专利名称：X射线显象管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种X射线显象管及其制造方法，所述X射线显象管的透射X射线的X射线入射窗设置于真空封装管壳的一端。
背景技术：
X射线显象管为一将X射线变换为可视光线等的电子管，适用于医疗用的诊断装置等。X射线显象管整体由真空(封装)管壳构成，在真空管壳的一端，例如，在入射X射线的一侧设置有入射窗。该X射线入射窗周边部分接合于高强度的管架，该管架与真空管壳的筒状部分作气密接合。真空管壳的内部须维持在高度真空，在入射窗和管架的接合部分要求具有高度的真空气密性。
以往的X射线显象管在将入射窗和管架作气密接合时，作为其中一个方法，已知有将中间部件插入由具有可透过X射线特性的钛或钛合金组成的入射窗构件和由铁合金组成的管架构件之间、通过点熔接触焊进行焊接接合的方法(参照日本专利特开昭57-3340号公报)。
上述结构是钛或钛合金的X射线入射窗的厚度作得非常薄，使其入射窗厚度在例如0.1mm或之下，藉由真空管壳内、外部的压力差，使部分入射窗成形为部分凹向真空管壳内侧向的形状。因此，在形成凹状入射窗的内侧真空区域附近，在附着有入射屏的逆方向上，必须设置拱形突出的入射基板。这使得整个真空管壳的长度变长。又，接触焊时，从入射窗、管架或中间部件产生焊料飞溅，飞溅的焊料飞散至真空管壳内部，便会降低其耐电压性能，或是在出射画面上形成点状痕迹。
另一个方法是，使用铝或铝合金组成的X射线入射窗构件，将该入射窗构件和表面镀镍层(Ni)的铁或铁合金组成的管架构件进行热压焊接的方法(参照日本专利特公昭58-18740号公报)。
这里，参照
图10-图12，就对入射窗构件和管架构件进行热压焊接接合的X射线显象管及其热压焊接接合的方法作一说明。
在图10中，符号101为真空管壳，该真空管壳101由位于其一端、用于X射线透过的X射线入射窗102，及位于中间的显象管壳体部103、位于另一端的出射窗104等构成。入射窗102的周边部接合于高强度金属制的管架105，管架105接合于显象管壳体部103。入射窗102真空管腔一侧的内侧面直接附着有将X射线变换为电子的入射屏106。又，真空管壳101内，设置有将入射屏部106所发生的电子加速、聚焦的多个聚焦电极107a-107c，及阳极108。出射窗104的真空管腔一侧形成有将电子变换为设定的输出信号的出射屏109。又，符号M表示管轴。
下面，参照图11，就图10中被圆圈A所圈出的入射窗102和高强度的管架105的接合部分的接合方法作一说明。在图11中，与图10对应的部分用相同的符号表示，省略部分重复的说明。
符号111为接合装置的圆筒状底座，在该底座111上载有环状管架105。管架105由不锈钢形成，如图中半截面所示，其(周边部)折曲为曲柄状，且在表面电镀镍。如图中截面所示，管架105由(位于显象管)内侧的第一平坦部105a和，从该第一平坦部105a垂直向上折曲的垂直部分105b、及(位于显象管)外侧的第二平坦部105c构成。而且，入射窗102周边部设置凸缘部102f，以使所述凸缘部与管架105的第一平坦部105a的上部接触。入射窗102由例如铝(Al)合金形成，其中央部位在图的上方作拱状凸起。另外，使其从入射窗102周边的凸缘部102f的上方与加压孔112接触。
在上述结构中，将底座111及加压孔112加热至约500℃左右，同时，对入射窗102和管架105的接合区域加上约为1600Kg/cm2的压力，进行接合。
如上所述的热压接合方法在高温及大压力下进行加压。由此，易使管架构件及入射窗构件发生变形。特别是，作为入射窗构件的铝材有时会较多地流向被加压区域的内外周边部，入射窗在该接合部附近发生较大的变形。
即，在图12中，在和管架105接合之前的入射窗102的形状(图11状态下的入射窗形状)以点线表示，此时，热压接合后的入射窗102则如符号E所示，其接合部的(显象管)内侧区域有部分隆起的变形倾向。该区域包括可形成入射屏的有效区域，如在这些区域发生入射窗的变形，则在入射窗102的内侧面上直接形成入射屏。在此等场合下，在形成于真空管壳内的电子透镜上发生部分应变失真。
又，与入射窗102焊接的高强度金属制管架105因加热而发生如扭曲等变形的情况也不少。由此，有时会使得焊接后入射窗的变形更加显著。这样，热压焊接接合法并不容易形成高精度的入射窗102，且还需要为提高效率而费工夫。
如以上所说明地，在以往的X射线显象管中，使用了钛合金等作为入射窗构件时，因钛合金的板厚非常薄，导致入射窗成为向着真空管壳内侧内凹的形状。为此，由于须考虑电极设置等的关系，所述显象管整体外形变大，很难将装备有X射线显象管的X射线诊断装置作得小型化。又，作为入射窗构件使用铝合金等材料时，在焊接入射窗和管架时，所述焊接区域被加热至高温。由此，因管架及入射窗等的变形，在形成于真空管壳内的电子透镜发生应变失真。由此，考虑到出射画面析像度部分低下的情况，有必要作加进一步的改进。
本发明的目的在于提供一种X射线显象管及其制造方法，所述制造方法系用超声波焊接对入射窗和管架作气密焊接接合，由此结构，解决了前述以往技术所存在的缺点，可以预先抑止或防止X射线入射窗的变形。
附图的简单说明图1为说明本发明的实施方式的剖视图。
图2为用于说明本发明接合入射窗和管架的接合方法的剖视图。
图3为用于说明本发明的入射窗和管架的接合部分结构的剖视图。
图4为用于说明本发明所接合的连续接合点的剖视图。
图5为用于说明本发明接合入射窗和管架的另一种接合方法的剖视图。
图6为用于说明本发明接合入射窗和管架的另一种接合方法的剖视图。
图7为用于说明本发明接合入射窗和管架的另一种接合方法的剖视图。
图8为用于说明将本发明用于平板型X射线显象管时的实施方式的剖视图，(a)为说明入射窗和管架的其它接合方法的剖视图，(b)为显示了部分结构截面的平板型的X射线显象管的剖视图。
图9为用于说明将本发明用于平板型X射线显象管时的其它实施方式的剖视图。
图10为用于说明以往例子的剖视图。
图11为用于说明以往例子的入射窗和管架的接合方法的剖视图。
图12为用于说明以往例子的入射窗和管架的接合部分的剖视图。
发明的详细说明参照图1，说明本发明的实施方式。图1所示为X射线显象管沿其管轴M方向上的剖视图。图中，符号11表示构成X射线显象管的真空管壳。真空管壳11的一端置有透过X射线的金属制入射窗12，其中间置有显象管壳体13，另一端置有出射窗14。
入射窗12由铝(Al)或铝合金构成。但是，如该实施例所示，在所述入射窗构成为其上直接作用有大气压的真空管壳11的一部分时，则所述入射窗最好是由高强度的铝合金材料构成。又，所述入射窗的中央部位形成为向着大气侧，即，图的上方侧作拱状凸起的形状，其周边部形成平坦的凸缘部12f。又，显象管壳体部13及出射窗14的主要部分由玻璃形成。
入射窗12周边部的凸缘部12f与高强度的金属制管架15作真空气密接合。管架15由不锈钢形成，其表面镀镍，整体形成为环状。
另外，在入射窗12的真空管腔一侧里面，直接附着有将X射线变换为电子的入射屏16。入射屏16由下述结构组成由活性化的铯化碘(CsI)的柱状结晶组成的荧光体层，形成于所述荧光体层表面上的光电阴极层，及按需要，介于荧光体层和光电阴极层之间的透光性中间层及导电层等。
又，沿着真空管壳11内的显象管壳体部13，以适当的顺序，且，与管轴M同轴向地设置有电子通过用电极，例如，形成静电透镜系列的多个聚焦电极17a-17c及阳极18。在出射窗14的内侧面上，设有可将电子变换为可视光及电输出信号后输出的输出部，例如，可设有由荧光体层所述组成的出射屏19。
因而，为了将真空管壳11内保持高真空度，入射窗12的外周，例如，凸缘部12f，藉由超声波焊接，与高强度管架15的一部分作整体接合。该超声波焊接部位以符号B表示。又，管架15的另一端部，与铁合金制的封装用金属环状体20前端的封装用凸缘部作气密接合，所述铁合金制封装用金属环状体20从真空管壳11中的显象管壳体13延伸设置。即，管架15和封装用凸缘部20的最外缘部分藉由氦弧焊接作真空气密接合，并在该处形成气密焊接部21。
又，入射窗12和管架15的接合部分显示于圆A圈出的放大图中。管架15由(显象管)内侧的第一平坦部15a、自该第一平坦部15a垂直折曲的垂直部分15b、及由此再外向垂直延伸的第二平坦部15c构成。而且，入射窗12的外周的凸缘部12f以超声波接合部B与管架15的第一平坦部15a的上表面作气密接合。又，管架15与自显象管壳体部13延设的封装用金属环状体20的凸缘部作气密焊接。
又，入射窗12和管架15如下所述地，用超声波进行焊接在入射窗12和管架15之间，插入有为提供接合面密接性而使用的铝(Al)薄板或箔片22，藉此作气密焊接接合。又，入射窗12的上表面附着有超声波焊接用的夹具和入射窗12的铜(Cu)箔或薄板23。
构成入射窗12的铝合金材料的合适举例有下述材料。即，按JIS(日本工业规格)的H4000-1998所规定的A3000号的Al-Mn合金、A4000号的Al-Mg-Si系合金、A3000号的Al-Mn合金、A3000号的Al-Mn系合金、A3000号的Al-Mg系合金、A6000号的Al-Mng-Si系合金、Al-Mg2Si系合金等的高强度的铝合金。又，纯铝的场合，适用如下所述的JIS规定的A1000号的材质。
例如，作为上述A3000号的合金组成，可以举例含有重量百分比为0.6％以下的Si、0.8％以下的Fe、0.30％以下的Cu、1.5％以下的Mn、1.3％以下的Mg、0.20％以下的Cr、0.40％以下的Zn及0.15％以下的不可避免的杂质和其余为Al的合金。
再有，作为上述A5000号的合金组成，可以举例含有重量百分比为0.4％以下的Si，0.7％以下的Fe、0.20％以下的Cu、1.0％以下的Mn、5.0％以下的Mg、0.35％以下的Cr、0.25％以下的Zn及0.15％以下的不可避免的杂质和其余为Al的合金。
再有，作为上述A6000号的合金组成，可以举例含有重量百分比为0.4-0.8％的Si和，0.7％以下的Fe、0.15-0.40％的Cu、0.15％以下的Mn、0.8-1.2％的Mg、0.04-0.35％的Cr、0.25％以下的Zn及0.15％以下的不可避免的杂质和其余为Al的合金。
在上述铝合金材料中，如作为Al-Si-Mg合金材料中之一种的JIS-6061号的铝合金特别适合。这是因为，这是一种含有Mg约为1.0％(重量)、Si约0.6％(重量)、Cu约0.25％(重量)、Cr约0.25％(重量)的铝合金。而且，材料的质量识别记号为“0”，即，这是一种经退火处理的板材。
下面，就入射窗112和管架15的接合方法，参照图2，进行说明。图2系将入射窗12和管架15的接合部位取出部分的说明图。图中，与图1对应部分标示以相同的符号，部分重复之处予以省略。
符号31表示超声波焊接装置的圆筒状底座。在该底座31上，载持有管架15的被焊接部位15a的下表面。另外，该管架15的待焊接部15a的上表面载有入射窗12周缘的凸缘部12f。
此时，管架15和入射窗12之间夹设有作为中间材料的铝(Al)薄板或铝箔22。该中间材料对应于圆筒状的待焊接部，系一在圆周向连续、厚度为10-50μm范围的、较好的是例如30μm厚度的纯铝箔。又，上述中间材料具有将超声波传递至焊接面的良好的传递性能，可提供焊接面以较高的密合性能，所以，该中间材料宜使用较为柔软的金属材料。通常，较好的是，所述中间材料22使用这样的材料，即，与作为超声波焊接部件的管架15和入射窗12这二者比较起来，其硬度至少较其中硬度较大一方的材料为小。例如，在用维氏硬度比较时，最好的是选用满足上述关系的材料。
再有，入射窗12上面设置有铜(Cu)箔或薄板23，该铜箔或薄板23之上设置加压棒32。铜箔或薄板23具有防止所述加压棒32和入射窗12粘附的作用，其厚度为10-100μm的范围，例如，50μm。而加压棒32上接触设有传递来自超声波发震装置33的振动的振动喇叭34。
在上述结构中，在常温下(例如0℃-30℃)，一边用加压棒32，将例如500kg/cm2的压力沿箭头方向，加压接合区域。一边通过振动喇叭34、加压棒32，将发自超声波发震装置33的振动传递至接合区域，进行超声波焊接。同时，将焊接点依次偏离圆周方向，使其部分重叠地作全周方向的超声波焊接。
藉由上述方法，将入射窗12和管架15作超声波焊接之后的状态示于图3。在图3中，与图2对应的部分标以相同的符号，部分重复之处予以省略。观察超声波焊接部位B，则，尽管无法见到焊接部位上构成部件材料相互之间有较大范围的深度方向上的相互扩散区域，但可以认定，在金属原子之间存在着近于相互扩散的金属原子间的结合。又，在焊接材料界面之间可以观察到由原子相互之间些微的扩散和再结晶所产生的接合。这种接合被认为是可保持遍及全周的稳定的真空气密焊接接合，另外，所述焊接接合不会发生不希望的焊料飞溅。
另一方面，对入射窗12和管架15作超声波焊接的焊接点从上方看时的图样状况示于图4。在图4中，与图2对应的部分标以相同的符号，部分重复之处予以省略。
图4为从X射线的入射方向所看到的入射窗12一侧的图形，超声波焊接的点压焊接点如符号41所示，藉由加压成为矩形或椭圆形的形状。又，邻接的焊接点之间接触。所述的点压焊接点41连续形成在入射窗12周边凸缘部12f的整个周缘。如此，藉由使超声波焊接的点压焊接点41成为相邻接的点之间形成重叠的形态，可以更加增强焊接部位的真空气密性及机械强度。
又，在作超声波焊接时，点压焊接点之间的联系部分，及在点压焊接点上的入射窗径向的端部上形成阶差。藉由这些阶差，使得在入射窗构件的厚度在例如0.8mm的时侯，其凹陷为0.2-0.3mm的程度。藉此，在焊接时，加压的入射窗加压部位的周围有时会发生剪切的情况。此时，如果，与入射窗凸缘部12f作接触加压的加压棒端面边缘上形成倾斜面，或者，所述加压棒的端面边缘部分形成圆角的话，则可防止入射窗的剪切。在使用具有上述形状的加压棒时，点压焊接点入射窗的径向端部成为倾斜面及车有圆角的形状。
其次，参照图5，就本发明的其它实施方式作一说明。在图5中，与图2对应部分标以相同的符号，部分重复之处予以省略。
图5所示的实施方式是入射窗12由其大气一侧、即外侧为高强度的铝合金材料12a，其真空管腔一侧区域，即，内侧为纯铝材料12b的整体化复合金属板所构成。而且，入射窗12里侧面的纯铝材料12b上直接附着有将入射的X射线变换为荧光图象及光电图象的入射部，即，所谓的入射屏16。
此时，例如，纯铝材料12b可用作直接插于管架的平坦部12a和入射窗额外周凸缘部12f之间的中间材料。然而，也可将作为中间材料的Al箔分别设置。又，符号16表示在将入射窗12和管架15作超声波焊接、组装之后，直接附着于入射窗12的真空管腔一侧侧面的入射屏。
又，铝复合板材所构成的X射线入射窗12所使用的高强度铝合金材料12a，如上所述，为在JIS规格的A3000号的Al-Mn系合金、A4000号的Al-Mg-Si系合金、A3000号的Al-Mn合金、A3000号的Al-Mn系合金、A3000号的Al-Mg系合金、A6000号的Al-Mng-Si系合金、Al-Mg2Si系合金等。
又，作为上述入射窗用的纯铝合金材料12b的具体举例，则同样是上述JIS规格的A1000号的铝板(纯度在99.0％以上)，特别好的是，使用A1050号铝板(纯度在99.5％以上。例如，作为上述A1000号的合金组成，可以举例含有重量百分比为0.25％以下的Si和，0.4％以下的Fe、0.05％以下的Cu、0.05％以下的Mn、0.05％以下的Mg、0.10％以下的Zn、及0.15％以下的不可避免杂质。
当构成兼用作真空容器入射窗的入射基板的Al复合板的厚度不到0.3mm时，则作为真空容器的耐压强度不够。另一方面，当上述厚度达3.0mm以上时，则放射线的穿透损耗及散射量增加，要获得具有高对比特性和析像度的高画质的透射像困难。因此，构成兼用作真空容器入射窗的入射基板的Al复合板的总厚度以0.3-3.0mm为宜。
又，构成Al复合板的高强度铝合金材料的厚度和纯铝材料的厚度之比在1∶2-80∶1的范围，更好的是，在2∶1-5∶1的范围。
下面，参照图6，就本发明的其它实施方式作一说明。图6中，相对应于图2中的部分以相同的符号表示，部分重复之处予以省略。
在该实施方式中，入射窗12由其大气一侧、即外侧为高强度的铝合金材料12a，其真空管腔一侧区域、即，内侧为纯铝材料12b的整体化复合金属板所构成。而且，在入射窗12的外周缘，部分地去除纯铝材料12b，平坦的凸缘部12f仅由高强度铝合金材料12a构成。
但是，如图6所示，入射窗12虽然也可去除包括焊接区域在内的外周缘部分的纯铝材料12b，但并不限于此，也可留有焊接区域的纯铝材料12b，仅将位于焊接区域内侧的具有一定宽度的纯铝材料12b部分去除。再有，在除去或留有纯铝材料12b时，也可将其它的Al箔插入管架15和入射窗外周的凸缘部之间，然后，进行超声波焊接。
下面，参照图7，就本发明的其它实施方式作一说明。图7中，相对应于图2中的部分以相同的符号表示，部分重复之处予以省略。
在该实施方式中，入射窗12由高强度的铝合金材料形成，管架15由Al或Al合金构成。由于需增大管架15的机械强度，所以，其厚度作得大于由铁合金构成的场合。管架15在其外端缘部分形成有突出于入射窗12一侧的环状的第一突出部71，和突出于其相反的环状的第二突出部72。另外，在第二突出部72的前端，设有用于与其它部分接合(钎焊或焊接)的薄壁部分73。
下面，参照图8，以利用微通道板(micro-channel plate)的平板型X射线显象管的场合为例，就本发明的其它实施方式作一说明。图8(a)为说明X射线入射窗和管架的接合方法的示意图，图8(b)所示为平板型X射线显象管，该图显示了管轴M的右半部分截面。
符号81为构成平板型X射线显象管的真空管壳，真空管壳81由平板状或大致平板状的入射窗82及圆筒状玻璃绝缘容83、平板状或大致平板状的出射窗84等构成。入射窗82系使用铝合金材料形成为平板状，此时，完成的平板型X射线显象管如图(b)所示，入射窗82成为在大气压的影响下，向其内侧作些微凹陷的状态。不过，入射窗82也可作成朝向大气一侧作拱起状突出的形状。此时，入射窗82可以构成大致保持其拱起状的平板型X射线显象管。
再有，如同上述实施例，入射窗82的周边部位以超声波焊接，接合于高强度金属制管架85上。入射窗82和金属管架85之间，附着有作为中间材料使用的铝箔86，在入射窗82上面，附着有铜(Cu)箔或薄板87，以用于不使超声波焊接用的焊料和入射窗82粘附。
另外，在本实施例中，金属管架85的外周部和自玻璃绝缘容器83一端延伸设置的环状金属制密封用凸缘88，通过其间夹设铟(In)89而形成的真空气密焊接，被气密密封。金属管架85、密封用凸缘88系如不锈钢，或钴(商品名)等的铁合金制材料。如后所述，预先在这些铁合金金属材料表面形成例如10-50μm范围内厚度的镀镍(Ni)层，根据需要，也可对该镀镍层进行加热，以获得该材料与铟89的良好的浸润性。
又，自玻璃绝缘容器83的另一端延伸设置的铁合金制整体材料作成环状的密封用凸缘90，和其内周气密接合有出射窗84的金属制阳极环91在气密焊接部W处作整个周缘部的气密接合。再有，阳极环91与形成于出射窗84内侧面上的出射屏94的金属敷层膜作电气连接。
在真空管壳81内，设置有与入射窗82接近且对置的、由纯铝或铝复合板材所形成的平板状入射基板92，在该入射极板92上粘附、形成有入射屏93。当入射基板92由Al复合材料构成之时，则如图所示的入射基板上面，即，入射基板的外侧面为高强度的铝合金材料92a；而如图所示的入射基板下面，即，其入射基板的内侧面为纯铝材料92b，入射屏93即粘附于该面上。由于所述入射基板92位于无大气压的真空中，所以，不会发生挠曲或部分的变形。特别是，如用铝复合板材构成该入射基板92时，则更可以进一步防止挠曲或部分变形的发生。
入射基板92通过支承构件92c固定于金属管架85上。又，与入射屏93相对，设置有具有电子通过电极，例如，具有多个可以倍增电子的通道的微通道板MCP。另外，与微通道板MCP对向而置，在出射窗84内侧面上附着形成有出射屏94。
另外，设置控制微通道板MCP的动作的电气端子95，使其贯穿玻璃绝缘容器831作气密设置。
其次，就上述结构的平板型X射线显象管的制造方法作一说明。例如，在如图8(a)所示的装置上，对入射窗82的周边部和其表面预先施以例如30μm厚的镀镍层的不锈钢制管架85进行超声波焊接。管架85由其内侧的第一平坦部85a、自所述第一平坦部85a垂直向上折曲的垂直部85b、其外侧的第一平坦部85c所构成，第一平坦部85a设置于底座96上。而且，开口85的第一平坦部85a之上设置入射窗82的周边部。
此时，如同前述实施例，在管架85和入射窗82之间，夹有作为中间材料的Al箔或薄板86。该中间材料也具有向接合面传递超声波的良好的超声波传递性能，和提高接合面密接性能的作用。又，作为中间材料，则如同前述实施例，以使用这样的材料为宜所述材料与形成管架85及入射窗82的各个构件的材料比较，较其中硬度较大的材料柔软。又，入射窗82的周边部的上面设置铜(Cu)箔或薄板87，在该铜(Cu)箔或薄板87上设置加压棒97。铜(Cu)箔或薄板87，如同前述实施例，可以防止加压棒和入射窗82的贴附。
又，图中虽然未示，但如同图2的场合一样，加压棒97上接触设置有传递来自超声波发振装置的振动的振动喇叭。由此，可在用加压棒971对焊接区域进行加压的同时，通过振动喇叭，将超声波振动装置发出的振动传递至焊接区域，对入射窗82的周边部和管架85进超声波焊接。
又，用支承材料92c，将由纯铝或铝复合板材的平板组成的入射基板92的外周部机械及电气地结合、固定在与入射窗82焊接的金属管架85上。而且，将接近设置于藉由金属管架85及支承部件92c而一体化的入射窗82的内侧的入射基板92的组装结构设置于图中未示的真空蒸镀装置内，通过蒸镀入射屏93的荧光体层，而作直接粘附到入射基板92里面侧的纯铝层92b的面上。
另一方面，在真空容器剩余部分内侧的一定位置处，设置微通道板MCP，同时，将形成了出射屏94的出射窗84、金属制阳极环91、密封用凸缘90等进行组装，在焊接部W作气密接合。又，真空容器部分的开口外周部上的密封用凸缘88的平坦部88a上，预先在其表面镀以30μm厚的镍。
其次，在用于形成入射屏的光电形成面的真空槽内，以适当间距间隔的状态，配置第一组装结构和第二组装结构，所述第一组装结构系将入射窗82和金属管架85、形成了入射屏的荧光体层的入射基板92组装而成；所述第二组装结构系将微通道板MCP和出射窗等组装而成。在此状态下，在密封用凸缘88的平坦部88a的上面，形成圆周状的凹部，在该凹部当中，载有具有适当的截面形状和粗细的铟制环。
再有，在与入射屏荧光体层对向而置的给定位置上，设置有放了用于形成光电阴极层的材料的蒸发源坩埚，对着荧光体层蒸发光电阴极材料，在荧光体层93的表面部分附着形成光电阴极层93a。又，不言而喻的是，蒸发的光电阴极材料应注意不要飞溅至不希望涂敷的部位上去，为此，须作适当的屏蔽。
如此，在入射屏的荧光体层上形成光电阴极材料93a之后，将真空槽内保持真空状态，移动光电阴极材料的蒸发源及屏蔽设备等之后，将所述蒸发源及屏蔽设备从第一组装结构和第二组装结构之间取出，接着，使该二组装结构接近。其次，在载有铟制环89的密封用凸缘88的平坦部88a的外周附近设置加热设备，例如，电热加热器，以包卷该平坦部88a整个周缘。对该电热加热器通电，主要加热密封用凸缘88的平坦部88a和在于其上的铟制环89及金属管架的外侧平坦部85c。其时，须注意不要让入射窗及入射屏、微通道板MCP、出射屏等的其它部分发生不希望的温度升高。
这样，在真空槽内，藉由适当的焊接夹具，将载有铟制环89的密封用凸缘88的平坦部88a和，入射窗一侧的金属管架85的外侧平坦部85c的圆周状凹部的下面作面贴合。在二平坦部之间，用于夹持有铟制环89，所以，在适当的压力下，可压溃铟制环89，使其作气密接合。
又，铟(In)是一种熔点为156℃的金属。因此，将与铟制环89接合的平坦部边加热至如100℃以上的温度，更好的是加热至高于熔点的温度，例如，加热至约200℃的温度时进行焊接，则可在较小的压力下，或者可以在几近无压力状态下进行气密焊接接合。但是，不言而喻，加热须限制在不会劣化入射屏及微通道板MPC的性能的温度范围内。
又，通过铟焊接的金属管架85及密封用凸缘88的二侧平坦部并不必须作成同样的温度，也可以采用例如预先载持铟制环89的方法，即，将密封用同样88的外侧平坦部加热至所述温度，使金属管架85在相当低于所述温度的状态下，使其二者作面贴合，进行铟材料密封。
又，在高于铟熔点的温度下进行焊接时，可以在位于下方的密封用凸缘88的外侧平坦部形成如图所示的圆周状凹部，或者采用其它的防止流动的手段，以不使成为液体状的铟从焊接区域移动或流动。
又，由于在夹持铟制环89的二平坦部85c、85a的面上，预先形成镍镀层，所以，可以形成与铟制环89的良好的浸润接触，可以得到可靠性大的真空气密焊接状态。又，在常温下(例如，在0℃-30℃)，浸润需要较大的压力，但仍可通过铟制环获得气密焊接。
根据如上所述的制造方法，可以制得将真空容器内部保持真空状态的X射线显象管。并因为由此使得形成光电阴极层之后，不必再暴露于大气中，所以，不会使光电阴极面等的性能劣化。
具有上述结构的平板型X射线显象管通过入射窗82入射X射线，在入射屏93变换为光电子。而微通道板MPC上电子数倍增，在出射屏94变换为可视光线，从出射窗84作为出射图象输出。又，根据需要，也可作成出射电气的图象输出信号的结构。
下面，以利用了微通道板的平板型X射线显象管的场合为例，参照其中部分的附图9，就本发明的其它实施方式作一说明。在图9中，与图8中对应的部分标相同的符号，部分重复的说明予以省略。
在该实施方式中，入射窗82由其大气侧，即其外侧的高强度铝合金材料82a，和其真空区域一侧，即内侧的纯铝材料82b的整体化复合板材所构成。而且，入射窗82的纯铝材料82b的内侧面上，直接附着、形成有入射屏93。入射窗82形成为平板状，但在图中，显示了在大气压的影响下，其内侧呈现一定的内凹。
于是，将对应于该入射窗82凹部的适当形状及配置的微通道板MPC作接近设置，藉此，也可能缓和或消除因入射窗凹部所导致的画面的失真。另外，如上所述，入射窗也可作成以拱顶形状突出于大气侧的结构。
在上述各个实施方式中，在对铝或铝合金构成的入射窗和，不锈钢或铝形成的高强度管架作超声波焊接时，重叠入射窗和管架的接合部位，将其并置于底座和加压棒之间。而且，对接合部位加以100-800kg/cm2的范围内的适当的压力(例如，500kg/cm2的压力)，且，在100℃以下的温度，更好的是在常温(例如，0℃-30℃)下，对入射窗和管架的重叠的接合部位给以出射屏振动，焊接入射窗和管架。由此，可以将X射线取像有效区域内的入射窗的变形防止于未然。
如此，根据上述结构，作为X射线入射窗的构件材料，是使用铝或铝合金。为此，入射窗不会在真空管壳内侧形成较大的凹部。因此，X射线显象管可以作得小型化。又，在对入射窗构件和管架构件进行焊接时，对二者的接合部位加压。但所述焊接通常在100℃以下的温度下进行，例如，在-20℃-100℃的温度范围内进行。更好的是，焊接在无须对环境温度进行特别的控制调节的常温(0℃-30℃)的温度下进行。由于铝在至100℃的温度之下不会方式变形，所以，入射窗构件可以不变形地作超声波焊接地接合至管架上。例如，在-20℃-100℃的温度范围内进行。从而，真空管壳内电子透镜的失真可以减至无或可以忽视的程度地小，由此得到高画面质量的输出图象。
又，在使用铝合金板作为入射窗构件时，如果入射口径变大，如同在使用微通道板等部件的X射线显象管上所出现的那样，由于在真空和大气之间存在的压力差，入射窗有时凹向真空管壳内侧。此时，使用厚为0.05-0.2mm的不锈钢取代铝，则可较少凹曲程度。在使用不锈钢的情况下，也与使用铝的情况一样，可以藉由超声波焊接，将薄壁的不锈钢制入射窗和厚壁的高强度管架进行焊接接合。例如，在将JIS规格的SUS316的不锈钢片材用于入射窗构件时，则很少发生因加压产生的入射窗的变形，可以提高气密接合的可靠性。此外，也不会发生超声波焊接所产生的焊料飞溅。
根据如上所述的结构，可以使用例如一块铝板构成在X射线显象管的入射窗里侧面上形成有荧光面的结构。从而，可以实现X射线的吸收率低下、对比度优异的X射线显象管。另外，可以形成均一形状的光电阴极面，所述光电阴极面几乎没有象差(色差)，可以提高图象的清晰度，改善MTF的特性。另外，本发明可容易地构成平坦的入射窗，减少真空管壳的全长长度，实现X射线显象管的小型化。
根据本发明，可以实现这样一种X射线显象管及其制造方法，上述X射线显象管可以将形成于真空管壳内电子透镜的失真(变形)的发生抑止于未然。
权利要求
1.一种X射线显象管，所述显象管包括透射入射X射线的金属制入射窗，与所述入射窗周边部作真空气密接合的金属制管架，与所述管架一端部作气密接合的真空管壳，直接，或先附着形成于其它基板上之后，再邻近设置于所述真空管壳的上述入射窗里面侧的、将前述入射X射线变换为电子的入射屏，用于使自上述入射屏发出的电子通过的电子通过用电极，以及接受经上述电子通过用电极的电子、获得光学或电气输出信号的出射屏；其特征在于所述入射窗周边部和所述管架藉由超声波焊接作真空气密接合。
2.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述电子通过用电极为可倍增电子数的微通道板。
3.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，在所述入射窗周边部和管架之间夹设有其硬度较上述入射窗周边部材料或管架材料这二者中硬度较大的一种材料低的薄板或箔，然后，进行超声波焊接。
4.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗周边部由纯铝或铝合金组成，所述管架由铁或铁合金、或镀镍的铁或铁合金组成，夹设于所述入射窗周边部和管架之间的薄板或箔的材料为纯铝或铝合金。
5.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗周边部由纯铝或铝合金组成，所述管架由铁或铁合金，或镀镍的铁或铁合金组成，夹设于所述入射窗周边部和管架之间的薄板或箔的材料为纯铝。
6.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述超声波焊接系将点状焊接点作部分相互重合，且，连续形成于入射窗周边部的整个周缘。
7.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗周边部由纯铝或铝合金组成，在所述入射窗与上述管架的接合部的背侧表面上，成一体地接合、附着有由铜或铜合金组成的薄板或箔。
8.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗为其与大气接触的一侧为铝合金，而其里面侧为由纯铝组成的复合板。
9.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗为其与大气接触的一侧为铝合金，而其里面侧为由纯铝组成的复合板，所述由复合板组成的入射窗周边部里面侧的纯铝层兼用作夹设于所述入射窗周边部和管架之间的薄板或箔。
10.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗为其与大气接触的一侧为铝合金，而其里面侧为由纯铝组成的复合板，所述复合板的厚度在0.3-3.0mm的范围。
11.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗为其与大气接触的一侧为铝合金，而其里面侧为由纯铝组成的复合板，构成所述复合板的铝合金材料厚度与纯铝材料厚度的厚度之比在1∶2-80∶1的范围。
12.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，所述入射窗由不锈钢形成。
13.如权利要求1所述的X射线显象管，其特征在于，在所述真空管壳自上述入射窗隔开的余下部分处再设置有金属制的密封用凸缘，在与上述入射窗周边部作超声波焊接的上述金属制管架和上述金属制密封用凸缘之间夹设铟，然后进行气密接合。
14.如权利要求13所述的X射线显象管，其特征在于，在所述金属制管架及上述金属制密封用凸缘的至少与上述铟接触的面上被覆有镍层。
15.一种X射线显象管的制造方法，其特征在于，所述显象管包括透射入射X射线的金属制入射窗，与所述入射窗周边部作真空气密接合的金属制管架，与所述管架一端部作气密接合的真空管壳，直接，或先附着形成于其它基板上之后，再邻近设置于所述真空管壳的上述入射窗里面侧的、将前述入射X射线变换为电子的入射屏，用于使自上述入射屏发出的电子通过的电子通过用电极，以及接受经上述电子通过用电极的电子、获得光学或电气输出信号的出射屏；其特征在于藉由超声波焊接对所述入射窗周边部和所述管架进行真空气密焊接。
16.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，作为所述入射窗的材料使用纯铝、铝合金、或不锈钢。
17.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，作为所述金属制管架中至少用于超声波焊接部位的材料，使用铁、镍、镀镍的铁、铁合金、镀镍的铁合金、纯铝或铝合金。
18.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，将入射窗周边部和金属制管架重叠并夹置于底座和超声波焊接用加压棒之间，一边对所述底座和超声波焊接用加压棒之间的部位加以100-800kg/cm2范围内的压力，一边给以超声波振动，对上述入射窗周边部和管架进行超声波气密焊接接合。
19.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，所述超声波气密焊接接合系在100℃以下的温度环境中进行。
20.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，在所述入射窗周边部和管架之间夹设以纯铝或铝合金组成的薄板或箔，然后，进行超声波气密焊接接合。
21.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，在所述入射窗与所述管架之焊接部的背侧表面的被加压部分和超声波焊接用加压棒之间，夹设以铜或铜合金组成的薄板或箔，然后，进行超声波气密焊接接合。
22.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，在所述真空管壳自上述入射窗隔开的余下部分，再设置有金属制的密封用凸缘，在与上述入射窗周边部作超声波焊接的上述金属制管架和上述金属制密封用凸缘之间夹设铟，然后，对所述上金属制管架和金属制密封用凸缘进行气密接合。
23.如权利要求20所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，在所述金属制管架和金属制密封用凸缘表面预先镀覆以镍。
24.如权利要求15所述的X射线显象管的制造方法，其特征在于，在夹设有铟的上述金属制管架和上述金属制密封用凸缘之间，通过夹设铟而接合部分的温度在0℃-200℃的范围。
全文摘要
本发明的X射线显象管的真空管壳整体由透射入射X射线的入射窗、及所述入射窗接合的金属制管架、显象管壳体、出射窗等构成,所述入射窗和金属制管架藉由超声波焊接作气密接合。根据所述结构,可以实现这样一种X射线显象管及其制造方法,所述X射线显象管可以将形成于真空管壳内电子透镜的失真(变形)的发生抑止于未然。
文档编号H01J31/08GK1274472SQ99801216
公开日2000年11月22日 申请日期1999年7月27日 优先权日1998年7月27日
发明者野地隆司, 高桥淳一, 村越雄一 申请人:东芝株式会社