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JP7571249B2 - Electron gun, X-ray generating tube, X-ray generating device, and X-ray imaging system - Google Patents

Electron gun, X-ray generating tube, X-ray generating device, and X-ray imaging system Download PDF

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JP7571249B2
JP7571249B2 JP2023175930A JP2023175930A JP7571249B2 JP 7571249 B2 JP7571249 B2 JP 7571249B2 JP 2023175930 A JP2023175930 A JP 2023175930A JP 2023175930 A JP2023175930 A JP 2023175930A JP 7571249 B2 JP7571249 B2 JP 7571249B2
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electron gun
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Description

本発明は、医療機器および産業機器分野における非破壊X線撮影等に適用できるX線発生装置、および該X線発生装置を備えるX線撮影システムに関する。 The present invention relates to an X-ray generating device that can be used for non-destructive X-ray photography in the fields of medical equipment and industrial equipment, and an X-ray photography system equipped with the X-ray generating device.

近年半導体デバイス等の微細化や多層化が進み産業分野における半導体集積回路基板に代表される電子デバイス検査においてはX線発生管を備えたX線検査装置が用いられている。 In recent years, semiconductor devices have become increasingly miniaturized and multi-layered, and X-ray inspection equipment equipped with X-ray generating tubes is now used to inspect electronic devices, such as semiconductor integrated circuit boards, in the industrial field.

ターゲットに電子ビームを照射する電子源として、管軸方向に沿ってターゲットに向けて突出させた電子銃を備えたX線発生管が知られている。 As an electron source that irradiates an electron beam onto a target, an X-ray generating tube equipped with an electron gun that protrudes toward the target along the tube axis is known.

特許文献1には、ターゲット側に複数のグリッド電極を備える電子銃とすることにより、ターゲット上に形成される焦点の位置精度とマイクロフォーカス化が図られることが開示されている。 Patent Document 1 discloses that by using an electron gun with multiple grid electrodes on the target side, it is possible to achieve high positional accuracy and microfocusing of the focal spot formed on the target.

また、かかる電子銃が備える複数のグリッド電極は、それぞれが絶縁性の部材により支持されることにより、電極間の距離が規定されるとともに、各電極に所定の電位が印加されるように構成されている。 In addition, the multiple grid electrodes of this electron gun are each supported by an insulating member, so that the distance between the electrodes is defined and a predetermined potential is applied to each electrode.

特許文献2には、微小焦点化を意図して、管軸方向に延びる絶縁性の支柱に複数のグリッド電極が間隔をあけて支持された電子銃を備えたX線発生管が開示されている。 Patent document 2 discloses an X-ray generating tube equipped with an electron gun in which multiple grid electrodes are supported at intervals on insulating supports extending in the axial direction of the tube, with the aim of achieving a fine focus.

特開2002‐298772号公報JP 2002-298772 A 特開2007‐66694号公報JP 2007-66694 A

複数のグリッド電極が絶縁部材により支持されたグリッド電極を電子銃に備えるX線発生管が適用されたX線撮影システムにおいて、撮影画像の品質低下が生じる場合があった。 In an X-ray imaging system using an X-ray generating tube with an electron gun having multiple grid electrodes supported by an insulating member, there have been cases where the quality of captured images has deteriorated.

本願発明者の検討により、X線発生管の動作履歴に伴い発生する焦点位置または焦点形状の変動が、かかる撮影品質の低下に関係していることが判った。 The inventors' research has revealed that fluctuations in focal position or shape that occur due to the operating history of the X-ray generating tube are related to the deterioration of imaging quality.

本願発明は、絶縁部材に支持されたグリッド電極を有した電子銃を備え、焦点の位置または形状の変動が抑制された信頼性の高いX線発生管、X線発生装置を提供することを目的とする。また、本願発明は、本願発明に係るX線発生装置を備えることにより、高画質のX線撮影が可能なX線撮影システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a highly reliable X-ray generating tube and X-ray generating device that includes an electron gun having a grid electrode supported by an insulating member and suppresses fluctuations in the position or shape of the focal spot. The present invention also aims to provide an X-ray imaging system that is equipped with the X-ray generating device according to the present invention and is capable of taking high-quality X-ray images.

電子の照射によりX線を発生するターゲットを含み接地される陽極と、前記ターゲットに電子を照射する陰極と、前記陽極と前記陰極とを絶縁し前記陽極、前記陰極とともに真空容器を構成する絶縁管と、を備え前記陽極と前記陰極間に管電圧が印加されるX線発生管の前記陰極に適用され前記ターゲットに向けて電子ビームを照射する電子銃であって、
電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子が通過する電子通過孔をそれぞれが有するとともに前記ターゲットに向かう方向にこの順で配置される引出電極と集束電極と、前記引出電極と前記集束電極を電気的に絶縁し支持するために管周方向に離散的に設けられた複数の絶縁支持部材と、を有し
電子放出部から前記集束電極を電子が通過するまでの放出電子の通過経路である電子通過路から管径方向の外側に見て前記絶縁支持部材が直視される部分を前記複数の絶縁支持部材のいずれもが有さないように前記引出電極と前記集束電極のそれぞれが前記複数の絶縁支持部材を遮る導電性の遮蔽部を有していることを特徴とする。
An electron gun comprising: an anode including a target which generates X-rays by irradiating electrons thereon and which is grounded; a cathode which irradiates the target with electrons; and an insulating tube which insulates the anode and the cathode and constitutes a vacuum vessel together with the anode and the cathode; and which is applied to the cathode of an X-ray generating tube in which a tube voltage is applied between the anode and the cathode and which irradiates an electron beam toward the target,
an electron emitting section that emits electrons; an extraction electrode and a focusing electrode , each of which has an electron passing hole through which the electrons emitted from the electron emitting section pass and which are arranged in this order in a direction toward the target; and a plurality of insulating support members that are discretely provided in a tube circumferential direction to electrically insulate and support the extraction electrode and the focusing electrode ,
The present invention is characterized in that each of the extraction electrode and the focusing electrode has a conductive shielding portion that blocks the multiple insulating support members so that none of the multiple insulating support members has a portion where the insulating support member is directly viewed when viewed outside in the tube diameter direction from the electron passage, which is the path along which the emitted electrons pass from the electron emission portion to the focusing electrode.

本発明の実施形態に係る第2の電子銃は、接地される陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極とを絶縁し前記陽極、前記陰極とともに真空容器を構成する絶縁管と、を備え、前記陽極と前記陰極間に管電圧が印加される真空管に適用され前記陰極を構成する電子銃であって、
電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子が通過する電子通過孔をそれぞれが有するとともに前記陽極に向かう方向にこの順で配置される引出電極と集束電極と、前記引出電極と前記集束電極を電気的に絶縁し支持するために管周方向に離散的に設けられた複数の絶縁支持部材と、を有し、
前記電子放出部から前記集束電極を電子が通過するまでの放出電子の通過経路である電子通過路から管径方向の外側に見て前記絶縁支持部材が直視される部分を前記複数の絶縁支持部材のいずれもが有さないように前記引出電極と前記集束電極のそれぞれが前記複数の絶縁支持部材を遮る導電性の遮蔽部を有している。
A second electron gun according to an embodiment of the present invention is an electron gun that is applied to a vacuum tube in which a tube voltage is applied between the anode and the cathode, the electron gun comprising a grounded anode, a cathode, and an insulating tube that insulates the anode and the cathode and constitutes a vacuum container together with the anode and the cathode, the electron gun constituting the cathode,
an electron emitting section which emits electrons; an extraction electrode and a focusing electrode, each of which has an electron passing hole through which the electrons emitted from the electron emitting section pass and which are arranged in this order in a direction toward the anode; and a plurality of insulating support members which are discretely provided in a tube circumferential direction for electrically insulating and supporting the extraction electrode and the focusing electrode,
Each of the extraction electrode and the focusing electrode has a conductive shielding portion that blocks the multiple insulating support members so that none of the multiple insulating support members has a portion where the insulating support member is directly viewed when viewed outside in the tube radial direction from the electron passage, which is the path along which the emitted electrons pass from the electron emission portion to the focusing electrode.

本発明によれば、X線発生管の電子銃が、電子通過路からみて絶縁支持部材が直視されないように遮る導電部を有することで、焦点の位置または形状の変動が抑制された信頼性の高いX線発生管、X線発生装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, the electron gun of the X-ray generating tube has a conductive portion that blocks the insulating support member from being viewed directly from the electron passage, making it possible to provide a highly reliable X-ray generating tube and X-ray generating device in which fluctuations in the position or shape of the focal spot are suppressed.

本発明の第1の実施形態に係るX線発生管を示す概略構成図(a)~(h)である。1A to 1H are schematic configuration diagrams showing an X-ray generating tube according to a first embodiment of the present invention. 参考形態に係るX線発生管を示す概略構成図(a)~(i)である。1A to 1I are schematic configuration diagrams showing an X-ray generating tube according to a reference embodiment. 本発明の課題に係る、散乱金属粒子の絶縁支持部材上への推定された堆積過程の概念図(a)~(f)である。1A to 1F are schematic diagrams of a presumed deposition process of scattered metal particles onto an insulating support member according to the subject matter of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係るX線発生管を示す概略構成図(a)~(j)である。5A to 5J are schematic configuration diagrams showing an X-ray generating tube according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係るX線発生管を示す概略構成図(a)~(h)である。5A to 5H are schematic configuration diagrams showing an X-ray generating tube according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係るX線発生装置を示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing an X-ray generating device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態に係るX線撮影システムを示す概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing an X-ray imaging system according to a fifth embodiment of the present invention.

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。これらの実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対配置などは、この発明の範囲を限定する趣旨のものではない。また、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知の技術を適用する。 Below, preferred embodiments of the present invention are described in detail with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in these embodiments are not intended to limit the scope of this invention. Furthermore, for parts not specifically shown or described in this specification, well-known or publicly known techniques in the relevant technical field are applied.

<X線発生管>
図1は、本願発明の第1の実施形態に係るX線発生管1が示されている。X線発生管1は、本願発明の基本的な特徴である導電部を備えた透過型のX線発生管である。
<X-ray generating tube>
1 shows an X-ray generating tube 1 according to a first embodiment of the present invention. The X-ray generating tube 1 is a transmission type X-ray generating tube having a conductive portion, which is a basic feature of the present invention.

図1(a)、(b)は、X線発生管1の基本的な構成を示す2面図であり、図1(b)は、図1(a)のX線発生管1を陽極側から見た正面図である。また、図1(c)は、本実施形態のX線発生管1を駆動した際に、ターゲット上に形成される焦点が示されている図1(b)の部分拡大図である。また、図1(d)は、図1(a)に示すX線発生管1の電子銃4bを拡大した断面図である。さらに、また、図1(e)~(h)は、図1(d)に示す仮想平面A-A、B-B、C-C、D-Dにおける、電子銃4bの断面を示す断面図である。 Figures 1(a) and (b) are two-sided views showing the basic configuration of the X-ray generating tube 1, and Figure 1(b) is a front view of the X-ray generating tube 1 of Figure 1(a) seen from the anode side. Figure 1(c) is a partially enlarged view of Figure 1(b) showing the focal spot formed on the target when the X-ray generating tube 1 of this embodiment is driven. Figure 1(d) is an enlarged cross-sectional view of the electron gun 4b of the X-ray generating tube 1 shown in Figure 1(a). Figures 1(e) to (h) are cross-sectional views showing the cross sections of the electron gun 4b in the imaginary planes A-A, B-B, C-C, and D-D shown in Figure 1(d).

本実施形態では、電子放出部40から放出された電子ビームをターゲット層5cに照射することによりターゲット5bからX線を発生させる。このため、ターゲット層5cは支持基板5dが電子銃4bに向いている面に配置されている。即ち、電子放出部40はターゲット5bに対向するように陰極4に配置されている。電子放出部40から放出された電子は、X線発生管1に印加された管電圧により陰極4と陽極5との間に形成された加速電場により、ターゲット層5cでX線を発生させる為に必要な入射エネルギーまで加速される。 In this embodiment, X-rays are generated from the target 5b by irradiating the target layer 5c with the electron beam emitted from the electron emitter 40. For this reason, the target layer 5c is disposed on the surface of the support substrate 5d facing the electron gun 4b. In other words, the electron emitter 40 is disposed on the cathode 4 so as to face the target 5b. The electrons emitted from the electron emitter 40 are accelerated to the incident energy required to generate X-rays in the target layer 5c by the accelerating electric field formed between the cathode 4 and the anode 5 by the tube voltage applied to the X-ray generating tube 1.

陽極5はターゲット5bとターゲット5bに接続される陽極部材5aとを備え、X線発生管1の陽極電位を規定する電極として機能している。 The anode 5 comprises a target 5b and an anode member 5a connected to the target 5b, and functions as an electrode that determines the anode potential of the X-ray generating tube 1.

陽極部材5aは、導電性材料からなりターゲット層5cと電気的に接続される。陽極部材5aは、図1に示すように、支持基板5dの周囲に接続されターゲット5bを保持している。 The anode member 5a is made of a conductive material and is electrically connected to the target layer 5c. As shown in FIG. 1, the anode member 5a is connected to the periphery of the support substrate 5d and holds the target 5b.

また、ターゲット層5cは、高い原子番号、高融点、高比重の金属元素として、タンタル、モリブデン、タングステン等のターゲット金属が含有されている。一方、支持基板5dは、X線の透過性が高く、熱伝導性が高い材料が好ましく、例えば、ダイヤモンド、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミ、グラファイト、ベリリウム等を用いることができる。特に、ダイヤモンドは、sp3結合に由来する高い熱伝導性と、放射線に対する高い透過性とを有している点において透過型ターゲットの支持基板材料として好ましい。 The target layer 5c contains target metals such as tantalum, molybdenum, and tungsten as metal elements with high atomic numbers, high melting points, and high specific gravity. On the other hand, the support substrate 5d is preferably made of a material that has high X-ray transparency and high thermal conductivity, such as diamond, silicon nitride, silicon carbide, aluminum nitride, graphite, and beryllium. Diamond is particularly preferable as a support substrate material for a transmission type target because it has high thermal conductivity due to sp3 bonds and high transparency to radiation.

X線発生管1の内部は、電子線の平均自由行程を確保することを目的として、真空となっている。X線発生管1の内部の真空度は、1×10-4Pa以下であることが好ましく、電子放出部40の電子放出特性の安定化の観点からは、1×10-6Pa以下であることがより一層好ましい。本実施形態においては、電子放出部40およびターゲット層5cは、それぞれ、X線発生管1の内部空間または内面に配置されている。 The inside of the X-ray generating tube 1 is in a vacuum state in order to ensure the mean free path of the electron beam. The degree of vacuum inside the X-ray generating tube 1 is preferably 1×10 −4 Pa or less, and from the viewpoint of stabilizing the electron emission characteristics of the electron emitting section 40, is even more preferably 1×10 −6 Pa or less. In this embodiment, the electron emitting section 40 and the target layer 5c are disposed in the internal space or on the inner surface of the X-ray generating tube 1, respectively.

X線発生管1の内部の真空は、不図示の排気管および真空ポンプを用いて排気された後、かかる排気管を封止することにより、形成される。X線発生管1の内部には、真空度の維持を目的として、不図示のゲッタが配置される場合もある。 The vacuum inside the X-ray generating tube 1 is created by evacuating the air using an exhaust tube and vacuum pump (not shown) and then sealing the exhaust tube. A getter (not shown) may be placed inside the X-ray generating tube 1 to maintain the degree of vacuum.

X線発生管1は、陰極電位に規定される電子放出部40と、陽極電位に規定されるターゲット層5cとの間の電気的絶縁を図る目的において、陽極部材5aと陰極部材4aとの間に絶縁管2が狭持されている。即ち、絶縁管2は、管軸方向において一端と他端とが、それぞれ陽極部材5aと陰極部材4aとに接続されている。 In the X-ray generating tube 1, an insulating tube 2 is sandwiched between an anode member 5a and a cathode member 4a for the purpose of providing electrical insulation between an electron emitter 40, which is determined by a cathode potential, and a target layer 5c, which is determined by an anode potential. That is, one end and the other end of the insulating tube 2 are connected to the anode member 5a and the cathode member 4a, respectively, in the tube axial direction.

絶縁管2は、ガラス材料やセラミクス材料等の絶縁性材料で構成される。セラミクスからなる絶縁管2は、強度を担保する意図において、外周面を0.1μm~100μm厚のガラス層で保護される。 The insulating tube 2 is made of an insulating material such as glass or ceramic. The outer surface of the insulating tube 2 made of ceramics is protected by a glass layer 0.1 μm to 100 μm thick to ensure strength.

本実施形態において、絶縁管2、電子放出部40を備えた陰極4、ターゲット5bを備えた陽極5は、真空度を維持するための気密性と大気圧に耐える堅牢性とを有する外囲器を構成している。従って、陰極4及び陽極5は、絶縁管2の管軸方向の両端にそれぞれ接続されることにより、外囲器の部分を構成する。同様にして、支持基板5dは、ターゲット層5cで発生したX線をX線発生管1の外に取り出す透過窓の役割を担うとともに、外囲器の部分を構成していると言える。 In this embodiment, the insulating tube 2, the cathode 4 with the electron emitter 40, and the anode 5 with the target 5b constitute an envelope that is airtight to maintain a vacuum and robust enough to withstand atmospheric pressure. The cathode 4 and the anode 5 are connected to both ends of the insulating tube 2 in the tube axis direction, respectively, to form part of the envelope. Similarly, the support substrate 5d serves as a transmission window that extracts the X-rays generated in the target layer 5c to the outside of the X-ray generating tube 1, and can be said to form part of the envelope.

<電子銃>
次に本願発明のX線発生管の特徴である電子銃について、図1(a)、(d)、(e)~(h)を用いて説明する。
<Electron gun>
Next, the electron gun, which is a feature of the X-ray generating tube of the present invention, will be described with reference to FIGS.

陰極4は、電子放出部40、グリッド電極42、および、グリッド電極を支持する絶縁支持部材41と、を備える電子銃4bと陰極部材4aを備え、ターゲット5bと電子放出部40とが対向するように配置されている。 The cathode 4 comprises an electron gun 4b and a cathode member 4a, each of which comprises an electron emitter 40, a grid electrode 42, and an insulating support member 41 that supports the grid electrode, and is arranged so that the target 5b and the electron emitter 40 face each other.

電子放出部40は、タングステンフィラメント、含浸型カソード、酸化物カソードなどの熱陰極電子源や、モリブデンからなるspindt型カソード等の冷陰極電子源が適用される。 The electron emission section 40 may be a hot cathode electron source such as a tungsten filament, an impregnated cathode, or an oxide cathode, or a cold cathode electron source such as a Spindt-type cathode made of molybdenum.

本実施形態の電子銃4bは、図1(a)に示す通り、陰極部材4aより陽極5の側に向かって突出している。このように陽極5の側に電子銃4bを突出させた配置とすることは、絶縁耐圧を低下させずに焦点位置精度を担保することと意図するものである。即ち、陰極4と陽極5の間を接続する絶縁管2の沿面経路を所定距離以上に離す、一方で、電子銃4bとターゲット5bとの距離を所定距離以下とすることにより、電子放出部40より放出された電子線が管径方向の電場の影響を受け難くされている。 As shown in FIG. 1(a), the electron gun 4b in this embodiment protrudes from the cathode member 4a toward the anode 5. The purpose of arranging the electron gun 4b to protrude toward the anode 5 in this manner is to ensure the accuracy of the focal position without reducing the dielectric strength. In other words, by setting the creeping path of the insulating tube 2 connecting the cathode 4 and the anode 5 at a distance greater than a predetermined distance, while setting the distance between the electron gun 4b and the target 5b at a predetermined distance or less, the electron beam emitted from the electron emitter 40 is less susceptible to the effects of the electric field in the tube diameter direction.

電子銃4bは、陽極5の側に突出している部分に電子放出部40、グリッド電極42が配置される、かかる部分をヘッド部と称する。また、ヘッド部を陰極部材4aに対して支えている部分をネック部と称する。本実施形態のネック部には、図1(d)~(h)に示すように、電子放出部40を支えるカソード支持部45、引き出しグリッド電極43に引き出し電位を給電する給電部43d、集束グリッド電極44に集束電位を給電する給電部44d、が配置されている。 The electron gun 4b has an electron emitter 40 and a grid electrode 42 arranged on the part that protrudes toward the anode 5; this part is referred to as the head part. The part that supports the head part against the cathode member 4a is referred to as the neck part. In this embodiment, the neck part is provided with a cathode support part 45 that supports the electron emitter 40, a power supply part 43d that supplies an extraction potential to the extraction grid electrode 43, and a power supply part 44d that supplies a focus potential to the focus grid electrode 44, as shown in Figures 1(d) to (h).

電子銃4bは、図1(d)~(h)に示す様に、電子通過孔43f、電子通過孔44fを備えた引き出しグリッド電極43、集束グリッド電極44と、かかるグリッド電極43、集束グリッド電極44を支持する絶縁支持部材41と、を備えている。グリッド電極43、集束グリッド電極44が備える電子通過孔43f、44fは、電子放出部40からターゲット5bに向かう方向に電子通過路7を規定する。 As shown in Figures 1(d) to (h), the electron gun 4b includes an extraction grid electrode 43 with electron passing holes 43f and a focusing grid electrode 44f, and an insulating support member 41 that supports the grid electrode 43 and the focusing grid electrode 44. The electron passing holes 43f and 44f in the grid electrode 43 and the focusing grid electrode 44 define an electron passage path 7 in the direction from the electron emitter 40 toward the target 5b.

引き出しグリッド電極43および、集束グリッド電極44のいずれも、電子通過路7を通過する電子の運動を規制し、電子ビームのビーム径を規定するという点において共通するため、本願発明においては、グリッド電極42と、まとめて称する。 The extraction grid electrode 43 and the focusing grid electrode 44 have in common the fact that they regulate the movement of electrons passing through the electron passage 7 and determine the beam diameter of the electron beam, and therefore in this invention, they are collectively referred to as the grid electrode 42.

また、引き出しグリッド電極43は、電子放出部40から放出された電子が電子通過孔43fを通過する電子の通過量を経時的に制御することを意図して設けられており、不図示の電圧源より複数の電位が切り替えられて印加される。一方、集束グリッド電極44は、電子に対して集束電場を形成しターゲット5b上に形成する焦点8の大きさを規定することを意図して設けられ、電子放出部40に対して所定の電位差を有した集束グリッド電位が不図示の電圧源より印加される。 The extraction grid electrode 43 is provided with the intention of controlling the amount of electrons emitted from the electron emitter 40 passing through the electron passage hole 43f over time, and multiple potentials are applied to it by a voltage source (not shown) in a switched manner. On the other hand, the focusing grid electrode 44 is provided with the intention of forming a focusing electric field for the electrons and defining the size of the focal spot 8 formed on the target 5b, and a focusing grid potential having a predetermined potential difference is applied to the electron emitter 40 by a voltage source (not shown).

なお、本願明細書における電子通過路7は、電子放出部40から放出された電子が集束グリッド電極44を通過するまでの通過経路に対応する。 In this specification, the electron passage 7 corresponds to the path along which the electrons emitted from the electron emitter 40 pass before passing through the focusing grid electrode 44.

引き出しグリッド電極43は、電子通過孔43fが設けられ管径方向および周方向に延在する環状部43aを備えており、環状部43aの外縁において電子通過路7の周囲に90度間隔で4つ配置された絶縁支持部材41a~41dにより支持されている。 The extraction grid electrode 43 has an annular portion 43a with electron passage holes 43f extending in the tube radial and circumferential directions, and is supported at the outer edge of the annular portion 43a by four insulating support members 41a to 41d arranged at 90 degree intervals around the electron passage 7.

絶縁支持部材41a~41dは、グリッド電極42との接続部における熱応力を緩和するために、グリッド電極42と線膨張係数の整合がはかられる。グリッド電極42がモリブデン(300Kにおけるα=4.8×10-6-1)で構成されている場合は、アルミナ(300Kにおけるα=7.0×10-6-1)が適用される。グリッド電極42と絶縁支持部材41a~41dとは不図示のろう材を介して接合されている。 The insulating support members 41a to 41d are matched in linear expansion coefficient to the grid electrode 42 in order to relieve thermal stress at the connection portion with the grid electrode 42. When the grid electrode 42 is made of molybdenum (α=4.8×10 −6 K −1 at 300 K), alumina (α=7.0×10 −6 K −1 at 300 K) is used. The grid electrode 42 and the insulating support members 41a to 41d are joined via a brazing material (not shown).

なお、グリッド電極43、集束グリッド電極44のそれぞれが複数配置される形態も本願発明の実施態様(不図示)に含まれる。従って、グリッド電極42が、3以上である形態も本願発明の実施態様(不図示)に含まれる。かかる態様においては、絶縁支持部材41は、複数のグリッド電極42の少なくとも2つを電気的に絶縁するとともに支持する。 The embodiment of the present invention (not shown) also includes a configuration in which multiple grid electrodes 43 and multiple focusing grid electrodes 44 are arranged. Therefore, the embodiment of the present invention (not shown) also includes a configuration in which there are three or more grid electrodes 42. In such a configuration, the insulating support member 41 electrically insulates and supports at least two of the multiple grid electrodes 42.

また、集束グリッド電極44は、図1(d)、(h)に示す様に、引き出しグリッド電極43の電子通過孔43fを通過した電子が通過可能な電子通過孔44fが設けられ管径方向および周方向に延在する環状部44aを備えている。 As shown in Figs. 1(d) and (h), the focusing grid electrode 44 has an annular portion 44a extending in the tube radial and circumferential directions and provided with electron passing holes 44f through which electrons that have passed through the electron passing holes 43f of the extraction grid electrode 43 can pass.

なお、環状部43a、44aは、管径方向(yz平面)に平行である必要は無く、電子通過路7を規定するだけの電場が形成する形態であればよく、すり鉢状(コーン状)であっても良い。また、環状部43a、44aは、メッシュ状グリッド、スパイラル状グリッド電極、多重環状電極等の不連続な形状であっても良い。 The annular portions 43a and 44a do not need to be parallel to the tube diameter direction (yz plane), and may be cone-shaped as long as they form an electric field sufficient to define the electron passage 7. The annular portions 43a and 44a may also be discontinuous in shape, such as a mesh grid, a spiral grid electrode, or a multiple annular electrode.

<第1の実施形態>
次に、本願発明の特徴である導電部を備えた第1の実施形態に係るX線発生管について、図1(a)~(h)の各図を用いてより詳細に説明する。
First Embodiment
Next, an X-ray generating tube according to a first embodiment having a conductive portion that is a feature of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.

本実施形態のグリッド電極42は、電子放出部40に近い側に引き出しグリッド電極43、電子放出部40から遠い側に集束グリッド電極44を備えている。引き出しグリッド電極43は、さらに、管軸方向に延在する管状部43b、43cを備えている。管状部43b、43cは、管径方向と交差する方向に延在しているとも言える。管状部43bおよび43cは、電子放出部40の側と、集束グリッド電極44の側と、に環状部43aからそれぞれ突出している管状の突出部である。管状部43b、43cは、引き出しグリッド電極43の部分であり、環状部43aとともに、不図示の電圧源に電気的に接続されて電位規定されている。 The grid electrode 42 of this embodiment includes an extraction grid electrode 43 on the side closer to the electron emitter 40, and a focusing grid electrode 44 on the side farther from the electron emitter 40. The extraction grid electrode 43 further includes tubular portions 43b and 43c extending in the tube axis direction. It can also be said that the tubular portions 43b and 43c extend in a direction intersecting the tube diameter direction. The tubular portions 43b and 43c are tubular protrusions protruding from the annular portion 43a on the electron emitter 40 side and the focusing grid electrode 44 side, respectively. The tubular portions 43b and 43c are part of the extraction grid electrode 43, and together with the annular portion 43a, are electrically connected to a voltage source (not shown) to regulate the potential.

また、集束グリッド電極44は、環状部44aの外縁において、電子通過路7の周りに90度間隔で4つ配置された絶縁支持部材41a~41dにより支持されている。環状部44aは、ターゲット5bに対向するように配置されている。 The focusing grid electrode 44 is supported at the outer edge of the annular portion 44a by four insulating support members 41a to 41d arranged at 90 degree intervals around the electron passage 7. The annular portion 44a is arranged to face the target 5b.

なお、環状部44aは、環状部43aと同様にして、電子通過路7を規定するだけの電場が形成されればよく、すり鉢状(コーン状)やメッシュ状の形態であっても良い。 In addition, like the annular portion 43a, the annular portion 44a may be in the shape of a cone or a mesh, as long as it generates an electric field sufficient to define the electron passage 7.

本実施形態の集束グリッド電極44は、さらに、管軸方向に延在す管状部44b、44cを備えている。管状部44b、44cは、管径方向と交差する方向に延在しているとも言える。管状部44bおよび44cは、電子放出部40の側と隣接する陽極5の側とにそれぞれ突出している管状の突出部である。管状部44b、44cは、集束グリッド電極44の部分であり、環状部44aとともに、不図示の電圧源に電気的に接続されて電位規定されている。 The focusing grid electrode 44 of this embodiment further includes tubular portions 44b and 44c extending in the tube axis direction. It can also be said that the tubular portions 44b and 44c extend in a direction intersecting the tube diameter direction. The tubular portions 44b and 44c are tubular protrusions that protrude toward the electron emission portion 40 side and the adjacent anode 5 side, respectively. The tubular portions 44b and 44c are part of the focusing grid electrode 44, and together with the annular portion 44a, are electrically connected to a voltage source (not shown) to regulate the potential.

管状部43bは、図1(d)、(e)に示す様に、電子通過路7から絶縁支持部材41が直視されないように、陰極部材4bの側に突出している。ここで、管状部43bは、引き出しグリッド電極43と電子放出部40とが短絡しないように、管径方向において電子放出部40に対して離間している。 As shown in Figures 1(d) and (e), the tubular portion 43b protrudes toward the cathode member 4b so that the insulating support member 41 is not directly viewed from the electron passage 7. Here, the tubular portion 43b is spaced apart from the electron emission portion 40 in the tube diameter direction so that the extraction grid electrode 43 and the electron emission portion 40 are not short-circuited.

また、管状部43c、管状部44bは、図1(d)、(g)に示す様に、電子通過路7から絶縁支持部材41が直視されないように、管軸方向において重なる様に、互いに反対方向に突出している。即ち、グリッド電極42(43、44)同士が短絡しないように、環状部44aと環状部43a、及び、管状部43cと管状部44bは、それぞれ離間している。 As shown in Figs. 1(d) and (g), the tubular portions 43c and 44b protrude in opposite directions so as to overlap in the tube axial direction, so that the insulating support member 41 is not directly seen from the electron passage 7. That is, the annular portions 44a and 43a, and the tubular portions 43c and 44b are spaced apart from each other, so that the grid electrodes 42 (43, 44) are not short-circuited.

なお、引き出しグリッド電極43、集束グリッド電極44は、図1(d)、(g)に示すように、互いの環状部43a、44aが管軸方向に対向し、互いの管状部43c、44bが管径方向に対向する部分を有する一対のグリッド電極42であると言える。このような環状部43a、44a(導電部6)を備えることにより、本実施形態の電子銃4bは、絶縁支持部材41a~41d上への管径方向に移動する散乱金属粒子の堆積が抑制される。 As shown in Figures 1(d) and (g), the extraction grid electrode 43 and the focusing grid electrode 44 can be considered to be a pair of grid electrodes 42 in which the annular portions 43a, 44a face each other in the tube axis direction, and the tubular portions 43c, 44b face each other in the tube diameter direction. By providing such annular portions 43a, 44a (conductive portion 6), the electron gun 4b of this embodiment suppresses the deposition of scattered metal particles moving in the tube diameter direction on the insulating support members 41a to 41d.

また、管状部43cは管状部44bより、管径方向において内側に位置している。即ち、環状部43aが電子放出部40に近い側に位置する引き出しグリッド電極43の管状部43cは、環状部44aが電子放出部40から遠い側に位置する集束グリッド電極44の管状部44bより、管径方向において内側に位置しているとも言える。 The tubular portion 43c is located further inward in the tube diameter direction than the tubular portion 44b. In other words, the tubular portion 43c of the extraction grid electrode 43, in which the annular portion 43a is located closer to the electron emitter 40, can be said to be located further inward in the tube diameter direction than the tubular portion 44b of the focusing grid electrode 44, in which the annular portion 44a is located farther from the electron emitter 40.

導電部6(管状部43b、43c、44b)は、電子通過路7から飛翔する金属粒子が、絶縁支持部材41に堆積することを抑制し、絶縁支持部材41の絶縁性を維持する役割を担う。これにより、電子放出部40、グリッド電極42(43、44)は、安定してそれぞれの所定の電位に規定される。この為、本実施形態に係るX線発生管1は、動作履歴に伴う焦点8の大きさ、位置および形状の変動が抑制され高い信頼性を有するものとなる。 The conductive portion 6 (tubular portions 43b, 43c, 44b) serves to prevent metal particles flying from the electron passage 7 from accumulating on the insulating support member 41, and to maintain the insulation of the insulating support member 41. This allows the electron emitter 40 and grid electrode 42 (43, 44) to be stably set to their respective predetermined potentials. Therefore, the X-ray generating tube 1 according to this embodiment has high reliability as fluctuations in the size, position, and shape of the focal spot 8 caused by the operating history are suppressed.

導電部6(管状部43b、43c、44b)は、本実施形態においては、グリッド電極42(43、44)の部分であって導電性を有している。従って、隣接する電子放出部40、グリッド電極42(43、44)が短絡しない範囲において、かかる導電部6(管状部43b、43c、44b)に金属粒子が堆積しても、グリッド電極による電場規定作用の変動が生じない。 In this embodiment, the conductive portion 6 (tubular portion 43b, 43c, 44b) is a part of the grid electrode 42 (43, 44) and has conductivity. Therefore, even if metal particles are deposited on the conductive portion 6 (tubular portion 43b, 43c, 44b), the electric field regulation action of the grid electrode does not fluctuate, as long as the adjacent electron emitters 40 and grid electrodes 42 (43, 44) are not short-circuited.

本実施形態に係るX線発生管1によれば、電子通過路7からみて絶縁支持部材41が直視されないように遮る導電部6(管状部43b、43c、44b)を電子銃4bが有することで、絶縁支持部材41の絶縁性が担保される。このような導電部6(管状部43b、43c、44b)を有する電子銃4bを備えることで、焦点8の大きさ、位置および形状の変動が抑制された信頼性の高いX線発生管1を提供することが可能となる。 According to the X-ray generating tube 1 of this embodiment, the electron gun 4b has a conductive portion 6 (tubular portions 43b, 43c, 44b) that blocks the insulating support member 41 from being viewed directly from the electron passage 7, thereby ensuring the insulation of the insulating support member 41. By providing an electron gun 4b with such a conductive portion 6 (tubular portions 43b, 43c, 44b), it is possible to provide a highly reliable X-ray generating tube 1 in which fluctuations in the size, position, and shape of the focal spot 8 are suppressed.

なお、本実施形態においては、導電部6(43b、43c、44b)は、グリッド電極42(43、44)の部分であったが、グリッド電極42(43、44)とは、電気的に分離した金属材料を配置する形態も本発明に含まれる。一方で、グリッド電極42(43、44)が配置されるスペースにおいて、導電部6とグリッド電極42との短絡、または導電部6と電子放出部40との短絡、を抑制する為には、本実施形態のように導電部6がグリッド電極42の部分であることが好ましい。 In this embodiment, the conductive portion 6 (43b, 43c, 44b) is part of the grid electrode 42 (43, 44), but the present invention also includes a form in which a metal material electrically isolated from the grid electrode 42 (43, 44) is arranged. On the other hand, in order to prevent a short circuit between the conductive portion 6 and the grid electrode 42 or between the conductive portion 6 and the electron emission portion 40 in the space where the grid electrode 42 (43, 44) is arranged, it is preferable that the conductive portion 6 is part of the grid electrode 42 as in this embodiment.

また、本実施形態においては、図1(e)、(g)に示す様に導電部6(43b、43c、44b)は、電子通過路7からみて絶縁支持部材41a~41dが直視されないように遮る管状の形態をとっているが、管状であることは必須では無い。例えば、周方向に離散的に配置さている絶縁支持部材41a~41dのそれぞれに対応して、周方向に離散的に導電部を配置する形態(不図示)も本発明の態様に含まれる。 In this embodiment, as shown in Figs. 1(e) and (g), the conductive portion 6 (43b, 43c, 44b) has a tubular shape that blocks the insulating support members 41a to 41d from being viewed directly from the electron passage 7, but the tubular shape is not essential. For example, the present invention also includes a form (not shown) in which the conductive portions are arranged discretely in the circumferential direction in correspondence with each of the insulating support members 41a to 41d that are arranged discretely in the circumferential direction.

電子通過路7から金属粒子が飛翔し、絶縁支持部材41a~41dに堆積する機序については、後述する。 The mechanism by which metal particles fly from the electron passage 7 and accumulate on the insulating support members 41a to 41d will be described later.

<参考形態>
本願発明者は、絶縁支持部材に支持されたグリッド電極を備える電子銃を有するX線発生管において、X線発生管の駆動履歴に伴う焦点径の変動を確認した。
<Reference form>
The present inventors have confirmed that in an X-ray generating tube having an electron gun with a grid electrode supported by an insulating support member, the focal spot diameter varies with the driving history of the X-ray generating tube.

図2(a)~(e)は、グリッド電極42、43が管状部(導電部)を備えていない点において第1の実施形態と相違する参考形態に係るX線発生管301が図示されている。 Figures 2(a) to (e) show an X-ray generating tube 301 according to a reference embodiment that differs from the first embodiment in that the grid electrodes 42 and 43 do not have tubular portions (conductive portions).

図2(a)~(h)は、第1の実施形態に係る図1(a)~(h)に対応して示されている。一方、図2(i)は、10回の曝射動作後のX線発生管304に認められた焦点308を模式的に示すものであって、第1の実施形態と相違し焦点径の拡大が見て取れる。 2(a) to 2(h) are shown corresponding to Fig. 1(a) to 1(h) according to the first embodiment. On the other hand, Fig. 2(i) is a schematic diagram showing a focal spot 308 observed in the X-ray generating tube 304 after 104 exposure operations, and shows an enlargement of the focal spot diameter, which is different from the first embodiment.

本願発明者の鋭意なる検討の結果、絶縁支持部材に支持されたグリッド電極を備える電子銃を有するX線発生管において、駆動履歴に伴う焦点径の変動に関し以下の5点の観測事実を確認した。
・焦点径の変動は、休止期間により回復が無く、不可逆的であったこと。
・焦点径の変動量に対する相関係数の二乗Rは、管電圧<曝射強度≒電子線の照射量<電子放出源のフィラメント電流、の順であったこと。
・変動量が大きかったX線発生管の電子銃を解析したところ、グリッド電極間、グリッド電極と電子銃との間のノード間抵抗の減少が認められたこと。
・変動量が大きかったX線発生管の電子銃を分析したところ、絶縁支持部材の表面組成に特定の金属の増加が認められたこと。
・増加が認められた金属は、電子放出部由来の成分Baが支配的であったこと。
As a result of intensive investigations by the present inventors, the following five observational facts regarding the variation in focal spot diameter due to the driving history in an X-ray generating tube having an electron gun with a grid electrode supported by an insulating support member have been confirmed.
- The change in focal spot diameter was irreversible and did not recover after a rest period.
The squared correlation coefficient R2 for the amount of variation in focal spot diameter was in the following order: tube voltage < exposure intensity ≒ electron beam dose < filament current of electron emission source.
- When the electron gun of the X-ray generating tube, which had a large fluctuation, was analyzed, a decrease in the resistance between the nodes between the grid electrodes and between the grid electrode and the electron gun was confirmed.
- When the electron gun of the X-ray generating tube, which had experienced a large amount of fluctuation, was analyzed, an increase in a specific metal was found in the surface composition of the insulating support member.
The metal that showed an increase was predominantly Ba, a component derived from the electron-emitting portion.

かかる観測事実に基づき本願発明者は、「焦点径の変動要因は、X線発生管の動作に伴う絶縁支持部材341への散乱金属粒子の堆積にある」ものと推定するに至った。 Based on these observations, the inventors of the present application have concluded that the cause of the fluctuation in focal spot diameter is the accumulation of scattered metal particles on the insulating support member 341 caused by the operation of the X-ray generating tube.

<散乱金属粒子発生の素過程>
次に、図3(a)~(f)を用いて、本願発明の課題に係る散乱金属粒子の発生と絶縁支持部材上への堆積に係る、本願発明者が推敲した素過程を説明する。
<Elemental process of scattering metal particles generation>
Next, the elementary process that the inventors of the present invention have devised for the generation of scattered metal particles and their deposition on an insulating support member, which is the subject of the present invention, will be described with reference to FIGS.

X線発生管301の内部は、不可避に残留するガスと共に、金属粒子が浮遊している。かかる金属粒子は、電子放出部340、ターゲット層305cの構成材料の一部が真空空間に放出された成分と考えられる。金属粒子の放出過程は、X線発生管の曝射動作、電子銃の電子放出動作に依拠していた観測結果から、図3(a)に示す様に、電子放出部340からの蒸発、ターゲット層305c、グリッド電極342に対するスパッタリング等が考えられる。 Inside the X-ray generating tube 301, metal particles float along with the gas that inevitably remains. These metal particles are thought to be a part of the constituent materials of the electron emitting section 340 and the target layer 305c that have been emitted into the vacuum space. From the observation results that were based on the exposure operation of the X-ray generating tube and the electron emission operation of the electron gun, the metal particle emission process is thought to be evaporation from the electron emitting section 340, sputtering on the target layer 305c and grid electrode 342, etc., as shown in Figure 3 (a).

浮遊している金属粒子は数eV以下程度の運動エネルギーである為、大半は発生箇所またはその近傍に捕獲されるが、残部は、図3(b)、(c)に示す様に、電子、X線の照射を受けて、陽イオン化する。 Since the kinetic energy of the floating metal particles is less than a few eV, most of them are captured at or near the point of generation, but the remainder are irradiated with electrons and X-rays and become positively ionized, as shown in Figures 3(b) and (c).

酸化バリウムが含侵された含浸型の電子放出部340を例に、電子放出部340から蒸散したBa粒子のイオン化過程を[化1]、[化2]に示す。
Ba (X-ray入射)→ Ba + e [化1]
Ba (+e入射) → Ba + 2e [化2]
Taking the impregnated electron emitting portion 340 impregnated with barium oxide as an example, the ionization process of Ba particles evaporated from the electron emitting portion 340 is shown in [Chemical formula 1] and [Chemical formula 2].
Ba (X-ray incidence) → Ba ++ e- [Chemical formula 1]
Ba (+e - incident) → Ba ++ 2e- [Chemical formula 2]

一方、発生した金属イオンは、電子銃304bまたはX線発生管301内部の電場から受ける静電力により、図3(d)に示す様に、陰極部材304の側に移動し、その大半が、陰極304に捕獲される。捕獲された金属イオンは、[化3]のように、陰極304上で電子を受け渡され金属層として堆積すると考えられる。
Ba + e → Ba [化3]
On the other hand, the generated metal ions move to the side of the cathode member 304 as shown in Fig. 3(d) due to electrostatic force from the electric field inside the electron gun 304b or the X-ray generating tube 301, and most of them are captured by the cathode 304. It is considered that the captured metal ions receive electrons on the cathode 304 and are deposited as a metal layer, as shown in [Chemical formula 3].
Ba + + e - → Ba [Chemical formula 3]

なお、陰極304に堆積する金属は、陰極304を構成する陰極部材304a、電子放出部340の電場規定性能に影響を与えないため許容される。 The metal deposited on the cathode 304 is permissible because it does not affect the electric field regulation performance of the cathode member 304a constituting the cathode 304 and the electron emission section 340.

一方、金属イオンの残部は、陰極304に捕獲される前に、図3(e)に示す様に、散乱電子、電子ビームと再結合し、電子ビーム、散乱電子の運動エネルギーの一部を受け取り、中性の散乱金属粒子となる。 Meanwhile, the remaining metal ions recombine with the scattered electrons and electron beam before being captured by the cathode 304, as shown in FIG. 3(e), and receive part of the kinetic energy of the electron beam and scattered electrons, becoming neutral scattered metal particles.

かかる散乱金属粒子は、電場の影響を受けない為に、管径方向(yz平面)への移動が可能であり、図3(f)に示す様に、絶縁支持部材341の表面に金属粒子が固定化され、金属層を堆積させる。この結果、導電部6(管状部)を有さない電子放出部304bを有するX線発生管301は、グリッド電極343、344の電場規定性能が駆動履歴に伴い低下する。この結果、X線発生管301の動作履歴に伴い、図2(c)に示す初期の焦点8から図2(i)に示すデフォーカスされた焦点308への焦点サイズの変動が観測されるものと考えられる。 Since these scattered metal particles are not affected by the electric field, they can move in the tube diameter direction (yz plane), and as shown in FIG. 3(f), the metal particles are fixed to the surface of the insulating support member 341, depositing a metal layer. As a result, in the X-ray generating tube 301 having the electron emitting portion 304b that does not have the conductive portion 6 (tubular portion), the electric field regulation performance of the grid electrodes 343, 344 decreases with the operating history. As a result, it is believed that the focal spot size changes from the initial focal spot 8 shown in FIG. 2(c) to the defocused focal spot 308 shown in FIG. 2(i) with the operating history of the X-ray generating tube 301.

<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態に係るX線発生管1を示すものである。図4(a)~(h)の各図は、図1(a)~(h)の呈示の方法に準じている。本実施形態は、図4(d)及び図4(e)~(h)に示す様に、絶縁支持部材41の外側から見て絶縁支持部材41a~41dを隠す外周管状部44eを備えている点において第1の実施形態と相違する。
Second Embodiment
Fig. 4 shows an X-ray generating tube 1 according to a second embodiment. Each of Fig. 4(a) to (h) is presented in the same manner as Fig. 1(a) to (h). As shown in Fig. 4(d) and Fig. 4(e) to (h), this embodiment differs from the first embodiment in that an outer circumferential tubular portion 44e that hides the insulating support members 41a to 41d when viewed from the outside of the insulating support member 41 is provided.

なお、本実施形態においては、外周管状部44eは、集束グリッド電極44の給電部44dを兼ねており、集束グリッド電極44(グリッド電極42)の部分であるとも言える。 In this embodiment, the outer tubular portion 44e also serves as the power supply portion 44d of the focusing grid electrode 44, and can also be considered to be part of the focusing grid electrode 44 (grid electrode 42).

電子銃4bの内側に位置する導電部6(管状部43b、43c、44b)は、電子通過路7からみて絶縁支持部材41a~41dを遮蔽している。これに対して、電子銃4bの外側に位置する導電部6(管状部44e)は、電子銃4bと絶縁管2に挟まれた領域から見て絶縁支持部材41a~41dを遮蔽している。 The conductive portion 6 (tubular portion 43b, 43c, 44b) located inside the electron gun 4b shields the insulating support members 41a to 41d when viewed from the electron passage 7. In contrast, the conductive portion 6 (tubular portion 44e) located outside the electron gun 4b shields the insulating support members 41a to 41d when viewed from the area between the electron gun 4b and the insulating tube 2.

以下に図4(a)~(j)を用いて、外周管状部44eが導電部として発現する技術的意義を説明する。 The technical significance of the outer circumferential tubular portion 44e acting as a conductive portion is explained below using Figures 4(a) to (j).

<<後方散乱電子に係る散乱金属粒子>>
実質的に初速度0で電子放出部40から放出された電子は、電子通過路7を経た後、管電圧Vaの静電ポテンシャルを受けて加速され、運動エネルギーVa(eV)でターゲット5bに入射する。
<<Scattering Metal Particles for Backscattered Electrons>>
Electrons emitted from the electron emitter 40 at substantially an initial velocity of 0 pass through the electron passage 7, are accelerated by the electrostatic potential of the tube voltage Va, and are incident on the target 5b with kinetic energy Va (eV).

ターゲット5bでは、ターゲット層5cの内部で熱エネルギー、二次電子、オージェ電子に変換され、残部がX線に変換される。ターゲット層5c内部でターゲット金属と相互作用し減速した成分である二次電子、オージェ電子は、0-500(eV)の運動エネルギーしか有さずにターゲット層5cの後方に放出されるため、殆どが、陽極5に再入射し捕獲される。 In the target 5b, the electrons are converted into thermal energy, secondary electrons, and Auger electrons inside the target layer 5c, and the remainder is converted into X-rays. The secondary electrons and Auger electrons, which are components that interact with the target metal inside the target layer 5c and are decelerated, have a kinetic energy of only 0-500 (eV) and are emitted behind the target layer 5c, so most of them re-enter the anode 5 and are captured.

一方、ターゲット層5cの表面で、入射電子のうち20%~40%程度は弾性散乱する。ターゲット層5cの表面で弾性散乱した後方散乱電子は、運動エネルギーVa(eV)を有しており、電子放出部40の等電位面上にある領域まで到達しうる。 On the other hand, about 20% to 40% of the incident electrons are elastically scattered at the surface of the target layer 5c. The backscattered electrons elastically scattered at the surface of the target layer 5c have kinetic energy Va (eV) and can reach the area on the equipotential surface of the electron emitter 40.

陽極5の側に陰極部材4aから突出した電子銃4bを備えたX線発生管1は、陰極4陽極5の間の電場は、図4(i)の様に、陰極4の側において電子銃4bによる変形を受けている。 In an X-ray generating tube 1 equipped with an electron gun 4b protruding from a cathode member 4a on the anode 5 side, the electric field between the cathode 4 and anode 5 is deformed by the electron gun 4b on the cathode 4 side, as shown in FIG. 4(i).

ターゲット層5cから弾性散乱した後方散乱電子は、散乱角度分布を有しており、電子銃4bに向かって散乱する成分ばかりでなく、電子銃4bと絶縁管2との間の空間にも到達する成分が存在する。 The backscattered electrons elastically scattered from the target layer 5c have a scattering angle distribution, and not only are there components that scatter toward the electron gun 4b, but there are also components that reach the space between the electron gun 4b and the insulating tube 2.

図4(i)には、管径方向に異なるY座標を有する管軸方向X0(y=-Ψ/2)、X1(y=0)および、X2(y=-Ψ/4)が示されている。また、図4(j)には、管軸方向X0(y=-Ψ/2)、X1(y=0)および、X2(y=-Ψ/4)に沿った仮想線状の電位分布が示されている。ここで、陽極部材5aの直径Ψ(m)である。 Figure 4(i) shows the tube axis directions X0 (y = -Ψ/2), X1 (y = 0), and X2 (y = -Ψ/4) which have different Y coordinates in the tube diameter direction. Also, Figure 4(j) shows the imaginary linear potential distribution along the tube axis directions X0 (y = -Ψ/2), X1 (y = 0), and X2 (y = -Ψ/4). Here, Ψ is the diameter (m) of the anode member 5a.

電子放出部40の静電ポテンシャルは、カソード電位-Va(eV)であるため、X2(y=-Ψ/4)に沿って移動する後方散乱電子は、電子放出部40より陰極部材4aの側に到達する。 Since the electrostatic potential of the electron emitter 40 is the cathode potential -Va (eV), the backscattered electrons moving along X2 (y = -Ψ/4) reach the cathode member 4a side of the electron emitter 40.

従って、電子銃4bと絶縁管2との間の空間に到達する後方散乱電子は、X線発生管1の内部空間に微量に含まれる金属(陽)イオンと再結合し、中性の散乱金属粒子に変化する。即ち、電子銃4bと絶縁管2との間の空間に到達する後方散乱電子は、電子銃4bと絶縁管2との間の空間に散乱金属粒子を発生させ、絶縁支持部材41に金属粒子を堆積させる要因となると考えられる。 Therefore, the backscattered electrons that reach the space between the electron gun 4b and the insulating tube 2 recombine with metal (cation) ions contained in minute amounts in the internal space of the X-ray generating tube 1, and change into neutral scattered metal particles. In other words, the backscattered electrons that reach the space between the electron gun 4b and the insulating tube 2 are thought to generate scattered metal particles in the space between the electron gun 4b and the insulating tube 2, and are a cause of the deposition of metal particles on the insulating support member 41.

本実施形態の外周管状部44e(導電部)は、かかる電子銃4bと絶縁管2との間の空間に発生する散乱金属粒子が絶縁支持部材41a~41dに堆積し絶縁支持部材41を低抵抗化することを抑制するものである。これにより、電子放出部40、グリッド電極42(43、44)は、それぞれの所定の電位に安定して規定される。この為、本実施形態に係るX線発生管1は、図4(c)に示す様に、動作履歴に伴う焦点8の大きさ、位置および形状の変動が、より一層抑制され高い信頼性を有するものとなる。 The outer tubular portion 44e (conductive portion) of this embodiment prevents scattered metal particles generated in the space between the electron gun 4b and the insulating tube 2 from accumulating on the insulating support members 41a to 41d and lowering the resistance of the insulating support member 41. This allows the electron emitter 40 and the grid electrodes 42 (43, 44) to be stably set at their respective predetermined potentials. Therefore, as shown in FIG. 4(c), the X-ray generating tube 1 of this embodiment has high reliability as the fluctuations in size, position, and shape of the focal spot 8 caused by the operating history are further suppressed.

外周管状部44eは、管径方向の外側から絶縁支持部材41a~41d上に散乱金属粒子が堆積する事を抑制するために絶縁支持部材41a~41dの外側に設けられた導電部であるとも言える。 The outer tubular portion 44e can also be considered a conductive portion provided on the outside of the insulating support members 41a to 41d to prevent scattered metal particles from accumulating on the insulating support members 41a to 41d from the outside in the tube diameter direction.

第1および第2の実施態様に係るX線発生管は、透過型のターゲットを備えた透過型X線発生管に適用した例を示した。しかしながら、絶縁支持部材にグリッド電極が支持された電子銃を備えているX線発生管に適用され、反射型のターゲットを備えた反射型X線発生管も本発明の態様に含まれる。 The X-ray generating tube according to the first and second embodiments is an example of application to a transmission type X-ray generating tube equipped with a transmission type target. However, the present invention also includes an application to an X-ray generating tube equipped with an electron gun in which a grid electrode is supported by an insulating support member, and a reflection type X-ray generating tube equipped with a reflection type target.

<第3の実施形態>
図5は、第3の実施形態に係るX線発生管1を示すものである。図5(a)~(h)の各図は、図1(a)~(h)の呈示の方法に準じている。本実施形態は、図5(d)及び図5(g)に示す様に、導電部を構成する環状部43c、44bの管径方向における位置関係において第1の実施形態、第2の実施形態と相違する。即ち、管径方向において、互いに対向する環状部43c、44bは、陰極4の側に位置する引き出しグリッド電極43の管状部43cが、陽極5の側に位置する集束グリッド電極44の管状部44bより、管径方向において外側に位置している。また、陰極4の側に位置する引き出しグリッド電極43の管状部43cは、陽極5の側に位置する集束グリッド電極44の管状部44bにより、電子通過路7から直視されないように配置されているとも言える。
Third Embodiment
FIG. 5 shows an X-ray generating tube 1 according to a third embodiment. Each of FIGS. 5(a) to (h) is presented in the same manner as in FIGS. 1(a) to (h). As shown in FIGS. 5(d) and 5(g), this embodiment differs from the first and second embodiments in the positional relationship in the tube diameter direction of the annular portions 43c and 44b constituting the conductive portion. That is, in the tube diameter direction, the annular portions 43c and 44b facing each other are arranged such that the tubular portion 43c of the extraction grid electrode 43 located on the cathode 4 side is located outside the tubular portion 44b of the focus grid electrode 44 located on the anode 5 side in the tube diameter direction. It can also be said that the tubular portion 43c of the extraction grid electrode 43 located on the cathode 4 side is arranged so as not to be directly viewed from the electron passage 7 by the tubular portion 44b of the focus grid electrode 44 located on the anode 5 side.

このような配置をとることにより、集束グリッド電極44の環状部44aで後方散乱した不図示の反射電子が、引き出しグリッド電極43の管状部43cに入射する現象が抑制され、引き出しグリッド電極43の電位変動が抑制される。 By adopting such an arrangement, the phenomenon in which reflected electrons (not shown) that are backscattered by the annular portion 44a of the focusing grid electrode 44 are prevented from entering the tubular portion 43c of the extraction grid electrode 43 is suppressed, and the potential fluctuation of the extraction grid electrode 43 is suppressed.

本実施形態のX線発生管1によれば、曝射動作履歴に伴い、絶縁支持部材41a~dの絶縁性の低下が抑制されるだけでなく、グリッド電極に入射する反射電子の影響が抑制されている。図5(b)、(c)に示すように、焦点8の中心8cの位置がより一層安定した、より一層信頼性の高いX線発生管提供することが可能となる。 The X-ray generating tube 1 of this embodiment not only suppresses the deterioration of the insulation of the insulating support members 41a-d due to the history of exposure operations, but also suppresses the influence of reflected electrons incident on the grid electrodes. As shown in Figures 5(b) and (c), it is possible to provide an X-ray generating tube with a higher reliability in which the position of the center 8c of the focal spot 8 is more stable.

<X線発生装置>
次に、図6を用いて、本発明のX線発生管を備えたX線発生装置の構成例について説明する。
<X-ray generator>
Next, an example of the configuration of an X-ray generating device equipped with the X-ray generating tube of the present invention will be described with reference to FIG.

図6には、第4の実施形態に係るX線発生装置101が示されている。X線発生装置101は、第1または第2の実施形態に係るX線発生管1、および、X線発生管1を駆動するための駆動回路106と、X線発生装置102および駆動回路106を収納する収納容器107と、を備えている。 Figure 6 shows an X-ray generating device 101 according to the fourth embodiment. The X-ray generating device 101 includes the X-ray generating tube 1 according to the first or second embodiment, a driving circuit 106 for driving the X-ray generating tube 1, and a storage container 107 for storing the X-ray generating device 102 and the driving circuit 106.

駆動回路106は、陰極および陽極の間に管電圧を印加する管電圧回路106aと、電子銃4bの電子放出量を制御する電子量制御回路106bとを有している。管電圧回路106aにより、ターゲット層5cと電子放出部40との間に加速電場が形成される。ターゲット層5cの層厚と金属種とに対応して、管電圧Vaを適宜設定することにより、撮影に必要な線種を選択することができる。 The drive circuit 106 has a tube voltage circuit 106a that applies a tube voltage between the cathode and anode, and an electron quantity control circuit 106b that controls the amount of electrons emitted by the electron gun 4b. The tube voltage circuit 106a creates an acceleration electric field between the target layer 5c and the electron emitter 40. By appropriately setting the tube voltage Va in accordance with the thickness and metal type of the target layer 5c, the line type required for imaging can be selected.

X線発生管1及び駆動回路106を収納する収納容器107は、容器としての十分な強度を有し、かつ放熱性に優れたものが望ましく、その構成材料として、例えば真鍮、鉄、ステンレス等の金属材料が用いられる。 The container 107 that houses the X-ray generating tube 1 and the drive circuit 106 is preferably strong enough as a container and has excellent heat dissipation properties, and is made of a metal material such as brass, iron, or stainless steel.

本実施形態の収納容器107は、X線発生管1の陽極5と電気的に接続され、接地電位に規定されている。 The storage container 107 in this embodiment is electrically connected to the anode 5 of the X-ray generating tube 1 and is set to ground potential.

一方、収納容器107内のX線発生管1と駆動回路106以外の余空間には、絶縁性流体108が充填されることにより、収納容器107の収納されている部材と収納容器107との電気的絶縁が担保される。収納容器107に収納されている部材には、X線発生管1、駆動回路106、及び、不図示の配線等が含まれる。 Meanwhile, the remaining space in the storage container 107 other than the X-ray generating tube 1 and the drive circuit 106 is filled with an insulating fluid 108, thereby ensuring electrical insulation between the components stored in the storage container 107 and the storage container 107. The components stored in the storage container 107 include the X-ray generating tube 1, the drive circuit 106, and wiring (not shown), etc.

絶縁性流体108は、電気絶縁性を有する液体で、収納容器107の内部の電気的絶縁性を維持する役割と、X線発生管1の冷却媒体としての役割とを有する。絶縁性流体108としては、鉱油、シリコーン油、パーフロオロ系オイル等の電気絶縁油、SF6等の絶縁性ガス等が用いられる。 The insulating fluid 108 is a liquid having electrical insulation properties, and has the role of maintaining the electrical insulation inside the storage container 107 and the role of acting as a cooling medium for the X-ray generating tube 1. As the insulating fluid 108, electrical insulating oils such as mineral oil, silicone oil, and perfluoro oil, insulating gases such as SF6, etc. are used.

本実施形態のX線発生装置101は、少なくとも第1~第3の実施形態いずれかに係るX線発生管1が適用されることにより、電子線の集束性能における安定性が担保された電子銃を備えるため、焦点8の変動が抑制された信頼性の高いものとなる。 The X-ray generating device 101 of this embodiment is equipped with an electron gun that ensures stability in the focusing performance of the electron beam by applying at least the X-ray generating tube 1 according to any one of the first to third embodiments, and therefore has high reliability with suppressed fluctuations in the focal spot 8.

<X線撮影システム>
次に、図7を用いて、本発明のX線発生装置を備えたX線撮影システムの構成例について説明する。
<X-ray imaging system>
Next, an example of the configuration of an X-ray imaging system including the X-ray generating device of the present invention will be described with reference to FIG.

図7には、第5の実施形態に係るX線撮影システム200が示されている。X線撮影システム200は、X線発生装置101から放出され被検体204を透過したX線を検出するX線検出装置201と、X線発生装置101とX線検出装置201とを連携して制御するシステム制御装置201と、を備えている。 Figure 7 shows an X-ray imaging system 200 according to the fifth embodiment. The X-ray imaging system 200 includes an X-ray detection device 201 that detects X-rays emitted from an X-ray generation device 101 and transmitted through a subject 204, and a system control device 201 that controls the X-ray generation device 101 and the X-ray detection device 201 in cooperation with each other.

駆動回路106は、システム制御装置202による制御の下に、X線発生管1に各種の制御信号を出力する。駆動回路106が出力する制御信号により、X線発生装置101から放出されるX線束の放出状態が制御される。 The drive circuit 106 outputs various control signals to the X-ray generating tube 1 under the control of the system control device 202. The control signals output by the drive circuit 106 control the emission state of the X-ray flux emitted from the X-ray generating device 101.

X線発生装置101から放出されたX線束は、被検体204を透過して検出器206で検出される。検出器206は、検出したX線を画像信号に変換して信号処理部205に出力する。 The X-ray beam emitted from the X-ray generator 101 passes through the subject 204 and is detected by the detector 206. The detector 206 converts the detected X-rays into an image signal and outputs it to the signal processing unit 205.

信号処理部205は、システム制御装置202による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置202に出力する。 The signal processing unit 205 performs predetermined signal processing on the image signal under the control of the system control device 202, and outputs the processed image signal to the system control device 202.

システム制御装置202は、処理された画像信号に基づいて、表示装置203に画像を表示させるための表示信号を表示装置203に出力する。表示装置203は、表示信号に基づく画像を、被検体204の撮影画像としてスクリーンに表示する。 Based on the processed image signal, the system control device 202 outputs a display signal to the display device 203 to cause the display device 203 to display an image. The display device 203 displays the image based on the display signal on a screen as a captured image of the subject 204.

本実施形態のX線撮影システム200は、第4の実施形態に係るX線発生装置101を備えることにより、焦点8の変動が抑制され高品質の撮影画像を再現性良く取得することができる。なお、X線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に適用される。 The X-ray imaging system 200 of this embodiment is equipped with the X-ray generating device 101 according to the fourth embodiment, and thus the fluctuation of the focal point 8 is suppressed, and high-quality images can be obtained with good reproducibility. The X-ray imaging system is applied to non-destructive testing of industrial products and pathological diagnosis of the human body and animals.

1 X線発生管
2 絶縁管
4 陰極
4b 電子銃
5 陽極
5b ターゲット
6 導電部
7 電子通過路
40 電子放出部
41 絶縁支持部材
42 グリッド電極
43 引き出しグリッド電極
44 集束グリッド電極
REFERENCE SIGNS LIST 1 X-ray generating tube 2 Insulating tube 4 Cathode 4b Electron gun 5 Anode 5b Target 6 Conductive portion 7 Electron passage 40 Electron emitting portion 41 Insulating support member 42 Grid electrode 43 Extraction grid electrode 44 Focusing grid electrode

Claims (19)

電子の照射によりX線を発生するターゲットを含み接地される陽極と、前記ターゲットに電子を照射する陰極と、前記陽極と前記陰極とを絶縁し前記陽極、前記陰極とともに真空容器を構成する絶縁管と、を備え前記陽極と前記陰極間に管電圧が印加されるX線発生管の前記陰極に適用され前記ターゲットに向けて電子ビームを照射する電子銃であって、
電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子が通過する電子通過孔をそれぞれが有するとともに前記ターゲットに向かう方向にこの順で配置される引出電極と集束電極と、前記引出電極と前記集束電極を電気的に絶縁し支持するために管周方向に離散的に設けられた複数の絶縁支持部材と、を有し、
前記電子放出部から前記集束電極を電子が通過するまでの放出電子の通過経路である電子通過路から管径方向の外側に見て前記絶縁支持部材が直視される部分を前記複数の絶縁支持部材のいずれもが有さないように前記引出電極と前記集束電極のそれぞれが前記複数の絶縁支持部材を遮る導電性の遮蔽部を有している電子銃。
An electron gun comprising: an anode including a target which generates X-rays by irradiating electrons thereon and which is grounded; a cathode which irradiates the target with electrons; and an insulating tube which insulates the anode and the cathode and constitutes a vacuum vessel together with the anode and the cathode; and which is applied to the cathode of an X-ray generating tube in which a tube voltage is applied between the anode and the cathode and which irradiates an electron beam toward the target,
an electron emitting section that emits electrons; an extraction electrode and a focusing electrode, each of which has an electron passing hole through which the electrons emitted from the electron emitting section pass and which are arranged in this order in a direction toward the target; and a plurality of insulating support members that are discretely provided in a tube circumferential direction to electrically insulate and support the extraction electrode and the focusing electrode,
an electron gun in which the extraction electrode and the focusing electrode each have a conductive shielding portion that blocks the plurality of insulating support members so that none of the plurality of insulating support members has a portion where the insulating support member is directly visible when viewed radially outward from an electron passage, which is the path along which the emitted electrons pass from the electron emission portion until they pass through the focusing electrode.
前記X線発生管は、前記陽極に前記ターゲットと電気的に接続され前記絶縁管の一端と気密性を有して接続される陽極部材と、前記陰極に前記絶縁管の他端と気密性を有して接続される陰極部材と、を有し、
前記陰極部材と電気的に接続され、前記陰極部材とともに前記陰極を構成する請求項1に記載の電子銃。
the X-ray generating tube includes an anode member electrically connected to the anode and to one end of the insulating tube in an airtight manner, and a cathode member connected to the cathode in an airtight manner to the other end of the insulating tube;
2. The electron gun according to claim 1, further comprising: an electron gun electrically connected to said cathode member, said electron gun constituting said cathode together with said cathode member.
前記集束電極は、電圧源により電位規定されていることを特徴とする請求項2に記載の電子銃。 The electron gun according to claim 2, characterized in that the focusing electrode is at a potential regulated by a voltage source. 前記集束電極は、前記導電性の前記遮蔽部を含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の電子銃。 The electron gun according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the focusing electrode includes the conductive shielding portion. 前記導電性の前記遮蔽部は、前記複数の絶縁支持部材が前記電子通過路から直視される部分を有さないように設けられることを特徴とする請求項1に記載の電子銃。 The electron gun according to claim 1, characterized in that the conductive shielding portion is arranged so that the insulating support members do not have any portions that are directly visible from the electron passage. 前記集束電極は、前記電子通過路を規定する電子通過孔が設けられ、管径方向に延在する環状部と、前記環状部に連なり前記電子通過路に沿って延在する管状部と、を有し、
前記導電性の遮蔽部は、前記管状部の少なくとも一部であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の電子銃。
the focusing electrode has an annular portion having an electron passing hole that defines the electron passage and extending in a tube radial direction, and a tubular portion that is connected to the annular portion and extends along the electron passage,
6. The electron gun according to claim 1, wherein the conductive shielding portion is at least a part of the tubular portion.
前記導電性の遮蔽部は、前記絶縁支持部材の低抵抗化を抑制するように構成されていることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の電子銃。 The electron gun according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the conductive shielding portion is configured to suppress a decrease in resistance of the insulating support member. 前記導電性の遮蔽部は、前記電子放出部に由来する金属粒子のうち管径方向の外側に向かう成分が前記絶縁支持部材上に堆積することを抑制するように構成されていることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の電子銃。 The electron gun according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the conductive shielding portion is configured to suppress deposition of metal particles originating from the electron emission portion that move toward the outside in the tube diameter direction on the insulating support member. 管径方向における外側から見て前記絶縁支持部材が直視されない様に、前記絶縁支持部材の管径方向における外側に外周管状部を有することを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の電子銃。 An electron gun according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the insulating support member has an outer tubular portion on the outside in the tube diameter direction so that the insulating support member cannot be viewed directly from the outside in the tube diameter direction. 前記外周管状部は、前記集束電極の一部を構成することを特徴とする請求項9に記載の電子銃。 The electron gun according to claim 9, characterized in that the outer circumferential tubular portion constitutes a part of the focusing electrode. 前記陽極は、前記電子銃からの電子ビームの照射を受けてX線を発生するターゲット層を有し、前記ターゲット層と前記電子放出部との間には加速電場が形成される請求項1~10のいずれか1項に記載の電子銃。 The electron gun according to any one of claims 1 to 10, wherein the anode has a target layer that generates X-rays when irradiated with the electron beam from the electron gun, and an accelerating electric field is formed between the target layer and the electron emission section. 前記加速電場は、前記電子銃から放出された電子が前記管電圧に対応する静電ポテンシャルを受けて加速され前記ターゲット層に入射するように、少なくとも前記電子銃の陽極側終端と前記ターゲット層との間において形成されている請求項11に記載の電子銃。 The electron gun according to claim 11, wherein the accelerating electric field is formed at least between the anode end of the electron gun and the target layer so that electrons emitted from the electron gun are accelerated by an electrostatic potential corresponding to the tube voltage and enter the target layer. 前記加速電場は、前記電子通過路を経た電子が前記管電圧に対応する静電ポテンシャルを受けて加速され前記ターゲット層に入射するように、少なくとも前記集束電極と前記ターゲット層との間において形成されている請求項11または12に記載の電子銃。 13. The electron gun according to claim 11, wherein the accelerating electric field is formed at least between the focusing electrode and the target layer such that electrons that have passed through the electron passage are accelerated by an electrostatic potential corresponding to the tube voltage and enter the target layer. 請求項2または3に記載の電子銃と、前記電子銃とともに前記陰極を構成する前記陰極部材と、前記ターゲットとともに前記陽極を構成する前記陽極部材、前記陽極部材と前記陰極部材とに管軸方向の一端と他端において接続される前記絶縁管と、を有するX線発生管。 4. An X-ray generating tube comprising: an electron gun according to claim 2 or 3; the cathode member constituting the cathode together with the electron gun; the anode member constituting the anode together with the target ; and the insulating tube connected to the anode member and the cathode member at one end and the other end in a tube axial direction. 請求項14に記載のX線発生管と、前記ターゲットと前記電子放出部とのそれぞれに電気的に接続され、前記ターゲットと前記電子放出部との間に印加される管電圧を出力する駆動回路と、を備えるX線発生装置。 15. An X-ray generating device comprising: the X-ray generating tube according to claim 14 ; and a drive circuit electrically connected to each of the target and the electron emitter, the drive circuit outputting a tube voltage to be applied between the target and the electron emitter. 請求項15に記載のX線発生装置と、
前記X線発生装置から放出され被検体を透過したX線を検出するX線検出装置と、
前記X線発生装置と前記X線検出装置とを連携して制御するシステム制御装置と、
を備えることを特徴とするX線撮影システム。
An X-ray generating device according to claim 15 ,
an X-ray detection device that detects X-rays emitted from the X-ray generation device and transmitted through a subject;
a system control device that controls the X-ray generating device and the X-ray detecting device in cooperation with each other;
An X-ray imaging system comprising:
接地される陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極とを絶縁し前記陽極、前記陰極とともに真空容器を構成する絶縁管と、を備え、前記陽極と前記陰極間に管電圧が印加される真空管に適用され前記陰極を構成する電子銃であって、
電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子が通過する電子通過孔をそれぞれが有するとともに前記陽極に向かう方向にこの順で配置される引出電極と集束電極と、前記引出電極と前記集束電極を電気的に絶縁し支持するために管周方向に離散的に設けられた複数の絶縁支持部材と、を有し、
前記電子放出部から前記集束電極を電子が通過するまでの放出電子の通過経路である電子通過路から管径方向の外側に見て前記絶縁支持部材が直視される部分を前記複数の絶縁支持部材のいずれもが有さないように前記引出電極と前記集束電極のそれぞれが前記複数の絶縁支持部材を遮る導電性の遮蔽部を有している電子銃。
An electron gun comprising an anode that is grounded, a cathode, and an insulating tube that insulates the anode and the cathode and constitutes a vacuum vessel together with the anode and the cathode, the electron gun being applied to a vacuum tube in which a tube voltage is applied between the anode and the cathode and constituting the cathode,
an electron emitting section which emits electrons; an extraction electrode and a focusing electrode, each of which has an electron passing hole through which the electrons emitted from the electron emitting section pass and which are arranged in this order in a direction toward the anode; and a plurality of insulating support members which are discretely provided in a tube circumferential direction for electrically insulating and supporting the extraction electrode and the focusing electrode,
an electron gun in which the extraction electrode and the focusing electrode each have a conductive shielding portion that blocks the plurality of insulating support members so that none of the plurality of insulating support members has a portion where the insulating support member is directly visible when viewed radially outward from an electron passage, which is the path along which the emitted electrons pass from the electron emission portion until they pass through the focusing electrode.
前記陽極は、前記電子銃からの電子ビームの照射を受けてX線を発生するターゲット層を有し、前記ターゲット層と前記電子放出部との間には加速電場が形成される請求項17に記載の電子銃。 18. The electron gun according to claim 17 , wherein the anode has a target layer that generates X-rays when irradiated with the electron beam from the electron gun, and an accelerating electric field is formed between the target layer and the electron emission portion. 前記加速電場は、前記電子銃から放出された電子が前記管電圧に対応する静電ポテンシャルを受けて加速され前記ターゲット層に入射するように、少なくとも前記電子銃の陽極側終端と前記陽極との間において形成されている請求項18に記載の電子銃。 19. The electron gun according to claim 18, wherein the accelerating electric field is formed at least between an anode side end of the electron gun and the anode so that electrons emitted from the electron gun are accelerated by an electrostatic potential corresponding to the tube voltage and enter the target layer.
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