TWI303445B - X ray generating device - Google Patents

Description

1303445 · (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用靜電除去等而將產生X射線的X射 線管收容於殻體內之X射線產生裝置。 【先前技術】 以曰本國之特公平7-50594號公報做爲先前即存在之 X射線管之一例。在該公報所揭示的X射線管中，絲線利 用通電而炙熱之時，會放出電子束，該電子束使用聚焦用 閘極等而被加速，並以高速衝撞標靶，因而該材料固有的 X射線從標靶放射。然後，該X射線從在標靶前方離間設 置之X射線透過窗而向外部放出。這種X射線管變成高 溫故，其冷卻係從固定於標靶之外圍器（燈管）突出之標 靶環，以自然空氣冷卻而達成。然後，經由X射線管之冷 卻，而維持X射線之產生效率及防止標靶之破壞。並且， 該型之X射線管係與電壓產生部一起被收容在保護殻體內 。其它先前即存在之X射線管之一例方面，有日本特開平 1 0- 1 06463號公報、日本特開平6-25 1 73 5號公報、及美國 專利公告第43 843 60號。 【發明內容】 在標靶與X射線透過窗爲分離式之X射線管中，外圍 器本身很大，爲了達成自然空氣冷卻，必須在外圍器周圍 有大的空間，其結果會招致保護殼體的大型化。相對於此 -5- (2) (2)1303445 ，具有標靶與X射線透過窗（輸出窗）爲一體之輸出保持 窗的X射線管係爲小型，因而外圍器（燈管）之直徑小’ 現實上難以固定於保護殼體內。 本發明之目的在提供一種X射線產生裝置，其可將x 射線管確實地固定於保護殼體內。 本發明之X射線產生裝置，係將具有導電性及熱傳導 性之輸出窗保持部固定在燈管的前端之X射線管，及驅動 該X射線管之電壓產生部收容在保護殼體內之X射線產 生裝置，其特徵爲：具備有：形成於輸出窗保持部的凸緣 部，及設置於保護殻體中，且具有輸出窗保持部可插入的 開口部的前面面板，及從形成上述前面面板的上述開口部 之壁面突出而與輸出窗保持部的凸緣部抵接之突起部，及 具有將抵接於突起部之凸緣部朝向突起部押壓，同時與形 成於開口部之壁面上之陰螺紋部內進行螺合之外螺紋的熱 傳導性之固定螺帽。 在該X射線產生裝置中，在將X射線管之輸出窗保持 部插入前面面板之開口部內之狀態下，將固定螺帽之外螺 紋部與形成於開口部之壁面上之陰螺紋部內進行螺合，而 將固定螺帽螺入。然後，將固定螺帽充分地鎖緊之後，設 置於X射線管之輸出窗保持部上之凸緣部，抵接於設置在 前面面板之突起部上，其結果，由固定螺帽將凸緣部朝向 突起部押壓，因而將X射線管固定在前面面板上。從而， 如此地利用固定螺帽之時，可簡單且確實地將X射線管固 定到保護殻體內。並且，利用熱傳導性之固定螺帽之時， -6 - (3) (3)1303445 可提高從X射線管之輸出窗保持部向前面面板之熱傳導性 ，因而使X射線管之熱容易逃散，因此可維持X射線之 產生效率及防止X射線管之破壞。 並且，固定螺帽的內壁面與輸出窗保持部之外面接觸 時較佳。做成如此構成之時，可以簡單且確實地由固定螺 帽而將X射線管定位，並且更提高從設置於X射線管之 輸出窗保持部向前面面板之熱傳導性。因而，可更提高維 持X射線之產生效率及更可防止標靶之破壞。 並且，更具備有由固定螺帽的前端與輸出窗保持部之 凸緣部所挾持的橡膠環較佳。介入有橡膠環之時，X射線 管之凸緣部可對突起部以適當的押壓力而確實地固定。 並且，本發明之X射線產生裝置，更具備有可計測X 射線管中X射線之照射累計時間，且將顯示已計測之X 射線之照射累計時間的信號輸出之計時器時較佳。X射線 管爲具有壽命的裝置之故，利用上述計時器，可正確地把 握X射線管中之X射線的照射累計時間，因此可適當地 施行X射線產生裝置之製品管理。 【實施方式】 以下，將參照附圖而詳細地說明本發明X射線產生裝 置之較佳實施形態。 如第1圖〜第3圖所示，X射線產生裝置1具有箱形 之保護殼體2，該保護殻體2係由熱傳導性之材料所製成 ’其係被分割成3個部分。即，保護殻體2係由不銹鋼製 (4) (4)1303445 成之四角柱形狀之殼本體部4、鋁製成之平板狀之前面面 板5、鋁製成之平板狀之背面面板6所形成，而構成3分 割型之箱狀。然後，在該保護殻體2中，其全長約爲1 〇〇 毫米，前面面板5之肉厚達到全長的1/10，將前面面板5 之肉厚做成大之時，可期待其具有高的散熱性。而，有鋁 製成的安裝用底部7固定在保護殻體2上。 在此種保護殼體2內，配置有利用產生的軟X射線將 靜電除去等之X射線管8。該X射線管8，如第4圖所示 ，具有科瓦（KOVAR )玻璃製之圓筒狀燈管9，在該燈管 9之末端形成具有排氣管10之桿座（stem) 11，成圓筒狀 之科瓦金屬製之輸出窗保持部1 2熔融連接在燈管9之開 放端上。並且，在該輸出窗保持部12上有中央開口 12a 被塞住之圓板狀的輸出窗1 3以銀焊而固定，利用電子束 之衝擊而產生X射線的標靶1 4被蒸鍍於輸出窗1 3之內面 側上。 再者，有2支桿銷1 5、1 5固定在桿座1 1中，在燈管 9內設置有以預定電壓將電子束放出之陰極燈絲1 6。該陰 極燈絲1 6係固定在桿銷1 5的前端。並且，在一方之桿銷 15上，固定有成爲圓筒狀之不銹鋼製之聚焦件17。然後 ，該輸出窗保持部1 2係由科瓦金屬所形成，其熱傳導性 及導電性良好，而且電性地連接到接地之保護殼體2上， 因而成爲接地電位，其結果標靶1 4亦被維持於接地電位 〇 在此處，從後述之電壓產生部21將-9.5kV之高電位 (5) (5)1303445 供給到X射線管8之桿銷1 5上之時，從陰極絲1 6將電子 束朝向標靶1 4照射。此時，由於電子束之衝擊而從標靶 1 4放射軟X射線，該X射線係從輸出窗1 3放出到外部。 X射線管8在如此的構成之下，燈管9可做成直徑爲1 5 毫米、長度爲30毫米左右之大小，因而可做成全長爲40 毫米左右之小型的X射線管8。而在使用之時，小型的X 射線管8之標靶14變成高溫，爲了維持X射線之產生效 率及防止標靶之破壞，必須將標靶1 4的熱適當地逃散到 外部。 並且，如第1圖及第2圖所示，在保護殻體2內，收 容有載置於電路基板20上之電壓產生部21。該電壓產生 部21係爲將-9.5kV之高電位供給到桿銷15上，而驅動X 射線管8者。首先，在電壓產生部21之低電壓產生部位 上的電位被提升到-1 kV，其次在高電壓產生部位上的電位 被提升到-9kV。如此的電壓產生部21之電路基板20係藉 由螺絲而固定到鋼製之底板22上。然後，從電壓產生部 之高電壓產生部位延伸之配線2 1 a被結線到X射線管8之 桿銷1 5上，覆蓋桿銷1 5之圓筒狀之蓋1 9被固定在X射 線管8之燈管9上。而，在配線21 a及桿銷15結線後， 矽樹脂被充塡到蓋19內（參照第6圖）。而，在電路基 板20上設置有CPU41，來自於頭部電路40之控制信號藉 由配線42 (參照第2圖）而輸出到電壓產生部2 1。 在底板22之前端上一體地設置有成L字狀直立的第 1安裝片22a，在底板22之後端上亦一體地設置有成L字 -9 - (6) (6)1303445 狀直立的第2安裝片22b。然後，第1安裝片22a係被利 用來將電壓產生部2 1固定到保護殼體2，而第2安裝片 2 2b係被利用將結線後之連接端子2 3安裝到電路基板2 〇 之低電壓產生部位上。例如，第1安裝片22a藉由止動螺 絲25而以壓著於前面面板5上的方式固定，連接端子23 藉由鎖緊螺帽24而固定到第2安裝片22b上，背面面板6 藉由螺絲28而以壓著於第2安裝片22b上的方式固定。 因而’熱傳導性良好的鋁所製成之平板狀之前面面板5及 背面面板6，藉由鋼製之底板22而連結，因此背面面板6 亦可散熱，故可實現保護殼體2之高散熱性。 再者，在上述X射線管8被固定在保護殼體2之時， X射線管8被固定到鋁製之前面面板5上。如第1圖及第 5圖所示’在該前面面板5上形成有X射線管8之輸出窗 保持部1 2可插入之圓柱狀的開口部2 6，在作出開口部2 6 的壁面26a上，形成有朝向內方之環狀突起部27。然後， 一體地設置在輸出窗保持部1 2之前端的環狀之凸緣部1 8 抵接在該突起部2 7上。 並且，在開口部26之壁面26a上形成有陰螺紋部29 ，具有外螺紋3 0a之固定螺帽3 0螺合到該陰螺紋部29上 。該固定螺帽3 0係由熱傳導性良好的黃銅所製成，而且 其係由插入開口部26中之大致圓筒狀的筒身部3 1、及形 成六角螺帽之六角頭部3 2所形成。 在此處，在X射線管8之輸出窗保持部12插入前面 面板5的開口部26之狀態下，固定螺帽3 0係以其外螺紋 -10- (7) (7)1303445 3 〇a被螺合到陰螺紋部29上的方式而被鎖緊。然後，將固 定螺帽3 0充分地鎖緊之時，設置於X射線管8之輸出窗 保持部1 2上之環狀凸緣部1 8抵接在前面面板5之突起部 2 7上。其結果，由固定螺帽3 0之前端3 Ob而將凸緣部1 8 朝向突起部2 7押壓，而使X射線管8被固定到前面面板 5上（參照第6圖）。從而，利用如此的固定螺帽3 0之時 ，可以簡單且確實地將X射線管8固定到保護殻體2內。 並且，固定螺帽3 0係由熱傳導性良好的材質所形成之故 ，因此可提高從X射線管8之輸出窗保持部1 2向前面面 板5傳導之熱的傳導性，因而使近攝氏1 00度之輸出窗保 持部1 2的熱容易逃散，因此可維持X射線之產生效率及 防止標靶1 4之破損。 並且，在固定螺帽30之內壁面上形成有向內方突出 之定位面30c，該定位面30c係接觸於輸出窗保持部12之 外面12a上。因而，可以簡單且確實地由固定螺帽30而 達成將X射線管8定位，並且更提高從X射線管8之輸 出窗保持部1 2向前面面板5之熱傳導性。因而，可更提 高維持X射線之產生效率及更可防止標靶1 4之破壞。 並且，固定螺帽30之前端30b與輸出窗保持部12之 凸緣部1 8將橡膠環3 4挾持之時，由於固定螺帽3 0之鎖 緊，可使凸緣部1 8以適當的押壓力而確實地對突起部27 固定。並且，採用上述固定螺帽30之時，雖然前面面板5 之肉厚必然增大，但是伴隨於此，可期待前面面板5之高 散熱性。並且，熱傳導性良好的鋁所製成之平板狀之前面 -11 - (8) (8)1303445 面板5及背面面板6，藉由鋼製之底板22而連結，因此背 面面板6亦可散熱，故可實現保護殼體2之高散熱性。 在第7圖中，顯示有X射線產生裝置1及其周邊裝置 之構成。如該第7圖所示X射線產生裝置1藉由連接端子 2 3 (參照第1圖及第2圖）而連接到控制部5 0，控制部 5〇連接到存取器60。控制部50爲了 X射線產生裝置1之 管理而由X射線產生裝置1之使用者所使用。並且，存取 器60係由X射線產生裝置1及控制部50之管理公司使用 〇 頭部電路40之CPU41藉由電壓產生部21(參照第2 圖）而連接到X射線產生裝置1之中，該CPU41利用電 壓產生部2 1監視對X射線管8之通電時間之時，可計測 且積算X射線管8中之X射線的照射時間（即，X射線管 8的動作時間）。積算後之X射線管動作積算時間，與X 射線產生裝置1之製造序號、製造年月日、檢查者姓名、 X射線產生裝置1所固有的編碼等之資訊，一起由CPU51 而記憶到頭部電路40內之未圖示的電氣式可抹除且可程 式化唯讀記憶體（EEPROM)中。 在控制部5〇中，設置有CPU51、及顯示X射線管8 之動作狀態的監視燈52。CPU51可計測且積算控制部50 的動作時間。積算後之控制部動作積算時間，與χ射線產 生裝置1之製造序號、製造年月日、檢查者姓名、X射線 產生裝置1所固有的編碼等之資訊，一起由CPU 51而記 憶到控制部5 0內之未圖示的電氣式可抹除且可程式化唯 -12- (9) 1303445 讀記憶體（EEPROM )中。 在存取器60中，設置有··將頭部電路40之CPU41及 控制部50之CPU51統合管理之CPU61、顯示資訊之顯示 部6 2、及由輸入資訊用之鍵盤等所構成的輸入部6 3。如 第7圖所不，將X射線產生裝置1、控制部5 0、及存取益 6 0連接之時，管理公司的作業人員可將記憶於X射線產 生裝置1之EEPROM中的資訊、及記憶於控制部50之 EEPROM中的資訊顯示在顯示部62上，這些資訊可由輸 入部63所輸入的資訊進行更新。 例如，僅更換X射線產生裝置1之情形，管理公司的 作業人員，可將記憶於控制部50之EEPROM中的更換前 之X射線產生裝置1之製造序號、製造年月日、檢查者姓 名、X射線產生裝置1所固有的編碼等之資訊，更新爲新 的X射線產生裝置1之製造序號、製造年月日、檢查者姓 名、X射線產生裝置1所固有的編碼等之資訊。 並且，管理公司的作業人員，可將由頭部電路40之 CPU4 1所積算的X射線管8之動作積算時間、及由控制部 50之CPU51所積算的控制部50之動作積算時間顯示在顯 示部6 2上，因此可正確地把握X射線管8及由控制部5 0 的動作積算時間。尤其，X射線管8爲具有壽命之製品， 因此正確地把握X射線管8之動作積算時間時，有可適當 地進行X射線產生裝置1之製品管理的優點。

但是，頭部電路40之CPU41僅在接收到來自於控制 部50之CPU51的X射線照射信號之情況下，才進行由X -13- (10) (10)1303445 射線管8之X射線照射。因而，由X射線管8之X射線 照射，係由控制部50之CPU51的X射線照射信號所控制 。因此，控制部50之CPU5 1在該控制部50之電源投入 之時僅實行一次之第8圖的識別資訊對照處理，以防範未 經許可之不恰當的X射線管8之X射線照射於未然。以 下，將說明第8圖的識別資訊對照處理。 在控制部50之電源投入之時，由CPU51開始實行第 8圖的識別資訊對照處理。首先，將記憶於頭部電路40內 之EEPROM中的X射線產生裝置1之製造序號及固有的 編碼讀出（第8圖之S 1 )。然後，讀出的X射線產生裝 置1之製造序號，與記憶於控制部50之EEP ROM中的X 射線產生裝置1之製造序號進行對照，同時上述讀出之X 射線產生裝置1之固有的編碼與記憶於控制部5 0之 EEPROM中的X射線產生裝置1之固有的編碼進行確認（ S2 )。而，X射線產生裝置1之ID (識別資訊）方面，將 製造序號與固有編碼分別對照，係因爲有製造序號即使相 同而固有編碼卻變化之情形。 確認之結果，判斷製造序號與固有編碼是否均爲一致 (確認成立）（S3 )，製造序號與固有編碼均爲一致之情 形下，可准許從控制部50之CPU51將X射線照射信號輸 出（S4)。 另一方面，在步驟S3若有製造序號與固有編碼之任 何一方不一致之情形，則禁止從控制部5 0之CPU5 1將X 射線照射信號輸出（S5 )，並以監視燈52之閃爍（S6 ) -14 - (11) (11)1303445 而將不准許該不恰當的X射線產生裝置1之使用通知使用 者。 如以上實行第8圖之處理之時，僅對被准許之恰當的 X射線產生裝置1，而從控制部50之CPU51將X射線照 射信號輸出之故，可防範未經許可之不恰當的X射線管8 之X射線照射於未然。 〔產業上之利用可行性〕 本發明之X射線產生裝置，係如以上之構成，因而可 得到下列的效果。即，係將具有導電性及熱傳導性之輸出 窗保持部固定在燈管的前端之X射線管，及驅動該X射 線管之電壓產生部收容在保護殼體內之X射線產生裝置’ 其具備有：形成於輸出窗保持部的凸緣部，及設置於保護 殼體中，且具有輸出窗保持部可插入的開口部的前面面板 ，及從形成前面面板的開口部之壁面突出而與輸出窗保持 部的凸緣部抵接之突起部，及具有將抵接於突起部之凸緣 部朝向突起部押壓，同時與形成於開口部之壁面上之陰螺 紋部內進行螺合之外螺紋的熱傳導性之固定螺帽，因而可 確實地將X射線管固定於保護殼體內。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明之X射線產生裝置的一個實施形 態之分解立體圖； 第2圖係第1圖所示之X射線產生裝置的剖面圖； -15- (12) (12)1303445 第3圖係沿著第2圖之III-in線之剖面圖； 第4圖係顯示X射線管之剖面圖； 第5圖係第2圖所示之X射線產生裝置的關鍵部放大 剖面圖； 第6圖係顯示X射線管組裝到前面面板上之狀態的立 體圖； 第7圖係顯示關於識別資訊對照之構成的方塊圖； 第8圖係顯示識別資訊對照處理之流程圖。 【主要元件符號說明】 1 : X射線產生裝置 2 :保護殼體 4 :殻本體部 5 :前面面板 6 :背面面板 7 =安裝用底部 8 : X射線管 9 :燈管 1 〇 :排氣管 1 1 :桿座 1 2 ·輸出窗保持部 1 2 a :中央開口 13 :輸出窗 1 4 :標靶 -16- (13) (13)1303445 1 5 :桿銷 1 6 :燈絲 1 7 :聚焦件 1 8 :凸緣部 19 :蓋 20 :電路基板 2 1 :電壓產生部 2 1 a :配線 2 2 :底板 22a :第1安裝片 22b :第2安裝片 2 3 :連接端子 2 4 :螺帽 2 5 :止動螺絲 26 :開口部 26a :壁面 2 7 :突起部 2 8 :螺絲 29 :陰螺紋部 3 〇 :固定螺帽 3 0 a :外螺紋 3 0 c _·定位面 3 0b :前端 (14) (14)1303445 3 2 :六角頭部 4 0 :頭部電路 41 : CPU (中中處理器） 42 :配線 5 0 :控制部

51 ： CPU 52 :監視燈 60 :存取器

61 ： CPU 6 2 :顯示部 6 3 :輸入部

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Claims (1)

1. (1) 1303445 十、申請專利範圍 1 · 一種X射線產生裝置，其係將具有導電性及熱傳 導性之輸出窗保持部固定在燈管的前端之X射線管，及驅 動該X射線管之電壓產生部收容在保護殻體內該X射線 產生裝置之特徵爲具備有： 形成於上述輸出窗保持部的凸緣部，及 設置於上述保護殼體中，且具有上述輸出窗保持部可 插入的開口部的前面面板，及 從形成上述前面面板的上述開口部之壁面突出而與上 述輸出窗保持部的上述凸緣部抵接之突起部，及 具有外螺紋的熱傳導性之固定螺帽，該固定螺帽將抵 接於上述突起部之上述凸緣部朝向上述突起部押壓，同時 該外螺紋與形成於上述開口部之上述壁面上之陰螺紋部內 進行螺合。 2.如申請專利範圍第1項之X射線產生裝置，其中 上述固定螺帽的內壁面係與上述輸出窗保持部之外面接觸 〇 3 .如申請專利範圍第1或2項之X射線產生裝置， 其更具備有由上述固定螺帽的前端與上述輸出窗保持部之 上述凸緣部所挾持的橡膠環。 4.如申請專利範圍第1或2項之X射線產生裝置， 其中更具備有計時器，其可計測上述X射線管中X射線 之照射累計時間，且將用以顯示被計測之X射線之照射累 計時間的信號予以輸出。 -19 - 1303445 第93115035號專利申請案 中文圖說修正頁 畢國月5每梅隹藥辑 ....... I | 1 i^wmmmmmemmmmmmmt \ Μ 8/8 第8圖 S5 S6

   S1 _ 1303445 七、指定代表圖： (一） 、本案指定代表圖為：第（1 )圖 (二） 、本代表圖之元件符號簡單說明： 1 ： X射線產生裝置 2 ： 保護殼體 4 : 殼本體部 5 ： 前面面板 6 : 背面面板 7 ： 安裝用底部 8 ： X射線管 9 ： 燈管 12 輸出窗保持部 18 ： :凸緣部 19 蓋 20 ： :電路基板 2 1 電壓產生部 22 ： :底板 22a :第1安裝片 23 ： 連接端子 25 止動螺絲 26 ： 開口部 27 突起部 28 ： 螺絲 29 陰螺紋部 30 ： 固定螺帽 30a :外螺紋 30b ••前端 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：

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