TWI449074B - X-ray tube - Google Patents

Description

X射線管

本發明關於在工業用或醫療用等所使用之微小焦點型微聚焦X射線管。

以往，作為這種領域之技術，具有如日本特開2003-132826號公報。此公報所記載之X射線管是在玻璃製的電子管固定有棒狀標靶，在電子管的開放端固定有金屬製主體部。又，在設置於標靶支承體的前端之標靶，射入由電子槍所射出之電子，由標靶產生X射線，再由設置於主體部的X射線射出窗將X射線釋出至外部。又，在電子槍設有電氣供給用桿銷(stem pin)，在桿銷固定有加熱器、陰極、第1及第2閘極電極(grid electrode)。這種結構之電子槍被收容於金屬製電子槍殼體內。

[專利文獻1]日本特開2003-132826號公報

[專利文獻2]日本特開2005-38825號公報

[專利文獻3]美國專利6229876號說明書

前述以往的X射線之電子槍，若未在電子槍殼體內被正確地定位的話，則無法使由電子槍所射出的電子正確地射中標靶，無法獲得期望的X射線焦點。因此，需要將電 子槍正確地定位於電子槍殼體內，但，伴隨X射線管之小型化，電子槍及電子槍殼體逐漸小型化，會產生例如在確認定位之組裝時的作業困難之問題產生。

本發明之目的在於提供，組裝作業性良好之X射線管。

本發明之X射線管，是用來使從具有桿銷之電子槍所射出的電子射入至標靶，由標靶產生X射線之X射線管，其特徵為：具備有：用來收容電子槍，並且具有形成於筒狀的殼體本體部的第1開口部之電子槍殼體；及在內部具有收容標靶的標靶收容空間之金屬製標靶收容主體，設置於電子槍殼體之第1開口部被收容於標靶收容主體內。

在將電子槍高經度地定位於電子槍殼體內之際，因能夠將第1開口部作為以確認電子槍在電子槍殼體內的位置為目的的觀察窗來利用，所以，容易以目視來確認電子槍與電子槍殼體的內表面是否有接觸等、或容易進行電子槍在電子槍殼體內之位置的微調整。且在組裝X射線管之際，因能夠使電子槍殼體的第1開口部位置於標靶收容主體內，所以，容易進行電子槍殼體對標靶收容主體之組裝作業。因此，伴隨著電子槍殼體的組裝作業之容易化，可使X射線管之組裝作業性變得良好。

又，在電子槍殼體的前端，具有一體地形成於殼體本體部的筒狀突出部，在電子槍的前端，設有插入至突出部 內之筒狀集束電極部，第1開口部是與突出部接近並形成者為佳。針對在電子槍殼體的殼體本體部，接近筒狀的突出部而形成有第1開口部，需要將設置於電子槍的前端之筒狀集束電極部插入至設置於電子槍殼體的前端之筒狀突出部內之本發明的X射線管，當在電子槍側的集束電極部的前端與電子槍殼體的突出部的前端之距離具有分佈時，在集束電極部的電子透鏡效果上會產生參差不齊，無法獲得具有期望的X射線焦點之X射線管。因此，將使電子槍側的集束電極部的前端與電子槍殼體的突出部的前端密接的狀態下做成期望的狀態為佳。在本發明之X射線管，因由第1開口部插入鑷子等的治具，能夠以鑷子等直接夾取集束電極部的附近，所以，可使作業者的力量確實地傳達至集束電極部，可將筒狀的集束電極部確實地壓入至筒狀的突出部內。因此，能夠使集束電極部的前端與電子槍殼體的突出部的前端確實地密接，而可獲得具有期望的X射線焦點之X射線管。

又，在標靶收容主體，理想為具備有：形成於標靶收容主體，將供電子槍殼體的前端側插入之殼體插入孔與標靶收容主體的標靶收容空間連通之第2開口部；將標靶收容空間與外部連通，並且在與第2開口部相對向的位置形成於標靶收容主體的第3開口部；及用來關閉第3開口部之蓋部。藉由這樣的結構，能夠使電子槍殼體的突出部由第2開口部面臨於標靶收容空間內，可將棒狀的治具由第3開口部插入至標靶收容空間內。因此，能夠將棒狀的治 具之前端插入至突出部的前端開口內，故，能夠將電子槍殼體的突出部安裝於正確位置。其結果，可使由集束電極部所射出的電極正確地射中於標靶，獲得期望的X射線焦點。

又，電子槍殼體的突出部對殼體本體部的管軸線呈偏心為佳。藉由這樣的結構，比起電子槍的集束電極部與電子槍殼體的管軸線一致的X射線管，可縮短FOD，能夠提高所攝像之放大透視圖像之放大率。又，前述第3開口部之採用，對電子槍的集束電極部及電子槍殼體的突出部偏心之情況特別有效。

若根據本發明的話，可使電子槍的組裝作業性良好。

以下，參照圖面，詳細說明本發明之X射線管的理想實施形態。

如圖1及圖2所示，X射線管1是在工業用或醫療用等所使用之微小焦點型微聚焦X射線管，具有保持真空之密封構造。此X射線管1是具有玻璃製的電子管2，在此電子管2的封閉之一端，固定有棒狀陽極3的基端，在電子管2的另一端固定有圓筒狀金屬製環2a。再者，在陽極3的前端，為了藉由電子的衝突產生X射線，埋設有由鎢所構成之圓板狀標靶3a。

在設置於電子管2的金屬製環2a，藉由熔接，固定有金屬製(例如不鏽鋼製)的標靶收容主體4。在此標靶收容主體4的上端側開口4b，嵌入有蓋板6，蓋板6藉由熔接來固定於標靶收容主體4。又，在此蓋板6的中央，設有由Be材所構成的X射線輸出窗6a。

且，在標靶收容主體4，設有收容X射線輸出窗6a及對後述的電子槍殼體7的管軸線呈傾斜配置之標靶3a的標靶收容空間S。在標靶收容主體4，電子槍8被填裝於金屬製(例如不銹鋼)的電子槍殼體7之狀態的電子槍組裝體A以電子槍殼體7的管軸線與陽極3的軸線大致呈垂直地交叉的方式安裝著，電子槍組裝體A的前端面臨標靶收容空間S內。因此，由電子槍8所射出之電子會與標靶3a衝突，由標靶3a所釋出的X射線通過X射線輸出窗6a射出至外部。

在此X射線管1，標靶3a上的電子射入位置(X射線焦點位置)與X射線輸出窗6a為止的距離(FOD)越短，所攝像的放大透視圖像的放大率變大，藉由非破壞、非接觸觀察所進行之檢查的精度變高。在X射線管1，為了縮短FOD，使設置於陽極3的標靶3a接近X射線輸出窗6a，伴隨此，使由電子槍8所射出的電子之射出位置接近X射線輸出窗6a。

接著，說明關於用來朝設置於這種位置的標靶3a射出電子之電子槍8及電子槍殼體7。

如圖1至圖3所示，收容電子槍8之電子槍殼體7是 由圓筒狀殼體本體部9、及一體地形成於殼體本體部9的前端之圓筒狀突出部10所構成，在殼體本體部9的一端，設有連續於突出部10之縮徑部9a。突出部10是對通過殼體本體部9的中心之管軸線L朝X射線輸出窗6a側偏心設置，並且，延伸於管軸線L方向。藉由這樣的偏心構造，能使突出部10儘可能地接近X射線輸出窗6a。

在電子槍8的桿板(stem plate)11，固定有桿銷12及金屬製圓筒狀裙部13，在桿銷12a、12b，連接有加熱器16。在桿銷12c，固定有用來調整由加熱器16所釋出的電子量的第1閘極電極部14，該第1閘極電極部14於平板狀部的周緣具有覆蓋加熱器16之立設部。在桿銷12d，用來將通過第1閘極電極部14的電子加以集束之圓筒狀第2閘極電極部(集束電極部)15。又，第1閘極電極部14與第2閘極電極部15之間，藉由未圖示的絕緣構件保持著間隔。又，此第2閘極電極部15被插入至電子槍殼體7的突出部10內。且，在電子槍殼體7的殼體本體部9之外周面的電子射出方向側端(縮徑部9a側端)，於接近突出部10的位置設有矩形第1開口部20(參照圖6)，此第1開口部20被收容於標靶收容主體4內。

如圖4(a)所示，在將電子槍8裝填至電子槍殼體7內之際，夾持固定於桿板11的裙部13，使電子槍8由前端逐漸進入到殼體本體部9的後端開口9b內。然後，如圖4(b)所示，將第2閘極電極部15插入至電子槍殼體7的突出部10內。

在將電子槍8高精度地定位於電子槍殼體7內之際，因前述之第1開口部20可作為以確認8在＋/內的位置為目的之觀察窗來加以利用，所以，對插入時及插入後的電子槍8與電子槍殼體7的內表面有無接觸等的確認作業，雖以往藉由X射線透視等進行，但本發明能以目視來確認。且，因第1開口部20亦可作為鑷子P等的治具之插入口來利用，所以，亦可容易進行電子槍8在電子槍殼體7內之位置的微調整。又，在電子槍殼體7內完成電子槍8的位置調整後，將電子槍8的裙部13熔接於電子槍殼體7，完成電子槍組裝體A之組裝作業。

且，在將電子槍的圓筒狀第2閘極電極部15插入至電子槍殼體7的圓筒狀突出部10之際，當電子槍8側的第2閘極電極部15的前端15a與電子槍殼體7的突出部10的前端10a之距離產生不均時，則在第2閘極電極部15的電子透鏡效果上會產生參差不齊，無法獲得具有期望的X射線焦點之X射線管1。因此，如圖5(a)所示，將電子槍8側的第2閘極電極部15的前端15a與電子槍殼體7的突出部10的前端10a密接的狀態作為期望的狀態(設計上的狀態)為佳，因此，需要支承這些之密接性。另外，如圖5(b)所示，當第2閘極電極部15的前端15a與突出部10的前端10a分離時，則由於因應該分離的距離，在電子透鏡之形成上會產生變化，故變得極為不易獲得具有期望的X射線焦點之X射線管。

因此，在電子槍殼體7的殼體本體部9，接近圓筒狀 的突出部10而形成第1開口部20，故，如圖4(b)所示，將鑷子P等的治具由第1開口部20插入，以鑷子P等直接夾取第1閘極電極部14或第2閘極電極部15，藉此，可使作業者的力量直接傳達至第2閘極電極部15，可將第2閘極電極部15確實地壓入至圓筒狀突出部10內。因此，藉由強力的按壓力，可使第2閘極電極部15的前端15a與電子槍殼體7的突出部10的前端10a確實地密接。

且，在伴隨著X射線管1的小型化，也使電子槍8及電子槍殼體7小型化之情況，必須降低電子槍8的X射線管1或裙部13的機械性強度。在此，當不具有第1開口部20時，則電子槍殼體7內之電子槍8必須僅以由殼體本體部9的後端開口9b壓入電子槍8來進行。但，由於桿銷12或裙部13的機械性強度降低會造成不易進行經由這些構件之充分的按壓，其結果，會產生電子槍殼體7內之電子槍8的定位精度降低的可能性。因此，在電子槍殼體7設置第1開口部20，對電子槍8的小型化產生極大的效果。

又，在封閉具有上述各種優點的第1開口部20之際，例如藉由熔接或軟焊接合平板狀的蓋與電子槍殼體7時，則不僅作業製程繁雜，且由於接合部位成為電子槍8的附近，故亦會直接受到熔接或軟焊時的熱所影響，對電子槍8造成壞影響之虞。又，會有伴隨接合所產生之電子槍殼體7內部空間側之第1開口部20的周緣之形狀變化會對電子槍8的釋出特性產生變化之虞。

因此，如圖1至圖3及圖6所示，於在內部具有標靶 收容空間S的標靶收容主體4，朝圓板狀突緣4a的徑方向突出之電子槍裝設部21被一體地形成。再者，此電子槍裝設部21，理想是設置成為在突緣4a的徑方向，不會由突緣4a突出，在X射線射出方向，不會由X射線輸出窗6a的外側表面(與標靶收容空間S側表面相對向的表面)突出。

藉此，因容易製造標靶收容主體4，並且電子槍裝設部21不會成為阻礙，所以，能夠使X射線管1更接近被照射物。又，在此電子槍裝設部21內，形成有延伸於徑方向的剖面呈圓形之殼體插入孔22(參照圖7)，此殼體插入孔22的直徑是與電子槍組裝體A的殼體本體部9之直徑大致相同，形成殼體插入孔22之壁面22a與殼體本體部9的外周面密接。藉由此壁面22a，做成第1開口部20之蓋(參照圖3)。又，藉由在壁面22a的自由端與縮徑部9a的外周面進行熔接(或軟焊)D，進行標靶收容主體4與電子槍組裝體A的固定，及密封保持，使外部環境氣體不會由殼體插入孔22流入至X射線管1內。

再者，作為第1開口部20的形成區域，為殼體本體部9的外周面中，對桿板11側，受到壁面22a所完全地蓋住之範圍內，針對電子射出方向側，不會到達標靶收容空間S之範圍內。即，殼體本體部9的外周面中，含於殼體插入孔22(壁面22a)之區域。這是由於針對桿板11側，需要以熔接(或軟焊)來進行密封保持，針對電子射出方向，在第1開口部20含於標靶收容空間S之情況， 在露出於標靶收容空間S之第1開口部20的緣部，產生電場的紊亂，會有產生由施加有高電壓的陽極3(標靶3a)朝緣部放電的可能性之故。

如此，因將形成殼體插入孔22的壁面22a作為第1開口部20的蓋(封閉手段)來活用，所以，能以簡單的插入作業，簡單地封住第1開口部20。並且，在對標靶收容主體4將電子槍組裝體A進行固定及相互間的密封保持之際，由於在將第1開口部20收容於殼體插入孔22內部的狀態下能夠進行熔接(或軟焊)D，可對第1開口部20不受熔接(或軟焊)D的影響地加以封住。因此，在組裝X射線管1之際，因將電子槍殼體7的第1開口部20配置於標靶收容主體4內，所以，容易進行電子槍殼體7對標靶收容主體4之組裝作業。又，伴隨電子槍殼體7的組裝作業容易化，使X射線管1的組裝作業性變得良好。

且，在殼體插入孔22的深部側，形成有用來使電子槍殼體7的突出部10面臨於標靶收容主體4的標靶收容空間S內之第2開口部30。此第2開口部30使殼體插入孔22與標靶收容主體4的標靶收容空間S連通。又，在標靶收容主體4，於與第2開口部30相對向的位置形成有第3開口部40，此第3開口部40使標靶收容空間S與外部連通。又，此第2開口部30受到圓板狀蓋部56所覆蓋。

此第3開口部40，利用來使電子正確地射中標靶3a，使電子槍殼體7的突出部10正確地安裝於標靶收容空 間S內。如圖6所示，作為定位調整治具，可利用例如定位棒54。

其次，說明關於將電子槍8與電子槍殼體7的組裝完成之電子槍組裝體A組裝至標靶收容主體4的順序。

如圖7所示，在置於作業台上的平板狀台座塊R上，配置標靶收容主體4，將定位棒54由第3開口部40插入，並且將電子槍組裝體A插入至標靶收容主體4的殼體插入孔22內，使電子槍殼體7的突出部10之開口10b插入至定位棒54的前端。然後，使電子槍組裝體A抵接到殼體插入孔22的深部，一邊維持此狀態，一邊藉由熔接(或軟焊)D將電子槍組裝體A的殼體本體部9固定於標靶收容主體4的電子槍裝設部21。即，藉由殼體插入孔22與定位棒54之相互作用，進行電子槍組裝體A對標靶收容主體4之定位。再者，此熔接D是為了確保氣密性，而施工於殼體本體部9的全周範圍。

然後，由第3開口部40拔出定位棒54。又，將圓板狀蓋部56(參照圖1及圖2)嵌入第3開口部40內，將蓋部56熔接於標靶收容主體4，完成第3開口部40之封閉。

如此，藉由在標靶收容主體4設置第3開口部40，可由第3開口部40，將定位棒54插入至標靶收容空間S內。因此，藉由將電子槍組裝體A插入至標靶收容主體4的殼體插入孔22內，並且將定位棒54的前端插入至突出部10的前端側之開口10b內，可將電子槍組裝體A的突出 部10之開口10b安裝於正確的位置。

其結果，能夠在標靶收容空間S內將電子的射出位置予以正確地定位，可使由第2閘極電極部15所射出的電子正確地射中標靶3a，獲得期望的X射線焦點。又，在電子槍8的第2閘極電極部15及電子槍殼體7的突出部10對管軸線L偏心之情況，當電子槍組裝體A的突出部10之開口10b之位置產生偏移時，則所獲得的X射線焦點會完全改變，故設置此第3開口部40特別有效。

本發明不限於上述實施形態。例如適用於本發明之X射線管的第1開口部20，亦可為矩形，亦可為橢圓形。電子槍殼體7的突出部10亦可與殼體本體部9的管軸線L一致。

如圖8所示，做為其他實施形態之X射線管60，不限於以壁面22a做成為第1開口部20的蓋，於在第1開口部20與壁面22a間具有間隔的狀態下，亦可藉由熔接(或軟焊)D，將標靶收容主體4的電子槍裝設部21之自由端與殼體本體部9的外周面接合。

[產業上的利用可能性]

若根據本發明的話，可使電子槍的組裝作業性變得良好。

60‧‧‧X射線管

3a‧‧‧標靶

4‧‧‧標靶收容主體

7‧‧‧電子槍殼體

8‧‧‧電子槍

9‧‧‧殼體本體部

10‧‧‧突出部

12‧‧‧桿銷

15‧‧‧第2閘極電極部(集束電極部)

20‧‧‧第1開口部

22‧‧‧殼體插入孔

22a‧‧‧殼體插入孔的壁面(關閉手段)

30‧‧‧第2開口部

40‧‧‧第3開口部

56‧‧‧蓋部

S‧‧‧標靶收容空間

L‧‧‧管軸線

P‧‧‧鑷子(治具)

圖1是顯示本發明之X射線管的一實施形態的斷面圖 。

圖2是將圖1所示的X射線管予以分解之斷面圖。

圖3是圖1的局部放大斷面圖。

圖4是顯示電子槍組裝體之組裝順序的斷面圖。

圖5(a)是顯示電子槍的集束電極部被充分地嵌至電子槍殼體的突出部內之狀態的斷面圖，(b)是顯示嵌合不充分的狀態之斷面圖。

圖6是顯示標靶收容主體、電子槍組裝體及定位棒之斜視圖。

圖7是顯示利用定位棒，將電子槍組裝體組裝至標靶收容主體的狀態之斷面圖。

圖8是顯示本發明之X射線管的其他實施形態的斷面圖。

4‧‧‧標靶收容主體

6‧‧‧蓋板

10‧‧‧突出部

10b‧‧‧開口

14‧‧‧第1閘極電極部

15‧‧‧第2閘極電極部

16‧‧‧加熱器

20‧‧‧第1開口部

21‧‧‧電子槍裝設部

22a‧‧‧壁面

30‧‧‧第2開口部

D‧‧‧熔接

Claims (4)

1. 一種X射線管，是用來使從具有桿銷之電子槍所射出的電子射入至標靶，由前述標靶產生X射線之X射線管，其特徵為：具備有：用來收容前述電子槍，並且具有形成於以筒狀的殼體本體部所包圍的管軸線之外周面的第1開口部之電子槍殼體；及在內部具有收容前述標靶的標靶收容空間之金屬製標靶收容主體，設置於前述電子槍殼體之前述第1開口部被收容於前述標靶收容主體內。
2. 如申請專利範圍第1項之X射線管，其中，在前述電子槍殼體的前端，具有一體地形成於前述殼體本體部的筒狀突出部，在電子槍的前端，設有插入至前述突出部內之筒狀集束電極部，前述第1開口部是與前述突出部接近並形成者。
3. 如申請專利範圍第2項之X射線管，其中，在前述標靶收容主體，具備有：形成於前述標靶收容主體，將供前述電子槍殼體的前端側插入之殼體插入孔與前述標靶收容主體的前述標靶收容空間連通之第2開口部；將前述標靶收容空間與外部連通，並且在與前述第2開口部相對向的位置形成於前述標靶收容主體的第3開口部；及 用來關閉前述第3開口部之蓋部。
4. 如申請專利範圍第2項之X射線管，其中，前述電子槍殼體的前述突出部對前述殼體本體部的管軸線呈偏心。