CN1572011A - X射线管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

X射线管(1)包含一端连接管壳主体(4)而另一端具有往内延伸的内筒部(10a)的真空管(10)、一端的外周具有与内筒部(10a)接触的鼓出部(11a)并且另一端通过内筒部(10a)从管壳(10)伸出到外方的金属管(11)、以及一端支持靶(T)而另一端穿通金属管(11)的靶支持体(12)。而且，将真空管(10)的内筒部(10a)和金属管(11)的鼓出部(11a)贴紧，在从真空管(10)伸出的金属管(11)的端部焊接靶支持体(12)。

Description

X射线管及其制造方法

                             技术领域

本发明涉及X射线管及其制造方法，尤其涉及可将X射线焦点设定得极微小的微聚焦X射线管及其制造方法。

                             背景技术

X射线管使电子碰撞靶，从而输出X射线，历来用作非破坏性检查和非接触性检查等中用的X射线检查装置等的X射线发生源。作为这种X射线管，例如已经知道实开平3-110753号所揭示的。该公报记载的X射线管具有将玻璃等绝缘材料成形为大致筒状的真空管壳。真空管壳的两端部整个周边往内折叠，从而真空管壳的两端分别形成往管壳内部延伸的内筒部。在一个内筒部上固定包含阴极灯丝和集束电极的电子产生单元。另一折叠部上紧贴金属管。然后，将支持靶的靶支持体固定在该金属管上，从而使电子产生单元与靶相互对置。

近年来，为了进一步提高X射线检查装置等拍摄的透视图像的鲜明度和放大率，要求使X射线管的X射线焦点尺寸(直径)进一步微小。因此，对可将X射线焦点设定得极微小的微聚焦X射线管的需求不断提高。为了这样将X射线焦点设定得极微小，需要在真空管壳上高精度安装接受电子的靶。

                             发明内容

然而，上述已有X射线管中，首先，在使内筒部与金属管紧贴时，难以在真空管壳上高精度安装金属管。同时，已有X射线管中，必须将金属管和靶支持体固定在真空管壳的内部。因此，为了对金属管高精度固定靶支持体，需要大量劳力。这样，已有的X射线管中，由于制造时的尺寸精度和装配精度，往往难以将X射线的焦点设定得微小。

因此，本发明的目的为：提供一种X射线管和X射线管制造方法，该X射线管高精度装配各组成部件，可将X射线焦点设定得极微小，该制造方法良好保持制造时的尺寸精度和装配精度，能方便地制造可将X射线焦点设定得极微小的X射线管。

为了达到上述目的，本发明的X射线管使电子产生单元发出的电子碰撞靶，从而输出X射线，其中包含具有收装电子产生单元的收装部的管壳主体、一端连接管壳主体而另一端具有往内延伸的内筒部的绝缘真空管、一端的外周具有紧贴内筒部的鼓出部并且另一端通过内筒部从真空管伸出到外方的金属管、以及一端支持靶而且另一端穿通金属管并焊接在其端部的靶支持体。

此X射线管使电子产生单元发出的电子碰撞靶，从而输出X射线。因此，该X射线管具有包含产生电子的阴极等的电子产生单元、成为阳极的靶和支持该靶的靶支持体。此X射线管还具有管壳主体和真空管。这些管壳主体和真空管构成收装电子产生单元和靶的真空管壳。

管壳主体具有收装电子产生单元的收装部。用玻璃和陶瓷等绝缘体将真空管形成大致筒状，使其一端连接管壳主体。真空管的另一端设置往内延伸的内筒部。即，真空管的另一端部，例如整个周边往内侧折叠，使中央部形成孔部。在此真空管中安装用于固定靶支持体的金属管。

金属管在其一端具有可接触真空管的内筒部的鼓出部。即。金属管的一端部，例如整个周边往外侧折叠，在金属管一端的外周形成与真空管的内筒部直径大致相同的筒状部。另一方面，使金属管的另一端穿通真空管的内筒部。而且，使支持靶的靶支持体的另一端可穿通该金属管。

上述那样的组成部件构成的本发明X射线管按照下面的步骤制造。这时预先在真空管中安装金属管。真空管中安装金属管时，在使金属管从内筒部伸出到外方的状态下，使内筒部(其端面)与金属管的鼓出部(其端面)相互贴紧。这时，能在真空管内将金属管准确定位，因而能使双方高精度贴紧。

然后，例如管壳主体连接真空管后，在将靶支持体的另一端(部支持靶的一侧的端部)插入固定在真空管中的金属管的状态下，把靶支持体焊接到从真空管伸出的金属管的端部。这时，一面使用夹具或光学式位置传感器等，一面使靶支持体对金属管滑动，从而可高精度决定靶的安装位置。于是，可从真空管外部方便地进行将靶支持体焊接到金属管的作业。由此，能高精度牢固地固定靶支持体和金属管，同时可使管壳主体和真空管组成的真空管壳内部可靠地保持气密。

这样，本发明的X射线管中，能在极高精度定位的状态下，装配各组成部件，可高精度确定电子产生单元与靶的位置关系。因此，利用此X射线管，可将X射线焦点设定得极微小。

另一方面，本发明的X射线管制造方法使来自管壳主体中收装的电子产生单元的电子碰撞靶支持体支持的靶，从而输出X射线，其中使用在连接管壳主体的一侧的相反侧具有往内伸出的内筒部的真空管和外周具有接触真空管的内筒部的鼓出部并且可穿通内筒部的金属管，在使金属管从内筒部伸出到真空管外方的状态下，使内筒部的端面与金属管的鼓出部相互贴紧；将靶支持体插入所述金属管，同时将靶支持体焊接在从真空管伸出的真空管的端部。

根据此X射线管制造方法，可对各组成部件进行装配，同时良好保持制造时的尺寸精度和装配精度。因此，采用此X射线管制造方法，能方便地制造可将X射线焦点设定得极微小的X射线管。

这种情况下，最好在金属管的端部焊接靶支持体时，使用夹具，将靶支持体对金属管定位。也可在金属管的端部焊接靶支持体时，使用位置检测设定，将靶支持体对金属管定位。

                            附图说明

图1所示为本发明X射线管的截面图，图2为其侧视图；

图3是说明此X射线管的电子枪收装部内的组成用的截面图，图4所示为构成此X射线管的真空管和金属管的截面图；

图5是说明本发明X射线管制造方法用的流程图；

图6～图9是说明对真空管定位靶支持体的方法用的模式图；

图10～图12是说明另一形态的本发明X射线管制造方法用的流程图。

                          实施发明的最佳方式

下面，参照附图详细说明本发明的较佳实施方式。为了便于理解，各图中，对相同的组成要素尽可能带有相同的参考号，以省略重复说明。

图1所示为本发明X射线管较佳实施方式的截面图。该图所示的X射线管1例如用作X射线检查装置较佳，其中具有真空管壳2、电子产生单元(电子枪)3和靶T。电子产生单元3具有使BaO浸渍在多孔性钨等中的阴极C。靶T以保护层为中介，在碳层上叠加钨等组成的X射线发生膜。将这些电子产生单元3和靶T收装在真空管壳2的内部，在真空管壳2的内部从电子产生单元3发出的电子碰撞靶T时，输出X射线。真空管壳2如图1所示，主要由管壳主体4和真空管10组成。

管壳主体4由收装成为阳极的靶T的壳体部5和收装成为阴极的电子产生单元3的电子枪收装部6组成。用金属等将壳体部5形成筒状，其中具有内部空间5a。壳体部5的外周设置固定在X射线检查装置(图中未示出)的框体等上的凸缘部5b。壳体部5的图1中的下部固定具有输出窗7a的盖板7，由该盖板7封闭内部空间5a的一端。另一方面，如图2所示，电子枪收装部6形成具有大致长方形的截面的筒状，并且连接(固定)在壳体部5的侧部下方。如图1所示，壳体部5的轴心与电子枪收装部6的轴心大致正交，电子枪收装部6的内部通过小孔与壳体部5的内部空间5a连通。

说明此电子枪收装部6内收装的电子产生单元3。如图1和图3所示，电子产生单元3包含阴极C、灯丝30、第1栅极31和第2栅极32。这些阴极C、灯丝30、第1栅极31和第2栅极32分别通过平行延伸的多根(本实施方式中为8根)引脚33a～33h，安装到管座引脚板34上。具体而言，将阴极C装于固定在管座引脚板34上的引脚33a(参考图2)，通过此引脚33a从外部供电。同样，将灯丝30装于固定在管座引脚板34上的引脚33b、33c(参考图2)，通过这些引脚33b、33c从外部供电。

第1栅极31装于固定在管座引脚板34上的引脚33d、33e、33f、33g，通过这些引脚33d、33e、33f、33g从外部供电。第2栅极32装于固定在管座引脚板34上的引脚33h，通过此引脚33h从外部供电。这样在管座引脚板34上将阴极C等合为一体的电子产生单元3从小孔6a的相反侧的端部插入电子枪收装部6内，并且在电子枪收装部6的端部固定管座引脚板34。

另一方面，用玻璃和陶瓷等绝缘体将与管壳主体4一起构成真空管壳2的真空管10形成大致筒状。如图1所示，真空管10的一端(图1中的下端侧)紧贴金属等组成的环形构件8。然后，将该环形构件8接合(焊接)到构成管壳主体4的壳体部5上。这样，就将真空管10的一端接合于管壳主体4。

与此相对应，真空管10的另一端(图1和图4中的上端侧)如图1和图4所示，设置往内延伸的圆筒状的内筒部10a。即，真空管10的另一端部(上端部)整个周边往内折叠，使中央部形成孔部。由此，真空管10的另一端通过内筒部10a的内部对外开放。然后，在真空管10的内筒部10a中安装将靶T支持在壳体部5内用的金属管11。

金属管11如图4所示，具有基本上小于真空管10的内筒部10a的内径的外径。金属管11在其一端(图4中的下端侧)的外周具有鼓出部11a。即，金属管11的一端部整个周边往外侧折叠，从而在金属管11的一端的外周形成直径与真空管的内筒部10a大致相同的筒状部(外筒部)。于是，能使金属管11的另一端(图4中的上端侧)穿通真空管的内筒部10a。

使金属管11的另一端穿通真空管的内筒部10a，则鼓出部11a的端面接触真空管10中设置的内筒部10a。内筒部10a与鼓出部11a接触时，金属管11的另一端如图1所示，通过内筒部10a从真空管10伸出到外方。于是，使真空管10的端面与鼓出部11a的端面相互紧贴。

这样安装于真空管10的金属管11，在其一端穿通支持靶T的靶支持体12的另一端。用铜材等将靶支持体12形成棒状，其一端具有倾斜面12a，倾斜成随着从真空管10侧往壳体部5侧(图1中，从上侧往下侧)远离电子产生单元3(参考图1)。将靶T埋在靶支持体12的端部使其与该倾斜面12a拉平。

然后，将靶支持体12的另一端部(图1中的上端部)焊接到从真空管10伸出的金属管11的端部。由此，靶支持体12大致平行于真空管10和壳体部5的轴心地延伸，同时与电子产生单元3的电子行进方向大致正交。因此，在真空管壳2的内部，电子产生单元(电子枪)3发出的电子碰撞靶T时，从靶T的表面往与电子行进方向大致正交的方向输出X射线。X射线通过覆盖壳体部5的开放端(真空管10的相反侧的端部)的盖板7的输出窗7a反射到外部。又在真空管10内安装覆盖电极14，覆盖内筒部10a与金属管11的鼓出部11a的紧贴部。

接着，说明制造上述那样组成的X射线管1的方法，即本发明的X射线管制造方法。装配上述组成部件构成的本发明X射线管1时，在规定的阶段将壳体部5和电子枪输入部6接合，以装配管壳主体4，同时将金属管11预先安装到真空管10。真空管10中安装金属管11时，在使金属管11从内筒部10a伸出到真空管10的外方的状态下，使内筒部10a的端面与金属管11的鼓出部11a的端面相互紧贴。这时，由于真空管10的内筒部10a的相反侧的端部完全开放(参考图4)，能方便且准确地在真空管10内将金属管11定位。因此，可在高精度定位的状态下，使真空管以0与金属管11紧贴。

然后，例如按图5所示的步骤安排各组成部件。即，首先，接合装好金属管11的真空管10和管壳主体4(S10)。其中，焊接对真空管10预先贴紧的环形构件8与管壳主体4(壳体部5)。接着，在管壳主体4接合真空管10的状态下，以固定在真空管10上的金属管11中插入靶支持体12的另一端(不支持靶T的一侧的端部)的状态，对真空管10定位靶支持体12。进而，将靶支持体12焊接到从真空管19伸出的金属管11的端部(S12)。

其中，对真空管10(金属管11)定位靶支持体12时，最好使用图6和图7所示那样的夹具。图6所示的夹具60可从真空管10的相反侧的开放端对构成管壳主体4的壳体部5的内部空间5a进行配合。此夹具60嵌入壳体部5的内部空间5a时，与插入金属管11的靶支持体12的端部衔接，使靶T位于预定的安装处。即，夹具60具有与靶支持体12的倾斜面12a对接的倾斜面61以及与靶支持体12的端面12b对接的基准面62。

另一方面，图7所示的夹具70可从电子枪收装部6的开放端插入构成管壳主体4的壳体部5的内部空间5a。此夹具70平行于电子枪收装部6的轴心地插入壳体部5的内部空间5a时，与插入金属管11的靶支持体12的端部衔接，使靶T位于预定的安装处。即，夹具70具有与靶支持体12的倾斜面12a对接的倾斜面71以及与靶支持体12的端面12b对接的基准面72。

对真空管10定位靶支持体12时，也可用图8和图9所示的光学式位置传感器80(位置检测手段)。用这种光学式位置传感器80对真空管10(金属管11)定位靶支持体12时，将管壳主体4和真空管10安放在水平面H上，使真空管10和金属管11的轴心形成准直。又，图8所示的例子中，从光学式位置传感器80对靶支持体12的金属管11侧的端面12c和水平面H照射测量光。即，这时，一面检测出水平面H与靶支持体12的端面12c的距离，一面将靶支持体12相对于金属管11滑动，使靶T位于预定的安装处。

图9所示的例子中，将光学式位置传感器80安放在水平面H上，从光学式传感器80通过电子枪收装部6对壳体部5的内部空间5a照射测量光。这时，一面检测出靶支持体12的靶T侧的端面12b，一面将靶支持体12相对于金属管11滑动，使靶T位于预定的安装处。这样，通过使用夹具60、70和光学式位置传感器80等位置检测手段后，使靶支持体12相对于金属管11滑动，可高精度地确定靶T的安装位置。

S12中，这样对真空管10准确定位靶支持体12后，进行焊接作业。这里，S12中可从真空管10的外部方便地进行将靶支持体12焊接到金属管11的作业。由此，能高精度牢固地固定靶支持体12和金属管11，同时能使管壳主体4和真空管10组成的真空管壳2内部可靠地保持气密。覆盖电极14可在将靶支持体12焊接到金属管11之前，预先安装在真空管10内，或预先固定在靶支持体12上。

将靶支持体12固定到真空管12，就进一步将电子产生单元3插入电子枪收装部6，并将管座引脚板34固定于电子枪收装部6(S14)。进而，对管壳主体4的壳体部5固定形成输出窗7a的盖板7，使设备内可靠地保持气密(S16)。由此，完成X射线管1。

综上所述，根据本发明X射线管制造方法，可对各组成部件进行装配，同时良好地保持制造时的尺寸精度和装配精度。因此，采用此X射线管制造方法，能高精度地设定电子产生单元3与靶T的位置关系。而且，利用按此方法制造的X射线管1，可将X射线焦点设定得极微小。

再者，图5所示的X射线管1的制造步骤毕竟是一个例子，作为X射线管1的制造步骤，可采用各种形态。图10～图12示出制造X射线管1的步骤的另一例子。这些情况下，也在规定的阶段对壳体部5和电子枪收装部6进行接合，以装配管壳主体4，同时将金属管11预先装到真空管11。

图10所示的例子中，首先，将电子产生单元3装到管壳主体4的电子枪收装部6(S20)。然后，对管壳主体4固定装好金属管11的真空管10(S22)。在管壳主体4固定好真空管10，接着将靶支持体12插入固定在真空管10上的金属管11，并进行定位后，将靶支持体12焊接到金属管11(S24)。这里，开始进行S24中的作业时，已经用管座引脚板34封闭电子枪收装部6。因此，对真空管10定位靶支持体12时，可用图6所示的夹具60，或可如图8所示那样使用光学式位置传感器80。然后，将形成输出窗7a的盖板7固定在管壳主体4的壳体部5上(S26)，就完成X射线管1。

图11所示的例子中，首先，将电子产生单元3装到管壳主体4的电子枪收装部6(S30)。其次，对管壳主体4的壳体部5固定形成输出窗7a的盖板7(S32)。在管壳主体4的壳体部4上固定好盖板7，就对管壳主体4固定装好金属管11的真空管10(S34)。然后，在S36中，将靶支持体12焊接到金属管11，这时，已经用盖板7封闭壳体部5的内部空间5a，并且已经用管座引脚板34封闭电子枪收装部6。因此，S36中，可从真空管10的外方将靶支持体12插入金属管11，同时一面如图8所示那样使用光学式位置传感器80，一面对靶支持体12进行定位。由此，完成X射线管1。

图12所示的例子中，首先，对管壳主体4的壳体部5固定形成输出窗7a的盖板7(S40)。其次，将电子产生单元3装到管壳主体4的电子枪收装部6(S42)。在电子枪收装部6装好电子产生单元3，就对管壳主体4固定已装好金属管11的真空管10(S44)。然后，将靶支持体12焊接到金属管11(S46)，这时，已经用盖板7封闭壳体部5的内部空间5a，并且已经用管座引脚板34封闭电子枪收装部6。因此，S46中，可从真空管10的外方将靶支持体12插入金属管11，同时一面如图8所示那样使用光学式位置传感器80，一面对靶支持体12进行定位。由此，完成X射线管1。

产业上的可用性

本发明的X射线管和X射线管制造方法适合作为可将X射线焦点设定得极微小的微聚焦X射线管及其制造方法。

Claims (4)

1、一种X射线管，使电子产生单元发出的电子碰撞靶，从而输出X射线，其特征在于，包含：

具有收装所述电子产生单元的收装部的管壳主体、

一端连接所述管壳主体而另一端具有往内延伸的内筒部的绝缘真空管、

一端的外周具有紧贴所述内筒部的鼓出部并且另一端通过所述内筒部从所述真空管伸出到外方的金属管、以及

一端支持所述靶而且另一端穿通所述金属管并焊接在其端部的靶支持体。

2、一种X射线管制造方法，使来自管壳主体中收装的电子产生单元的电子碰撞靶支持体支持的靶，从而输出X射线，其特征在于，

使用在连接所述管壳主体的一侧的相反侧具有往内伸出的内筒部的真空管和外周具有接触所述真空管的内筒部的鼓出部并且可穿通所述内筒部的金属管，

在使所述金属管从所述内筒部伸出到所述真空管外方的状态下，使所述内筒部的端面与所述金属管的鼓出部相互贴紧；

将所述靶支持体插入所述金属管，同时将所述靶支持体焊接在从所述真空管伸出的所述金属管的端部。

3、如权利要求2中所述的X射线管制造方法，其特征在于，在所述金属管的端部焊接所述靶支持体时，使用夹具，将所述靶支持体对所述金属管定位。

4、如权利要求2中所述的X射线管制造方法，其特征在于，在所述金属管的端部焊接所述靶支持体时，使用位置检测手段，将所述靶支持体对所述金属管定位。

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