また本発明によれば中間部材としてチタニウムの変態点
すなわち、８８３°Ｃ以下の融点をもつ金属材料を用い
るためチタニウム材の温度を前記中間部材の融点以上に
高くする必要がなく、シたがってチタニウム材の再結晶
硬化が起りにくく脆化が防止される。

また溶接電流を間歇的にパルス状（６〜２０Ｈｚ）に加
えることもチタニウム材の温度上昇を防ぐのに効果的で
ある。

本発明は以上に述べたように通常の点抵抗加熱溶接を利
用し、特に圧接に近い条件で加圧し、かつチタニウムの
変態点以下の融点をもつ中間部材を溶融して気密接合を
行わせるのであるが、ここで入射窓に用いられるチタニ
ウム材としてはＸ線吸収特性から０．４ ｍｍ以下で、
また耐大気圧性からＱ、 １− ｍｍ以上である必要が
ある。

また封着用継手部材の厚さは２７ｎｒＩＬ以上であれば
溶接の際の加圧に十分耐え得る。

封着用継手部材は非磁性のステンレスである必要は特に
無く高透磁率をもったニッケルまたはクロムを含む鉄合
金でもよく、また中間部材はチタニウムの変態点よりも
低い融点をもち、実用上５００〜８８０℃の範囲内の融
点をもつ金属であればよく、これに適合する金属材料と
して前記した銀−銅よりなる合金、あるいは銀４０％、
銅３０％、亜鉛２８係残りニッケルよりなる合金がある
。

また中間部材は前記ニッケル層を形成する金属と兼ねて
もよく、例えばニッケルメッキ層である場合前記ニッケ
ルを含む銀−銅合金が適合する。

いずれにしても前記中間部材はその融点が管製造時の排
気ベーシング工程において加えられる５００℃よりは高
く、チタニウムの変態点８８３℃よりは低い温度の金属
が適用される。

抵抗加熱用溶接電極の大きさおよび形状はＸ線けい光増
倍管の大きさ形状などに依存するが、溶接ピッチは電極
が接する間隔から電極断面積の２／３程度重なるピッチ
間隔で行うことにより中間部材が一様に溶融し充分な真
空気密性が保たれる。

溶接の際の電極間に加えられる圧力は溶融中間部材の飛
散を考慮して１５０ ｋｙ／ｉ以下で行うのがよい。

また溶接電流は母材の板厚、中間部材の種類巧よび加圧
力に依存するので、その時の状況に応じて１００００〜
４００００ Ａ／Ｃ１？Ｌの範囲内で適宜選択する。

上述実施例のＸ線けい光増倍管はＸ線入射窓にチタニウ
ム材を使用したが、チタニウム合金、例えばアルミニウ
ム６％、バナジウム４％残すチタニウムよりなる合金を
用いれば入射窓自体の機械的強度が増すのでその板厚を
薄くすることができ、結果としてＸ線透過率をさらに向
上させることができて感度の高いＸ線けい光増倍管を得
ることができる。

第３図乃至第４図はＸ線入射窓と封着用継手部材との接
合部における他の実施例を示したもので、すなわち第３
図に示すものは外方に僅かに彎曲しＣ球面状に形成さイ
ｔた入射窓３１の周縁部に管軸に平行、かつ外方に指向
する折り曲げ部３２を設け、この折り曲げ部３２の外面
に中間部材３３を介して端部内面が接して封着継手部材
３４を配置し接合するようにしている。

また第４図に示すものは外方に僅かに彎曲する球面状に
形成された入射窓４１の周縁部に管軸平行力）つ内方に
指向する折り曲げ部４２を設けこの折り曲げ部４２内面
に中間部材４３を介して、端部外面が接して封着用継手
円筒４４を配置し接合するようにしている。

さらに第２図において封着用継手環２を用いることなく
封着用継手部材として鉄系合金製円筒３のフランジ部２
４を中間部材８を介して直接入射窓６周縁内面に接して
配置し接合してもよくこの場合は同図の封着用継手環２
の使用が省略されるので管の構造が簡略化される。

本発明Ｘ線けい光増倍管は以上述べたような構成でなる
もので、本発明によればチタニウム材よりなるＸ線入射
窓材を鉄系合金からなる封着用継手部材に気密接合する
に当り、チタニウム材を脆化させることなくしたがって
クラックなどによる真空気密の漏洩は生じなく、また変
形などによる電子レンズ系への悪影響も排除された。

以上の通りであって従来困難とされたＸ線入射窓材への
チタニウム材の使用を可能にし、Ｘ線透過率の高いまた
散乱Ｘ線の減少による高い画像コントラストをもつＸ線
けい光増倍管を提共し得るものでこれによる本発明の工
業上の価値は極めて太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明Ｘ線けい光増倍管の概略構成を示す断面
図、第２図は第１図に示したＸ線けい光増倍管の要部の
一部を拡大して示す断面図、第３図乃至第４図は他の実
施例の要部の一部を拡大して示す断面図である。 ２・・・・・・封着用継手環、３，３４，４４・・・・
・・封着用継手円筒、６，３１．４１・・・・・・Ｘ線
入射窓、８゜３３．４３・・・・・・中間部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ チタニウムまたはチタニウム合金からなる薄板状Ｘ
   線入射窓板の周縁部が、鉄系合金からなる封着用継手部
   材に気密接合されて真空外囲器の一部となされたＸ線け
   い光増倍管において、上記Ｘ線入射窓板と封着用継手部
   材とが平面状部で互いに重ね合わせられるとともに、こ
   れら両者間にチタニウムの変態点よりも低い温度で溶融
   する金属の中間部材が介在されて上記平面状の重ね合わ
   せ面に垂直な方向に抵抗加熱溶接され気密接合されてな
   ることを特徴とするＸ線けい光増倍管。