JP7414640B2 - 固定陽極x線管 - Google Patents
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Description
係る固定陽極X線管1では、陰極5から放出させた熱電子2をターゲット9に衝突させてX線を発生させる。
ターゲット9の形状は、円盤形状に限らず、平面視多角形等の他の形状であっても良い。
ターゲット9は、陽極本体11の天面11aに保持されている。天面11aは、陰極5に対向する面である。ターゲット9の表面9aと、陽極本体11の天面11aとは面一にしてある。
ターゲット9と陽極本体11との接合は、凹部13の底面13aと側面13bが接合面となって接合されている。
応力緩和部15の深さHは、ターゲット9の厚みMよりも深くしてある。
応力緩和部15の溝は、陽極本体11の天面11aに治具で削り出して形成しても良いし、陽極本体11の鋳造時に型抜きにより形成しても良い。
ターゲット9は、熱電子の衝突エネルギーにより、非常に強く加熱される。このときの熱負荷は、陽極負荷と呼ばれるが、この陽極負荷が加えられたときに実焦点F付近のターゲット材料が溶解しないよう、ターゲット9に適切な材料を選定するとともに、実焦点Fから陽極本体11を介して真空外気3の外部に向けて熱を素早く伝達して放熱し、実焦点Fの温度を低く保つ必要がある。
係る観点から、ターゲット9の材質は、融点の高いタングステンがよく用いられる。タングステンは熱伝導率が低いことから、陽極7をすべてタングステンとした場合は外囲器3の外部(管球外部)に熱を素早く伝達することができない。陽極7のうち実焦点Fからある程度離れた場所は比較的温度が高くならないことから、融点が低い代わりに熱伝導率の高い銅が陽極本体11に用いられることが好ましい。
一方、熱膨張率は、タングステンよりも銅の方が大きい。
したがって、実施形態では、ターゲット9にはタングステンが用いられ、陽極本体11には、銅が用いられる。そして、ターゲット9と陽極本体11との熱膨張率の違いにより生じる応力は、応力緩和部15により、以下のように、緩和される。
図6に比較例を示すように、応力緩和部15が無い場合には、陽極本体11が熱膨張した場合には、熱膨張前の状態を二点鎖線で示す形状から、熱膨張後の状態を実線で示すように、ターゲット9及び陽極本体11が熱膨張するが、陽極本体11がターゲット9よりも大きく膨張し、膨張率の差から凹部13における底面(接合面)13a及び側面(接合面)13bには、応力が印加される。
特に、短時間で陽極負荷と冷却が繰り返しながら使用されると(熱サイクル)、陽極本体11とターゲット9の膨張による応力の印加と緩和が繰り返されることで、陽極本体11とターゲット9の接合面である底面13a及び側面13bが破壊され、ターゲット9から陽極本体11への熱伝達が不十分となり、固定陽極X線管1が使用不能になるおそれがある。
応力緩和部15は、ターゲット9の周囲に亘って形成しているから、ターゲットの周囲全体に亘って万遍なく応力を緩和することができる。
応力緩和部15の深さHは、ターゲット9の厚みMよりも深くしてあるから、ターゲット9の厚み方向全体に亘る応力の緩和も図ることができる。
図4に第2実施形態に係る陽極7を示す。この第2実施形態では、応力緩和部15は、陽極本体11の側面11bに形成したことが、第1実施形態と異なっている。
応力緩和部15は第1実施形態と同様に溝であり、陽極本体11の側面11bの周方向全体に亘って連続して形成されている。
また、応力緩和部15、ターゲット9の厚M方向において、ターゲット9を保持する凹部13の底面13aから離れた位置に形成されている。また、応力緩和部15の深さHは、側面13bから凹部13の側面13bまでの寸法よりも短い深さで形成されている。
この第2実施形態においても、陽極本体11とターゲット9との熱膨張差により陽極本体11に生じる応力は、陽極本体11に形成した応力緩和部15で緩和するので、上述した第1実施形態と同一の作用効果を奏することができる。
この第3実施の形態では、陽極本体11の天面11aと側面11bとに応力緩和部15を形成しているから、上述した第1及び第2実施形態よりも、陽極本体11に作用する応力を更に緩和することができる。
例えば、応力緩和部15は連続した溝に限らず、不連続な溝や、列状に形成した凹みや孔であっても良い。
Claims (3)
- 内部を真空に保持する外囲器と、前記外囲器内に設けて熱電子の衝突によりX線を発生させる陽極と、前記外囲器内に設けて前記陽極に向けて前記熱電子を放出する陰極とを備える固定陽極X線管であって、
前記陽極は、前記熱電子を受けるターゲットと、前記ターゲットと異なる熱膨張係数の材質でできており且つ前記ターゲットを天面に保持する陽極本体とを有し、
前記陽極本体には、前記天面にターゲットを保持する凹部が形成されており、前記ターゲットは、その底面と外周面とを対向する前記凹部の底面と側面とに鋳造により接合されており且つ前記ターゲットの表面と前記陽極本体の天面とは面一であり、
前記陽極本体には、前記ターゲットから離れた位置で前記陽極本体の熱膨張による応力を緩和する応力緩和部が設けてあり、
前記応力緩和部は、前記陽極本体の天面において、ターゲットの外周側で且つターゲットの厚み方向の深さを有する溝である固定陽極X線管。 - 前記溝は、前記天面において、前記ターゲットを囲む全周に亘って形成されている請求項1に記載の固定陽極X線管。
- 前記応力緩和部は、更に前記陽極本体の側面の全周に亘って形成されている溝を含む請求項2に記載の固定陽極X線管。
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