X射线管的制作方法
【专利摘要】X射线管包括阳极靶、具有电子发射源及聚焦电极的阴极、以及真空外围器。聚焦电极包含收纳有电子发射源的槽部(16)，且使电子束聚焦。槽部(16)具有最接近内周壁(53)、上内周壁(51)及下内周壁(52)。最接近内周壁(53)在槽部的深度方向上短于电子发射源的尺寸，且在槽部的宽度方向上隔开最窄间隙在整个外周与电子发射源相对。上内周壁(51)相比最接近内周壁(53)位于更靠槽部的开口侧，具有比最接近内周壁(53)更向宽度方向扩展的形状。下内周壁(52)相对于最接近内周壁(53)位于上内周壁(51)的相反侧，具有比最接近内周壁(53)更向宽度方向扩展的形状。
【专利说明】X射线管
【技术领域】
[0001 ] 本发明的实施方式涉及一种X射线管。
【背景技术】
[0002]X射线管被用于X射线图像诊断用途、或非破坏检查用途等。X射线管有固定阳极型X射线管、或旋转阳极型X射线管，根据用途而使用对应的X射线管。X射线管包括阳极靶、阴极、及真空外围器。阳极靶可通过入射电子束而发射X射线。
[0003]阴极包括灯丝线圈(filament coil)及电子聚焦杯。灯丝线圈可发射电子。对阳极靶及阴极间施加数十至数百kV的较高的管电压。因此，电子聚焦杯可发挥电子透镜的作用，即可使射向阳极靶的电子束聚焦。电子聚焦杯包含收纳灯丝线圈的槽部。槽部具有上内周壁与下内周壁，所述下内周壁相对于上内周壁而位于阳极靶的相反侧，且尺寸小于上内周壁。
[现有技术文献]
[专利文献]
[0004]专利文献1:日本专利特开平2-144835号公报专利文献2:日本专利实开平5-53115号公报
【发明内容】
[发明所要解决的技术问题]
[0005]另外，在如上所述的X射线管中，存在以下⑴至⑷所列举的问题。
(I)存在如下问题，即没有用于获得焦点内的电子密度分布均匀且成为理想尺寸的焦点的有效方法。
形成于阳极靶的靶面上的焦点大致有两种，分类为:从灯丝线圈的上表面(阳极靶侧的面)发射的电子所形成的正焦点；及从灯丝线圈侧/下表面发射的电子所形成的副焦点。因此，通常为了使副焦点收敛于正焦点的内侧，进而在可能的情况下，选择电子聚焦杯的尺寸以使得正焦点与副焦点的位置及尺寸大致重叠。
[0006]通过选择上内周壁的间隔等电子聚焦杯的尺寸，能够调整正焦点及副焦点的位置及尺寸，只要能够将焦点收敛于所期望的尺寸即可，但可获得这种尺寸的解的情况较少，多数情况下，正焦点及副焦点中的某一个或两个都偏大，无法收敛于所期望的尺寸。其原因在于，当为了调整正焦点或副焦点中的某一焦点而变更上内周壁的尺寸时，因该尺寸变化而变化的电子透镜的作用也对构成另一焦点的电子束的轨道造成影响，从而焦点的尺寸及位置变化。
[0007](2)存在没有用于抑制副焦点且使下内周壁尺寸变大的有效方法的问题。
在抑制副焦点的情况下，大多情况、使下内周壁的尺寸变小(变窄)是有效的。然而，如果使下内周壁的尺寸过小，则在灯丝线圈因热或振动而变形时灯丝线圈会接触于电子聚焦杯，容易产生所谓的灯丝碰壁(filament touch)。如果产生灯丝碰壁,则电流不流过灯丝线圈，因此不会从灯丝线圈发射电子。
[0008]另外，在循环器官诊断用途等中，在作为一种技法的脉冲透视时，为了不使从灯丝线圈发射的电子到达阳极靶，而对电子聚焦杯施加相对于灯丝线圈为负的电压。然而，在灯丝线圈因热或振动而变形，从而灯丝线圈与电子聚焦杯间的距离成为绝缘破坏距离以下的情况下，无法进行不使电子到达阳极靶的控制。
根据所述内容，为了防止产生灯丝碰壁及绝缘破坏，使焦点的尺寸变小为固定值以下存在极限。
[0009](3)存在没有用于抑制副焦点且获得理想尺寸的焦点的有效方法的问题。
若变更电子聚焦杯的尺寸，并在变更阴极(阴极组件)的设计时使阳极靶与阴极间的间距变化以使得阳极靶面上正焦点与副焦点的位置及尺寸大致重叠，则可获得理想尺寸的焦点。
[0010]然而，阳极靶与阴极间的间距，存在用于维持阳极靶与阴极间的耐电压性所需的下限值、及用于从灯丝线圈取出性能上要求的量的电子所需的上限值，因此不会成为用于获得理想尺寸的焦点的有效设计参数。
[0011](4)除所述(3)以外，通过使上内周壁的形状弯曲，可实现焦点内的电子密度分布的均匀化，可获得理想尺寸的焦点。然而，因为设计成本及加工成本增大，所以不会成为能够实现焦点内的电子密度分布的均匀化、且用于获得理想尺寸的焦点的有效设计参数。
[0012]本发明是鉴于以上方面而完成的，其目的在于提供一种能够实现焦点内的电子密度分布的均匀化且能够获得理想尺寸的焦点的X射线管。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示第I实施方式的X射线管装置的剖视图。
图2是表示图1所示的阴极的放大剖视图。
图3是从阳极靶侧观察图1及图2所示的阴极的一部分的放大俯视图。
图4是表示所述第I实施方式的实施例的阴极的放大剖视图。
图5是表示所述实施例的阴极及阳极靶的概略图，且是表示从第I灯丝线圈向阳极靶照射电子束的状态的图。
图6是表示图5所示的第I灯丝线圈及第I槽部的放大剖视图。
图7是表示在所述实施例的X射线管中以相当于针孔摄像机(pinhole camera)法的方式计算的焦点像Fb的图。
图8是表示第2实施方式的X射线管装置的阴极的放大剖视图。
图9是表示所述第2实施方式的X射线管装置的阴极的变形例的放大剖视图。
图10是表示所述第2实施方式的X射线管装置的阴极的另一变形例的放大剖视图。
图11是表示第3实施方式的X射线管装置的阴极的放大剖视图。
图12是表示所述第I实施方式的比较例的阴极的放大剖视图。
图13是表示所述比较例的第I灯丝线圈及第I槽部的放大剖视图，且是表示从第I灯丝线圈照射电子束的状态的图。
图14是表示在所述比较例的X射线管中以相当于针孔摄像机法的方式计算的焦点像Fb的图。
【具体实施方式】
[0014]一实施方式的X射线管的特征在于，包括:
阳极靶，该阳极靶通过入射电子束而发射X射线；
阴极，该阴极具有:电子发射源，该电子发射源发射电子；及聚焦电极，该聚焦电极包含收纳有所述电子发射源的槽部，且通过从所述电子发射源发射电子而使通过所述槽部的开口射向所述阳极靶的电子束聚焦；以及真空外围器，收容所述阳极靶及阴极，
所述槽部具有:
最接近内周壁，该最接近内周壁在所述槽部的深度方向上短于所述电子发射源的尺寸，且在所述槽部的宽度方向上隔开最窄间隙在整个外周与所述电子发射源相对；
上内周壁，该上内周壁相比所述最接近内周壁位于更靠所述槽部的开口侧，且具有比所述最接近内周壁更向宽度方向扩展的形状；以及
下内周壁，该下内周壁相对于所述最接近内周壁位于所述上内周壁的相反侧，且具有比所述最接近内周壁更向宽度方向扩展的形状。
[0015]以下，一面参照附图一面对第I实施方式的X射线管装置进行详细说明。在该实施方式中，X射线管装置是旋转阳极型的X射线管装置。
如图1所示，X射线管装置包括:旋转阳极型X射线管1:作为产生磁场的线圈的定子线圈2 ;收容X射线管及定子线圈的框体3 ;以及作为冷却液体填充在框体内的绝缘油4。
[0016]X射线管I包括阴极(阴极电子枪)10、滑动轴承单元20、阳极靶60、及真空外围器70。搭载有X射线管装置的X射线装置(未图示)的控制部5电连接于阴极10。
[0017]滑动轴承单元20包括旋转体30、作为固定体的固定轴40、及作为润滑材料的未图示的液体金属润滑材料，且使用滑动轴承。
[0018]旋转体30形成为圆筒状，且一端部被封闭。旋转体30沿着成为该旋转体的旋转动作的中心轴的旋转轴延伸。在该实施方式中，所述旋转轴与X射线管I的管轴al相同，以下作为管轴al进行说明。旋转体30能够以管轴al为中心旋转。旋转体30具有位于其一端部的接头部31。旋转体30由Fe (铁)或Mo (钥)等材料形成。
[0019]固定轴40形成为尺寸小于旋转体30的圆柱状。固定轴40与旋转体30同轴地设置，且沿管轴al延伸。固定轴40嵌合于旋转体30的内部。固定轴40由Fe或Mo等材料形成。固定轴40的一端部露出在旋转体30的外部。固定轴40对旋转体30可旋转地支撑。
液体金属润滑材料填充在旋转体30与固定轴40间的间隙中。
[0020]阳极靶60在沿着管轴al的方向上与固定轴40的另一端部相向配置。阳极靶60具有阳极主体61、及设置在该阳极主体外表面的一部分的靶层62。
[0021]阳极主体61经由接头部31而固定在旋转体30。阳极主体61的形状为圆盘状，由Mo等材料形成。阳极主体61能够以管轴al为中心旋转。靶层62形成为环状。靶层62具有靶面S，所述靶面S在沿着管轴al的方向上与阴极10隔开间隔而相对配置。阳极靶60通过对靶面S入射电子束而在靶面S形成焦点，并从焦点发射X射线。
阳极靶60经由固定轴40及旋转体30等而与端子91电连接。
[0022]如图1、图2及图3所示，阴极10具有一个或多个电子发射源、及作为聚焦电极的电子聚焦杯15。在该实施方式中，阴极10具有作为电子发射源的第I灯丝线圈11、第2灯丝线圈12及第3灯丝线圈13。第I至第3灯丝线圈11至13隔开间隔而位于阳极靶60的旋转方向上。第I灯丝线圈11及第3灯丝线圈13分别设置在倾斜面上。此处，第I至第3灯丝线圈11至13是由以钨为主要成分的材料形成。
[0023]第I至第3灯丝线圈11至13及电子聚焦杯15电连接于端子81、82、83、84、85。
[0024]电子聚焦杯15包含收纳灯丝线圈(电子发射源)的一个或多个槽部。在该实施方式中，电子聚焦杯15包含个别地收纳有第I至第3灯丝线圈11至13的3个槽部(第I槽部16、第2槽部17及第3槽部18)。
[0025]对第I至第3灯丝线圈11至13施加电流(灯丝电流)。由此，第I至第3灯丝线圈11至13发射电子(热电子)。
[0026]经由固定轴40及旋转体30等而从端子91对阳极靶60施加相对为正的电压。从端子81至84及端子85对第I至第3灯丝线圈11至13及电子聚焦杯15施加相对为负的电压。
[0027]因为对阳极靶60与阴极10间施加X射线管电压(以下称为管电压)，所以从第I至第3灯丝线圈11至13发射的电子得以加速并以电子束的形式入射至靶面S。
[0028]电子聚焦杯15通过从第I至第3灯丝线圈11至13发射电子，从而使通过第I至第3槽部16至18的开口 16a至18a并射向阳极祀60的电子束聚焦。
[0029]如图1所示，真空外围器70形成为圆筒状。真空外围器70由玻璃及陶瓷等绝缘材料或金属等的组合形成。在真空外围器70中，与阳极靶60相对的部位的直径大于与旋转体30相对的部位的直径。真空外围器70具有开口部71。以维持真空外围器70的密闭状态的方式，开口部71密接于固定轴40的一端部。真空外围器70将固定轴40固定。真空外围器70在其内壁安装有阴极10。真空外围器70密闭，且收容阴极10、滑动轴承单元20及阳极靶60等。真空外围器70的内部维持真空状态。
[0030]定子线圈2以与旋转体30的侧面相对且包围真空外围器70的外侧的方式设置。定子线圈2的形状为环状。定子线圈2与端子92、93(未图示)电连接，经由端子92、93而被驱动。
[0031 ] 框体3在与阴极10相对的靶层62附近具有使X射线透过的X射线透过窗3a。在框体3的内部，除收容X射线管I及定子线圈2以外，还填充有绝缘油4。
[0032]控制部5经由端子81、82、83、84、85而电连接于阴极10。控制部5可进行如下等控制，即驱动第I至第3灯丝线圈11至13中的任一个，或同时驱动第I至第3灯丝线圈11至13中的两个以上，或对电子聚焦杯15施加相对于灯丝线圈为负的电压。
[0033]其次，对用于发射X射线的所述X射线管装置的动作进行说明。
如图1至图3所示，当X射线管装置动作时，首先，定子线圈2经由端子92、93被驱动而产生磁场。即，定子线圈2产生施加给旋转体30的旋转转矩。因此，旋转体旋转，阳极靶60也旋转。
[0034]继而，控制部5经由端子81至84提供使第I至第3灯丝线圈11至13中的至少一个驱动的电流。对驱动的灯丝线圈施加相对为负的电压。经由端子91对阳极靶60施加相对为正的电压。
[0035]因为对灯丝线圈(阴极10)与阳极靶60间施加管电压，所以从灯丝线圈发射的电子得以聚焦并加速，碰撞于靶层62。即，X射线管电流(以下称为管电流)从阴极10流向革巴面S上的焦点。
[0036]靶层62通过入射电子束而发射X射线，从焦点发射的X射线经由X射线透过窗3a而发射至框体3的外部。由此，可实施X射线摄影。
[0037]接下来，对本实施方式的实施例的X射线管装置的结构与比较例的X射线管装置的结构进行说明。在实施例及比较例的X射线管装置中，除电子聚焦杯15的槽部以外均同样形成。因为第I至第3槽部16至18同样地形成，所以此处着眼于第I槽部16而以该第I槽部16为代表进行说明。
[0038](比较例)
如图12及图3所示，第I槽部16的开口 16a是具有沿着第I灯丝线圈11延伸的方向即第I方向da的边及沿着与第I方向da正交的第2方向db的边的矩形状。第I槽部16的深度方向是与第I方向da及第2方向db正交的第3方向dc。
[0039]第I槽部16具有上内周壁51及下内周壁52。
上内周壁51位于第I槽部16的开口 16a侦Ij,即位于第I槽部16的上方。上内周壁51形成为矩形框状，在沿着第I方向da及第2方向db的平面上形成为与开口 16a相同的尺寸。
[0040]下内周壁52相对于上内周壁51而位于电子束的照射方向的相反侧、即相比上内周壁51位于更靠第I槽部16的下方。下内周壁52形成为矩形框状，在沿着第I方向da及第2方向db的平面上形成为小于上内周壁51的尺寸。
[0041]在该比较例中，将第I灯丝线圈11的直径设为OSDa，将上内周壁51的沿着第2方向db的宽度设为Lla,将上内周壁51的深度(距离开口 16a最远的上内周壁51的端部与开口 16a的沿着第3方向dc的长度)设为Dla,将下内周壁52的沿着第2方向db的宽度设为L2a，将表示第I灯丝线圈11从上内周壁51及下内周壁52的边界向开口 16a侧的突出量的fd值设为fda，将第I灯丝线圈11与下内周壁52间的沿着第2方向db的间隙设为Ya。
[0042](实施例)
如图4以及图2及图3所示，第I槽部16的开口 16a是具有沿着第I方向da的边及沿着第2方向db的边的矩形状。第I槽部16的深度方向为第3方向dc。
[0043]第I槽部16具有最接近内周壁53、上内周壁51及下内周壁52。
最接近内周壁53在第3方向dc上短于第I灯丝线圈11的尺寸(直径)。最接近内周壁53形成为矩形框状。最接近内周壁53在沿着第I方向da及第2方向db的第I槽部16的宽度方向上隔开最窄间隙在整个外周与第I灯丝线圈11相对。
[0044]上内周壁51相比最接近内周壁53位于更靠第I槽部16的开口 16a侦彳。上内周壁51形成为矩形框状，在沿着第I方向da及第2方向db的平面上形成为与开口 16a相同的尺寸，且形成为大于最接近内周壁53的尺寸。沿着第2方向db及第3方向dc的平面上的上内周壁51在第3方向dc上呈直线状延伸。上内周壁51具有比最接近内周壁53更向宽度方向(第2方向db)扩展的形状。
[0045]下内周壁52相对于最接近内周壁53位于上内周壁51的相反侧。下内周壁52形成为矩形框状，在沿着第I方向da及第2方向db的平面上形成为大于最接近内周壁53的尺寸。沿着第2方向db及第3方向dc的平面上的下内周壁52在第3方向dc上呈直线状延伸。下内周壁52具有比最接近内周壁53更向宽度方向(第2方向db)扩展的形状。
[0046]在该实施例中，将第I灯丝线圈11的直径设为OSDb，将上内周壁51的沿着第2方向db的宽度设为Llb,将上内周壁51的深度(距离开口 16a最远的上内周壁51的端部与开口 16a的沿着第3方向dc的长度)设为Dlb,将最接近内周壁53的沿着第2方向db的宽度(最小宽度)设为L3b，将最接近内周壁53的深度(距离开口 16a最远的最接近内周壁53的端部与开口 16a的沿着第3方向dc的长度)设为D3b，将下内周壁52的沿着第2方向db的宽度(最大宽度)设为L2b,将下内周壁52的深度(距离开口 16a最远的下内周壁52的端部与开口 16a的沿着第3方向dc的长度)设为D2b，将表示第I灯丝线圈11从上内周壁51与最接近内周壁53的边界向开口 16a侧的突出量的fd值设为fdb，将第I灯丝线圈11与最接近内周壁53间的沿着第2方向db的间隙设为Yb。
[0047]接下来，示出将所述实施例的第I槽部16及第I灯丝线圈11的尺寸与比较例的第I槽部16及第I灯丝线圈11的尺寸对比的结果。
OSDb = OSDa
Yb = Ya+X
Lla ( Llb ( Lla+2.0.75 mm.X
L3b = L2a+2.X
另外，所述实施例的第I槽部16的尺寸也满足如下关系。
[0048]1.5.L3b 彡 L2b 彡 2.0.L3b
Dlb < D3b < Dlb+0.5 mm
此外，X表示第I灯丝线圈11与第I槽部16间的沿着第2方向db的间隙的放大量。
[0049]此处，所述实施例的第I槽部16及第I灯丝线圈11的尺寸如下所示。
[0050]OSDb = 1.23 mm
Llb = 7.5 mm
Dlb = 4.1 mm
L3b = 2.2 mm
D3b = 4.2 mm
L2b = 3.0 mm
D2b = 6 mm
fdb = 0.300 mm
Yb = 0.485 mm
此处，本申请的发明人进行了使用所述实施例的X射线管装置发射X射线的仿真、与使用所述比较例的X射线管装置发射X射线的仿真。此时，仅驱动第I至第3灯丝线圈11至13中的第I灯丝线圈11来进行仿真。因此，形成于靶面S上的焦点为单焦点。另外，仿真是在相同条件下进行的。
[0051]首先，对使用实施例的X射线管装置发射X射线的仿真方法及结果进行说明。
如图5及图6所示，在使用所述实施例的X射线管装置发射X射线时，仅驱动第I灯丝线圈11。从第I灯丝线圈11发射的电子以电子束的形式入射至阳极靶60的靶面S。电子束通过由电子聚焦杯15的第I槽部16形成的电场的作用而聚焦。
[0052]而且，使从第I灯丝线圈11的上表面(阳极靶60侧的面)发射的电子所形成的正焦点、与从第I灯丝线圈11的侧面发射的电子形成所的副焦点的位置及尺寸大致相同。
[0053]焦点的电子密度分布成为图7所示的结果。将电子密度成为最大的区域示为100%。图7中示出了从与管轴al垂直的方向观察靶面S的情况下的电子密度分布。
[0054]沿着阳极靶60的旋转方向的方向dd上的有效焦点Fb的宽度为0.552 mm。沿着管轴al的方向de上的有效焦点Fb的长度为1.004 mm。此外，依据IEC(Internat1nalElectro technical Commiss1n,国际电工委员会)标准,有效焦点Fb的宽度为0.75 mm以下即可，有效焦点Fb的长度为1.1 mm以下即可。
[0055]其次，对使用比较例的X射线管装置发射X射线的仿真方法及结果进行说明。
如图13所示，使用所述比较例的X射线管装置发射X射线时，仅驱动第I灯丝线圈11。
从第I灯丝线圈11发射的电子以电子束的形式入射至阳极靶60的靶面S。电子束通过由电子聚焦杯15的第I槽部16形成的电场的作用而聚焦。
[0056]而且，使从第I灯丝线圈11的上表面(阳极靶60侧的面)发射的电子所形成的正焦点、与从第I灯丝线圈11的侧面发射的电子所形成的副焦点的位置及尺寸大致相同。
[0057]图14示出了形成于靶面S上的有效焦点Fa。沿着阳极靶60的旋转方向的方向dd上的有效焦点Fa的宽度为0.753 mm，大于实施例。另外，沿着管轴al的方向de上的有效焦点Fa的长度为1.040 mm,略微大于实施例。
[0058]其次，将实施例的电子束的照射状态与比较例的电子束的照射状态进行对比。
如图6及图13所示，在实施例中，存在从灯丝线圈11的侧面发射的电子碰撞于最接近内周壁53、或因由该内周壁53产生的电场而弯曲从而未到达阳极靶的情况，相对于此，在比较例中，从灯丝线圈侧面发出的电子因下内周壁52而弯曲，但到达阳极靶。在实施例中，从灯丝线圈侧面发射的电子无助于焦点形成，但在比较例中，因下内周壁而弯曲的电子到达靶面S上的不期望的正焦点的外侧部分而成为副焦点，从而焦点不在所期望的尺寸内。
[0059]其次，将实施例的焦点的状态与比较例的焦点的状态进行对比。
如图7及图14所示，在实施例中，虽然微微看到副焦点，但仍可获得大致方形的焦点，在比较例中，副焦点变强，焦点变得不为方形。
[0060]根据以所述方式构成的第I实施方式的实施例的X射线管装置，X射线管I包括:阳极靶60，该阳极靶60通过入射电子束而发射X射线；阴极10，该阴极10具有电子聚焦杯15 ；以及真空外围器70，该真空外围器70收容阳极靶60及阴极10。
[0061]电子聚焦杯15包含发射电子的灯丝线圈(第I至第3灯丝线圈11至13)、及收纳灯丝线圈的槽部(第I至第3槽部16至18)。电子聚焦杯15通过从灯丝线圈发射电子而使通过槽部的开口(开口 16a至18a)射向阳极靶60的电子束聚焦。
[0062]槽部(第I至第3槽部16至18)具有最接近内周壁53、上内周壁51、及下内周壁52。最接近内周壁53在槽部的深度方向(第3方向dc)上短于灯丝线圈的尺寸，且在槽部的宽度方向上隔开最窄间隙在整个外周与灯丝线圈相对。上内周壁51以如下方式形成，即相比最接近内周壁53位于更靠槽部的开口侧，且具有比最接近内周壁53更向宽度方向扩展的形状。下内周壁52以如下方式形成，即相对于最接近内周壁53位于上内周壁51的相反侧，且具有比最接近内周壁53更向宽度方向扩展的形状。
[0063]因此，实施例的X射线管装置可获得如以下列举的效果。 (I)在比较例的X射线管装置中，没有用于实现焦点内的电子密度分布的均匀化的有效方法，但在实施例的X射线管装置中，具有用于实现焦点内的电子密度分布的均匀化的有效方法。而且，在实施例的X射线管装置中，为了使得副焦点收敛于正焦点内侧，进而在可能的情况下能以正焦点与副焦点的位置及尺寸大致相同的方式形成X射线管I。
[0064]槽部具有最接近内周壁53、上内周壁51及下内周壁52，由此，即便灯丝线圈与槽部(最接近内周壁53)间的间隙大于比较例，也可使电子束良好地聚焦，另外，通过最接近内周壁53，可使从灯丝线圈的侧面发射的电子难以到达阳极靶，也可将副焦点的电子密度分布抑制得较低。
[0065](2)在比较例的X射线管装置中，没有用于实现焦点尺寸的小型化的有效方法，但在实施例的X射线管装置中，具有用于实现焦点尺寸的小型化的有效方法。
[0066]在比较例中将间隙Ya设为0.15 mm左右的情况与实施例中将间隙Yb设为0.485mm的情况下，可获得相同尺寸的焦点。因此，通过使间隙Yb变得更小，可使焦点尺寸变得更小。
[0067]此时,通过将间隙Yb设定为0.2 mm以上、更优选0.3 mm以上,可防止产生灯丝碰壁及灯丝线圈与电子聚焦杯15间的绝缘破坏，并且实现焦点尺寸的小型化。
[0068](3)在比较例的X射线管装置中，没有用于抑制副焦点且获得理想尺寸的焦点的有效方法，但在实施例的X射线管装置中，具有用于抑制副焦点且获得理想尺寸的焦点的有效方法。
[0069]如上所述，槽部具有最接近内周壁53、上内周壁51及下内周壁52，通过调整这些的尺寸，可在不调整阳极靶60与阴极10间的间距的情况下抑制副焦点，且获得理想尺寸的焦点。因此，可换句话说，能够维持阳极靶60与阴极10间的耐电压性，并且获得焦点内的电子密度分布均匀且成为理想尺寸的焦点。
[0070](4)在实施例的X射线管装置中，可在不使上内周壁51弯曲的情况下实现焦点内的电子密度分布的均匀化，且可获得理想尺寸的焦点。因此，与使上内周壁51弯曲的情况相比,可降低设计成本及加工成本。
[0071 ] 根据所述内容，可获得X射线管I及包括X射线管I的X射线管装置，所述X射线管I能够实现焦点内的电子密度分布的均匀化，且能够获得理想尺寸的焦点。
[0072]其次，对第2实施方式的X射线管装置进行详细说明。此外，在该实施方式中，其他构成与所述第I实施方式相同，对相同部分标注相同标号，并省略这些相同部分的详细说明。
[0073]如图8所示，第I槽部16具有最接近内周壁53、上内周壁51及下内周壁52。最接近内周壁53形成为大致矩形框状。下内周壁52是在第I方向da上贯通电子聚焦杯15而形成的。沿着第2方向db及第3方向dc的平面上的下内周壁52的剖面形成为椭圆形框状。
[0074]其次，对加工下内周壁52的方法进行说明。
下内周壁52的加工例如使用球头铣刀(ball end mill)来进行。可将例如球头铣刀的旋转轴设定为第I方向da,通过在第I方向da及第2方向db进行输送加工来实施。因此，与需要进行放电加工的情况(下内周壁52为矩形框状的情况)相比，可使加工成本变得低廉。也可在球头铣刀加工之前，预先沿相同方向在电子聚焦杯15上开出贯通钻孔。
[0075]根据以所述方式构成的第2实施方式的X射线管装置，X射线管I包括:阳极靶60，该阳极靶60通过入射电子束来发射X射线；阴极10，该阴极10具有电子聚焦杯15 ;以及真空外围器70，该真空外围器70收容阳极靶60及阴极10。
[0076]槽部(第I至第3槽部16至18)具有最接近内周壁53、上内周壁51及下内周壁52。沿着第2方向db及第3方向dc的平面上的下内周壁52的剖面也可形成为椭圆形框状，在该情况下，也可通过调整下内周壁52的尺寸而获得与所述第I实施方式相同的效果。
[0077]下内周壁52是通过在电子聚焦杯15形成沿第I方向da延伸的贯通孔而形成的。仅形成所述贯通孔即可形成下内周壁52，之后，无需进行封闭所述贯通孔等加工。因此，与所述第I实施方式相比，可使下内周壁52的加工成本变得低廉。
[0078]根据所述内容，可获得X射线管I及包括X射线管I的X射线管装置，所述X射线管I能够实现焦点内的电子密度分布的均匀化，且能够获得理想尺寸的焦点。而且，所述X射线管I可同时防止产生灯丝碰壁及灯丝线圈与电子聚焦杯15间的绝缘破坏。
[0079]其次，对所述第2实施方式的X射线管装置的变形例进行说明。
如图9所示,上内周壁51形成为多级状。在该实施方式中，上内周壁51形成为2级。上内周壁51的各级形成为矩形框状。上内周壁51的最接近内周壁53侧的级具有比最接近内周壁53更向宽度方向(第2方向db)扩展的形状。上内周壁51的最接近内周壁53侧的级在沿第I方向da及第2方向db的平面上形成为与开口(开口 16a)相同的尺寸，具有比上内周壁51的最接近内周壁53侧的级更向宽度方向(第2方向db)扩展的形状。
[0080]在该情况下，也可通过调整上内周壁51的尺寸而获得与所述第2实施方式相同的效果。而且，具有如下优点，即通过呈多级状地形成上内周壁51，可实现焦点内的电子密度分布的均匀化，且可获得更理想的尺寸的焦点。
[0081]接下来，对所述第2实施方式的X射线管装置的另一变形例进行说明。
如图10所示，上内周壁51具有曲面形状。详细而言，在沿第2方向db及第3方向dc的平面上，上内周壁51的剖面具有曲面形状。
[0082]在该情况下，也可通过调整上内周壁51的曲面形状而获得与所述第2实施方式相同的效果。而且，具有如下优点:通过使上内周壁51为曲面形状，可进一步实现焦点内的电子密度分布的均匀化，且可获得更理想的尺寸的焦点。
[0083]接下来，对第3实施方式的X射线管装置进行详细说明。此外，在该实施方式中，其他结构与所述第I实施方式相同，对相同部分标注相同标号，并省略这些相同部分的详细说明。
[0084]如图11所示，下内周壁52具有曲面形状。在沿第2方向db及第3方向dc的平面上，下内周壁52的剖面具有像圆形的一部分那样的曲面形状。下内周壁52以如下方式形成，即在沿第I方向da及第2方向db的平面上，具有比最接近内周壁53更向宽度方向(第I方向da及第2方向db)扩展的形状。下内周壁52的加工可通过将例如球头铣刀的旋转轴设为第3方向dc,在第I方向da及第3方向dc上进行输送加工而实施。
[0085]在电子聚焦杯15固定有绝缘部材100。绝缘部材100与下内周壁52相对。在该实施方式中，绝缘部材100由陶瓷形成，且焊接在电子聚焦杯15。绝缘部材100支撑灯丝线圈(第I至第3灯丝线圈11至13)，并限制(固定)灯丝线圈的位置。
[0086]根据以所述方式构成的第3实施方式的X射线管装置，X射线管I包括:阳极靶60，该阳极靶60通过入射电子束而发射X射线；阴极10，该阴极10具有电子聚焦杯15 ;以及真空外围器70，该真空外围器70收容阳极靶60及阴极10。
[0087]槽部(第I至第3槽部16至18)具有最接近内周壁53、上内周壁51、及下内周壁52。沿第2方向db及第3方向dc的平面上的下内周壁52的剖面也可具有曲面形状，在该情况下，也可通过调整下内周壁52的尺寸而获得与所述第I实施方式相同的效果。
[0088]下内周壁52是通过使用球头铣刀而形成。因此，与所述第I实施方式相比，可使下内周壁52的加工成本变得低廉。
[0089]根据所述内容，可获得X射线管I及包括X射线管I的X射线管装置，所述X射线管I能够实现焦点内的电子密度分布的均匀化，且能够获得理想尺寸的焦点。而且，所述X射线管I可同时防止产生灯丝碰壁及灯丝线圈与电子聚焦杯15间的绝缘破坏。
[0090]虽然说明了本发明的一实施方式，但实施方式是作为示例而提出的，并未意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可通过其他各种方式来实施，可在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书中记载的发明及其均等的范围内。
[0091]例如，槽部(第I至第3槽部16至18)也可进而具有如下元件中的至少一个，即:一个或多个其他上内周壁，该一个或多个其他上内周壁相比最接近内周壁53位于更靠槽部的开口(开口 16a至18a)侧，且尺寸大于最接近内周壁53 ;及一个或多个其他下内周壁，该一个或多个其他下内周壁相对于最接近内周壁53位于上内周壁51的相反侧，且尺寸大于最接近内周壁53。
[0092]槽部(第I至第3槽部16至18)也可进而具有一个或多个其他的最接近内周壁，这些一个或多个其他的最接近内周壁在槽部的深度方向(第3方向dc)上短于灯丝线圈(电子发射源)的尺寸，且在槽部的宽度方向上与灯丝线圈的整个外周隔开最窄间隙而相对。
下内周壁52的宽度方向(第2方向db及第3方向dc)的剖面形状也可为圆形、椭圆形、或这些的一部分。
[0093]第I至第3灯丝线圈11至13是互不相同的种类，这些灯丝线圈的特性(电子发射量)也可互不相同。例如，也可通过使灯丝线圈的尺寸不同而使焦点的尺寸不同。
[0094]阴极10所包括的灯丝线圈(电子发射源)及槽部的数量并不限定于3个，可进行各种变形，也可为I个、2个或4个以上。
电子发射源可进行各种变形，例如可利用任意的热电子发射源。例如热电子发射源也可不为灯丝线圈。作为可发射电子的材料，例如可由以LaB6(六硼化镧)为主成分的材料形成。
[0095]该发明的X射线管装置并不限定于所述X射线管装置，可进行各种变形，可应用于各种X射线管装置。例如，该发明的X射线管装置也可应用于固定阳极型的X射线管装置。
【权利要求】
1.一种X射线管，其特征在于，包括: 阳极靶，该阳极靶通过入射电子束来发射X射线； 阴极，该阴极具有:电子发射源，该电子发射源发射电子；及聚焦电极，该聚焦电极包含收纳有所述电子发射源的槽部，且通过从所述电子发射源发射电子来使通过所述槽部的开口射向所述阳极靶的电子束聚焦；以及 真空外围器，该真空外围器收容所述阳极靶及阴极；且 所述槽部包括: 最接近内周壁，该最接近内周壁在所述槽部的深度方向上短于所述电子发射源的尺寸，且在所述槽部的宽度方向上隔开最窄间隙在整个外周与所述电子发射源相对； 上内周壁，该上内周壁相比所述最接近内周壁位于更靠所述槽部的开口侧，且具有比所述最接近内周壁更向宽度方向扩展的形状；以及 下内周壁，该下内周壁相对于所述最接近内周壁位于所述上内周壁的相反侧，且具有比所述最接近内周壁更向宽度方向扩展的形状。
2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于， 所述电子发射源由以钨为主要成分的材料形成。
3.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于， 所述槽部还包括如下构件中的至少一个，即: 一个或多个其他的上内周壁，该一个或多个其他的上内周壁相比所述最接近内周壁位于更靠所述槽部的开口侧，具有比所述最接近内周壁更向宽度方向扩展的形状；及 一个或多个其他的下内周壁，该一个或多个其他的下内周壁相对于所述最接近内周壁位于所述上内周壁的相反侧，具有比所述最接近内周壁更向宽度方向扩展的形状。
4.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于， 所述槽部还包括: 一个或多个其他的最接近内周壁，该一个或多个其他的最接近内周壁在所述槽部的深度方向上短于所述电子发射源的尺寸，且在所述槽部的宽度方向上隔开最窄间隙在整个外周与所述电子发射源相对。
5.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于， 所述电子发射源与最接近内周壁间的所述间隙为0.2mm以上。
6.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于， 所述上内周壁具有曲面形状。
7.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于， 所述下内周壁的宽度方向的剖面形状为圆形、椭圆形、或圆形、椭圆形的一部分。
【文档编号】H01J35/14GK104246964SQ201380019796
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月8日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】金崎弘司, 高桥英幸, 三森惠一, 植木雅敬 申请人:株式会社东芝, 东芝电子管器件株式会社