WO2022172480A1 - Ｘ線管 - Google Patents
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Definitions
- An embodiment of the present invention relates to an X-ray tube.
- an X-ray tube consists of a vacuum envelope that keeps the inside in a vacuum, a cathode that is provided in the vacuum envelope and emits an electron beam, and an electron beam that is provided inside the vacuum envelope and emitted from the cathode. It has an anode target that emits X-rays incident on the focal plane, and an X-ray emission window that transmits X-rays emitted from the focal plane of the anode target.
- recoil electrons are generated when the electron beam emitted from the cathode collides with the focal plane of the anode target. Recoil electrons fly out in all directions, and fly in the direction of lower potential due to the electric field.
- Some recoil electrons emit secondary electrons when they collide with the vacuum envelope. Due to these recoil electrons and secondary electrons, a charging phenomenon occurs on the inner surface of the vacuum envelope 3, and the potential gradient between the vacuum envelope 3 and the X-ray radiation window increases, making it easier for discharge to occur. , X-rays obtained through the X-ray radiation window may cause problems such as an abnormal X-ray image and apparatus stoppage. In order to deal with such problems, a technique has been proposed in which a hood or the like is provided to cover the anode target to prevent recoil electrons and secondary electrons from going toward the inner surface of the vacuum envelope.
- the present embodiment has been made in view of the above points, and its purpose is to provide an X-ray tube that can prevent problems such as X-ray image abnormalities and device stoppages with a simple configuration.
- one embodiment includes a vacuum envelope that maintains the interior in a vacuum, a cathode that is provided in the vacuum envelope and emits an electron beam, and a cathode that is provided in the vacuum envelope and An X-ray tube comprising: an anode target for emitting X-rays when the electron beam emitted from the cathode is incident on a focal plane; and an X-ray emission window for transmitting the X-rays emitted from the focal plane of the anode target.
- the X-ray radiation window includes a window material and a support for the window material
- the vacuum envelope has a joint portion that is joined to the support and faces the outside of the vacuum envelope.
- the support is an X-ray tube provided with a cover that covers the inner peripheral surface of the joint.
- FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of an X-ray tube according to an embodiment.
- FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of an X-ray tube according to a comparative example.
- the X-ray tube 1 is a fixed anode X-ray tube, and includes a vacuum envelope 3 that maintains a vacuum inside, a cathode 5 provided in the vacuum envelope 3, and an anode 7. , with an X-ray emission window 9 .
- the vacuum envelope 3 is made of an insulator such as glass or ceramics.
- the cathode 5 is arranged on one side within the vacuum envelope 3 and is provided with a filament 11 .
- the cathode 5 emits an electron beam 13 from the filament 11 in the X direction in FIG.
- the anode 7 is arranged on the other side in the vacuum envelope 3 , facing the cathode 5 , and is provided with an anode target 15 .
- the anode target 15 emits X-rays 8 in the Z direction in FIG. 1 when the electron beam 13 emitted from the filament 11 of the cathode 5 collides with the focal plane.
- the X-ray radiation window 9 is composed of a window material 17 and a support 19 that supports the window material 17 .
- the window material 17 is made of a material that attenuates the X-rays 8 less, such as Be (beryllium), and is formed as thin as several tens of micrometers to several hundred micrometers.
- the window material 17 allows the X-rays 8 to pass therethrough while keeping the inside of the vacuum envelope 3 airtight.
- the support 19 is insulated from the anode 7 and the cathode 5 and is designed with sufficient withstand voltage for high voltages.
- the support 19 includes a window holding portion 21, a support-side joint portion 23 joined to an envelope-side joint portion (joint portion) 3a formed in the vacuum envelope 3, and a cover portion 25. ing.
- the envelope-side joint portion 3a is formed so as to protrude outward from the vacuum envelope 3 continuously from the envelope main body 3b.
- the cover portion 25 has a cylindrical shape, is arranged from the support side joint portion 23 to the inner peripheral side of the envelope side joint portion 3a, and is provided along the inner peripheral surface of the envelope side joint portion 3a. and covers the entire inner peripheral surface of the envelope-side joint portion 3a. Furthermore, in the present embodiment, the cover portion 25 is arranged inside the vacuum envelope 3 relative to the window member holding portion 21, which is the position at which the window member 17 is attached, so that the envelope side joint portion 3a is raised. It extends to the starting position K.
- the direction of the recoil electrons a and the field-emitted electrons b change depending on the design of the X-ray tube 1 and the electric field. Further, secondary electrons are generated when the recoil electrons a collide with the vacuum envelope 3 . Then, when the recoil electrons a heading for the X-ray emission window 9 collide with the enclosure-side joint portion 3a of the vacuum envelope 3, the electrical charge causes a potential difference and discharge occurs at this portion, causing the X-ray emission window 9 to collapse. It will adversely affect the X-rays 8 that pass through.
- the cover portion 25 of the support 19 covers the inner peripheral surface of the envelope-side joint portion 3a of the vacuum envelope 3. Therefore, the recoil electrons a heading for the X-ray radiation window 9 can be prevented from colliding with the envelope-side junction 3a of the vacuum envelope 3.
- FIG. 1 As a result, the enclosure-side joint portion 3a is prevented from being positively or negatively charged.
- the support 19 of the X-ray radiation window 9 is simply provided with the covering portion 25 that covers the inner peripheral surface of the envelope-side joint portion 3a, so the configuration is simple.
- the covering portion 25 is arranged inside the vacuum envelope 3 relative to the mounting position of the window member 17, so that the X-rays 8 passing through the window member 17 are located on the envelope side. It is possible to effectively prevent problems due to electrification of the joint portion 3a.
- cover portion 25 is formed integrally with the support 19 , it may be formed separately and fixed to the window member holding portion 21 .
- the cover portion 25 is not limited to being formed in a cylindrical shape, and may be formed in a tubular shape of a truncated cone, the diameter of which narrows toward the inner side of the vacuum envelope 3 .
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Abstract
内部を真空に保持する真空外囲器と、真空外囲器内に設けて電子ビームを放出する陰極と、真空外囲器内に設けて陰極から放出する電子ビームが焦点面に入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、陽極ターゲトの焦点面から放出するＸ線を透過させるＸ線放射窓とを備えるＸ線管であって、Ｘ線放射窓は、窓材と、窓材の支持体とを備え、真空外囲器には支持体に接合する接合部が真空外囲器の外側に向けて突設して形成されており、支持体は、接合部の内周面を覆う覆い部を備えている。
Description
本発明の実施形態は、Ｘ線管に関する。
一般に、Ｘ線管は、内部を真空に保持する真空外囲器と、真空外囲器内に設けて電子ビームを放出する陰極と、真空外囲器内に設けて陰極から放出する電子ビームが焦点面に入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、陽極ターゲトの焦点面から放出するＸ線を透過させるＸ線放射窓とを備えている。
係るＸ線管では、陰極から放出された電子ビームは陽極ターゲットの焦点面に衝突した際に反跳電子が発生することが知られている。反跳電子はあらゆる方向に飛び出し、電界によってポテンシャルの低い方向に飛んでいく。一部の反跳電子は真空外囲器に衝突した際に二次電子を放出する。
これらの反跳電子や二次電子により、真空外囲器３の内面で帯電現象が発生し、真空外囲器３とＸ線放射窓の間で電位勾配が大きくなり放電が発生しやすくなるため、Ｘ線放射窓を通過して得たＸ線のＸ線画像異常や装置停止等の不具合が生じる場合がある。
このような不具合に対して、陽極ターゲットを覆うフード等を設けて、反跳電子や二次電子が真空外囲器の内面に向かうのを防止する技術が提案されている。
係るＸ線管では、陰極から放出された電子ビームは陽極ターゲットの焦点面に衝突した際に反跳電子が発生することが知られている。反跳電子はあらゆる方向に飛び出し、電界によってポテンシャルの低い方向に飛んでいく。一部の反跳電子は真空外囲器に衝突した際に二次電子を放出する。
これらの反跳電子や二次電子により、真空外囲器３の内面で帯電現象が発生し、真空外囲器３とＸ線放射窓の間で電位勾配が大きくなり放電が発生しやすくなるため、Ｘ線放射窓を通過して得たＸ線のＸ線画像異常や装置停止等の不具合が生じる場合がある。
このような不具合に対して、陽極ターゲットを覆うフード等を設けて、反跳電子や二次電子が真空外囲器の内面に向かうのを防止する技術が提案されている。
しかし、反跳電子や二次電子が真空外囲器の内面に向かうのを防止する従来の技術では、装置が複雑になるという問題があった。
本実施形態は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、簡易な構成で、Ｘ線画像異常や装置停止等の不具合を防止できるＸ線管を提供することにある。
上記課題を解決するため、一実施形態は、内部を真空に保持する真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けて電子ビームを放出する陰極と、前記真空外囲器内に設けて前記陰極から放出する前記電子ビームが焦点面に入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲトの前記焦点面から放出する前記Ｘ線を透過させるＸ線放射窓とを備えるＸ線管であって、前記Ｘ線放射窓は、窓材と、前記窓材の支持体とを備え、前記真空外囲器には前記支持体に接合する接合部が前記真空外囲器の外側に向けて突設して形成されており、前記支持体は、前記接合部の内周面を覆う覆い部を備えているＸ線管である。
以下に、図面を参照しながら、一実施形態に係るＸ線管について詳細に説明する。なお、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
図１に示すように、Ｘ線管１は、固定陽極Ｘ線管であり、内部を真空に保持する真空外囲器３と、真空外囲器３内に設けた陰極５と、陽極７と、Ｘ線放射窓９を備えている。
真空外囲器３は、ガラスやセラミックスなどの絶縁物で形成されている。
図１に示すように、Ｘ線管１は、固定陽極Ｘ線管であり、内部を真空に保持する真空外囲器３と、真空外囲器３内に設けた陰極５と、陽極７と、Ｘ線放射窓９を備えている。
真空外囲器３は、ガラスやセラミックスなどの絶縁物で形成されている。
陰極５は、真空外囲器３内の一方側に配置されており、フィラメント１１が設けられている。陰極５では、フィラメント１１から電子ビーム１３を、図１のＸ方向に向けて放出する。
陽極７は、陰極５に対向して、真空外囲器３内の他方側に配置されており、陽極ターゲット１５が設けられている。陽極ターゲット１５は、陰極５のフィラメント１１から放出された電子ビーム１３が焦点面に衝突して、図１のＺ方向に向けてＸ線８を放出する。
陽極７は、陰極５に対向して、真空外囲器３内の他方側に配置されており、陽極ターゲット１５が設けられている。陽極ターゲット１５は、陰極５のフィラメント１１から放出された電子ビーム１３が焦点面に衝突して、図１のＺ方向に向けてＸ線８を放出する。
Ｘ線放射窓９は、窓材１７と、窓材１７を支持する支持体１９とから構成されている。
窓材１７は、Ｘ線８の減衰が少ない材料、たとえばＢｅ（ベリリウム）で形成され、また、厚さは数１０μｍ～数１００μｍと薄く成形されている。窓材１７は、真空外囲器３の内部の気密状態を保持しつつＸ線８を透過させる。
支持体１９は、陽極７及び陰極５と絶縁されており、高電圧に対して十分な耐電圧に合わせて設計されている。
この支持体１９は、窓材保持部２１と、真空外囲器３に形成された外囲器側接合部（接合部）３ａに接合される支持体側接合部２３と、覆い部２５とを備えている。
窓材１７は、Ｘ線８の減衰が少ない材料、たとえばＢｅ（ベリリウム）で形成され、また、厚さは数１０μｍ～数１００μｍと薄く成形されている。窓材１７は、真空外囲器３の内部の気密状態を保持しつつＸ線８を透過させる。
支持体１９は、陽極７及び陰極５と絶縁されており、高電圧に対して十分な耐電圧に合わせて設計されている。
この支持体１９は、窓材保持部２１と、真空外囲器３に形成された外囲器側接合部（接合部）３ａに接合される支持体側接合部２３と、覆い部２５とを備えている。
外囲器側接合部３ａは、外囲器本体３ｂから連続して、真空外囲器３の外側に向けて突設して形成されている。
覆い部２５は、円筒形状を成し、支持体側接合部２３から、外囲器側接合部３ａの内周側に配置されており、外囲器側接合部３ａの内周面に沿って設けてあり、外囲器側接合部３ａの内周面全面を覆っている。
更に、本実施形態では、覆い部２５は、窓材１７の取り付け位置である窓材保持部２１よりも真空外囲器３の内側に配置されており、外囲器側接合部３ａの立ち上げ開始位置Ｋまで延出されている。
覆い部２５は、円筒形状を成し、支持体側接合部２３から、外囲器側接合部３ａの内周側に配置されており、外囲器側接合部３ａの内周面に沿って設けてあり、外囲器側接合部３ａの内周面全面を覆っている。
更に、本実施形態では、覆い部２５は、窓材１７の取り付け位置である窓材保持部２１よりも真空外囲器３の内側に配置されており、外囲器側接合部３ａの立ち上げ開始位置Ｋまで延出されている。
次に、本実施形態の作用効果について、説明する。
まず、比較例の図２を参照して、覆い部２５が無い場合につて、説明する。尚、図２では、上述した実施形態に係るＸ線管１と同一の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付しており、上述した実施形態とは、支持体１９に覆い部２５が形成されていないことのみが異なっている。
まず、比較例の図２を参照して、覆い部２５が無い場合につて、説明する。尚、図２では、上述した実施形態に係るＸ線管１と同一の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付しており、上述した実施形態とは、支持体１９に覆い部２５が形成されていないことのみが異なっている。
陰極５のフィラメント１１から放出された電子ビーム１３は、陽極７の陽極ターゲット１５に衝突した際に、反跳電子ａが発生する。反跳電子ａは陽極ターゲット１５から、あらゆる方向に飛び出し、電界によってポテンシャルの低い方向に飛んでいく。その飛んで行った一部の反跳電子ａが真空外囲器３の内面に衝突した際に、真空外囲器３を二次電子放出係数によって正或いは負に帯電させる。また、陰極５から電界放出された電子ｂが同様に真空外囲器３に衝突し、真空外囲器３を正或いは負に帯電させる。但し、反跳電子ａの方向や電界放出された電子ｂはＸ線管１の設計や電界によって反跳電子ａや電界放出された電子ｂの方向は変化する。尚、反跳電子ａが真空外囲器３に衝突したときに更に、二次電子が生じる。
そして、Ｘ線放射窓９に向かう反跳電子ａが、真空外囲器３の外囲器側接合部３ａに衝突すると、帯電により電位差が生じこの部分で放電が生じ、Ｘ線放射窓９を通過するＸ線８に悪影響を与えることになる。
そして、Ｘ線放射窓９に向かう反跳電子ａが、真空外囲器３の外囲器側接合部３ａに衝突すると、帯電により電位差が生じこの部分で放電が生じ、Ｘ線放射窓９を通過するＸ線８に悪影響を与えることになる。
これに対して、図１に示すように、本実施形態のＸ線放射窓９では、支持体１９の覆い部２５が真空外囲器３の外囲器側接合部３ａの内周面を覆っているので、Ｘ線放射窓９に向かう反跳電子ａが真空外囲器３の外囲器側接合部３ａに衝突するのを防止できる。これにより、外囲器側接合部３ａでは、この部分が正或いは負に帯電するのを防止する。
このようにＸ線管１の使用時には、Ｘ線放射窓９の周辺で帯電現象を防止し、真空外囲器３と、Ｘ線放射窓９支持体１９との間の電位勾配を低減し、Ｘ線放射窓９の周辺で放電が発生し難くなるため、Ｘ線画像異常や装置停止等の不具合を防止できる。
しかも、本実施形態では、Ｘ線放射窓９の支持体１９に、外囲器側接合部３ａの内周面を覆う覆い部２５を形成するだけであるから、構成が簡易である。
しかも、本実施形態では、Ｘ線放射窓９の支持体１９に、外囲器側接合部３ａの内周面を覆う覆い部２５を形成するだけであるから、構成が簡易である。
更に、本実施形態では、覆い部２５は、窓材１７の取り付け位置よりも真空外囲器３の内側に配置されているから、窓材１７を通過するＸ線８に対して外囲器側接合部３ａの帯電による不具合を有効に防止できる。
上述した一実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、覆い部２５は支持体１９に一体に形成したが、別体にして窓材保持部２１に固定しても良い。
また、覆い部２５は、円筒形状に形成することに限らず、真空外囲器３の内側ほど径を狭める円錐台の筒形状であっても良い。
例えば、覆い部２５は支持体１９に一体に形成したが、別体にして窓材保持部２１に固定しても良い。
また、覆い部２５は、円筒形状に形成することに限らず、真空外囲器３の内側ほど径を狭める円錐台の筒形状であっても良い。
Claims (2)
- 内部を真空に保持する真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けて電子ビームを放出する陰極と、前記真空外囲器内に設けて前記陰極から放出する前記電子ビームが焦点面に入射してＸ線を放出する陽極ターゲットと、前記陽極ターゲトの前記焦点面から放出する前記Ｘ線を透過させるＸ線放射窓とを備えるＸ線管であって、
前記Ｘ線放射窓は、窓材と、前記窓材の支持体とを備え、
前記真空外囲器には前記支持体に接合する接合部が前記真空外囲器の外側に向けて突設して形成されており、
前記支持体は、前記接合部の内周面を覆う覆い部を備えているＸ線管。 - 前記覆い部は、前記窓材の取り付け位置よりも真空外囲器の内側に配置されている請求項１に記載のＸ線管。
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2023
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