X射線管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及X射線管，公開(kāi)一種在平型管形態(tài)的X射線管中用以防止X射線強(qiáng)度隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而變動(dòng)的X射線管。X射線管(1)是具備：具有窗部(3)的X射線不穿透性的基板(4)；用以封閉窗部的X射線穿透窗(8)；從基板的內(nèi)面設(shè)于窗部的X射線靶(9)；安裝于基板的內(nèi)面的內(nèi)部為高真空的容器部(5)；設(shè)于容器部?jī)?nèi)的陰極(11)；第1控制電極(12)；及第2控制電極(14)。在基板的內(nèi)面是以包圍窗部的方式設(shè)有屏蔽電極(20)。電子是撞擊X射線靶而產(chǎn)生X射線。在屏蔽電極間的X射線靶所反射的電子是被屏蔽電極吸收，而不會(huì)在容器部的內(nèi)面帶電。陰極的電子射出不會(huì)受到反射電子的影響，靶電流的變動(dòng)較小，可放射大致一定強(qiáng)度的X射線。
【專(zhuān)利說(shuō)明】X射線管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種在設(shè)為高真空狀態(tài)的密封件(package)的內(nèi)部，從電子源釋放電子使的撞擊X射線靶(target)，再將從X射線靶釋放的X射線，從密封件的X射線穿透窗放射至外部的X射線管，尤其還涉及一種防止因?yàn)閄射線靶所反射的電子在密封件散射所引起動(dòng)作特性不安定化的X射線管。
【背景技術(shù)】
[0002]在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，已揭示一種對(duì)空氣照射X射線，用以產(chǎn)生離子氣體(iongas)的X射線產(chǎn)生裝置。使用在該X射線產(chǎn)生裝置的X射線管，是以圓柱狀密封件(真空管(bulb))作為本體，而在密封件內(nèi)，從熱絲(filament)射出的電子是經(jīng)由聚焦而被聚集，撞擊X射線靶而產(chǎn)生X射線，而該X射線是穿透輸出窗(X射線穿透窗)而射出至密封件的外部。
[0003]圖4與所述專(zhuān)利文獻(xiàn)1的X射線管相同，是以玻璃制圓柱狀密封件100為本體的所謂圓型管形態(tài)的X射線管的剖面圖。該圓柱狀密封件100，位于其一端面的圓形開(kāi)口是被由鈹(beryllium)所構(gòu)成的膜的X射線穿透窗101所封閉，而內(nèi)部則保持為高真空狀態(tài)。在密封件100的內(nèi)部中，于X射線穿透窗101的內(nèi)面設(shè)有X射線靶102。此外，在密封件100的另一端面的側(cè)，則設(shè)有屬于電子源的陰極103與控制電極104。而且，從陰極103射出的電子是在控制電極104被加速，并經(jīng)聚集而撞擊X射線靶102，而得以將X射線從X射線穿透窗101放射至密封件100的外部。另外，在圖4中，是以符號(hào)X示意性顯示從X射線穿透窗101放射至密封件100的外部的X射線，并且以符號(hào)P來(lái)顯示X射線穿透窗101中的X射線的放射的中心。
[0004][先前技術(shù)文獻(xiàn)]
[0005][專(zhuān)利文獻(xiàn)]
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2005-116534號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007][發(fā)明所欲解決的課題]
[0008]然而，在圖4所示現(xiàn)有技術(shù)的X射線管中，來(lái)自陰極103的電子被縮小成射束(beam)狀，是以撞擊X射線靶102的位置為中心而使X射線擴(kuò)展成輻射狀的點(diǎn)狀的X射線照射(圖4中以符號(hào)P所示的點(diǎn)即為中心)，而X射線則是從X射線穿透窗101射出后擴(kuò)展成圓錐狀(在圖4中以符號(hào)X顯示)，因此會(huì)有相對(duì)于照射對(duì)象物的大小，有效照射范圍(area)狹小的問(wèn)題。因此，若要使用照射范圍狹小的圓型管X射線管使X射線照射至寬廣的范圍，就要使用多個(gè)X射線管，并將其予以并排使用，故在設(shè)備成本或在維修方面有極大負(fù)擔(dān)。
[0009]此外，若要使X射線照射至寬廣范圍，雖也可考慮遠(yuǎn)離對(duì)象物來(lái)照射X射線，但若要照射所希望的X射線至照射對(duì)象物，就需加強(qiáng)X射線的照射強(qiáng)度。如此一來(lái)，甚至將X射線照射至不需要的部位，而產(chǎn)生X射線泄漏的問(wèn)題。[0010]因此，本案發(fā)明的發(fā)明人等，為了解決此種現(xiàn)有技術(shù)的圓型管形態(tài)的X射線的問(wèn)題，發(fā)明了圖5及圖6所示的平型管形態(tài)的X射線管。該X射線管是以箱形密封件55作為本體，該箱形密封件55是由將1片玻璃制背面基板61與4片側(cè)面板62組裝成箱型而成的容器部51、及在該容器部51的開(kāi)放側(cè)周緣部由X射線不穿透性的金屬所構(gòu)成的基板53所構(gòu)成。在成為該密封件55的X射線放射側(cè)的基板53中，是形成有細(xì)縫(siit)狀的開(kāi)口部52 (例如寬度2mm左右)，而在該開(kāi)口部52，則自基板53的外側(cè)安裝有由鈦(titanium)箔所構(gòu)成的X射線穿透窗54。
[0011]密封件55的內(nèi)部是保持為高真空狀態(tài)。在密封件55內(nèi)，是于顯現(xiàn)在基板53的開(kāi)口部52的X射線穿透窗54中設(shè)有鎢(tungsten)等的X射線靶56。此外，在密封件55的內(nèi)部，是于與X射線穿透窗54相反側(cè)的內(nèi)面的背面基板61的內(nèi)面設(shè)有背面電極57，而在該背面電極57下方則依序配設(shè)有熱絲狀的陰極58、從陰極58吸引電子的第1控制電極59、及將第1控制電極59所吸引的電子進(jìn)行加速的第2控制電極60。
[0012]依據(jù)該X射線管，從陰極58被第1控制電極59所吸引的電子是通過(guò)第2控制電極60加速，且撞擊X射線靶56而產(chǎn)生X射線。而且，經(jīng)由電子撞擊而從X射線靶56所產(chǎn)生的X射線，是穿透X射線穿透窗54而放射至密封件55的外部。
[0013]由于X射線是從被基板53的開(kāi)口部52所限制的X射線穿透窗54放射，因此只要將開(kāi)口部52的細(xì)長(zhǎng)細(xì)縫形狀的尺寸設(shè)定為所希望的大小，就可使放射X射線的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)為線狀而以X射線穿透窗54的細(xì)縫寬度使X射線擴(kuò)展。因此，可與對(duì)象物大小對(duì)應(yīng)而易于以較高彈性來(lái)設(shè)定有效寬廣的照射范圍，而可獲得照射范圍狹小的圓型管的X射線管所未具的效果。而且，只要將開(kāi)口部52的尺寸、形狀形成為所希望大小的矩形溝狀等，在X射線穿透窗54中接受X射線放射的區(qū)域，相較于圓形的X射線穿透窗，就較容易從外形判斷，因此也有較容易設(shè)定將X射線精密地引導(dǎo)至既定位置的路徑的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]本案發(fā)明人等在開(kāi)發(fā)圖5及圖6所示的平型管形態(tài)的X射線的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)從X射線管放射的X射線的強(qiáng)度變動(dòng)的現(xiàn)象。此是當(dāng)驅(qū)動(dòng)X射線管放射X射線時(shí)，所放射的X射線的強(qiáng)度雖會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而減少，但當(dāng)超過(guò)某個(gè)時(shí)間時(shí)又會(huì)再度變強(qiáng)的現(xiàn)象。本案發(fā)明人等經(jīng)致力研究該現(xiàn)象的結(jié)果，關(guān)于該未知現(xiàn)象的詳細(xì)內(nèi)容及原因等，終獲致以下的智識(shí)見(jiàn)解。
[0015]圖7是本案發(fā)明人等所提出的平型管形態(tài)的X射線管的剖面圖?；镜臉?gòu)造與圖5及圖6所示的平型管形態(tài)的X射線相同，圖7中是賦予與圖5及圖6相同的符號(hào)而其說(shuō)明則予以省略。在此X射線管中，當(dāng)從陰極58射出的電子撞擊X射線靶56時(shí)，X射線即從X射線靶56射出，而該X射線雖從X射線穿透窗54朝向外側(cè)放射，但依據(jù)本案發(fā)明人等的研究，得知此時(shí)會(huì)產(chǎn)生撞擊X射線祀56的電子反射而在密封件55內(nèi)朝向第2控制電極60側(cè)反射的現(xiàn)象。在圖7中，是顯示撞擊X射線靶56后反射，并到達(dá)密封件55的內(nèi)面的電子的軌跡。此為經(jīng)由本案發(fā)明的發(fā)明人等的研究所獲得的成果，其是使用有限要素法來(lái)解析在密封件55內(nèi)的電場(chǎng)，借此來(lái)仿真撞擊X射線靶56而反射的電子的軌道。
[0016]而且，本案發(fā)明人等經(jīng)詳細(xì)調(diào)查與自X射線管放射的X射線的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的X射線靶電流相對(duì)值的時(shí)間性變動(dòng)后發(fā)現(xiàn)，獲得圖8所示的結(jié)果。依據(jù)此例，在以X射線管的最初的電流值為100%連續(xù)驅(qū)動(dòng)情形下，驅(qū)動(dòng)時(shí)間達(dá)100小時(shí)前，電流值持續(xù)減少(電流劣化)，而驅(qū)動(dòng)時(shí)間在大約100小時(shí)時(shí)，電流值降低至最初的約60%。之后，電流值轉(zhuǎn)為增加，在約2000小時(shí)后，恢復(fù)至100% (電流上升)。從X射線管放射的X射線的強(qiáng)度，也與該X射線靶電流的時(shí)間性的變動(dòng)對(duì)應(yīng)而變動(dòng)。
[0017]本案發(fā)明人等求出與X射線的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的X射線靶電流相對(duì)值的時(shí)間性變動(dòng)的原因在于圖7所示的反射電子的動(dòng)作特性上，再進(jìn)一步致力研究的結(jié)果，終獲致以下的理解。
[0018]圖9是說(shuō)明X射線管驅(qū)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的所述電流劣化的原因的圖。圖中，電子是以附帶圓形的e_來(lái)顯示，且以箭頭來(lái)顯示其移動(dòng)。撞擊X射線靶56而反射的電子，是再度撞擊密封件55的內(nèi)面并反射，借此即在與具有X射線穿透窗54的基板53相反側(cè)的內(nèi)面(具有背面電極57的背面基板61)帶電。在此，于圖9中，為了與先前顯示背面基板61的帶電狀態(tài)的附帶圓形的e_有所區(qū)別加以顯示，以附帶圓形的一來(lái)顯示。此外，撞擊X射線靶56而反射的電子，是通過(guò)撞擊密封件55的內(nèi)面而從密封件55的玻璃板射出2次電子，而該2次電子即于背面基板61帶電。如此一來(lái)，于背面基板61帶電的反射電子及2次電子即持續(xù)增加，逐漸地電子難以從陰極58射出，結(jié)果可設(shè)想會(huì)產(chǎn)生X射線靶電流隨驅(qū)動(dòng)時(shí)間的經(jīng)過(guò)而減少的電流劣化。
[0019]圖10是說(shuō)明X射線管驅(qū)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的所述電流上升的原因的圖。圖中，電子是以附帶圓形的e_來(lái)顯示，而鈉離子是以附帶圓形的Na+來(lái)顯示，且以箭頭來(lái)顯示這些的移動(dòng)。如前所述在背面基板帶電的反射電子及2次電子雖會(huì)逐漸增加，但不久即飽和。之后，反射電子撞擊密封件55的內(nèi)面而產(chǎn)生2次電子時(shí)所產(chǎn)生的Na+ (鈉離子)的影響會(huì)逐漸顯現(xiàn)。即，當(dāng)該Na+附著于第2控制電極60或第1控制電極59、甚至背面電極57時(shí)，這些電極的實(shí)質(zhì)上的電位即上升，而從陰極58吸引電子的力即逐漸增強(qiáng)，結(jié)果可設(shè)想會(huì)產(chǎn)生X射線靶電流隨驅(qū)動(dòng)時(shí)間的經(jīng)過(guò)而上升的電流上升。
[0020]本發(fā)明是有鑒于經(jīng)將本案發(fā)明人等所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象分析的結(jié)果所獲得的新穎的課題而研發(fā)，其目的在公開(kāi)一種在設(shè)為高真空狀態(tài)的密封件的內(nèi)部具有電子源或控制電極或X射線靶等的平型管形態(tài)的X射線管中，尤其不會(huì)隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生X射線的強(qiáng)度變動(dòng)的現(xiàn)象。
[0021][解決課題的手段]
[0022]本發(fā)明提供一種X射線管是具備:形成有細(xì)縫狀窗部的X射線不穿透性基板；設(shè)置成從所述基板的外面?zhèn)确忾]所述窗部的X射線穿透窗；從所述基板的內(nèi)面?zhèn)仍O(shè)置于所述窗部的X射線靶；安裝于所述基板的內(nèi)面?zhèn)惹覂?nèi)部設(shè)為高真空狀態(tài)的容器部；設(shè)于所述容器部的內(nèi)部而用以將電子供給至所述X射線靶的電子源；在所述容器部的內(nèi)部且配置于所述電子源與所述X射線靶之間而用以從所述電子源吸引電子的第1控制電極；及在所述容器部的內(nèi)部且配置于所述第1電子電極與所述X射線靶之間而用以限制電子射線的照射范圍的第2控制電極；在所述基板的內(nèi)面，沿著所述窗部的長(zhǎng)度方向設(shè)有屏蔽電極。
[0023]優(yōu)選地，為使撞擊所述X射線靶而反射的電子不到達(dá)所述容器部的內(nèi)面而且不在所述屏蔽電極與所述第2控制電極之間產(chǎn)生放電，所述屏蔽電極是夾著所述窗部而設(shè)置一對(duì)，所述各屏蔽電極與所述第2控制電極的距離，是設(shè)定為相對(duì)于驅(qū)動(dòng)電壓不超過(guò)10kV/mm的臨界放電電場(chǎng)的距離的尺寸。
[0024][發(fā)明的功效]
[0025]依據(jù)本發(fā)明一方面的X射線，通過(guò)第1控制電極的作用而從電子源吸引的電子，是撞擊被第2控制電極所限制的照射范圍的X射線靶。借此即從X射線靶產(chǎn)生X射線，而該X射線即從X射線穿透窗射出至外部。另一方面，在撞擊X射線靶的電子中也有會(huì)反射，而其中也會(huì)看到不作任何處置時(shí)到達(dá)容器部的內(nèi)面等的軌跡。然而，在該X射線管的基板的內(nèi)面，由于沿著設(shè)有電子撞擊的X射線靶的細(xì)縫狀窗部而設(shè)有屏蔽電極，因此在屏蔽電極之間從X射線靶反射的電子，被屏蔽電極吸收而成為靶電流的一部分，不會(huì)到達(dá)容器部的內(nèi)面等。因此，即使連續(xù)驅(qū)動(dòng)該X射線管，來(lái)自電子源的電子射出也不會(huì)隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而不安定化，而不會(huì)產(chǎn)生所述的電流劣化或電流上升。即，不管時(shí)間經(jīng)過(guò)如何，靶電流均安定地恒常固定，而可放射均勻強(qiáng)度的X射線。
[0026]依據(jù)本發(fā)明另一方面的X射線管，由于屏蔽電極是夾著細(xì)縫狀窗部而設(shè)有一對(duì)，而一對(duì)屏蔽電極的間隔、各屏蔽電極的高度，以及屏蔽電極與第2控制電極的距離是規(guī)定在經(jīng)由實(shí)驗(yàn)所規(guī)定的適當(dāng)值的范圍內(nèi)，因此在屏蔽電極與第2控制電極之間不會(huì)產(chǎn)生放電，而且撞擊被屏蔽電極所夾著的X射線靶而反射的電子不會(huì)到達(dá)容器部的內(nèi)面，而會(huì)到達(dá)屏蔽電極而被吸收。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是顯示第1實(shí)施例的X射線管中的反射電子的軌跡的剖面圖。
[0028]圖2是顯示第1實(shí)施例的變形的X射線管中的反射電子的軌跡的剖面圖。
[0029]圖3是顯示第1實(shí)施例的兩種X射線管、與本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的X射線管中的驅(qū)動(dòng)時(shí)間及X射線靶電流的關(guān)系的曲線圖。
[0030]圖4是示意性顯示現(xiàn)有技術(shù)的圓管型X射線管的剖面圖、及其X射線照射區(qū)域的圖。
[0031]圖5是本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明的舊型X射線管的剖面圖。
[0032]圖6是本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明的舊型X射線管的正面圖。
[0033]圖7是顯示本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明的舊型X射線管中的反射電子的軌跡的剖面圖。
[0034]圖8是顯示本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明的舊型X射線管中的驅(qū)動(dòng)時(shí)間與X射線靶電流的關(guān)系的曲線圖。
[0035]圖9是用以說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明的舊型X射線管中的電流劣化的原因的剖面圖。
[0036]圖10是用以說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明的舊型X射線管中的電流上升的原因的剖面圖。
[0037]符號(hào)說(shuō)明
[0038]1X射線管
[0039]2、55、100 密封件
[0040]3窗部
[0041]4、53基板
[0042]5、51容器部
[0043]6背面板
[0044]7、62側(cè)面板
[0045]8,54,101 X射線穿透窗[0046]9、56、102X 射線靶
[0047]10、57背面電極
[0048]11作為電子源的陰極
[0049]12、59第1控制電極
[0050]13、17、52開(kāi)口部
[0051]14,60第2控制電極
[0052]15中央板部
[0053]16板體
[0054]20屏蔽電極
[0055]58、103陰極
[0056]61背面基板
[0057]104控制電極
[0058]D間隔
[0059]Η高度。 【具體實(shí)施方式】
[0060][發(fā)明的實(shí)施形態(tài)]
[0061]茲參照?qǐng)D1至圖3說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施例。圖1所示的X射線管與圖2所示的X射線管雖為相同構(gòu)造，但如后所述是作為屏蔽電極的尺寸不同的變化例予以顯示。在圖1及圖2中，是顯示有通過(guò)使用有限要素法的電場(chǎng)解析進(jìn)行仿真所獲得的反射電子的軌道。此外，圖3是就實(shí)施例中的2例的X射線、本發(fā)明的發(fā)明人等所發(fā)明的舊型X射線管，顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)間與X射線靶電流相對(duì)值的關(guān)系的曲線圖。
[0062]圖1及圖2所示的實(shí)施例的X射線管1是平型管形態(tài)，且以箱型密封件2作為本體。該密封件2是通過(guò)形成有窗部3的X射線不穿透性的基板4、及安裝在成為基板4的內(nèi)面的側(cè)的面的箱型容器部5所構(gòu)成，而該密封件2的內(nèi)部是排氣為高真空狀態(tài)。基板4是由X射線不穿透性的426合金所構(gòu)成的矩形板，此外容器部5是將由鈉鈣玻璃(soda limeglass)所構(gòu)成的背面板6與側(cè)面板7加以組裝而成。所謂426合金是42%為N1、6%為Cr、剩余為Fe等的合金，其熱膨脹系數(shù)與鈉鈣玻璃大致相等。
[0063]如圖1及圖2所示，在基板4的中央，為了將X射線照射至外部，是形成有屬于細(xì)縫狀開(kāi)口的窗部3。在此，所謂細(xì)縫狀是指具有長(zhǎng)度方向與短邊方向的2方向的形狀整體，具體而言是顯示矩形或長(zhǎng)圓形狀等的細(xì)長(zhǎng)形狀。另外，在本實(shí)施例中是細(xì)長(zhǎng)的矩形。而且，在基板4的外面?zhèn)?，是以封閉窗部3的方式黏貼有由較窗部3大的鈦箔所構(gòu)成的X射線穿透窗8。此外，在密封件2的內(nèi)部，于基板4的窗部3的周?chē)膬?nèi)面、與從窗部3觀看的鈦箔的X射線穿透窗8的內(nèi)面，通過(guò)蒸鍍鎢的膜而形成有X射線靶9。X射線靶9是接受電子的撞擊而射出X射線的金屬，也可使用鑰(molybdenum)等的鶴以外的金屬。
[0064]接著說(shuō)明密封件2的內(nèi)部的電極構(gòu)成。
[0065]如圖1及圖2所示，在密封件2的內(nèi)部，是于與X射線穿透窗8相反側(cè)的容器部5的內(nèi)面(即與基板4平行的背面板6的內(nèi)面)設(shè)有背面電極10。在背面電極10的正上方，張?jiān)O(shè)有屬于電子源的線狀陰極11。陰極11是對(duì)于由鎢等所構(gòu)成的金屬線(wire)上的芯線的表面施以碳酸鹽，可通過(guò)將芯線通電加熱而射出熱電子。
[0066]在陰極11的上方是設(shè)有用以從陰極11吸引電子的第1控制電極12。在第1控制電極12中，是形成有細(xì)縫狀的開(kāi)口部13，而在該開(kāi)口部13內(nèi)是設(shè)有網(wǎng)孔(mesh)。
[0067]在第1控制電極12的上方是設(shè)有限制電子射線照射范圍的第2控制電極14。第2控制電極14是矩形的中央板部15的四方被板體16所包圍的箱型電極構(gòu)件，且包圍背面電極10與陰極11與第1控制電極12而配置于背面板6的內(nèi)面上。在第2控制電極14的中央板部15，是于與線狀陰極11對(duì)應(yīng)的位置，形成有細(xì)縫狀的開(kāi)口部17。該開(kāi)口部17是寬度較第1控制電極12的開(kāi)口部13小，且與第1控制電極12的開(kāi)口部13同樣地形成有網(wǎng)孔。
[0068]在所述基板4的內(nèi)面，是沿著基板4的細(xì)縫狀窗部3的長(zhǎng)度方向而平行地立設(shè)有屏蔽電極20。該屏蔽電極20是一對(duì)板狀電極構(gòu)件，且以電性方式與X射線靶9導(dǎo)通。該一對(duì)屏蔽電極20、20是沿著第1控制電極12的開(kāi)口部13的長(zhǎng)度方向或第2控制電極14的中央板部15的長(zhǎng)度方向的矩形狀，且從被覆有X射線靶9的基板4的內(nèi)面?zhèn)?，以沿著?xì)縫狀窗部3的長(zhǎng)度方向的緣部彼此平行的方式通過(guò)熔接而固定于基板4偵t
[0069]與基板4垂直的這些一對(duì)屏蔽電極20、20的高度方向的尺寸(高度)h，為了在與第2控制電極14之間不產(chǎn)生放電，而且在與一對(duì)屏蔽電極20、20之間屏蔽撞擊X射線靶9而反射的電子的軌道，而不使電子到達(dá)容器部5的側(cè)面板7，根據(jù)本案發(fā)明人的智識(shí)見(jiàn)解、使用有限要素法的電場(chǎng)解析所進(jìn)行的電子軌道的仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，依以下說(shuō)明的方式設(shè)定。
[0070]圖1是屏蔽電極20的高度h為2.5mm的例，此時(shí)，屏蔽電極20與第2控制電極14的間隔D是3mm。此外，圖2是屏蔽電極20的高度h為4.0mm的例，此時(shí)，屏蔽電極20與第2控制電極14的間隔D是1.5mm。即，基板與第2控制電極的距離是設(shè)定為5.5mm。至少如圖1的例所示，在h=2.5mm以上，開(kāi)始出現(xiàn)到達(dá)容器部5的側(cè)面板7的電子減少而X射線靶電流的變動(dòng)減少的效果。雖未圖標(biāo)，但在h=3.5mm中到達(dá)容器部5的側(cè)面板7的電子會(huì)更加減少，如圖2的例子所示，當(dāng)超過(guò)h=4.0mm時(shí),幾乎不會(huì)再到達(dá)反射電子的側(cè)面板7,而不會(huì)再見(jiàn)到所述的電流劣化及電流上升。
[0071]此外，依據(jù)本案發(fā)明人的智識(shí)見(jiàn)解，為了不使屏蔽電極20與第2控制電極14之間產(chǎn)生放電，該X射線管1中的X射線靶9與第2控制電極14的電位差為數(shù)kv左右情形下，屏蔽電極20與第2控制電極14的實(shí)際的間隔是如圖1及圖2的例所示，以至少為1mm以上為佳。在一般的真空管中，電極間的放電的臨界電場(chǎng)為10kV/mm，因此在本實(shí)施例中為期安全，屏蔽電極20與第2控制電極14的間隔是設(shè)定為1mm以上，以作為即使是本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電壓5kV倍數(shù)的電壓也不會(huì)產(chǎn)生放電的條件。
[0072]圖3是顯示圖1所示的實(shí)施例的X射線管(h=2.5mm)、與圖2所示的實(shí)施例的X射線管(h=4.0mm)、與本案發(fā)明人所發(fā)明的舊型X射線管(h=0mm，即無(wú)屏蔽電極20)中的驅(qū)動(dòng)時(shí)間及X射線靶電流相對(duì)值的關(guān)系的曲線圖。如該曲線圖所示，依據(jù)本案發(fā)明人所發(fā)明的舊型X射線管(h=0mm)，如先前參照?qǐng)D8所說(shuō)明，X射線靶電流會(huì)隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)而大幅變動(dòng)，最大見(jiàn)到60%的電流劣化，之后則見(jiàn)到恢復(fù)100%的電流上升。然而，依據(jù)圖1所示的實(shí)施例的X射線管(h=2.5mm)，相較于舊型X射線管，電流劣化的進(jìn)行緩和，電流上升加快。即，在舊型X射線管的X射線靶電流值達(dá)到最低的約60%的經(jīng)過(guò)60小時(shí)后仍維持在80%，且顯示最低之后的電流上升也較舊型的X射線管還快。而且，依據(jù)圖2所示的實(shí)施例的X射線管(h=4.0mm)，在舊型X射線管的X射線靶電流值達(dá)到最低的約60%的經(jīng)過(guò)約60小時(shí)為止均未見(jiàn)電流劣化，之后雖有若干劣化，但該電流劣化最大也只有90%左右。會(huì)產(chǎn)生該程度的電流劣化雖在經(jīng)過(guò)100小時(shí)之后，但之后電流劣化的狀態(tài)不會(huì)持續(xù)下去，而會(huì)立刻恢復(fù)到原先的電流值。
[0073]如此，依據(jù)本實(shí)施例的X射線管1，通過(guò)第1控制電極12的作用而從陰極11吸引的電子，是被第2控制電極14限制在既定的照射范圍，且撞擊位于一對(duì)屏蔽電極20、20之間的X射線靶9。借此即從X射線靶9產(chǎn)生X射線，而該X射線即從X射線穿透窗8射出至外部。另一方面，在撞擊X射線靶9的電子中也有會(huì)反射，而其中也會(huì)看到不作任何處置時(shí)到達(dá)容器部5的側(cè)面板7等的軌跡。然而，在該X射線管1的基板4的內(nèi)面，由于包圍設(shè)有電子撞擊的X射線靶9的窗部3而設(shè)有屏蔽電極20，因此在屏蔽電極20、20之間從X射線靶9反射的電子，被屏蔽電極20吸收而成為靶電流的一部分，不會(huì)到達(dá)容器部5的內(nèi)面等。因此，即使連續(xù)驅(qū)動(dòng)該X射線管1，如前所述來(lái)自陰極11的電子射出也不會(huì)隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而不安定化，而不會(huì)產(chǎn)生所述的電流劣化或電流上升，靶電流即安定化而可恒常地放射均勻的X射線。
[0074]此外，依據(jù)本實(shí)施例的X射線管1，由于通過(guò)鎢等的原子序較大的元素的蒸鍍膜來(lái)構(gòu)成X射線靶9，因此撞擊該X射線靶9的電子的多數(shù)即成為反射電子。然而，由于夾著X射線靶9所設(shè)的屏蔽電極20、20，是以與基板4相同材質(zhì)的金屬而與基板4 一體構(gòu)成，因此可在與基板4及X射線靶9電性一體的屏蔽電極20捕捉反射電子。
[0075]此外，一般而言在X射線管中，由于設(shè)在基板窗部的X射線穿透窗細(xì)由強(qiáng)度較弱的金屬箔所構(gòu)成，因此有可能因?yàn)榻饘俨钠茐亩a(chǎn)生密封件2的氣密狀態(tài)受損的事故。然而，依據(jù)本實(shí)施例的X射線管1，由于由與基板4相同的金屬所構(gòu)成的屏蔽電極20，是在設(shè)于細(xì)縫狀窗部3的X射線穿透窗8的兩側(cè)沿著長(zhǎng)度方向而平行地熔接固定于基板4，因此X射線穿透窗8的強(qiáng)度獲得提升，而減少基板的扭曲或變形，不易產(chǎn)生因?yàn)榻饘俨钠茐乃鶎?dǎo)致的泄漏事故。
[0076]另外，第1控制電極12、第2控制電極14及屏蔽電極20，為了使熱膨脹系數(shù)與鈉鈣玻璃制的容器部5大致相等，與基板4同樣以使用426合金為理想。另外，容器部5的材質(zhì)為鈉鈣玻璃以外的玻璃板的情形下，基板4、第1控制電極12、第2控制電極14及屏蔽電極20，為使與容器部5的熱膨脹系數(shù)大致相等，也可使用其它材質(zhì)的金屬板。
【權(quán)利要求】
1.一種X射線管，是具備:形成有細(xì)縫狀窗部的X射線不穿透性基板；設(shè)置成從所述基板的外面?zhèn)确忾]所述窗部的X射線穿透窗；從所述基板的內(nèi)面?zhèn)仍O(shè)置于所述窗部的X射線靶；安裝于所述基板的內(nèi)面?zhèn)惹覂?nèi)部設(shè)為高真空狀態(tài)的容器部；設(shè)于所述容器部的內(nèi)部而用以將電子供給至所述X射線靶的電子源；在所述容器部的內(nèi)部且配置于所述電子源與所述X射線靶之間而用以從所述電子源吸引電子的第1控制電極；及在所述容器部的內(nèi)部且配置于所述第1電子電極與所述X射線靶之間而用以限制電子射線的照射范圍的第2控制電極；在所述基板的內(nèi)面，沿著所述窗部的長(zhǎng)度方向設(shè)有屏蔽電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)所述的X射線管，其特征在于，為使撞擊所述X射線靶而反射的電子不到達(dá)所述容器部的內(nèi)面而且不在所述屏蔽電極與所述第2控制電極之間產(chǎn)生放電，所述屏蔽電極是夾著所述窗部而設(shè)置一對(duì)，所述各屏蔽電極與所述第2控制電極的距離，是設(shè)定為相對(duì)于驅(qū)動(dòng)電壓不超過(guò)10kV/_的臨界放電電場(chǎng)的距離的尺寸。
【文檔編號(hào)】H01J35/04GK103715047SQ201310455915
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月2日
【發(fā)明者】松本晃, 出口清之, 丸島吉久, 小暮雄一, 中村和仁, 岡田和幸, 藤田澄, 仲村龍彌 申請(qǐng)人:雙葉電子工業(yè)株式會(huì)社, 濱松赫德尼古斯股份有限公司