X射線發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用在產(chǎn)業(yè)用X射線檢查裝置、醫(yī)療用X射線檢查裝置、或者利用X射線 的衍射或折射的各種X射線分析裝置、測(cè)定裝置等中的X射線發(fā)生裝置，更詳細(xì)地，涉及在 X射線管內(nèi)的真空氣氛中使電子撞擊靶來產(chǎn)生X射線的方式的X射線發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在X射線發(fā)生裝置中，除了特殊情況以外，都是在抽成真空的X射線管內(nèi)配置靶和 電子源，使由電子源生成的電子加速，作為電子束來撞擊靶，由此產(chǎn)生X射線。所產(chǎn)生的X 射線經(jīng)由設(shè)于X射線管、氣密密封其內(nèi)部和外部的照射窗被取出到外部。
[0003] 在X射線管中，因與靶的保持或電子束的照射、或者X射線的取出等相關(guān)的單元的 差異，在X射線管的照射窗附近的結(jié)構(gòu)中如圖10、11中以示意圖表示那樣有透射型和反射 型。
[0004] 在表征透射型的X射線管的圖10中，101是設(shè)于X射線管的前端部的靶托（target holder)，102是靶，靶102與照射窗103 -體地層疊形成在內(nèi)側(cè)。在這樣的透射型的X射 線管中，通過將電子束B照射到靶102,而從靶102上的電子束照射點(diǎn)即X射線發(fā)生點(diǎn)102a 產(chǎn)生的X射線以沿電子束B的行進(jìn)方向的方向DT為中心經(jīng)由照射窗103放射到外部。
[0005] 另一方面，在表征反射型的X射線管的圖11中，201是靶托，202是靶，203是照射 窗，通過將電子束B照射到靶202,而從靶202上的電子束照射點(diǎn)即X射線發(fā)生點(diǎn)202a產(chǎn)生 的X射線經(jīng)由抵接在設(shè)于X射線的取出方向DR的靶托開口部的照射窗203而放射到外部。
[0006] 在上述的透射型以及反射型的X射線管的任一者中，作為照射窗103、203的材質(zhì)， 都使用Be、A1等的輕金屬。
[0007] 可是，由靶產(chǎn)生的X射線的能量是進(jìn)行撞擊的電子束的能量的約1%程度，剩下的 99%變換成熱能。為此，在圖10所示的透射型的X射線管中，由于靶102處于高溫，因此與 其一體化的照射窗103也成為高溫。
[0008] 另一方面，在圖11所示的反射型的X射線管中，雖然照射窗203難以受到靶202 的發(fā)熱的影響，但由靶202反射的電子束B撞擊照射窗203會(huì)使其發(fā)熱。
[0009]X射線管的照射窗成為高溫與如下的各種問題相關(guān)聯(lián)，例如X射線管內(nèi)的向真空 氣氛中的氣體放出、熱應(yīng)力引起的對(duì)真空釬焊部的負(fù)擔(dān)、被檢查物從大氣側(cè)接近照射窗的 情況下的熱的影響等。
[0010] 為此，以往為了抑制照射窗的溫度上升而做出各種努力。例如，對(duì)照射窗或者其周 邊進(jìn)行水冷或空氣冷，或者采用使透射型的X射線管的靶緊貼熱傳導(dǎo)系數(shù)良好的材料的金 剛石來將熱導(dǎo)向散熱體的結(jié)構(gòu)（例如參考專利文獻(xiàn)1)。另外，在反射型的X射線管中，在 X射線管內(nèi)設(shè)置屏蔽部件以使得由靶反射的電子束不會(huì)撞擊到照射窗的結(jié)構(gòu)（例如參考專 利文獻(xiàn)2)。
[0011] 另外，在作為照射窗的材料采用熱傳導(dǎo)系數(shù)差的材料的情況下，由于電子線照射 位置在真空中而易于到達(dá)熔點(diǎn)，因此通常不進(jìn)行。
[0012] 專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :JP特開平4-144045號(hào)公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)2 :JP特開2004-111336號(hào)公報(bào)
[0015]為了抑制X射線管中的照射窗的溫度上升，最有效果的是減少發(fā)熱的根本原因即 撞擊到照射窗的電子束量，但關(guān)于透射型X射線管，減少電子束量就會(huì)減少產(chǎn)生的X射線 量，由此會(huì)影響到裝置性能。
[0016] 另外，在通過水冷或空氣冷來強(qiáng)制冷卻照射窗的情況下，需要用于冷卻的空間和 成本。專利文獻(xiàn)2中公開的在反射型X射線管中設(shè)置電子的屏蔽部件的技術(shù)也還需要將用 到的相應(yīng)部件裝備在X射線管內(nèi)，需要空間和成本。
[0017] 進(jìn)而，若為了在照射窗自身下功夫來降低溫度上升，例如使照射窗具有厚度從而 增大熱容量并且使向周圍的熱移動(dòng)容易，則能預(yù)期溫度上升的降低。但是，在非破壞檢查中 使用的X射線管的情況下，由于對(duì)被檢查物進(jìn)行放大投影，因此，伴隨著X射線發(fā)生點(diǎn)（X射 線焦點(diǎn)）與被檢查物的隔離，會(huì)出現(xiàn)最大的放大率（攝影倍率）變小這樣的問題。另外，還 會(huì)出現(xiàn)照射窗吸收X射線的吸收量變大、能有效利用的X射線減少這樣的問題點(diǎn)。
[0018]另外，在使靶緊貼熱傳導(dǎo)系數(shù)良好的材料來將熱導(dǎo)向散熱體的專利文獻(xiàn)1所公開 的技術(shù)中，由于散熱體從靶向X射線照射側(cè)突出，在其前端部分設(shè)置照射窗，因此也會(huì)與上 述同樣地出現(xiàn)放大率受到影響這樣的問題。在此，雖然若在照射窗使用熱傳導(dǎo)系數(shù)良好的 材料能抑制照射窗的局部的溫度上升，但熱量會(huì)在照射窗整體均勻傳播，在為了使攝影倍 率較大而將被檢查物從大氣側(cè)靠近時(shí)，存在熱量帶給被檢查物的影響反而變得更大的可能 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明鑒于這樣的實(shí)際情況而提出，其課題在于，提供能在簡(jiǎn)單的構(gòu)成的基礎(chǔ)上 根據(jù)X射線管的使用目的、使用方法、或其結(jié)構(gòu)使得照射窗的發(fā)熱不會(huì)傳遞到不希望傳遞 的部分的X射線發(fā)生裝置。
[0020] 為了解決上述課題，本發(fā)明的X射線發(fā)生裝置使通過對(duì)配置于X射線管內(nèi)的真空 氣氛中的靶照射來自電子源的電子束而產(chǎn)生的X射線經(jīng)由氣密密封設(shè)于上述X射線管的開 口的照射窗放射到該X射線管外，在X射線發(fā)生裝置中，其特征在于，上述照射窗具有在該 照射窗的展寬方向和厚度方向上熱傳導(dǎo)系數(shù)相異的熱各向異性。
[0021] 在此，在本發(fā)明中，作為上述照射窗，能選擇使向該照射窗的展寬方向的熱傳導(dǎo)系 數(shù)小于向厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)的構(gòu)成、和使向該照射窗的展寬方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于向 厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)的構(gòu)成的任一者。
[0022] 另外，作為本發(fā)明中的照射窗，具體能使用由熱各向異性材料構(gòu)成的照射窗，更具 體地，能使用由熱各向異性的石墨構(gòu)成的照射窗。
[0023]進(jìn)而，作為本發(fā)明中的照射窗的其它材料，能選擇交替層疊熱傳導(dǎo)系數(shù)相互不同 的材料的層疊件。
[0024]本發(fā)明能運(yùn)用在使用了透射型以及反射型的任一者的X射線管的X射線發(fā)生裝置 中，特別地，通過運(yùn)用于在照射窗的X射線管內(nèi)側(cè)的表面一體地層疊了靶材料的透射型的X 射線管中，能較大地發(fā)揮其作用效果。
[0025] 本發(fā)明通過使照射窗具有熱各向異性，確定了照射窗的熱量的主要的傳播方向而 要解決課題。所謂具有熱各向異性的材料是根據(jù)物體方向不同而熱傳導(dǎo)系數(shù)不同。例如， 如果是板狀材料，則在其厚度方向和展寬方向上熱傳導(dǎo)系數(shù)不同。
[0026] S卩，若安裝使熱傳導(dǎo)系數(shù)小的方向配合不希望傳遞熱的方向的熱各向異性的照射 窗，則能使向該方向的熱的傳播減少。例如，通過使向照射窗的展寬方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)小于 向厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)，因撞擊照射窗的電子而產(chǎn)生的發(fā)熱主要在照射窗的厚度方向上 傳播，從大氣側(cè)方向散熱到空氣中。由此，能抑制傳播到X射線管內(nèi)部的熱，例如能減輕熱 應(yīng)力帶給真空釬焊部的負(fù)擔(dān)、或帶給氣密照射窗的〇環(huán)的負(fù)擔(dān)等。
[0027] 反之，若使向照射窗的展寬方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于向厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)，則 照射窗的熱主要在窗的展寬方向上傳播。這種情況下，能抑制從照射窗傳播到大氣側(cè)的熱， 能減少使被檢查物接近照射窗時(shí)的熱的影響。
[0028] 具有以上那樣熱各向異性的照射窗在其材料中例如能通過使用石墨等的熱各向 異性材料實(shí)現(xiàn)。另外，使向照射窗的展寬方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于厚度方向的照射窗還能通 過層疊熱傳導(dǎo)系數(shù)相互不同的材料實(shí)現(xiàn)。即，在層疊熱的良導(dǎo)體和不良導(dǎo)體的照射窗中，在 熱性良導(dǎo)體層中，熱在該層在整體傳播，但在接下來的熱性不良導(dǎo)體層中，熱難以傳遞，作 為整體，向照射窗的厚度方向的熱的傳導(dǎo)率相對(duì)變小，熱主要在照射窗的展寬方向上傳播， 能得到熱各向異性。
[0029] 發(fā)明的效果
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，由于使X射線管的照射窗具有熱各向異性，因此能根據(jù)X射線管的用 途、結(jié)構(gòu)等來將照射窗的熱主要傳播的方向調(diào)節(jié)為特定的方向。例如在要抑制向X射線管 的釬焊部等的熱應(yīng)力的作用的情況下，通過使用向照射窗的展寬方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)小于向 厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)的照射窗，將熱主要導(dǎo)向大氣側(cè)。另外，在使被檢查物接近X射線焦 點(diǎn)來進(jìn)行放大攝影等的用途的X射線管中要減少向被檢查物的熱的影響的情況下，通過使 用向照射窗的展寬方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于向厚度方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)的照射窗，能將熱主要 導(dǎo)向X射線管側(cè)。如此，能以與希望抑制熱的傳播的部分相應(yīng)的選擇為基礎(chǔ)來制作X射線 管。
[0031] 并且，在本發(fā)明中，由于特別地不需要追加用于抑制熱的傳播的部件，也不需要用 于熱傳播的空間，因此能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。當(dāng)然，也可以并用用來傳播熱的部件來進(jìn)一步提高冷 卻效率。
【附圖說明】
[0032] 圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的抑制向靶托的熱傳播的X射線管的照射窗附近 的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
[0033] 圖2是圖1中的照射窗的熱傳導(dǎo)方法的說明圖。
[0034] 圖3是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式中的抑制向靶托的熱傳播的X射線管的照射窗 附近的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
[0035] 圖4是表征圖3的變形例的示意截面圖。
[0036] 圖5是表不本發(fā)明的實(shí)施方式中的抑制向大氣側(cè)的熱傳播的X射線管的照射窗附 近的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
[0037] 圖6是圖5中的照射窗的熱傳導(dǎo)方法的說明圖。
[0038] 圖7是具有與圖5的由熱各向異性材料構(gòu)成的照射窗同等功能的由層疊材料構(gòu)成 的照射窗的構(gòu)成和熱傳導(dǎo)方法的說明圖。
[0039] 圖8是圖5的實(shí)施方式的X射線發(fā)生時(shí)的各部的溫度模擬模型的說明圖。<