專利名稱：X射線發(fā)生器及使用該發(fā)生器的光電離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線發(fā)生器，特別是涉及如下X射線發(fā)生器，其中發(fā)射軟X射線的小型X射線管容納在保護殼內(nèi)。本發(fā)明還涉及使用該X射線發(fā)生器的光電離器(photoionizer)。
日本專利申請公開平-7-50594公開了一種傳統(tǒng)的X射線管。此X射線管中，由流過其中的電流加熱的陰極發(fā)射電子束，電子束由類似聚焦柵極等加速，并以高速撞擊靶。結(jié)果，從與靶呈相互隔開的關(guān)系而設(shè)置的透明X射線窗口向外輻射取決于靶材料的X射線。這種X射線管溫度較高，必須冷卻。設(shè)置固定于靶并從管殼(玻璃泡)突出的靶環(huán)，用于空氣冷卻X射線管，由此保持X射線發(fā)生效率，防止損壞靶。這種X射線管容納在保護殼內(nèi)，包括用于發(fā)生+9.5KV的電壓的電源單元，并內(nèi)置于X射線發(fā)生器內(nèi)。
但是，傳統(tǒng)的X射線發(fā)生器由于上述構(gòu)形而存在問題。在靶和透明X射線窗口分開的這類X射線管中，管殼較大，管殼周圍需要較大空間來提供自然空氣冷卻。結(jié)果，保護殼也必須較大。開發(fā)了把靶和透明X射線窗口(輸出窗口)形成為一體的極小型X射線管，來解決上述問題。但是，由于這種X射線管的尺寸極小，管殼直徑也小，所以在實現(xiàn)自然空冷和把X射線管裝配在現(xiàn)有保護殼方面存在問題。
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種X射線發(fā)生器，能包含空氣冷卻結(jié)構(gòu)，而且同時尺寸緊湊。
根據(jù)本發(fā)明的X射線發(fā)生器具有保護殼，容納X射線管和驅(qū)動X射線管的電源，X射線管中，具有地電位的靶固定在輸出窗內(nèi)表面，然后再固定在設(shè)置于管殼端上的導電和導熱的輸出窗支承上，X射線管包含用電子束輻射靶的陰極。形成在輸出窗支承上從而向外突出的突緣部分與導熱保護殼接觸并固定。
由于此X射線發(fā)生器中的靶具有地電位，所以從保護殼內(nèi)的電源單元向燈絲施加高的負電位例如-9.5KV。從陰極輻射電子束，與地電位的靶撞擊，從靶產(chǎn)生X射線，并從輸出窗向外輻射。
為了保持X射線的發(fā)生效率，避免損壞靶，必須冷卻靶和管殼。按此結(jié)構(gòu)，高溫靶固定于經(jīng)過輸出窗的輸出窗支承部件。管殼也固定于輸出窗支承部件。因此，來自靶和管殼的熱量傳導至形成于輸出窗支承部件上的突緣部分，使突緣部分加熱至高溫。由于突緣部分固定成與導熱保護殼接觸，所以來自突緣部分的熱量傳導至保護殼并消散進外部空氣。于是，保護殼本身起到冷卻裝置的作用。因此，從靶、管殼等發(fā)生的熱量傳導至保護殼并釋放。由保護殼本身形成最佳冷卻環(huán)境。由于不必在保護殼內(nèi)為X射線管創(chuàng)設(shè)冷卻環(huán)境，所以保護殼可以做得較小，X射線發(fā)生器的尺寸同樣也可減小。
按此結(jié)構(gòu)，在電源殼上設(shè)置X射線管容納單元，用于容納電源單元。最好在形成在X射線管容納單元前端的第一支承板與設(shè)置在保護殼前端并與第一支承板相對置的第二支承板之間，應設(shè)置突緣部分。采用這種結(jié)構(gòu)時，容易把X射線管布置在保護殼內(nèi)，提高了X射線發(fā)生器的組裝效率，降低了發(fā)生器的生產(chǎn)成本。
另外，可以有效地在第一支承部件與第二支承部件之間定位導熱中間部件，使突緣部分通過中間部件夾在這兩個支承部件之間。采用這種結(jié)構(gòu)時，中間部件與保護殼上的第二支承板接觸，基本擴展了從突級部分向第二支承板傳導熱量的導熱通道，因而加速了熱量從保護殼的消散。
上述X射線發(fā)生器尤其適用于光電離器。無需對上述X射線發(fā)生器做特別改進，即可用做光電離器。
結(jié)合附圖并通過以下說明，將可了解本發(fā)明的具體特征和優(yōu)點以及其它目的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的X射線發(fā)生器結(jié)構(gòu)的水平剖視圖。
圖2是圖1所示X射線發(fā)生器的分解部件透視圖。
圖3是用于本發(fā)明第一實施例的X射線發(fā)生器的X射線剖視圖。
圖4是圖1所示X射線發(fā)生器的相關(guān)部件的放大剖視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的X射線發(fā)生器結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖6是圖5所示X射線發(fā)生器的分解部件的透視圖。
圖7是圖5所示X射線發(fā)生器的相關(guān)部件的放大剖視圖。
以下將結(jié)合


本發(fā)明優(yōu)選實施例的X射線發(fā)生器。
圖1是根據(jù)第一實施例的X射線發(fā)生器的剖視圖。圖2是部件分解的X射線發(fā)生器的透視圖。這些圖中所示X射線發(fā)生器1包括盒式保護殼2，由高導熱性材料如鋁、銅、鎳形成，并構(gòu)成四個分離部件。亦即，保護殼2是一個具有四個壁的盒，包括平坦的但在邊側(cè)稍向下彎曲類似伸長的字母“c”的頂蓋3，形狀類似頂蓋只是邊側(cè)向上彎曲的底蓋4，平坦的前板5，和平坦的后板6。在頂蓋3的前后兩端的內(nèi)表面形成兩張板支承(槽3a和3b，用于分別插入前板5和后板6的頂端。同樣，在底蓋4的前后兩端的內(nèi)表面形成兩張板支承槽4a和4b，用于分別插入前板5和后板6的底端。
組裝保護殼2時，用螺釘把加強板29的底側(cè)固定于底蓋4的內(nèi)表面。然后，把前板5和后板6的底端插入底蓋4的板支承槽4a和4b中。頂蓋3置于底蓋4的上部，以使前板5和后板6的頂端插入頂蓋3的板支承槽3a和3b中。用螺釘把加強板29的頂側(cè)固定于頂蓋3的內(nèi)表面，從而使頂蓋3相對于底蓋4牢固地固定?？傊捎谇鞍?和后板6插入并保持在頂蓋3和底蓋4中，所以保護盒2的組裝非常牢固。
X射線管8設(shè)置在保護盒2之內(nèi)，用于發(fā)生軟X射線，針對各種目的，包括下述的用做光電離器。如圖3所示，X射線管8具有由柯伐玻璃制成的圓筒狀管殼9。在管殼9的端部上形成管座11。管座11具有抽氣管10。由柯伐金屬構(gòu)成的圓筒狀輸出窗支承部件12熔接在管殼9的開放端。輸出窗支承部件12具有中央開口12a。通過銀釬焊把圓盤狀輸出窗13固定于輸出窗支承部件12，從而密封中央開口12a。在輸出窗13內(nèi)表面上蒸發(fā)靶14，在被電子束輻射時發(fā)生X射線。
兩個管座管腳15固定在管座11上。燈絲16設(shè)置在管殼9內(nèi)作為在預定電壓下發(fā)射電子束的陰極。燈絲16固定在管座管腳15的端部。圓筒狀不銹鋼聚焦17固定在管殼管腳15之一上。由柯伐金屬制成的輸出窗支承部件12具有導電性和導熱性。因此，當與接地的保護殼2電連接時，輸出窗支承部件12具有地電位，因而使靶14置于地電位。
下面將要說明的電源21向X射線管8中的管座管腳15提供9.5KV的負高電位，致使燈絲16向地電位靶14輻射電子束。電子束撞擊靶14時，靶14發(fā)射X射線，并從輸出窗口13向外輻射。按此結(jié)構(gòu)，可以使用直徑為15mm、長度約為30mm的管殼9，X射線管8的總長可減小至約40mm。但是，極小的X射線管8的靶14的溫度高，所以為了保持X射線發(fā)生效率，保護靶14不受損壞，必須冷卻靶14。
以下說明冷卻方法。與輸出窗支承部件12一體地形成突緣部分18，從X射線管8向外突出。由于突緣18是導熱及導電的，并經(jīng)過輸出窗支承部件12與靶14接觸，所以當靶14產(chǎn)生的熱使輸出窗支承部件12的溫度升至約100℃時突緣部分18被加熱。如圖1和4所示，突緣部分18固定接觸于鋁前板5的內(nèi)表板。因此，來自突緣部分18的熱可以傳輸至保護殼2，突緣部分18可設(shè)置為零電位。在保護殼2的前板5設(shè)置圓形X射線輻射開口5a。使X射線管8的輸出窗13與此X射線輻射開口5a對準，可以使X射線從保護殼2內(nèi)輻射。
再參看圖1和2，電源21容納于保護殼2內(nèi)，包括低壓發(fā)生器19和高壓發(fā)生器20。以電源21向管座管腳15提供9.5KV的負高電位，用于驅(qū)動X射線管8。首先，電壓由低壓發(fā)生器19升至-1KV，然后由高壓發(fā)生器20升至-9.5KV。這種電源21固定在電源鋼殼22內(nèi)。除了電源殼22外，設(shè)置X射線管容納單元23，用于容納X射線管8的管殼9。此X射線管容納單元23設(shè)置在電源21一側(cè)與之相鄰。由于電源21和X射線管容納單元23相互平行設(shè)置，可以縮短保護殼2的長度。
如圖2和4所示，在電源殼22上設(shè)置平坦的第一支承板24，與前板5平行面對，構(gòu)成X射線管容納單元23的前端。在第一支承板24形成開口24a，插入X射線管8的殼。因此，管殼9穿過開口24a時，突緣部分18夾在第一支承板24的前表面與前板5的后表面之間，用做第二支承板。由于電源殼22用螺釘固定在保護殼2的底蓋4，所以突緣部分牢固地插在電源殼22的第一支承板24與固定于保護殼2的板支承槽3a和3b的前板5之間。因此，突緣部分18牢固地固定在保護殼2。
導熱中間部件25夾在第一支承板24與前板5之間，用做第二支承板。此中間部件25由硅橡膠制成，呈柔性并高度導熱，形成用來基本填充第一支承板24和前板5之間的空間。此外，中間部件25具有插入管殼9的開口25a。按此結(jié)構(gòu)，當突緣部分18夾在開口24a的周圍邊緣與X射線輻射開口5a的周圍邊緣之間時，中間部件25的開口25a的周圍邊緣接觸突緣部分18，同時幾乎中間部件25的整個表面與第一支承板24和前板5接觸。結(jié)果，用于從突緣部分18向前板5傳導熱量的熱傳導通道被基本延長，有助于通過鋁保護殼2的熱消散。另外，由于中間部件25是柔性的，所以突緣部分18可以壓緊前板5，提高了X射線管8吸收震動的能力。
如圖1和2所示，在X射線管容納單元23內(nèi)設(shè)置一對減振器26，用于在保護殼2內(nèi)保持X射線管8。這些由尿脘樹脂制成的減振器26包括卡住管殼9的弧壓表面26a。一個減振器26與固定在保護殼2的側(cè)壁上的增強板29接觸，另一個減振器26與電源殼22內(nèi)的壁接觸。通過把管殼9夾在弧壓表面26a之間，可使X射線管8牢固地保持在保護殼2內(nèi)。
X射線發(fā)生器1還包括外引線31，用于向電源21的低壓發(fā)生器19提供特定電壓。外引線31具有橡膠套30。通過把此套30裝入后板6中形成的開口6a，把外引線31固定在保護殼2。另外，從高壓發(fā)生器20引出陰極引線32。把陰極引線32連接于X射線管8的管座管腳15，由此可向燈絲16提供-9.5KV的高壓。
接著，將結(jié)合

第二實施例的X射線發(fā)生器41，其中X射線發(fā)生器41具有與X射線發(fā)生器11相同的結(jié)構(gòu)，相同的部件和元件標以相同的參考標號，以避免重復說明。
如圖5和6所示，保護殼42形成為細長狀。細長的電源殼43容納于保護殼42中。電源殼43的前部包括用于容納X射線8的X射線管容納單元44和減振器26，而電源殼43的后部包括電源21。按此結(jié)構(gòu)，通過把電源21和X射線容納單元44串聯(lián)布置，可把保護殼42形成為細長，這樣有利于在狹窄空間安裝X射線發(fā)生器41。其它結(jié)構(gòu)例如前板5和中間部件25簡單地縮小，以適應保護殼42的形成，同時這些結(jié)構(gòu)的功能和性質(zhì)保持與第一實施例的X射線發(fā)生器1相同。
如上所述構(gòu)成的X射線發(fā)生器用于光電離器時最為適合。光電離器是用于清除物體例如半導體晶片上的靜電荷的裝置。在集成電路(IC)、液晶顯示器(LCD)或其它類似物的制造工藝期間，因靜電吸引而產(chǎn)生的灰塵顆?；蚱渌廴疚锏奈绞菄乐氐膯栴}。光電離器通過擦掉或去除產(chǎn)品上產(chǎn)生的靜電荷可以解決這類問題。當從光電離器向被靜電充電為例如正電的產(chǎn)品輻射X射線時，產(chǎn)生空氣的氮氣和其它成份氣體的正負離子。由此產(chǎn)生的負離子被靜電吸引至相反極性的電荷累積，然后使此累積中性化。光電離器產(chǎn)生3至9.5KeV的X射線。對于此水平的X射線，0.5mm厚的鋼板或1mm厚的玻璃板足以屏蔽離子化空間。
盡管詳細地說明了本發(fā)明的示例性實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，在仍保持本發(fā)明的許多新特征和優(yōu)點的同時，存在對這些示例性實施例做出改進和變化的許多可能性。因此，所有這些改進和變化均應包含在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
例如，如圖7所示，可以在用于在前板5形成X射線輻射開口5a的周邊緣形成環(huán)形凹處5b，容納突緣部分18。因此，凹處5b不僅改善了突緣部分18在前板5的配合，而且有助于X射線管8中的輸出窗13和前板5中的X射線輻射開口5a的對準。此外，可以利用圖中未示出的螺釘和粘合劑把突緣部分18固定為與前板5接觸。
本發(fā)明的X射線發(fā)生器具有以下優(yōu)點。X射線發(fā)生器在保護殼內(nèi)容納X射線管和驅(qū)動X射線管的電源兩者，X射線管包含用電子束輻射靶的陰極，在此X射線管內(nèi)，具有地電位的靶固定在輸出窗內(nèi)表面，然后再固定于設(shè)置在管殼端上的導電和導熱輸出窗支承上。形成于輸出窗支承上從而向外突出的突緣部分與導熱保護殼接觸固定。結(jié)果，常常是X射線發(fā)生效率降低的原因和靶損壞原因的發(fā)熱，可傳導至保護殼向外消散，同時可使X射線管的冷卻結(jié)構(gòu)緊湊并且降低成本。此外，通過X射線管和適當冷卻，電源內(nèi)的電路也不會受到不利影響。
權(quán)利要求
1.一種X射線發(fā)生器，其保護殼內(nèi)容納有含有用電子束輻射靶的陰極的X射線管，X射線管中具有地電位的靶固定于輸出窗的內(nèi)表面，然后固定在設(shè)置于管殼端上的導電和導熱輸出窗支承上；驅(qū)動X射線管的電源，其中形成在輸出窗支承上從而向外突出的突緣部分與導熱保護殼接觸并固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的X射線發(fā)生器，其特征是在電源殼上設(shè)置X射線管容納單元，用于容納電源，在形成于X射線管容納單元前端上的第一支承板與設(shè)置在保護殼前端上并與第一支承板相對置的第二支承板之間，夾設(shè)突緣部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的X射線發(fā)生器，其特征是導熱中間部件位于第一支承板與第二支承板之間，突緣部分經(jīng)過中間部件夾在第一和第二支承板之間。
4.采用上述任一項權(quán)利要求的X射線發(fā)生器的靜電清除器。
全文摘要
為了提供結(jié)構(gòu)緊湊并包含空冷機構(gòu)的X射線發(fā)生器,本發(fā)明的X射線發(fā)生器使X射線管和驅(qū)動X射線管的電源容納于保護殼內(nèi),X射線管含有用電子束輻射靶的陰極,具有地電位的X射線管固定于輸出窗內(nèi)表面,然后固定在設(shè)置于管端上的導電和導熱輸出窗支承上。形成于輸出窗支承從而向外突出的突緣部分與導熱保護殼接觸并固定,結(jié)果,在X射線管連續(xù)產(chǎn)生的接近100℃的熱量被傳導至保護殼并向外耗散。
文檔編號H01J35/16GK1183022SQ9712282
公開日1998年5月27日 申請日期1997年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月27日
發(fā)明者平野雅之, 稻鶴務(wù), 小池隆 申請人:濱松光子學株式會社