KR20230093334A - Ｘ선관 - Google Patents

Abstract

X선을 투과하는 출력창이 형성된 진공 외관 용기, 진공 외관 용기 내에 설치되고 출력창에 대향한 양극 타겟, 진공 외관 용기 내에 설치되고 양극 타겟에 조사하는 전자를 방출하는 음극 필라멘트, 양극 타겟에 고전압을 공급하는 고전압 케이블이 접속되는 급전부, 및 상기(?) 급전부 및 고전압 케이블을 절연재로 덮는 절연부를 구비하는 X선관에 있어서, 급전부는, 고전압 케이블의 선단면이 접촉되는 접촉면을 갖고, 접촉면과 고전압 케이블의 측면이 이루는 각도가 예각을 형성하고 있다.

Description

Ｘ선관

본 발명의 실시 형태는 X선관에 관한 것이다.

일반적으로 X선관으로서 고정 양극형 X선관이 알려져 있다.

고정 양극형 X선관은 진공 외관 용기, 양극 타겟, 음극 필라멘트, 급전부, 급전부에 접속되는 고전압 케이블 및, 급전부와 고전압 케이블을 절연재로 덮는 절연부를 구비하고 있다. 진공 외관 용기의 일단의 평탄부에는 X선을 투과하는 출력창이 설치되어 있다.

양극 타겟은 진공 외관 용기의 내부에 배치되고, 출력창에 대향하고 있다. 음극 필라멘트는 진공 외관 용기의 내부에 배치되고, 양극 타겟에 조사하는 전자를 방출하는 것이다.

급전부에는 양극 타겟에 고전압을 공급하는 고전압 케이블이 접속되어 있고, 급전부 및 고전압 케이블의 주위는 절연재로 덮여 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 제6440192호 공보

그러나, X선관의 제조 공정이나 시장에서의 사용 중에, 급전부 및 고전압 케이블의 주위에 설치한 절연재 중에 균열, 보이드(공동)나 박리 등의 결함이 발생하고, 이에 의해 X선관의 내전압 성능이 저하된다는 문제가 있었다.

실시 형태는 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 내전압 성능의 저하를 방지할 수 있는 X선관을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 실시 형태에 관한 X선관은 X선을 투과하는 출력창이 형성된 진공 외관 용기와, 상기 진공 외관 용기 내에 설치되고 상기 출력창에 대향한 양극 타겟과, 상기 진공 외관 용기 내에 설치되고 상기 양극 타겟에 조사하는 전자를 방출하는 음극 필라멘트와, 상기 양극 타겟에 고전압을 공급하는 고전압 케이블이 접속되는 급전부와, 상기 급전부 및 고전압 케이블을 절연재로 덮는 절연부를 구비하는 X선관에 있어서, 상기 급전부는 고전압 케이블의 선단면이 접촉되는 접촉면을 갖고, 상기 접촉면과 상기 고전압 케이블의 측면이 이루는 각도가 예각을 형성하고 있는 X선관이다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 X선관의 개략적 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 급전부와 고전압 케이블의 접합 부분 및 그 주위부를 뽑아내어 도시하는 단면도이다.
도 3은 제2 실시 형태로, 도 2에 대응하는 부분의 단면도이다.
도 4는 제3 실시 형태로, 도 2에 대응하는 부분의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 제1 실시 형태에 관한 X선관에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 X선관(1)은 고정 양극형 X선관으로 진공 외관 용기(3), 양극 타겟(5), 지지체(7), 음극 필라멘트(9), 절연 외관 용기(11), 관 용기(13), 방열체(15) 및 고전압 케이블(17)을 구비하고 있다.

진공 외관 용기(3)는 내부를 진공 상태로 유지하고 있고, 선단 외경이 서서히 가늘어진 통 형상이며, 선단면의 평탄부에 X선을 투과하는 출력창(19)이 설치되어 있다.

이 출력창(19)은 X선의 감쇠가 적은 재료로서, 예를 들면 베릴륨(Be)으로 형성되어 있다.

진공 외관 용기(3)의 내부에는 출력창(19)에 대향하여 양극 타겟(5)이 배치되고, 이 양극 타겟(5)의 외주측에 음극 필라멘트(9)가 배치되어 있다. 또한, 양극 타겟(5)과 음극 필라멘트(9) 사이에는 수속 전극(21)이 설치되어 있다.

또한, 진공 외관 용기(3) 내의 중심부에는 지지체(7)의 선단부(7a)가 배치되어 있다. 지지체(7)의 선단부(7a)는 수속 전극(21)의 내주측에 배치됨과 함께 선단에서 양극 타겟(5)을 지지하고 있다. 지지체(7)의 타단부(7b)는 절연 외관 용기(11)의 타단측으로부터 돌출 설치되어 있고, 접합체(양극측 금속 외관 용기)(23)가 납땜되어, 접합체(23)에 의해 절연 외관 용기(11)와 지지체(7) 사이가 봉지 상태로 결합되어 있다.

절연 외관 용기(11)의 선단면(일단면)(11b)에는 금속막(36)이 형성되어 있고, 금속막(36)에 음극 필라멘트(9)를 지지하는 음극측 금속 외관 용기(24)가 납땜되어 있다.

지지체(7)의 타단부(7b)의 단면에는 지지체(7)의 내부에 형성된 배기로(25)를 통하여 진공 외관 용기(3) 내를 배기하기 위한 배기관(27)이 설치되어 있음과 함께, 양극 타겟(5)에 고전압을 인가하기 위한 고전압 케이블(17)이 접속되는 급전부(29)가 설치되어 있다.

절연성의 방열체(15)는 암나사부가, 지지체(7)의 타단부(7b)에 설치된 수나사에 체결되어, 일단면이 접합체(23)에 맞닿아 있다.

방열체(15)는 20 W/m·K 이상의 고열 전도 특성 및 10 ㎸/㎜ 이상의 고전압 절연성을 갖는 세라믹스로, 예를 들면 질화알루미늄을 사용함으로써, 90 W/m·K 이상의 고열 전도율이 얻어진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 급전부(29)는 고전압 케이블(17)이 접촉되는 접촉면(29a)을 갖고, 접촉면(29a)은 평탄면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고전압 케이블(17)은 방열체(15)의 내주측에 위치하고 있음과 함께 방열체(15)의 외부로 인출되어 있다. 고전압 케이블(17)은 심재(17a)와 심재(17a)를 덮는 실리콘 수지제의 피복재(17b)로 구성되어 있다.

고전압 케이블(17)과 방열체(15) 사이에는 케이블측 절연재(32)가 충전되어 있다.

또한, 진공 외관 용기(3)와 함께 내부를 진공으로 하고 있는 절연 외관 용기(11), 절연 외관 용기(11)로부터 돌출된 지지체(7)의 타단부(7b), 및 방열체(15)의 일부 등이 관 용기(13) 내에 수용되어 있다. 이 관 용기(13)의 내부에는 관 내측 절연재(33)가 충전되어 있다. 관 내측 절연재(33)는 보다 상세하게는, 관 용기(13)와, 절연 외관 용기(11), 접합체(23) 및 방열체(15) 사이에 충전되어 있다.

케이블측 절연재(32) 및 관 내측 절연재(33)는 예를 들면, 실리콘 수지 등의 포팅재이다.

관 용기(13)의 외면에는 냉각부(35)가 배치되어 있다. 이 냉각부(35)에는, X선관(1)의 입력에 따라 예를 들어 공냉식 또는 액냉식, 또는 히트 파이프식을 선택할 수 있는데, 유지 관리가 용이한 공냉식, 또는 히트 파이프식이 바람직하다. 냉각부는 라디에이터이어도 된다.

양극 타겟(5)에의 전자의 충돌에 의해 열이 발생하고, 이 양극 타겟(5)의 열이 지지체(7)에 전달되고, 이 지지체(7)의 타단부(7b)에 접속되어 있는 접합체(23)를 통하여 절연 외관 용기(11), 절연재(32, 33) 및 방열체(15)에 방산 및 전도되고, 방열체(15)를 통하여 절연재(32, 33) 및 관 용기(13) 등으로 방산 및 전도된다. 절연재(32, 33)나 방열체(15)로부터 관 용기(13)에 전도된 열은, 관 용기(13)의 외면을 냉각하는 냉각부(35)에 의해 방출된다. 이 실시 형태에 있어서, 방열체(15)는 지지체(7)의 타단부(7b)에 직접 접속되어 있으므로, 양극 타겟(5)에서 발생하여 지지체(7)에 전달된 열을 보다 효율적으로 방출할 수 있다.

여기에서, 고전압 케이블(17)과 급전부(29)의 접합 부분에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 고전압 케이블(17)의 선단면(17c)은 평탄면이고, 급전부(29)의 접촉면(29a)에 접촉되어 있다.

고전압 케이블(17)의 측면(17d)은 선단면(17c)측의 직경을 점차 가늘게 한 테이퍼 형상으로 형성하고 있다.

급전부(29)의 접촉면(29a)과 고전압 케이블(17)의 측면(17d)이 이루는 각도(R)는 예각으로 하고 있고, 각도(R)는 바람직하게는 10 내지 80도, 보다 바람직하게는 20 내지 60도이다.

이와 같이, 고전압 케이블(17)과 급전부(29)를 예각(R)으로 접합함으로써, X선관(1)의 제조 공정에 있어서, 케이블측 절연재(32)를 고전압 케이블(17)의 측면(17d)과 급전부(29)의 사이에 충전할 때, 케이블측 절연재(32)의 주입, 가열 경화 및 냉각이라는 일련의 공정에 있어서, 고전압 케이블(17)의 측면(17d)과 급전부(29)의 접촉면(29a) 사이에서 케이블측 절연재(32)의 내부에 발생하는 잔류 응력의 완화를 도모할 수 있다.

케이블측 절연재(32)의 잔류 응력을 완화함으로써, 케이블측 절연재(32)의 내부에 발생하는 균열, 보이드나 박리의 발생을 저감할 수 있으므로, 고전압 케이블(17)과 급전부(29)의 접합 부분에 있어서의 내전압 성능을 유지하여 신뢰성이 높은 X선관(1)을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 고전압 케이블(17)의 측면(17d)에 테이퍼를 형성할 뿐이므로, 절삭 등에 의해 용이하게 형성할 수 있다.

이하에 다른 실시 형태를 설명하지만, 이하에 설명하는 실시 형태에 있어서, 상술한 일 실시 형태와 동일한 작용 효과를 나타내는 부분에는 동일한 부호를 붙임으로써 그 부분의 상세한 설명을 생략하고, 이하의 설명에서는 일 실시 형태와 주로 다른 점을 설명한다.

도 3에 도시하는 제2 실시 형태에서는, 도 2에 도시하는 제1 실시 형태에 관한 고전압 케이블(17)의 측면(17d)에 요철(39)을 형성한 것이 제1 실시 형태와 상이하다.

요철(39)은 제2 실시 형태에서는, 샌드 블러스트에 의해 형성했지만, 절삭 등에 의해 형성해도 된다.

이 제2 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발휘함과 함께, 고전압 케이블(17)의 측면에 요철(39)을 형성함으로써, 고전압 케이블(17)이 케이블측 절연재(32)에 접하는 표면적이 넓어지고, 케이블측 절연재(32)와의 밀착성의 향상을 도모할 수 있다.

도 4에 도시하는 제3 실시 형태에서는, 도 2에 도시하는 제1 실시 형태에 관한 고전압 케이블(17)의 선단면(17c)에 연속되는 측면(17d)을 원호 형상으로 형성한 것이 제1 실시 형태와 상이하다.

이 제3 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있고, 또한 선단면(17c)에 연속되는 측면(17d)을 원호 형상으로 함으로써 급전부(29)의 접촉면(29a)과 고전압 케이블(17)의 측면(17d)이 이루는 각도(R)를, 제1 실시 형태보다 더욱 작은 각도의 예각으로 할 수 있다.

선단면(17c)에 연속되는 측면(17d)의 원호 형상은, 절삭에 의해 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화 가능하다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 여러 가지 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 도시되는 모든 구성 요소로부터 몇 가지 구성 요소를 삭제해도 된다.

제3 실시 형태에 관한 고전압 케이블(17)에서 제2 실시 형태와 동일하게, 케이블측 절연재(32)에 접하는 측면(17d)에 요철(39)을 형성해도 된다. 이 경우, 제2 실시 형태와 동일하게, 케이블측 절연재(32)와의 밀착성을 높일 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 관한 고전압 케이블(17)에서는, 선단면(17c) 및 측면(17d)을 전체적으로 반구면 형상으로 해도 된다.

Claims (3)

1. X선을 투과하는 출력창이 형성된 진공 외관 용기,
   상기 진공 외관 용기 내에 설치되고, 상기 출력창에 대향한 양극 타겟,
   상기 진공 외관 용기 내에 설치되고, 상기 양극 타겟에 조사하는 전자를 방출하는 음극 필라멘트,
   상기 양극 타겟에 고전압을 공급하는 고전압 케이블이 접속되는 급전부, 및
   상기 급전부 및 고전압 케이블을 절연재로 덮는 절연부
   를 구비하는 X선관에 있어서,
   상기 급전부는 고전압 케이블의 선단면이 접촉되는 접촉면을 가지고,
   상기 접촉면과 상기 고전압 케이블의 측면이 이루는 각도가 예각을 형성하고 있는, X선관.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고전압 케이블의 상기 측면은 상기 선단면측의 직경을 점차 가늘게 한 테이퍼 형상으로 되어 있는, X선관.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 고전압 케이블의 상기 측면에는 요철이 형성되어 있는, X선관.

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