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X射线管

阅读：1041发布：2020-06-03

IPRDB可以提供X射线管专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种X射线管，具有有效地防止配置在容器内部的绝缘部件带电、确保稳定的动作的结构，该X射线管包括：发射电子的电子源；对应于电子的入射，产生X射线的靶；分别具有沿着电子入射方向延伸的侧面部，在电子源和靶之间形成规定的电场的第一和第二电极；和沿着第一和第二电极的侧面部设置的，用于支撑第一和第二电极的绝缘性支撑部件。第一和第二电极中配置在最接近靶的位置的第二电极，包括防止带电用的边缘部，该边缘部位于侧面部的X射线发生面侧的端部，以相对靶覆盖支撑部件的方式向着容器外部延伸。，下面是X射线管专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种X射线管，其特征在于，具备：配置在规定管轴上的、发射电子的电子源；配置在所述管轴上，与从所述电子源发射的电子的入射对应，产生X射线的靶；配置在所述电子源与所述靶之间，分别具有沿着从所述电子源向所述靶的电子前进方向延伸的侧面部，在所述电子源与所述靶之间形成规定的电场的一个或一个以上的电极；和沿着各个所述电极的侧面部设置的、支撑所述电极的绝缘性的支撑部件，其中，所述电极中配置在最接近所述靶的位置的电极，包括防止带电用的边缘部，该边缘部位于所述配置在最接近所述靶的位置的电极的侧面部的所述靶侧的端部，以相对该靶覆盖所述支撑部件的方式沿着与所述管轴垂直的方向延伸。

2.如权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述边缘部具有与所述侧面部连结的端部相对的前端部分进一步向所述支撑部件延伸的形状。

3.如权利要求1或2所述的X射线管，其特征在于，所述边缘部具有以向着所述靶侧突出的方式弯曲的曲面。

4.如权利要求1～3中任一项所述的X射线管，其特征在于，所述电极中配置在最接近所述靶的位置的电极，包括将从所述电子源发射的电子向着所述靶聚焦的聚焦电极。

5.如权利要求1～4中任一项所述的X射线管，其特征在于，所述电子源包括电场发射型电子源。

说明书全文

X射线管

技术领域

本发明涉及一种产生X射线的X射线管。

背景技术

X射线管具有在减压为高真空度的空间中收纳电子枪的容器，通过使该电子枪产生的电子入射到靶(target)上，产生X射线。作为这样的X射线管，例如已知下述专利文献1中所示的小型X射线管。该X射线管中，在固定于玻璃管侧面的内侧的支撑板上，安装圆筒状加速电极，在该加速电极的一端侧配置电子枪，在另一端侧配置靶。由电子枪产生的电子一边由加速电极加速一边入射到靶上，由此产生X射线。
专利文献1：日本特开平7-14515号公报专利文献2：日本特开平5-325853号公报专利文献1：日本特开2004-265602号公报发明者讨论上述现有X射线管，结果发现以下的问题：即，在上述现有的小型X射线管中，由于靶和电子枪之间的距离短，所以不能忽视靶中被反射的电子的影响。即，靶中向电子枪侧反射的电子，到达支撑构成电子枪的聚焦电极等电极的支撑部件，使支撑部件带电。这里，支撑部件为了保持各个电极间的绝缘状态而由绝缘性物质构成，但由于带电不能维持绝缘性。结果，就会降低固定在支撑部件上的电极间的耐电压特性，不能保持各个电极间应该保持的电位差，难以得到期望的电子发射能量，进而难以得到X射线输出。尤其是，如果为了进一步小型化X射线管而缩短管轴方向的长度，靶和电子枪接近，所以反射电子的影响就变得显著。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而做出的，本发明的目的在于提供一种X射线管，具有用于能够有效防止配置在容器内部的绝缘性部件的带电、确保稳定操作的结构。
为了实现上述这样的目的，本发明的X射线管至少具备：电子源；靶；一个或者一个以上的电极；和绝缘性支撑部件。电子源配置在规定的管轴上，发射电子。靶配置在该管轴上，同时对应于从电子源放出的电子的入射，产生X射线。各个电极具有沿着从电子源向着靶的电子前进方向延伸的侧面部，在电子源和靶之间形成规定的电场。支撑部件沿着这些电极的侧面部设置，支撑电极。
特别是，在本发明的X射线管中，电极中配置在最接近靶的位置的电极，包含防止带电用的边缘部，该边缘部位于配置在最接近靶的位置的电极的侧面部的靶侧的端部，以相对靶覆盖支撑部件的方式，沿着与管轴垂直的方向延伸。
根据具有这样的结构的X射线管，从电子源发射的电子一旦到达靶，从该靶向支撑部件反射的电子就由在最接近靶的电极上所形成的边缘部遮挡。由此，可有效地防止由反射电子导致的支撑部件带电。换言之，通过设置这样的边缘部，可保持该X射线管内的电极间的耐电压特性。
此外，优选边缘部具有与侧面部连结的端部相对的顶端部分进一步向支撑部件延伸的形状。根据该结构，可提高电极和靶之间的耐电压特性，可充分防止电极和靶之间的放电。
此外，优选边缘部具有以向着靶侧突出的方式弯曲的曲面。这种情况下，配置在靶侧的电极的曲率半径变大，有效提高了电极和靶之间的耐电压特性，同时，电极的加工变得容易。
此外，优选电极中配置在最接近靶的位置的电极，包括使电子向着靶聚焦的聚焦电极。这种情况下，能够兼顾相对靶的高效的电子入射和防止由反射电子导致的支撑部件的带电。
此外，优选电子源包含电场发射型电子源。这种情况下，既使在为了引出电子而在电极间施加高电压的情况下，也可确保电极间的耐电压特性。结果可得到具有稳定的X射线输出特性的X射线管。
其中，本发明的各个实施例通过下面的详细说明和附图能够进一步充分理解。这些实施例仅为了例示而表示，不应该认为是对本发明的限定。
此外，本发明的进一步应用范围根据下面的详细说明可知。但是，详细的说明和特定的事例用于表示本发明的优选实施例，仅为了例示而表示，根据该详细说明，本领域技术人员可知在本发明的思想和范围内的各种变形和改进。

附图说明

图1是表示本发明的X射线管的一个实施例的截面结构的图。
图2是图1所示的X射线管的主要部分截面的放大图。
图3是从图1的右侧(X射线射出方向的相反侧)看图1所示的X射线管的电子枪部时的侧面图。
图4是表示本发明的X射线管的变形例的截面结构的图。
图5A和图5B是表示图2所示的主要部分，特别是檐部的变形例的截面结构的图。

具体实施方式

下面，使用图1～图4、图5A和图5B来详细说明本发明的X射线管的实施例。其中，在附图的说明中对于相同或者相当部分赋予相同符号，省略了重复说明。
图1是表示本发明的X射线管的一个实施例的截面结构的图。图2是图1所示的X射线管1的主要部分截面的放大图。图3是从图1的右侧(X射线射出方向的相反侧)看图1所示的X射线管1的电子枪部时的侧面图。
如图1所示，本实施例的X射线管1包括：密封容器2；电子枪部3；X射线发生部5。密闭容器2由玻璃构成，具有在一个端面2a插入管座销(stem pin)4的圆筒形状。电子枪部3被支撑在该密封容器2内的规定位置，射出电子。X射线发生部5紧贴固定在密闭容器2的另一个端面2b上，对应于来自电子枪部3的电子的入射产生X射线。
电子枪部3具有：电场发射型冷阴极(电子源)6；第一电极8和第二电极9。冷阴极(电子源)6是圆柱状电极，以其中心轴沿着密闭容器2的中心轴线L的方式配置。另一方面，第一电极8和第二电极9也分别以在冷阴极6的前方，它们的中心轴沿着中心轴线L的方式配置。冷阴极6具有设置在X射线发生部5侧的端面的包含碳纳米管的电子发射层7，能够利用由于施加电压而形成的电场作用向外部发射电子，是所谓的电场发射型电子源。
第一电极8是在密闭容器2的端面2a侧具有第一开口的大致圆筒状金属电极。此外，在该第一电极8的端面2b侧的端面上，在中央形成作为第二开口的孔(aperture)8a。在该第一电极8的内部以电子发射层7的表面与孔8a相对的方式配置冷阴极6，从电子发射层7向X射线发生部5方向发射的电子通过孔8a。
第二电极9是一体化在密闭容器2的端面2b侧具有第一开口的大致圆筒形状的圆筒部10，和在圆筒部10的开口端向外侧延伸而形成的檐部(边缘部)11的金属电极。其中，这里所述的外侧是密闭容器2内远离中心轴线L的一侧，换言之，意味着接近密闭容器2的内壁的一侧。在该第二电极9的第一电极8侧的端面中央，设置与孔8a大致相同形状的作为第二开口的孔9a。这样的第一电极8和第二电极9在沿着中心轴线L离开规定距离的状态下，以各个孔8a、9a正对面的方式设置。此外，第二电极9与第一电极8相比，配置在更接近X射线发生部5的靶13(后面详细描述)的位置。
具有这样结构的第一电极8和第二电极9，兼具有下述功能：具有作为通过利用两个电极和靶13在冷阴极6和X射线发生部5之间形成的电场的作用，将从冷阴极6产生的电子向着X射线发生部5加速的引出电极的功能；具有作为控制电子的扩散程度(聚焦)的聚焦电极的功能。即，通过在第一电极8和第二电极9之间施加电压，可控制从冷阴极6的电子发射、向着X射线发生部5的电子的聚焦。
X射线发生部5由作为铍制成的板材的X射线取出窗12和靶13构成。靶13通过在X射线取出窗12的内侧面(向着密闭容器2的内部的面)上蒸镀钨而形成。X射线管1是通过向靶13入射从冷阴极6发射的电子而发生的X射线，通过X射线取出窗12沿着电子的入射方向(与从冷阴极6向着靶13的电子前进方向一致)，在密闭容器2的外部取出的透过型X射线管。因此，靶13以与中心轴线L大致垂直的方式配置。
这里，参照图2和图3，进一步详细说明电子枪部3的结构。
第一电极8和第二电极9分别包括具有沿着中心轴线L的曲面的侧面部15、16。在这些侧面部15、16的外侧，两个电极支撑体(支撑部件)17沿着侧面部15、16与中心轴线L大致平行地配置，这些电极支撑体17通过U字型的安装部件14支撑第一电极8和第二电极9。这些电极支撑体17由以玻璃为主要成分的绝缘性材料所构成，加工成棒状。这样结构的电极支撑体17在密闭容器2内夹有中心轴线L并列配置。电极支撑体17在侧面部15、16支撑第一电极8和第二电极9，由此，将第一电极8和第二电极9固定为规定的位置关系。
在第二电极9的侧面部16的X射线发生部5侧的端部，形成檐部11(边缘部)。檐部11是以在包含中心轴线L的平面的截面形状向着X射线发生部5侧突出的方式弯曲的大致半圆形状。这样，檐部11一边以从侧面部16的X射线发生部5侧的端部向着X射线发生部5侧突出的方式弯曲，边向外侧延伸，前端部分具有在电极支撑体17侧缓和的弯曲形状。这里，如图3所示，檐部11的密闭容器2的直径方向的宽度设定为使在从X射线发生部5侧看的情况下，能够遮盖电极支撑体17的端部的充分的宽度。
利用具有以上结构的X射线管1，从冷阴极6的电子发射层7发射的电子，入射到X射线发生部5的靶13。此时，从X射线发生部5的X射线取出窗12向着密闭容器2的外部取出X射线，但入射电子的一部分从靶13向电子枪部3的方向反射。这样的反射电子中向着电极支撑体17的电子，在接近靶13的在第二电极9上所形成的檐部11中被阻挡。由此，有效地防止了反射电子导致的电极支撑体17带电，保持了第一电极8和第二电极9之间的耐电压特性。尤其是，在该X射线管1中，使用冷阴极6作为电子源，所以，在第一电极8和第二电极9之间施加的电压具有成为数kV的比较高压的倾向。但是，既使在这样的情况下，通过抑制电极支撑体17带电，能够充分地防止第一电8和第二电极9之间的耐电压特性的降低。
而且，如本实施例的X射线管1，在电极和靶的间隔相对密闭容器的直径的比比较小，且来自靶的反射电子易于入射到电极支撑部件的小型X射线管中，上述的防止带电的效果显著。这是因为：在小型X射线管中，电极支撑部件配置在靶的附近，所以增大了由来自靶的反射电子导致的支撑部件的带电影响。
另一方面，檐部11以向着靶13侧鼓起的方式弯曲，所以能够加大电极的曲率半径。为此，可有效地提高第二电极9和靶13之间的耐电压特性，同时，容易加工第二电极9。此外，檐部11的外侧的前端部分进一步向电极支撑体17侧延伸，所以提高了电极和靶之间的耐电压特性，也充分防止了电极和靶之间的放电。
此外，本发明不限于上述的实施例。例如，作为电子源的电子枪部3也可以使用热阴极。图4表示使用热阴极作为电子源的本发明X射线管的变形例截面结构的图。在该图4所示的X射线管31中，在第一电极8的内部中央设置热阴极36。在热阴极36中内置通过来自密闭容器2外部的电供给而发热的加热器37，在与孔8a相对的热阴极36的端面，形成通过从加热器37发出的热量而发射电子的阴极38。在这样的X射线管31中，也可以防止从热阴极36向着靶13入射的电子中，由靶13反射的反射电子导致的电极支撑体17的带电。
本发明的X射线管，不仅是上述这样的透过型X射线管，也可以是反射型的X射线管。
此外，第二电极9的檐部的形状能够采用各种形状。图5A和5B是表示檐部的变形例的截面结构的图。也可以如图5A所示的檐部41，檐部除了其前端和圆筒部10的端部附近的部分是平坦的。或者，也可以如图5B所示的檐部51，仅圆筒部10的端部附近具有曲率，其它部分为直线地沿着第二电极9的直径方向延伸的形状。无论哪种形状，檐部都具有曲率，由此提高了第二电极9和靶之间的耐电压特性。而且，在加大曲率，进一步提高与靶之间的耐电压特性这一点上，这些檐部的形状中檐部11的形状合适。
如上所述，根据本发明的X射线管，既使在小型化的情况下，也可有效地防止配置在容器内部的绝缘性材料带电，可充分地确保该X射线管的稳定动作。
根据以上本发明的说明，可清楚本发明的各种变形，这样的变形不能认为脱离了本发明的思想和范围，由本领域技术人员自知的全部改进包含在下面的权利要求的范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
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输出稳定性增强的X射线源组件及优化X射线传输的方法-专利编号CN100336422C	2020-05-12	421
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