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技術 X線管装置および陰極

出願人 株式会社島津製作所
発明者 小林巧
出願日 2015年6月24日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2017-524506
公開日 2018年4月26日 (1年3ヶ月経過) 公開番号 WO2016-208012
状態 特許登録済
技術分野 X線管
主要キーワード 断線寿命 平板材料 略点対称 熱伝導量 純タングステン ミアンダ形状 通路幅 クリープ変形
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題・解決手段

電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能なX線管装置及び陰極を提供する。 X線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出する陰極(1)とを備える。陰極(1)は、平板状に形成された電流通路(111)を有する電子放出部(11)と、電極に接続される一対の端子部(12)と、端子部(12)とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部(11)を支持する支持部(13a,13b)とを含む。そして、端子部(12)は、端子部(12)が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路(111)の延びる方向と直交する方向の電流通路(111)の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部(121,122)を含む。

概要

背景

従来、X線管装置が知られている。このようなX線管装置は、たとえば、WO2014/041639A1号公報に開示されている。

上記WO2014/041639A1号公報に開示されているX線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出する陰極とを備えている。また、陰極は、通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、端子部とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部とを含んでいる。

概要

電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能なX線管装置及び陰極を提供する。 X線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出する陰極(1)とを備える。陰極(1)は、平板状に形成された電流通路(111)を有する電子放出部(11)と、電極に接続される一対の端子部(12)と、端子部(12)とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部(11)を支持する支持部(13a,13b)とを含む。そして、端子部(12)は、端子部(12)が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路(111)の延びる方向と直交する方向の電流通路(111)の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部(121,122)を含む。

目的

このため、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能な、X線管装置および陰極が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

陽極に対して電子を放出する、X線管装置陰極であって、通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、前記電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、前記端子部とは別個に設けられ、前記電極に対して絶縁されるとともに、前記電子放出部を支持する支持部とを備え、前記端子部は、前記端子部が延びる方向と直交する方向の断面積が前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部を含む、陰極。

請求項2

前記端子部は、平板状に形成されており、前記拡大部の延びる方向と直交する方向の前記拡大部の断面の外周の長さは、前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面の外周の長さよりも大きい、請求項1に記載の陰極。

請求項3

前記端子部は、前記電子放出部に接続される部分の近傍が前記拡大部よりも小さい断面積を有するように形成されている、請求項1または2に記載の陰極。

請求項4

前記拡大部は、平板状に形成されるとともに、平板状の前記拡大部の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向又は厚み方向に拡大するように形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の陰極。

請求項5

前記拡大部は、前記電子放出部に対して交差する第1方向に延びる第1部分と、前記第1部分に接続され、前記第1方向と交差する第2方向に延びる第2部分とを有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の陰極。

請求項6

前記支持部は、前記支持部が延びる方向と直交する方向の断面積が前記電流通路の延びる方向と直交する方向の前記電流通路の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の陰極。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1項に記載の陰極と、前記陽極とを備える、X線管装置。

技術分野

0001

この発明は、X線管装置および陰極に関する。

背景技術

0002

従来、X線管装置が知られている。このようなX線管装置は、たとえば、WO2014/041639A1号公報に開示されている。

0003

上記WO2014/041639A1号公報に開示されているX線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出する陰極とを備えている。また、陰極は、通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、端子部とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部とを含んでいる。

先行技術

0004

WO2014/041639A1号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記WO2014/041639A1号公報のX線管装置では、支持部により電子放出部を支持することにより、電子放出部の変形が抑制されている。しかし、電子放出部に通電する際に、電子放出部を支持する支持部を介して電子放出部の熱が放熱されることによって、支持部と電子放出部の支持部が接続される部分近傍との温度が低くなる一方、通電により端子部と電子放出部の端子部が接続される部分近傍との温度は高くなる。その結果、電子放出部の温度が不均一になる場合がある。このため、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能な、X線管装置および陰極が望まれている。

0006

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能なX線管装置および陰極を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

X線管装置の陰極は、陽極に対して電子を放出するものであって、通電加熱により電子を放出するとともに、平板状に形成された電流通路を有する電子放出部と、電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、端子部とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部とを備え、端子部は、端子部が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路の延びる方向と直交する方向の電流通路の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部を含む。さらに、上記陰極と上記陽極とを備えるX線管装置という形態で提供されてもよい。

0008

拡大部の断面積が大きくなることにより、拡大部における電気抵抗が低下するので、通電時に端子部における発熱を小さくすることができる。また、拡大部の断面積が大きくなることにより、拡大部における熱伝導量が大きくなるので、電子放出部の端子部を介した熱伝導量(放熱量)を大きくすることができる。また、拡大部の断面積の増大に伴って表面積を大きくすることができるので、拡大部における輻射による熱の放出量を大きくすることができる。これらにより、支持部に対して端子部の温度が相対的に大きくなるのを抑制することができる。その結果、電子放出部の端子部が接続される部分近傍の温度が、電子放出部の支持部が接続される部分近傍の温度に対して相対的に大きくなるのが抑制されるので、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。これにより、電子放出部が局所的に高温になるのを抑制することができるので、電子放出部の断線寿命が短くなるのを抑制することができる。また、電子放出部から一様の電子を放出することができる。また、支持部により電子放出部を支持することにより、電子放出部の変形が抑制される。その結果、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。

0009

好ましくは、端子部は、平板状に形成されており、拡大部の延びる方向と直交する方向の拡大部の断面の外周の長さは、電流通路の延びる方向と直交する方向の電流通路の断面の外周の長さよりも大きい。このように構成すれば、拡大部の単位体積あたりの表面積を大きくすることができるので、拡大部における輻射による熱の放出量を容易に大きくすることができる。

0010

好ましくは、端子部は、電子放出部に接続される部分の近傍が拡大部よりも小さい断面積を有するように形成されている。このように構成すれば、電子放出部と端子部との境界を折り曲げて一体的に形成する場合に、折り曲げ部の断面積が大きくなるのを抑制することができるので、容易に折り曲げることができる。また、陰極をカバーにより覆う場合に、端子部の電子放出部に接続される部分がカバーに干渉するのを抑制することができる。

0011

好ましくは、拡大部は、平板状に形成されるとともに、平板状の拡大部の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向又は厚み方向に拡大するように形成されている。幅方向に拡大するように構成すれば、端子部を略同じ厚みの平板状に形成することができるので、拡大部を容易に形成することができる。

0012

好ましくは、拡大部は、電子放出部に対して交差する第1方向に延びる第1部分と、第1部分に接続され、第1方向と交差する第2方向に延びる第2部分とを有する。このように構成すれば、第1部分および第2部分を合わせて拡大部の体積を大きくすることができるので、端子部の温度が相対的に大きくなるのを効果的に抑制することができる。

0013

好ましくは、支持部は、支持部が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路の延びる方向と直交する方向の電流通路の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている。このように構成すれば、電子放出部から支持部を介して熱が逃げるのを抑制することができるので、電子放出部の支持部が接続される部分近傍の温度が、電子放出部の端子部が接続される部分近傍の温度に対して相対的に小さくなるのを抑制することができる。これにより、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することができる。

発明の効果

0014

上記のように、本発明によれば、電子放出部の変形を抑制しながら、電子放出部の温度が不均一になるのを抑制することが可能なX線管装置および陰極を提供することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の第1実施形態によるX線管装置の全体構成を示した模式図である。
本発明の第1実施形態によるX線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
本発明の第1実施形態によるX線管装置の陰極を示した正面図である。
本発明の第1実施形態によるX線管装置の陰極を示した上面図である。
本発明の第1実施形態によるX線管装置の陰極を示した側面図である。
本発明の実施例による陰極の温度分布シミュレーション結果を示した図である。
本発明の第2実施形態によるX線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
本発明の第3実施形態によるX線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
本発明の第4実施形態によるX線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。
本発明の第1実施形態の変形例によるX線管装置の陰極を示す模式的な斜視図である。

実施例

0016

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

0017

[第1実施形態](X線管装置の構成) まず、図1を参照して、第1実施形態によるX線管装置100の構成について説明する。

0018

図1に示すように、X線管装置100は、X線を発生させるように構成されている。また、X線管装置100は、電子ビームを発生させる陰極1と、ターゲット2と、陰極1およびターゲット2を内部に収容する容器3と、電源回路4および5とを備えている。なお、ターゲット2は、請求の範囲の「陽極」の一例である。

0019

陰極1は、ターゲット2に対して電子を放出するように構成されている。陰極1は、ターゲット2に対向するように配置されている。また、陰極1とターゲット2との間には、電源回路4により所定の電圧印加されるように構成されている。具体的には、陰極1およびターゲット2は、電源回路4に配線4aを介して接続されており、ターゲット2は陰極1に対し、相対的に正の電圧が印加されるように構成されている。また、陰極1は、電源回路5に配線5aおよび5bを介して接続されている。そして、陰極1は、電源回路5により通電されることによって、加熱されるように構成されている。これにより、陰極1からターゲット2に向かう電子ビーム(熱電子)が発生される。

0020

ターゲット2は、金属により形成されている。たとえば、ターゲット2は、銅、モリブデンコバルトクロム、鉄、銀などの金属材料により形成されている。ターゲット2は、陰極1から放出される電子ビーム(熱電子)が衝突すると、X線を発生させる。

0021

容器3の内部には、陰極1およびターゲット2が配置されている。容器3の内部は、真空排気されている。容器3は、たとえば、ステンレス(SUS)などの非磁性の金属材料により形成されている。また、容器3には、X線を外部に放出させる窓部が設けられている。

0022

(陰極の構成) 次に、陰極1の構成について詳細に説明する。図2図5に示すように、陰極1は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部11と、一対の端子部12と、二対の支持部13aおよび13bとを一体的に有している。つまり、電子放出部11、端子部12、支持部13aおよび13bは、同一の部材により一体的に形成されている。第1実施形態では、電子放出部11と、一対の端子部12と、二対の支持部13aおよび13bとは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。電子放出部11は、電流通路111を含む。端子部12は、拡大部121および122と、接続部123と、電極接続部124とを含む。なお、拡大部121および122は、それぞれ、請求の範囲の「第1部分」および「第2部分」の一例である。

0023

陰極1は、いわゆる熱電子放出型のエミッタであり、一対の端子部12を介して通電されて、加熱されるように構成されている。これにより、平板状の電子放出部11が所定電流所定温度(約2400K〜約2700K)に通電加熱されることにより、電子放出部11から電子が放出される。陰極1は、図3に示すように、金属製のカバー14に覆われている。また、端子部12、支持部13aおよび13bは、電極棒15に固定されている。電極棒15は、セラミック製の基台16に互いに所定の間隔を隔てて固定されている。一対の端子部12が固定されている電極棒15には、配線5aおよび5b(図1参照)が接続されている。

0024

図2および図4に示すように、電子放出部11は、曲がりくねった形状(ミアンダ形状)の電流通路111によって平板状に形成されている。電子放出部11は、平面的に見て(Z方向に見て)、円形状に形成されている。

0025

図2に示すように、電流通路111は、略一定の通路幅W1で形成されている。電流通路111は、略一定の厚みt1を有する平板形状に形成されている。電流通路111は、電流通路111の延びる方向と直交する方向において、断面積S1を有するように形成されている。電流通路111の両端は、それぞれ、端子部12と接続されている。図4に示すように、電流通路111は、平面的に見て、略点対称に形成されている。

0026

図2図4および図5に示すように、一対の端子部12は、それぞれ、電流通路111(電子放出部11)の端部に接続されている。また、一対の端子部12は、電子放出部11から延びるとともにZ2方向に曲げられることにより形成されている。つまり、端子部12は、電子放出部11の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成されている。端子部12は、電子放出部11の通電加熱のための接続端子として機能するとともに、電極棒15に固定されることによって電子放出部11を支持する機能を有している。端子部12は、電流通路111の厚み(t1)と略等しい厚みの平板形状を有する。

0027

端子部12は、接続部123が電子放出部11に接続されており、電極接続部124が電極棒15に接続されている。接続部123および電極接続部124は、間に設けられた拡大部121および122により接続されている。ここで、第1実施形態では、端子部12の拡大部121および122は、端子部12が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部121および122は、厚みt1を有し、幅W2を有する平板状に形成されている。なお、幅W2は、電流通路111の通路幅W1よりも大きい。拡大部121および122は、電流通路111の断面積S1よりも大きい断面積S2を有するように形成されている。具体的には、拡大部121および122は、電流通路111の断面積に対して、1倍より大きく3倍以下の断面積を有するように形成されている。

0028

また、端子部12の拡大部121および122の延びる方向と直交する方向の拡大部121および122の断面の外周の長さは、電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面の外周の長さよりも大きくなるように形成されている。つまり、拡大部121および122の単位体積あたりの表面積は、電流通路111の単位体積あたりの表面積よりも大きい。

0029

図5に示すように、拡大部121は、電子放出部11に対して交差する第1方向(Z方向)に延びるように形成され、拡大部122は、拡大部121に接続され、第1方向と交差する第2方向(Y方向)に延びるように形成されている。接続部123および電極接続部124は、拡大部121と同様にZ方向に延びるように形成されている。また、端子部12の拡大部121および122は、平板状の拡大部121および122の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向に拡大するように形成されている。つまり、拡大部121は、Y方向に拡大するように形成され、拡大部122は、Z方向に拡大するように形成されている。

0030

図2に示すように、接続部123は、電子放出部11に接続されている。接続部123は、端子部12の電子放出部11に接続される部分の近傍に配置されている。また、接続部123は、拡大部121および122の断面積S2よりも小さい断面積S3を有するように形成されている。具体的には、接続部123は、厚みt1を有し、幅W3を有する平板状に形成されている。なお、幅W3は、電流通路111の通路幅W1と略等しい。つまり、接続部123の断面積S3は、電流通路111の断面積S1と略等しい。

0031

図2に示すように、二対の支持部13aおよび13bは、端子部12とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部11を支持するように形成されている。支持部13aは、端子部12に隣接するように配置されている。支持部13bは、支持部13aに対して端子部12と反対側に配置されている。支持部13aおよび13bは、Z1方向側が電子放出部11に接続され、Z2方向側が電極棒15に接続されている。また、支持部13aおよび13bは、電子放出部11から延びるとともにZ2方向に曲げられることにより形成されている。つまり、支持部13aおよび13bは、電子放出部11の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成されている。

0032

支持部13aおよび13bは、支持部13aおよび13bが延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも小さい断面積を有するように形成されている。具体的には、支持部13aおよび13bは、厚みt1を有し、幅W4を有する平板状に形成されている。なお、幅W4は、電流通路111の通路幅W1よりも小さい。支持部13aおよび13bは、電流通路111の断面積S1よりも小さい断面積S4を有するように形成されている。

0033

支持部13aおよび13bは、電子放出部11のうち、電子放出部11の使用に伴うクリープ変形により電子放出部11の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部の近傍を支持するように配置されている。また、支持部13aおよび13bには、貫通孔131が形成されている。これにより、支持部13aおよび13bの断面積を部分的に小さくすることができるので、電子放出部11からの熱の移動を抑制することが可能である。また、支持部13aおよび13bに貫通孔131を設けずに、幅を小さくした場合に比べて、支持部13aおよび13bの強度を確保することが可能である。

0034

(実施例)図6に示すように、第1実施形態による実施例についてシミュレーションを行った。陰極1において、電子放出部11上に最高温度地点が位置した。また、端子部12の温度は、拡大部121および122を設けない場合に比べて小さくなっている。また、電子放出部11における温度が略一様に分布していることが分かる。

0035

(第1実施形態の効果) 第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

0036

第1実施形態では、上記のように、端子部12に、端子部12が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部121および122を設ける。これにより、拡大部121および122の断面積が大きくなることにより、拡大部121および122における電気抵抗が低下するので、通電時に端子部12における発熱を小さくすることができる。また、拡大部121および122の断面積が大きくなることにより、拡大部121および122における熱伝導量(放熱量)が大きくなるので、電子放出部11の端子部12を介した熱伝導量を大きくすることができる。また、拡大部121および122の断面積の増大に伴って表面積を大きくすることができるので、拡大部121および122における輻射による熱の放出量を大きくすることができる。これらにより、支持部13aおよび13bに対して端子部12の温度が相対的に大きくなるのを抑制することができる。その結果、電子放出部11の端子部12が接続される部分近傍の温度が、電子放出部11の支持部13aおよび13bが接続される部分近傍の温度に対して相対的に大きくなるのが抑制されるので、電子放出部11の温度が不均一になるのを抑制することができる。これにより、電子放出部11が局所的に高温になるのを抑制することができるので、電子放出部11の断線寿命が短くなるのを抑制することができる。また、電子放出部11から一様の電子を放出することができる。また、支持部13aおよび13bにより電子放出部11を支持することにより、電子放出部11の変形が抑制される。その結果、電子放出部11の変形を抑制しながら、電子放出部11の温度が不均一になるのを抑制することができる。

0037

また、第1実施形態では、上記のように、拡大部121および122の延びる方向と直交する方向の拡大部121および122の断面の外周の長さを、電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面の外周の長さよりも大きくする。これにより、拡大部121および122の単位体積あたりの表面積を大きくすることができるので、拡大部121および122における輻射による熱の放出量を容易に大きくすることができる。

0038

また、第1実施形態では、上記のように、端子部12の電子放出部11に接続される部分の近傍の接続部123を、拡大部121および122よりも小さい断面積を有するように形成する。これにより、電子放出部11と端子部12との境界を折り曲げて一体的に形成する際に、折り曲げ部の断面積が大きくなるのを抑制することができるので、容易に折り曲げることができる。また、陰極1をカバー14により覆う際に、端子部12の接続部123がカバー14に干渉するのを抑制することができる。

0039

また、第1実施形態では、上記のように、拡大部121および122を、平板状の拡大部121および122の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向に拡大するように形成する。これにより、端子部12を略同じ厚みの平板状に形成することができるので、拡大部121および122を容易に形成することができる。

0040

また、第1実施形態では、上記のように、電子放出部11に対して交差する第1方向(Z方向)に延びる拡大部121と、拡大部121に接続され、第1方向と交差する第2方向(Y方向)に延びる拡大部122とを設ける。これにより、拡大部121および122を合わせた体積を大きくすることができるので、端子部12の温度が相対的に大きくなるのを効果的に抑制することができる。

0041

また、第1実施形態では、上記のように、支持部13aおよび13bを、支持部13aおよび13bが延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも小さい断面積を有するように形成する。これにより、電子放出部11から支持部13aおよび13bを介して熱が逃げるのを抑制することができるので、電子放出部11の支持部13aおよび13bが接続される部分近傍の温度が、電子放出部11の端子部12が接続される部分近傍の温度に対して相対的に小さくなるのを抑制することができる。これにより、電子放出部11の温度が不均一になるのを抑制することができる。

0042

また、第1実施形態では、上記のように、端子部12、支持部13aおよび13bを、電子放出部11の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成する。これにより、電子放出部11の変形する方向に端子部12、支持部13aおよび13bを配置することができるので、電子放出部11の変形を効果的に抑制することができる。

0043

また、第1実施形態では、上記のように、拡大部121および122を、電流通路111の断面積に対して、1倍より大きく3倍以下の断面積を有するように形成する。これにより、拡大部121および122の断面積を電流通路の断面積に対して1倍より大きくすることにより、拡大部121および122を含む端子部12の温度が上がるのを抑制することができる。また、拡大部121および122の断面積を電流通路の断面積に対して3倍以下にすることにより、端子部12を含む陰極1が大きくなるのを抑制することができる。

0044

また、第1実施形態では、上記のように、電子放出部11、端子部12、支持部13aおよび13bを、同一の部材により一体的に形成する。これにより、電子放出部11、端子部12、支持部13aおよび13bを含む陰極1を容易に形成することができる。

0045

また、第1実施形態では、上記のように、支持部13aおよび13bを、電子放出部11のうち、電子放出部11の使用に伴うクリープ変形により電子放出部11の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部の近傍を支持するように配置する。これにより、平坦度の変化が大きい変形部の近傍を支持することによって、効果的に電子放出部11の変形(サグ現象)を抑制することができる。

0046

[第2実施形態] 次に、図7を参照して、本発明の第2実施形態による陰極201について説明する。第2実施形態では、支持部を二対設けた上記第1実施形態とは異なり、支持部を一対設けた構成の例について説明する。なお、上記第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。

0047

図7に示すように、第2実施形態による陰極201は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部11と、一対の端子部210と、一対の支持部220とを一体的に有している。つまり、電子放出部11、端子部210、支持部220は、同一の部材により一体的に形成されている。第2実施形態では、電子放出部11と、一対の端子部210と、一対の支持部220とは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。電子放出部11は、電流通路111を含む。端子部210は、拡大部211と、接続部212と、電極接続部213とを含む。

0048

端子部210は、接続部212が電子放出部11に接続されており、電極接続部213が電極棒15(図3参照)に接続されている。接続部212および電極接続部213は、間に設けられた拡大部211により接続されている。ここで、第2実施形態では、端子部210の拡大部211は、端子部210が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部211は、厚みt1を有し、幅W21を有する平板状に形成されている。なお、幅W21は、電流通路111の通路幅W1よりも大きい。拡大部211は、電流通路111の断面積S1よりも大きい断面積S21を有するように形成されている。

0049

一対の支持部220は、端子部210とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部11を支持するように形成されている。支持部220は、端子部210に隣接するように配置されている。支持部220は、折れ曲がるように形成されている。これにより、端子部210と支持部220との距離を大きくすることができるので、陰極201を電極棒15に取り付ける作業を容易に行うことが可能である。

0050

第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。

0051

(第2実施形態の効果) 第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

0052

上記のように、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、端子部210に、端子部210が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部211を設ける。これにより、電子放出部11の変形を抑制しながら、電子放出部11の温度が不均一になるのを抑制することができる。

0053

第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。

0054

[第3実施形態] 次に、図8を参照して、本発明の第3実施形態による陰極301について説明する。第3実施形態では、幅方向に拡大した拡大部を端子部に設けた構成の上記第1および第2実施形態とは異なり、厚み方向に拡大した拡大部を端子部に設けた構成の例について説明する。なお、上記第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。

0055

図8に示すように、第3実施形態による陰極301は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部11と、一対の端子部310と、二対の支持部320および330とを一体的に有している。つまり、電子放出部11、端子部310、支持部320および330は、同一の部材により一体的に形成されている。第3実施形態では、電子放出部11と、一対の端子部310と、二対の支持部320および330とは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。また、エッチング加工により、端子部310の拡大部311および312以外の厚みが小さくなるように加工されている。電子放出部11は、電流通路111を含む。端子部310は、拡大部311および312と、接続部313と、電極接続部314とを含む。なお、拡大部311および312は、それぞれ、請求の範囲の「第1部分」および「第2部分」の一例である。

0056

端子部310は、接続部313が電子放出部11に接続されており、電極接続部314が電極棒15に接続されている。接続部313および電極接続部314は、間に設けられた拡大部311および312により接続されている。ここで、第3実施形態では、端子部310の拡大部311および312は、端子部310が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部311および312は、厚みt2を有し、幅W31を有する平板状に形成されている。なお、厚みt2は、電流通路111の厚みt1よりも大きい。また、幅W31は、電流通路111の通路幅W1と略等しい。拡大部311および312は、電流通路111の断面積S1よりも大きい断面積S31を有するように形成されている。つまり、拡大部311および312は、平板状の拡大部311および312の延びる方向と直交する方向のうち、厚み方向に拡大するように形成されている。

0057

二対の支持部320および330は、端子部310とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部11を支持するように形成されている。支持部320は、端子部310に隣接するように配置されている。支持部330は、支持部320に対して端子部310と反対側に配置されている。支持部320および330は、Z1方向側が電子放出部11に接続され、Z2方向側が電極棒15に接続されている。また、支持部320および330は、電子放出部11から延びるとともにZ2方向に曲げられることにより形成されている。

0058

第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。

0059

(第3実施形態の効果) 第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

0060

上記のように、第3実施形態では、第1実施形態と同様に、端子部310に、端子部310が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部311および312を設ける。これにより、電子放出部11の変形を抑制しながら、電子放出部11の温度が不均一になるのを抑制することができる。

0061

また、第3実施形態では、上記のように、拡大部311および312を、平板状の拡大部311および312の延びる方向と直交する方向のうち、厚み方向に拡大するように形成する。これにより、拡大部311および312の厚み方向を大きくすることにより、拡大部311および312の断面積を容易に大きくすることができる。

0062

第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。

0063

[第4実施形態] 次に、図9を参照して、本発明の第4実施形態による陰極401について説明する。第4実施形態では、拡大部を幅方向に拡大した構成の上記第1および第2実施形態、拡大部を厚み方向に拡大した構成の上記第3実施形態と異なり、拡大部を幅方向および厚み方向の両方に拡大した構成の例について説明する。なお、上記第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。

0064

図9に示すように、第4実施形態による陰極401は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部11と、一対の端子部410と、二対の支持部420および430とを一体的に有している。つまり、電子放出部11、端子部410、支持部420および430は、同一の部材により一体的に形成されている。第4実施形態では、電子放出部11と、一対の端子部410と、二対の支持部420および430とは、単一の平板材料からレーザにより切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。また、エッチング加工により、端子部410の拡大部411および412以外の厚みが小さくなるように加工されている。電子放出部11は、電流通路111を含む。端子部410は、拡大部411および412と、接続部413と、電極接続部414とを含む。なお、拡大部411および412は、それぞれ、請求の範囲の「第1部分」および「第2部分」の一例である。

0065

端子部410は、接続部413が電子放出部11に接続されており、電極接続部414が電極棒15に接続されている。接続部413および電極接続部414は、間に設けられた拡大部411および412により接続されている。ここで、第4実施形態では、端子部410の拡大部411および412は、端子部410が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する。具体的には、拡大部411および412は、厚みt2を有し、幅W41を有する平板状に形成されている。なお、厚みt2は、電流通路111の厚みt1よりも大きい。また、幅W41は、電流通路111の通路幅W1よりも大きい。拡大部411および412は、電流通路111の断面積S1よりも大きい断面積S41を有するように形成されている。つまり、拡大部411および412は、平板状の拡大部411および412の延びる方向と直交する方向のうち、幅方向および厚み方向の両方に拡大するように形成されている。

0066

二対の支持部420および430は、端子部410とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部11を支持するように形成されている。支持部420は、端子部410に隣接するように配置されている。支持部430は、支持部420に対して端子部410と反対側に配置されている。支持部420および430は、Z1方向側が電子放出部11に接続され、Z2方向側が電極棒15に接続されている。また、支持部420および430は、電子放出部11から延びるとともにZ2方向に曲げられることにより形成されている。

0067

第4実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。

0068

(第4実施形態の効果) 第4実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

0069

上記のように、第4実施形態では、第1実施形態と同様に、端子部410に、端子部410が延びる方向と直交する方向の断面積が電流通路111の延びる方向と直交する方向の電流通路111の断面積よりも大きい断面積を有する拡大部411および412を設ける。これにより、電子放出部11の変形を抑制しながら、電子放出部11の温度が不均一になるのを抑制することができる。

0070

第4実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。

0071

(変形例) なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。

0072

たとえば、上記第1〜第4実施形態では、本発明の陰極をX線管装置に用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、陰極をX線管装置以外の他の装置に用いてもよい。

0073

また、上記第1〜第4実施形態では、支持部を、電流通路(電子放出部)と一体的に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部を、電流通路(電子放出部)とは別体で設けてもよい。また、支持部を電子放出部と別体で形成するため、支持部を電子放出部とは異なる材料(タングステンやタングステン合金以外の材料)により形成してもよい。この場合、支持部は、たとえば、モリブデンなどタングステン以外の高融点金属材料や、アルミナ(Al2O3)や窒化ケイ素(Si3N4)などのセラミック材料などにより形成してもよい。

0074

また、上記第1〜第4実施形態では、端子部および支持部が平板形状に形成されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、端子部および支持部を平板形状以外の形状にしてもよい。たとえば、端子部および支持部を円柱状などの形状にしてもよい。

0075

また、上記第1〜第4実施形態では、平面的に見て円形の電子放出部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電子放出部は平板状であればよく、電子放出部の平面視形状は、矩形状や、多角形状の平板形状であってもよい。

0076

また、上記第1〜第4実施形態では、端子部および支持部が、電子放出部の電子放出面に対して略直交する方向に延びるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図10に示す変形例のように、端子部および支持部を、電子放出部の電子放出面の延びる方向と、略同じ方向に延びるように形成してもよい。つまり、図10に示す変形例では、陰極501は、平板状の電子放出部11と、一対の端子部510と、二対の支持部520および530とを含んでいる。また、端子部510は、拡大部511および512と、接続部513と、電極接続部514とを含む。そして、電子放出部11と、端子部510と、支持部520および530は、略同一の面上に平板状に形成されている。

0077

また、上記第1〜第4実施形態では、支持部を端子部と同じ側に延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部が端子部とは異なる側に延びるように形成してもよい。たとえば、支持部を陰極の側方(平板状の電子放出部と平行な方向)へ延びるように設けてもよい。

0078

また、上記第1実施形態、第3および第4実施形態では、陰極に二対(4本)の支持部を設け、上記第2実施形態では、陰極に一対(2本)の支持部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。支持部は、1本、3本または5本以上設けてもよい。ただし、支持部の数が多いと、通電加熱時に電子放出部の熱が支持部に逃げ、電子放出部の温度分布がばらつく可能性があるので、支持部は、電子放出部を支持するのに十分な数であって、なるべく少ない数だけ設けるのが好ましい。

0079

1、201、301、401、501陰極2ターゲット(陽極) 11電子放出部 12、210、310、410、510端子部13a、13b、220、320、330、420、430、520、530 支持部 111電流通路121、311、411、511拡大部(第1部分) 122、312、412、512 拡大部(第2部分) 211 拡大部 100 X線管装置

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