X射线模块的制作方法

x射线模块
技术领域
1.本公开的一个方面涉及x射线模块。


背景技术：

2.作为x射线模块，已知的方式包括：照射电子束的阴极；被照射电子束而产生x射线的靶；和利用永磁铁的磁场使照射至靶的电子束的照射位置移动的磁铁部(例如请参照日本特开2004-265602号公报)。在专利文献1记载的x射线模块中，在当前的照射位置靶劣化了的情况下能够使照射位置，能够延长靶的寿命。


技术实现要素：

发明要解决的技术问题
3.在上述那样的x射线模块中，电子束在靶中转换成x射线的转换效率为1％左右，入射的电子束的大约99％成为热，因此在靶上可能产生大量的热。当该热传递至永磁铁时，永磁铁被加热而导致磁力变小。在此情况下，电子束的偏转量发生变化，x射线焦点(靶上的电子束的照射点)的位置发生变化。例如如果ct(computed tomography：计算机断层扫描)等中连续摄影时x射线焦点的位置发生变化，则可能会导致取得画像中产生模糊。
4.于是，本发明的一个方面的目的是，提供能够稳定地输出x射线的x射线模块。用于解决技术问题的技术手段
5.本公开的一个方面的x射线模块包括：箱体；在箱体内出射电子束的电子枪；配置在箱体内且固定于箱体的、因电子束的入射而产生x射线的靶；和具有永磁铁，配置在箱体外，利用永磁铁的磁力使电子束偏转的偏转部，偏转部具有至少配置在永磁铁与箱体之间的隔热部件，隔热部件的导热率低于永磁铁的导热率。
6.在该x射线模块中，偏转部具有至少配置在永磁铁与箱体之间的隔热部件，隔热部件的导热率低于永磁铁的导热率。由此，即使在靶上产生的热传递至了偏转部，也能够利用隔热部件抑制该热传递至永磁铁，其结果是，能够抑制因靶上产生的热而使永磁铁被加热。因此，根据该x射线模块，能够稳定地输出x射线。
7.也可以是，隔热部件的导热率低于箱体的与偏转部接触的接触部分的导热率。在此情况下，即使靶上产生的热经箱体传递至了偏转部，也能够利用隔热部件抑制该热传递至永磁铁。
8.也可以是，隔热部件在内部收纳着永磁铁。在此情况下，能够有效地抑制靶上产生的热传递至永磁铁。
9.也可以是，隔热部件以将永磁铁与箱体之间隔开的方式延伸。在此情况下，能够有效地抑制靶上产生的热传递至永磁铁。
10.也可以是，偏转部还具有保持永磁铁的保持部件，保持部件的导热率高于永磁铁的导热率。在此情况下，能够使传递至偏转部的热向保持部件散热。
11.也可以是，隔热部件使永磁铁与保持部件隔开间隔。在此情况下，能够抑制热从保
持部件传递至永磁铁。
12.也可以是，在与从电子枪出射的所述电子束向靶前进的路径垂直的方向看的情况下，偏转部包括与路径重叠的部分。在此情况下，能够利用偏转部使电子束良好地偏转。
13.也可以是，本发明的一个方面的x射线模块还包括散热部，其具有比永磁铁的导热率高的导热率，与偏转部热连接。在此情况下，能够使传递至偏转部的热向散热部散热。
14.也可以是，散热部包括多个翅片。在此情况下，能够提高散热部的散热性。
15.也可以是，散热部形成为管状。在此情况下，能够提高散热部的散热性。发明的效果
16.根据本发明的一个方面，能够提供能够稳定地输出x射线的x射线模块。
附图说明
17.图1是实施方式的x射线产生装置的截面图。
18.图2是x射线管的截面图。
19.图3是x射线管的分解立体图。
20.图4是表示突出部的周边的截面图。
21.图5是表示靶的周边的截面图。
22.图6是x射线管的截面图。
23.图7是表示偏转部的周边的截面图。
24.图8是第1变形例的x射线产生装置的截面图。
25.图9是第2变形例的x射线产生装置的截面图。
具体实施方式
26.以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行详细说明。在以下的说明中，对同一或相当的要素使用同一附图标记，省略重复的说明。[x射线产生装置]
[0027]
图1所示的x射线产生装置(x射线模块)100例如是在观察检查对象的内部结构的x射线非破坏检查中使用的微小焦点x射线源。x射线产生装置100包括x射线管1、散热部7、壳体110和电源部120。
[0028]
如图2所示，x射线管1是，使通过使来自电子枪3的电子束b入射至靶4而产生且透过靶4自身的x射线xr在沿电子束b的入射方向的方向上从x射线出射窗5出射的透射型的x射线管。x射线管1是包括箱体2的不需要进行部件交换等的真空密封型的x射线管，其中，箱体2具有真空的内部空间r。以下，令与x射线管1的管轴ax平行的方向为轴方向a，令轴方向a的一侧(图中上侧)为第1侧s1，令轴方向a的另一侧(第1侧s1的相反侧)为第2侧s2，进行说明。在x射线管1中，电子束b的光轴与x射线xr的光轴一致。
[0029]
箱体2具有大致圆柱状的外形。箱体2具有：由金属材料形成的头部21；和由玻璃等绝缘材料形成的绝缘真空管22。在头部21，固定着靶4和x射线出射窗5。
[0030]
电子枪3固定在绝缘真空管22。电子枪3在内部空间r中出射电子束b。电子枪3例如由加热器31、阴极32、第1格栅电极33和第2格栅电极34从第2侧s2其依次排列而构成。加热器31由通电时发热的电热丝构
成。阴极32通过加热器31被加热而释放电子。第1格栅电极33和第2格栅电极34形成为筒状。第1格栅电极33是为了控制从阴极32释放的电子的量而设置的，第2格栅电极34是为了使通过第1格栅电极33后的电子朝向靶4聚集而设置的。加热器31、阴极32、第1格栅电极33和第2格栅电极34，与以贯通绝缘真空管22的底部22a的方式设置的多个杆销sp(stem pin)电连接。
[0031]
壳体110具有筒部件111和电源部壳体112。壳体110由金属材料形成。筒部件111形成为大致圆筒状，在轴方向a上的两端具有开口111a、开口111b。x射线管1以头部21从开口111a伸出的方式挿入开口111a中。x射线管1的安装凸缘23c固定在筒部件111的第1侧s1的端部。由此，x射线管1将开口111a密封。作为液状的绝缘性物质的绝缘油k密封在筒部件111内。
[0032]
电源部120向x射线管1供给电力。电源部120收纳在电源部壳体112内。电源部120将筒部件111的开口111b密封。电源部120具有包括圆筒状的连接器121a的高压供电部121。高压供电部121与x射线管1电连接。具体而言，连接器121a的前端部与从绝缘真空管22的底部22a伸出的杆销sp电连接。在该例中，以靶4(阳极)为接地电位，从电源部120经高压供电部121向电子枪3供给负的高电压(例如-10kv～-500kv)。[x射线管]
[0033]
如图1～图7所示，x射线管1包括箱体2、电子枪3、靶4、x射线出射窗5和偏转部6。如上所述，箱体2具有头部21和绝缘真空管22。头部21就电位而言相当于x射线管1的阳极。头部21包括主体部23和盖部24。主体部23例如由不锈钢(例如sus304)、铜、铁合金或铜合金等形成为与管轴ax同轴的大致圆筒状，在轴方向a上的两端具有开口23a、23b。开口23a被盖部24堵塞。盖部24固定在开口23a的缘部。主体部23在开口23b同与管轴ax同轴的大致圆筒状的绝缘真空管22连通。在主体部23的外周面，设置了形成为与主体部23同心的大致圆环板状的安装凸缘23c。
[0034]
盖部24例如由钼形成为与管轴ax同轴的大致圆板状，堵塞主体部23的开口23a。在盖部24的第1侧s1的表面24a，形成了相对于表面24a向第1侧s1突出的突出部26。表面24a为圆形状，突出部26形成为与盖部24同心的圆柱状。在突出部26，形成了沿轴方向a贯通盖部24的开口部27。
[0035]
如图4～图6所示，开口部27具有：在突出部26的第1侧s1的表面26a开口的第1部分27a；和与第1部分27a连通，在盖部24的第2侧s2的表面24b开口的第2部分27b。第1部分27a和第2部分27b各自形成为与突出部26同心的截面圆形状。第1部分27a的直径大于第2部分27b的直径，第1部分27a的深度小于第2部分27b的深度。换言之，第1部分27a是形成在突出部26的表面26a的凹部，第2部分27b是形成在第1部分27a的底面的贯通孔。第1部分27a作为用于配置靶4和x射线出射窗5的配置部发挥作用。第2部分27b作为入射至靶4的电子束b通过的电子束通过孔发挥作用。在第2部分27b的第2侧s2的端部，设置了随着向第2侧s2去直径变大的增宽部27ba，以不形成角部的方式倒角成曲面状。
[0036]
靶4和x射线出射窗5配置在第1部分27a。靶4例如由钨形成，具有电子入射面4a和电子入射面4a的相反侧的x射线出射面4b。靶4使因电子束b对电子入射面4a的入射而产生的x射线透射并从x射线出射面4b出射。在该例中，靶4在x射线出射窗5的第2侧s2的整个表面形成为膜状。即，靶4与x射线出射窗5一体地形成。靶4以电子入射面4a朝向第2侧s2、且x
射线出射面4b朝向第1侧s1的方式配置。靶4的厚度例如为数μm左右。
[0037]
x射线出射窗5例如由金刚石或铍等x射线透射性高的材料形成为圆板状。x射线出射窗5在开口部27的第1部分27a的底面上与管轴ax同轴地配置，利用未图示的焊料等接合部件固定在该底面，将开口部27密封。x射线出射窗5隔着靶4与第1部分27a的底面热接触。在该例中，x射线出射窗5的第1侧s1的表面5a位于与突出部26的第1侧s1的表面26a大致相同的平面上。x射线出射窗5在轴方向a上与电子枪3相对，使从靶4出射的x射线xr透射而向轴方向a的第1侧s1出射。如图5所示，x射线xr在靶4上的作为电子束b的照射点的x射线焦点f处产生，以x射线焦点f为中心一边扩展一边出射。其中，靶4可以仅设置在x射线出射窗5的表面中的露出于第2部分27b的区域，也可以是其一部分还被设置在第2部分27b的壁面上。此外，靶4和x射线出射窗5也可以隔开间隔地设置。
[0038]
如图2和图7所示，偏转部6具有多个永磁铁61、保持部件62和隔热部件63。偏转部6包括在径方向相对的一对永磁铁61。一对永磁铁61以不同的极在径方向彼此相对的方式配置。永磁铁61例如由铁氧体磁铁、钕磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴合金磁铁等形成。
[0039]
保持部件62例如由铝等金属材料形成为与管轴ax同轴的扁平的圆筒状(圆环状)，保持永磁铁61。此外，保持部件62的导热率高于永磁铁61的导热率，保持部件62还能够用作散热部7的一部分。保持部件62配置在箱体2的外部，以与主体部23的安装凸缘23c的第1侧s1的表面接触的状态固定于安装凸缘23c。保持部件62在径方向与主体部23的一部分重叠，以覆盖主体部23的一部分的外周面的方式靠近主体部23地配置。保持部件62在径方向与主体部23隔开稍微的间隔，但是也可以与主体部23接触。保持部件62也可以不是圆筒状(圆环状)的一体部件，而是由多个部件构成。
[0040]
隔热部件63例如由硅酮树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚(pps)树脂、聚醚酮树脂(peek)等树脂材料形成。作为隔热部件63的材料，为了抑制因使隔热部件63硬化时的加热处理而产生永磁铁61的磁力下降，优选具有常温硬化性的硅酮树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂。
[0041]
隔热部件63在内部收纳有永磁铁61。即，永磁铁61以在隔热部件63的内部被隔热部件63包围的状态配置。隔热部件63例如固定于保持部件62，保持部件62隔着隔热部件63保持永磁铁61。隔热部件63使永磁铁61与保持部件62隔开间隔。隔热部件63的第2侧s2的表面63a与主体部23的安装凸缘23c的第1侧s1的表面接触。隔热部件63的表面63a以外的外表面，被保持部件62覆盖。即，隔热部件63以埋设在保持部件62内仅表面63a露出的方式设置。这样，隔热部件63具有配置在永磁铁61与主体部23的安装凸缘23c之间的部分。
[0042]
偏转部6利用永磁铁61的磁力使电子束b偏转，使x射线焦点f的位置发生变化。在与从电子枪3出射的电子束b向靶4前进的路径p垂直的方向(径方向)看的情况下，偏转部6包括与路径p重叠的部分。由此，能够使永磁铁61的磁力适当地作用于电子束b。在该例中，在从径方向看的情况下，整个偏转部6与路径p重叠。偏转部6以连结相对的一对永磁铁61的虚拟线与管轴ax大致正交的方式安装于安装凸缘23c。偏转部6也可以构成为可绕管轴ax旋转。在此情况下，通过使偏转部6旋转，能够使x射线焦点f的位置移动。
[0043]
保持部件62的导热率高于永磁铁61的导热率。隔热部件63的导热率低于箱体2的主体部23(箱体2的与偏转部6接触的接触部分)的导热率。即，隔热部件63的隔热性高于主体部23的隔热性。此外，隔热部件63的导热率低于永磁铁61和保持部件62各自的导热率。在
主体部23由sus304形成的情况下，主体部23的导热率例如为16.7w/m
·
k。永磁铁61的导热率例如为1～50w/m
·
k左右，保持部件62的导热率例如为100～400w/m
·
k左右，隔热部件63的导热率例如为0.1～0.5w/m
·
k左右。导热率能够利用通常的测定方法，例如热流计法、激光闪光法、热线法等测定。
[0044]
如图1、图3、图4和图6所示，散热部7包括用于使靶4上产生的热散热的热沉70和用于使热沉70冷却的冷却部80，配置在箱体2的外部。热沉70例如由铝等金属材料形成。热沉70的导热率高于主体部23和永磁铁61各自的导热率。热沉70的导热率例如为100～400w/m
·
k左右。热沉70具有第1部分71和第2部分72。
[0045]
第1部分71形成为与管轴ax同轴的圆板状，在中央部具有开口71b。第1部分71沿盖部24的表面24a与管轴ax垂直地延伸，突出部26配置在开口71b内。第1部分71在从轴方向a看的情况下包围突出部26。第1部分71的第2侧s2的表面隔着片状的热传导部件8与盖部24的表面24a接触。由此，第1部分71与盖部24的表面24a热连接。热传导部件8例如是由导热率高的硅酮形成为圆形片状的硅酮片，配置在表面24a的整个面与第1部分71之间，与表面24a及第1部分71紧贴。通过使热传导部件8介于第1部分71与盖部24之间，与都由金属材料形成的第1部分71和盖部24直接接触的情况相比，能够促进第1部分71与盖部24之间的热传导。
[0046]
如图4所示，第1部分71在径方向与突出部26隔开稍微的间隔。径方向上的第1部分71与突出部26之间的距离l1，比轴方向a上突出部26从盖部24的表面24a突出的突出高度l2小，并且比突出部26的直径(径方向上的突出部26的宽度)l3小。第1部分71也可以与突出部26接触。第1部分71相对于突出部26没有向第1侧s1突出。换言之，在第1部分71的第1侧s1的表面71a和突出部26的第1侧s1的表面26a平坦的情况下，表面71a位于与表面26a相同的平面上，或者相比于表面26a位于第2侧s2。在该例中，表面71a位于与表面26a相同的平面上。此外，表面71a位于与x射线出射窗5的第1侧s1的表面5a相同的的平面上。
[0047]
第2部分72形成为与第1部分71同心的大致圆筒状，从第1部分71的外缘向第2侧s2延伸。第2部分72在从轴方向a看的情况下位于比盖部24的表面24a的外缘靠外侧的位置，并且在轴方向a上位于比表面24a靠第2侧s2的位置。在该例中，第2部分72整体位于比表面24a靠第2侧s2的位置，但是也可以是，第2部分72仅一部分位于比表面24a靠第2侧s2的位置。第2部分72在径方向与主体部23的一部分重叠，覆盖在主体部23的一部分的外周面。第2部分72在径方向上与主体部23隔开稍微的间隔，但是也可以与主体部23接触。第2部分72的第2侧s2的表面72b与偏转部6的保持部件62的第1侧s1的表面接触，与偏转部6热连接。
[0048]
在第2部分72的外周面形成了多个翅片72a。各翅片72a形成为与第2部分72同心的大致圆板状。多个翅片72a以沿轴方向a等间隔地排列的方式彼此平行地配置。来自后述的冷却风扇84的空气被供给至翅片72a。
[0049]
冷却部80包括送风部81和以包围热沉70的方式形成为大致圆筒状的包围部82。送风部81包括罩部83和冷却风扇84。罩部83覆盖在与轴方向a垂直的方向上的筒部件111的一侧，形成空间83a。冷却风扇84配置在空间83a中。在罩部83，作为通气部83b形成了多个贯通孔。冷却风扇84将从通气部83b吸入的外部的空气作为冷却风送入包围部82中。
[0050]
包围部82具有上壁部82a和侧壁部82b。上壁部82a形成为圆环状，划分包围部82的第1侧s1的开口82c。包围部82以使第1部分71的第1侧s1的表面71a从开口82c露出的方式配置。侧壁部82b形成为圆筒状，与上壁部82a一起包围多个翅片72a。包围部82构成从其与送
风部81之间的连通部送入的冷却风以在多个翅片72a之间的空间在周方向上流动的方式流通的流路。由此，能够提高热沉70的散热效率。其中，冷却风从设置在侧壁部82b的通气部(未图示)被排气。由此，能够使得被排气的冷却风不容易流向检查对象侧，能够抑制摄像时的排气的影响。此外，冷却风扇84也可以按如下方式动作：从设置在侧壁部82b的通气部吸入外部的空气，从设置在罩部83的通气部83b进行排出。[作用和效果]
[0051]
在x射线产生装置100中，偏转部6具有至少配置在永磁铁61与箱体2之间的隔热部件63，隔热部件63的导热率低于永磁铁61的导热率。由此，即使靶4上产生的热传递到了偏转部6，也能够利用隔热部件63抑制该热传递至永磁铁61，其结果是，能够抑制因靶4上产生的热而使永磁铁61被加热。因此，根据x射线产生装置100，能够稳定地输出x射线。
[0052]
隔热部件63的导热率低于箱体2的主体部23(箱体2的与偏转部6接触的接触部分)的导热率。由此，即使靶4上产生的热经箱体2传递至了偏转部6，也能够利用隔热部件63抑制该热传递至永磁铁61。
[0053]
隔热部件63在内部收纳着永磁铁61。由此，能够有效地抑制靶4上产生的热传递至永磁铁61。
[0054]
偏转部6具有保持永磁铁61的保持部件62，保持部件62的导热率高于永磁铁61的导热率。由此，能够使传递至了偏转部6的热向保持部件62散热。
[0055]
隔热部件63使永磁铁61与保持部件62隔开间隔。由此，能够抑制热从保持部件62传递至永磁铁61。
[0056]
从与自电子枪3出射的电子束b向靶4前进的路径p垂直的方向看的情况下，偏转部6包括与路径p重叠的部分。由此，能够利用偏转部6使电子束b良好地偏转。
[0057]
设置了导热率比永磁铁61的导热率高、且与偏转部6热连接的散热部7。由此，能够使传递至了偏转部6的热向散热部7散热。
[0058]
热沉70包括多个翅片72a。由此，能够提高热沉70的散热性。
[0059]
靶4具有电子入射面4a和x射线出射面4b，使因电子束b向电子入射面4a的入射而产生的x射线xr透射而从x射线出射面4b出射。在采用这样的透射型的结构的情况下，与电子入射面兼用作x射线出射面的反射型的结构相比，容易将靶4配置在x射线出射窗5的附近，能够缩小fod(focus to object distance：焦物距)(从x射线焦点f至检查对象的距离)。当fod小时，能够以高放大率进行观察。或者，当放大率相同时，由于能够将x射线摄像素子配置在x射线源的附近，因此能够获得明亮的图像。
[0060]
x射线产生装置100(x射线模块)包括：箱体2；在箱体2内出射电子束b的电子枪3；配置在箱体2内且固定在箱体2的、因电子束b的入射而产生x射线xr的靶4；配置在箱体2外，利用磁力使电子束b偏转的永磁铁61；和具有比永磁铁61的导热率高的导热率，与永磁铁61热连接的散热部7。这样，在x射线产生装置100中，设置了具有比永磁铁61的导热率高的导热率，与永磁铁61热连接的散热部7。由此，即使靶4上产生的热传递至了永磁铁61，也能够使传递来的热向散热部7散热，其结果是，能够抑制因靶4上产生的热而使永磁铁61被加热。因此，根据x射线产生装置100，能够稳定地输出x射线xr。
[0061]
从与自电子枪3出射的电子束b向靶4前进的路径p垂直的方向看的情况下，永磁铁61包括与路径p重叠的部分。由此，能够利用永磁铁61使电子束b良好地偏转。
[0062]
保持永磁铁61的保持部件62的导热率高于永磁铁61的导热率。由此，能够将保持部件62作为散热部7的一部分使传递至了永磁铁61的热散热，还能够使该热经保持部件62向散热部7散热。
[0063]
散热部7与保持部件62热连接。由此，能够有效地使传递至了永磁铁61的热经保持部件62向散热部7散热。
[0064]
至少在永磁铁61与箱体2之间配置了隔热部件63，隔热部件63的导热率低于永磁铁61的导热率。由此，能够抑制传递至了箱体2的热向永磁铁61传递。
[0065]
隔热部件63在内部收纳着永磁铁61。由此，能够有效地抑制传递至了箱体2的热向永磁铁61传递。[变形例]
[0066]
在图8所示的第1变形例中，隔热部件63形成为与保持部件62同心的圆环板状。隔热部件63以将永磁铁61与主体部23的安装凸缘23c之间隔开的方式呈板状地延伸，使永磁铁61及保持部件62与安装凸缘23c隔开间隔。热沉70不具有第1部分71，仅具有第2部分72，没有与箱体2接触，但是也可以与箱体2接触。此外，隔热部件63只要以将永磁铁61与主体部23的安装凸缘23c之间隔开的方式延伸即可，不限定为板状部件。例如，隔热部件63也可以通过涂覆液状物后使其固化而形成。
[0067]
根据第1变形例，也能够与上述实施方式同样地稳定地输出x射线xr。另外，由于隔热部件63以将永磁铁61与箱体2之间隔开的方式呈板状地延伸，所以能够有效地抑制传递至了箱体2的热向永磁铁61传递。
[0068]
在图9所示的第2变形例中，散热部7形成为管状。散热部7与偏转部6的保持部件62的第1侧s1的表面接触，与永磁铁61热连接。散热部7构成热管(heat pipe)，在内部密封了工作液。或者，散热部7也可以构成用于供冷却水流动的冷却水配管。偏转部6能够与第1变形例同样地构成。
[0069]
根据第2变形例，也能够与上述实施方式同样地稳定地输出x射线xr。此外，由于散热部7被形成为管状，所以能够将散热部7用作热管或冷却水配管等，能够提高散热部7的散热性。
[0070]
本发明不限定于上述实施方式。例如，各结构的材料和形状不限定于上述的材料和形状，能够采用各种材料和形状。保持部件62可以被省略。在此情况下，永磁铁61被隔热部件63保持。隔热部件63也可以被省略。散热部7也可以是上述的例以外的冷却机构。散热部7和保持部件62可以被一体地形成，也可以由1个部件构成。散热部7也可以被省略。在箱体2的表面24a也可以不形成突出部26，表面24a整体可以是平坦的。此外，也可以构成为，偏转部6、散热部7的至少一部分与x射线管1为一体。在上述实施方式中x射线模块构成了x射线产生装置100，但是x射线模块不一定需要构成x射线产生装置，例如可以仅包括x射线管1和散热部7(热沉70)。