TWI511175B - X-ray generator - Google Patents

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TWI511175B TW100108103A TW100108103A TWI511175B TW I511175 B TWI511175 B TW I511175B TW 100108103 A TW100108103 A TW 100108103A TW 100108103 A TW100108103 A TW 100108103A TW I511175 B TWI511175 B TW I511175B
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Description

X線產生裝置
本發明係關於應用於光照射式靜電除去裝置等之X線產生裝置。
作為上述技術領域中的X線產生裝置，衆所周知具備輸出X線的X線管、將驅動電壓輸入到X線管的電路部、以及容納X線管和電路部的箱體(case)的裝置(例如參照日本專利第4223863號公報)。再者，作為X線管，衆所周知具有藉由施加驅動電壓從而放出電子的電子放出部、藉由照射該電子從而放出X線的X線放出部、容納電子放出部的真空管、以及被連接於真空管的開口部並保持X線放出部的筒狀體的X線管(例如參照日本專利第4223863號公報以及國際專利申請公開第2005/029531號)。
然而，在以上所述的X線產生裝置，例如為了擴大靜電除去裝置的除靜電範圍，希望擴大X線照射角。另一方面，特別是在使用軟X線的情況下，因為X線放出部為高溫，所以希望高效率地冷卻X線放出部。
因此，本發明的課題在於提供一種能夠擴大X線照射角並且能夠高效率地冷卻X線放出部的X線產生裝置。
為瞭解決上述課題，相關於本發明的X線產生裝置，特徵為：是一種具備輸出X線的X線管、將驅動電壓輸入到X線管的電路部、以及容納X線管和電路部的箱體(case)的X線產生裝置；X線管具有藉由施加驅動電壓從而放出電子的電子放出部、藉由照射電子從而放出X線的X線放出部、容納電子放出部的真空管、以及包含凸緣部、從凸緣部向一方側突出並保持X線放出部的第1開口端部和從凸緣部向另一方側突出並被連接於真空管的開口部的第2開口端部的筒狀體；箱體中安裝有X線管的前面嵌板(panel)以及X線管的筒狀體具有導電性以及熱傳導性；筒狀體的第1開口端部被配置於前面嵌板的貫通孔內，筒狀體的凸緣部接觸於前面嵌板。
在該X線產生裝置，筒狀體從凸緣部向一方側突出的第1開口端部保持X線放出部，該第1開口端部被配置於前面嵌板的貫通孔內。由此，X線放出部位於前面嵌板的外表面附近。因此，根據該X線產生裝置，能夠擴大X線照射角。再者，前面嵌板以及筒狀體具有導電性以及熱傳導性，筒狀體的凸緣部接觸於前面嵌板。由此，在X線放出部所產生的熱藉由凸緣部而釋放至前面嵌板。因此，根據該X線產生裝置，能夠高效率地冷卻X線放出部。
在此，較佳者為筒狀體具有包含第1開口端部並且在另一方的端部形成有第1凸緣的第1筒狀構件、以及包含第2開口端部並且在一方的端部形成有第2凸緣的第2筒狀構件；凸緣部藉由接合第1凸緣和第2凸緣而被形成。根據該構成，能夠容易且高精度地形成包含凸緣部、第1開口端部和第2開口端部的筒狀體。
另外，較佳者為第1開口端部在從前面嵌板的前側進行觀察的情況下具有被包含於第2開口端部的外形。根據該構成，能夠擴大凸緣部，從而能夠更加高效率地冷卻X線放出部。
或者，較佳者為第1開口端部在從前面嵌板的前側進行觀察的情況下具有包含第2開口端部的外形。根據該構成，能夠擴大X線放出部，從而能夠進一步擴大X線照射角。
另外，較佳者為第1開口端部的外表面接觸於前面嵌板的貫通孔的內表面。根據該構成，在X線放出部中所產生的熱因為不僅藉由凸緣部而且藉由第1開口端部而向前面嵌板釋放，所以能夠更加高效率地冷卻X線放出部。
或者，較佳者為在第1開口端部的外表面與前面嵌板的貫通孔的內表面之間填充有導電性樹脂材料。根據該構成，在X線放出部中所產生的熱因為不僅藉由凸緣部而且藉由第1開口端部以及導電性樹脂材料而向前面嵌板釋放，所以能夠更加高效率地冷卻X線放出部。
以下，參照附圖，對本發明之較佳的實施方式進行詳細的說明。還有，在各個附圖中，將相同的符號標注於相同或者相當的部分上，從而省略重複的說明。
如圖1以及圖2所示，X線產生裝置1具備由具有導電性以及熱傳導性的材料(例如鋁等的金屬材料)所構成的箱體2。箱體2包含矩形筒狀的箱體主體3、矩形板狀的前面嵌板4以及背面嵌板5。在箱體主體3的下面由小螺釘7固定有例如由不銹鋼構成的安裝基底6。箱體2容納輸出X線的X線管20以及將驅動電壓輸入到X線管20的電路部8。
電路部8將例如-9.5kV的高電位的驅動電壓輸入到X線管20。在電路部8，由經由端子9與外部電源導電連接的低電壓產生部8a而使電位上升至例如-1kV，之後，由高電壓產生部8b而使電位上升至-9.5kV。
低電壓產生部8a和高電壓產生部8b在箱體2內藉由不銹鋼製的遮罩板(shield plate)11而電磁隔離。在箱體2內的底面上不銹鋼製的基底板12與電路部8一起藉由小螺釘固定。基底板12在前端以L字形豎起，並被固定於前面嵌板4。
如圖3所示，X線管20具有例如由科瓦合金玻璃(Kovar-glass)構成的圓筒狀的真空管21。真空管21的前端部(一方端部)敞開，從而成為開口部21a。真空管21的後端部(另一方端部)閉合，從而成為桿件(stem)21b。還有，在桿件21b上殘留有在X線管20製造時供在真空管21內抽真空後進行密封的排氣管21c。
在桿件21b上貫通並固定有一對桿針(stem pin)22。各個桿針22的後端部與電路部8的高電壓產生部8b導電連接。在一對桿針22的前端部架設有作為陰極的燈絲(電子放出部)23。燈絲23藉由桿針22而由電路部8施加驅動電壓，從而放出電子。再者，在一方之桿針22上以包圍燈絲23的方式固定有圓筒狀的聚焦器(focus)24。真空管21容納燈絲23以及聚焦器24。
在真空管21的開口部21a上固定有由具有導電性以及熱傳導性的材料(例如科瓦合金金屬等之金屬材料)構成的圓筒狀的筒狀體25。筒狀體25藉由連接前側的筒狀構件(第1筒狀構件)25a和後側的筒狀構件(第2筒狀構件)25b而形成。筒狀構件25a是包含前側的開口端部(第1開口端部)27並且在後端部上形成有凸緣(第1凸緣)26a的構件。筒狀構件25b是包含後側的開口端部(第2開口端部)28並且在前端部上形成有凸緣(第2凸緣)26b的構件。在筒狀體25上，藉由由點焊接合筒狀構件25a的凸緣26a和筒狀構件25b的凸緣26b，從而形成凸緣部26。
由此，筒狀體25包含凸緣部26、從凸緣部26向前側(一方側)突出的開口端部27、以及從凸緣部26向後側(另一方側)突出的開口端部28。後側的開口端部28以開口彼此連接的方式藉由玻璃熔接而固定於真空管21的開口部21a上。在此，前側的開口端部27的直徑小於後側的開口端部28的直徑。即前側的開口端部27在從前面嵌板4的前側進行觀測的情況下具有被包含於後側的開口端部28的外形。
在前側的開口端部27上以堵塞其開口的方式藉由銀焊而固定有例如由鈹構成的圓板狀的窗構件29。在窗構件29的內表面上藉由蒸鍍而形成有例如由鎢構成的靶(X線放出部)31。這樣，靶31被保持於筒狀體25的開口端部27。靶31藉由照射由燈絲23放出並由聚焦器24聚集的電子束從而放出X線。於是，由靶31放出的X線通過窗構件29而被射出至外部。
接著，對相對於前面嵌板4的X線管20的安裝構造進行說明。如圖4所示，前面嵌板4包含安裝有X線管20的安裝部13。安裝部13藉由前面嵌板4的一部分向內側成為厚壁而形成。在安裝部13的後面13a上形成有剖面圓形的凹部14。在凹部14的底面14a上形成有貫通前面嵌板4的貫通孔4a。
X線管20相對於安裝部13的凹部14從後側插入。在此，筒狀體25的前側的開口端部27被配置於前面嵌板4的貫通孔4a內，筒狀體25的凸緣部26接觸於凹部14的底面14a(即前面嵌板4的內表面)。X線管20在此狀態下中介著O型環15藉由固定螺母16而固定於安裝部13。
更具體地說，將X線管20的真空管21插入到O型環15以及固定螺母16的貫通孔16a中，在凹部14的內表面的內螺紋14b上螺接有固定螺母16的外螺紋16b。由此，筒狀體25的凸緣部26被擠壓於凹部14的底面14a上，從而X線管20被固定於前面嵌板4。還有，固定螺母16例如由黃銅所構成，包含圓柱狀的軀幹部17以及六角頭部18。外螺紋16b被形成於圓柱狀的軀幹部17的外表面。
在如以上所述構成的X線產生裝置1中，箱體2的前面嵌板4以及X線管20的筒狀體25具有導電性以及熱傳導性，並相互接觸。因此，X線管20的靶31通過窗構件29、筒狀體25和前面嵌板4而被維持為接地電位。由此，如果例如-9.5kV的高電位的驅動電壓被施加於燈芯23，那麼在燈芯23中放出電子，該被放出的電子一邊向靶31加速一邊在聚焦器24中聚集。然後，如果該一邊加速一邊聚集的電子被照射於靶31，那麼在靶31中放出X線，該被放出的X線通過窗構件29而被射出至外部。
此時，在X線產生裝置1，筒狀體25從凸緣部26向前側突出的開口端部27保持靶31，該開口端部27被配置於前面嵌板4的貫通孔4a內。由此，靶31位於前面嵌板4的外表面附近(在此為大致同一平面上)。因此，防止了X線的光徑因前面嵌板4而被遮擋，例如能夠以所謂150°的方式(參照圖4)，擴大X線照射角。再者，前面嵌板4以及筒狀體25具有熱傳導性，筒狀體25的凸緣部26接觸於前面嵌板4。由此，在靶31中所產生的熱藉由凸緣部26而被釋放至前面嵌板4。因此，特別是在使用軟X線的情況下，能夠高效率地冷卻容易成為高溫的靶31。
另外，在X線管20中，透過藉由點焊接合筒狀構件25a的凸緣26a和筒狀構件25b的凸緣26b，而形成筒狀體25。根據該構成，能夠容易且高精度地形成包含凸緣部26以及開口端部27、28的筒狀體25。而且，因為可以如以下所述製造X線管20，所以在製造時能夠防止靶31受到熱損傷。
亦即通過銀焊將形成有靶31的窗構件29固定於筒狀構件25a的前側的開口端部27。另一方面，通過玻璃熔接將筒狀構件25b的後側的開口端部28固定於真空管21的開口部21a。之後，通過點焊固定筒狀構件25a的凸緣26a和筒狀構件25b的凸緣26b。由此，在成為最高溫的玻璃熔接時靶31沒有被加熱。
另外，在X線管20中，前側的開口端部27在從前面嵌板4的前側進行觀察的情況下具有被包含於後側的開口端部28的外形。由此，因為相對於前面嵌板4的凸緣部26的接觸面積變寬，所以該構成進一步提高了靶31的冷卻性能。
以上，對本發明之一實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式。例如，真空管21以及筒狀體25並不限定於剖面圓形的圓筒體，也可以是其他的剖面形狀的筒體。
另外，如圖5～圖7所示，形成有靶31的窗構件29從保護窗構件29的觀點出發，可以位於距前面嵌板4的外表面僅規定距離的內側。在此情況下，如圖5所示使貫通孔4a的前側的開口部4b作為向前側逐漸擴展的錐孔，如圖6所示使貫通孔4a的前側的開口部4b作為向前側以階梯狀擴大的帶臺階的孔，就能夠防止X線的光徑因前面嵌板4而被遮擋。再者，如圖7所示將貫通孔4a的前側的開口部4b的高度抑制為較低，也能夠取得相同的效果。
另外，前側的開口端部27的外表面27a也可以接觸於前面嵌板4的貫通孔4a的內表面(例如參照圖5～圖7)。根據該構成，在靶31中所產生的熱因為不僅通過凸緣部26而且還通過開口端部27而釋放至前面嵌板4，所以能夠更加高效率地冷卻靶31。再者，能夠使相對於前面嵌板4的X線管20的安裝狀態穩定化。
或者，如圖8所示，也可以在前側的開口端部27的外表面27a與前面嵌板4的貫通孔4a的內表面之間填充有導電性樹脂材料19。根據該構成，在靶31中所產生的熱因為不僅通過凸緣部26而且還通過開口端部27以及導電性樹脂材料19而釋放至前面嵌板4，所以能夠更高效率地冷卻靶31。再者，能夠使相對於前面嵌板4的X線管20的安裝狀態穩定化。
另外，在箱體2中，至少前面嵌板4中安裝有X線管20的部分可以具有導電性以及熱傳導性。再者，如圖9所示，也可以將前面嵌板4中至少X線管20的凸緣部26所接觸的部分作為裝卸自由的其他構件4c。根據該構成，能夠將導電性和熱傳導性更高的材料用於其他構件4c中。
另外，如圖10所示，前側的開口端部27的直徑也可以大於後側的開口端部28的直徑。即前側的開口端部27在從前面嵌板4的前側進行觀察的情況下也可以具有包含後側的開口端部28的外形。根據該構成，能夠加寬靶31，從而能夠進一步加寬X線照射角。再者，如圖11所示，前側的開口端部27的直徑和後側的開口端部28的直徑也可以大致相等。即在從前面嵌板4的前側進行觀察的情況下，前側的開口端部27的外形和後側的開口端部28的外形也可以大致相同。
根據本發明，能夠擴大X線照射角並且能夠高效率地冷卻X線放出部。
4‧‧‧前面嵌板
4a‧‧‧貫通孔
20‧‧‧X線管
25‧‧‧筒狀體
26‧‧‧凸緣部
27‧‧‧開口端部
31‧‧‧靶
圖1是本發明之一實施方式之X線產生裝置之立體圖。
圖2是沿著圖1的II-II線的剖面圖。
圖3是沿著圖2的III-III線的剖面圖。
圖4是圖1的X線產生裝置中的X線管周邊的剖面圖。
圖5是本發明的其他的實施方式的X線產生裝置中的X線管周邊的剖面圖。
圖6是本發明的其他的實施方式的X線產生裝置中的X線管周邊的剖面圖。
圖7是本發明的其他的實施方式的X線產生裝置中的X線管周邊的剖面圖。
圖8是本發明的其他的實施方式的X線產生裝置中的X線管周邊的放大剖面圖。
圖9是本發明的其他的實施方式的X線產生裝置中的X線管周邊的剖面圖。
圖10是本發明的其他的實施方式的X線產生裝置中的X線管周邊的剖面圖。
圖11是本發明的其他的實施方式的X線產生裝置中的X線管周邊的剖面圖。
4．．．前面嵌板
4a．．．貫通孔
13．．．安裝部
13a．．．後面
14．．．凹部
14a．．．底面
14b．．．內螺紋
15．．．O型環
16．．．固定螺母
16a．．．貫通孔
16b．．．外螺紋
17．．．軀幹部
18．．．六角頭部
20．．．X線管
21．．．真空管
22．．．桿針
23．．．燈芯
24．．．聚焦器
25．．．筒狀體
26．．．凸緣部
27．．．開口端部
27a．．．外表面
28．．．開口端部
29．．．窗構件
31．．．靶

Claims (5)

  1. 一種X線產生裝置，係具備：輸出X線的X線管；將驅動電壓輸入到上述X線管的電路部；以及容納上述X線管和上述電路部的箱體之X線產生裝置，其特徵為：上述X線管具有：電子放出部，藉由施加上述驅動電壓從而放出電子；X線放出部，藉由被上述電子照射從而放出上述X線；真空管，容納上述電子放出部；以及筒狀體，包含凸緣部、從上述凸緣部向一方側突出並且保持上述X線放出部的第1開口端部以及從上述凸緣部向另一方側突出並且被連接於上述真空管的開口部的第2開口端部；上述箱體中安裝有上述X線管的前面嵌板以及上述X線管的上述筒狀體具有導電性以及熱傳導性，上述筒狀體的上述第1開口端部被配置於上述前面嵌板的貫通孔內，上述筒狀體的上述凸緣部接觸於上述前面嵌板；在從上述前面嵌板的前側進行觀察的情況下，上述第1開口端部具有被包含於上述第2開口端部的外形。
  2. 一種X線產生裝置，係具備：輸出X線的X線管；將驅動電壓輸入到上述X線管的電路部；以及容納上述X線管和上述電路部的箱體之X線產生裝置，其特徵 為：上述X線管具有：電子放出部，藉由施加上述驅動電壓從而放出電子；X線放出部，藉由被上述電子照射從而放出上述X線；真空管，容納上述電子放出部；以及筒狀體，包含凸緣部、從上述凸緣部向一方側突出並且保持上述X線放出部的第1開口端部以及從上述凸緣部向另一方側突出並且被連接於上述真空管的開口部的第2開口端部；上述箱體中安裝有上述X線管的前面嵌板以及上述X線管的上述筒狀體具有導電性以及熱傳導性，上述筒狀體的上述第1開口端部被配置於上述前面嵌板的貫通孔內，上述筒狀體的上述凸緣部接觸於上述前面嵌板；在從上述前面嵌板的前側進行觀察的情況下，上述第1開口端部具有包含上述第2開口端部的外形。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之X線產生裝置，其中上述筒狀體具有包含上述第1開口端部並且在另一方的端部形成有第1凸緣的第1筒狀構件、以及包含上述第2開口端部並且在另一方的端部形成有第2凸緣的第2筒狀構件，上述凸緣部藉由接合上述第1凸緣和上述第2凸緣而 被形成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之X線產生裝置，其中上述第1開口端部的外表面接觸於上述前面嵌板的上述貫通孔的內表面。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之X線產生裝置，其中在上述第1開口端部的外表面與上述前面嵌板的上述貫通孔的內表面之間填充有導電性樹脂材料。
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