JP6792676B1 - Ｘ線管 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ部へのＸ線の入射を抑制する。【解決手段】Ｘ線管１０は、電子銃部１１０と、Ｘ線を発生するターゲットＴと、真空筐体部１００とを備える。真空筐体部１００は、ターゲットＴを支持するヘッド部１０１と、絶縁材料からなり、ヘッド部１０１に連結されるバルブ部１０２と、を有する。電子銃部１１０は、出射する電子を集束させる筒形状を呈する第２グリッド電極１２４を有し、第２グリッド電極１２４の少なくとも一部がヘッド部１０１内に位置するようにバルブ部１０２に支持されている。第２グリッド電極１２４は、ターゲットＴにおけるＸ線発生位置Ｐから見たときに、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２への視線を遮っている。【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線管に関する。

特許文献１には、Ｘ線を発生させるＸ線管が記載されている。このＸ線管は、電子を出射する電子銃部と、電子の入射によってＸ線を発生するターゲットと、これらを収容する絶縁材料からなるバルブ部（ガラス製気密容器）を備えている。電子銃部は、バルブ部によって保持されている。

特開２００７−６６６９４号公報

ここで、上述したようなＸ線管においては、ターゲットで発生したＸ線が、Ｘ線管外に放出されるだけでなく、Ｘ線管内の真空領域側にも放出され、バルブ部に入射する。その際、絶縁体であるバルブ部にＸ線が入射すると、バルブ部が帯電することによって耐電圧能が低下し、放電が生じることがある。

そこで、本発明は、バルブ部へのＸ線の入射を抑制可能なＸ線管を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線管は、電子を出射する電子銃部と、電子の入射によってＸ線を発生するターゲットと、電子銃部及びターゲットを収容する真空筐体部とを備えるＸ線管であって、真空筐体部は、ターゲットを支持する金属筐体部と、絶縁材料からなり、金属筐体部に連結されるバルブ部と、を有し、電子銃部は、出射する電子を集束させる筒形状を呈する集束電極部を電子の出射側の端部に有し、集束電極部の少なくとも一部が金属筐体部内に位置するようにバルブ部に支持され、集束電極部は、ターゲットにおけるＸ線発生位置から見たときに、Ｘ線発生位置からバルブ部への視線を遮っている。

このＸ線管では、少なくとも一部が金属筐体部内に位置する集束電極部によって、ターゲットにおけるＸ線発生位置からバルブ部への視線が遮られている。これにより、ターゲットのＸ線発生位置から真空筐体部内の真空領域にＸ線が放出されたとしても、Ｘ線発生位置からバルブ部へ向かうＸ線は集束電極部によって遮られる。このように、Ｘ線管は、バルブ部へのＸ線の入射を抑制できる。

Ｘ線管において、集束電極部は、外側に向けて突出する凸部を有していてもよい。これにより、集束電極部は、凸部によって、Ｘ線発生位置からバルブ部への視線を効率よく遮ることができる。すなわち、集束電極部は、凸部によって、Ｘ線発生位置からバルブ部へ向かうＸ線を効率よく遮ることができる。

Ｘ線管において、凸部は、集束電極部の外周面においてターゲット側の端部に設けられていてもよい。この場合、凸部は、Ｘ線発生位置により近い位置においてＸ線を遮ることができる。すなわち、凸部は、Ｘ線発生位置からＸ線が大きく広がる前にＸ線を遮ることができる。これにより、Ｘ線管は、凸部の突出高さを抑制しつつ、バルブ部へのＸ線の入射を抑制できる。

Ｘ線管において、凸部の角部は、湾曲するように丸められていてもよい。この場合、集束電極部は、凸部の角部に電界が集中することを抑制し、凸部の角部を起点として放電が発生することを抑制できる。

Ｘ線管において、集束電極部の外周面は、ターゲットに向うに従って大径となるテーパ形状を呈していてもよい。これにより、集束電極部は、ターゲット側の端部が滑らかに大径となるため、外周面における局所的な電界の集中を抑制しつつ、大径となる部分によってＸ線発生位置からバルブ部への視線を効率よく遮ることができる。すなわち、集束電極部は、大径となる部分によって、Ｘ線発生位置からバルブ部へ向かうＸ線を効率よく遮ることができる。

Ｘ線管において、集束電極部の外周面と集束電極部におけるターゲット側の端面との角部は、湾曲するように丸められていてもよい。この場合、集束電極部は、集束電極部の外周面と集束電極部におけるターゲット側の端面との角部に電界が集中することを抑制し、この角部を起点として放電が発生することを抑制できる。

本発明によれば、バルブ部へのＸ線の入射を抑制できる。

図１は、実施形態に係るＸ線発生装置を示す縦断面図である。 図２は、図１のＸ線管を縦方向に切った端面図である。 図３は、第１変形例に係るＸ線管を縦方向に切った端面図である。 図４は、第１変形例に係るＸ線管の第２グリッド電極の変形例であり、第２グリッド電極を縦方向に切った端面図である。 図５は、第２変形例に係るＸ線管を縦方向に切った端面図である。 図６は、第３変形例に係るＸ線管を縦方向に切った端面図である。 図７は、第４変形例に係るＸ線管を縦方向に切った端面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当する要素同士には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１及び図２に示されるように、Ｘ線発生装置１は、例えば、被検体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１は、Ｘ線管１０、装置筐体部２０、及び電源部３０を備える。

Ｘ線管１０は、真空筐体部１００、電子銃部１１０、及びターゲットＴを備えている。電子銃部１１０は、出射軸ＭＸに沿って電子ビームＭ（電子）を出射する。Ｘ線管１０は、電子銃部１１０からの電子ビームＭがターゲットＴに入射することにより発生し、且つ当該ターゲットＴ自身を透過したＸ線ＸＲを、Ｘ線出射窓１０４から出射する透過型のＸ線管である。Ｘ線管１０は、真空の内部空間Ｒを有する真空筐体部１００を備えた真空封止型のＸ線管である。なお、以下では、説明の便宜上、電子銃部１１０に対してターゲットＴが設けられている側を「前側」とし、その反対側を「後ろ側」とする。

真空筐体部１００は、電子銃部１１０、及びターゲットＴを収容する。真空筐体部１００は、Ｘ線管１０の管軸ＡＸに沿って延在する略円柱状の外形を呈する。なお、本実施形態においては、管軸ＡＸは、出射軸ＭＸと同軸となっている。管軸ＡＸと出射軸ＭＸとが同軸であるため、以下では、これらをまとめて軸Ｌとも称する。真空筐体部１００は、金属材料（例えば、ステンレス、銅、銅合金、鉄合金等）により形成されたヘッド部（金属筐体部）１０１と、絶縁材料（例えば、ガラス、セラミック等）により形成されたバルブ部１０２とを備える。ヘッド部１０１は、バルブ部１０２の前側に配置されている。ヘッド部１０１とバルブ部１０２とは、コバール等の金属材料からなるバルブフランジ１０３によって互いに連結されている。

バルブ部１０２は、Ｘ線管１０の管軸ＡＸに沿って延在する円筒形状を呈している。バルブ部１０２の後ろ側の端部には、前側に向かって折り返されるように管軸ＡＸに沿って延在して形成された円筒形状の凹部１０２ｗが設けられている。すなわち、バルブ部１０２は、外筒１０２ａと、外筒１０２ａ内に配置される内筒１０２ｂと、外筒１０２ａの後ろ側の端部と内筒１０２ｂの後ろ側の端部とを連結する筒連結部１０２ｃとを有している。外筒１０２ａ及び内筒１０２ｂは、軸Ｌに沿って延在している。

内筒１０２ｂの前側の端部の開口部には、当該開口部を封止するようにステム部１０５が設けられている。ステム部１０５は、バルブフランジ１０６、ステムフランジ１０７、及びステム１０８を備えている。ステム１０８は、絶縁材料（例えば、ガラス、セラミック等）からなり、円形の板状を呈している。ステムフランジ１０７は、導電材料（例えばコバール等）からなり、円筒形状を呈している。ステムフランジ１０７の内側には、ステム１０８が固定されている。バルブフランジ１０６は、導電材料（例えばコバール等）からなり、略円筒形状を呈している。ステムフランジ１０７は、バルブフランジ１０６内に嵌め込まれて固定されている。バルブフランジ１０６は、バルブ部１０２における内筒１０２ｂの前側の端部に連結される。

ステム１０８には、ステムピンＳが設けられている。ステムピンＳは、真空筐体部１００の内部領域と外部領域とにわたってステム１０８を貫通した状態で延在している。ステムピンＳは、電子銃部１１０の各構成要素（ヒーター１２１等）に電気的に接続されて、電子銃部１１０の各構成要素に対して給電等を行う。

ステム部１０５は、内部空間Ｒの所定位置で電子銃部１１０を保持する。すなわち、電子銃部１１０は、ステム部１０５を介してバルブ部１０２に支持される。つまり、凹部１０２ｗによって、ヘッド部１０１と電子銃部１１０との沿面距離を延ばして耐電圧特性を向上させると共に、内部空間Ｒ内において電子銃部１１０をターゲットＴに近づけて配置することで、電子ビームＭを微小焦点化させやすくしている。

ヘッド部１０１は、金属材料により形成され、電位的にＸ線管１０のアノードに相当する。ヘッド部１０１は、両端に開口を備え、軸Ｌに沿って延在する略円筒形状を呈する。ヘッド部１０１は、後ろ側の開口において、軸Ｌに沿って延在するバルブ部１０２と連通する（図２参照）。

ヘッド部１０１の前側面には、ヘッド部１０１の前側の開口１０１ａを覆うようにＸ線出射窓１０４が固定されている。Ｘ線出射窓１０４は、例えば、円形の板状を呈する。Ｘ線出射窓１０４は、例えば、ベリリウム、アルミニウム、ダイヤモンド等のＸ線透過性の高い材料で形成されている。

ターゲットＴは、Ｘ線出射窓１０４の内部空間Ｒ側の面に設けられている。すなわち、ターゲットＴは、ヘッド部１０１によって支持されている。本実施形態において、ターゲットＴは、Ｘ線出射窓１０４の内部空間Ｒ側の面に成膜されている。ターゲットＴは、電子ビームＭ（電子）の入射によりＸ線を発生する。ターゲットＴとしては、例えば、タングステン、モリブデン、銅等が用いられる。

電子銃部１１０は、ターゲットＴに向けて電子を出射する。電子銃部１１０は、ヒーター１２１、カソード１２２、第１グリッド電極１２３、第２グリッド電極（集束電極部）１２４、及び電子銃筐体部１２５を備えている。

ヒーター１２１は、通電によって発熱するフィラメントにより形成されている。カソード１２２は、ヒーター１２１によって加熱されることによって電子を放出する電子放出源となる。第１グリッド電極１２３は、カソード１２２から放出される電子の量を制御する。

第２グリッド電極１２４は、第１グリッド電極１２３を通過した電子をターゲットＴに向けて集束させる。第２グリッド電極１２４は、電子ビームＭを構成する電子を引き出すための電界を形成する引き出し電極としても機能する。第１グリッド電極１２３は、カソード１２２と第２グリッド電極１２４との間に配置されている。電子銃筐体部１２５は、導電材料（例えばステンレス等）からなり、円筒形状を呈している。電子銃筐体部１２５は、ヒーター１２１、カソード１２２、及び第１グリッド電極１２３を収容する。電子銃筐体部１２５の前側の端部は、第２グリッド電極１２４に連結されており、第２グリッド電極１２４に対する給電経路にもなっている。電子銃筐体部１２５の後ろ側の端部は、ステム部１０５に連結されている。

装置筐体部２０は、筒部材（収容部）２１と、電源部３０の一部である電源ケース３３とを備える。筒部材２１は、金属により形成されている。筒部材２１は、その両端に開口を有する円筒形状を呈し、内部空間２１ｃを有する。筒部材２１は、その一端側の開口２１ａにＸ線管１０のバルブ部１０２が挿入されている。これにより、筒部材２１は、Ｘ線管１０の少なくとも一部を収容する。より具体的には、筒部材２１は、本実施形態においてはバルブ部１０２の全体を収容している。

筒部材２１の開口２１ａは、Ｘ線発生装置１のヘッド部１０１によって封止されている。筒部材２１の内部空間２１ｃには、液状の電気絶縁性物質である絶縁油２２が封入されている。

電源部３０は、Ｘ線管１０に電力を供給する機能を有する。電源部３０は、モールドされた固体の絶縁材料、例えば絶縁樹脂であるエポキシ樹脂からなる絶縁ブロック３１と、絶縁ブロック３１中にモールドされた昇圧部３２と、それらを収容し矩形箱状を呈する電源ケース３３とを有する。昇圧部３２は、Ｘ線発生装置１の外部から導入した導入電圧を昇圧して生成した昇圧電圧を、各種条件に基づき、必要に応じて調整することによって高圧電圧を発生させる。絶縁ブロック３１は、昇圧部３２を絶縁材料（例えばエポキシ樹脂等）により封止する。電源部３０（電源ケース３３）には、筒部材２１の他端側が固定されている。これにより、筒部材２１の他端側の開口２１ｂが封止され、絶縁油２２が筒部材２１の内部空間２１ｃに封入される。

また、Ｘ線発生装置１は、昇圧部３２とＸ線管１０とを電気的に接続する給電部４０を備えている。給電部４０は、電源部３０からＸ線管１０へ電力（高圧電圧）を供給する。より詳細には、給電部４０の一方の端部は、昇圧部３２に接続される。給電部４０の他方の端部は、Ｘ線管１０のバルブ部１０２の凹部１０２ｗに挿入され、ステム部１０５において真空の内部空間Ｒから突出するステムピンＳと電気的に接続されている。給電部４０は、電力を供給するための複数本の配線を有している。

なお、本実施形態においては、一例として、ターゲットＴ（アノード）を接地電位とし、電源部３０からは−１００ｋＶの高圧電圧が給電部４０を介してＸ線管１０（電子銃部１１０）に供給される。なお、実際には、電子銃部１１０の各電極には−１００ｋＶの高圧電圧を各電極の機能に合わせて調整した電圧が印可されるが、以降は説明を平易にするために、電子銃部１１０への印可電圧を−１００ｋＶと仮定して記載する。

次に、電子銃部１１０が備える第２グリッド電極１２４の詳細について説明する。図２に示されるように、第２グリッド電極１２４は、電子銃部１１０から出射する電子を集束させる。第２グリッド電極１２４は、筒形状を呈し、電子銃部１１０のターゲットＴ側（電子の出射側）の端部に設けられている。ここで、電子銃部１１０は、第２グリッド電極１２４の少なくとも一部がヘッド部１０１内に位置するようにステム部１０５を介してバルブ部１０２によって支持されている。すなわち、電子銃部１１０の先端部（ターゲットＴ側（電子の出射側）の端部）がヘッド部１０１内に差し込まれている。

ここで、ターゲットＴは、Ｘ線発生位置ＰにおいてＸ線を発生させる。Ｘ線発生位置Ｐとは、ターゲットＴにおいて電子銃部１１０から出射された電子ビームＭ（電子）が入射し、Ｘ線を発生（放出）させる位置である。Ｘ線発生位置Ｐで発生したＸ線はＸ線発生位置Ｐを中心とした全方位に放出されるため、ターゲットＴを透過してＸ線出射窓１０４から出射する以外にも、内部空間Ｒ側にも放出される。

内部空間Ｒ側に放出されたＸ線が絶縁体であるバルブ部１０２に入射すると、バルブ部１０２が帯電して放電することがある。このため、第２グリッド電極１２４は、電子を集束させる機能に加え、内部空間Ｒ側に放出されたＸ線がバルブ部１０２に入射することを抑制する機能を有している。

具体的には、第２グリッド電極１２４は、ターゲットＴにおけるＸ線発生位置Ｐから見たときに、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２への視線を遮っている。ここでの視線を遮ることとは、第２グリッド電極１２４が存在することによって、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２を直接視認する（見通す）ことができないことであり、換言すれば、Ｘ線発生位置Ｐとバルブ部１０２とを結ぶ直線が第２グリッド電極１２４によって遮られるということである。

ここで、筒形状の第２グリッド電極１２４の内側（カソード１２２から放出される電子が通過する空間）を通ってＸ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かう視線は、第１グリッド電極１２３及び電子銃筐体部１２５等によって遮られている。ここでは、第２グリッド電極１２４は、筒形状の第２グリッド電極１２４の外側（第２グリッド電極１２４と真空筐体部１００との間の空間）を通ってＸ線発生位置Ｐからバルブ部１０２を直接視認できないように、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２への視線を遮っている。より詳細には、第２グリッド電極１２４は、ヘッド部１０１の内周面と第２グリッド電極１２４の外周面との隙間を通ってＸ線発生位置Ｐからバルブ部１０２を直接視認できないように、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２への視線を遮っている。

より詳細には、第２グリッド電極１２４は、筒形状を呈する筒部１２４ａ、及び凸部１２４ｂを有している。筒部１２４ａは、軸Ｌに沿って延在している。本実施形態において、筒部１２４ａは、軸Ｌに沿って直線状に延在する円筒形状を呈している。凸部１２４ｂは、筒部１２４ａの外周面に設けられている。凸部１２４ｂは、筒部１２４ａの外周面から外側（ヘッド部１０１の内周面側）に向けて突出している。すなわち、第２グリッド電極１２４は、外側に向けて突出する凸部１２４ｂを有している。凸部１２４ｂは、筒部１２４ａの外周面においてターゲットＴ側の端部に設けられている。

なお、凸部１２４ｂは、筒部１２４ａの外周面において周方向の全域にわたって延在している。すなわち、凸部１２４ｂは、内側に筒部１２４ａが通された環状を呈している。凸部１２４ｂにおける外周側の角部は、湾曲するように丸められている。より詳細には、環状の凸部１２４ｂの外周側（筒部１２４ａから突出している側）において、前側の角部Ｋ１は、湾曲するように角が丸められている。同様に、環状の凸部１２４ｂの外周側（筒部１２４ａから突出している側）において、後ろ側の角部Ｋ２は、湾曲するように角が丸められている。角部Ｋ１における湾曲のＲ形状（曲率）と、角部Ｋ２における湾曲のＲ形状（曲率）とは、互いに異なっていてもよく、互いに同じであってもよい。凸部１２４ｂは、断面の形状が半円形状となっていてもよい。

第２グリッド電極１２４は、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かう視線を遮っている。具体的には、例えば、矢印Ａ１で示されるように、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２（外筒１０２ａ）へ向かう視線が凸部１２４ｂによって遮られている。なお、例えば、矢印Ａ２及びＡ３で示される視線は、Ｘ線発生位置Ｐからヘッド部１０１へ向かっており、第２グリッド電極１２４によって遮られていないが、ヘッド部１０１は金属材料からなるため、Ｘ線が入射しても帯電するようなことはない。

第２グリッド電極１２４は、例えば、Ｘ線を遮蔽可能な金属材料からなる。第２グリッド電極１２４の材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、ステンレス等が用いられてもよい。また、電子銃部１１０は高温となる。このため、第２グリッド電極１２４は、Ｘ線を遮蔽可能な金属材料のうち、例えば、予め定められた温度（例えば、１０００度）以上の融点を有する高融点金属材料によって構成されていてもよい。高融点金属材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、等が用いられてもよい。

なお、図２では、第２グリッド電極１２４の内周面の形状として、一例として、軸Ｌ方向に沿って直線的に延在する円筒形状の場合が示されている。しかしながら、第２グリッド電極１２４の内周面の形状は、種々の形状が採用され得る。

以上のように、Ｘ線管１０では、第２グリッド電極１２４によって、ターゲットＴにおけるＸ線発生位置Ｐからバルブ部１０２への視線が遮られている。これにより、ターゲットＴのＸ線発生位置Ｐから真空筐体部１００の内部空間Ｒ（真空領域）にＸ線が放出されたとしても、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線は第２グリッド電極１２４によって遮られる。すなわち、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ直線的に進行するＸ線（Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ直接入射するＸ線）が第２グリッド電極１２４によって遮られる。従って、バルブ部１０２にＸ線が入射することによってバルブ部１０２が帯電することが抑制される。このように、Ｘ線管１０は、バルブ部１０２へのＸ線の入射を抑制できる。

さらに、第２グリッド電極１２４の先端部（ターゲットＴ側（電子の出射側）の端部）がヘッド部１０１内に位置するように配置されているため、第２グリッド電極１２４の全体がバルブ部１０２内に位置するように配置した場合と比べ、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線を効率よく遮ることができる。仮に、第２グリッド電極１２４の全体がバルブ部１０２内に位置するように配置した場合、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線は、第２グリッド電極１２４の先端部近傍であっても、既に大きく広がっている。そのため、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線を第２グリッド電極１２４で遮るには、第２グリッド電極１２４をバルブ部１０２の内壁近傍まで連続的に延在させる必要がある。その場合、第２グリッド電極１２４と真空筐体部１００とが近接するために、両者の間の耐電圧能が低下し、放電が発生しやすくなる。また、第２グリッド電極１２４の重量が大きく増加するため、電子銃部１１０の耐震性も低下する。対して、第２グリッド電極１２４の先端部（ターゲットＴ側（電子の出射側）の端部）がヘッド部１０１内に位置するように配置することで、Ｘ線発生位置ＰからＸ線が大きく広がる前にＸ線を遮ることができる。そのため、第２グリッド電極１２４においてＸ線の遮蔽を行う部分（例えば凸部１２４ｂ）が大きくなることを抑制し、電子銃部１１０における耐電圧能及び耐震性の低下を抑制できる。

第２グリッド電極１２４は、筒部１２４ａから外側に向けて突出する凸部１２４ｂを有している。これにより、第２グリッド電極１２４は、凸部１２４ｂによって、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２への視線を効率よく遮ることができる。すなわち、第２グリッド電極１２４は、凸部１２４ｂによって、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線を効率よく遮ることができる。この場合、第２グリッド電極１２４は、第２グリッド電極１２４全体の大きさが大きくなることを抑制しつつ、凸部１２４ｂを用いてバルブ部１０２へ向かう視線を効率よく遮ることができる。

また、第２グリッド電極１２４は、凸部１２４ｂ以外の部分が絞り込まれた形状となる。すなわち、第２グリッド電極１２４は、筒部１２４ａのうち凸部１２４ｂが設けられていない部分が、凸部１２４ｂが設けられている部分に対して絞り込まれた形状（外径が小さい形状）となっている。これにより、第２グリッド電極１２４は、凸部１２４ｂ以外の部分（筒部１２４ａの外周面が露出している部分）において、ヘッド部１０１の内面と第２グリッド電極１２４の外周面との距離を離すことができる。このため、第２グリッド電極１２４は、ヘッド部１０１の内面と第２グリッド電極１２４の外周面との間での放電の発生を抑制できる。

また、第２グリッド電極１２４は、凸部１２４ｂ以外の部分が絞り込まれているため、第２グリッド電極１２４全体の大きさを小さくすることができ、第２グリッド電極１２４自体の重量の増加を抑制し、電子銃部１１０における耐震性の低下も抑制することができる。

凸部１２４ｂは、筒部１２４ａの外周面における前側（ターゲットＴ側）の端部に設けられている。この場合、凸部１２４ｂは、Ｘ線発生位置Ｐにより近い位置においてＸ線を遮ることができる。すなわち、凸部１２４ｂは、Ｘ線発生位置ＰからＸ線が大きく広がる前にＸ線を遮ることができる。これにより、Ｘ線管１０は、凸部１２４ｂの突出高さを抑制しつつ、バルブ部１０２へのＸ線の入射を抑制できる。

なお、第２グリッド電極１２４の形状は、上述した形状に限定されない。例えば、第２グリッド電極１２４が備える凸部１２４ｂの角部Ｋ１及び角部Ｋ２は、湾曲するように丸められていなくてもよい。凸部１２４ｂは、筒部１２４ａの外周面においてターゲットＴ側の端部に設けられていなくてもよい。すなわち、凸部１２４ｂは、例えば、筒部１２４ａの外周面においてターゲットＴ側の端部から後ろ側にずれた位置に設けられていてもよい。

（Ｘ線管の第１変形例）
次に、上記実施形態におけるＸ線管１０の第１変形例について説明する。以下では、実施形態におけるＸ線管１０との相違点を中心に説明し、共通の構成については説明を省略する。以下で説明する他の変形例においても、相違点のみを中心に説明する。図３に示されるように、Ｘ線管１０Ａは、実施形態におけるＸ線管１０の第２グリッド電極１２４に代えて、第２グリッド電極１２４とは形状の異なる第２グリッド電極（集束電極部）１２６を備えている。

第２グリッド電極１２６は、筒形状を呈している。本実施形態において、第２グリッド電極１２６は、軸Ｌに沿って延在する円筒形状を呈している。第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１は、ターゲットＴに向うに従って大径となるテーパ形状を呈している。本変形例においては、第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１は、一例として、ターゲットＴに向うに従って一定の割合で徐々に（滑らかに）大径となるテーパ形状を呈している。第２グリッド電極１２６は、ターゲットＴ側に向うに従って（前側に向うに従って）筒の肉厚が厚くなっている。

なお、図３では、第２グリッド電極１２６の内周面の形状として、一例として、軸Ｌ方向に沿って直線的に延在する円筒形状の場合が示されている。しかしながら、第２グリッド電極１２６の内周面の形状は、種々の形状が採用され得る。

第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１と、第２グリッド電極１２６のターゲットＴ側（前側）の端面Ｆ２との角部Ｋ３は、湾曲するように丸められている。よって第２グリッド電極１２６は、ターゲットＴに向うに従って、所定の位置まではテーパ形状によって大径化した後、角部Ｋ３における湾曲に伴って小径化され、端面Ｆ２へとつながっている。また、端面Ｆ２はターゲットＴと対向するような平面部となっている。つまり、第２グリッド電極１２６の最先端部の端面Ｆ２がターゲットＴと対向するような平面部となっているため、Ｘ線発生位置Ｐにより近い位置においてＸ線を遮ることができる。すなわち、Ｘ線発生位置ＰからＸ線が大きく広がる前にＸ線を遮ることができるため、テーパ形状の径が大きくなることを抑制することができる。よって電子銃部１１０における耐電圧能及び耐震性の低下を抑制できる。また、第２グリッド電極１２６は、ターゲットＴ側に向うに従って（前側に向うに従って）筒の肉厚が厚くなっているため、ターゲットＴ側（前側）において十分なＸ線遮蔽能を持たせるとともに、後ろ側での不要な重量増を抑制することができる。

以上のように、このＸ線管１０Ａの第２グリッド電極１２６は、ターゲットＴ側の端部が大径となり、大径となる部分によってＸ線発生位置Ｐからバルブ部１０２への視線を効率よく遮ることができる。すなわち、第２グリッド電極１２６は、大径となる部分によって、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線を効率よく遮ることができる。このように、第２グリッド電極１２６は、第２グリッド電極１２６全体の大きさが大きくなることを抑制しつつ、バルブ部１０２へ向かうＸ線を効率よく遮ることができる。従って、Ｘ線管１０Ａは、実施形態におけるＸ線管１０と同様に、バルブ部１０２へのＸ線の入射を抑制できる。

また、第２グリッド電極１２６は、ターゲットＴから離間するに従って絞り込まれた形状となる。すなわち、第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１の外径が、ターゲットＴから離間するに従って小径となっている。これにより、第２グリッド電極１２６は、大径の部分以外の部分において、ヘッド部１０１の内面と第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１との距離を離すことができる。このため、第２グリッド電極１２６は、ヘッド部１０１の内面と第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１との間での放電の発生を抑制できる。

また、第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１が滑らかなテーパ形状となっており、第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１には内側（内周側）に向けて入り込むような形状の部位（凹部）が形成されていない。このため、外周面Ｆ１における局所的な電界の集中を抑制し、放電を抑制することができることに加え、第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１にゴミ等が付着することを抑制できる。例えば、このゴミ等としては、第２グリッド電極１２６を形成するときの削りかすなどが挙げられる。このように、Ｘ線管１０Ａは、第２グリッド電極１２６の外周面Ｆ１にゴミ等が付着することを抑制できるため、このゴミ等を起点として放電が発生することを抑制できる。

第２グリッド電極１２６の角部Ｋ３は、湾曲するように丸められている。この場合、第２グリッド電極１２６は、角部Ｋ３に電界が集中することを抑制し、この角部Ｋ３を起点として放電が発生することを抑制できる。

なお、第２グリッド電極１２６の形状は、上述した形状に限定されない。例えば、第２グリッド電極１２６の角部Ｋ３は、湾曲するように丸められていなくてもよい。

（第２グリッド電極の変形例）
次に、上記第１変形例におけるＸ線管１０Ａの第２グリッド電極１２６の変形例について説明する。図４に示されるように、第２グリッド電極（集束電極部）１２６Ａは、上記第１変形例における第２グリッド電極１２６に対して、内周面Ｆ３の形状が主に異なっている。

第２グリッド電極１２６Ａは、後ろ側（電子銃筐体部１２５側）の端部に後壁部Ｂを備えている。後壁部Ｂには、カソード１２２から放出された電子が通過する出射孔Ｂａが設けられている。後壁部Ｂよりも前側において、第２グリッド電極１２６Ａの内周面Ｆ３の形状は、ターゲットＴ側に向うに従って大径となる略テーパ形状を呈している。より詳細には、第２グリッド電極１２６Ａの内周面Ｆ３は、後壁部Ｂ側からターゲットＴ側の端部に向って順に、第１筒状部Ｎ１、第１テーパ筒状部Ｎ２、連結部Ｎ３、第２筒状部Ｎ４、第２テーパ筒状部Ｎ５、及び第３筒状部Ｎ６を含んで構成されている。

第１筒状部Ｎ１は、軸Ｌに沿って延在すると共に、出射孔Ｂａよりも大径の円筒形状を呈している。第１筒状部Ｎ１の内径は一定となっている。第１テーパ筒状部Ｎ２は、軸Ｌに沿って延在すると共に、ターゲットＴ側に向うに従って徐々に大径となるテーパ形状を呈している。第１テーパ筒状部Ｎ２の後ろ側の端部は、第１筒状部Ｎ１の前側の端部に連結されている。第２筒状部Ｎ４は、軸Ｌに沿って延在すると共に、円筒状形状を呈している。第２筒状部Ｎ４の内径は、第１テーパ筒状部Ｎ２の前側の内径よりも大径となっている。第２筒状部Ｎ４の内径は、一定となっている。連結部Ｎ３は、第１テーパ筒状部Ｎ２の前側の端部と第２筒状部Ｎ４の後ろ側の端部とを連結する環状を呈している。

第２テーパ筒状部Ｎ５は、軸Ｌに沿って延在すると共に、ターゲットＴ側に向うに従って徐々に大径となるテーパ形状を呈している。第２テーパ筒状部Ｎ５の後ろ側の端部は、第２筒状部Ｎ４の前側の端部に連結されている。第３筒状部Ｎ６は、軸Ｌに沿って延在すると共に、円筒形状を呈している。第３筒状部Ｎ６の内径は、第２テーパ筒状部Ｎ５の前側の内径と同じとなっている。第３筒状部Ｎ６の後ろ側の端部は、第２テーパ筒状部Ｎ５の前側の端部に連結されている。

一例として、第１筒状部Ｎ１における軸Ｌ方向の長さは、第１テーパ筒状部Ｎ２における軸Ｌ方向の長さよりも短い。一例として、第１テーパ筒状部Ｎ２における軸Ｌ方向の長さは、第２筒状部Ｎ４における軸Ｌ方向の長さよりも短い。一例として、第２筒状部Ｎ４における軸Ｌ方向の長さは、第２テーパ筒状部Ｎ５における軸Ｌ方向の長さよりも短い。一例として、第３筒状部Ｎ６における軸Ｌ方向の長さは、第１筒状部Ｎ１における軸Ｌ方向の長さよりも長く、第１テーパ筒状部Ｎ２における軸Ｌ方向の長さよりも短い。

第２グリッド電極１２６Ａの内周面Ｆ３（第３筒状部Ｎ６）と、第２グリッド電極１２６ＡのターゲットＴ側（前側）の端面Ｆ２との角部Ｋ４は、湾曲するように丸められている。本変形例においては、一例として、角部Ｋ３における湾曲のＲ形状（曲率）は、角部Ｋ４における湾曲のＲ形状（曲率）よりも緩やか（曲率が小さい）となっている。

以上のように、第２グリッド電極１２６Ａは、第１変形例における第２グリッド電極１２６と同様に、バルブ部１０２へのＸ線の入射を抑制できる。さらに、第２グリッド電極１２６Ａは、外周面Ｆ１と端面Ｆ２とをつなぐ角部Ｋ３における湾曲のＲ形状（曲率）を緩やかにすることで、外表面を滑らかな形状としつつ、内周面Ｆ３の形状を上述した形状とすることにより、耐電圧能の低下を抑制することと、カソード１２２から放出された電子を適切に集束させることとを両立させることができる。

なお、第２グリッド電極１２６Ａの形状は、上述した形状に限定されない。例えば、第２グリッド電極１２６の角部Ｋ３及びＫ４は、湾曲するように丸められていなくてもよい。また、第２グリッド電極１２６Ａの内周面Ｆ３の形状は、上述した形状に限定されない。

（Ｘ線管の第２変形例）
次に、上記実施形態におけるＸ線管１０の第２変形例について説明する。図５に示されるように、Ｘ線管１０Ｂは、反射型のＸ線管である。Ｘ線管１０Ｂは、電子銃部１１０の前側の位置においてターゲットＴを支持するターゲット支持体１０９を備えている。ターゲットＴは、ターゲット支持体１０９におけるターゲット形成面１０９ａ上に成膜されている。ターゲット形成面１０９ａは、ターゲット形成面１０９ａの法線方向と、軸Ｌ方向とが交差するようにターゲット支持体１０９の外面に設けられている。

Ｘ線管１０Ｂのヘッド部（金属筐体部）１０１Ｂは、電子銃部１１０の前側の正面位置とは異なる位置に開口１０１ａを有している。ヘッド部１０１Ｂは、上記実施形態におけるＸ線管１０のヘッド部１０１と同様に、金属材料により形成され、電位的にＸ線管１０Ｂのアノードに相当する。ヘッド部１０１Ｂの開口１０１ａは、Ｘ線出射窓１０４によって覆われている。Ｘ線管１０Ｂは、電子銃部１１０からの電子ビームＭがターゲットＴに入射することにより発生したＸ線を、Ｘ線出射窓１０４から出射する。

第２グリッド電極１２４は、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かう視線を遮っている。具体的には、矢印Ａ１で示されるように、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２（外筒１０２ａ）へ向かう視線が凸部１２４ｂによって遮られている。なお、矢印Ａ２及びＡ３で示される視線は、Ｘ線発生位置Ｐからヘッド部１０１Ｂへ向かっており、第２グリッド電極１２４によって遮られていない。

このように、Ｘ線管１０Ｂは、反射型のＸ線管である。この場合であっても、Ｘ線管１０Ｂは、実施形態におけるＸ線管１０と同様に、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線を第２グリッド電極１２４によって遮ることができ、バルブ部１０２へのＸ線の入射を抑制できる。

（Ｘ線管の第３変形例）
次に、上記実施形態におけるＸ線管１０の第３変形例について説明する。図６に示されるように、本変形例に係るＸ線管１０Ｃは、上記第２変形例に係るＸ線管１０Ｃと同様に、反射型のＸ線管である。但し、本変形例に係るＸ線管１０Ｃは、ターゲットＴを支持するターゲット支持体１０９が、保持バルブ部１４２によって保持されている。

より詳細には、真空筐体部１００Ｃは、バルブ部１０２、筐体部（金属筐体部）１４１、及び保持バルブ部１４２を備えている。筐体部１４１は、金属材料（例えば、ステンレス、銅、銅合金、鉄合金等）により形成されている。筐体部１４１は、円筒形状を呈し、軸Ｌに沿って延在するように配置されている。筐体部１４１には、開口部１４１ａが設けられている。開口部１４１ａは、Ｘ線出射窓１０４によって覆われている。筐体部１４１の後ろ側の端部は、バルブフランジ１０３によってバルブ部１０２の前側の端部に連結されている。

保持バルブ部１４２は、絶縁材料（例えば、ガラス、セラミック等）により形成されている。保持バルブ部１４２は、円筒形状を呈し、管軸ＡＸ（軸Ｌ）に沿って延在するように配置されている。保持バルブ部１４２の後ろ側の端部は、コバール等の金属材料からなる接続部１４３によって筐体部１４１の前側の端部に連結されている。

ターゲットＴを支持するターゲット支持体１０９は、筐体部１４１及び保持バルブ部１４２内に配置されている。ターゲット支持体１０９は、保持バルブ部１４２の前側の端部に連結され、保持バルブ部１４２との連結部から電子銃部１１０側に向って延びている。保持バルブ部１４２は、コバール等の金属材料からなる接続部１４４によってターゲット支持体１０９に連結されている。このように、筐体部１４１は、保持バルブ部１４２を介してターゲットＴ（ターゲット支持体１０９）を支持する。Ｘ線管１０Ｃは、電子銃部１１０からの電子ビームＭがターゲットＴに入射することにより発生したＸ線を、Ｘ線出射窓１０４から出射する。

ここで、本変形例のＸ線管１０Ｃでは、電子銃部１１０が絶縁体（バルブ部１０２）で支持されると共に、ターゲットＴ（ターゲット支持体１０９）も絶縁体（保持バルブ部１４２）で支持されている。これにより、電子銃部１１０側とターゲットＴ側とのそれぞれに電圧を印加できる。すなわち、例えば、Ｘ線管１０ＣがＸ線の照射に１００ｋｖの電圧を必要とする場合、筐体部１４１を接地電位とし、電子銃部１１０側に−５０ｋＶの電圧を印加し、ターゲットＴ側に５０ｋＶの電圧を印加する。これにより、必要とされる１００ｋＶの電位差を、ターゲットＴと電子銃部１１０との間で得ることができる。このように、必要な電圧を分圧してターゲットＴ側と電子銃部１１０側とに印加することにより、それぞれの部位に印加する電圧値自体を下げることができ、それぞれの部位に要求される耐電圧能を下げることができる。

本変形例におけるＸ線管１０Ｃにおいても、第２グリッド電極１２４によって、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かう視線を遮ることができる。このため、Ｘ線管１０Ｃは、実施形態におけるＸ線管１０と同様に、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２へ向かうＸ線を第２グリッド電極１２４によって遮ることができ、バルブ部１０２へのＸ線の入射を抑制できる。

（Ｘ線管の第４変形例）
次に、上記実施形態におけるＸ線管１０の第４変形例について説明する。図７に示されるように、Ｘ線管１０Ｄは、上記実施形態のＸ線管１０とは異なり、バルブ部１０２Ｄが円筒形状を呈している。すなわち、バルブ部１０２Ｄは、上記実施形態のＸ線管１０とは異なり、後ろ側の端部が折り返されておらず、直線状に延在する円筒形状を呈している。Ｘ線管１０Ｄは、真空筐体部１００Ｄ、電子銃部１１０、及びターゲットＴを備えている。

真空筐体部１００Ｄは、電子銃部１１０Ｃ、及びターゲットＴを収容する。真空筐体部１００Ｄは、ヘッド部１０１と、絶縁材料（例えば、ガラス、セラミック等）により形成されたバルブ部１０２Ｄとを備える。ヘッド部１０１とバルブ部１０２Ｄとは、コバール等からなるバルブフランジ１０３によって互いに連結されている。

バルブ部１０２Ｄは、管軸ＡＸ（軸Ｌ）に沿って延在する円筒形状に形成されている。バルブ部１０２Ｄの後ろ側の端部の開口には、当該開口を封止するようにステム部１０５Ｄが設けられている。バルブ部１０２Ｄの前側の端部の開口は、ヘッド部１０１によって封止されている。

ステム部１０５Ｄは、内部空間Ｒの所定位置で電子銃部１１０を保持する。すなわち、電子銃部１１０は、ステム部１０５Ｄを介してバルブ部１０２Ｄに支持される。ステム部１０５Ｄは、バルブフランジ１０６Ｄ、ステムフランジ１０７、及びステム１０８を備えている。バルブフランジ１０６Ｄは、導電材料（例えばコバール等）からなり、円筒形状を呈している。ステムフランジ１０７は、バルブフランジ１０６Ｄ内に嵌め込まれて固定されている。バルブフランジ１０６Ｄは、バルブ部１０２Ｄの後ろ側の端部に連結される。

本変形例におけるＸ線管１０Ｄにおいても、第２グリッド電極１２４によって、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２Ｄへ向かう視線を遮ることができる。このため、Ｘ線管１０Ｄは、実施形態におけるＸ線管１０と同様に、Ｘ線発生位置Ｐからバルブ部１０２Ｄへ向かうＸ線を第２グリッド電極１２４によって遮ることができ、バルブ部１０２ＤへのＸ線の入射を抑制できる。

以上、本発明の種々の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、上記の種々の実施形態及び種々の変形例の少なくとも一部が任意に組み合わせられてもよい。

例えば、図７に示される第４変形例におけるＸ線管１０Ｄは、図５に示されるＸ線管１０Ｂのように、反射型のＸ線管とされてもよい。また、図７に示される第４変形例におけるＸ線管１０Ｄは、図６に示されるＸ線管１０Ｃのように、絶縁材料からなる保持バルブによってターゲットＴが設けられたターゲット支持体を保持する構成とされてもよい。

第２グリッド電極は、第２グリッド電極１２４のように凸部１２４ｂを備えること、及び第２グリッド電極１２６のようにテーパ形状となっていること、以外の構成によって、Ｘ線発生位置からバルブ部への視線を遮っていてもよい。例えば、第２グリッド電極は、実施形態における第２グリッド電極１２４のように凸部１２４ｂによって一部分の肉厚が厚くされるのではなく、全体的に肉厚が厚くされていてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…Ｘ線管、１００，１００Ｃ，１００Ｄ…真空筐体部、１０１，１０１Ｂ…ヘッド部（金属筐体部）、１０２，１０２Ｄ…バルブ部、１１０…電子銃部、１２４，１２６，１２６Ａ…第２グリッド電極（集束電極部）、１２４ｂ…凸部、１４１…筐体部（金属筐体部）、Ｆ１…外周面、Ｆ２…端面、Ｋ１〜Ｋ４…角部、Ｔ…ターゲット、ＸＲ…Ｘ線。

Claims (4)

1. 電子を出射する電子銃部と、前記電子の入射によってＸ線を発生するターゲットと、前記電子銃部及び前記ターゲットを収容する真空筐体部とを備えるＸ線管であって、
   前記真空筐体部は、
   前記ターゲットを支持する金属筐体部と、
   絶縁材料からなり、前記金属筐体部に連結されるバルブ部と、
   を有し、
   前記電子銃部は、出射する前記電子を集束させる筒形状を呈する集束電極部を前記電子の出射側の端部に有し、前記集束電極部の少なくとも一部が前記金属筐体部内に位置するように前記バルブ部に支持され、
   前記集束電極部は、外側に向けて突出する凸部を有し、前記ターゲットにおけるＸ線発生位置から見たときに、前記Ｘ線発生位置から前記バルブ部への視線を遮っており、
   前記凸部の角部は、湾曲するように丸められている、Ｘ線管。
2. 前記凸部は、前記集束電極部の外周面において前記ターゲット側の端部に設けられている、請求項１に記載のＸ線管。
3. 電子を出射する電子銃部と、前記電子の入射によってＸ線を発生するターゲットと、前記電子銃部及び前記ターゲットを収容する真空筐体部とを備えるＸ線管であって、
   前記真空筐体部は、
   前記ターゲットを支持する金属筐体部と、
   絶縁材料からなり、前記金属筐体部に連結されるバルブ部と、
   を有し、
   前記電子銃部は、出射する前記電子を集束させる筒形状を呈する集束電極部を前記電子の出射側の端部に有し、前記集束電極部の少なくとも一部が前記金属筐体部内に位置するように前記バルブ部に支持され、
   前記集束電極部は、前記ターゲットにおけるＸ線発生位置から見たときに、前記Ｘ線発生位置から前記バルブ部への視線を遮っており、
   前記集束電極部の外周面は、前記ターゲットに向うに従って大径となるテーパ形状を呈している、Ｘ線管。
4. 前記集束電極部の外周面と前記集束電極部における前記ターゲット側の端面との角部は、湾曲するように丸められている、請求項３に記載のＸ線管。

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