JPH10228875A - 金属外囲器回転陽極ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 真空外囲器の製作工程及び使用中の破損をな
くす。 【解決手段】 真空外囲器１は、硬質ガラスなどの絶縁
物から成る陰極側外囲器２と、中間部に位置する金属外
囲器３と、陰極側外囲器２と同様な絶縁物から成る陽極
側外囲器４とから成る。真空外囲器の一端に陰極５を、
他端に傘形ターゲット７を含む陽極を対向して真空気密
に封着する。金属外囲器は中間外囲器１１と、傘形ター
ゲットの裏面に対面したリング基板１２とから成る。リ
ング基板は厚目のステンレス鋼から成る平板状リング
で、陽極側外囲器との間は、薄板状リング２１と、陽極
側外囲器の材料とほぼ等しい熱膨張係数をもつ材料から
成る円筒状リング２２を介在させて接続する。薄板状リ
ングは折り曲げ部Ａ２５を、円筒状リングは折り曲げ部
Ｂ２８を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属外囲器を有す
る回転陽極Ｘ線管に係り、特に金属外囲器の構造および
製作法を改善し、気密信頼性を向上させた回転陽極Ｘ線
管に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属外囲器を有する回転陽極Ｘ線管の第
１の従来例としては、特開昭５４ー９６９８５号公報に
開示されたものがある。Ｘ線管の真空外囲器の中間部が
金属製とされていて、Ｘ線管陽極を回転させるステータ
を傘形ターゲットに接近させて配置し、ステータと陽極
端子との間の高電圧放電を防止している。この公知技術
ではターゲットの裏面に対応する金属製外囲器の部分を
銅などの熱伝導性の良い材料から成る金属環体とするも
のであった。この金属環体はほぼ平板状で、しかも材料
が銅などの材料であるため、真空であるＸ線管内と大気
圧であるＸ線管外との圧力差によって真空外囲器に加わ
る力に対し、金属環体が変形しやすいために金属環体の
径を余り大きくすることができず、従ってターゲット直
径の大きい大容量Ｘ線管には適用できないという問題点
があった。また、金属環体を陽極に接近させた場合には
金属環体から延長してガラス製外囲器部分に連結する接
合部（アース電位）と陽極との間に、高電圧を印加した
ときに、高電圧放電が生じて前記接合部が破損し真空不
良を生じ易くなるので、接合部を陽極から離れた位置に
設けなければならず、結局ステータとターゲットとの間
の距離を近付けることには制限を受けるという問題も有
していた。

【０００３】上記の問題を対策した第２の従来例とし
て、実開昭６３ー１８７５６号公報に、図５の回転陽極
Ｘ線管が開示されている。この回転陽極Ｘ線管は金属外
囲器のＸ線管陽極ターゲットの裏面に対面した部分を高
温下でも機械的強度の優れた金属を用いて平板状に形成
するとともに、ガラス外囲器と連結する接合部を陽極か
ら電気的に遮蔽する遮蔽体を設けたものである。図５の
構成を以下に簡単に説明する。図５において、回転陽極
Ｘ線管の真空外囲器１は、ガラスなどの絶縁物から成る
陰極側外囲器２、中間に位置する金属外囲器３、陰極側
外囲器２と同様な絶縁物から成る陽極側外囲器４によっ
て構成されている。この真空外囲器１の一端に陰極５
が、他端に陽極６が真空気密を保って封着されている。
陽極６には傘形のターゲット７がロータを含む回転支持
機構によって回転可能に支持されている。陽極側外囲器
４の外周にはロータを回転させるステータ８が絶縁筒９
を介し配置されている。金属外囲器３は中間外囲器１１
とターゲット７の裏面に対面した基板１２とから構成さ
れ、基板１２の中央部には陽極６を貫挿させるための中
空部１３が設けられている。この中空部１３の径より少
し外周寄りの接続部１０にて陽極側外囲器４と基板１２
が接続されている。また、中空部１３には金属の遮蔽筒
１４が接続部１０より長く突き出て設けられている。こ
の遮蔽筒１４は陽極６に対し、基板１２と陽極側外囲器
４との接続部１０を電気的に遮蔽するものである。

【０００４】ここで、基板１２は高温下でも機械的強度
の大きいステンレス鋼（熱膨張係数．１４×１０￣⁶／
ｄｅｇ）などの耐熱性高強度材料を平板状に形成されて
いる。基板１２の厚さが３〜６ｍｍあれば、ターゲット
７からの放熱に耐え、真空と大気圧との圧力差にも耐え
ることができる。従って、この構成を適用することによ
り、Ｘ線管陽極に直径の大きいターゲットの採用と、高
電圧の印加と、ターゲットとステータとの距離を短くす
ることを可能とした。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す第２の従来
例では、基板１２と陽極側外囲器４との接続部１０にお
いて、ステンレス鋼から成る基板１２と、硬質ガラスか
ら成る陽極側外囲器４とが、硬質ガラスに封入したリン
グ１５により接続されている。Ｘ線管においては、耐熱
性を考慮して硼珪酸ガラスなどの硬質ガラスが使用され
ており、このため、リング１５の材料としては硼珪酸ガ
ラスと熱膨張係数がほぼ等しいコバールが使用されてい
る。このため、基板１２とリング１５の接続において
は、両者の材料の熱膨張係数が大きく相違し、この接続
部１０に熱的歪による応力が発生し陽極側外囲器４が破
損するという問題があった。リング１５の長さを長くす
ることによって、熱応力は若干緩和されるが、それでも
不十分であり、さらにリング１５の長さを長くするとＸ
線管の全長が長くなるという問題も発生した。

【０００６】従って、本発明では、上記の問題を解決し
て、製作工程および使用中に真空外囲器が破損すること
のない、さらに、全長の短い回転陽極Ｘ線管を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管は、中間部が金
属から成り、その両端部が耐熱性絶縁物から成る真空外
囲器内に、陰極と傘状ターゲットが前記耐熱性絶縁物に
支持されて対向して配設され、前記真空外囲器の金属製
中間部の前記ターゲットの裏面に対向する部分に耐熱性
高強度金属材料から成る平板状のリング基板が配設さ
れ、該リング基板の内径部に陽極側の耐熱性絶縁物Ａの
一端部が接続されている金属外囲器回転陽極Ｘ線管にお
いて、前記リング基板の内径部と陽極側の耐熱性絶縁物
Ａとの間に前記リング基板に接続される薄板状リングと
前記耐熱性絶縁物Ａに接続された円筒状リングを介在さ
せ、該円筒状リングの材料を前記耐熱性絶縁物Ａとほぼ
等しい熱膨張係数を有する金属とし、前記薄板状リング
と円筒状リングの接続部を溶接により接合したものであ
る（請求項１）。

【０００８】この構成では、金属外囲器のリング基板と
陽極側外囲器との間に、薄板状リングと円筒状リングを
介在させ、円筒状リングの材料の熱膨張係数を陽極側外
囲器の材料とほぼ等しくしているので、陽極側外囲器と
円筒状リングとの接続部に対するリング基板からの影響
力および薄板状リングと円筒状リングの接続部からの影
響力が緩和され、Ｘ線管の製作工程および使用中に陽極
側外囲器と円筒状リングとの接続部が熱応力などで破損
することがなくなり、Ｘ線管の気密信頼性が向上する。

【０００９】本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管では更
に、前記耐熱性絶縁物Ａの材料が硼珪酸ガラスで、前記
リング基板の材料がステンレス鋼で、前記薄板状リング
および円筒状リングの材料がコバールである（請求項
２）。この構成では、薄板状リングと円筒状リングの材
料を、陽極側外囲器の材料である硼珪酸ガラスの熱膨張
係数に近い熱膨張係数をもつコバールとして、陽極側外
囲器と円筒状リングとの接続部に加わる応力を更に緩和
するものである。

【００１０】本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管では更
に、前記薄板状リングは内径側で前記リング基板にろう
付けされ、外径側の端部には陽極側に向けて直角より小
さい折り曲げ角度で曲げられた折り曲げ部Ａを有し、前
記円筒状リングは一端が前記耐熱性絶縁物Ａにろう付け
または溶着されており、他端にはフランジ部とその外周
部で陽極側に向けて前記薄板状リングの折り曲げ角度と
同じ折り曲げ角度で曲げられた折り曲げ部Ｂを有し、前
記折り曲げ部Ａの内側に前記折り曲げ部Ｂが嵌合され
て、両折り曲げ部の端部が溶接により接合されたもので
ある（請求項３）。

【００１１】この構成では、薄板状リングと円筒状リン
グに折り曲げ部を設けて、真空外囲器の全長を長くする
ことなく、リング基板と陽極側外囲器との間の距離を長
くして、金属外囲器からの陽極側外囲器への影響力を緩
和している

【００１２】本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管では更
に、前記薄板状リングの折り曲げ部Ａの折り曲げ角度に
ついて、前記薄板状リングの単体加工時の折り曲げ角度
Ｂを溶接接合時の折り曲げ角度Ａよりも大きくしてお
き、前記リング基板と前記薄板状リングとのろう付け時
に前記折り曲げ部Ａの折り曲げ角度が折り曲げ角度Ｂよ
り折り曲げ角度Ａに戻るようにしたものである（請求項
４）。

【００１３】この構成では、リング基板と薄板状リング
とのろう付け時に残留応力で薄板状リングの折り曲げ部
が変形するので、その変形分を考慮してろう付け前に折
り曲げ部の加工を行うもので、真空外囲器の加工精度の
向上および陽極側外囲器の破損防止に寄与する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を添付図
面に基づいて説明する。図中の符号については、従来技
術と共通の機能を有するものは同じ符号を用いることに
した。図１は、本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管の第
１の実施例を示したものである。図１において、真空外
囲器１は、硬質ガラスなどの絶縁物から成る陰極側外囲
器２と、中間部に位置する金属外囲器３と、陰極側外囲
器２と同様な絶縁物から成る陽極側外囲器４とから構成
されている。この真空外囲器１の一端に陰極５が、他端
に陽極６が真空気密を保って封着されている。陽極６に
は傘形ターゲット７がロータ２３を含む回転支持機構
（図示せず）によって回転可能に支持されている。陰極
５と傘形ターゲット７とは金属外囲器３内に対向して配
置されている。陽極側外囲器４の外周にはロータ２３を
回転させるステータ（図示せず）が絶縁筒（図示せず）
を介して配置されている

【００１５】金属外囲器３は中間外囲器１１と、傘形タ
ーゲット７との裏面に対面したリング基板１２とから構
成されている。中間外囲器１１は円筒に形成され、リン
グ基板１２は平板状に形成され、共に高温下でも機械的
強度の大きいステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４な
ど）、または同様な熱特性および機械的強度をもつ耐熱
鋼、チタン合金などの耐熱高強度材料から成っている。
ステンレス鋼は、熱膨張係数が１４×１０￣⁶／ｄｅｇ
程度、熱伝導度が０．１７ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅ
ｇ程度の熱特性を有している。このリング基板１２の主
な役割は、傘形ターゲット７から放熱される熱を受けて
周囲の絶縁油中へ熱を放散させること、真空と大気圧と
の圧力差に耐えることである。このリング基板１２の厚
さは傘形ターゲット７の直径が大きくなるにつれて厚く
する必要があるが、直径１５０ｍｍ程度の傘形ターゲッ
ト７を使用したＸ線管の場合、３〜６ｍｍの厚さで、熱
的および機械的に十分機能を発揮することができる。

【００１６】リング基板１２には、陽極側外囲器４が接
続されている。また、リング基板１２の中央部には陽極
６を貫挿させるための中空部１３が設けられている。陽
極側外囲器４の外径は、リング基板１２に接続される側
では、陽極端側の部分よりも大きくなっている。これ
は、リング基板１２と陽極側外囲器４との接続部（接地
電位）と陽極６のロータ２３（陽極電位）との間の距離
を離すことにより、陽極と接地間の耐電圧が低下しない
ように配慮したものである。リング基板１２と陽極側外
囲器４との接続部には、薄板状リング２１と円筒状リン
グ２２とが配置されている。その構造の詳細を図２に示
す。薄板状リング２１は平板部２４と折り曲げ部Ａ２５
とを有し、平板部２４の内径部２６において、リング基
板１２とろう付けにより接合されている。円筒状リング
２２は、円筒部２７とフランジ部３２と折り曲げ部Ｂ２
８とを有し、円筒部２７の先端部２９で陽極側外囲器４
に接続されている。また、薄板状リング２１の折り曲げ
部Ａ２５の内径に、円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２
８の外径が嵌合され、折り曲げ部Ａ２５と折り曲げ部Ｂ
２８との先端部３０を溶接で接合することにより薄板状
リング２１と円筒状リング２２が接続されている。

【００１７】円筒状リング２２と陽極側外囲器４との接
続に関して、陽極側外囲器４の材料としては硼珪酸ガラ
スなどの硬質ガラスが使用され、円筒状リング２２の材
料としてはコバールなどが使用され、熱膨張係数が硼珪
酸ガラスとほぼ等しい材料が使用されている。Ｘ線管に
おいては、製造過程および使用中に、円筒状リング２２
と陽極側外囲器４との接続部は高温になるので、大きな
熱応力が発生しないように両者の材料の熱膨張係数をほ
ぼ等しくなるようにしておくことが大切である。本実施
例でも、その点を考慮して、円筒状リング２２の材料に
コバールを使用している。また、コバールに近い熱膨張
係数を有する耐熱高強度金属材料であれば、他の材料を
使用してよいことは言うまでもない。ここで、円筒状リ
ング２２の先端部２９に陽極側外囲器４の材料である硼
珪酸ガラスでガラス巻きされた後、円筒状リング２２は
陽極側外囲器４に接続される。

【００１８】また、薄板状リング２１の形状を平板部２
４と折り曲げ部Ａ２５との組合せとした理由は、リング
基板１２と陽極側外囲器４との接続部をできるだけ短く
するためで、平板部２４の位置で真空外囲器１の長さの
位置決めをし、折り曲げ部Ａ２５にて円筒状リング２２
の折り曲げ部Ｂ２８と溶接することにより、リング基板
１２と陽極側外囲器４との接続を行い、真空気密を保持
するものである。従って、薄板状リング２１の折り曲げ
部Ａ２５は、円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２８が嵌
合するような形状であればよいので、図２に示す形状に
限定されず、これよりも外周側に開いてもよい。

【００１９】また、薄板状リング２１や円筒状リング２
２の長さは、陽極側外囲器４との接続部に生じる熱応力
を考慮した場合には長い程よいし、その厚さも薄い程よ
い。しかし、機械的強度を考慮した場合には厚さは厚い
方がよく、長さも短い方がよい。従って、熱応力と機械
的強度の両者を考慮して、厚さと長さが決められてい
る。薄板状リング２１も、円筒状リング２２も、厚さは
０．５〜２ｍｍ程度、長さは２０〜４０ｍｍ程度が適当
である。

【００２０】薄板状リング２１の材料としては、熱膨張
係数が円筒状リング２２の材料（本実施例ではコバー
ル）と同程度かそれより大きい金属材料が使用される。
これは、薄板状リング２１と円筒状リング２２との溶接
部にかかる熱応力を緩和するためである。本実施例では
コバールが使用されている。このため、前記溶接部の熱
応力および円筒状リング２２と陽極側外囲器４との接続
部の熱応力も緩和されている。

【００２１】次に、リング基板１２と薄板状リング２１
とのろう付けについて図３および図４を用いて説明す
る。図３、図４とも、リング基板１２と薄板状リング２
１とのろう付け前後の構造図を示す。図３においては、
リング基板１２の内径部に薄板状リング２１の内径部２
６が嵌合する段付部を設け、そこにろう材３１を置き、
その上に薄板状リング２１の内径部２６を嵌合させる。
ろう材３１としては、銅ろうや銀銅ろうが使用され、ろ
う付け時には７００〜１１００°Ｃ程度まで昇温され
る。ろう付け前に薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５
を平板部２４とほぼ直角になるように加工した場合に
は、ろう付け後には図示の如く折り曲げ部Ａ２５は外周
側に若干開いて傾くことになる。これは、リング基板１
２の材料であるステンレス鋼の熱膨張係数が、薄板状リ
ング２１の材料であるコバールよりも大きいために、ろ
う付け部分が冷却したときに、リング基板１２の収縮が
大きく、薄板状リング２１に引っ張り応力が働き、変形
するものである。従って、ろう付け後の状態で、薄板状
リング２１の折り曲げ部Ａ２５が平板部２４とほぼ直角
となるようにするためには、図４に示すごとく、ろう付
け前の状態で、薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５の
平板部２４に対する折り曲げ角度を直角ではなく、直角
より大きくし、内周側に少し傾けておくとよい。本実施
例では、約４°傾けると、ろう付け後にほぼ直角とな
る。この傾き角度は、薄板状リング２１と円筒状リング
２２との嵌合裕度を考慮した場合、若干大き目でもよい
ので、４°〜８°程度がよい。

【００２２】折り曲げ部Ａ２５のろう付け後の平板部２
４に対する折り曲げ角度は強度的に見た場合、ほぼ直角
であるのが望ましいが、前述の如く、嵌合する円筒状リ
ング２２の折り曲げ部Ｂ２８と一致させて、直角より小
さくして外周側に傾けてもよいので、このような場合に
は、ろう付け前の薄板状リング２１の折り曲げ部Ａ２５
を円筒状リング２２の折り曲げ部Ｂ２８の折り曲げ角度
よりも約４°程度大きく加工し、ろう付け後に折り曲げ
角度が一致するようにすればよい。

【００２３】陽極側外囲器４としては、硼珪酸ガラス以
外に、アルミナ磁器などのセラミックスを用いてもよ
く、この場合には、円筒状リング２２の先端部２９と陽
極側外囲器４との間はろう付けにより接合される。陽極
側外囲器４の端面にはろう付けのためのメタライズ処理
が施された後に、円筒状リング２２の先端部２９とろう
付けされる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明では、金属外
囲器のリング基板と陽極側外囲器との間に、薄板状リン
グと円筒状リングとを配設し、真空外囲器加工の最終工
程で薄板状リングと円筒状リングとを溶接により接合し
ているため、陽極側外囲器と円筒状リングの接続部に
は、製造工程および使用中を通して無理な応力が加わる
ことがなくなるので、ガラスなどの絶縁部材の破損を起
こすことのない気密信頼性の高い真空外囲器を提供する
ことができ、その結果として、組立精度のよい、高信頼
性、長寿命の回転陽極Ｘ線管が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属外囲器回転陽極Ｘ線管の第１の実
施例を示す図。

【図２】リング基板と陽極側外囲器との接続部の詳細を
示す図。

【図３】リング基板と薄板状リングとのろう付け前後の
構造図の一例。

【図４】リング基板と薄板状リングとのろう付け前後の
構造図の他の例。

【図５】金属外囲器回転陽極Ｘ線管の従来例を示す図。

【符号の説明】

１ 真空外囲器 ２ 陰極側外囲器 ３ 金属外囲器 ４ 陽極側外囲器 ５ 陰極 ６ 陽極 ７ 傘形ターゲット １１ 中間外囲器 １２ リング基板 １３ 中空部 ２１ 薄板状リング ２２ 円筒状リング ２３ ロータ ２４ 平板部 ２５ 折り曲げ部Ａ ２６ 内径部 ２７ 円筒部 ２８ 折り曲げ部Ｂ ２９ 先端部 ３０ 先端部 ３１ ろう材 ３２ フランジ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間部が金属から成り、その両端部が耐
   熱性絶縁物から成る真空外囲器内に、陰極と傘状ターゲ
   ットが前記耐熱性絶縁物に支持されて対向して配設さ
   れ、前記真空外囲器の金属製中間部の前記ターゲットの
   裏面に対向する部分に耐熱性高強度金属材料から成る平
   板状のリング基板が配設され、該リング基板の内径部に
   陽極側の耐熱性絶縁物Ａの一端部が接続されている金属
   外囲器回転陽極Ｘ線管において、前記リング基板の内径
   部と陽極側の耐熱性絶縁物Ａとの間に前記リング基板に
   接続される薄板状リングと前記耐熱性絶縁物Ａに接続さ
   れた円筒状リングを介在させ、該円筒状リングの材料を
   前記耐熱性絶縁物Ａとほぼ等しい熱膨張係数を有する金
   属とし、前記薄板状リングと円筒状リングの接続部を溶
   接により接合したことを特徴とする金属外囲器回転陽極
   Ｘ線管。
2. 【請求項２】 請求項１記載の金属外囲器回転陽極Ｘ線
   管において、前記耐熱性絶縁物Ａの材料が硼珪酸ガラス
   で、前記リング基板の材料がステンレス鋼で、前記薄板
   状リングおよび円筒状リングの材料がコバールであるこ
   とを特徴とする金属外囲器回転陽極Ｘ線管。
3. 【請求項３】 請求項１および２記載の金属外囲器回転
   陽極Ｘ線管において、前記薄板状リングは内径側で前記
   リング基板にろう付けされ、外径側の端部には陽極側に
   向けて直角より小さい折り曲げ角度で曲げられた折り曲
   げ部Ａを有し、前記円筒状リングは一端が前記耐熱性絶
   縁物Ａにろう付けまたは溶着されており、他端にはフラ
   ンジ部とその外周部で陽極側に向けて前記薄板状リング
   の折り曲げ角度と同じ折り曲げ角度で曲げられた折り曲
   げ部Ｂを有し、前記折り曲げ部Ａの内側に前記折り曲げ
   部Ｂが嵌合されて、両折り曲げ部の端部が溶接により接
   合されたことを特徴とする金属外囲器回転陽極Ｘ線管。
4. 【請求項４】 請求項３記載の金属外囲器回転陽極Ｘ線
   管において、前記薄板状リングの折り曲げ部Ａの折り曲
   げ角度について、前記薄板状リングの単体加工時の折り
   曲げ角度Ｂを溶接接合時の折り曲げ角度Ａよりも大きく
   しておき、前記リング基板と前記薄板状リングとのろう
   付け時に前記折り曲げ部Ａの折り曲げ角度が折り曲げ角
   度Ｂより折り曲げ角度Ａに戻るようにしたことを特徴と
   する金属外囲器回転陽極Ｘ線管。