JP4334682B2

JP4334682B2 - Ｘ線発生装置

Info

Publication number: JP4334682B2
Application number: JP18605699A
Authority: JP
Inventors: 智之鈴木; 通浩伊藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: JP2001015294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線発生装置に係り、特に、マイクロフォーカスＸ線源として利用するためのＸ線発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特開平６−１６２９７４号公報，特開平６−８４４９０号公報，特開平６−３６７２０号公報及び特開平５−２９０７６８号公報がある。これら公報に記載されたＸ線発生装置には、Ｘ線管から発生した高熱を外部に放出させて、安定した動作特性を維持するための手段が開示されている。具体的には、ターゲット支持体内に冷却通路を形成し、この通路内に冷却水を通すことで、熱の発生源となるターゲットを冷却させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のＸ線発生装置には、次のような課題が存在している。すなわち、ターゲット支持体を冷却する構造を採用しているため、モールドタイプのＸ線管には、適用し難く、ターゲット支持体を包み込むようなモールド成形をした場合には、冷却パイプとターゲット支持体との接触を維持させ難く、所望の冷却効率を得にくいといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、Ｘ線管の胴部がモールド部内に納められたものであっても、Ｘ線管の最適動作温度の維持を確実ならしめるようにしたＸ線発生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明のＸ線発生装置は、筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、
ターゲットを内部に収容するＸ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、
モールド部に固着させた金属製のパネルと、
パネルに固定されて、Ｘ線管のターゲットに電気的に接続させる基部がモールド部内に埋め込まれた電気コネクタ部とを備え、
パネルは、モールド部のモールド成形時に型枠の一部をなすことを特徴とする。
【０００６】
このＸ線発生装置において、Ｘ線管のターゲットは胴部に収容されており、この胴部は、高圧に帯電するので電気的シール性を配慮して電気絶縁性のモールド部内に格納され、ターゲットは冷却し難い状況にある。そこで、ターゲットを直接冷却させるのではなく、モールド部を冷却することで、ターゲットを間接的に冷却させるようにした。この場合、冷却効率向上を狙った金属製パネルをモールド部に固着させる。更に、このようなパネルに電気コネクタ部を固定させ、電気コネクタ部の基部をモールド部内に埋め込むことで、モールド部と電気コネクタ部との密着性が向上し、パネルに対する電気コネクタ部の緩みや抜けが適切に防止されることになり、モールド部からパネルが脱落するのを防止している。このような電気コネクタ部によって、Ｘ線発生装置から高電圧変換ユニットを切り離すことが可能となり、軽量コンパクト化も同時に達成される。
【０００７】
さらに、パネルは、モールド部のモールド成形時に型枠の一部をなす。この場合、冷却効率向上を狙った金属製パネルをモールド部に固着させるが、単に固着させるのではなく、モールド部とパネルとの間の熱伝導性の更なる向上を図るため、金属製パネルは、モールド部のモールド成形時の型枠の一部として利用し、モールド部とパネルとの密着性を向上させている。
【０００８】
請求項３に係る本発明のＸ線発生装置は、筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、
ターゲットを内部に収容するＸ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、
モールド部に固着させた金属製の背面パネルと、
背面パネルに固定されて、Ｘ線管のターゲットに電気的に接続させる基部がモールド部内に埋め込まれた電気コネクタ部と、
モールド部に固着させた金属製の前面パネルと、
モールド部とＸ線管の筺体と前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、
Ｘ線管の筺体に形成させると共に前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部と、を備えたことを特徴とする。
このＸ線発生装置において、Ｘ線管のターゲットは胴部に収容されており、この胴部は、高圧に帯電するので電気的シール性を配慮して電気絶縁性のモールド部内に格納され、ターゲットは冷却し難い状況にある。そこで、ターゲットを直接冷却させるのではなく、モールド部を冷却することで、ターゲットを間接的に冷却させるようにした。この場合、冷却効率向上を狙った金属製パネルをモールド部に固着させる。更に、このようなパネルに電気コネクタ部を固定させ、電気コネクタ部の基部をモールド部内に埋め込むことで、モールド部と電気コネクタ部との密着性が向上し、パネルに対する電気コネクタ部の緩みや抜けが適切に防止されることになり、モールド部からパネルが脱落するのを防止している。このような電気コネクタ部によって、Ｘ線発生装置から高電圧変換ユニットを切り離すことが可能となり、軽量コンパクト化も同時に達成される。
さらに、モールド部に固着させた金属製の前面パネルと、モールド部とＸ線管の筺体と前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、Ｘ線管の筺体に形成させると共に前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部とを備える。このような構成を採用した場合、モールド部とＸ線管の間に充填させたオイルは、ターゲットの影響により高温になるが、モールド部の端面に配置させた金属製の前面パネルがオイルに接触するので、前面パネルによる放熱を促進させることが可能になる。
【０００９】
また、パネルは、モールド部に固着させた前面パネルに対面する背面パネルであると好ましい。このように構成すると、前面パネルを利用してＸ線管を固定させることができ、背面パネルを利用して電気コネクタ部を固定させることができるので、前面パネルと背面パネルとの協働により放熱効果をより一層高めることができると共に、Ｘ線管と電気コネクタ部とを一列に整列させることができ、Ｘ線管の後方からターゲットに高電圧を印加させることが容易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるＸ線発生装置の好適な一実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るＸ線発生装置を示す斜視図である。同図に示すＸ線発生装置１は、金属製のケース２内にＸ線管３を収容すると共に、高電圧発生装置を内蔵しないタイプのものであり、コンパクト化及び軽量化を達成させている。すなわち、高熱発生源であるトランスや高圧発生回路や制御回路などが内蔵された高電圧変換ユニット（図示せず）とＸ線発生装置１とを切り離した構成にすることで、軽量コンパクト化と同時にメンテナンスも容易となり、Ｘ線管３を試料に近接させた場合でも、試料に対する熱の影響を少なくすることができ、極めて利便性が向上する。
【００１２】
図２に示すように、ケース２内に収容されるＸ線管３は、非破壊検査等に利用されるマイクロフォーカスＸ線管として構成され、Ｘ線管３には、サイドウィンドタイプのものとエンドウィンドタイプのものとがあるが、これはエンドウィンドタイプである。このＸ線管３は、電子を放出する電子銃４と、電子の衝突によりＸ線を発生させるターゲット５とを主たる構成部品として、筺体Ｓ内に収容させている。
【００１３】
この筺体Ｓは複数の部分に分割され、横方向に延びてターゲット５を収容するガラス製の胴部７と、電子銃４を収容する金属製の電子銃収容部８と、胴部７と電子銃収容部８とを連結させる金属製のヘッド部９とからなる。すなわち、電子銃収容部８は、電子銃４側で筺体Ｓの一部をなし、ヘッド部９及び胴部７は、ターゲット５側で筺体Ｓの一部をなし、各部材７，８，９は相互に接続固定されて一つの筺体Ｓを構成する。
【００１４】
また、電子銃収容部８の頂部には、セラミックス製のステム１１が嵌め込まれており、ヘッド部９の端面には、ターゲット５に対面するようにＸ線出射窓１４が形成されている。電子銃４は、ヒーター電極１５ａ，カソード１５ｂ，グリッド電極１５ｃ，フォーカス電極１５ｄからなり、電子銃収容部８内で支柱１５ｅを介して固定されている。また、ターゲット５の先端は約２５°で斜めにカットされ、ターゲット部材５ｂがロウ付けされている。
【００１５】
そこで、ヒーター電極１５ａでカソード電極１５ｂが加熱されると、一定の温度でカソード電極１５ｂから電子が放出される。放出した電子は、グリッド電極１５ｃで加速され、フォーカス電極１５ｄで収束されて、ターゲット５に衝突する。そして、この衝突によって、電子はＸ線と熱とに変換され、発生したＸ線は、Ｘ線出射窓１４を介して外部に放出される。
【００１６】
このようなＸ線管３の胴部７は、図３に示すように、電気絶縁性の樹脂モールド材で成形した直方体のモールド部１７内に収容され、このモールド部１７の両端には金属（真鍮にニッケル，クロム又は銅等がメッキされたもの）製の前面パネル１８及び背面パネル１９が固着されている。前面パネル１８は、接着剤等によってモールド部１７と一体化が図られ、背面パネル１９は、モールド成形時に型枠として利用され、モールド部１７と一体成形させている。また、モールド部１７には、Ｘ線管３の胴部７を前面パネル１８側から差し込むための開口２０が形成されている。
【００１７】
更に、この開口２０内にＸ線管３の胴部７を差し込んでＸ線管３を前面パネル１８に固定した際、モールド部１７の内壁面と前面パネル１８の内壁面と胴部７の外壁面とで、所望の電気絶縁オイル収容部２１が形成される。この収容部２１内には電気絶縁オイル２２が充填され、このオイル２２によって、ターゲット５の高電圧がモールド部１７を介し外部に伝わらないようにしている。
【００１８】
そして、モールド部１７とＸ線管３との間に充填させたオイル２２は、ターゲット５の影響により高温になる。しかし、モールド部１７の端面に配置させた金属製の前面パネル１８をオイル２２に接触させるようにしたことで、金属製の前面パネル１８によるオイル２２の放熱効果が高められる。更に、モールド部１７の放熱効果を向上させるために、モールド部１７の上面に当接させるようにして上板２６を配置させている。背面パネル１９も同様の放熱効果を有することは言うまでもない。
【００１９】
なお、Ｘ線管３は、ヘッド部９に設けたフランジ部２３を、前面パネル１８に当接させるようにネジ２５を介して固定され（図２参照）、オイル２２は、Ｘ線管３を前面パネル１８に固定した後に、所定の箇所から充填される。また、背面パネル１９には、別体の高電圧変換ユニットから延びるプラグＰを差し込むための電気コネクタ部２４がナット２７によって内側から締め付けるように固定され、電気コネクタ部２４は、連結部２８を介してターゲット５の後端部５ａに接続されている。
【００２０】
ここで、モールド部１７を冷却してターゲット５を間接的に冷却させるものとして、前面パネル１８及び背面パネル１９を採用するが、背面パネル１９は、モールド部１７に単に固着させるのではなく、モールド部１７とパネル１９との熱伝導性や電気伝導性の更なる向上を図るため、金属製のパネル１９は、モールド部１７のモールド成形時の型枠の一部として利用され、モールド部１７とパネル１９との密着性を向上させている。
【００２１】
具体的には、図４及び図５に示すように、直方体形状のモールド部１７を樹脂でモールド成形させるにあたり、側枠５０Ａ，５０Ｂと底枠５０Ｃと前枠５０Ｄと背面パネル１９とで、上方が開いた直方体形状のキャビティーＡを画成する。また、キャビティーＡ内には、Ｘ線管３の胴部７及びオイル２２を収容させるための開口２０を成形させる中子（図示せず）と、オイル圧を調節するダイヤフラム５５（図６参照）を収容させるための開口５４を成形させる中子（図示せず）とが配置される。そして、モールド部１７にオイル２２の連絡通路５６を成形するため、連結中子を介して両側の中子を繋げている。
【００２２】
更に、モールド成形前において、背面パネル１９には電気コネクタ部２４が予め固定される。この電気コネクタ部２４は、グランド電位になっている背面パネル１９の外方に露出させて、プラグＰの差し込み部として利用されるアダプタ部２４Ｂと、背面パネル１９の内方側でキャビティーＡ内に配置させる基部２４Ａとを有している。この基部２４Ａはネジ溝５１を有すると共に、背面パネル１９に形成した開口部５２にパッキン５７を介して差し込まれる。そして、ナット５３を背面パネル１９に向けて締め込み、ナット５３とアダプタ部２４Ｂとの協働で背面パネル１９を挟み込ませる。その結果、背面パネル１９に電気コネクタ部２４が、しっかりと固定されることになる。
【００２３】
このような状態で、上方からキャビティーＡ内に樹脂を流し込むと、所望のモールド部１７が成形されることになるが、このとき、電気コネクタ部２４の基部２４Ａがモールド部１７内に埋め込まれる。そして、ナット５２もモールド部１７内に埋め込まれることになる。従って、モールド材の硬化により、電気コネクタ部２４の緩みや抜けが確実に防止されることになる。
【００２４】
更に、キャビティーＡ内の樹脂を冷却固化させた後、側枠５０Ａ，５０Ｂと底枠５０Ｃと前枠５０Ｄとは取り外されるが、背面パネル１９はモールド部１７に取り付けたままの状態にしておくので、モールド部１７と背面パネル１９は、極めて高い密着性が維持されることになる。従って、モールド部１７と背面パネル１９との熱伝導性が格段に向上することになる。また、モールド部１７には、その表面全体に導電性塗料が塗布され、この塗料をグランド電位の背面パネル１９に接触させておくことで、電気導電性が確保され、モールド部１７の帯電防止に寄与する。そして、電気コネクタ部２４の基部２４Ａがモールド部１７内に埋め込まれる結果、背面パネル１９がモールド部１７から脱落することはない。
【００２５】
このようなモールド部１７によって、Ｘ線管３の胴部７を格納させるが、この胴部７が高圧に帯電することを考慮し、モールド部１７には、電気絶縁性の樹脂が利用される。また、電子銃４側の電子銃収容部８は、グランド電位になっており、モールド部１７から露出させている。この場合、胴部７は、モールド部１７内に格納させるので、外気の熱変動の影響を受け難く、高温ではあるが、熱的には安定した状態が保たれる。これに対して、電子銃４側は、モールド部１７から発散される熱の影響を受ける。その結果、Ｘ線管３においては、モールド部１７から露出した部分を熱的に安定させる必要がある。
【００２６】
そこで、図１，図３及び図６に示すように、電子銃４を包囲する電子銃収容部８の表面に接触させるように、第１の冷却配管の一例をなす銅製の冷却パイプ３０を螺旋状に這い回し、この冷却パイプ３０内に冷媒（例えば、水や油など）を流動させる。
【００２７】
例えば、冷却パイプ３０の一端は、ジョイント部３１を介してビニールパイプ３２に接続され、冷却パイプ３０の他端は、ジョイント部３３を介してビニールパイプ３４に接続されている。また、ケース２の背面側には、上側に冷媒流入用のパイプエンド３５が固定され、下側に冷媒流出用のパイプエンド３６が固定され、それぞれのパイプエンド３５，３６は、Ｔ字状に構成され、ケース２の外で一口であるが、ケース２内で二股に分岐させている。そこで、上側のパイプエンド３５に一方のビニールパイプ３２の端部を固定させ、下側のパイプエンド３６に他方のビニールパイプ３４を固定させる。
【００２８】
その結果、図示しない冷媒ポンプからの循環供給や水道管からの直接供給によって、上側のパイプエンド３５を介して流入した冷媒は、冷却パイプ３０内を流動しながら、電子銃４側の電子銃収容部８を冷却し、パイプエンド３６を介して外部に排出される。このように、電子銃４の周囲を、冷媒が流動することによって、電子銃４側の温度を素早く安定させることができる。そして、冷媒の温度を管理しながら、冷却パイプ３０内での冷媒量や流速を、ポンプ制御をもって調節することにより、Ｘ線管３の最適動作温度を確実に維持させる。
【００２９】
同様に、前面パネル１８の外表面に接触させるように、第２の冷却配管の一例をなす銅製の冷却パイプ４０を這い回し、この冷却パイプ４０内に冷媒（例えば、水や油等）を流動させる。この這い回しの一例として、ヘッド部９の左右において、冷却パイプ４０を、ヘッド部９に添わせながらＵ字状に折り曲げて反転させており、左右をつなぐように、冷却パイプ４０は、フランジ部２３の周面に添わせるようにして前面パネル１８に接触させている。
【００３０】
このように這い回された冷却パイプ４０の一端は、ジョイント部４１を介してビニールパイプ４２に接続され、冷却パイプ４０の他端は、ジョイント部４３を介してビニールパイプ４４に接続されている。そして、上側のパイプエンド３５に一方のビニールパイプ４２の端部を固定させ、下側のパイプエンド３６に他方のビニールパイプ４４を固定させる。
【００３１】
その結果、上側のパイプエンド３５を介して流入した冷媒は、冷却パイプ４０内を流動しながら、前面パネル１８及びヘッド部９を冷却し、パイプエンド３６を介して外部に排出される。このように、前面パネル１８を冷却することは、前面パネル１８による放熱を促進させることができ、オイル２２を冷却することによって、ターゲット５の間接的な冷却も可能にしている。
【００３２】
また、螺旋状の冷却パイプ３０を包み込むように、伝熱性の接着剤Ｒを電子銃収容部８に塗布させてもよい。これは、冷却パイプ３０の表面を電子銃収容部８に接触固定させ難いこともあるから、熱伝導性の良好な接着剤Ｒを電子銃収容部８と冷却パイプ３０との間や隣接する冷却パイプ３０間に充填させている。従って、電子銃４側での冷却パイプ３０の這い回しを確実なものとし、しかも、接着剤Ｒによって冷却面積の拡大化も図られている。
【００３３】
同様に、冷却パイプ４０を包み込むように、伝熱性の接着剤Ｒをヘッド部９に塗布させてもよい。これは、冷却パイプ４０の表面を金属製の前面パネル１８に接触固定させ難いこともあるから、熱伝導性の良好な接着剤Ｒを前面パネル１８と冷却パイプ４０との間や隣接する冷却パイプ４０間に充填させている。従って、前面パネル１８側での冷却パイプ４０の這い回しを確実なものとし、しかも、接着剤Ｒによって冷却面積の拡大化も図られている。なお、ここで、利用される導電性の接着剤Ｒとしては、金属粉を含有させた接着剤やシリコーン系の接着剤などがある。また、導電性の塗料であってもよい。
【００３４】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、モールド部の成形時の型枠の一部として、図示しない金属製の側面パネルを利用し、この側面パネルに電気コネクタ部２４を固定させるようにしてもよい。なお、金属製の前面パネルや上面パネルをモールド部１７と一体成形させ、これに電気コネクタ部２４を設けてもよい。また、電気コネクタ部は、先端にプラグ部分をもち、基部２４Ａがモールド部１７内に埋め込まれた引出しコードであってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によるＸ線発生装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、請求項１に係る本発明のＸ線発生装置は、筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、ターゲットを内部に収容するＸ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、モールド部に固着させた金属製のパネルと、パネルに固定されて、Ｘ線管のターゲットに電気的に接続させる基部がモールド部内に埋め込まれた電気コネクタ部とを備え、パネルは、モールド部のモールド成形時に型枠の一部をなすことにより、Ｘ線管の胴部がモールド部内に納められたものであっても、Ｘ線管の最適動作温度を確実に維持させることができる。
また、請求項３に係る本発明のＸ線発生装置は、筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、ターゲットを内部に収容するＸ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、モールド部に固着させた金属製の背面パネルと、背面パネルに固定されて、Ｘ線管のターゲットに電気的に接続させる基部がモールド部内に埋め込まれた電気コネクタ部と、モールド部に固着させた金属製の前面パネルと、モールド部とＸ線管の筺体と前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、Ｘ線管の筺体に形成させると共に前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部と、を備えたことにより、Ｘ線管の胴部がモールド部内に納められたものであっても、Ｘ線管の最適動作温度を確実に維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＸ線発生装置に適用させるＸ線管を示す断面図である。
【図３】Ｘ線発生装置の断面図である。
【図４】モールド部を示す断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】Ｘ線発生装置の断面図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線発生装置、３…Ｘ線管、４…電子銃、５…ターゲット、７…胴部、８…電子銃収容部、９…ヘッド部、１４…Ｘ線出射窓、１７…モールド部、１８…前面パネル（パネル）、１９…背面パネル（パネル）、２１…電気絶縁オイル収容部、２３…フランジ部、２４…電気コネクタ部、２４Ａ…基部、２４Ｂ…アダプタ部。

Claims

筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、
前記ターゲットを内部に収容する前記Ｘ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、
前記モールド部に固着させた金属製のパネルと、
前記パネルに固定されて、前記Ｘ線管の前記ターゲットに電気的に接続させる基部が前記モールド部内に埋め込まれた電気コネクタ部とを備え、
前記パネルは、前記モールド部のモールド成形時に型枠の一部をなすことを特徴とするＸ線発生装置。
前記パネルは、前記モールド部に固着させた前面パネルに対面する背面パネルであることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
筺体内の電子銃から発射させた電子をターゲットに衝突させ、この衝突により発生したＸ線を、Ｘ線出射窓を介して外部に出射させる構造をもつＸ線管と、
前記ターゲットを内部に収容する前記Ｘ線管の胴部を包囲し且つ格納させる電気絶縁性のモールド部と、
前記モールド部に固着させた金属製の背面パネルと、
前記背面パネルに固定されて、前記Ｘ線管の前記ターゲットに電気的に接続させる基部が前記モールド部内に埋め込まれた電気コネクタ部と、
前記モールド部に固着させた金属製の前面パネルと、
前記モールド部と前記Ｘ線管の前記筺体と前記前面パネルとにより形成した電気絶縁オイル収容部と、
前記Ｘ線管の前記筺体に形成させると共に前記前面パネルの外表面に接触固定させるフランジ部と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置。
前記背面パネルは、前記モールド部のモールド成形時に型枠の一部をなすことを特徴とする請求項３記載のＸ線発生装置。