JP2009043651A

JP2009043651A - 回転陽極型ｘ線管装置

Info

Publication number: JP2009043651A
Application number: JP2007209531A
Authority: JP
Inventors: Hideo Abu; 秀郎阿武
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】陽極が発生する熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高い回転陽極型Ｘ線管装置を提供する。
【解決手段】回転陽極型Ｘ線管装置は、Ｘ線透過板１１ｂと一体化された真空外囲器１１と、真空外囲器内のＸ線透過板上に形成され、真空外囲器と一体的に回転可能な透過型の陽極ターゲット１５と、真空外囲器を収納し、回転可能に保持し、陽極ターゲットと対向したＸ線放射窓３ａを有したハウジング３と、陰極１３と、陰極保持体１３ａと、軸受機構５５と、真空シール機構５３と、回転駆動装置と、を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転陽極型Ｘ線管装置に関し、特に、陽極ターゲットが発生する熱の放出特性を向上できる回転陽極型Ｘ線管装置、特に透過放射型Ｘ線管装置に関する。

Ｘ線管は、陽極ターゲットに電子ビームを衝突させてＸ線を発生する構成になっている。このようなＸ線管は、医療用の診断装置あるいは工業用の非破壊検査装置や材料分析装置など、多くの用途に利用されている。そして、用途に応じていろいろな種類のＸ線管が実用化されている。その一つに、微小焦点すなわちマイクロフォーカスＸ線発生源を得る透過放射型Ｘ線管がある。

マイクロフォーカス透過放射型Ｘ線管の用途の一つは、半導体集積回路基板やその他の物体のＸ線拡大透視撮影装置であるその概略構成は、図８に示すように、Ｘ線遮蔽された装置ケース１１の内部にＸ線管１２が配置されている。そして、Ｘ線管１２のＸ線発生焦点位置Ｓから距離Ｌａだけ離れた位置に、半導体集積回路基板のような被撮影物体１３が置かれる。この被撮影物体１３の位置からさらに距離Ｌｂだけ離れた位置に、そのセンサー面が位置するようにＸ線イメージ管や固体Ｘ線センサーなどのＸ線エリアセンサー１４が配置されている。

Ｘ線管１２には、装置ケース１１に内蔵された電源１５から動作電圧が供給されるようになっており、これは外部から制御される。また、Ｘ線エリアセンサー１４のＸ線画像信号出力部１６から出力されるＸ線画像信号は、画像処理装置を内蔵するモニター１７に送られ、その画像表示部１８に被撮影物体１３のＸ線拡大透視撮影映像が表示される。被撮影物体のＸ線撮影の拡大率Ｍは、概ね、Ｍ＝（Ｌａ＋Ｌｂ）／Ｌａで表される。

この場合、Ｌａ＜＜Ｌｂとなるように設定される。そのため、距離Ｌａを小さくするほど拡大率Ｍは大きくなる。また、Ｘ線管のＸ線発生源である焦点Ｓのサイズが小さければ小さいほど、解像度が高く、鮮明なＸ線拡大透視撮影画像が得られることも自明である。従って、Ｘ線拡大透視撮影装置の場合、Ｘ線管の焦点Ｓ、すなわちＸ線発生ターゲット部分をできるだけ被撮影物体１３の近くに配置し、距離Ｌａを可能な限り小さくする構成が望まれる。この目的には、Ｘ線発生ターゲット部がＸ線管の最先端に存在するマイクロフォーカス透過放射型Ｘ線管の使用が適する。

この型のＸ線管１２は、図９に示すように、真空容器２１の一方の側の金属円筒部の先端部に、Ｘ線を透過するＸ線透過窓板２２が真空気密に設けられている。この透過窓板２２は、通常、ベリリウムなどＸ線の透過率が高い材料で構成されている。また、Ｘ線透過窓板２２の真空側の面には、主要部を拡大して示すように、タングステンなどからなる陽極ターゲット薄膜２３が直接または間接的に付着されている。そして、真空容器２１内の他方側のガラス部分内に電子ビームを発生する陰極構体２４が配置され、それと電子レンズ用の複数個のグリッド電極からなる電子銃２５が配置されている。

上記した構成において、陰極構体２４から発生し電子銃２５を経た電子ビームｅは、陽極ターゲット薄膜２３の位置で点焦点Ｓを結ぶようになっている。そして、この陽極ターゲット薄膜２３で発生したＸ線はそのまま透過窓板２２を通して外部に放射され、Ｘ線撮影に利用される。この放射Ｘ線を符号Ｘで表す。
このような装置あるいはＸ線管は、例えば特許文献１乃至８等に開示されている。
特開２００２−４２７０５号公報米国特許第５０７７７７１号明細書特許第２７１３８６０号公報特許第２６３４３６９号公報特公平７−５０５９４号公報特開平９−１７１７８８号公報実公昭５２−５６７７８号公報実開昭５４−１６３８８５号公報

従来の透過放射型Ｘ線管は、ベリリウム等からなるＸ線透過窓板の真空側の平坦面もしくは曲率が少なくとも１つの次元方向に実質上０である面の上に、タングステン等の薄膜で構成された陽極ターゲットが直接または間接的に形成されている。この構造の場合、電子ビームの衝突で陽極ターゲット薄膜の温度が上昇した際、陽極ターゲット薄膜に引っ張りの熱応力および陽極ターゲット薄膜をＸ線透過窓板から剥離させようとする熱応力が発生し、陽極ターゲット薄膜に亀裂が発生したりＸ線透過窓板から剥離したりし易い。陽極ターゲット薄膜にこのような損傷が発生すると、陽極ターゲット薄膜が放出するＸ線量が低下して短寿命となる。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、陽極が発生する熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高い透過放射型Ｘ線管回転陽極型Ｘ線管装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
回転可能な、Ｘ線透過板と一体化された真空外囲器と、
前記真空外囲器内の前記Ｘ線透過板上に形成され、前記真空外囲器と一体的に回転可能な透過型の陽極ターゲットと、
少なくとも前記真空外囲器を収納し、回転可能に保持し、前記陽極ターゲットと対向したＸ線放射窓を有したハウジングと、
前記真空外囲器内に収納配置された陰極と、
前記陰極を支持する陰極保持体と、
前記真空外囲器と、前記ハウジング又は前記ハウジングに固定された固定体と、の間に設けられた軸受機構及び真空外囲器真空シール機構と、
前記真空外囲器を回転させるための回転駆動装置と、を備えている。

また、本発明の他の態様に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、
Ｘ線を透過させるＸ線透過板と、
前記Ｘ線透過板上に形成され、前記Ｘ線透過板と対向した側の反対側から電子が衝突することで、前記Ｘ線透過板側にＸ線を放射する透過型の陽極ターゲットと、
電子を放出する電子放出源と、
前記Ｘ線透過板と一体化され、前記陽極ターゲットおよび電子放出源を所定の減圧下で保持する真空容器と、
前記真空容器を収容し、前記Ｘ線透過板及び陽極ターゲットと対向したＸ線放射窓を有し、前記真空容器との間を密閉するハウジングと、
前記ハウジングに前記電子放出源を固定する支持部材と、
前記真空容器を前記ハウジング内で回転可能に保持する保持部材と、
前記支持部材と前記保持部材との間に位置され、前記真空容器内の真空を維持しながら前記真空容器の前記ハウジング内での回転を可能とする流体シール部材と、を備えている。

この発明によれば、熱の放出特性を向上させることができ、長期に亘って安定な特性が確保できる。これにより、Ｘ線管装置が組み込まれる、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置の寿命が増大される。
さらに、この発明によれば、冷却液の高電圧に対する絶縁性を考慮する必要がなく冷却効率の高い冷却媒体が利用可能で、冷却効率が向上される。
また、この発明によれば、Ｘ線管装置自身の寿命も増大されるので、Ｘ線画像診断装置や非破壊検査装置のランニングコストも低減される。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、Ｘ線管装置１は、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置に組み込まれ、対象物すなわち非検査対象に対してＸ線を放射するものである。Ｘ線管装置１は、ハウジング３と、透過型のＸ線管本体（回転陽極型Ｘ線管）５と、冷却器（クーラーユニット）７ａとを有している。Ｘ線管本体は、ハウジング３に収容され、所定強度のＸ線を透過させて放射可能である。ハウジング３は、Ｘ線放射窓３ａを有している。

Ｘ線管本体５は、冷却液７を介してハウジング３の所定の位置に収容されている。冷却液７は、例えば主な成分が水であり、電気伝導率が所定の大きさ未満に管理された非油脂系の冷却液（水系冷却媒体）である。なお、冷却液７としては、低電圧に対する絶縁性を確保し、かつ金属部品に対する腐食性を低減するために導電率が１ｍＳ／ｍ以下に設定された冷却媒体が用いられる。冷却媒体は、主として、水またはグリコールが所定量混合された水系媒体である。また、冷却媒体として水と混合されるグリコール類としては、例えばエチレングリコールやプロピレングリコール等が利用可能である。

Ｘ線管本体５は、真空外囲器１１と、陰極電子銃（熱電子放出源）１３と、Ｘ線透過板１１ｂと、透過型の回転陽極（陽極ターゲット，アノード）１５とを含んでいる。真空外囲器１１は、ハウジング３内部に満たされた冷却液（水系冷却媒体）７に、全周が概ね接触可能に、かつ回転可能に設けられている。真空外囲器１１の内部は所定の真空度に保持されている。陰極電子銃１３は、真空外囲器１１の内側に、真空外囲器１１と独立に設けられている。Ｘ線透過板１１ｂは、真空外囲器１１と一体化されている。陽極ターゲット１５は、真空外囲器１１内のＸ線透過板１１ｂ上に形成され、真空外囲器１１と一体的に回転可能に設けられている。陽極ターゲット１５は、電子銃１３から放出された電子が衝突されることにより所定の波長のＸ線をＸ線透過板１１ｂ側に放射するものである。なお、真空外囲器１１は、ハウジング３の一端部の所定の位置を貫通して設けられる接地極９と接触されて、接地されている。

Ｘ線透過板１１ｂの外面は、真空外囲器１１の外側に露出されている。Ｘ線透過板１１ｂは、ベリリウム等、Ｘ線透過率の高い材料で形成されている。Ｘ線透過板１１ｂは、円環状に形成されている。陽極ターゲット１５は、タングステン等の材料で薄膜に形成され、円環状に形成されている。ここで、陽極ターゲット１５は、Ｘ線透過板１１ｂ上に直接形成され、Ｘ線透過板１１ｂと一体化されている。Ｘ線透過板１１ｂおよび陽極ターゲット１５は、Ｘ線透過窓６を形成している。陰極電子銃１３は、陽極ターゲット１５に対してＸ線透過板１１ｂの反対側に位置している。

Ｘ線放射窓３ａ、Ｘ線透過板１１ｂ、陽極ターゲット１５および陰極電子銃１３は、互いに対向している。真空外囲器１１の回転時においても、陽極ターゲット１５は、Ｘ線放射窓３ａおよび陰極電子銃１３と対向し、回転する。この実施の形態において、Ｘ線放射窓３ａ、Ｘ線透過板１１ｂ、陽極ターゲット１５および陰極電子銃１３は、真空外囲器１１の回転軸に沿った方向に互いに対向配置されている。

真空外囲器１１は、磁性流体真空シール部材５３と、ベアリング（転がり軸受け、ボール／ロールベアリング）部材５５とにより保持されている。磁性流体真空シール部材５３は、ハウジング３の所定の位置に設けられた円筒状の固定部５１の外周面の所定の位置に設けられている。ベアリング部材５５は、固定部５１の所定の位置であって、磁性流体真空シール部材５３よりも冷却液７の流路に近接する側に設けられている。なお、円筒状の固定部５１は、電気絶縁性の支持部材５７を介してハウジング３の真空外囲器保持部５９に固定されている。固定部５１及び真空外囲器保持部５９は、同心状（同軸状）に設けられている。

陰極電子銃１３は、円筒状で電気絶縁性の陰極保持体１３ａを有している。陰極保持体１３ａの外周面とＸ線管本体５の真空外囲器保持部５９の円筒部分５９ａの内側の所定の領域とは、シール部材６１を介して固定される。上記したことから、陰極電子銃１３は、真空外囲器１１の内側の所定の位置に固定されている。

溶接部６５により接続構体５１ａと溶接された固定部材６３の形状は、ベローズ（蛇腹）状の円筒状である。これにより、回転される真空外囲器１１の振動が、陰極電子銃１３に不所望に伝達されることが低減される。また、陰極保持体１３ａと円筒状の固定部５１とのより大きな組み立て誤差は吸収される。

なお、陰極電子銃１３の陰極保持体１３ａには、ハウジング３の真空外囲器保持部５９を貫通する所定の長さが与えられている。陰極保持体１３ａは、ハウジング３の接地極９が設けられる側と反対の側で、陰極電子銃１３への電源の供給に利用される接続部（高電圧供給端子）６７と電気的に接続される。

この固定部材６３と接続構体５１ａとは、溶接部６５により固定されている。これにより、真空外囲器１１が回転される際の振動が陰極電子銃１３に伝達されることが低減される。すなわち、接続構体５１ａのばね性により真空外囲器１１の回転によって発生する振動は吸収される。また、ばね性を示す接続構体５１ａにより、陰極保持体１３ａと円筒状の固定部５１との僅かな組み立て誤差は吸収される。

真空外囲器１１付近の所定の位置に、複数の永久磁石６９が設けられている。複数の永久磁石６９は、ベアリング部材５５の概ね外側に位置する真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍に設けられている。複数の永久磁石６９は、真空外囲器１１を回転させるための推進力（磁力）を受けるものである。

永久磁石６９と実質的に同軸状（同心状）となるハウジング３の所定の位置には、ステータ７１が設けられている。ステータ７１は、永久磁石６９に対して、任意のタイミングで磁力（推進力）を提供するものであって、外部から回転を制御可能に回転磁界を形成するものである。ステータ７１は、外部から回転を制御可能に電磁石として形成されているため、コイル体である。ここで、ステータ７１は回転駆動装置として機能している。

このようなＸ線管装置１においては、ステータ７１に所定の電流が供給されることで、真空外囲器１１が所定の速度で回転され、真空外囲器１１の内側に設けられた陽極ターゲット（回転陽極）１５が所定の速度で回転される。この状態で陰極電子銃１３から放射された電子が陽極ターゲット１５に衝突されることで、陽極ターゲット１５から所定の波長のＸ線がＸ線透過板１１ｂ側に放射される。放射されたＸ線は、真空外囲器１１の円筒状部の所定の位置に規定されたＸ線透過板１１ｂ及びハウジング３の円筒状部の所定の規定されたＸ線放射窓３ａから外部へ放射される。

なお、真空外囲器１１の外側のほとんどの領域とハウジング３の内側の所定の領域との間には、例えば真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍に設けられた冷却液入り口５ｂを介して、冷却液７が注入される。冷却液７は、例えば接地極９の近傍に設けられた冷却液出口５ｃからハウジング３外部に排出される。これにより、軸受け部１１ａ及び真空外囲器１１内に組み込まれた陽極ターゲット１５は冷却される。

また、真空外囲器１１の内側、すなわち陰極電子銃１３と陽極ターゲット１５は、磁性流体真空シール部材５３により、所定の真空下に位置されている。流体磁性真空シール材は、例えば、神山による「潤滑」第３０巻第８号ｐｐ７５〜７８に報告がある。

磁性流体真空シール部材を形成する際、まず、磁性体である軸もしくは非磁性体の軸を磁性体からなる円筒で覆った軸構造体の外周に所定量の磁性流体を用意する。ここで、磁性流体は、強磁性体の粒子を液体に分散させたコロイド溶液である。次いで、軸もしくは軸構造体に磁性片と永久磁石等を近接させて磁気回路を形成する。これにより、磁性流体を軸もしくは軸構造体の周囲にとどまらせることができる。磁性流体真空シール部材は、圧力（気圧）差を維持するシール材である。磁性流体真空シール部材を設けることは、高速で回転される真空外囲器１１内を所定の真空（減圧）下に維持するために有益である。

なお、ハウジング３内に供給された冷却液７は、冷却器（クーラーユニット）７ａに設けられた熱交換器７ｂにより冷却される。冷却液７はポンプ７ｃにより、冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃの間を循環される。これにより、陽極ターゲット１５及び軸受け部１１ａにおいて発生する熱が、冷却液７を介して、ハウジング３の外部へ放出される。

このとき、冷却液７は、真空外囲器１１を隔てて、磁性流体真空シール部材５３及び陽極ターゲット１５の背面の近傍を流れる。このため、磁性流体真空シール部材５３及び陽極ターゲット１５を効率よく冷却できる。なお、冷却液７の流路は、ハウジング３及びＸ線管本体５の形状を工夫することにより形成されている。冷却液７の流路を工夫したことにより、冷却液７はステータ７１も併せて冷却可能である。そして、Ｘ線管装置１により生じる熱の多くを、冷却液７を介してＸ線管装置１外部に放出できる。

また、真空外囲器１１の端部１１ｃは、真空外囲器１１の一端部に位置し、ハウジング３の固定部５１に近接している。端部１１ｃは、固定部５１の突出部５２との間に僅かな隙間、すなわち濡れ性の低い隙間５ｄを提供する。上記したことから、隙間５ｄは、冷却液７の真空外囲器１１の内側への入り込みを抑止できる。これにより、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込み、真空シール部材５３の性能（能力）が不所望に低下することが防止される。

なお、接触角が比較的大きな液体としての冷却液７を冷却媒体として用いる場合、濡れ性の低い隙間５ｄは一定の大きさよりも小さく規定されている。これにより、隙間５ｄへの冷却液７の入り込みは抑止される。但し、この実施例においては、冷却媒体として、水またはグリコールが混合された媒体が用いられている。この場合、接触角を大きくするために、真空外囲器１１の端部１１ｃ（永久磁石６９の端部を含む）および固定部５１に、樹脂等をコーティングすることが好ましい。

また、ベアリング部材５５のうちの磁性流体真空シール部材５３から離れた側のベアリング部材は、内筒と外筒との間がシール材によりシールされているシール型である。これにより、一層、磁性流体真空シール部材５３に冷却液７が回り込むことを、抑止できる。

上記したように構成された回転陽極型Ｘ線管装置によれば、回転陽極型Ｘ線管装置は、水系の冷却媒体を使用して、熱の放出特性を向上させることができる。長期に亘って回転陽極型Ｘ線管装置の安定な特性が確保できる。これにより、Ｘ線管装置が組み込まれる、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置の寿命が増大される。さらに、陽極ターゲット１５の許容できる熱入力を大きくすることができるため、Ｘ線管本体５の出力を向上させることもできる。

また、上記実施の形態の回転陽極型Ｘ線管装置によれば、冷却液の高電圧に対する絶縁性を考慮する必要がなく冷却効率の高い冷却媒体が利用可能で、冷却効率が向上される。さらに、この発明によれば、Ｘ線管装置自身の寿命も増大されるので、Ｘ線画像診断装置や非破壊検査装置のランニングコストも低減される。上記実施の形態の回転陽極型Ｘ線管装置は、静止した真空外囲器内で陽極ターゲットを回転させる回転陽極型Ｘ線管装置に比べてコンパクトに形成することができる。

次に、本発明の第２乃至第４の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第２乃至第４の実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図２は、第２の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示している。図に示すように、冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃとは、冷却器７ａを介することなくパイプ７ｄで繋がっていても良い。この場合、冷却液７は、パイプ７ｄを介し冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃの間を循環される。なお、言うまでもないが、陽極ターゲット１５は透過型である。

図３は、第３の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示している。図に示すように、冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃとは、ハウジング３に形成された流路３ｂで繋がっていても良い。この場合、冷却液７は、流路３ｂを介し冷却液入り口５ｂと冷却液出口５ｃの間を循環される。なお、言うまでもないが、陽極ターゲット１５は透過型である。

図２および図３で説明したように、この発明の一実施の形態をＸ線管装置に適用することで、水系の冷却媒体を使用して、熱の放出特性を向上させることができ、長期に亘って安定な特性が確保できる。これにより、Ｘ線管装置が組み込まれる、例えばＸ線画像診断装置や非破壊検査装置の寿命が増大される。さらに、陽極ターゲット１５の許容できる熱入力を大きくすることができるため、Ｘ線管本体５の出力を向上させることもできる。

図４は、第４の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示している。図に示すように、Ｘ線放射窓３ａは、ハウジング３の一部が開口して形成されている。このため、この実施の形態において、冷却液７は、ハウジング３内部に収容されていない。なお、言うまでもないが、陽極ターゲット１５は透過型である。

次に、本発明の第５及び第６の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第５及び第６の実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５及び図６は、第５の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示している。図に示すように、Ｘ線管装置１は、ハウジング３と、Ｘ線管本体５と、図示しない冷却器７ａとを備えている。

Ｘ線放射窓３ａ、Ｘ線透過板１１ｂ及び陽極ターゲット１５は、真空外囲器１１の回転軸に沿った方向に互いに対向配置されている。陰極電子銃１３は、真空外囲器１１の回転軸上に配置されている。すなわち、陰極電子銃１３は、陽極ターゲット１５と対向した位置から外れている。

陰極電子銃１３が配置される場所の近傍に、第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂが配置されている。第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂは、真空外囲器１１の外側でありハウジング３内部である環状の設置スペースＳ１の所定位置に配置されている。第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂは、真空外囲器１１（端部１１ｃ）を挟んで互いに対向している。

第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂは、偏向制御部として機能している。第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂは、磁気的に電子ビームを偏向させるものである。第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂは、電子ビームを偏向させる磁場Ｈをつくり出す。

ここで、真空外囲器１１の回転軸に沿った方向を第１方向ｄ１、第１方向に直交した方向を第２及び第３方向ｄ２、ｄ３、第１、第２及び第３方向に直交した方向を第４及び第５方向ｄ４、ｄ５とする。

この実施の形態において、第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂは、第４及び第５方向ｄ４、ｄ５に対向している。磁場Ｈは、第１磁気偏向コイル８ａから第２磁気偏向コイル８ｂに向った第４方向ｄ４に形成される。

陰極電子銃１３から放出される熱電子は、陰極電子銃１３と陽極ターゲット１５間の電場により加速集束されるとともに、第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂがつくり出す磁場Ｈの影響を受ける。これにより、熱電子は、回転軸から回転軸に垂直な方向（径方向）に離れた位置に配置されている陽極ターゲット１５に衝突される。この実施の形態において、熱電子は、磁場Ｈにより第２方向ｄ２に曲げられ、陽極ターゲット１５に衝突される。
端部１１ｃの外周面には、例えば銅からなるロータ６９ａが設けられている。ロータ６９ａは、ベアリング部材５５の概ね外側に位置する真空外囲器１１の軸受け部１１ａの近傍に設けられている。ロータ６９ａの外周面には、複数の永久磁石６９ｂが設けられている。複数の永久磁石６９ｂは、真空外囲器１５１１を回転させるための推進力（磁力）を受けるものである。ステータ７１は、永久磁石６９ｂに対して、任意のタイミングで磁力（推進力）を提供するものであって、外部から回転を制御可能に回転磁界を形成するものである。

図７は、第６の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示している。図に示すように、Ｘ線管装置１は、ハウジング３と、Ｘ線管本体５と、図示しない冷却器７ａとを備えている。

この実施の形態において、Ｘ線管装置１は、上記第１磁気偏向コイル８ａ及び第２磁気偏向コイル８ｂを有していない。陰極電子銃１３が配置される場所の近傍に、正の偏向電極としての第１偏向電極８ｃ及び負の偏向電極としての第２偏向電極８ｄが配置されている。第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄに与えられる電圧において、第１偏向電極８ｃには相対的に正の電圧が与えられ、第２偏向電極８ｄには相対的に負の電圧が与えられる。

第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄは、真空外囲器１１内部に配置され、互いに間隔を置いて対向している。第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄは、それぞれ電気絶縁部材を介して陰極電子銃１３に固定されている。

第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄは、偏向制御部として機能している。第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄは、電気的に電子ビームを偏向させるものである。第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄは、電子ビームを偏向させる電場Ｅをつくり出す。

この実施の形態において、第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄは、第２方向ｄ２（第３方向ｄ３）に対向している。電場Ｅは、第１偏向電極８ｃから第２偏向電極８ｄに向った第３方向ｄ３に形成される。

陰極電子銃１３から放出される熱電子は、陰極電子銃１３と陽極ターゲット１５間の電場により加速集束されるとともに、第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄがつくり出す電場Ｅの影響を受ける。なお、第１偏向電極８ｃ及び第２偏向電極８ｄ間の電位差は、陰極電子銃１３及び陽極ターゲット１５間の電位差に比べて十分に小さい。

これにより、熱電子は、回転軸から回転軸に垂直な方向（径方向）に離れた位置に配置されている陽極ターゲット１５に衝突される。この実施の形態において、熱電子は、電場Ｅにより第２方向ｄ２に曲げられ、陽極ターゲット１５に衝突される。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、Ｘ線放射窓３ａ、Ｘ線透過板１１ｂ及び陽極ターゲット１５は、真空外囲器１１の回転軸に直交した方向に互いに対向配置されていても良い。これにより、真空外囲器１１の回転軸に直交した方向にＸ線を放射することができる。また、回転陽極型Ｘ線管装置は、真空外囲器１１内に設けられ、不純物ガスを吸着するゲッターをさらに備えていても良い。

冷却媒体は、水系に限らず、絶縁油を使用したり、空気等のガス体を使用することも可能である。ベアリング部材は、ボールベアリングやロールベアリング等の転がり軸受け以外にすべり軸受けや磁気軸受けを使用することも可能である。固定部５１は、電気絶縁部材を介してハウジングに直接固定されている。しかし、弾性部材、制振部材又は吸収部材が、電気絶縁部材及びハウジング間、又は電気絶縁部材及び固定部５１間に配置されていても良い。これにより、回転部の回転に伴う振動をより低減させることも可能である。
この発明は、Ｘ線画像診断装置及び非破壊検査装置に使用される回転陽極型Ｘ線管装置に限定されるものではなく、全ての回転陽極型Ｘ線管装置に適用することができる。

この発明の第１の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す概略図。この発明の第２の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す概略図。この発明の第３の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す概略図。この発明の第４の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す概略図。この発明の第５の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す概略図。図５の線Ａ−Ａに沿った上記回転陽極型Ｘ線管装置の拡大断面図であり、特に第１及び第２磁気偏向コイルを示す図。この発明の第６の実施の形態に係る回転陽極型Ｘ線管装置を示す概略図。非破壊検査装置の構成を示す概略図。非破壊検査装置に使用される従来のＸ線管装置を示す概略図。

符号の説明

１…Ｘ線管装置、３…ハウジング、３ａ…Ｘ線放射窓、５…Ｘ線管本体、５ｂ…（Ｘ線管本体の）冷却液入り口、５ｃ…（Ｘ線管本体の）冷却液出口、５ｄ…（Ｘ線管本体の）濡れ性の低い隙間、６…Ｘ線透過窓、７…冷却液（水系冷却媒体）、７ａ…冷却器（クーラーユニット）、７ｂ…熱交換器、７ｃ…（クーラーユニットの）ポンプ、８ａ…第１磁気偏向コイル、８ｂ…第２磁気偏向コイル、８ｃ…第１偏向電極、８ｄ…第２偏向電極、９…接地極、１１…真空外囲器（真空容器）、１１ａ…（真空外囲器の）軸受け部、１１ｂ…Ｘ線透過板、１１ｃ…（真空外囲器の）端部、１３…電子銃（陰極電子銃）、１３ａ，…陰極保持体、１５…回転陽極（陽極ターゲット）、５１…（円筒状の）固定部、５１ａ…（円筒状の固定部の）接続構体、５３…磁性流体真空シール部材、５５…ころがり軸受け（ベアリング）、５７…支持部材、５９…真空外囲器保持部、５９ａ…（真空外囲器保持部の）円筒部分、６１，６５…溶接部、６３…固定部材、６７…接続部（高電圧供給端子）、６９…永久磁石、７１…ステータ。

Claims

回転可能な、Ｘ線透過板と一体化された真空外囲器と、
前記真空外囲器内の前記Ｘ線透過板上に形成され、前記真空外囲器と一体的に回転可能な透過型の陽極ターゲットと、
少なくとも前記真空外囲器を収納し、回転可能に保持し、前記陽極ターゲットと対向したＸ線放射窓を有したハウジングと、
前記真空外囲器内に収納配置された陰極と、
前記陰極を支持する陰極保持体と、
前記真空外囲器と、前記ハウジング又は前記ハウジングに固定された固定体と、の間に設けられた軸受機構及び真空シール機構と、
前記真空外囲器を回転させるための回転駆動装置と、を備えている回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線透過板は、ベリリウムで形成されている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空外囲器およびハウジング間を循環される冷却媒体と、
少なくとも前記真空外囲器の陽極ターゲットに近接して冷却媒体が循環する循環路と、をさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線放射窓は、前記ハウジングの一部が開口して形成されている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空シール機構は、磁性流体真空シール部材を含んでいる請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空外囲器およびハウジング間を循環される冷却媒体と、
熱交換器と、
循環ポンプと、をさらに備え、
前記冷却媒体は、前記熱交換器を通り、前記循環ポンプにより前記ハウジングと前記真空外囲器との間を循環される請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空外囲器およびハウジング間を循環される冷却媒体をさらに備え、
前記冷却媒体は、主要な成分が水である水系冷却媒体である請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記水系冷却媒体の導電率は、１ｍＳ／ｍ以下である請求項７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空外囲器若しくは前記真空外囲器に一体的に設けられる部材、並びに前記ハウジング若しくは前記ハウジングに一体的に設けられる部材は、これらの間に、前記真空外囲器と前記ハウジングとの間を循環される前記冷却媒体が前記真空外囲器内側に入り込むことを抑止可能に、濡れ性が抑制された狭い隙間を形成している請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記陰極支持体と、前記ハウジング又は前記ハウジングに固定された固定体と、の間に設けられた振動吸収機構をさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記回転駆動装置は、回転磁界を発生するステータである請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空外囲器およびハウジング間を循環される冷却媒体と、
クーラーユニットと、
前記ハウジングに着脱自在に接続された配管ジョイントと、をさらに備え、
前記クーラーユニットは、前記配管ジョイントを介して前記ハウジングと接続され、前記冷却媒体を冷却して循環させる請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空外囲器内に設けられ、かつ、不純物ガスを吸着するゲッターをさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線透過板、陽極ターゲットおよびＸ線放射窓は、前記真空外囲器の回転軸に沿った方向に互いに対向配置されている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線透過板、陽極ターゲット及びＸ線放射窓は、前記真空外囲器の回転軸に直交した方向に互いに対向配置されている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記陰極から放出される電子を偏向させる偏向制御部をさらに備えている請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
Ｘ線を透過させるＸ線透過板と、
前記Ｘ線透過板上に形成され、前記Ｘ線透過板と対向した側の反対側から電子が衝突することで、前記Ｘ線透過板側にＸ線を放射する透過型の陽極ターゲットと、
電子を放出する電子放出源と、
前記Ｘ線透過板と一体化され、前記陽極ターゲットおよび電子放出源を所定の減圧下で保持する真空容器と、
前記真空容器を収容し、前記Ｘ線透過板及び陽極ターゲットと対向したＸ線放射窓を有し、前記真空容器との間を密閉するハウジングと、
前記ハウジングに前記電子放出源を固定する支持部材と、
前記真空容器を前記ハウジング内で回転可能に保持する保持部材と、
前記支持部材と前記保持部材との間に位置され、前記真空容器内の真空を維持しながら前記真空容器の前記ハウジング内での回転を可能とする流体シール部材と、を備えている回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線透過板は、ベリリウムで形成されている請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空容器およびハウジング間を循環される冷却液と、
少なくとも前記真空容器の陽極ターゲットに近接して前記冷却液が循環する循環路と、をさらに備えている請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線放射窓は、前記ハウジングの一部が開口して形成されている請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記流体シール部材は、磁性流体真空シール部材を含んでいる請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空容器およびハウジング間を循環される冷却液をさらに備え、
前記冷却液は、主要な成分が水である水系冷却液である請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記水系冷却液の導電率は、１ｍＳ／ｍ以下である請求項２２に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記真空容器およびハウジング間を循環される冷却液をさらに備え、
前記真空容器若しくは前記真空容器に一体的に設けられる部材、並びに前記ハウジング若しくは前記ハウジングに一体的に設けられる部材は、これらの間に、前記真空容器と前記ハウジングとの間を循環される前記冷却液が前記真空容器内側に入り込むことを抑止可能に、濡れ性が抑制された狭い隙間を形成している請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線透過板、陽極ターゲット及びＸ線放射窓は、前記真空容器の回転軸に沿った方向に互いに対向配置されている請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記Ｘ線透過板、陽極ターゲット及びＸ線放射窓は、前記真空容器の回転軸に直交した方向に互いに対向配置されている請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。
前記電子放出源から放出される電子を偏向させる偏向制御部をさらに備えている請求項１７に記載の回転陽極型Ｘ線管装置。