JP4306110B2

JP4306110B2 - Open X-ray tube

Info

Publication number: JP4306110B2
Application number: JP2000304378A
Authority: JP
Inventors: 知巳田村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: JP2002110075A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開放型Ｘ線管に係わり、特に、高圧プラグを高電圧導入碍子に挿入して負の高電圧を陰極に印加し、放出電子を加速収束して、陽極ターゲットに衝突させ、Ｘ線を発生させるＸ線管の高電圧導入碍子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細な内部構造を非破壊検査法で観察する手法が各分野で要求されている。例えば、半導体パッケージングの開発や実装検査・品質保証のために、微小焦点を有するＸ線管を使って内部の欠陥などが調べられている。このＸ線管は開放型構造で、ターゲットに厚さが薄いタングステンプレートを使用し、収束された電子ビームを、このターゲットに打ち込み、そこで発生するＸ線を放射するものである。検査部品の微細な構造を観察するため、焦点寸法は微細なものが使われている。
【０００３】
このＸ線管はマイクロフォーカスＸ線管と呼ばれ、真空容器内で熱陰極から出発した電子ビームを、電子レンズにより収束させて、ターゲット上の１〜２００μｍの寸法の微小領域に打ち込み、そこで生じるＸ線を利用するものである。マイクロフォーカスＸ線管のうち、特に焦点寸法が微小化できるものは、開放型と呼ばれるタイプのものである。開放型のＸ線管は、真空容器の開閉機構と、真空排気ポンプを具備しており、熱陰極やターゲット材を交換できるという特徴をもつ。このため、開放型のマイクロフォーカスＸ線管では、熱陰極やターゲットの寿命を犠牲にして熱陰極の温度を上げて焦点寸法を微細化したり、高管電圧、高管電流の条件で焦点寸法を微細化することが可能である。
【０００４】
開放型のＸ線管は、さらに透過型と反射型と呼ばれる２つのタイプに分類される。透過型では、ターゲット面から見て電子ビームと出力Ｘ線が反対側に位置するのに対し、反射型では、ターゲット面から見て電子ビームと出力Ｘ線が同じ側に位置する。透過型、反射型とも、電子ビームをターゲット上の微小領域に収束してＸ線の焦点寸法を微細化する機構は同じである。
【０００５】
図３に開放透過型Ｘ線管の断面構造を示す。このＸ線管はカソード部２０（下部）とアノード部２１（中部）とターゲット部２２（上部）から構成され、各部はＯ−リングで互いに真空気密に連結されており、ターボポンプとロータリーポンプ（図示せず）による２段引きがされた真空チャンバ５を形成している。カソード部２０は、高電圧ケーブル挿込口１７に高電圧ケーブルが挿し込まれ、ウエネルト２の電極とフィラメント１に負の高電圧が印加される。アノード部２１、ターゲット部２２及び真空チャンバ５の外装は接地電位に保たれている。
高電圧ケーブル（図示されていない）からフィラメント１に電圧が印加され電流が流れ加熱されると、熱電子が放出されアノード４に向かって加速され、電子ビームを形成する。アノード部２１はレンズホルダ７にアノード４とパイプ６を組み込んだものである。電子ビームはパイプ６の中空部を通り、ターゲット部２２の収束コイル８によって微小な径の電子ビームに収束されターゲット１２に突入する。
【０００６】
ターゲット部２２はポールピース下９の円筒内に収束コイル８を組み込み、ポールピース上１０の上部と、ターゲットホルダ１１の間にＸ線透過窓１４がサンドイッチされた状態で組込まれており、アルミニウムの厚みＴ＝０．５ｍｍ程度のＸ線透過窓１４上の内側に、ターゲット１２がマウントされている。ターゲット１２は、例えば、厚さが５０μｍ程度のタングステンが使われたり、ターゲット１２をＸ線透過窓１４に直接成膜したりしている。
【０００７】
このターゲット１２に電子ビームが突入すると、そこでＸ線を放射する。その放射方向は指向性を持っており、透過した方向のＸ線ビームを利用している。Ｘ線管のＸ線条件は管電圧は３０〜１６０ｋＶ、管電流は〜１ｍＡ程度で、マイクロフォーカスで焦点寸法は１〜２００μｍ程度のものが使われている。
【０００８】
そして、図４に示すように、１００ｋＶ級の高電圧を高圧電源からＸ線管に導入するためには、互換性のためにコーン状ターミナルを有する高圧プラグ２３を備えた高電圧のケーブル２５が使用される。この高圧プラグ２３はケーブル２５からの高圧導線が、取付スリーブ２４でバインドされ、ゴムで成形された高圧プラグ２３の中心を通り、先端に設けられた電極２８、電極２９、電極３０に接続され、支持部２６上に各電極が設けられている。
【０００９】
そして、図５に示すように、高圧プラグ２３を挿入するＸ線管側の高電圧導入碍子３は、高電圧のケーブル２５のターミナル形状（雄型）に合致したレセプタクル形状（雌型）になっている。高電圧導入碍子３は、一般的には電気的絶縁性の良い樹脂にて製作されるが、高真空が必要な場合など、用途によってはセラミックスにて製作される場合もある。そして、接地電位となるフランジ３３に、エポキシ系の樹脂で成形された高電圧導入碍子３と、その内筒の先端部分に設けられた電子発生源のフィラメント１と、ウエネルト２に電圧を印加するための、リング状のリング電極２９ａとリング電極３０ａと、その中央部にピン状に突出したピン電極２８ａが設けられ、その各電極からリード線３１を介してピン３２に成形接続されている。高圧プラグ２３が高電圧導入碍子３に挿入されると、高圧プラグ２３の先端の電極２８、電極２９、電極３０が、高電圧導入碍子３の内筒底部に設けられたピン電極２８ａ、リング電極２９ａ、リング電極３０ａに接触し導通する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の開放型Ｘ線管は以上のように構成されているが、高電圧導入碍子３の真空側に曝される部分の材料がエポキシ系の樹脂で成形されていると、その表面からのガス放出が多く、Ｘ線管の真空チャンバ５内を１×１０^−８Ｔｏｒｒ台以上にすることが難しくなり、フィラメント９の長寿命化に対応することができない。
また、高電圧導入碍子３全体の素材を、高真空で利用されている放出ガスの少ないセラミック製にすると、高電圧のケーブル２５の高圧プラグ２３を挿入して嵌合する際に、高圧プラグ２３の先端の金属端子（電極２８、２９、３０）が高電圧導入碍子３の内面にこすれて金属粉が発生し、これが高電圧導入碍子３の内面のセラミックスの表面に目詰まりして耐電圧不良を起こすという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高電圧導入碍子の真空側に曝される材料表面からのガス放出が少なく、かつ、高圧プラグを装着する時に、高圧プラグの各電極が高電圧導入碍子の内側に擦れても金属粉が発生しにくいようにした開放型Ｘ線管を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の開放型Ｘ線管は、高圧プラグを高電圧導入碍子に挿入して高電圧を電極に印加し、陰極のフィラメントから放出した電子を加速収束させ陽極のターゲットに衝突させてＸ線を発生する開放型Ｘ線管において、前記高電圧導入碍子をセラミックス製とし、かつ前記高圧プラグが挿入される高電圧導入碍子の内面にグレーズ処理を施したものである。
【００１３】
本発明の開放型Ｘ線管は上記のように構成されており、高電圧導入碍子をガス放出が少ないセラミックス製にし、高電圧導入碍子の高圧プラグ挿入部分の内面テーパ部にグレーズ処理を施し、表面平滑化を行なう。このグレーズ処理は、セラミックス表面に付着する汚れを防止する等の目的でおこなわれる表面平滑化処理であり、そのため、グレーズ処理を施すことにより、内面のセラミックス表面粗さが改善され、平滑化されるため、高電圧ケーブルの高圧プラグを挿入する時に、高圧プラグ先端の金属端子が内面セラミックスと擦れることによる金属粉の発生を低減し、セラミックス表面に付着する汚れを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の開放型Ｘ線管の一実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発明の開放型Ｘ線管の断面構造を示す図である。本開放型Ｘ線管は、電子ビームを発生するカソード部２０と、その電子ビームを加速するアノード部２１と、加速された電子ビームを収束してＸ線透過窓１４の裏側に設けられたターゲット１２にあてＸ線を透過方向に発生させるターゲット部２２から構成されている。
本開放型Ｘ線管は、従来の図３に示す開放型Ｘ線管と比較して、高電圧導入碍子３の材質と、大気側の高圧プラグ２３が挿入される内表面の状態が異なり、その他は同じである。
本開放型Ｘ線管の高電圧導入碍子３側は、図２に示すように、真空チャンバ５に取付けられるフランジ３３と、セラミックスで成形されフランジ３３に取付けられ高圧プラグ２３が挿入される内面テーパ部上にグレーズ処理が施されたグレーズ処理テーパ部１９を有する高電圧導入碍子３と、その高電圧導入碍子３の先端部分に成形埋設されたリング電極２９ａとリング電極３０ａとピン電極２８ａとそのリード線３１と出力端子のピン３２とから構成されている。
【００１５】
高電圧導入碍子３は、高電圧導入碍子３の真空に曝される部分にガス放出の少ないセラミックスが用いられ、一方、高電圧導入碍子３の高圧プラグ２３が挿入される大気側もセラミックスが用いられ、そのセラミックス表面の内面テーパ部１８上にグレーズ処理が施され、グレーズ処理テーパ部１９が形成される。
高電圧導入碍子３の真空側にセラミックスを用いているので、その表面からのガス放出が少なく、Ｘ線管の真空チャンバ５内を１×１０^−８Ｔｏｒｒ台以上にすることができ、フィラメント１の長寿命化に対応することができる。
【００１６】
また、高電圧導入碍子３の大気側にグレーズ処理が施されたセラミックスが用いられ、グレーズ処理は、セラミックス表面に付着する汚れを防止する等の目的でおこなわれる表面平滑化処理である。
一般にセラミックスの焼結過程では、原料粉末の一部が他の粉末と固溶し、一部の粉末が消失すると同時に、他のセラミックス粉末が粒子（Ｇｒａｉｎ）として成長する過程を繰り返し緻密なセラミックスとなる。この際に、特定の粒子だけが異常に大きくなる成長（異常粒成長）があると、焼成後、セラミックスの微構造は乱れ、巨大粒子と微粒子が混在したような凹凸の存在する面を形成する。このような微構造では平滑な面は望めず、いかに均一に粒子を成長させるかが表面の平滑化のための必要条件となる。このため、セラミックスの表面にグレーズ（Ｇｌａｚｅ：うわ薬、艶だし）を形成し、平滑にすることが行われる。
【００１７】
グレーズ材料の組成は、母材により異なるが、アルミナの場合、％表示でＳｉＯ_２４１、ＰｂＯ４３、Ａｌ_２Ｏ_３３．１、Ｂ_２Ｏ_３４．５、ＣａＯ７．０、ＺｎＯ０．２、Ｎａ_２Ｏ２．０４、Ｋ_２Ｏ１．４８であり、その軟化点は５００℃である。
そして、グレーズ処理を施すことにより、内面のセラミックス表面粗さが改善され、平滑化される。表面が非常に滑らかであるので、高圧プラグ２３を挿入する時に、高圧プラグ２３先端の金属端子が内面グレーズ処理されたセラミックス表面に擦れることによる金属粉の発生が少なくなり、さらに、セラミックス表面が平滑であるために金属粉の付着による汚れが発生しにくい。
【００１８】
そして、埋設成形されたリング電極２９ａ、リング電極３０ａ、ピン電極２８ａは、図４に示す高圧プラグ２３の電極２９、電極３０、電極２８に対応した位置に設けられ、電子発生部のフィラメント１及びウエネルト２に、リード線３１及びピン３２を介して、負の高電圧が印加される。各電極配置は、そこに挿入される高圧プラグ２３の電極に対応しており、他のＸ線管装置との互換性から規格で決められている。
【００１９】
また、高電圧導入碍子３は、その内外表面をセラミックス製のシェルで形成して、内部をエポキシ系樹脂などで成形しても良い。そのためには、真空側に面する部分の形状をしたセラミックス製のシェルを作り、その中に各電極を配置した状態でエポキシ系樹脂などにより内側形状を成形し、次に、内側のセラミックス製のシェルを別途製作し、それぞれの間を弾性接着剤等により接合することで製作しても良い。
【００２０】
次に、本開放型Ｘ線管の操作を図１を参照して説明する。まず、高圧プラグ２３を高電圧導入碍子３に装着する。この時、高電圧導入碍子３の内側はグレーズ処理されたセラミックスで成形されたもので出来ているので、高圧プラグ２３の先端に設けられている電極２８、２９、３０がグレーズ処理テーパ部１９に接触しても、金属の粉などを散らすことが無く、高圧プラグ２３を高電圧導入碍子３に装着することが出来る。次に、開放型の真空チャンバ５を開放して、フィラメント１を新しいものに交換する。そして、真空チャンバ５を閉じ、ロータリポンプで粗引きし、次に、ターボ分子ポンプを働かせ、真空チャンバ５内を真空に排気する。
【００２１】
この時真空チャンバ５内の各部品の表面からもガスが放出する。通常各部品はガス放出の少ない金属、例えばステンレス、アルミニウム、ニッケルクロム鋼等が用いられる。従来の高電圧導入碍子３の真空に曝される表面は、エポキシ系の樹脂が使われており、この部分からのガス放出で真空チャンバ５内の真空度が上がらず、低い真空度でＸ線管を動作させており、フィラメント１が蒸発するのと同時に内部のガス分子でたたかれ、やせて細くなり、寿命が短く、フィラメント１の交換を約２００時間ごとに行なわなければならない状態であった。本開放型Ｘ線管に用いられる高電圧導入碍子３は、真空に曝される表面に、ガス放出の少ないセラミックが用いられているので、その表面からのガス放出は非常に少なく、そのため、真空チャンバ５内の真空度を１×１０^−８Ｔｏｒｒ台以上にすることが出来る。
【００２２】
それによってフィラメント１の寿命を長くすることが出来る。次に試料１５を試料台にセットする。そして、制御器でＸ線条件を設定し、Ｘ線放射ボタンをＯＮにすると、高電圧発生器からケーブル２５を介して、高圧プラグ２３内にモールドされた３本の導線により電極２８、２９、３０から、高電圧導入碍子３のピン電極２８ａ、リング電極２９ａ、リング電極３０ａを介してフィラメント１とウエネルト２に負の高電圧が印加される。制御器の操作パネルのＸ線管加熱電流を調整してフィラメント１に流す電流を増加させると、フィラメント１から電子が放出され、ウエネルト２によって引き出され、接地電位のアノード４間との高電界によって加速され、有孔のアノード４の中心の穴を通ってパイプ６に入る。加速された電子は、電子ビームとなって進行し、ポールピース下９に設けられた収束コイル８により、微小径の電子ビームとなって、アライメント１３で整合され、ターゲット１２に衝突する。ターゲット１２の微小焦点のＸ線源からＸ線がＸ線透過窓１４を透過して外部に放射する。そして、試料１５を透過したＸ線をＸ線検出器１６で受像し、その出力信号を制御器に取り入れ、ホストＰＣのモニタに表示したり、記録したりする。
【００２３】
高圧プラグ２３を挿入する時に、高圧プラグ２３先端の金属端子がグレーズ処理されたセラミックス表面に擦れても金属粉の発生が少なくなり、さらに、セラミックス表面が平滑であるため金属粉の付着による汚れが発生しにくく、上記の操作中に、高電圧印加時の金属粉による放電の誘発による耐電圧不良は発生しなくなった。
【００２４】
上記の実施例では高電圧導入碍子３のテーパ部全体にグレーズ処理を施しているが、端子（ピン電極２８ａ、リング電極２９ａ、リング電極３０ａ）嵌合部の周辺のみにグレーズ処理をしても有効である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の開放型Ｘ線管は上記のように構成されており、高電圧導入碍子の真空に曝される表面に、ガス放出の少ないセラミックスが用いられるので、高真空でＸ線管を動作させることができ、フィラメントの長寿命化をすることが出来る。
また、高圧プラグの装着される高電圧導入碍子の内側には、セラミックス上にグレーズ処理されたグレーズ処理テーパ部が設けられるので、高圧プラグを挿入する時に、高圧プラグの先端に設けられた電極が、接触によって金属粉を生じることが少なくなり、さらに、セラミックス表面が平滑であるため金属粉の付着による汚れが発生しにくく、金属粉による放電の誘発による耐電圧不良になることなく安定して高電圧を印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の開放型Ｘ線管の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の開放型Ｘ線管の陰極側の高電圧導入碍子の断面構造を示す図である。
【図３】従来の開放型Ｘ線管の断面構造を示す図である。
【図４】従来の開放型Ｘ線管の高圧プラグを示す図である。
【図５】従来の開放型Ｘ線管の陰極側の高電圧導入碍子の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１…フィラメント
２…ウエネルト
３…高電圧導入碍子
４…アノード
５…真空チャンバ
１２…ターゲット
１７…高電圧ケーブル挿入口
１８…内面テーパ部
１９…グレーズ処理テーパ部
２０…カソード部
２１…アノード部
２２…ターゲット部
２３…高圧プラグ
２４…取付けスリーブ
２５…ケーブル
２６…支持部
２８、２９、３０…電極
２８ａ…ピン電極
２９ａ、３０ａ…リング電極
３１…リード線
３２…ピン
３３…フランジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an open X-ray tube, and in particular, a high voltage plug is inserted into a high voltage introducing insulator, a negative high voltage is applied to the cathode, the emitted electrons are accelerated and converged, and collide with the anode target. The present invention relates to an insulator structure for introducing a high voltage of an X-ray tube that generates a wire.
[0002]
[Prior art]
A technique for observing a fine internal structure by a nondestructive inspection method is required in each field. For example, for the development of semiconductor packaging, mounting inspection, and quality assurance, an internal defect or the like is examined using an X-ray tube having a micro focus. This X-ray tube has an open structure and uses a thin tungsten plate as a target. A focused electron beam is injected into the target and X-rays generated there are emitted. In order to observe the fine structure of the inspection component, a fine focal spot size is used.
[0003]
This X-ray tube is called a microfocus X-ray tube, and an electron beam starting from a hot cathode in a vacuum vessel is converged by an electron lens and is injected into a minute region having a size of 1 to 200 μm on a target. X-rays are used. Among the microfocus X-ray tubes, those whose focal size can be made particularly small are of a type called an open type. The open X-ray tube has a vacuum vessel opening / closing mechanism and a vacuum exhaust pump, and has a feature that a hot cathode and a target material can be exchanged. For this reason, in open microfocus X-ray tubes, the hot cathode temperature is increased at the expense of the hot cathode and target life to reduce the focal size, or the focal size can be adjusted under conditions of high tube voltage and high tube current. It can be miniaturized.
[0004]
Open-type X-ray tubes are further classified into two types called transmission type and reflection type. In the transmission type, the electron beam and the output X-ray are located on the opposite side as viewed from the target surface, whereas in the reflection type, the electron beam and the output X-ray are located on the same side as viewed from the target surface. Both the transmission type and the reflection type have the same mechanism for converging the electron beam to a minute region on the target and miniaturizing the focal size of the X-ray.
[0005]
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of an open transmission X-ray tube. This X-ray tube is composed of a cathode part 20 (lower part), an anode part 21 (middle part), and a target part 22 (upper part), each part being vacuum-tightly connected to each other by an O-ring. The vacuum chamber 5 is formed in a two-stage manner (not shown). In the cathode unit 20, a high voltage cable is inserted into the high voltage cable insertion port 17, and a negative high voltage is applied to the electrode of the Wehnelt 2 and the filament 1. The anode part 21, the target part 22, and the exterior of the vacuum chamber 5 are kept at the ground potential.
When a voltage is applied to the filament 1 from a high voltage cable (not shown) and a current flows and is heated, thermoelectrons are emitted and accelerated toward the anode 4 to form an electron beam. The anode portion 21 is obtained by incorporating the anode 4 and the pipe 6 into the lens holder 7. The electron beam passes through the hollow portion of the pipe 6, is converged to an electron beam having a minute diameter by the focusing coil 8 of the target portion 22, and enters the target 12.
[0006]
The target portion 22 incorporates the converging coil 8 in a cylinder below the pole piece 9 and is incorporated with an X-ray transmission window 14 sandwiched between the upper portion of the pole piece 10 and the target holder 11. The target 12 is mounted inside the X-ray transmission window 14 having a thickness T = about 0.5 mm. For example, tungsten having a thickness of about 50 μm is used for the target 12, or the target 12 is directly formed on the X-ray transmission window 14.
[0007]
When an electron beam enters the target 12, X-rays are emitted there. The radiation direction has directivity, and an X-ray beam in the transmitted direction is used. The X-ray conditions of the X-ray tube are a tube voltage of 30 to 160 kV, a tube current of about 1 mA, a micro focus and a focal size of about 1 to 200 μm.
[0008]
As shown in FIG. 4, in order to introduce a high voltage of 100 kV class from a high voltage power source to an X-ray tube, a high voltage cable 25 having a high voltage plug 23 having a cone-shaped terminal is provided for compatibility. used. The high-voltage plug 23 is connected to an electrode 28, an electrode 29, and an electrode 30 provided at the tip through the center of the high-voltage plug 23 formed by bonding a high-voltage lead wire from a cable 25 with an attachment sleeve 24 and formed of rubber. Each electrode is provided on the support portion 26.
[0009]
As shown in FIG. 5, the X-ray tube side high voltage introducing insulator 3 into which the high voltage plug 23 is inserted has a receptacle shape (female type) that matches the terminal shape (male type) of the high voltage cable 25. ing. The high-voltage introducing insulator 3 is generally manufactured from a resin having good electrical insulation, but may be manufactured from ceramics depending on the application, such as when a high vacuum is required. Then, a voltage is applied to the high voltage introduction insulator 3 formed of epoxy resin, the filament 1 of the electron generation source provided at the tip portion of the inner cylinder, and the Wehnelt 2 to the flange 33 serving as the ground potential. For this purpose, a ring-shaped ring electrode 29a and a ring electrode 30a, and a pin electrode 28a projecting in a pin shape are provided at the center thereof, and are connected to the pin 32 through lead wires 31 from the respective electrodes. When the high-voltage plug 23 is inserted into the high-voltage introduction insulator 3, the electrode 28, the electrode 29, and the electrode 30 at the tip of the high-voltage plug 23 are the pin electrode 28a and the ring electrode provided on the bottom of the inner cylinder of the high-voltage introduction insulator 3. 29a and the ring electrode 30a come into contact with each other.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional open type X-ray tube is configured as described above. However, if the material of the portion exposed to the vacuum side of the high voltage introducing insulator 3 is formed of an epoxy resin, the gas from the surface thereof It is difficult to make the inside of the vacuum chamber 5 of the X-ray tube more than 1 × 10 ⁻⁸ Torr, and the life of the filament 9 cannot be extended.
Further, if the material of the entire high-voltage introduction insulator 3 is made of ceramic with a low emission gas used in a high vacuum, the high-voltage plug 23 is inserted when the high-voltage plug 23 of the high-voltage cable 25 is inserted and fitted. The metal terminals (electrodes 28, 29, 30) at the tip of the metal are rubbed on the inner surface of the high-voltage introducing insulator 3 to generate metal powder, which clogs the ceramic surface on the inner surface of the high-voltage introducing insulator 3 and has poor withstand voltage. There is a problem of causing.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and there is little gas emission from the surface of the material exposed to the vacuum side of the high-voltage introducing insulator, and when the high-pressure plug is attached, It is an object of the present invention to provide an open type X-ray tube in which metal powder is hardly generated even when each electrode is rubbed inside a high voltage introduction insulator.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the open X-ray tube according to the present invention inserts a high-voltage plug into a high-voltage introducing insulator, applies a high voltage to the electrode, accelerates and converges electrons emitted from the cathode filament, and In an open type X-ray tube that generates X-rays by colliding with a target, the high-voltage introduction insulator is made of ceramics, and the inner surface of the high-voltage introduction insulator into which the high-voltage plug is inserted is subjected to glaze treatment. .
[0013]
The open type X-ray tube of the present invention is configured as described above, and the high voltage introduction insulator is made of ceramics with less outgassing, and the inner surface taper portion of the high voltage plug insertion portion of the high voltage introduction insulator is subjected to glaze treatment, Surface smoothing is performed. This glaze treatment is a surface smoothing treatment performed for the purpose of preventing dirt adhering to the ceramic surface. Therefore, by applying the glaze treatment, the ceramic surface roughness of the inner surface is improved and smoothed. Therefore, when the high-voltage plug of the high-voltage cable is inserted, the generation of metal powder due to the metal terminal at the tip of the high-voltage plug being rubbed against the inner surface ceramics can be reduced, and contamination adhering to the ceramic surface can be prevented.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the open type X-ray tube of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of an open type X-ray tube of the present invention. The open X-ray tube includes a cathode unit 20 for generating an electron beam, an anode unit 21 for accelerating the electron beam, and a target provided on the back side of the X-ray transmission window 14 by converging the accelerated electron beam. 12, a target unit 22 that generates X-rays in the transmission direction.
This open type X-ray tube is different from the conventional open type X-ray tube shown in FIG. 3 in the material of the high voltage introducing insulator 3 and the state of the inner surface into which the high-pressure plug 23 on the atmosphere side is inserted, Others are the same.
As shown in FIG. 2, the open-type X-ray tube has a high-voltage introducing insulator 3 side with a flange 33 attached to the vacuum chamber 5 and an internal taper formed of ceramic and attached to the flange 33 and into which the high-pressure plug 23 is inserted. A high voltage introduction insulator 3 having a glazed taper portion 19 that has been subjected to a glazing process, a ring electrode 29a, a ring electrode 30a, a pin electrode 28a formed and embedded at the tip of the high voltage introduction insulator 3; It consists of a lead wire 31 and a pin 32 of an output terminal.
[0015]
The high voltage introduction insulator 3 is made of a ceramic that emits less gas at the portion exposed to the vacuum of the high voltage introduction insulator 3, while the ceramic is also used on the atmosphere side where the high voltage plug 23 of the high voltage introduction insulator 3 is inserted. Then, glaze processing is performed on the inner surface taper portion 18 of the ceramic surface, and a glaze processing taper portion 19 is formed.
Since ceramics are used on the vacuum side of the high-voltage introducing insulator 3, gas emission from the surface is small, and the inside of the vacuum chamber 5 of the X-ray tube can be made 1 × 10 ⁻⁸ Torr or more, and the filament 1 It is possible to cope with longer life.
[0016]
In addition, a ceramic that has been subjected to a glaze treatment on the atmosphere side of the high-voltage introduction insulator 3 is used, and the glaze treatment is a surface smoothing treatment that is performed for the purpose of preventing dirt adhering to the ceramic surface.
In general, in the sintering process of ceramics, a part of the raw material powder dissolves with other powders, and part of the powder disappears. At the same time, the process of growing other ceramic powders as particles (Grain) is repeated. Become. At this time, if there is growth in which only specific particles become abnormally large (abnormal grain growth), after firing, the microstructure of the ceramic is disturbed, forming a surface with irregularities such as a mixture of huge particles and fine particles . In such a microstructure, a smooth surface cannot be expected, and how to grow particles uniformly is a necessary condition for smoothing the surface. For this reason, a glaze (glaze: glaze) is formed on the surface of the ceramic to make it smooth.
[0017]
The composition of the glaze material varies depending on the base material, but in the case of alumina, SiO ₂ 41, PbO43, Al ₂ O ₃ 3.1, B ₂ O ₃ 4.5, CaO 7.0, ZnO 0.2, Na are expressed in%. ₂ O2.04, K ₂ O1.48, and the softening point is 500 ° C.
And by performing a glaze process, the ceramic surface roughness of an inner surface is improved and smoothed. Since the surface is very smooth, when the high-pressure plug 23 is inserted, the metal terminal at the tip of the high-pressure plug 23 is rubbed against the ceramic surface that has been subjected to the glaze treatment on the inner surface. Therefore, it is difficult for dirt due to adhesion of metal powder to occur.
[0018]
The embedded ring electrode 29a, ring electrode 30a, and pin electrode 28a are provided at positions corresponding to the electrode 29, electrode 30, and electrode 28 of the high-voltage plug 23 shown in FIG. A negative high voltage is applied to the Wehnelt 2 via the lead wire 31 and the pin 32. Each electrode arrangement corresponds to the electrode of the high-voltage plug 23 inserted therein, and is determined by the standard from the compatibility with other X-ray tube apparatuses.
[0019]
Further, the high voltage introducing insulator 3 may be formed with a ceramic shell on the inner and outer surfaces and molded with an epoxy resin or the like inside. To do so, make a ceramic shell with the shape of the part facing the vacuum side, shape the inner shape with epoxy resin etc. with each electrode placed in it, and then make the inner ceramic product Shells may be manufactured separately, and each may be manufactured by bonding with an elastic adhesive or the like.
[0020]
Next, the operation of the open X-ray tube will be described with reference to FIG. First, the high voltage plug 23 is attached to the high voltage introduction insulator 3. At this time, since the inside of the high-voltage introducing insulator 3 is made of a ceramic that has been subjected to glaze treatment, the electrodes 28, 29, and 30 provided at the tip of the high-voltage plug 23 are formed on the glaze treatment taper portion 19. Even if they come into contact, the high-voltage plug 23 can be attached to the high-voltage introduction insulator 3 without scattering metal powder or the like. Next, the open vacuum chamber 5 is opened, and the filament 1 is replaced with a new one. Then, the vacuum chamber 5 is closed and roughed with a rotary pump, and then a turbo molecular pump is operated to evacuate the vacuum chamber 5 to a vacuum.
[0021]
At this time, gas is also released from the surface of each component in the vacuum chamber 5. Usually, each part is made of a metal that emits less gas, such as stainless steel, aluminum, nickel chrome steel, or the like. The surface exposed to the vacuum of the conventional high voltage introducing insulator 3 is made of an epoxy resin, and the degree of vacuum in the vacuum chamber 5 does not increase due to gas discharge from this portion, and X-rays are generated at a low degree of vacuum. The tube is in operation, and at the same time the filament 1 evaporates, it is struck with internal gas molecules, thins and thins, has a short life, and the filament 1 must be replaced every 200 hours. It was. The high voltage introducing insulator 3 used in the open type X-ray tube uses a ceramic that emits a small amount of gas on the surface exposed to vacuum, so that the gas emission from the surface is very small. The degree of vacuum in the chamber 5 can be set to 1 × 10 ⁻⁸ Torr or more.
[0022]
Thereby, the lifetime of the filament 1 can be extended. Next, the sample 15 is set on the sample stage. When the X-ray condition is set by the controller and the X-ray emission button is turned ON, the electrodes 28, 29, and 3 are formed by three conductors molded in the high-voltage plug 23 from the high-voltage generator via the cable 25. From 30, a negative high voltage is applied to the filament 1 and the Wehnelt 2 via the pin electrode 28 a, the ring electrode 29 a, and the ring electrode 30 a of the high voltage introducing insulator 3. When the X-ray tube heating current of the control panel of the controller is adjusted to increase the current flowing through the filament 1, electrons are emitted from the filament 1 and drawn out by the Wehnelt 2 due to the high electric field between the anodes 4 at the ground potential. Accelerated and enters the pipe 6 through the hole in the center of the perforated anode 4. The accelerated electrons travel as an electron beam, and are converged by the alignment 13 and collide with the target 12 by the converging coil 8 provided under the pole piece 9 to become an electron beam with a small diameter. X-rays are transmitted through the X-ray transmission window 14 from the micro-focus X-ray source of the target 12 and emitted to the outside. Then, the X-ray transmitted through the sample 15 is received by the X-ray detector 16 and the output signal is taken into the controller and displayed on the monitor of the host PC or recorded.
[0023]
When the high-voltage plug 23 is inserted, even if the metal terminal at the tip of the high-pressure plug 23 is rubbed against the glazed ceramic surface, the generation of metal powder is reduced. It was difficult to occur, and during the above operation, a withstand voltage failure due to the induction of discharge by metal powder when a high voltage was applied no longer occurred.
[0024]
In the above embodiment, the entire taper portion of the high-voltage introduction insulator 3 is subjected to the glazing process. However, even if the glazing process is performed only around the terminal (pin electrode 28a, ring electrode 29a, ring electrode 30a) fitting part. It is valid.
[0025]
【The invention's effect】
The open X-ray tube of the present invention is configured as described above, and ceramics with less outgassing are used on the surface of the high-voltage introducing insulator exposed to the vacuum, so that the X-ray tube is operated at a high vacuum. And the life of the filament can be extended.
In addition, since a glaze-treated taper portion that is glazed on ceramics is provided inside the high-voltage introduction insulator to which the high-voltage plug is attached, the electrode provided at the tip of the high-voltage plug is inserted when the high-voltage plug is inserted. In addition, metal powder is less likely to be generated by contact, and since the ceramic surface is smooth, contamination due to the adhesion of metal powder is less likely to occur, and it is stable and high without causing a withstand voltage failure due to induction of discharge by metal powder. A voltage can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an open type X-ray tube of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a cross-sectional structure of a high-voltage introducing insulator on the cathode side of the open type X-ray tube of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional open X-ray tube.
FIG. 4 is a view showing a high-pressure plug of a conventional open X-ray tube.
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of a high-voltage introducing insulator on the cathode side of a conventional open X-ray tube.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Filament 2 ... Wehnelt 3 ... High voltage introduction insulator 4 ... Anode 5 ... Vacuum chamber 12 ... Target 17 ... High voltage cable insertion port 18 ... Inner surface taper part 19 ... Glaze processing taper part 20 ... Cathode part 21 ... Anode part 22 ... Target part 23 ... High-pressure plug 24 ... Mounting sleeve 25 ... Cable 26 ... Support parts 28, 29, 30 ... Electrode 28a ... Pin electrodes 29a, 30a ... Ring electrode 31 ... Lead wire 32 ... Pin 33 ... Flange

Claims

高圧プラグを高電圧導入碍子に挿入して高電圧を電極に印加し、陰極のフィラメントから放出した電子を加速収束させ陽極のターゲットに衝突させてＸ線を発生する開放型Ｘ線管において、前記高電圧導入碍子をセラミックス製とし、かつ前記高圧プラグが挿入される高電圧導入碍子の内面にグレーズ処理を施したことを特徴とする開放型Ｘ線管。An open type X-ray tube in which a high voltage plug is inserted into a high voltage introducing insulator, a high voltage is applied to an electrode, electrons emitted from a cathode filament are accelerated and converged and collided with an anode target to generate X-rays, An open X-ray tube characterized in that the high-voltage introduction insulator is made of ceramics and the inner surface of the high-voltage introduction insulator into which the high-voltage plug is inserted is subjected to glaze treatment.