JP4043571B2 - Ｘ線管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線管に係り、特に、セラミックス製のバルブとセラミックス製のステムと出力窓とをロウ材を介して溶接したＸ線管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この分野の技術として、特開平９−１８０６３０号公報，特開平９−１８０６６０号公報がある。これら公報に記載されたＸ線管１００は、図１０に示すように、セラミックス製のバルブ１０１と、このバルブ１０１の一端開放側にロウ材Ｐを介して固定させたセラミックス製のステム１０２と、バルブ１０１の他端開放側にロウ材Ｒを介して固定させた出力窓１０３との協働により密封容器１０４を構成している。更に、ステム１０２には、低電圧側のカソードピン１０５及び高電圧側のカソードピン１０６が固定され、カソードピン１０５と１０６とを架け渡すように、密封容器１０４内に電子放出用のフィラメント１０７が配置されている。また、フィラメント１０７を包囲するように、密封容器１０４内には円筒状のフォーカス電極１０８が配置されている。そして、円筒状のフォーカス電極１０８の下端部１０８ａを、バルブ１０１とステム１０２との間にロウ材Ｐを介在させて挟み込み、バルブ１０１に対してステム１０２を固定させている。このように、ロウ材Ｐ，Ｒを介在させた各部品間の接続は、Ｘ線管の組立て作業性を向上させる一助をなす。また、フォーカス電極１０８と低電圧側のカソードピン１０５は、同電位にする必要性から、ワイヤ１０９をハンダ付けする後付け作業により接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＸ線管は、上述したように構成されているため、次のような課題が存在していた。すなわち、フォーカス電極１０８と低電圧側のカソードピン１０５との電気的導通を、ワイヤ１０９を介して行っているから、ワイヤ１０９の配線作業が、Ｘ線管組み立て後に別途必要となり、しかも、ワイヤ１０９がＸ線管の外で剥き出しの状態になることで、その取り扱いに慎重を要していた。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、組み立て作業性及び取り扱い性の良いＸ線管を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明のＸ線管は、バルブと、このバルブの一端開放側に固定させたステムと、バルブの他端開放側に固定させた出力窓との協働により密封容器を構成し、ステムに立設させた低電圧側のカソードピンと高電圧側のカソードピンとを架け渡すように、密封容器内に電子放出用のフィラメントが配置され、フィラメントを包囲するように密封容器内にフォーカス電極が配置され、フィラメントから放出させた電子を、フォーカス電極により収束させ出力窓に入射させることで、出力窓から外部に向けてＸ線を放出させる構成をもったＸ線管において、
バルブとステムとの間でフォーカス電極の下端部を挟持し、ステムの表面に導電性のメタライズ層を設け、このメタライズ層を、下端部の位置から低電圧側のカソードピンまで延在させて、フォーカス電極と低電圧側のカソードピンとを電気的に接続させ、メタライズ層と下端部との間にロウ材を介在させたことを特徴とする。
【０００６】
このＸ線管においては、ステムの表面に導電性のメタライズ層を設けているので、Ｘ線管を製造するにあたって、このメタライズ層により、ステムとフォーカス電極の下端部との間に設けられるロウ材の熱融着性が向上する。しかも、メタライズ層が、フォーカス電極の下端部から低電圧側のカソードピンまで延びているので、フォーカス電極と低電圧側のカソードピンとの電気的導通がステムの表面上で達成され、Ｘ線管組み立て後において、別途に配線作業を必要とせず、Ｘ線のろう付け完了と同時に、フォーカス電極とカソードピンとの間の接続を完了させることができる。
【０００７】
請求項２記載のＸ線管において、ステムの内側の表面には、高電圧側のカソードピンを包囲して、低電圧側のカソードピンと高電圧側のカソードピンとを電気的に分離する分離溝が設けられると好ましい。このような構成を採用した場合、メタライズ層をステムの全面に亙って一括して形成することができるので、フランジ部と低電圧側のカソードピンとを電気的に導通させ得るメタライズ層の形成作業性を効率良く簡単に行うことができる。しかも、分離溝の内側に高電圧側のカソードピンが配置されることになるので、溶融したロウ材が、メタライズ層に沿って流れた場合でも、分離溝内に余分なロウ材を流し込みことができ、ロウ材を利用したＸ線管の組み立て作業性や高い歩留まり性を確保することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるＸ線管の好適な実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係るＸ線管を示す断面図である。同図に示すＸ線管１は、円筒状のセラミックスからなる電気絶縁性のバルブ２を有している。このバルブ２の一端開放側には、円板状のセラミックスからなる電気絶縁性のステム３が固定され、バルブ２の他端開放側には、円板状の出力窓４が固定され、この出力窓４の内面にはＷ，Ｔｉ等からなるターゲット金属４ａが蒸着されている。
【００１０】
また、ステム３の中央には、低電圧側のカソードピン５ａと高電圧側のカソードピン５ｂとが貫通するように平行に固定され、バルブ２内には、カソードピン５ａの先端とカソードピン５ｂの先端とを架け渡すように電子放出用のカソードフィラメント６が固定されている。そして、バルブ２とステム３と出力窓４との協働により密封容器７が構成され、この密封容器７内は、高真空状態（例えば、１×１０^-6Ｔｏｒｒ）に維持され、この高真空下にカソードフィラメント６が配置されることになる。
【００１１】
更に、Ｘ線管１は、密封容器７内に円筒状のコバール金属からなるフォーカス電極８を有している。このフォーカス電極８の下端部には、径方向に張り出すように形成したドーナツ状のフランジ部８ａが設けられ、このフランジ部８ａを、バルブ２とステム３との間で挟持させることにより、バルブ２内でのフォーカス電極８の固定を確実なものにしている。更に、フランジ部８ａの外周縁部にはリング状のスカート部８ｂが形成され、このスカート部８ｂは、円板状のステム３の外径より僅かに大きな内径を有し、ステム３を包囲している。従って、Ｘ線管１を組み立てるにあたって、スカート部８ｂ内にステム３を配置させるだけで、ステム３とフォーカス電極８との位置関係を簡単且つ確実に決定させることができる。
【００１２】
更に、Ｘ線管１は、出力窓４上に配置させる導電性の金属製キャップ９を有し、このキャップ９の中央には、出力窓４を覗かせる円形の開口部９ａが形成されている。また、キャップ９には、出力窓４及びバルブ２の端部を包囲するリング状の胴部９ｂが形成され、この胴部９ｂの遊端を外側に曲げ成形することで、キャップ９に鍔部９ｃを作り出している。このように、キャップ９に胴部９ｂを設けることで、Ｘ線管１を組み立てるにあたって、出力窓４とキャップ９とバルブ２との位置関係を簡単且つ確実に決定させることができる。
【００１３】
このように構成したＸ線管１の各部品は、銀（Ａｇ）を主成分とし且つ８００℃程度で溶融するロウ材を介して接合固定させる。具体的に、ステム３とフォーカス電極８のフランジ部８ａとの接触部分を、リング状の第１のロウ材Ａの溶融によって接合固定させ、バルブ２の一端と出力窓４との接触部分を、リング状の第２のロウ材Ｂの溶融によって接合固定させ、バルブ２の他端とフォーカス電極８のフランジ部８ａとの接触部分を、リング状の第３のロウ材Ｃの溶融によって接合固定させ、出力窓４とキャップ９との接触部分を、リング状の第４のロウ材Ｄの溶融によって接合固定させている。
【００１４】
なお、密封容器７内には、ろう付け温度（８００℃程度）で活性化するゲッタ１０が設けられ、このゲッタ１０は、カソードピン５ａに固定されている。従って、ろう付け作業により組立てられた密封容器７内の残留ガスを、ゲッタ１０に吸着させることができ、密封容器７内の真空度を更に高めることで、より高品質なＸ線管１を得ることができる。
【００１５】
このような構成のＸ線管１は、カソードフィラメント６から放出させた電子を出力窓４に入射させることで、出力窓４から外部に向けてＸ線を放出するものであり、医療用及び工業用として幅広く利用されることは勿論のこと、空気清浄器内での利用も図られている。
【００１６】
ここで、フォーカス電極８と低電圧側のカソードピン５ａとを同電位にする必要性から、図２及び図３に示すように、ステム３の内側表面３ａには、メタライズ層１１が設けられている。このメタライズ層１１は、導電性の金属材料からなり、例えば、Ｍｎ，Ｃｕを主成分としてパターン印刷により、内側表面３ａの略全面に亙って形成されている。そして、メタライズ層１１が存在する領域内において、ステム３には、低電圧側のカソードピン５ａを挿入させるためのピン挿入孔１４ａが形成されている。従って、ピン挿入孔１４ａ内にカソードピン５ａを挿入し、メタライズ層１１上で、カソードピン５ａをロウ材Ｅを介してステム３にろう付け固定した場合、低電圧側のカソードピン５ａは、メタライズ層１１に対して電気的に接続されることになる。
【００１７】
また、このメタライズ層１１は、ステム３の内側表面３ａの周縁まで形成されることに起因し、フォーカス電極８のフランジ部８ａの位置まで延在することになる。その結果、メタライズ層１１及びロウ材Ａを介して、カソードピン５ａとフォーカス電極８とを電気的に導通させることができる（図１参照）。
【００１８】
更に、ステム３には、高電圧側のカソードピン５ｂを挿入させるためのピン挿入孔１４ｂが形成されている。このピン挿入孔１４ｂの周囲には、円形をなす断面凹状の分離溝１３が形成され、この分離溝１３によって、ピン挿入孔１４ｂは、前述したメタライズ層１１からの絶縁が図られる。ただし、分離溝１３の内側には、カソードピン５ｂとステム３とのろう付け性を良くするために、補助メタライズ層１１Ａが形成され、この補助メタライズ層１１Ａ上で、ステム３にロウ材Ｆを介してカソードピン５ｂを固定する。
【００１９】
このように、ステム３に分離溝１３を設けることにより、メタライズ層１１を、ステム３の全面に亙って一括してプリント形成することができるので、メタライズ層１１の形成が極めて簡単になり、作業効率のアップに寄与する。そして、メタライズ層１１を一括形成した場合に、分離溝１３の内側にも補助メタライズ層１１Ａが形成されることになるが、これは、分離溝１３によって電気的に絶縁されることになる。また、真空ろう付け炉内でＸ線管１を組み立てる場合に、溶融したロウ材Ａ，Ｅ，Ｆが、メタライズ層１１に沿って流れた場合でも、分離溝１３内に余分なロウ材を流し込みことができ、高電圧側のカソードピン５ｂが、低電圧側のカソードピン５ａやフォーカス電極８と電気的に導通することがない即ち電気的に分離される。従って、ロウ材を利用してＸ線管１の組み立てる場合の作業性や歩留まり性を高次元で確保することができる。
【００２０】
次に、Ｘ線管１の製造方法について簡単に説明する。
【００２１】
図４に示すように、先ず、メタライズ層１１を形成したステム３のピン挿入孔１４ａ，１４ｂ内に、カソードフィラメント６及びゲッタ１０を所定の位置に固定したカソードピン５ａ，５ｂをそれぞれ挿入し、ロウ材Ｅでカソードピン５ａがステム３に固定され、ロウ材Ｆでカソードピン５ｂをステム３に固定した状態のステム組立体Ｓを準備する。その後、バルブ２の一端側に対して、第３のロウ材Ｃとフォーカス電極８と第１のロウ材Ａとステム組立体Ｓとを順次積み重ねる。更に、バルブ２の他端側に対して、第２のロウ材Ｂと出力窓４と第４のロウ材Ｄとキャップ９とを順次積み重ねる。そして、この状態を所望の治具（図示せず）内にセットし、この状態を維持したまま、図示しない真空ろう付け炉内に仮組立て状態のＸ線管１を搬入し、キャップ９を下にした状態でセットする。
【００２２】
このとき、第１のロウ材Ａに設けた４本の立爪部１２Ａにより、ステム３とフォーカス電極８のフランジ部８ａとの間に排気用の隙間が形成されている。このような仮組立て状態を真空ろう付け炉（以下、単に「炉」ともいう）内で維持した後、炉内の真空引きを開始させ、この真空引きに伴って、バルブ２の内側の空気は、立爪部１２Ａで形成された隙間から排気され続ける。そして、炉内が１×１０^-5Ｔｏｒｒ以上になった時点を見計らって、炉内の加熱を開始し、炉内を８００℃付近まで昇温させる。このとき、第１〜第４のロウ材Ａ〜Ｄが溶融すると同時に、各立爪部１２Ａも溶融し、密封容器７内を高真空状態に維持しつつ、各部品間のろう付け作業が一度に達成される。更に、密封容器７内の残留ガスをゲッタ１０に吸着させることで、密封容器７内の真空度が高められ、より高品質なＸ線管１が炉内で得られることになる。
【００２３】
その後、炉を徐冷して炉をリークすると、封止と排気が既に完了したＸ線管１が得られる。このような製造方法を採用すると、炉から搬出したものは既に製品の形態を有し、この方法は、大量生産に適した方法といえる。また、炉から搬出したＸ線管１は、別途に配線作業を必要とせず、Ｘ線管１が炉から搬出された時点で、フォーカス電極８と低電圧側のカソードピン５ａとの配線を完了させることができる。
【００２４】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図５及び図６に示すように、ステム２０の内側表面２０ａには、フォーカス電極８のフランジ部８ａの位置から、低電圧側のカソードピン５ａを挿入させるためのピン挿入孔２２ａまで延在するメタライズ層２１が設けられている。このメタライズ層２１は、フォーカス電極８のフランジ部８ａの形状に略合致するリング状の第１メタライズ層２１ａと、第１メタライズ層２１ａの一部から内側に向けてピン挿入孔２２ａまで延びる略直線状の第２メタライズ層２１ｂとからなる。
【００２５】
従って、ピン挿入孔２２ａ内に低電圧側のカソードピン５ａを挿入し、ステム２０に対してロウ材を介してカソードピン５ａを固定させると、第１及び第２メタライズ層２１ａ，２１ｂによって、カソードピン５ａとフォーカス電極８とを電気的に導通させることができる。この場合、高電圧側のカソードピン５ｂを挿入させるためのピン挿入孔２２ｂの周囲には、円形の補助メタライズ層２１Ａが形成され、この補助メタライズ層２１Ａは、メタライズ層２１と電気的に導通しないように、パターン印刷により形成される。
【００２６】
更に他の実施形態として、図７〜図９に示すように、ステム３０には、フォーカス電極８のフランジ部８ａの位置から、低電圧側のカソードピン５ａを挿入させるためのピン挿入孔３２ａまで一直線に延在するメタライズ層３１が設けられている。具体的に、このメタライズ層３１の一端は、ステム３０の内側表面３０ａでフランジ部８ａに接触するように位置し、その他端は、外側表面３０ｂでピン挿入孔３２ａに接触するように位置する。これは、あくまでも例示であり、例えば、図示しないが、ステム３０の内側表面３０ａのみに、フランジ部８ａの位置からピン挿入孔３２ａまで直線状に延びるメタライズ層３１を形成してもよい。なお、符号３２ｂは、高電圧側のカソードピン５ｂを挿入させるためのピン挿入孔であり、符号３３は、排気管３４に接続させる排気口である。
【００２７】
ここで、前述したメタライズ層１１，２１，３１は、ステム３，２０，３０の表面に対して、導電性の良い物質を印刷、塗布又は蒸着等のいずれの方法で形成させたものであってもよいことは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によるＸ線管は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、バルブとステムとの間でフォーカス電極の下端部を挟持し、ステムの表面に導電性のメタライズ層を設け、このメタライズ層を、下端部の位置から低電圧側のカソードピンまで延在させて、フォーカス電極と低電圧側のカソードピンとを電気的に接続させ、メタライズ層と下端部との間にロウ材を介在させたことにより、Ｘ線管の組み立て作業性及び取り扱い性を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線管の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＸ線管に適用するステムを示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】Ｘ線管を組立てる前の各構成部品の配列関係を示す断面図である。
【図５】ステムの他の実施形態を示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】ステムの他の実施形態を示す平面図である。
【図８】図７に示したステムの底面図である。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】従来のＸ線管を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ…ロウ材、１…Ｘ線管、２…バルブ、３，２０，３０…ステム、３ａ，２０ａ，３０ａ，３０ｂ…ステムの表面、４…出力窓、５ａ…低電圧側のカソードピン、５ｂ…高電圧側のカソードピン、６…カソードフィラメント（フィラメント）、７…密封容器、８…フォーカス電極、８ａ…フランジ部（下端部）、１１，２１，３１…メタライズ層、１３…分離溝。

Claims (2)

1. バルブと、このバルブの一端開放側に固定させたステムと、前記バルブの他端開放側に固定させた出力窓との協働により密封容器を構成し、前記ステムに立設させた低電圧側のカソードピンと高電圧側のカソードピンとを架け渡すように、前記密封容器内に電子放出用のフィラメントが配置され、前記フィラメントを包囲するように前記密封容器内にフォーカス電極が配置され、前記フィラメントから放出させた電子を、前記フォーカス電極により収束させ前記出力窓に入射させることで、前記出力窓から外部に向けてＸ線を放出させる構成をもったＸ線管において、
   前記バルブと前記ステムとの間で前記フォーカス電極の下端部を挟持し、前記ステムの表面に導電性のメタライズ層を設け、このメタライズ層を、前記下端部の位置から前記低電圧側のカソードピンまで延在させて、前記フォーカス電極と前記低電圧側のカソードピンとを電気的に接続させ、前記メタライズ層と前記下端部との間にロウ材を介在させたことを特徴とするＸ線管。
2. 前記ステムの内側の前記表面には、前記高電圧側のカソードピンを包囲して、前記低電圧側のカソードピンと前記高電圧側のカソードピンとを電気的に分離する分離溝が設けられたことを特徴とする請求項１記載のＸ線管。

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