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公開番号2025091561
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023206844
出願日2023-12-07
発明の名称X線管
出願人浜松ホトニクス株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01J 35/16 20060101AFI20250612BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】動作中の絶縁バルブにおける空隙の発生を抑制できるX線管の提供。
【解決手段】第1端部及び第2端部を有する絶縁バルブと、前記第1端部に接合される金属部と、を含む真空外囲器と、真空外囲器内で金属部を介して第1端部に保持され、電子を出射する電子銃と、第2端部に保持され、電子銃から出射される電子を受けてX線を発生するターゲットとを備え、第1端部において、下記式(1)で定義される割合Cが55%以上である、X線管。
C=100×([K]+[R₁]+[R₂])/[Na]・・・(1)
(式(1)中、[Na]はNaの含有率(atom%)、[K]はKの含有率(atom%)、[R₁]はKより大きい原子番号のアルカリ金属元素の含有率(atom%)、[R₂]はアルカリ土類金属元素の含有率(atom%)を表す。)
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１端部及び第２端部を有する絶縁バルブと、前記第１端部に接合される金属部と、を含む真空外囲器と、
前記真空外囲器内で前記金属部を介して前記第１端部に保持され、電子を出射する電子銃と、
前記第２端部に保持され、前記電子銃から出射される電子を受けてＸ線を発生するターゲットとを備え、
前記第１端部において、下記式（１）で定義される割合Ｃが５５％以上である、Ｘ線管。
Ｃ＝１００×（［Ｋ]＋［Ｒ
１
］＋［Ｒ
２
］）／［Ｎａ］・・・（１）
（前記式（１）中、［Ｎａ］はナトリウムの含有率（ａｔｏｍ％）、［Ｋ]はカリウムの含有率（ａｔｏｍ％）、［Ｒ
１
］はカリウムより大きい原子番号を有するアルカリ金属元素の含有率（ａｔｏｍ％）、［Ｒ
２
］はアルカリ土類金属元素の含有率（ａｔｏｍ％）を表す。）
続きを表示（約 320 文字）【請求項２】
前記第２端部において、前記割合Ｃが５５％以上である、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記絶縁バルブが、前記第１端部及び前記第２端部の間にバルブ本体部をさらに有し、
前記バルブ本体部において、前記割合Ｃが５５％以上である、請求項２に記載のＸ線管。
【請求項４】
前記第１端部において、前記割合Ｃが６３％以上である、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記第１端部において、前記割合Ｃが１０００％以下である、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記第１端部中のナトリウムの含有率が２．２０ａｔｏｍ％以下である、請求項１に記載のＸ線管。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
マイクロフォーカスＸ線源などに使用されるＸ線管として、筒状の絶縁バルブを有する真空外囲器と、真空外囲器に設けられ、カソードから放出される電子を出射する電子銃と、電子銃から出射される電子を受けてＸ線を発生するターゲットと、ターゲットを保持する金属製のターゲット保持体とを備えるＸ線管が知られている。
【０００３】
下記特許文献１に記載のＸ線管では、絶縁バルブであるガラス容器が２つの端部を有しており、一方の端部には、ターゲット保持体が固定され、他方の端部には、Ｘ線透過アセンブリが固定されている。
【０００４】
下記特許文献２に記載のＸ線管では、絶縁バルブが２つの端部を有しており、一方の端部には、ターゲット保持体が固定され、他方の端部には、電子銃を収容した金属製の胴部が固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－０８７７２７号公報
特許第４７１２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１及び２に記載のＸ線管はいずれも、動作中の絶縁バルブにおける空隙の発生の抑制の点で改善の余地を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、動作中の絶縁バルブにおける空隙の発生を抑制できるＸ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明者らは、まず筒状の絶縁バルブであるガラスバルブの両端にそれぞれ第１金属部材及び第２金属部材を融着接続してなる構造体を用意し、この構造体を、大気圧雰囲気下、通常動作時の絶縁バルブの温度より極めて高い４００℃の炉内に入れ、構造体において、第２金属部材を電源のプラス極側に接続し、第１金属部材を電源のマイナス極側に接続して第１金属部材と第２金属部材との間に直流の高電圧を印加する実験を行った。そして、第１金属部材とガラスバルブとの界面、第２金属部材とガラスバルブとの界面付近をマイクロスコープにて観察したところ、ある構造体においては、クラック又は剥離により空隙が形成されることが判明した。しかも、空隙が形成されていたのは、第１金属部材とガラスバルブとの界面付近においてであった。一方、構造体において、クラックや剥離によりガラスバルブの内部や表面に空隙が観察された箇所付近の元素についてＳＥＭ分析及び元素マッピング分析を行った結果、空隙の周囲で、ナトリウムが凝集しているという知見が得られた。ナトリウムはガラスを構成する元素として一般的であるが、特に、高電圧が印加されるＸ線管においては、耐電圧特性の向上を意図してナトリウム含有量を高くされたものが用いられることがある。このことから、少なくとも、ガラスバルブのうち第１金属部材と接合される端部において、ナトリウムの含有率を、カリウム、それより大きい原子番号を有するアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の合計含有率に対して相対的に小さくすることで、当該端部の物性（密着性や機械強度）の劣化を抑制できるのではないかと本発明者らは考えた。そこで、本発明者らはさらに鋭意検討を重ねた結果、ナトリウムの含有率に対するカリウム、それより大きい原子番号を有するアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の合計含有率の割合を所定値以上にすることで上記課題を解決し得ることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
すなわち、本発明のＸ線管は、［１］「第１端部及び第２端部を有する絶縁バルブと、前記第１端部に接合される金属部と、を含む真空外囲器と、前記真空外囲器内で前記金属部を介して前記第１端部に保持され、電子を出射する電子銃と、前記第２端部に保持され、前記電子銃から出射される電子を受けてＸ線を発生するターゲットとを備え、前記第１端部において、下記式（１）で定義される割合Ｃが５５％以上である、Ｘ線管」である。
Ｃ＝１００×（［Ｋ]＋［Ｒ
１
］＋［Ｒ
２
］）／［Ｎａ］・・・（１）
（前記式（１）中、［Ｎａ］はナトリウムの含有率（ａｔｏｍ％）、［Ｋ]はカリウムの含有率（ａｔｏｍ％）、［Ｒ
１
］はカリウムより大きい原子番号を有するアルカリ金属元素の含有率（ａｔｏｍ％）、［Ｒ
２
］はアルカリ土類金属元素の含有率（ａｔｏｍ％）を表す。）
上記[１]に記載のＸ線管によれば、ターゲットが第２端部に保持され、電子銃が金属部を介して第１端部に保持されているため、電子銃からの電子を所望のエネルギーをもってターゲットに入射させるために電子銃（金属部）とターゲットとの間に高電圧を印加すると、絶縁バルブの第１端部と第２端部との間に高電圧が印加される。この場合でも、本発明のＸ線管によれば、ナトリウムの含有率（［Ｎａ］）を、カリウム、それより大きい原子番号を有するアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の合計含有率（［Ｋ]＋［Ｒ
１
］＋［Ｒ
２
］）に対して相対的に小さくすることで第１端部の物性（密着性や機械強度）の劣化を抑制でき、第１端部における空隙の発生を抑制できるため、絶縁バルブにおける空隙の発生を抑制できる。
【００１０】
本発明のＸ線管は、［２］「前記第２端部において、前記式（１）で定義される割合Ｃが５５％以上である、上記［１］に記載のＸ線管」であってもよい。
上記[２]に記載のＸ線管によれば、第２端部においても、ナトリウムの含有率（［Ｎａ］）を、カリウム、それより大きい原子番号を有するアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の合計含有率（［Ｋ]＋［Ｒ
１
］＋［Ｒ
２
］）に対して相対的に小さくすることで第２端部の物性（密着性や機械強度）の劣化を抑制でき、第２端部における空隙の発生を抑制できるため、絶縁バルブにおける空隙の発生をより抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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