JP2016085946A - X-ray generator tube, X-ray generator and X-ray imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば医療機器、非破壊検査装置等に適用可能なX線を発生するX線発生管、それを用いたX線発生装置及びX線撮影システムに関する。 The present invention relates to an X-ray generator tube that generates X-rays that can be applied to, for example, medical devices and non-destructive inspection apparatuses, and an X-ray generator and X-ray imaging system using the X-ray generator tube.
X線発生管では、真空容器の中で高電圧を印加し、電子放出源から電子線を放出させ、タングステン等の原子番号が大きい金属材料で構成されるターゲットに電子を衝突させることによりX線を発生させている。 In an X-ray generator tube, a high voltage is applied in a vacuum vessel, an electron beam is emitted from an electron emission source, and electrons are collided with a target made of a metal material having a large atomic number such as tungsten. Is generated.
電子放出源を含む陰極と、ターゲットを含む陽極との間に印加される電圧は、X線の使用用途によって異なるものの、概ね10kV乃至150kV程度である。真空容器は、内部を真空に保つと共に、陰極と陽極の間を電気的に絶縁するために、ガラスやセラミックス材料等の絶縁材料で構成された絶縁管によって胴部が構成されている。 The voltage applied between the cathode including the electron emission source and the anode including the target is approximately 10 kV to 150 kV, although it varies depending on the usage of X-rays. In order to keep the inside of the vacuum vessel in a vacuum and to electrically insulate between the cathode and the anode, the body is constituted by an insulating tube made of an insulating material such as glass or a ceramic material.
X線発生管を駆動して電子放出源から電子を放出させると、X線発生管内で散乱電子や二次電子が生じ、それらが絶縁管の内周に捕捉されて帯電してしまう場合がある。絶縁管内周が帯電すると、その電場により電子線の軌道が乱れて電子線の照射位置や焦点径が変化し、放射するX線の焦点位置や線量が変動することがあった。また、散乱電子や二次電子の照射位置の分布によって、絶縁管の内周での帯電位置や帯電量のばらつきが生じ、絶縁管の内周で電位差が発生して放電に至り、絶縁管が損傷することがあった。 When the X-ray generator tube is driven to emit electrons from the electron emission source, scattered electrons and secondary electrons are generated in the X-ray generator tube, and they may be trapped and charged in the inner periphery of the insulating tube. . When the inner circumference of the insulating tube is charged, the electron beam trajectory is disturbed by the electric field, and the irradiation position and focal spot diameter of the electron beam are changed, and the focal position and dose of the emitted X-ray may be changed. In addition, the distribution of the scattered electron and secondary electron irradiation positions causes variations in the charging position and charge amount on the inner periphery of the insulating tube, causing a potential difference on the inner periphery of the insulating tube, leading to discharge, and the insulating tube It was sometimes damaged.
従来、絶縁管の内周に微細金属粒子群と釉薬とからなる導電膜を形成し、電荷が蓄積するのを防止する技術が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, a technique for preventing a charge from being accumulated by forming a conductive film made of fine metal particles and a glaze on the inner periphery of an insulating tube is known (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では低導電膜と電極との接続に特段の配慮はなされていない。このため、導電膜と電極との接続が不十分になることで散乱電子や二次電子を逃がすことができず、導電膜自体が帯電状態になることで電子線の軌道が乱れ、X線の出力が変動するおそれがあった。 However, in Patent Document 1, no special consideration is given to the connection between the low conductive film and the electrode. For this reason, since the connection between the conductive film and the electrode becomes insufficient, scattered electrons and secondary electrons cannot be released, and the conductive film itself is charged, which disturbs the trajectory of the electron beam, There was a possibility that the output fluctuated.
ここで、導電膜を絶縁管の端面にまで延在させ、絶縁管の端面と電極との間に該導電膜を挟み込んで絶縁管と電極とを接合することで、導電膜と電極との接触面積が広がり、十分に電気的に接続することが可能である。しかしながら、絶縁管の端面と電極との間に挟み込まれた導電膜に厚さむらが生じて、電極に傾きが生じた場合には、電子放出源とターゲットとの相対位置にずれが発生する恐れがある。そしてこの場合、電子線の一部がターゲットを保持している陽極部材に遮蔽され、発生するX線の線量が低下する恐れがある。 Here, the conductive film is extended to the end face of the insulating tube, and the conductive film is sandwiched between the end face of the insulating tube and the electrode, and the insulating tube and the electrode are joined, so that the contact between the conductive film and the electrode is achieved. The area is increased and sufficient electrical connection can be achieved. However, when the thickness of the conductive film sandwiched between the end face of the insulating tube and the electrode is uneven and the electrode is inclined, the relative position between the electron emission source and the target may be shifted. There is. In this case, a part of the electron beam is shielded by the anode member holding the target, and there is a possibility that the dose of X-rays generated is reduced.
本発明は、絶縁管の内周の帯電を、導電膜を用いて確実に防止すると同時に、電子放出源とターゲットの相対位置を高精度に制御し、十分な線量のX線を発生させることを目的とする。 The present invention reliably prevents the inner periphery of the insulating tube from being charged by using a conductive film, and at the same time, controls the relative position of the electron emission source and the target with high accuracy to generate a sufficient dose of X-rays. Objective.
本発明の第1は、上記目的を達成するために、電子の照射によりX線を発生するターゲットと前記ターゲットに電気的に接続され該ターゲットを保持する陽極部材とを有する陽極と、電子放出部から前記ターゲットに電子線を照射する電子放出源と前記電子放出源に電気的に接続された陰極部材とを有する陰極と、前記ターゲットと前記電子放出部とが対向するように、管軸方向における一端が前記陽極部材に、他端が前記陰極部材に接続された絶縁管と、を備えたX線発生管であって
前記絶縁管は、前記一端に管径方向に延びる溝を有し、
前記陽極部材は、前記ターゲットを保持するターゲット保持部と、前記絶縁管の前記一端側の外周面を囲んで前記ターゲット保持部から陰極側に突出する管状外周部と、を有し、
前記陽極は、前記絶縁管の内周面であって前記陰極から離間して位置する内周導電膜と、前記溝内に位置する溝内導電膜と、をさらに有し、前記内周導電膜は前記溝内導電膜を介して前記管状外周部に電気的に接続されていることを特徴とするX線発生管を提供するものである。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an anode having a target that generates X-rays upon irradiation of electrons, an anode member that is electrically connected to the target and holds the target, and an electron emission portion A cathode having an electron emission source for irradiating the target with an electron beam and a cathode member electrically connected to the electron emission source, and the target and the electron emission portion in the tube axis direction so as to face each other An X-ray generating tube having one end connected to the anode member and the other end connected to the cathode member, the insulating tube having a groove extending in the tube diameter direction at the one end;
The anode member has a target holding portion that holds the target, and a tubular outer peripheral portion that surrounds the outer peripheral surface on the one end side of the insulating tube and protrudes from the target holding portion to the cathode side,
The anode further includes an inner peripheral conductive film that is an inner peripheral surface of the insulating tube and is spaced apart from the cathode, and an inner conductive film that is positioned in the groove, and the inner conductive film Provides an X-ray generating tube characterized in that it is electrically connected to the tubular outer peripheral portion through the conductive film in the groove.
本発明の第2は、上記本発明の第1に係るX線発生管と、前記陽極と前記陰極との間に管電圧を印加する駆動回路とを備えていることを特徴とするX線発生装置を提供するものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an X-ray generator comprising the X-ray generator tube according to the first aspect of the present invention and a drive circuit for applying a tube voltage between the anode and the cathode. A device is provided.
本発明の第3は、上記本発明の第2に係るX線発生装置と、前記X線発生装置から発生し検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線発生装置と前記X線検出器とを統合して制御するシステム制御部とを有することを特徴とするX線撮影システムを提供するものである。 A third aspect of the present invention is the X-ray generator according to the second aspect of the present invention, an X-ray detector that detects X-rays generated from the X-ray generator and transmitted through the specimen, and the X-ray generator. The present invention provides an X-ray imaging system including a system control unit that controls the X-ray detector in an integrated manner.
本発明によれば、絶縁管の一端に設けられた溝に形成された溝内導電膜を介して内周導電膜が陽極部材の管状外周部と電気的に接続されている。このため、絶縁管の端面と陽極部材との間には導電膜が介在しないため、電子放出源とターゲットとの相対位置を高精度に制御し、十分な線量のX線を発生するX線発生管を提供することができる。また、外周導電膜を介して溝内導電膜と陽極部材の管状外周部とを接続することで、電気的接続の信頼性を向上させることができ、絶縁管内周の帯電を確実に防止することで、X線の出力変動が抑制されたX線発生管を提供することができる。また、X線の出力変動が抑制された信頼性の高いX線発生管を備えたX線発生装置及びX線撮影システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, the inner peripheral conductive film is electrically connected to the tubular outer peripheral portion of the anode member via the in-groove conductive film formed in the groove provided at one end of the insulating tube. For this reason, since the conductive film is not interposed between the end face of the insulating tube and the anode member, the relative position between the electron emission source and the target is controlled with high accuracy, and X-ray generation that generates a sufficient dose of X-rays is generated. A tube can be provided. Also, by connecting the conductive film in the groove and the tubular outer peripheral portion of the anode member via the outer peripheral conductive film, the reliability of the electrical connection can be improved, and charging of the inner periphery of the insulating tube can be reliably prevented. Thus, it is possible to provide an X-ray generating tube in which fluctuations in X-ray output are suppressed. In addition, it is possible to provide an X-ray generation apparatus and an X-ray imaging system including a highly reliable X-ray generation tube in which fluctuations in X-ray output are suppressed.
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、この発明の範囲を限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention.
<X線発生管>
図1(a)には、電子放出源3とターゲット9とを備えた透過型のX線発生管102の概略構成が示されている。
<X-ray generator tube>
FIG. 1A shows a schematic configuration of a transmission type
X線発生管102の外囲器111は、真空度を維持するための気密性と大気圧に耐える堅牢性とを備える部材から構成されることが好ましい。本例の外囲器111は、絶縁管110と、電子放出源3を備えた陰極51と、ターゲット保持部43aに保持されたターゲット9を有する陽極部材43を備えた陽極52とから構成されている。陰極51及び陽極52は、絶縁管110の一端側に陽極部材43が接合され、他端側に陰極部材41が接合されていることにより、外囲器111の一部分を構成している。また、ターゲット9は、その構成部材である透過基板21が、ターゲット層22への電子線束5の照射により発生したX線束11をX線発生管102の外に取り出す透過窓の役割を担うとともに、外囲器111の一部分を構成している。尚、絶縁管110及び絶縁管110と陽極部材43の接合については後で詳述する。
The
X線発生管102は、電子放出源3が備える電子放出部2から放出された電子線束5をターゲット9のターゲット層22に照射することによりX線束11を発生させるように構成されている。ターゲット層22のX線が発生する領域11aを、X線束11の焦点と呼ぶ。ターゲット層22は、X線を透過する透過基板21の電子放出源3側に配置され、電子放出源3の電子放出部2はターゲット22に対向して配置されている。4は電圧導入端子である。ターゲット層22としては、例えばタングステン、タンタル、モリブデン、等が用いられる。
The
本例の陽極52は、電子の照射によりX線を発生するターゲット9と、ターゲット9の陽極電位を規定する陽極部材43とを備えている。陽極部材43は、ターゲット9を保持するターゲット保持部43aと、絶縁管110との接合面積を確保する目的において設けられた管状外周部43bとを備えている。陽極52に含まれる陽極部材43は、コバール、タングステン、モリブデン、ステンレス等の金属が選ばれる。絶縁管110との線膨張係数を整合する観点においては、コバール(CRS Holdingsの米国登録商標)、モネル(Special Metals Corporationの米国登録商標)等が選択される。
The
管状外周部43bは、陽極部材43から陰極51に向かって延びるスリーブ状の形状をなしている。また、管状外周部43bは、陽極52のうち陰極側の陽極電位を規定している。従って、管状外周部43b陰極側の端部の陽極部材43からの距離は、管周方向において一定であることが陽極側の電位分布の面内対称性の観点から好ましい。電位分布の面内対称性とは、陽極部材42に平行な面内おける電位分布が管周方向に連続であって、管周方向おいて局所的に高電界な領域が無いことを意味する。
The tubular outer
ターゲット保持部43aは、ターゲット9と接合され、ターゲット9を保持する役割を担っている。また、ターゲット保持部43aは、貫通孔42を有しており、ターゲット9はこの貫通孔42の途中に、貫通孔42を閉鎖する状態で保持されている。少なくとも、ターゲット保持部43aの、ターゲット9より外囲器111の外側方向に突出した部分を、タングステン、タンタル等の重金属又は重金属を含有した材料で構成しておくことで、X線束11の放出角を制限するコリメータとして機能させることができる。ターゲット保持部43aは、図1(a)に示すようにターゲット9を支持する筒状の部分と、該部分を支持するリング状の部分とを継ぎ目のない一連一体の部材として構成しても良いし、別々に形成した後に接合して一体化した構成としても良い。
The
電子放出源3は、電子放出部2からターゲット9へ電子線を照射するもので、例えばタングステンフィラメント、含浸型カソードのような熱陰極や、カーボンナノチューブ等の冷陰極を用いることができる。電子放出源3は、電子線束5のビーム径、電子電流密度、オン・オフタイミング等の制御を目的として、不図示のグリッド電極、静電レンズを備えたものとすることができる。電子線束5に含まれる電子は、陰極51と陽極52とに挟まれたX線発生管102の内部空間13に形成された加速電界により、ターゲット層22でX線を発生させるために必要なエネルギーまで加速される。
The
X線発生管102の内部空間13は、電子線束5の平均自由工程を確保することを目的として、真空となっている。内部空間13の真空度は、10-8Pa以上10-4Pa以下であることが好ましく、電子放出源3の寿命の観点からは、10-8Pa以上10-6Pa以下であることがより好ましい。X線発生管102の内部空間13は、不図示の排気管及び真空ポンプを用いて真空排気した後、かかる排気管を封止することにより、真空とすることが可能である。また、X線発生管102の内部空間13には、真空度の維持を目的として、不図示のゲッターを配置しても良い。
The
X線発生管102は、陰極電位に規定される電子放出源3と、陽極電位に規定されるターゲット層22との間の電気的絶縁を図る目的で、胴部に絶縁管110を備えている。絶縁管110は、ガラス材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成されている。絶縁管110は、電子放出部2とターゲット層22との間隔を規定する機能を有する形態としても良い。
The
次に、絶縁管110の構造及び絶縁管110と陽極52の接合構造並びにこれらの形成方法について説明する。
Next, the structure of the insulating
図2(a)に示されているように、陽極52は、絶縁管110のターゲット保持部43aの側の外周面を囲んで、陽極部材43から陰極部材41に向かって突出する管状外周部43bを有している。また、図3(a)、(b)に示されているように、絶縁管110には、ターゲット保持部43aの側の端面に管径方向に延びる溝116が設けられている。溝116は、絶縁管110の管径方向において管壁を貫いて設けられている。絶縁管110の内周面には内周導電膜112が形成され、図2(a)に示すように、内周導電膜112のターゲット保持部43aの側の端部から溝116内に溝内導電膜113が延在している。そして、溝内導電膜113の、絶縁管110の外周面側の端部から、該外周面に外周導電膜114が延在され、外周導電膜114は接合材115を介して電気的に管状外周部43bに接続されている。本発明においては、溝内導電膜113に接続された外周導電膜114を絶縁管110の外周に形成しておくことにより、溝内導電膜113を介して内周導電膜112と管状外周部43bとを良好に電気的に接続することができる。
As shown in FIG. 2A, the
溝116は、図3(a)、(b)に示すように、型成型、機械加工等によりに形成される。溝116の大きさとしては、管軸方向における深さは0.5mm乃至5mm、管周方向における幅は0.5mm乃至5mmとされる。溝116は絶縁管110の端面に形成され、内周導電膜112と外周導電膜114との電気的接続箇所を確実に行う目的において、管周方向において離散的に、複数、配置されることが好ましい。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
従って、X線発生管102のアノードとして考えると、内周導電膜112、外周導電膜114、溝内導電膜113は、陽極52に含まれると言える。
Therefore, when considered as the anode of the
内周導電膜112としては、例えば銀、銅、錫、金、亜鉛、チタン、モリブデン、マンガン、クロム、アルミニウム、マグネシウム等の金属膜、これらの金属を含む導電膜、金属酸化膜等が適用できる。材料の選択は、絶縁管110の内周面との密着性を考慮して行うことができる。内周導電膜112は、導電性物質と有機溶剤、バインダー等を混合したペーストを作製して塗布する方法、蒸着やスパッタ等の任意の成膜方法等により形成することができる。
As the inner peripheral
内周導電膜112の膜厚は、10μm乃至500μmとし、十分な導電性を有し、内周導電膜112の形成範囲で絶縁管110の内周面が露出しないような連続膜とすることが好ましい。また、図1(a)に示されるように、内周導電膜112を絶縁管110のターゲット保持部43aの側の端部から、絶縁管110の長さ方向の中間部までの領域に設け、陰極51と離間させておくことが好ましい。好ましくは、絶縁管110の長さ方向の中点よりも陽極43側に端部が位置するように形成する。また、内周導電膜112は管周方向において連続して全周に形成する。このようにすることによって、X線発生管102内の耐圧が破綻することを防止できると共に、電子線束5が放出される領域での絶縁管110の内周の帯電を防止することができる。
The film thickness of the inner peripheral
溝内導電膜113は、内周導電膜112と同様の材料、形成方法、膜厚を用いることができ、内周導電膜112と連続するように形成することが好ましい。溝内導電膜113の形成時には、絶縁管110の端面に導電膜が付着しないように、ペースト材料を溝116内にだけ直接塗布する方法や、絶縁管110の端面にマスキングを配置した状態でペースト材料を塗布する、或いは成膜を行う方法が好ましい。
The in-groove
外周導電膜114も、内周導電膜112と同様の材料、形成方法、膜厚を用いることができ、溝内導電膜113と連続するように形成することが好ましい。外周導電膜114は、好ましくは管周方向において連続して全周に形成する。また、図2(b)においては、絶縁管110のターゲット保持部43aの側の端部から溝116の深さ分、外周導電膜114が形成されていない形態を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、絶縁管110のターゲット保持部43aの側の端面に導電膜が形成されていなければよく、絶縁管110の管周方向において、溝116を除く領域において外周導電膜114が絶縁管110の端部まで形成されていても良い。
The outer
工程簡略化のため及び内周導電膜112と連続した膜を形成しやすくするために、溝内導電膜113及び外周導電膜114は、内周導電膜112と同時に形成することが好ましい。
In order to simplify the process and to make it easier to form a film continuous with the inner peripheral
上記のように内周導電膜112、溝内導電膜113、外周導電膜114を形成した絶縁管110の端面に陽極部材43の周縁部を向い合せて、絶縁管110と管状外周部43bとを、接合材115及び外周導電膜114を介して接合する。これにより、管状外周部43bと外周導電膜114とを電気的に接続する。この時、絶縁管110の端面には導電膜が存在せず、絶縁管110の端面と陽極部材43とが直接接する。絶縁管110の両端面と、陰極部材41、陽極部材42は、陰極部材41が支持する電子放出源3と、陽極部材42が支持するターゲット9の相対位置を規定するため、それらの平行度を予め高精度に規定している。よって、その平行度を悪化させる導電膜が絶縁管110の端面に存在しないことから、本発明では電子放出源3とターゲット9との相対位置を高精度に制御することができ、ターゲット保持部43aによる電子線束5の遮蔽によるX線11の線量低下が防止される。また、内周導電膜112が、溝内導電膜113、外周導電膜114、管状外周部43bを介して陽極部材43と物理的に接続されることで、内周導電膜112と陽極部材43の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
The insulating
更に、陽極部材43は、陽極52として駆動回路103に接続されているため、X線発生管102内の散乱電子や二次電子による電荷を、内周導電膜112、溝内導電膜113、外周導電膜114を介して外部に逃がすことができる。よって、絶縁管110の内周の帯電を防止することができ、X線の出力変動が抑制されたX線発生管102を提供することができる。
Furthermore, since the
また、X線発生管102内を真空に保つため、絶縁管110と管状外周部43bとは、気密接合される。X線発生管102の気密接合を絶縁管110の外周で行うことにより、十分な接合面積を確保することができ、ターゲット保持部43aが管径方向にずれることなく、接合を行うことができる。また、絶縁管110と管状外周部43bとは、外周導電膜114を介して接合されることにより、管状外周部43bは外周導電膜114を介して溝内導電膜113と電気的に接合される。よって、外周導電膜114は絶縁管110の外周に連続した環状としておくことにより、絶縁管110と管状外周部43bとは気密性よく接合され、また、管状外周部43bと内周導電膜112とが良好な電気的接続をとることができる。
Further, in order to keep the inside of the
気密接合は環状に接合材115を配して行うことができ、接合材115としてろう材を用いたろう付けにより行うことができる。ろう材としては、例えばAu−Cuを主成分とするろう材、ニッケルろう、黄銅ろう、銀ろうを用いることができる。具体的には、これらのろう材からなる線材を絶縁管110の接合位置に巻き付け、締結した状態で陽極52を取り付け、加熱して上記ろう材を溶融させることにより接合することができる。尚、絶縁管110のターゲット保持部43aの側の端部の外径が陰極51側よりも小さくなるように段差を設けて、上記線材を係る段差で外径が小さくなった端部に取り付けることで、線材を絶縁管110に容易に取り付けることができ、好ましい。また、絶縁管110の管軸方向において、管状外周部43bと外周導電膜114とは2mm乃至5mmの範囲で対向し、係る範囲でろう付けされていることが好ましい。
The hermetic bonding can be performed by arranging the
絶縁管110がアルミナなどのセラミックス材料の場合、気密接合の信頼性を高めるために、絶縁管110の表面をメタライズしておくと良い。メタライズの方法としては、例えばTi−Cu系、Mo−Mn系等のメタライズ材料を絶縁管110の表面に塗布して熱処理する方法等がある。メタライズによって形成されたメタライズ膜は導電膜としても機能する。よって、内周導電膜112、溝内導電膜113、外周導電膜114をメタライズ材料で形成することが好ましい。その上で、外周導電膜114を介して管状外周部43bと絶縁管110の外周とをろう付けする方法が、工程簡略化とX線発生管102内の真空保持の信頼性を高める上で好ましい。
In the case where the insulating
絶縁管110と接合される陰極部材41、陽極部材42、管状外周部42aは絶縁管110と線膨張係数が近い金属材料が選択され、好ましくはコバールが用いられる。尚、陰極部材41と絶縁管110との接合も、接合材115と同様のろう材が好ましく用いられる。
For the
このように、絶縁管110と管状外周部43bとを気密接合することにより、絶縁管110の端面と陽極部材43との間に溝116によって隙間が生じていても、X線発生管102の外囲器111内の気密性を保つことができる。
In this way, by airtightly bonding the insulating
<X線発生装置>
本発明のX線発生装置101は、図4に示すように、X線透過窓121を有する収納容器120の内部に、図1のX線発生管102、及びX線発生管102を駆動するための駆動回路103を有している。収納容器120と駆動回路103は接地されている。駆動回路103は、陰極51、及び陽極52の間に管電圧Vaを印加する管電圧回路である。係る駆動回路103によって陰極51と陽極52との間に管電圧Vaが印加されると、ターゲット層22と電子放出部2との間に加速電界が形成される。ターゲット層22の層厚と金属種とに対応して、管電圧Vaを適宜設定することにより、撮影に必要な線種を選択することができる。
<X-ray generator>
As shown in FIG. 4, the
X線発生管102、及び駆動回路103を収納する収納容器120は、容器としての十分な強度を有し、かつ放熱性に優れたものが望ましく、その構成材料として、例えば真鍮、鉄、ステンレス、等の金属材料が用いられる。収納容器120内の内部のX線発生管102と駆動回路103以外の余空間には、絶縁性液体109が充填されている。絶縁性液体109は、電気絶縁性を有する液体で、収納容器120の内部の電気的絶縁性を維持する役割と、X線発生管102の冷却媒体としての役割とを有する。絶縁性液体109としては、鉱油、シリコーン油、パーフロオロ系オイル、等の電気絶縁油を用いるのが好ましい。
The
<X線撮影システム>
次に、図5を用いて、本発明のX線発生管102を備えるX線撮影システムの構成例について説明する。本発明のX線撮影システム60は、図4に示したX線発生装置101と、前記X線発生装置101から発生し、被検体204を透過したX線11を検出するX線検出器206とシステム制御部202とを有する。システム制御部202は、X線発生装置101とX線検出器206とを統合制御する。駆動回路103は、システム制御部202による制御の下に、X線発生管102に各種の制御信号を出力する。駆動回路103が出力する制御信号により、X線発生装置101から放出されるX線束11の放出状態が制御される。X線発生装置101から放出されたX線束11は、可動絞りを備えた不図示のコリメータユニットによりその照射範囲を調整されて、X線発生装置101の外部に放出され、被検体204を透過して検出器206で検出される。検出器206は、検出したX線を画像信号に変換して信号処理部205に出力する。信号処理部205は、システム制御部202による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御部202に出力する。システム制御部202は、処理された画像信号に基づいて、表示装置203に画像を表示させるための表示信号を出力する。表示装置203は、表示信号に基づく画像を、被検体204の撮影画像としてスクリーンに表示する。
<X-ray imaging system>
Next, a configuration example of an X-ray imaging system including the
本発明のX線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や、人体や動物の病理診断に用いることができる。 The X-ray imaging system of the present invention can be used for nondestructive inspection of industrial products and pathological diagnosis of human bodies and animals.
(実施例1)
図1乃至図3に示した、絶縁管110、及び絶縁管110と陽極部材43の接合構造を持つX線発生管102を作製し、X線発生装置101に搭載した。
Example 1
The
図3のように、アルミナ製の絶縁管110の陽極52側の端面に、管径方向に延びる溝116を形成した。溝116は、幅2mm、深さ1mmとし、絶縁管110の端面の管周方向の2箇所に機械加工で形成した。管状外周部43bの内周面の絶縁管110の管軸方向の長さは4mmとした。
As shown in FIG. 3, a
次に、絶縁管110に、内周導電膜112、溝内導電膜113、及び外周導電膜114を形成した。内周導電膜112、溝内導電膜113、及び外周導電膜114の材料は、セラミックスのメタライズ材料として使用されるTi−Cu系の材料とした。形成方法は、Ti−Cu系粉末を含んだペーストを作製し、絶縁管110に直接塗布した。この時、絶縁管110の端面には予めマスキングを施しておき、絶縁管110の端面に導電膜が付着しないようにした。次に、Ti−Cu系ペーストを乾燥させた後、マスキングを除去し、真空中で1000℃の熱処理を行った。熱処理後の内周導電膜112、溝内導電膜113、及び外周導電膜114の膜厚は、場所によってばらつきがあるが、概ね10μm乃至300μmであった。また、図2(a)において、溝116のある領域の絶縁管110の管軸方向において、外周導電膜114と管状外周部43bとが対向する長さは3mmとした。また、溝116のない領域では、外周導電膜114を絶縁管110のターゲット保持部43aの側端部にまで形成し、絶縁管110の管軸方向において、外周導電膜114と管状外周部43bとが対向する長さは4mmとした。
Next, the inner peripheral
次に、ターゲット保持部43aから突出する管状外周部43bと接合する部分の、絶縁管110のターゲット保持部43aの側の端部の外周の外周導電膜114上にAgろうの線材を巻き付け、絶縁管110の外周と管状外周部43bとをろう付けによって接合した。ろう付けは、800℃の真空熱処理によって行った。これによりX線発生管102が得られた。
Next, an Ag brazing wire is wound around the outer peripheral
次に、本例のX線発生管102を図5に示したX線撮影システムに搭載し、X線の出力変動を評価した。本評価は、被検体204を配置せず、X線発生管102を駆動させ、X線束11の焦点11aの位置の変動を評価した。その結果、焦点11aの中心位置の時間変動が10μm以下と良好な結果となった。
Next, the
また、検出器206の前に不図示の線量計を配置し、管電圧100kV、管電流10mAでX線発生管102を駆動したところ、120μGyの線量が出力されていることを確認した。
Further, when a dosimeter (not shown) was placed in front of the
(比較例1)
絶縁管110の陽極52側の端面に溝116を形成せず、代わりに、端面全周に内周導電膜112及び外周導電膜114と連続した端面導電膜を形成した以外は、実施例1と同様の構成、作製方法でX線発生管102を作製した。端面導電膜を形成後、その膜厚を測定した結果、場所によって膜厚のむらがあり、最大300μmの膜厚差が確認された。
(Comparative Example 1)
The
実施例1と同様に本例のX線発生管102を駆動させ、X線束11の焦点11aの位置の変動を評価した結果、焦点11aの中心位置の変動は10μm以下と良好な結果となった。しかしながら、実施例1と同条件でX線発生管102を駆動して、X線の線量を測定したところ、100μGyの線量となり、実施例1より17%の線量低下が確認された。線量低下の原因を分析するために、X線束11の焦点11aの像を詳細に解析したところ、実施例1と比較して、焦点11aの面積が20%小さいことが確認された。このことから、端面導電膜の膜厚むらによって電子放出源3とターゲット9の平行度が悪化し、電子線束5の一部がターゲット9を保持するターゲット支持部42に遮られることによってX線束11の線量が低下したものと推定された。
As in Example 1, the
(実施例2)
実施例1に記載のX線発生装置101を用いて、図5に記載のX線撮影システムを作製した。本例のX線撮影システムにおいては、X線出力の変動が抑制されたX線発生装置101を備えることにより、SN比の高いX線撮影画像を取得することができた。
(Example 2)
Using the
2:電子放出部、3:電子放出源、5:電子線束、9:ターゲット、11:X線束、41:陰極部材、43:陽極部材、43a:ターゲット保持部、43b:管状外周部、51:陰極、52:陽極、101:X線発生装置、102:X線発生管、103:駆動回路、110:絶縁管、112:内周導電膜、113:溝内導電膜、114:外周導電膜、115:接合材、202:システム制御部、204:被検体、206:X線検出器 2: electron emission part, 3: electron emission source, 5: electron beam bundle, 9: target, 11: X-ray bundle, 41: cathode member, 43: anode member, 43a: target holding part, 43b: tubular outer peripheral part, 51: Cathode, 52: Anode, 101: X-ray generator, 102: X-ray generator tube, 103: Drive circuit, 110: Insulating tube, 112: Inner conductive film, 113: In-groove conductive film, 114: Outer conductive film, 115: bonding material, 202: system control unit, 204: subject, 206: X-ray detector
Claims (12)
前記絶縁管は、前記一端に管径方向に延びる溝を有し、
前記陽極部材は、前記ターゲットを保持するターゲット保持部と、前記絶縁管の前記一端側の外周面を囲んで前記ターゲット保持部から陰極側に突出する管状外周部と、を有し、
前記陽極は、前記絶縁管の内周面であって前記陰極から離間して位置する内周導電膜と、前記溝内に位置する溝内導電膜と、をさらに有し、前記内周導電膜は前記溝内導電膜を介して前記管状外周部に電気的に接続されていることを特徴とするX線発生管。 An anode having a target that generates X-rays upon irradiation of electrons and an anode member that is electrically connected to the target and holds the target, an electron emission source that irradiates the target with an electron beam from an electron emission portion, and the electrons A cathode having a cathode member electrically connected to an emission source, and one end in the tube axis direction is connected to the anode member and the other end is connected to the cathode member so that the target and the electron emission portion face each other. An insulating tube, and an X-ray generating tube, wherein the insulating tube has a groove extending in a tube radial direction at the one end,
The anode member has a target holding portion that holds the target, and a tubular outer peripheral portion that surrounds the outer peripheral surface on the one end side of the insulating tube and protrudes from the target holding portion to the cathode side,
The anode further includes an inner peripheral conductive film that is an inner peripheral surface of the insulating tube and is spaced apart from the cathode, and an inner conductive film that is positioned in the groove, and the inner conductive film Is electrically connected to the tubular outer peripheral portion through the conductive film in the groove.
前記管状外周部は、前記外周導電膜を介して前記溝内導電膜と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至6に記載のX線発生管。 An outer peripheral conductive film connected to the groove conductive film on the outer periphery of the insulating tube;
The X-ray generating tube according to claim 1, wherein the tubular outer peripheral portion is electrically connected to the in-groove conductive film through the outer peripheral conductive film.
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