JP2020202016A - X-ray tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、X線管に関する。 Embodiments of the present invention relate to X-ray tubes.
分析用やその他の用途のX線管の真空外囲器は、金属と、セラミック、ガラスなどの絶縁体で形成されている。X線管の各部材は、組立の工程において、ろう接、溶接、又はガラス封着等によって接合され、真空を保持する構造を持っている。特に、セラミック部材及び金属部材間の接合、並びに金属部材同士の接合は、ろう接又は溶接により接合されている。 Vacuum enclosures for X-ray tubes for analytical and other purposes are made of metal and insulators such as ceramics and glass. Each member of the X-ray tube has a structure that holds a vacuum by being joined by brazing, welding, glass sealing, or the like in the assembly process. In particular, the joining between the ceramic member and the metal member and the joining between the metal members are joined by brazing or welding.
ところで、各部材には寸法公差が設けられ、特に嵌合部には両部材の公差分のセンターずれが生じる上に、レバー比に応じたガタが生じ、組立部材の数に応じて双方が積みあがり、完成形状でのセンターずれがより大きくなる。これにより、同製品間でも焦点にずれが生じる場合がある。例えば、X線管を使用する装置において、X線管を交換した後、交換前と同じX線強度が得られない場合がある。その場合、X線検出器を調整する工数が発生することとなる。 By the way, each member is provided with a dimensional tolerance, and in particular, in the fitting portion, the center deviation of the tolerance of both members occurs, and play occurs according to the lever ratio, and both are stacked according to the number of assembled members. After that, the center shift in the finished shape becomes larger. This may cause the product to be out of focus. For example, in a device using an X-ray tube, after replacing the X-ray tube, the same X-ray intensity as before the replacement may not be obtained. In that case, man-hours for adjusting the X-ray detector will be required.
本実施形態は、焦点の位置ずれを低減することが可能なX線管を提供する。 The present embodiment provides an X-ray tube capable of reducing the misalignment of the focal point.
一実施形態に係るX線管は、
円板状に形成され第1位置に位置する第1面及び第2位置に位置し前記第1面の反対側の第2面を含む保持部材と、前記保持部材の前記第2面に支持され前記第2位置から第3位置まで中心軸線に沿って延在し電子を放出する電子銃と、を有する陰極と、前記電子銃を囲み環状に形成され前記第2位置にて前記保持部材の前記第2面に接続され前記第2位置と前記第3位置との間の第4位置まで前記第2位置から延在した内側壁と、前記内側壁を囲み環状に形成され前記第4位置と前記第1位置との間の第5位置まで前記第4位置から延在した外側壁と、環状に形成され前記第4位置にて前記内側壁と前記外側壁とを接続した接続部と、を有する接合部品と、前記接合部品を囲み筒状に形成され前記第5位置にて前記外側壁に接続され前記第5位置から前記第4位置を越えて第6位置まで延在した第1筒部と、前記第2位置から向かって前記第1位置を越えた第7位置に位置する環状の接続面及び前記第7位置に位置し前記接続面から連続し前記接続面より内側の環状の接合面を含み筒状に形成された第1部分と、前記第7位置にて前記接続面に接続され前記第1部分と一体に形成され前記第7位置から前記第4位置を越えて第8位置まで延出し筒状に形成された第2部分と、を有する第1外囲器と、筒状に形成され前記第7位置にて前記接合面に接続され前記第2部分で囲まれた第2筒部と、筒状に形成され前記中心軸線に直交する方向において前記第1筒部と前記第2筒部との間に位置し前記第2筒部に接続され前記第1位置と前記第4位置との間にて前記第2筒部に囲まれ前記第6位置にて前記第1筒部に接続された第3筒部と、前記中心軸線に沿った方向に前記電子銃と対向し前記電子銃から放出された電子が衝突することによりX線を放出する焦点が形成される陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットを支持し前記第1外囲器の前記第2部分に接続された第2外囲器と、を備える。
The X-ray tube according to one embodiment is
It is supported by a holding member formed in a disk shape and including a first surface located at the first position and a second surface located at the second position opposite to the first surface, and the second surface of the holding member. The cathode having an electron gun extending along the central axis from the second position to the third position and emitting electrons, and the holding member of the holding member at the second position formed in an annular shape surrounding the electron gun. An inner side wall connected to a second surface and extending from the second position to a fourth position between the second position and the third position, and an annular shape surrounding the inner side wall and forming the fourth position and the above. It has an outer wall extending from the fourth position to a fifth position between the first position, and a connecting portion formed in an annular shape and connecting the inner side wall and the outer wall at the fourth position. A joint component and a first tubular portion that surrounds the joint component and is formed in a tubular shape, is connected to the outer wall at the fifth position, and extends from the fifth position to the sixth position beyond the fourth position. An annular connecting surface located at a seventh position beyond the first position toward the second position and an annular joining surface located at the seventh position and continuous from the connecting surface and inside the connecting surface. A first portion formed in a tubular shape and a first portion connected to the connection surface at the seventh position and integrally formed with the first portion, extending from the seventh position to the eighth position beyond the fourth position. A first enclosure having a second portion formed in a tubular shape, and a second tubular portion formed in a tubular shape, connected to the joint surface at the seventh position, and surrounded by the second portion. And the first position and the fourth position, which are formed in a tubular shape and are located between the first cylinder portion and the second cylinder portion in a direction orthogonal to the central axis and connected to the second cylinder portion. A third cylinder portion surrounded by the second cylinder portion and connected to the first cylinder portion at the sixth position, and the electron gun facing the electron gun in a direction along the central axis. An anode target in which a focal point for emitting X-rays is formed by collision of electrons emitted from, and a second enclosure that supports the anode target and is connected to the second portion of the first enclosure. And.
以下に、本発明の実施形態及び比較例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。 Hereinafter, embodiments and comparative examples of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the disclosure is merely an example, and those skilled in the art can easily conceive of appropriate changes while maintaining the gist of the invention are naturally included in the scope of the present invention. Further, in order to clarify the explanation, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment, but this is just an example, and the interpretation of the present invention is used. It is not limited. Further, in this specification and each figure, the same elements as those described above with respect to the above-mentioned figures may be designated by the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted as appropriate.
(比較例)
まず、比較例に係るX線管1について説明する。図1は、本比較例に係るX線管1を示す断面図である。
図1に示すように、第1位置P1、第2位置P2、第3位置P3、第4位置P4、第5位置P5、第6位置P6、第7位置P7、第8位置P8、及び第9位置P9は、それぞれ、X線管1の中心軸線CEに沿った方向の位置を示している。
X線管1は、陰極2、接合部品5、第1筒部11、第4筒部14、第1外囲器30、第2筒部12、第3筒部13、陽極ターゲット20、及び第2外囲器40を備えている。
(Comparison example)
First, the
As shown in FIG. 1, the first position P1, the second position P2, the third position P3, the fourth position P4, the fifth position P5, the sixth position P6, the seventh position P7, the eighth position P8, and the ninth position. The position P9 indicates the position in the direction along the central axis CE of the
The
陰極2は、保持部材3と電子銃4とを有している。保持部材3は、円板状に形成されている。保持部材3は、第1位置P1に位置する第1面S1と、第2位置P2に位置し第1面S1の反対側の第2面S2と、を含んでいる。電子銃4は、保持部材3の第2面S2に支持されている。電子銃4は、第2位置P2から第3位置P3まで中心軸線CEに沿って延在している方が望ましい。電子銃4は、第3位置P3側から電子を放出するように構成されている。図示しないが、電子銃4は、電子(熱電子)を放出するフィラメントを有している。
The
保持部材3及び電子銃4は、電気絶縁性のセラミック及び金属で形成されている。本比較例において、保持部材3は、電気絶縁性のセラミックを基材として形成され、保持部材3の第2面S2は、メタライズ層3aで形成されている。言い換えると、メタライズ層3aは、第2面S2の位置において、電気絶縁性のセラミックで構成された基材の上に形成されている。なお、メタライズ層3aは、環状に形成され、電子銃4を囲んでいる。
ここで、陰極2は、基準点Prを有している。本比較例において、基準点Prは、第1面S1の中心(幾何学的な中心)に位置している。基準点Prは、X線管1の中心軸線CE上に位置している方が望ましい。
The
Here, the
接合部品5は、コバール(KOV)で形成されている。接合部品5は、内側壁5a、外側壁5b、及び接続部5cを有している。
内側壁5aは、電子銃4を囲み、環状に形成されている。内側壁5aは、全周にわたって電子銃4に隙間を空けて位置している。内側壁5aは、第2位置P2にて保持部材3の第2面S2に接続されている。内側壁5a(接合部品5)は、ろう接により保持部材3の第2面S2に全周にわたって接合されている。なお、図中、ろう接部には符号Bを付している。接合部品5は、保持部材3に気密に接合されている。第2面S2は、セラミックではなくメタライズ層3aで形成されている。そのため、内側壁5aをセラミックにろう接した場合と比較し、ろう接不良の発生を抑制することができる。内側壁5aは、第2位置P2と第3位置P3との間の第4位置P4まで、第2位置P2から延在している。
The
The
外側壁5bは、内側壁5aを囲み、環状に形成されている。外側壁5bは、第4位置P4と第3位置P3との間の第5位置P5まで、内側壁5aと対向する位置から延在している。
接続部5cは、環状に形成され、内側壁5aと外側壁5bとの間に位置している。接続部5cは、内側壁5aと外側壁5bとを接続し、内側壁5a及び外側壁5bと一体に形成されている。
The
The connecting
第1筒部11は、ステンレス鋼(SUS)で形成されている。第1筒部11は、接合部品5を囲み、筒状に形成されている。上記外側壁5b(接合部品5)は、第1筒部11に嵌合されている。第1筒部11は、第5位置P5から第1位置P1を越えて第9位置P9まで延在している。第1筒部11は、第5位置P5にて外側壁5b(接合部品5)に接続されている。本比較例において、第1筒部11は、溶接としてのTig(Tungsten Inert Gas)溶接により外側壁5b(接合部品5)に全周にわたって接合されている。なお、図中、溶接部には符号Wを付している。第1筒部11は、接合部品5に気密に接合されている。
The first
第4筒部14は、ステンレス鋼で形成されている。第4筒部14は、第1筒部11を囲み、筒状に形成されている。第1筒部11は、第4筒部14に嵌合されている。第4筒部14は、第9位置P9から第5位置P5を越えて第6位置P6まで延在している。第4筒部14は、第9位置P9にて第1筒部11に接続されている。本比較例において、第4筒部14は、溶接としてのTig溶接により第1筒部11に全周にわたって接合されている。第4筒部14は、第1筒部11に気密に接合されている。
The fourth
上述した第1筒部11及び第4筒部14を形成する材料は、ステンレス鋼など、コバールより安価な材料である方が望ましい。上記安価な材料としては、ステンレス鋼の他、純鉄などの金属、及び真鍮などの合金を挙げることができる。
It is desirable that the material forming the
第1外囲器30は、電気絶縁性のセラミック、又はガラスで形成されている。第1外囲器30は、第1部分31と、第2部分32と、を有している。
第1部分31は、筒状に形成されている。第1部分31は、環状の接続面Sc及び環状の接合面Sbを含んでいる。接続面Sc及び接合面Sbは、それぞれ、第2位置P2から向かって第1位置P1を越えた第7位置P7に位置している。接合面Sbは、接続面Scから連続し、接続面Scより内側に位置している。
The
The
本比較例において、第1外囲器30は、電気絶縁性のセラミック又はガラスを基材として形成され、第1部分31の接合面Sbは、メタライズ層31aで形成されている。言い換えると、メタライズ層31aは、接合面Sbの位置において、電気絶縁性のセラミック又はガラスで構成された基材の上に形成されている。なお、メタライズ層31aは、環状に形成されている。
In this comparative example, the
第2部分32は、筒状に形成されている。第2部分32は、第7位置P7にて接続面Scに接続され、第1部分31と一体に形成されている。第2部分32は、第7位置P7から第5位置P5を越えて第8位置P8まで延出している。本比較例において、上記第6位置P6は、第8位置P8と一致している。
第1部分31及び第2部分32の中心軸は、中心軸線CEと一致している。
The
The central axes of the
第2筒部12は、コバールで形成されている。第2筒部12は、筒状に形成され、第2部分32に囲まれている。第2筒部12は、全周にわたって第2部分32に隙間を空けて位置している。第2筒部12は、第7位置P7にて接合面Sbに接続されている。第2筒部12は、ろう接により第1部分31の接合面Sbに全周にわたって接合されている。第2筒部12は、第1外囲器30に気密に接合されている。接合面Sbは、セラミック及びガラスではなく、メタライズ層31aで形成されている。そのため、第2筒部12をセラミック又はガラスにろう接した場合と比較し、ろう接不良の発生を抑制することができる。本比較例において、第2筒部12は、第5位置P5と第6位置P6との間の位置まで、第7位置P7から延在している。
The second
第3筒部13は、コバールで形成されている。第3筒部13は、筒状に形成され、中心軸線CEに直交する方向において、第4筒部14と第2筒部12との間に位置している。第3筒部13は、第2筒部12に嵌合されている。また、上記第4筒部14は、第3筒部13に嵌合されている。第3筒部13は、第2筒部12に接続されている。第3筒部13は、ろう接により第2筒部12に全周にわたって接合されている。第3筒部13は、第2筒部12に気密に接合されている。第3筒部13は、第5位置P5と第6位置P6との間にて第2筒部12に囲まれている。第3筒部13は、第2筒部12と対向する位置から第6位置P6まで延在している。第3筒部13は、第6位置P6にて第4筒部14に接続されている。本比較例において、第4筒部14は、溶接としてのTig溶接により第3筒部13に全周にわたって接合されている。第4筒部14は、第3筒部13に気密に接合されている。
The third
陽極ターゲット20は、中心軸線CEに沿った方向に電子銃4と対向している。陽極ターゲット20は、電子銃4から放出された電子が衝突することによりX線を放出する焦点Fが形成される。陽極ターゲット20は、モリブデン、銅などの金属で形成されている。但し、陽極ターゲット20の材料は、モリブデン及び銅に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、X線回折法を実施するためのX線管1である場合、陽極ターゲット20は、X線回折法に適した材料で形成されていてもよい。
The
第2外囲器40は、陽極ターゲット20を支持し、第1外囲器30の第2部分32に接続されている。第2外囲器40は、支持部材41、突出部42、接続部43、及びX線透過窓45を有している。
支持部材41は、円板状に形成され、陽極ターゲット20を支持している。なお、陽極ターゲット20は、中心軸線CEに沿った方向にて、陰極2と支持部材41との間に位置している。
The
The
突出部42は、筒状に形成されている。突出部42は、支持部材41と一体に形成されている。突出部42は、全周にわたって支持部材41に気密に接続されている。突出部42は、支持部材41のうち陽極ターゲット20を支持する側の面に接続されている。突出部42は、支持部材41から第1外囲器30に向かって突出している。突出部42の一部には、X線透過口OPが形成されている。
本比較例において、支持部材41及び突出部42は、それぞれ銅で形成されている。但し、支持部材41及び突出部42は、銅以外の金属、又は合金で形成されていてもよい。
The protruding
In this comparative example, the
接続部43は、筒状に形成されている。接続部43は、突出部42と第1外囲器30との間に位置し、突出部42と第1外囲器30とを気密に接合している。本比較例において、接続部43は、コバールで形成されている。接続部43は、ろう接により突出部42に全周にわたって接合されている。接続部43は、第1外囲器30の第2部分32に、融着又はろう接により全周にわたって接合されている。
The connecting
X線透過窓45は、突出部42のX線透過口OPを気密に閉塞している。X線透過窓45は、X線透過材として、例えばベリリウムで形成されている。X線透過窓45は、薄板で形成され、突出部42より薄肉に形成されている。
The
保持部材3、接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、第3筒部13、第4筒部14、第1外囲器30、及び第2外囲器40は、内部に気密な真空空間を保持し、電子銃4及び陽極ターゲット20は、上記真空空間の内部に位置している。
電子銃4(陰極2)にフィラメント電流と負の電圧とが与えられ、陽極ターゲット20の電位は相対的に正に設定される。本比較例において、陽極ターゲット20は接地されている。これにより、電子銃4から放出された電子は、陽極ターゲット20に衝突し、焦点Fから放出されたX線は、X線透過窓45を透過し、X線管1の外部に放出される。
The holding
A filament current and a negative voltage are applied to the electron gun 4 (cathode 2), and the potential of the
次に、本比較例に係るX線管1の製造方法について説明する。図2は、本比較例に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2及び接合部品5を示す断面図である。
図2に示すように、X線管1の製造が開始されると、まず、陰極2と、接合部品5と、を用意し、保持部材3のメタライズ層3aと、接合部品5の内側壁5aと、の間にろう材を配置する。続いて、内側壁5aを、メタライズ層3aに、第2位置P2にて、ろう接により接合する。これにより、陰極2と、接合部品5と、を有するアセンブリAa1が形成される。
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 2, when the production of the
図3は、図2に続き、本比較例に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2、接合部品5、及び第1筒部11を示す断面図である。
図3に示すように、次に、第1筒部11をさらに用意し、第1筒部11に外側壁5b(アセンブリAa1)を嵌合する。次いで、第1筒部11と外側壁5bとを、第5位置P5にてTig溶接により接合する。これにより、アセンブリAa1と、第1筒部11と、を有するアセンブリAa2が形成される。
FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing method of the
As shown in FIG. 3, next, the
図4は、図3に続き、本比較例に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2、接合部品5、第1筒部11、及び第4筒部14を示す断面図である。
図4に示すように、続いて、第4筒部14をさらに用意し、第4筒部14に第1筒部11(アセンブリAa2)を嵌合する。次いで、第4筒部14と第1筒部11とを、第9位置P9にてTig溶接により接合する。これにより、アセンブリAa2と、第4筒部14と、を有するアセンブリAa3が形成される。
FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing method of the
Subsequently, as shown in FIG. 4, a fourth
図5は、本比較例に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、第1外囲器30、第2筒部12、及び第3筒部13を示す断面図である。
図5に示すように、一方、第1外囲器30と、第2筒部12と、第3筒部13と、を用意する。次いで、第2筒部12に第3筒部13を嵌合する。その後、メタライズ層31aと第2筒部12との間にろう材を配置し、また、第2筒部12の端部と第3筒部13の外周面とによって形成される段差部にろう材を配置する。続いて、第2筒部12をメタライズ層31aに、第7位置P7にて、ろう接により接合し、第3筒部13を第2筒部12にろう接により接合する。これにより、第1外囲器30と、第2筒部12と、第3筒部13と、を有するアセンブリAa4が形成される。なお、第2筒部12に対して第3筒部13を挿入する度合いを調整することで、第1外囲器30の公差を吸収することができ、第3筒部13の端と、第1外囲器30の端とを面一にすることができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing method of the
On the other hand, as shown in FIG. 5, a
図6は、図4及び図5に続き、本比較例に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2、接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、第3筒部13、第4筒部14、及び第1外囲器30を示す断面図である。
図6に示すように、アセンブリAa3及びアセンブリAa4をそれぞれ形成した後、第3筒部13に第4筒部14(アセンブリAa3)を嵌合する。次いで、第3筒部13と第4筒部14とを、第6位置P6にてTig溶接により接合する。これにより、アセンブリAa3と、アセンブリAa4と、を有するアセンブリAa5が形成される。
FIG. 6 is a diagram for explaining a manufacturing method of the
As shown in FIG. 6, after the assembly Aa3 and the assembly Aa4 are formed, the fourth cylinder portion 14 (assembly Aa3) is fitted to the
図7は、図6に続き、本比較例に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2、接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、第3筒部13、第4筒部14、第1外囲器30、陽極ターゲット20、及び第2外囲器40を示す断面図である。
図7に示すように、アセンブリAa5の他に、アセンブリAa6を用意する。ここで、アセンブリAa6は、陽極ターゲット20と、第2外囲器40と、を有している。次いで、接続部43を、第2部分32に、融着又はろう接により接合する。
これにより、X線管1が完成する(図1)。
FIG. 7 is a diagram for explaining the manufacturing method of the
As shown in FIG. 7, in addition to the assembly Aa5, the assembly Aa6 is prepared. Here, the assembly Aa6 has an
As a result, the
X線管1の製造工程において、ろう接及びTig溶接が用いられるが、X線管1の全ての部材を1回のろう接で組立てることは困難であり、上述したように、各種のアセンブリAaを順に形成している。そのため、溶接やろう接の個所には制約がある。例えば、内部に入り組んだ構造ではTig溶接のトーチを挿入するスペースが必要である。例えば、上記第6位置P6が、第8位置P8より第5位置P5に近接している場合、第3筒部13と第4筒部14との溶接個所までTig溶接のためのトーチを挿入することが困難となる。また、ろう接に関しても、その仕上がり確認のため流れを確認できる構造をとることが好ましい。
Although brazing and TIG welding are used in the manufacturing process of the
上記のように構成された比較例に係るX線管1及びその製造方法によれば、焦点Fの位置ずれを抑制するため、基準点Prは、X線管1の中心軸線CE上に位置している方が望ましい。しかしながら、接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、第3筒部13、及び第4筒部14は、嵌合により位置合わせされる。そのため、嵌合される双方の部材の公差の他、基準点Prとのレバー比に応じたガタが生じてしまう。例えば、第6位置P6における接合部(溶接部W)は、他の接合部に比べて基準点Prからの距離が遠く、レバー比が比較的大きく、ガタの大きな要因となる。
According to the
そこで、嵌合される部材間の公差を狭めることが考えられるが、上記公差を狭めると、作業性(例えば、嵌合)に支障をきたすため、部材間にある程度の隙間を設ける必要があるが、上記隙間が存在する限り必ずガタが生じるものである。なお、部材へのメッキ等の処理の観点からも、上記隙間を設ける必要があるものである。
上記のことから、比較例に係るX線管1では、基準点PrをX線管1の中心軸線CE上に位置させることは困難であり、焦点Fの位置ずれを低減することは困難である。
Therefore, it is conceivable to narrow the tolerance between the members to be fitted. However, narrowing the tolerance hinders workability (for example, fitting), so it is necessary to provide a certain gap between the members. , As long as the above gap exists, play will always occur. It is necessary to provide the above gap from the viewpoint of processing such as plating on the member.
From the above, in the
(実施形態)
次に、実施形態に係るX線管1について説明する。図8は、本実施形態に係るX線管1を示す断面図である。
図8に示すように、X線管1は、陰極2、接合部品5、第1筒部11、第1外囲器30、第2筒部12、第3筒部13、陽極ターゲット20、及び第2外囲器40を備えている。
(Embodiment)
Next, the
As shown in FIG. 8, the
陰極2は、上述した比較例の陰極2と同様に構成されている。例えば、陰極2は、円板状に形成され第1位置P1に位置する第1面S1及び第2位置P2に位置し第1面S1の反対側の第2面S2を含む保持部材3と、保持部材3の第2面S2に支持され第2位置P2から第3位置P3まで中心軸線CEに沿って延在し電子を放出する電子銃4と、を有している。本実施形態において、電子銃4は、第2位置P2から第8位置P8の手前まで延在している。
The
本実施形態において、保持部材3は、電気絶縁性のセラミックを基材として形成され、保持部材3の第2面S2は、メタライズ層3aで形成されている。また、基準点Prは、第1面S1の中心に位置している。本実施形態では、上述した比較例より、基準点Prを中心軸線CEに近接させたり、基準点Prを中心軸線CE上に位置させたり、することが可能である。
In the present embodiment, the holding
接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、及び第3筒部13は、それぞれ金属で形成されている。
接合部品5は、コバール(KOV)で形成されている。接合部品5は、内側壁5a、外側壁5b、及び接続部5cを有している。
内側壁5aは、電子銃4を囲み、環状に形成されている。内側壁5aは、全周にわたって電子銃4に隙間を空けて位置している。内側壁5aは、第2位置P2にて保持部材3の第2面S2に接続されている。内側壁5a(接合部品5)は、ろう接により保持部材3の第2面S2に全周にわたって接合されている。接合部品5は、保持部材3に気密に接合されている。第2面S2は、セラミックではなくメタライズ層3aで形成されている。そのため、内側壁5aをセラミックにろう接した場合と比較し、ろう接不良の発生を抑制することができる。内側壁5aは、第2位置P2と第3位置P3との間の第4位置P4まで、第2位置P2から延在している。
The
The
The
外側壁5bは、内側壁5aを囲み、環状に形成されている。外側壁5bは、第4位置P4と第1位置P1との間の第5位置P5まで、第4位置P4から延在している。本実施形態において、第5位置P5は、第4位置P4と第2位置P2との間である。
接続部5cは、環状に形成され、内側壁5aと外側壁5bとの間に位置している。接続部5cは、内側壁5aと外側壁5bとを接続し、内側壁5a及び外側壁5bと一体に形成されている。
The
The connecting
内側壁5a、外側壁5b、及び接続部5cで囲まれた空間に、金属メッシュなどの伝熱部材が設けられていてもよい。これにより、接続部5cだけではなく伝熱部材も伝熱経路となり、内側壁5aから外側壁5b側に熱を伝え易くすることができる。
A heat transfer member such as a metal mesh may be provided in the space surrounded by the
第1筒部11は、ステンレス鋼で形成されている。第1筒部11は、接合部品5を囲み、筒状に形成されている。上記外側壁5b(接合部品5)は、第1筒部11に嵌合されている。第1筒部11は、第5位置P5から第4位置P4を越えて第6位置P6まで延在している。第1筒部11は、第5位置P5にて外側壁5b(接合部品5)に接続されている。本実施形態において、第1筒部11は、溶接としてのTig溶接により外側壁5b(接合部品5)に全周にわたって接合されている。第1筒部11は、接合部品5に気密に接合されている。
上述した第1筒部11を形成する材料は、ステンレス鋼など、コバールより安価な材料である方が望ましい。上記安価な材料は、上述した純鉄、真鍮などである。
The first
It is desirable that the material forming the first
第1外囲器30は、電気絶縁性のセラミック、又はガラスで形成されている。第1外囲器30は、第1部分31と、第2部分32と、を有している。
第1部分31は、筒状に形成されている。第1部分31は、環状の接続面Sc及び環状の接合面Sbを含んでいる。接続面Sc及び接合面Sbは、それぞれ、第2位置P2から向かって第1位置P1を越えた第7位置P7に位置している。接合面Sbは、接続面Scから連続し、接続面Scより内側に位置している。
The
The
本実施形態において、第1外囲器30は、電気絶縁性のセラミック又はガラスを基材として形成され、第1部分31の接合面Sbは、メタライズ層31aで形成されている。言い換えると、メタライズ層31aは、接合面Sbの位置において、電気絶縁性のセラミック又はガラスで構成された基材の上に形成されている。なお、メタライズ層31aは、環状に形成されている。
In the present embodiment, the
第2部分32は、筒状に形成されている。第2部分32は、第7位置P7にて接続面Scに接続され、第1部分31と一体に形成されている。第2部分32は、第7位置P7から第4位置P4を越えて第8位置P8まで延出している。本実施形態において、上記第6位置P6は、第8位置P8と一致している。
The
なお、第6位置P6は、第8位置P8と一致していなくともよい。第6位置P6は、第8位置P8より陽極ターゲット20側であったり、又は、第3位置P3より第4位置P4側であったり、してもよい。但し、中心軸線CEに対する基準点Prの位置ずれを抑制し、かつ、Tig溶接のトーチの挿入を容易にする観点から、第6位置P6は、第8位置P8と第3位置P3との間にある方が望ましい。
第1部分31及び第2部分32の中心軸は、中心軸線CEと一致している。
The sixth position P6 does not have to coincide with the eighth position P8. The sixth position P6 may be closer to the
The central axes of the
第2筒部12は、コバールで形成されている。第2筒部12は、筒状に形成され、第2部分32に囲まれている。第2筒部12は、全周にわたって第2部分32に隙間を空けて位置している。第2筒部12は、第7位置P7にて接合面Sbに接続されている。第2筒部12は、ろう接により第1部分31の接合面Sbに全周にわたって接合されている。第2筒部12は、第1外囲器30に気密に接合されている。接合面Sbは、セラミック及びガラスではなく、メタライズ層31aで形成されている。そのため、第2筒部12をセラミック又はガラスにろう接した場合と比較し、ろう接不良の発生を抑制することができる。本実施形態において、第2筒部12は、第5位置P5と第6位置P6との間の位置まで、第7位置P7から延在している。
The second
第3筒部13は、コバールで形成されている。第3筒部13は、筒状に形成され、中心軸線CEに直交する方向において、第1筒部11と第2筒部12との間に位置している。第3筒部13は、第2筒部12に嵌合されている。また、上記第1筒部11は、第3筒部13に嵌合されている。第3筒部13は、第2筒部12に接続されている。第3筒部13は、ろう接により第2筒部12に全周にわたって接合されている。第3筒部13は、第2筒部12に気密に接合されている。第3筒部13は、第1位置P1と第4位置P4との間にて第2筒部12に囲まれている。本実施形態において、第3筒部13は、第5位置P5と第4位置P4との間にて第2筒部12に囲まれている。
The third
第3筒部13は、第6位置P6にて第1筒部11に接続されている。本実施形態において、第1筒部11は、溶接としてのTig溶接により第3筒部13に全周にわたって接合されている。第1筒部11は、第3筒部13に気密に接合されている。第3筒部13は、第6位置P6から第5位置P5まで延在している。なお、第3筒部13が延在する長さは、本実施形態に限定されるものではない。第3筒部13は、第6位置P6から第5位置P5を越えて延在していてもよい。すなわち、第3筒部13は、少なくとも第6位置P6から第5位置P5まで延在していればよい。
The
陽極ターゲット20は、中心軸線CEに沿った方向に電子銃4と対向している。陽極ターゲット20は、電子銃4から放出された電子が衝突することによりX線を放出する焦点Fが形成される。陽極ターゲット20は、モリブデン、銅などの金属で形成されている。但し、陽極ターゲット20の材料は、モリブデン及び銅に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、X線回折法を実施するためのX線管1である場合、陽極ターゲット20は、X線回折法に適した材料で形成されていてもよい。
The
第2外囲器40は、陽極ターゲット20を支持し、第1外囲器30の第2部分32に接続されている。第2外囲器40は、支持部材41、突出部42、接続部43、及びX線透過窓45を有している。
支持部材41は、円板状に形成され、陽極ターゲット20を支持している。なお、陽極ターゲット20は、中心軸線CEに沿った方向にて、陰極2と支持部材41との間に位置している。
The
The
突出部42は、筒状に形成されている。突出部42は、支持部材41と一体に形成されている。突出部42は、全周にわたって支持部材41に気密に接続されている。突出部42は、支持部材41のうち陽極ターゲット20を支持する側の面に接続されている。突出部42は、支持部材41から第1外囲器30に向かって突出している。突出部42の一部には、X線透過口OPが形成されている。
本実施形態において、支持部材41及び突出部42は、それぞれ銅で形成されている。但し、支持部材41及び突出部42は、銅以外の金属、又は合金で形成されていてもよい。
The protruding
In the present embodiment, the
接続部43は、筒状に形成されている。接続部43は、突出部42と第1外囲器30との間に位置し、突出部42と第1外囲器30とを気密に接合している。本比較例において、接続部43は、コバールで形成されている。接続部43は、ろう接により突出部42に全周にわたって接合されている。接続部43は、第1外囲器30の第2部分32に、融着又はろう接により全周にわたって接合されている。
The connecting
X線透過窓45は、突出部42のX線透過口OPを気密に閉塞している。X線透過窓45は、X線透過材として、例えばベリリウムで形成されている。X線透過窓45は、薄板で形成され、突出部42より薄肉に形成されている。
The
保持部材3、接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、第3筒部13、第1外囲器30、及び第2外囲器40は、内部に気密な真空空間を保持し、電子銃4及び陽極ターゲット20は、上記真空空間の内部に位置している。
電子銃4(陰極2)にフィラメント電流と負の電圧とが与えられ、陽極ターゲット20の電位は相対的に正に設定される。本実施形態において、陽極ターゲット20は接地されている。これにより、電子銃4から放出された電子は、陽極ターゲット20に衝突し、焦点Fから放出されたX線は、X線透過窓45を透過し、X線管1の外部に放出される。
The holding
A filament current and a negative voltage are applied to the electron gun 4 (cathode 2), and the potential of the
次に、本実施形態に係るX線管1の製造方法について説明する。図9は、本実施形態に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2及び接合部品5を示す断面図である。
図9に示すように、X線管1の製造が開始されると、まず、陰極2と、接合部品5と、を用意し、保持部材3のメタライズ層3aと、接合部品5の内側壁5aと、の間にろう材を配置する。続いて、内側壁5aを、メタライズ層3aに、第2位置P2にて、ろう接により接合する。これにより、陰極2と、接合部品5と、を有するアセンブリAb1が形成される。
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 9, when the production of the
図10は、図9に続き、本実施形態に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2、接合部品5、及び第1筒部11を示す断面図である。
図10に示すように、次に、第1筒部11をさらに用意し、第1筒部11に外側壁5b(アセンブリAb1)を嵌合する。次いで、第1筒部11と外側壁5bとを、第5位置P5にてTig溶接により接合する。これにより、アセンブリAb1と、第1筒部11と、を有するアセンブリAb2が形成される。
FIG. 10 is a diagram for explaining the manufacturing method of the
As shown in FIG. 10, next, the
図11は、本実施形態に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、第1外囲器30、第2筒部12、及び第3筒部13を示す断面図である。
図11に示すように、一方、第1外囲器30と、第2筒部12と、第3筒部13と、を用意する。次いで、第2筒部12に第3筒部13を嵌合する。その後、メタライズ層31aと第2筒部12との間にろう材を配置し、また、第2筒部12の端部と第3筒部13の外周面とによって形成される段差部にろう材を配置する。続いて、第2筒部12をメタライズ層31aに、第7位置P7にて、ろう接により接合し、第3筒部13を第2筒部12にろう接により接合する。これにより、第1外囲器30と、第2筒部12と、第3筒部13と、を有するアセンブリAb3が形成される。
FIG. 11 is a diagram for explaining a method of manufacturing the
On the other hand, as shown in FIG. 11, a
図12は、図10及び図11に続き、本実施形態に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2、接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、第3筒部13、及び第1外囲器30を示す断面図である。
図12に示すように、アセンブリAb2及びアセンブリAb3をそれぞれ形成した後、第3筒部13に第1筒部11(アセンブリAb2)を嵌合する。次いで、第3筒部13と第1筒部11とを、第6位置P6にてTig溶接により接合する。これにより、アセンブリAb2と、アセンブリAb3と、を有するアセンブリAb4が形成される。
FIG. 12 is a diagram for explaining the manufacturing method of the
As shown in FIG. 12, after the assembly Ab2 and the assembly Ab3 are formed, the first cylinder portion 11 (assembly Ab2) is fitted to the
図13は、図12に続き、本実施形態に係るX線管1の製造方法を説明するための図であり、陰極2、接合部品5、第1筒部11、第2筒部12、第3筒部13、第1外囲器30、陽極ターゲット20、及び第2外囲器40を示す断面図である。
図13に示すように、アセンブリAb4の他に、アセンブリAb5を用意する。ここで、アセンブリAb5は、陽極ターゲット20と、第2外囲器40と、を有している。次いで、接続部43を、第2部分32に、融着又はろう接により接合する。
これにより、X線管1が完成する(図8)。
FIG. 13 is a diagram for explaining the manufacturing method of the
As shown in FIG. 13, in addition to the assembly Ab4, the assembly Ab5 is prepared. Here, the assembly Ab5 has an
As a result, the
上記のように構成された実施形態に係るX線管1及びその製造方法によれば、第2筒部12と第3筒部13とのろう接部Bは、第4位置P4より第1位置P1側に位置し、上述した比較例より基準点Prに近接している。そのため、アセンブリAb3において、レバー比に由来するガタをより小さくすることができる。
According to the
接合部品5は、上述した比較例の接合部品5と異なった構造を有している。接合部品5と第1筒部11との溶接部Wは、第4位置P4より第1位置P1側に位置し、上述した比較例より基準点Prに近接している。そのため、アセンブリAb2において、レバー比に由来するガタをより小さくすることができる。
The
第1筒部11と第3筒部13との溶接部Wは、第6位置P6にある。しかしながら、第1筒部11と第3筒部13とは、第4位置P4より第1位置P1側の第5位置P5にて接触している。そのため、アセンブリAb4において、レバー比に由来するガタをより小さくすることができる。
The welded portion W between the first
上記のことから、焦点Fの位置ずれを低減することが可能なX線管1を得ることができる。また、本実施形態のX線管1は、第4筒部14無しに形成されている。X線管1の部品点数を、上記比較例より1点削減することができる。これにより、上記比較例と比べ、基準点Prを中心軸線CEに近接させたり、基準点Prを中心軸線CE上に位置させたり、することができる。さらに、X線管1の製造コストを低減したり、X線管1の製造時間を短縮したり、することができる。
From the above, it is possible to obtain an
本発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記の新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although embodiments of the present invention have been described, the above embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above-mentioned novel embodiment can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The above-described embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
例えば、上述した実施形態では、第1筒部11の外径、及び第3筒部13の内径は、全長にわたって均一であった。しかしながら、第1筒部11の外径又は第3筒部13の内径は、全長にわたって不均一であってもよい。これにより、第1筒部11と第3筒部13とを嵌合する際、第3筒部13の内側に第1筒部11を容易に圧入することができる。
図14に示すように、第1筒部11は、第3筒部13に接した第1厚肉部11aと、第3筒部13に接した第2厚肉部11bと、第1厚肉部11aと第2厚肉部11bとの間に位置し第3筒部13に隙間を置いて設けられた薄肉部11cと、を有していてもよい。図14の例では、第1厚肉部11aは第1筒部11の一端部に位置し、第2厚肉部11bは第1筒部11の他端部に位置している。
図15に示すように、第3筒部13は、第1筒部11に接した第1厚肉部13aと、第1筒部11に接した第2厚肉部13bと、第1厚肉部13aと第2厚肉部13bとの間に位置し第1筒部11に隙間を置いて設けられた薄肉部13cと、を有していてもよい。図15の例では、第1厚肉部13aは第3筒部13の一端部に位置し、第2厚肉部13bは第3筒部13の他端部に位置している。
For example, in the above-described embodiment, the outer diameter of the
As shown in FIG. 14, the
As shown in FIG. 15, the
本発明の実施形態は、上述したX線管1に限定されるものではなく、各種のX線管に適用可能である。
The embodiment of the present invention is not limited to the above-mentioned
1…X線管、2…陰極、3…保持部材、3a…メタライズ層、S1…第1面、
S2…第2面、4…電子銃、5…接合部品、5a…内側壁、5b…外側壁、
5c…接続部、11…第1筒部、11a…第1厚肉部、11b…第2厚肉部、
11c…薄肉部、12…第2筒部、13…第3筒部、13a…第1厚肉部、
13b…第2厚肉部、13c…薄肉部、14…第4筒部、20…陽極ターゲット、
30…第1外囲器、31…第1部分、31a…メタライズ層、Sc…接続面Sc、
Sb…接合面Sb、32…第2部分、40…第2外囲器、41…支持部材、
42…突出部、OP…X線透過口、43…接続部、45…X線透過窓、CE…中心軸線、
F…焦点、P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9…位置、
Pr…基準点、B…ろう接部、W…溶接部。
1 ... X-ray tube, 2 ... Cathode, 3 ... Holding member, 3a ... Metallized layer, S1 ... First surface,
S2 ... 2nd surface, 4 ... Electron gun, 5 ... Joint parts, 5a ... Inner side wall, 5b ... Outer wall,
5c ... Connection part, 11 ... First cylinder part, 11a ... First thick part, 11b ... Second thick part,
11c ... thin wall part, 12 ... second cylinder part, 13 ... third cylinder part, 13a ... first thick wall part,
13b ... 2nd thick part, 13c ... thin part, 14 ... 4th cylinder part, 20 ... anode target,
30 ... 1st enclosure, 31 ... 1st part, 31a ... Metallized layer, Sc ... Connecting surface Sc,
Sb ... Joint surface Sb, 32 ... Second part, 40 ... Second enclosure, 41 ... Support member,
42 ... Protruding part, OP ... X-ray transmission port, 43 ... Connection part, 45 ... X-ray transmission window, CE ... Central axis,
F ... Focus, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9 ... Position,
Pr ... Reference point, B ... Wax contact part, W ... Welded part.
Claims (7)
前記電子銃を囲み環状に形成され前記第2位置にて前記保持部材の前記第2面に接続され前記第2位置と前記第3位置との間の第4位置まで前記第2位置から延在した内側壁と、前記内側壁を囲み環状に形成され前記第4位置と前記第1位置との間の第5位置まで前記第4位置から延在した外側壁と、環状に形成され前記第4位置にて前記内側壁と前記外側壁とを接続した接続部と、を有する接合部品と、
前記接合部品を囲み筒状に形成され前記第5位置にて前記外側壁に接続され前記第5位置から前記第4位置を越えて第6位置まで延在した第1筒部と、
前記第2位置から向かって前記第1位置を越えた第7位置に位置する環状の接続面及び前記第7位置に位置し前記接続面から連続し前記接続面より内側の環状の接合面を含み筒状に形成された第1部分と、前記第7位置にて前記接続面に接続され前記第1部分と一体に形成され前記第7位置から前記第4位置を越えて第8位置まで延出し筒状に形成された第2部分と、を有する第1外囲器と、
筒状に形成され前記第7位置にて前記接合面に接続され前記第2部分で囲まれた第2筒部と、
筒状に形成され前記中心軸線に直交する方向において前記第1筒部と前記第2筒部との間に位置し前記第2筒部に接続され前記第1位置と前記第4位置との間にて前記第2筒部に囲まれ前記第6位置にて前記第1筒部に接続された第3筒部と、
前記中心軸線に沿った方向に前記電子銃と対向し前記電子銃から放出された電子が衝突することによりX線を放出する焦点が形成される陽極ターゲットと、
前記陽極ターゲットを支持し前記第1外囲器の前記第2部分に接続された第2外囲器と、を備える、
X線管。 It is supported by a holding member formed in a disk shape and including a first surface located at the first position and a second surface located at the second position opposite to the first surface, and the second surface of the holding member. A cathode having an electron gun extending along the central axis from the second position to the third position and emitting electrons.
It is formed in an annular shape around the electron gun, connected to the second surface of the holding member at the second position, and extends from the second position to the fourth position between the second position and the third position. The inner wall surface is formed in an annular shape, and the outer wall surface is formed in an annular shape and extends from the fourth position to the fifth position between the fourth position and the first position. A joint component having a connecting portion connecting the inner side wall and the outer wall at a position.
A first tubular portion that surrounds the joint part and is formed in a tubular shape, is connected to the outer wall at the fifth position, and extends from the fifth position to the sixth position beyond the fourth position.
Includes an annular connecting surface located at a seventh position beyond the first position toward the second position and an annular joining surface located at the seventh position and continuous from the connecting surface and inside the connecting surface. The first portion formed in a tubular shape is connected to the connection surface at the seventh position, is formed integrally with the first portion, and extends from the seventh position to the eighth position beyond the fourth position. A first enclosure having a second portion formed in a tubular shape, and
A second tubular portion formed in a tubular shape, connected to the joint surface at the seventh position, and surrounded by the second portion.
It is formed in a tubular shape, is located between the first tubular portion and the second tubular portion in a direction orthogonal to the central axis, is connected to the second tubular portion, and is between the first position and the fourth position. A third cylinder portion surrounded by the second cylinder portion and connected to the first cylinder portion at the sixth position, and a third cylinder portion.
An anode target in which a focal point for emitting X-rays is formed by a collision of electrons emitted from the electron gun facing the electron gun in a direction along the central axis.
A second enclosure that supports the anode target and is connected to the second portion of the first enclosure.
X-ray tube.
請求項1に記載のX線管。 The third cylinder portion extends from at least the sixth position to the fifth position.
The X-ray tube according to claim 1.
請求項1に記載のX線管。 The first cylinder portion includes a first thick portion in contact with the third cylinder portion, a second thick portion in contact with the third cylinder portion, the first thick portion, and the second thick portion. It has a thin-walled portion located between the two and the third cylinder portion with a gap.
The X-ray tube according to claim 1.
請求項1に記載のX線管。 The third cylinder portion includes a first thick portion in contact with the first cylinder portion, a second thick portion in contact with the first cylinder portion, the first thick portion, and the second thick portion. It has a thin-walled portion located between the two and the first cylinder portion with a gap.
The X-ray tube according to claim 1.
前記第1外囲器は、ガラス又は電気絶縁性のセラミックで形成されている、
請求項1に記載のX線管。 The joint part, the first cylinder portion, the second cylinder portion, and the third cylinder portion are each made of metal.
The first enclosure is made of glass or electrically insulating ceramic.
The X-ray tube according to claim 1.
前記第1筒部は、純鉄、ステンレス鋼、又は真鍮で形成されている、
請求項5に記載のX線管。 The joint part, the second cylinder portion, and the third cylinder portion are each formed of Kovar.
The first cylinder portion is made of pure iron, stainless steel, or brass.
The X-ray tube according to claim 5.
前記第2筒部は、ろう接により前記第1外囲器に接合され、
前記第3筒部は、ろう接により前記第2筒部に接合され、
前記第1筒部は、溶接により前記接合部品に接合され、
前記第1筒部は、溶接により前記第3筒部に接合されている、
請求項1又は6に記載のX線管。 The joint part is joined to the holding member by brazing, and is joined to the holding member.
The second tubular portion is joined to the first enclosure by brazing, and is joined to the first enclosure.
The third tubular portion is joined to the second tubular portion by brazing.
The first tubular portion is joined to the joint part by welding.
The first tubular portion is joined to the third tubular portion by welding.
The X-ray tube according to claim 1 or 6.
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