X射线管
阅读：212发布：2020-05-13
专利汇可以提供X射线管专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及的 X射线 管包括： 真空 封壳(15)；以及配置在所述真空封壳内、相互相对的 阳极 和 阴极 结构体(31)。所述阴极结构体包括：阴极(32)；以及支承所述阴极、被安装在所述真空封壳的绝缘体(33)。所述绝缘体具有：被安装在所述真空封壳的基部(39)；从该基部突出、在前端支承所述阴极的支承部(40)；以及从所述基部突出、与该支承部的周围相对的筒状的突出部(41)。，下面是X射线管专利的具体信息内容。
X射线管
技术领域
背景技术
[0002] 以往，X射线管被用于医疗用诊断设备等多种用途。X射线管中,在真空封壳内相对地配置阴极和阳极，从阴极释放的电子与阳极冲撞产生X射线。阳极接地型的X射线管中，采用陶瓷等绝缘体将阴极支承在真空封壳。
[0003] 并且，在使用X射线管时，若相对于绝缘体发生电子雪崩，则发生绝缘体的贯通放电，成为X射线管的故障原因。
[0004] 相对于绝缘体的电子雪崩是指：利用电场辐射从阴极释放电子，释放出的电子遵循电场向正侧(高电位侧)跃迁，跃迁的电子与绝缘体冲撞，从该冲撞地点释放出二次电子，并且在绝缘体表面上二次电子的产生以指数函数增加，带正电，由此，电子向绝缘体的冲撞集中在一处的现象。已知在氧化铝等绝缘体的二次电子释放效率为1以上的情况下会产生该现象。
[0005] 若电子向绝缘体的冲撞集中在一处，则会导致该集中地点处绝缘体的发热、绝缘体的变形、进一步地会导致在绝缘体和阴极之间的放电所引起的绝缘体的贯通放电。若引发绝缘体的贯通放电，则会引起真空泄漏等X射线管的故障。
发明内容
[0007] 图1是表示实施方式的X射线管的阴极结构体的剖视图。
[0008] 图2是包括了所述X射线管的X射线管装置的剖视图。
[0010] 图4是表示比较例的X射线管的阴极结构体的剖视图。
[0011] 图5是包括了比较例的X射线管的X射线管装置的剖视图。
[0012] 图6是表示比较例的X射线管的绝缘体的相对面的面内中的电位分布的图。是设真空封壳的电位为接地电位，阴极电位为-120kV时的电位分布。
[0013] 图7A是说明实施方式的X射线管的绝缘体和比较例的X射线管的绝缘体的形状区别的说明图，是比较例的绝缘体的说明图。
[0014] 图7B是说明实施方式的X射线管的绝缘体和比较例的X射线管的绝缘体的形状区别的说明图，是实施方式的绝缘体的说明图。
[0015] 图8A是说明实施方式的X射线管的绝缘体和比较例的X射线管中贯通放电的引发难易度区别的说明图，是比较例的绝缘体的说明图。
[0016] 图8B是说明实施方式的X射线管的绝缘体和比较例的X射线管中贯通放电的引发难易度区别的说明图，是实施方式的绝缘体的说明图。
具体实施方式
[0017] 根据实施方式，本发明涉及的X射线管包括：真空封壳；以及在所述真空封壳内、相互相对地配置的阳极和阴极结构体。所述阴极结构体包括：阴极；以及支承所述阴极被安装在所述真空封壳的绝缘体。所述绝缘体具有：安装在所述真空封壳的基部；从该基部突出、在前端支承所述阴极的支承部；以及从所述基部突出、与该支承部的周围相对的筒状的突出部。
[0018] 以下，参照图1至图8B对实施方式进行说明。
[0019] 图2表示X射线管装置10。X射线管装置10包括：外壳11；以及配置在该外壳11内的X射线管12。X射线管12是阳极接地型的X射线管，是旋转阳极型的X射线管。阳极电位为接地电位。外壳11和X射线管12之间的空间被例如包含乙二醇水溶液等防冻液的水系防冻液或绝缘油等冷却液13充满。虽然未图示，但冷却器经由软管与外壳11连接。外壳11内的冷却液13利用上述冷却器被循环冷却。
[0020] 并且，在外壳11形成从X射线管12发射的X射线14向外部进行透射的X射线透射窗11a。
[0021] 另外，X射线管12包括使内部保持真空的真空封壳15。在真空封壳15形成阳极封壳部16以及阴极封壳部17。阳极封壳部16形成圆筒状，具有大径部18；以及在该大径部18上下的小径部19。阴极封壳部17以圆筒状形成在大径部18上使其连通至阴极封壳部17内。在阳极封壳部16的大径部18和阴极封壳部17之间的真空封壳15的外表面上，安装与壳体11的X射线透射窗11a相对、透射X射线14的X射线透射窗20。
[0022] 阳极封壳部16内，在阳极封壳部16的中心配置固定轴22，并且将旋转阳极23配置成以可旋转的方式被支承于该固定轴22的阳极。从旋转阳极23观察，该固定轴22构成为作为旋转阳极23的旋转中心的旋转轴。
[0023] 在旋转阳极23上，在大径部18内形成被配置成可旋转的圆板部24，并在下部侧的小径部19内形成被配置成可旋转的转子部25。旋转阳极23的圆板部24的上表面外周部侧以规定的角度下降倾斜，以与X射线透射窗20相对。在该下降倾斜的表面上设置供电子26发生冲撞、以产生X射线14的阳极靶27。
[0025] 另外，在真空封壳15(阴极封壳部17)内，配置阴极结构体31，与阳极靶27相对。该阴极结构体31包括：阴极32；以及支承该阴极32、安装在真空封壳15(阴极封壳部17)的绝缘体33。
[0026] 阴极32包括：作为产生电子26的电子产生源的灯丝34；以及将从该灯丝34释放的电子26聚焦的阴极杯36。高电压电缆37用于与向阴极32提供负的高电压电位的高电压电源连接，贯通形成在绝缘体33的贯通孔38，与阴极32电连接。
[0027] 如图1所示，绝缘体33由例如陶瓷等绝缘材料一体形成。绝缘体33具有：安装在真空封壳15(阴极封壳部17)的基部39；从该基部39的表面突出、在前端支承阴极32的圆柱状的支承部40；以及以与阴极32和支承部40的周围相对的方式从基部39的表面突出的筒状的突出部41。
[0028] 在突出部41上，在与阴极32以及支承部40的周围相对的内周面侧形成相对面42，使得朝向突出部41在突出方向上的前端侧，相对面42的直径逐渐增大，与支承部40的周围之间的距离逐渐大。
[0029] 另外，本实施方式中，设置了在突出部41的径向靠外侧从基部39突出的外侧突出部43，但也可不设置该外侧突出部43。
[0030] X射线管12中，通过使旋转阳极23旋转，在旋转阳极23和阴极32之间施加电压，从阴极32的灯丝34释放电子26，该电子26与阳极靶27冲撞，产生X射线，该产生的X射线14通过真空封壳15的X射线透射窗20以及外壳11的X射线透射窗11a向外部释放。
[0031] 这里，图4示出比较例的阴极结构体31。另外，该比较例的阴极结构体31中也采用与本实施方式相同的标号进行说明。在比较例的阴极结构体31中，绝缘体33形成圆锥状，在绝缘体33的前端即顶部支承阴极32。
[0032] 并且，参照图7A以及图7B对图1所示的本实施方式的阴极结构体31的绝缘体33与图4所示的比较例的阴极结构体31的绝缘体33的形状的比较进行说明。
[0033] 为了确保比较例的绝缘体33的表面上低电位的阴极32和接地电位的真空封壳15之间的沿面距离L，绝缘体33的轴向的长度变长。
[0034] 与此相对，本实施方式的阴极结构体31中，由于使突出部41从绝缘体33的表面突出，因此能确保绝缘体33的表面上低电位的阴极32和接地电位的真空封壳15之间的沿面距离L，并且缩短绝缘体33的轴向的长度，能使阴极结构体31小型化。由此，能使X射线管12以及X射线管装置10小型化。
[0035] 接着，参照图8A以及图8B对图1所示的本实施方式的阴极结构体31的绝缘体33与图4所示的比较例的阴极结构体31的绝缘体33之间引发贯通放电的难易度的比较进行说明。
[0036] 图4所示的比较例的阴极结构体31中，从阴极32释放的一部分电子26遵循图6所示的电场向绝缘体33跃迁。该电子26与绝缘体33冲撞，从该冲撞地点释放二次电子，并且二次电子的产生以指数函数增加，进行带电。由此，容易产生电子26向绝缘体33的冲撞集中在一处的电子雪崩的现象。这是因为沿着绝缘体33的表面的电位梯度(图6的C-D之间的电位梯度)较大。并且，若电子26向绝缘体33的冲撞集中在一处，则会导致在该集中地点处的绝缘体33的蓄热、绝缘体33的变形、进一步地导致在绝缘体33和阴极32之间放电所引起的绝缘体33的贯通放电。并且，若相对于绝缘体33的贯通孔38引起贯通放电，则引起真空泄漏等X射线管12的故障。在此，图6中为了说明上述电场，以虚线表示-20kV、-35kV、-55kV、-70kV、-85kV、-100kV、以及-115kV的等电位线。
[0037] 与此相对，图1所示的本实施方式的阴极结构体31中，存在的电位梯度是从低电位的阴极32以及支承该阴极32的支承部40的前端侧，直到包围该阴极32以及支承部40的前端侧的接地电位的真空封壳15，从低电位到接地电位为止的电位梯度。因此，如图1以及图3所示，突出部41的相对面42被配置为与阴极32以及支承部40的前端侧相对，使其与从该低电位到接地电位为止的电位梯度相交叉，换言之使其沿着等电位线。为此，突出部41的相对面42的面内的电位梯度较小。
[0038] 图3示出了求出的突出41的相对面42的面内的电位分布的结果，突出部41的相对面42的前端侧为A，基端侧为B。在此，图3中也以虚线表示-20kV、-35kV、-55kV、-70kV、-85kV、-100kV、以及-115kV的等电位线。如图3可知，在突出部41的相对面42的面内A-B之间沿着等电位线，电位梯度变得较小、较平缓。阴极32的电位为-120kV的情况下，相对面42的面内的电位差处于5kV的范围内。
[0039] 若突出部41的相对面42的面内的电位梯度较小、较平缓，则电子26向绝缘体33的冲撞地点容易被分散，减少了电子26向绝缘体33的冲撞集中在一处的情况。
[0040] 进一步地，通过在电子26遵循电场较为容易从阴极32朝向绝缘体33的轨道上，配置电位梯度较小、较平缓的突出部41的相对面42，从而减少了电子26向绝缘体33的冲撞集中在一处的情况。
[0041] 如上文所述，根据本实施方式的X射线管12，能使阴极结构体31小型化，并且由于具备从基部39的表面突出的筒状的突出部41、使绝缘体33与阴极32以及支承部40的周围相对，因此能抑制绝缘体33的贯通放电。
[0042] 进一步地，在突出部41中，通过在与阴极32以及支承部40的周围相对的内周面侧，形成相对面42，使得朝向突出部41在突出方向上的前端侧，相对面42的直径逐渐增大，与支承部40的周围之间的距离逐渐大，从而能使突出部41的相对面42的面内的电位梯度较小、较平缓。
[0043] 虽然对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例而呈现，不旨在限定本发明的范围。这些新的实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。上述实施方式及其变形均包含在发明范围和要旨中，并且也包含在权利要求书的范围所记载的发明及其等同范围内。
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