JP2022112958A - Ｘ線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲットで発生した熱を良好に放熱することができるＸ線モジュールを提供する。【解決手段】Ｘ線モジュールは、開口部２７が形成された筐体２と、電子ビームＢを出射する電子銃３と、電子ビームＢの入射により発生したＸ線ＸＲを透過させて出射するターゲット４と、開口部２７を封止すると共に、Ｘ線ＸＲを透過させて軸方向Ａにおける第１側Ｓ１に出射するＸ線出射窓５と、筐体２外に配置されたヒートシンク７０と、を備える。筐体２は、第１側Ｓ１に突出した突出部２６が形成された表面２４ａを有し、開口部２７は、突出部２６に形成されており、ターゲット４は、開口部２７内に配置されている。ヒートシンク７０は、表面２４ａに沿って延在し、表面２４ａに熱的に接続された第１部分７１と、第１部分７１から第１側Ｓ１とは反対側の第２側Ｓ２に延在する第２部分７２と、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、Ｘ線モジュールに関する。

Ｘ線モジュールとして、電子ビームを出射する電子銃、及び電子ビームの入射によりＸ線を発生させるターゲットが筐体内に配置され、筐体の開口部を塞ぐ出力窓からＸ線が出力されるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第５１７９７９７号公報

上述したようなＸ線モジュールには、ＦＯＤ（Focus to ObjectDistance）を小さくすることが求められる場合がある。例えば、Ｘ線モジュールが非破壊検査において用いられる場合、Ｘ線焦点（ターゲット上における電子ビームの照射点）から検査対象までの距離であるＦＯＤが小さいと、高拡大率での観察が可能となる。或いは、拡大率が等しいとすると、Ｘ線撮像素子をＸ線源の近くに配置することができるため、明るい画像を取得することが可能となる。

また、上述したようなＸ線モジュールでは、ターゲットにおける電子ビームのＸ線への変換効率は１％程度であり、入射した電子ビームの約９９％は熱となる。そのため、熱によりターゲットが損傷してＸ線出力が低下することを抑制すべく、ターゲットで発生した熱を良好に放熱することが求められる。

そこで、本発明は、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲットで発生した熱を良好に放熱することができるＸ線モジュールを提供することを目的とする。

本発明のＸ線モジュールは、開口部が形成された筐体と、筐体内において電子ビームを出射する電子銃と、電子入射面、及び電子入射面とは反対側のＸ線出射面を有し、電子入射面への電子ビームの入射により発生したＸ線を透過させてＸ線出射面から出射するターゲットと、開口部を封止すると共に、ターゲットから出射されたＸ線を透過させて軸方向における第１側に出射するＸ線出射窓と、筐体外に配置された放熱部と、を備え、筐体は、第１側に突出した突出部が形成された表面を有し、開口部は、突出部に形成されており、ターゲットは、開口部内に配置されており、放熱部は、表面に沿って延在し、表面に熱的に接続された第１部分と、第１部分から第１側とは反対側の第２側に延在する第２部分と、を有する。

このＸ線モジュールでは、ターゲットが電子入射面及びＸ線出射面を有し、電子入射面への電子ビームの入射により発生したＸ線を透過させてＸ線出射面から出射する。このような透過型の構成では、電子入射面がＸ線出射面を兼ねる反射型の構成と比べて、ターゲットをＸ線出射窓の近くに配置し易く、ＦＯＤを小さくすることができる。また、筐体の表面に第１側に突出した突出部が形成されており、当該突出部に形成された開口部内にターゲットが配置されている。そのため、ＦＯＤを更に小さくすることができる。そして、放熱部が、当該表面に沿って延在し、当該表面に熱的に接続された第１部分を有する。これにより、放熱部を突出部の高さ分の空間を利用して配置することができ、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲットで発生した熱を良好に放熱することができる。更に、放熱部が、第１部分から第１側とは反対側の第２側に延在する第２部分を有する。これにより、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、放熱部による放熱性を高めることができる。よって、このＸ線モジュールによれば、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲットで発生した熱を良好に放熱することができる。

第２部分は、軸方向から見た場合に表面の外縁よりも外側に位置し、且つ軸方向において表面よりも第２側に位置していてもよい。この場合、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、放熱部による放熱性を高めることができる。

第１部分は、軸方向から見た場合に突出部を包囲していてもよい。この場合、ターゲットで発生した熱を一層良好に放熱することができる。

放熱部は、突出部に対して第１側に突出していなくてもよい。この場合、ＦＯＤを一層小さくすることができる。

放熱部の第１側の表面は、突出部の第１側の表面と同一の平面上に位置していてもよい。この場合、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、第１部分の厚さを確保して放熱部による放熱性を高めることができる。

Ｘ線出射窓の第１側の表面は、放熱部の第１側の表面と同一の平面上に位置していてもよい。この場合、ＦＯＤを一層小さくすることができる。

本発明のＸ線モジュールは、第１部分と表面との間に配置された熱伝導部材を更に備えてもよい。この場合、ターゲットで発生した熱を一層良好に放熱することができる。

第２部分は、複数のフィンを含んでいてもよい。この場合、放熱部による放熱性を一層高めることができる。

第１部分及び第２部分は、管状に形成されていてもよい。この場合、例えば第１部分及び第２部分を冷却媒体に対する配管又はヒートパイプ等として用いることができ、放熱部による放熱性を一層高めることができる。

第１部分及び第２部分の各々は、冷却媒体を流すための流路を筐体との間に画定していてもよい。この場合、放熱部による放熱性を一層高めることができる。

本発明のＸ線モジュールは、永久磁石を有し、永久磁石の磁力により電子ビームを偏向させる偏向部を更に備え、第２部分は、偏向部に熱的に接続されていてもよい。この場合、偏向部によってＸ線焦点の位置を所望の位置とすることができる。また、ターゲットで発生した熱によって永久磁石が加熱されるのを抑制することができ、Ｘ線を安定的に出力することができる。

本発明によれば、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲットで発生した熱を良好に放熱することができるＸ線モジュールを提供することが可能となる。

実施形態に係るＸ線発生装置の断面図である。 Ｘ線管の断面図である。 Ｘ線管の分解斜視図である。 突出部の周辺を示す断面図である。 ターゲットの周辺を示す断面図である。 Ｘ線管の断面図である。 偏向部の周辺を示す断面図である。 第１変形例に係るＸ線発生装置の断面図である。 第２変形例に係るＸ線発生装置の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
［Ｘ線発生装置］

図１に示されるＸ線発生装置（Ｘ線モジュール）１００は、例えば検査対象の内部構造を観察するＸ線非破壊検査に用いられる微小焦点Ｘ線源である。Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線管１と、放熱部７と、ケース１１０と、電源部１２０と、を備える。

図２に示されるように、Ｘ線管１は、電子銃３からの電子ビームＢがターゲット４に入射することにより発生し且つターゲット４自身を透過したＸ線ＸＲを、電子ビームＢの入射方向に沿った方向においてＸ線出射窓５から出射する透過型のＸ線管である。Ｘ線管１は、真空の内部空間Ｒを有する筐体２を備えた、部品交換等が不要な真空封止型のＸ線管である。以下、Ｘ線管１の管軸ＡＸに平行な方向を軸方向Ａとし、軸方向Ａにおける一方側（図中上側）を第１側Ｓ１とし、軸方向Ａにおける他方側（第１側Ｓ１とは反対側）を第２側Ｓ２として説明する。Ｘ線管１では、電子ビームＢの光軸はＸ線ＸＲの光軸と一致している。

筐体２は、略円柱状の外形を有する。筐体２は、金属材料により形成されたヘッド部２１と、ガラス等の絶縁材料により形成された絶縁バルブ２２と、を有する。ヘッド部２１には、ターゲット４及びＸ線出射窓５が固定されている。

絶縁バルブ２２には、電子銃３が固定されている。
電子銃３は、内部空間Ｒにおいて電子ビームＢを出射する。電子銃３は、例えば、ヒータ３１、カソード３２、第１グリッド電極３３及び第２グリッド電極３４が、第２側Ｓ２からこの順に並ぶように配置されることで構成されている。ヒータ３１は、通電によって発熱するフィラメントにより構成されている。カソード３２は、ヒータ３１により加熱されて電子を放出する。第１グリッド電極３３及び第２グリッド電極３４は、筒状に形成されている。第１グリッド電極３３は、カソード３２から放出される電子の量を制御するために設けられており、第２グリッド電極３４は、第１グリッド電極３３を通過した電子をターゲット４に向けて集束させるために設けられている。ヒータ３１、カソード３２、第１グリッド電極３３及び第２グリッド電極３４は、絶縁バルブ２２の底部２２ａを貫通するように設けられた複数のステムピンＳＰに電気的に接続されている。

ケース１１０は、筒部材１１１と、電源部ケース１１２と、を有する。ケース１１０は、金属材料により形成されている。筒部材１１１は、略円筒状に形成されており、軸方向Ａにおける両端に開口１１１ａ，開口１１１ｂを有する。開口１１１ａには、開口１１１ａからヘッド部２１が突出するように、Ｘ線管１が挿入されている。筒部材１１１の第１側Ｓ１の端部には、Ｘ線管１の取付フランジ２３ｃが固定されている。これにより、Ｘ線管１は開口１１１ａを封止している。筒部材１１１内には、液状の絶縁性物質である絶縁油Ｋが封入されている。

電源部１２０は、Ｘ線管１に電力を供給する。電源部１２０は、電源部ケース１１２内に収容されている。電源部１２０は、筒部材１１１の開口１１１ｂを封止している。電源部１２０は、円筒状のコネクタ１２１ａを含む高圧給電部１２１を有する。高圧給電部１２１は、Ｘ線管１に電気的に接続されている。具体的には、コネクタ１２１ａの先端部が絶縁バルブ２２の底部２２ａから突出するステムピンＳＰに電気的に接続されている。この例では、ターゲット４（アノード）を接地電位として、マイナスの高電圧（例えば－１０ｋＶ～－５００ｋＶ）が電源部１２０から高圧給電部１２１を介して電子銃３に供給される。
［Ｘ線管］

図１～図７に示されるように、Ｘ線管１は、筐体２と、電子銃３と、ターゲット４と、Ｘ線出射窓５と、偏向部６と、を備える。上述したとおり、筐体２は、ヘッド部２１及び絶縁バルブ２２を有する。ヘッド部２１は、電位的にＸ線管１のアノードに相当する。ヘッド部２１は、本体部２３及び蓋部２４を含む。本体部２３は、例えばステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）、銅、鉄合金又は銅合金等により管軸ＡＸと同軸の略円筒状に形成されており、軸方向Ａにおける両端に開口２３ａ，２３ｂを有する。開口２３ａは、蓋部２４により塞がれている。蓋部２４は、開口２３ａの縁部に固定されている。本体部２３は、開口２３ｂにおいて管軸ＡＸと同軸の略円筒状の絶縁バルブ２２と連通している。本体部２３の外周面には、本体部２３と同心の略円環板状に形成された取付フランジ２３ｃが設けられている。

蓋部２４は、例えばモリブデンにより管軸ＡＸと同軸の略円板状に形成されており、本体部２３の開口２３ａを塞いでいる。蓋部２４の第１側Ｓ１の表面２４ａには、表面２４ａに対して第１側Ｓ１に突出した突出部２６が形成されている。表面２４ａは円形状であり、突出部２６は蓋部２４と同心の円柱状に形成されている。突出部２６には、軸方向Ａに沿って蓋部２４を貫通する開口部２７が形成されている。

図４～図６に示されるように、開口部２７は、突出部２６の第１側Ｓ１の表面２６ａに開口する第１部分２７ａと、第１部分２７ａに連通し、蓋部２４の第２側Ｓ２の表面２４ｂに開口する第２部分２７ｂと、を有する。第１部分２７ａ及び第２部分２７ｂの各々は、突出部２６と同心の断面円形状に形成されている。第１部分２７ａの直径は第２部分２７ｂの直径よりも広く、第１部分２７ａの深さは第２部分２７ｂの深さよりも浅い。換言すれば、第１部分２７ａは、突出部２６の表面２６ａに形成された凹部であり、第２部分２７ｂは、第１部分２７ａの底面に形成された貫通孔である。第１部分２７ａは、ターゲット４及びＸ線出射窓５を配置するための配置部として機能する。第２部分２７ｂは、ターゲット４に入射する電子ビームＢが通過する電子ビーム通過孔として機能する。第２部分２７ｂの第２側Ｓ２の端部には、第２側Ｓ２に向かうにつれて直径が拡大する拡幅部２７ｂａが設けられており、角部が形成されないように曲面状に面取りされている。

ターゲット４及びＸ線出射窓５は、第１部分２７ａに配置されている。ターゲット４は、例えばタングステンにより形成されており、電子入射面４ａ、及び電子入射面４ａとは反対側のＸ線出射面４ｂを有する。ターゲット４は、電子入射面４ａへの電子ビームＢの入射により発生したＸ線を透過させてＸ線出射面４ｂから出射する。この例では、ターゲット４は、Ｘ線出射窓５の第２側Ｓ２の表面の全面に膜状に形成されている。すなわち、ターゲット４はＸ線出射窓５と一体に形成されている。ターゲット４は、電子入射面４ａが第２側Ｓ２を向き、且つＸ線出射面４ｂが第１側Ｓ１を向くように配置されている。ターゲット４の厚さは、例えば数μｍ程度である。

Ｘ線出射窓５は、例えばダイヤモンド又はベリリウム等のＸ線透過性の高い材料により円板状に形成されている。Ｘ線出射窓５は、開口部２７の第１部分２７ａの底面上に管軸ＡＸと同軸に配置されて、図示しないロウ材等の接合部材によって当該底面に固定されており、開口部２７を封止している。Ｘ線出射窓５は、ターゲット４を介して第１部分２７ａの底面に熱的に接触している。この例では、Ｘ線出射窓５の第１側Ｓ１の表面５ａは、突出部２６の第１側Ｓ１の表面２６ａと略同一の平面上に位置している。Ｘ線出射窓５は、軸方向Ａにおいて電子銃３と向かい合っており、ターゲット４から出射されたＸ線ＸＲを透過させて軸方向Ａにおける第１側Ｓ１に出射する。図５に示されるように、Ｘ線ＸＲは、ターゲット４上における電子ビームＢの照射点であるＸ線焦点Ｆにおいて発生し、Ｘ線焦点Ｆを中心として広がりながら出射される。なお、ターゲット４は、Ｘ線出射窓５の表面のうち第２部分２７ｂに露出する領域のみに設けられてもよいし、その一部が第２部分２７ｂの壁面上にも設けられていてもよい。また、ターゲット４とＸ線出射窓５とが離間して設けられていてもよい。

図２及び図７に示されるように、偏向部６は、複数の永久磁石６１と、保持部材６２と、断熱部材６３と、を有する。偏向部６は、径方向において向かい合う一対の永久磁石６１を含んでいる。一対の永久磁石６１は、異なる極が径方向において互いに向かい合うように配置されている。永久磁石６１は、例えばフェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等からなる。

保持部材６２は、例えばアルミニウム等の金属材料により管軸ＡＸと同軸の扁平な円筒状（円環状）に形成されており、永久磁石６１を保持している。保持部材６２は、筐体２の外部に配置されており、本体部２３の取付フランジ２３ｃの第１側Ｓ１の表面に接触した状態で取付フランジ２３ｃに固定されている。保持部材６２は、径方向において本体部２３の一部と重なっており、本体部２３の一部の外周面を覆うように本体部２３に対して近接して配置されている。保持部材６２は、径方向において本体部２３から僅かに離間しているが、本体部２３に接触していてもよい。また、保持部材６２は円筒状（円環状）の一体部材ではなく、複数部材で構成されてもよい。

断熱部材６３は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料により形成されている。断熱部材６３の材料としては、断熱部材６３を硬化させる際の加熱処理によって永久磁石６１の磁力低下が生じることを抑制するため、常温硬化性を有するシリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂が好ましい。

断熱部材６３は、永久磁石６１を内部に収容している。すなわち、永久磁石６１は、断熱部材６３の内部に、断熱部材６３により包囲された状態で配置されている。断熱部材６３は、例えば保持部材６２に固定されており、保持部材６２は、断熱部材６３を介して永久磁石６１を保持している。断熱部材６３は、永久磁石６１を保持部材６２から隔てている。断熱部材６３の第２側Ｓ２の表面６３ａは、本体部２３の取付フランジ２３ｃの第１側Ｓ１の表面に接触している。断熱部材６３における表面６３ａ以外の外表面は、保持部材６２により覆われている。すなわち、断熱部材６３は、保持部材６２内に埋め込まれて表面６３ａのみが露出するように設けられている。このように、断熱部材６３は、永久磁石６１と本体部２３の取付フランジ２３ｃとの間に配置された部分を有している。なお、断熱部材６３の構成は、永久磁石６１を内部に収容する構成に限らず、例えば、永久磁石６１を保持部材６２で直接保持し、保持部材６２と本体部２３の取付フランジ２３ｃの第１側Ｓ１の表面との間を仕切るように、板状の断熱部材６３を挟み込むような構成であってもよい。

偏向部６は、永久磁石６１の磁力により電子ビームＢを偏向させ、Ｘ線焦点Ｆの位置を変化させる。偏向部６は、電子銃３から出射された電子ビームＢがターゲット４に進行する経路Ｐに垂直な方向（径方向）から見た場合に、経路Ｐと重なる部分を含んでいる。これにより、電子ビームＢに永久磁石６１の磁力を好適に作用させることができる。この例では、径方向から見た場合に、偏向部６の全体が経路Ｐと重なっている。偏向部６は、対向する一対の永久磁石６１を結ぶ仮想線が、管軸ＡＸと略直交するように取付フランジ２３ｃに取り付けられている。偏向部６は、管軸ＡＸ周りに回転可能となっていてもよい。この場合、偏向部６を回転させることでＸ線焦点Ｆの位置を移動させることが可能となる。

保持部材６２の熱伝導率は、永久磁石６１の熱伝導率よりも高い。断熱部材６３の熱伝導率は、筐体２の本体部２３（筐体２における偏向部６との接触部分）の熱伝導率よりも低い。すなわち、断熱部材６３の断熱性は、本体部２３の断熱性よりも高い。また、断熱部材６３の熱伝導率は、永久磁石６１及び保持部材６２の各々の熱伝導率よりも低い。本体部２３がＳＵＳ３０４により形成されている場合、本体部２３の熱伝導率は例えば１６．７Ｗ／ｍ・Ｋである。永久磁石６１の熱伝導率は例えば１～５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、保持部材６２の熱伝導率は例えば１００～４００Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、断熱部材６３の熱伝導率は例えば０．１～０．５Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。熱伝導率は、一般的な測定方法、例えば熱流計法やレーザフラッシュ法、熱線法等により測定され得る。

図１、図３、図４及び図６に示されるように、放熱部７は、ターゲット４で発生した熱を放熱するためのヒートシンク７０と、ヒートシンク７０を冷却するための冷却部８０とを含み、筐体２の外部に配置されている。ヒートシンク７０は、例えばアルミニウム等の金属材料により形成されている。ヒートシンク７０の熱伝導率は、本体部２３及び永久磁石６１の各々の熱伝導率よりも高い。ヒートシンク７０の熱伝導率は、例えば１００～４００Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。ヒートシンク７０は、第１部分７１と、第２部分７２と、を有する。

第１部分７１は、管軸ＡＸと同軸の円板状に形成されており、中央部に開口７１ｂを有する。第１部分７１は、蓋部２４の表面２４ａに沿って管軸ＡＸと垂直に延在しており、開口７１ｂ内には、突出部２６が配置されている。第１部分７１は、軸方向Ａから見た場合に突出部２６を包囲している。第１部分７１の第２側Ｓ２の表面は、シート状の熱伝導部材８を介して蓋部２４の表面２４ａに接触している。これにより、第１部分７１は、蓋部２４の表面２４ａに熱的に接続されている。熱伝導部材８は、例えば熱伝導率の高いシリコーンにより円形シート状に形成されたシリコーンシートであり、表面２４ａの全面と第１部分７１との間に配置され、表面２４ａと第１部分７１とに密着している。熱伝導部材８が第１部分７１と蓋部２４との間に介在していることで、共に金属材料からなる第１部分７１と蓋部２４とが直接に接触する場合と比べて、第１部分７１と蓋部２４との間の熱伝導を促進することができる。

図４に示されるように、第１部分７１は、径方向において突出部２６から僅かに離間している。径方向における第１部分７１と突出部２６との間の距離Ｌ１は、軸方向Ａにおける蓋部２４の表面２４ａからの突出部２６の突出高さＬ２よりも小さく、また、突出部２６の直径（径方向における突出部２６の幅）Ｌ３よりも小さい。第１部分７１は、突出部２６に接触していてもよい。第１部分７１は、突出部２６に対して第１側Ｓ１に突出していない。換言すれば、第１部分７１の第１側Ｓ１の表面７１ａ及び突出部２６の第１側Ｓ１の表面２６ａが平坦である場合、表面７１ａは、表面２６ａと同一の平面上に位置しているか、又は表面２６ａよりも第２側Ｓ２に位置している。この例では、表面７１ａは、表面２６ａと同一の平面上に位置している。また、表面７１ａは、Ｘ線出射窓５の第１側Ｓ１の表面５ａと同一の平面上に位置している。

第２部分７２は、第１部分７１と同心の略円筒状に形成されており、第１部分７１の外縁から第２側Ｓ２に延在している。第２部分７２は、軸方向Ａから見た場合に蓋部２４の表面２４ａの外縁よりも外側に位置し、且つ軸方向Ａにおいて表面２４ａよりも第２側Ｓ２に位置している。この例では第２部分７２の全体が表面２４ａよりも第２側Ｓ２に位置しているが、第２部分７２の一部のみが表面２４ａよりも第２側Ｓ２に位置していてもよい。第２部分７２は、径方向において本体部２３の一部と重なっており、本体部２３の一部の外周面を覆っている。第２部分７２は、径方向において本体部２３から僅かに離間しているが、本体部２３に接触していてもよい。第２部分７２の第２側Ｓ２の表面７２ｂは、偏向部６の保持部材６２の第１側Ｓ１の表面に接触しており、偏向部６に熱的に接続されている。

第２部分７２の外周面には、複数のフィン７２ａが形成されている。各フィン７２ａは、第２部分７２と同心の略円板状に形成されている。複数のフィン７２ａは、軸方向Ａに沿って等間隔で並ぶように、互いに平行に配置されている。フィン７２ａには、後述する冷却ファン８４からの空気が供給される。

冷却部８０は、送風部８１と、ヒートシンク７０を包囲するように略円筒状に形成された包囲部８２とを備える。送風部８１は、フード部８３と冷却ファン８４とを備える。フード部８３は、軸方向Ａに垂直な方向における筒部材１１１の一方側を覆っており、空間８３ａを形成している。空間８３ａには、冷却ファン８４が配置されている。フード部８３には通気部８３ｂとして複数の貫通孔が形成されている。冷却ファン８４は、通気部８３ｂから吸い込んだ外部の空気を冷却風として包囲部８２に送り込む。

包囲部８２は、上壁部８２ａと側壁部８２ｂとを有する。上壁部８２ａは、円環状に形成されており、包囲部８２の第１側Ｓ１の開口８２ｃを画定している。包囲部８２は、開口８２ｃから第１部分７１の第１側Ｓ１の表面７１ａを露出させるように配置されている。側壁部８２ｂは、円筒状に形成されており、上壁部８２ａと共に複数のフィン７２ａを包囲している。包囲部８２は、送風部８１との間の連通部から送り込まれた冷却風が、複数のフィン７２ａの間の空間を周方向に流れるように流通する流路を構成する。これにより、ヒートシンク７０の放熱効率を向上させることができる。なお、冷却風は側壁部８２ｂに設けられた通気部(図示せず)から排気される。これにより、排気された冷却風を検査対象側に流れ難くすることができ、撮像時における排気の影響を抑制することができる。また、冷却ファン８４は、側壁部８２ｂに設けられた通気部から外部の空気を吸い込み、フード部８３に設けられた通気部８３ｂから排出するように動作してもよい。
［作用及び効果］

Ｘ線発生装置１００では、ターゲット４が電子入射面４ａ及びＸ線出射面４ｂを有し、電子入射面４ａへの電子ビームＢの入射により発生したＸ線ＸＲを透過させてＸ線出射面４ｂから出射する。このような透過型の構成では、電子入射面がＸ線出射面を兼ねる反射型の構成と比べて、ターゲット４をＸ線出射窓５の近くに配置し易く、ＦＯＤを小さくすることができる。また、筐体２の表面２４ａに第１側Ｓ１に突出した突出部２６が形成されており、突出部２６に形成された開口部２７内にターゲット４が配置されている。そのため、ＦＯＤを更に小さくすることができる。そして、ヒートシンク７０が、表面２４ａに沿って延在し、表面２４ａに熱的に接続された第１部分７１を有する。これにより、ヒートシンク７０を突出部２６の高さ分の空間を利用して配置することができ、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲット４で発生した熱を良好に放熱することができる。更に、ヒートシンク７０が、第１部分７１から第１側Ｓ１とは反対側の第２側Ｓ２に延在する第２部分７２を有する。これにより、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ヒートシンク７０による放熱性を高めることができる。よって、Ｘ線発生装置１００によれば、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲット４で発生した熱を良好に放熱することができる。

図４～図６を参照しつつ熱の移動経路を説明する。上述したとおり、ターゲット４では大きな熱が発生し得る。Ｘ線発生装置１００では、図４～図６に矢印で示されるように、ターゲット４で発生した熱が筐体２の突出部２６から蓋部２４に伝わる。蓋部２４に伝わった熱は、熱伝導部材８を介してヒートシンク７０の第１部分７１に伝わる。第１部分７１に伝わった熱は、第２部分７２に伝わる。これにより、ターゲット４で発生した熱をヒートシンク７０によって効果的に放熱することができる。また、突出部２６によって厚さが大きくなっているため、ターゲット４と熱的に接続された領域における熱容量を大きくすることができる。

ここで、仮に、突出部２６を備えない場合、ターゲット４の配置が第２側Ｓ２寄りとなるとともに、ヒートシンク７０の第１部分７１の厚さに相当する分だけＦＯＤが大きくなるため、透過型のＸ線管の利点が損なわれてしまうおそれがある。この場合ヒートシンク７０の第１部分７１を省略すれば、ＦＯＤが大きくなることは抑制できるが、ターゲット４で発生した熱を効果的に放熱することができない。よって、突出部２６を備えることで、ターゲット４の位置を検査対象に近づけ、その高さ分の空間を利用してヒートシンク７０を配置することは、ＦＯＤが大きくなることを抑制し、ターゲット４で発生した熱を良好に放熱するのに非常に有効である。

また、仮に、ヒートシンク７０が突出部２６の第１側Ｓ１の表面２６ａよりも第１側Ｓ１に突出していると、ＦＯＤが大きくなり、透過型のＸ線管の利点が損なわれてしまうおそれがある。検査対象がヒートシンク７０に接触してしまい、検査対象をＸ線焦点Ｆに近づけられないためである。これに対し、Ｘ線発生装置１００では、ヒートシンク７０が突出部２６に対して第１側Ｓ１に突出していない。これにより、ＦＯＤを一層小さくすることができる。また、ヒートシンク７０の第１部分７１の第１側Ｓ１の表面７１ａが、突出部２６の第１側Ｓ１の表面２６ａと同一の平面上に位置している。これにより、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、第１部分７１の厚さを確保して放熱部７による放熱性を高めることができる。また、発熱部（Ｘ線焦点Ｆ）から第１部分７１までの距離が短くなることによっても、ヒートシンク７０による放熱性を高めることができる。

第２部分７２が、軸方向Ａから見た場合に筐体２の表面２４ａの外縁よりも外側に位置し、且つ軸方向Ａにおいて表面２４ａよりも第２側Ｓ２に位置している。これにより、ＦＯＤの増加を抑制しつつ、ヒートシンク７０による放熱性を高めることができる。

第１部分７１が、軸方向Ａから見た場合に突出部２６を包囲している。これにより、ターゲット４で発生した熱を一層良好に放熱することができる。

Ｘ線出射窓５の第１側Ｓ１の表面５ａは、第１部分７１の第１側Ｓ１側の表面７１ａと同一の平面上に位置している。これにより、ＦＯＤを一層小さくすることができる。

第１部分７１と筐体２の表面２４ａとの間に熱伝導部材８が配置されている。これにより、ターゲット４で発生した熱を一層良好に放熱することができる。

第２部分７２が、複数のフィン７２ａを含んでいる。これにより、放熱部７による放熱性を一層高めることができる。

永久磁石６１の磁力により電子ビームＢを偏向させる偏向部６が設けられており、第２部分７２が偏向部６に熱的に接続されている。これにより、偏向部６によってＸ線焦点Ｆの位置を所望の位置に移動させることができる。また、ターゲット４で発生した熱が永久磁石６１に伝わると、永久磁石６１が加熱されて磁力が低下してしまうおそれがある。この場合、電子ビームＢの偏向量が変化し、Ｘ線焦点の位置が変化してしまう。例えばＣＴ（Computed Tomography）等における連続撮影の際にＸ線焦点の位置が変化すると、取得画像にぼけが生じるおそれがある。これに対し、このＸ線発生装置１００では、ターゲット４で発生した熱が偏向部６に伝わったとしても、当該熱を放熱部７に逃がすことができる。その結果、ターゲット４で発生した熱によって永久磁石６１が加熱されるのを抑制することができ、Ｘ線を安定的に出力することができる。
［変形例］

図８に示される第１変形例では、放熱部７の第１部分７１Ａ及び第２部分７２Ａは、管状に形成されている。第１部分７１Ａは、蓋部２４の表面２４ａに沿って管軸ＡＸと垂直に直線状に延在し、表面２４ａに熱的に接続されている。なお、第１部分７１Ａは、蓋部２４の表面２４ａにおいて、円環状（渦巻き状）や直線部を折り返すように配置されてもよい。この場合、熱的な接続面積を更に大きくすることができる。第２部分７２Ａは、第１部分７１Ａから第２側Ｓ２に延在している。この例では、第１部分７１Ａ及び第２部分７２Ａは、ヒートパイプを構成しており、内部に作動液が封入されている。

第１変形例では、冷却ファン８４は、電源部ケース１１２内に配置されている。第２部分７２Ａは、冷却ファン８４と向かい合う対向部７２Ａａを有するように、冷却ファン８４の近傍まで延在している。冷却ファン８４は、電源部ケース１１２内に配置された制御基板１３０を冷却するためにも用いられる。すなわち、第１変形例では、ターゲット４で発生した熱を放熱するための冷却ファンと、制御基板１３０を冷却するための冷却ファンとが共通化されている。これにより、低コストを図ることができる。また、冷却ファン８４がターゲット４（Ｘ線管１）から離れた位置に配置されているため、Ｘ線被爆による冷却ファン８４の故障を抑制することができる。制御基板１３０は、例えば電源部１２０の動作を制御する。制御基板１３０は、対向部７２Ａａと向かい合っている。

第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲット４で発生した熱を良好に放熱することができる。また、第１部分７１Ａ及び第２部分７２Ａが、管状に形成されているため、第１部分７１Ａ及び第２部分７２Ａをヒートパイプ等として用いることができ、放熱部７による放熱性を高めることができる。また、長距離の熱輸送が可能となるため、上述したように、冷却ファン８４をターゲット４から離れた位置に配置することが可能となる。

図９に示される第２変形例のように放熱部７が構成されてもよい。第２変形例では、放熱部７の第１部分７１Ｂ及び第２部分７２Ｂは、冷却媒体Ｃを流すための流路７３，７４を筐体２との間に画定する部材７１Ｂａ，７２Ｂａを含んでいる。部材７１Ｂａは、管軸ＡＸと同軸の円環板状に形成されており、蓋部２４の表面２４ａとの間に管軸ＡＸと同軸の円環状の流路７３を画定している。第１部分７１Ｂは、部材７１Ｂａと流路７３とによって構成されている。第１部分７１Ｂは、蓋部２４の表面２４ａに沿って延在し、表面２４ａに熱的に接続されている。第２部分７２Ｂは、第１部分７１Ｂと同心の円筒状に形成されており、本体部２３の外周面との間に第１部分７１Ｂと同心の円筒状の流路７４を画定している。第２部分７２Ｂは、部材７２Ｂａと流路７４とによって構成されている。第２部分７２Ｂは、第１部分７１Ｂから第２側Ｓ２に軸方向Ａに沿って延在している。

第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、ＦＯＤが大きくなることを抑制しつつ、ターゲット４で発生した熱を良好に放熱することができる。また、第１部分７１Ｂ及び第２部分７２Ｂの各々が、冷却媒体Ｃを流すための流路７３，７４を筐体２との間に画定しているため、放熱部７による放熱性を一層高めることができる。

本発明は、上記実施形態に限られない。各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。第１部分７１は、軸方向Ａから見た場合に突出部２６を包囲していなくてもよく、環状以外の形状に形成されてもよい。ヒートシンク７０は、突出部２６の第１側Ｓ１の表面２６ａよりも第１側Ｓ１に突出していてもよい。偏向部６は省略されてもよい。熱伝導部材８は省略されてもよい。上記実施形態では冷却ファン８４を用いて強制空冷が行われているが、冷却ファン８４が省略されて自然空冷が行われてもよい。冷却ファン８４は、フィン７２ａに隣接するように設けられてもよい。放熱部７は、上述した例以外の冷却機構であってもよい。第１変形例において、第１部分７１Ａ及び第２部分７２Ｂは、冷却水を流すための冷却水配管を構成していてもよい。この場合でも、第１変形例と同様に放熱部７による放熱性を高めることができる。また、偏向部６や放熱部７の少なくとも一部が、Ｘ線管１と一体となっていてもよい。上記実施形態ではＸ線モジュールがＸ線発生装置１００を構成していたが、Ｘ線モジュールは必ずしもＸ線発生装置を構成していなくてもよく、例えばＸ線管１及び放熱部７（ヒートシンク７０）のみを備えていてもよい。

１００…Ｘ線発生装置（Ｘ線モジュール）、２…筐体、２４ａ…表面、２６…突出部、２７…開口部、３…電子銃、４…ターゲット、４ａ…電子入射面、４ｂ…Ｘ線出射面、５…Ｘ線出射窓、５ａ…表面、６…偏向部、６１…永久磁石、７…放熱部、７１，７１Ａ，７１Ｂ…第１部分、７１ａ…表面、７２，７２Ａ，７２Ｂ…第２部分、７２ａ…フィン、７１Ｂａ，７２Ｂａ…部材、７３，７４…流路、８…熱伝導部材、Ａ…軸方向、Ｂ…電子ビーム、Ｃ…冷却媒体、Ｓ１…第１側、Ｓ２…第２側、ＸＲ…Ｘ線。

Claims (11)

1. 開口部が形成された筐体と、
   前記筐体内において電子ビームを出射する電子銃と、
   電子入射面、及び前記電子入射面とは反対側のＸ線出射面を有し、前記電子入射面への前記電子ビームの入射により発生したＸ線を透過させて前記Ｘ線出射面から出射するターゲットと、
   前記開口部を封止すると共に、前記ターゲットから出射された前記Ｘ線を透過させて軸方向における第１側に出射するＸ線出射窓と、
   前記筐体外に配置された放熱部と、を備え、
   前記筐体は、前記第１側に突出した突出部が形成された表面を有し、前記開口部は、前記突出部に形成されており、前記ターゲットは、前記開口部内に配置されており、
   前記放熱部は、
   前記表面に沿って延在し、前記表面に熱的に接続された第１部分と、
   前記第１部分から前記第１側とは反対側の第２側に延在する第２部分と、を有する、Ｘ線モジュール。
2. 前記第２部分は、前記軸方向から見た場合に前記表面の外縁よりも外側に位置し、且つ前記軸方向において前記表面よりも前記第２側に位置している、請求項１に記載のＸ線モジュール。
3. 前記第１部分は、前記軸方向から見た場合に前記突出部を包囲している、請求項１又は２に記載のＸ線モジュール。
4. 前記放熱部は、前記突出部に対して前記第１側に突出していない、請求項１～３のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。
5. 前記放熱部の前記第１側の表面は、前記突出部の前記第１側の表面と同一の平面上に位置している、請求項１～４のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。
6. 前記Ｘ線出射窓の前記第１側の表面は、前記放熱部の前記第１側の表面と同一の平面上に位置している、請求項１～５のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。
7. 前記第１部分と前記表面との間に配置された熱伝導部材を更に備える、請求項１～６のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。
8. 前記第２部分は、複数のフィンを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。
9. 前記第１部分及び前記第２部分は、管状に形成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。
10. 前記第１部分及び前記第２部分の各々は、冷却媒体を流すための流路を前記筐体との間に画定する部材を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。
11. 永久磁石を有し、前記永久磁石の磁力により前記電子ビームを偏向させる偏向部を更に備え、
    前記第２部分は、前記偏向部に熱的に接続されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載のＸ線モジュール。

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