X射線管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的X射線管包括：真空封殼(15)；以及配置在所述真空封殼內(nèi)、相互相對的陽極和陰極結(jié)構(gòu)體(31)。所述陰極結(jié)構(gòu)體包括：陰極(32)；以及支承所述陰極、被安裝在所述真空封殼的絕緣體(33)。所述絕緣體具有：被安裝在所述真空封殼的基部(39)；從該基部突出、在前端支承所述陰極的支承部(40)；以及從所述基部突出、與該支承部的周圍相對的筒狀的突出部(41)。
【專利說明】
X射線管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及X射線管。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，X射線管被用于醫(yī)療用診斷設(shè)備等多種用途。X射線管中，在真空封殼內(nèi)相對地配置陰極和陽極，從陰極釋放的電子與陽極沖撞產(chǎn)生X射線。陽極接地型的X射線管中，采用陶瓷等絕緣體將陰極支承在真空封殼。
[0003]并且，在使用X射線管時，若相對于絕緣體發(fā)生電子雪崩，則發(fā)生絕緣體的貫通放電，成為X射線管的故障原因。
[0004]相對于絕緣體的電子雪崩是指:利用電場輻射從陰極釋放電子，釋放出的電子遵循電場向正側(cè)(高電位側(cè))躍迀，躍迀的電子與絕緣體沖撞，從該沖撞地點釋放出二次電子，并且在絕緣體表面上二次電子的產(chǎn)生以指數(shù)函數(shù)增加，帶正電，由此，電子向絕緣體的沖撞集中在一處的現(xiàn)象。已知在氧化鋁等絕緣體的二次電子釋放效率為I以上的情況下會產(chǎn)生該現(xiàn)象。
[0005]若電子向絕緣體的沖撞集中在一處，則會導(dǎo)致該集中地點處絕緣體的發(fā)熱、絕緣體的變形、進一步地會導(dǎo)致在絕緣體和陰極之間的放電所引起的絕緣體的貫通放電。若引發(fā)絕緣體的貫通放電，則會引起真空泄漏等X射線管的故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了能抑制絕緣體的貫通放電的X射線管。
【附圖說明】
[0007]圖1是表示實施方式的X射線管的陰極結(jié)構(gòu)體的剖視圖。
[0008]圖2是包括了所述X射線管的X射線管裝置的剖視圖。
[0009]圖3是表示所述X射線管的絕緣體的相對面的面內(nèi)中的電位分布的圖。是設(shè)真空封殼的電位為接地電位，陰極電極為-120kV時的電位分布。
[0010]圖4是表示比較例的X射線管的陰極結(jié)構(gòu)體的剖視圖。
[0011]圖5是包括了比較例的X射線管的X射線管裝置的剖視圖。
[0012]圖6是表示比較例的X射線管的絕緣體的相對面的面內(nèi)中的電位分布的圖。是設(shè)真空封殼的電位為接地電位，陰極電位為-120kV時的電位分布。
[0013]圖7A是說明實施方式的X射線管的絕緣體和比較例的X射線管的絕緣體的形狀區(qū)別的說明圖，是比較例的絕緣體的說明圖。
[0014]圖7B是說明實施方式的X射線管的絕緣體和比較例的X射線管的絕緣體的形狀區(qū)別的說明圖，是實施方式的絕緣體的說明圖。
[0015]圖8A是說明實施方式的X射線管的絕緣體和比較例的X射線管中貫通放電的引發(fā)難易度區(qū)別的說明圖，是比較例的絕緣體的說明圖。
[0016]圖SB是說明實施方式的X射線管的絕緣體和比較例的X射線管中貫通放電的引發(fā)難易度區(qū)別的說明圖，是實施方式的絕緣體的說明圖。
【具體實施方式】
[0017]根據(jù)實施方式，本發(fā)明涉及的X射線管包括:真空封殼；以及在所述真空封殼內(nèi)、相互相對地配置的陽極和陰極結(jié)構(gòu)體。所述陰極結(jié)構(gòu)體包括:陰極；以及支承所述陰極被安裝在所述真空封殼的絕緣體。所述絕緣體具有:安裝在所述真空封殼的基部;從該基部突出、在前端支承所述陰極的支承部；以及從所述基部突出、與該支承部的周圍相對的筒狀的突出部。
[0018]以下，參照圖1至圖SB對實施方式進行說明。
[0019]圖2表示X射線管裝置113X射線管裝置10包括:外殼11;以及配置在該外殼11內(nèi)的X射線管12 4射線管12是陽極接地型的X射線管，是旋轉(zhuǎn)陽極型的X射線管。陽極電位為接地電位。外殼11和X射線管12之間的空間被例如包含乙二醇水溶液等防凍液的水系防凍液或絕緣油等冷卻液13充滿。雖然未圖示，但冷卻器經(jīng)由軟管與外殼11連接。外殼11內(nèi)的冷卻液13利用上述冷卻器被循環(huán)冷卻。
[0020]并且，在外殼11形成從X射線管12發(fā)射的X射線14向外部進行透射的X射線透射窗Ila0
[0021]另外，X射線管12包括使內(nèi)部保持真空的真空封殼15。在真空封殼15形成陽極封殼部16以及陰極封殼部17。陽極封殼部16形成圓筒狀，具有大徑部18;以及在該大徑部18上下的小徑部19。陰極封殼部17以圓筒狀形成在大徑部18上使其連通至陰極封殼部17內(nèi)。在陽極封殼部16的大徑部18和陰極封殼部17之間的真空封殼15的外表面上，安裝與殼體11的X射線透射窗I Ia相對、透射X射線14的X射線透射窗20。
[0022]陽極封殼部16內(nèi)，在陽極封殼部16的中心配置固定軸22，并且將旋轉(zhuǎn)陽極23配置成以可旋轉(zhuǎn)的方式被支承于該固定軸22的陽極。從旋轉(zhuǎn)陽極23觀察，該固定軸22構(gòu)成為作為旋轉(zhuǎn)陽極23的旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)軸。
[0023]在旋轉(zhuǎn)陽極23上，在大徑部18內(nèi)形成被配置成可旋轉(zhuǎn)的圓板部24，并在下部側(cè)的小徑部19內(nèi)形成被配置成可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部25。旋轉(zhuǎn)陽極23的圓板部24的上表面外周部側(cè)以規(guī)定的角度下降傾斜，以與X射線透射窗20相對。在該下降傾斜的表面上設(shè)置供電子26發(fā)生沖撞、以產(chǎn)生X射線14的陽極靶27。
[0024]在陽極封殼部16的下部側(cè)的小徑部19的周圍配置線圈29，該線圈29產(chǎn)生感應(yīng)電磁場、經(jīng)由轉(zhuǎn)子部25使旋轉(zhuǎn)陽極23以及陽極靶27旋轉(zhuǎn)。
[0025]另外，在真空封殼15(陰極封殼部17)內(nèi)，配置陰極結(jié)構(gòu)體31，與陽極靶27相對。該陰極結(jié)構(gòu)體31包括:陰極32;以及支承該陰極32、安裝在真空封殼15(陰極封殼部17)的絕緣體33。
[0026]陰極32包括:作為產(chǎn)生電子26的電子產(chǎn)生源的燈絲34;以及將從該燈絲34釋放的電子26聚焦的陰極杯36。高電壓電纜37用于與向陰極32提供負的高電壓電位的高電壓電源連接，貫通形成在絕緣體33的貫通孔38，與陰極32電連接。
[0027]如圖1所示，絕緣體33由例如陶瓷等絕緣材料一體形成。絕緣體33具有:安裝在真空封殼15(陰極封殼部17)的基部39;從該基部39的表面突出、在前端支承陰極32的圓柱狀的支承部40;以及以與陰極32和支承部40的周圍相對的方式從基部39的表面突出的筒狀的突出部41。
[0028]在突出部41上，在與陰極32以及支承部40的周圍相對的內(nèi)周面?zhèn)刃纬上鄬γ?2，使得朝向突出部41在突出方向上的前端側(cè)，相對面4 2的直徑逐漸增大，與支承部40的周圍之間的距離逐漸大。
[0029]另外，本實施方式中，設(shè)置了在突出部41的徑向靠外側(cè)從基部39突出的外側(cè)突出部43，但也可不設(shè)置該外側(cè)突出部43。
[0030]X射線管12中，通過使旋轉(zhuǎn)陽極23旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)陽極23和陰極32之間施加電壓，從陰極32的燈絲34釋放電子26，該電子26與陽極靶27沖撞，產(chǎn)生X射線，該產(chǎn)生的X射線14通過真空封殼15的X射線透射窗20以及外殼11的X射線透射窗Ila向外部釋放。
[0031]這里，圖4示出比較例的陰極結(jié)構(gòu)體31。另外，該比較例的陰極結(jié)構(gòu)體31中也采用與本實施方式相同的標(biāo)號進行說明。在比較例的陰極結(jié)構(gòu)體31中，絕緣體33形成圓錐狀，在絕緣體33的前端即頂部支承陰極32。
[0032]并且，參照圖7A以及圖7B對圖1所示的本實施方式的陰極結(jié)構(gòu)體31的絕緣體33與圖4所示的比較例的陰極結(jié)構(gòu)體31的絕緣體33的形狀的比較進行說明。
[0033]為了確保比較例的絕緣體33的表面上低電位的陰極32和接地電位的真空封殼15之間的沿面距離L，絕緣體33的軸向的長度變長。
[0034]與此相對，本實施方式的陰極結(jié)構(gòu)體31中，由于使突出部41從絕緣體33的表面突出，因此能確保絕緣體33的表面上低電位的陰極32和接地電位的真空封殼15之間的沿面距離L，并且縮短絕緣體33的軸向的長度，能使陰極結(jié)構(gòu)體31小型化。由此，能使X射線管12以及X射線管裝置10小型化。
[0035]接著，參照圖8A以及圖SB對圖1所示的本實施方式的陰極結(jié)構(gòu)體31的絕緣體33與圖4所示的比較例的陰極結(jié)構(gòu)體31的絕緣體33之間引發(fā)貫通放電的難易度的比較進行說明。
[0036]圖4所示的比較例的陰極結(jié)構(gòu)體31中，從陰極32釋放的一部分電子26遵循圖6所示的電場向絕緣體33躍迀。該電子26與絕緣體33沖撞，從該沖撞地點釋放二次電子，并且二次電子的產(chǎn)生以指數(shù)函數(shù)增加，進行帶電。由此，容易產(chǎn)生電子26向絕緣體33的沖撞集中在一處的電子雪崩的現(xiàn)象。這是因為沿著絕緣體33的表面的電位梯度(圖6的C-D之間的電位梯度)較大。并且，若電子26向絕緣體33的沖撞集中在一處，則會導(dǎo)致在該集中地點處的絕緣體33的蓄熱、絕緣體33的變形、進一步地導(dǎo)致在絕緣體33和陰極32之間放電所引起的絕緣體33的貫通放電。并且，若相對于絕緣體33的貫通孔38引起貫通放電，則引起真空泄漏等X射線管12的故障。在此，圖6中為了說明上述電場，以虛線表示-20kV、-35kV、-55kV、-70kV、_85kV、-100kV、以及-115kV的等電位線。
[0037]與此相對，圖1所示的本實施方式的陰極結(jié)構(gòu)體31中，存在的電位梯度是從低電位的陰極32以及支承該陰極32的支承部40的前端側(cè)，直到包圍該陰極32以及支承部40的前端側(cè)的接地電位的真空封殼15，從低電位到接地電位為止的電位梯度。因此，如圖1以及圖3所示，突出部41的相對面42被配置為與陰極32以及支承部40的前端側(cè)相對，使其與從該低電位到接地電位為止的電位梯度相交叉，換言之使其沿著等電位線。為此，突出部41的相對面42的面內(nèi)的電位梯度較小。
[0038]圖3示出了求出的突出41的相對面42的面內(nèi)的電位分布的結(jié)果，突出部41的相對面42的前端側(cè)為A，基端側(cè)為B。在此，圖3中也以虛線表示-20kV、-35kV、-55kV、-70kV、_85kV、-100kV、以及-115kV的等電位線。如圖3可知，在突出部41的相對面42的面內(nèi)A-B之間沿著等電位線，電位梯度變得較小、較平緩。陰極32的電位為-120kV的情況下，相對面42的面內(nèi)的電位差處于5kV的范圍內(nèi)。
[0039]若突出部41的相對面42的面內(nèi)的電位梯度較小、較平緩，則電子26向絕緣體33的沖撞地點容易被分散，減少了電子2 6向絕緣體3 3的沖撞集中在一處的情況。
[0040]進一步地，通過在電子26遵循電場較為容易從陰極32朝向絕緣體33的軌道上，配置電位梯度較小、較平緩的突出部41的相對面42，從而減少了電子26向絕緣體33的沖撞集中在一處的情況。
[0041]如上文所述，根據(jù)本實施方式的X射線管12，能使陰極結(jié)構(gòu)體31小型化，并且由于具備從基部39的表面突出的筒狀的突出部41、使絕緣體33與陰極32以及支承部40的周圍相對，因此能抑制絕緣體33的貫通放電。
[0042]進一步地，在突出部41中，通過在與陰極32以及支承部40的周圍相對的內(nèi)周面?zhèn)?，形成相對?2，使得朝向突出部41在突出方向上的前端側(cè)，相對面42的直徑逐漸增大，與支承部40的周圍之間的距離逐漸大，從而能使突出部41的相對面42的面內(nèi)的電位梯度較小、
較平緩。
[0043]雖然對本發(fā)明的若干實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為示例而呈現(xiàn)，不旨在限定本發(fā)明的范圍。這些新的實施方式可以通過其他各種方式來實施，在不脫離發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，可進行各種省略、置換、變更。上述實施方式及其變形均包含在發(fā)明范圍和要旨中，并且也包含在權(quán)利要求書的范圍所記載的發(fā)明及其等同范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種X射線管，其特征在于，包括: 真空封殼；以及 陽極以及陰極結(jié)構(gòu)體，該陽極以及陰極結(jié)構(gòu)體相互相對地被配置在所述真空封殼內(nèi)，所述陰極結(jié)構(gòu)體包括:陰極:以及絕緣體，該絕緣體支承所述陰極、被安裝在所述真空封殼， 所述絕緣體具有:安裝在所述真空封殼的基部;從該基部突出、在前端支承所述陰極的支承部；以及從所述基部突出、與該支承部的周圍相對的筒狀的突出部。2.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在于，所述絕緣體的所述突出部具有如下相對面:越靠近所述突出部在突出方向上的前端側(cè)，所述相對面的直徑越大，與所述支承部的周圍之間的距離越大。
【文檔編號】H01J35/06GK106024559SQ201610172029
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】渡邊未樹, 阿武秀郎, 石原智成
【申請人】東芝電子管器件株式會社