X射线管装置的制作方法

本申请以日本专利申请2016-074402(申请日：2016年4月1日)为基础，享受该申请的优先权。本申请由于参照了该申请，因而包含了该申请的所有内容。

本实施方式涉及x射线管装置。

背景技术：

荧光x射线分析所使用的x射线管装置包含：阴极、阳极靶、冷却管、导水管、以及连接导水管和冷却管的接头连接部(以下称为接头)。x射线管装置包括：冷却管、导水管、接头、以及用于对由其他结构体构成的阳极靶进行冷却的冷却材料的流路。阳极靶接合在构成该流路的结构体的外侧的规定位置。导水管以及冷却管分别与接头相连接。导水管例如由设置于内侧的内侧管、以及设置于外侧的外侧管构成。设置内侧管的前端喷嘴部，使冷却材料向设置了阳极靶的方向释放。该情况下，冷却管通过经由接头与内侧管连接的第一冷却管、以及经由接头与外侧管连接的第二冷却管构成。该x射线管装置中，冷却材料通过第一冷却管，经由接头被输送至内侧管，通过内侧管以及外侧管之间的流路，经由接头从第二冷却管排出。

x射线管装置中，通过从阴极释放的电子对阳极靶进行冲击，使阳极靶、及其周围部分变成高温。阳极靶、及其周围部分被在附近构成的流路中流过的冷却材料冷却。流过冷却材料的流路内的、设置了阳极靶部分的附近流路的壁面中，可能产生冷却材料的过冷却沸腾、或在冷却材料的流动中产生空化。由于这些过冷却沸腾、空化等，在设置了阳极靶部分的附近流路、即内侧管的前端喷嘴部附近产生气泡。在内侧管的前端喷嘴部的周边产生气泡，然后产生的气泡消失，(由于在冷却材料中产生冲击，)由此内侧管可能出现振动。在内侧管和接头的嵌合间隙较大的情况下，内侧管的振动增大，也可能进一步使噪声变大。

技术实现要素：

如上文所述，由于过冷却沸腾、空化等而在流路内产生的气泡消灭所伴随的振动使导水管振动，与周边构件相接触，由此可能产生噪声。

本发明的实施方式是鉴于这一点完成的，其目的在于提供一种为了降低噪声而具备抑制导水管的振动的x射线管装置。

本发明的实施方式涉及的x射线管装置，包括：阴极，该阴极释放电子；阳极靶，该阳极靶受到从阴极释放的电子冲击从而产生x射线；连接部，该连接部具有供冷却材料流入的流入部；有底的第一筒管，该有底的第一筒管的一端部与连接部相连接，另一端部的外侧的底部与阳极靶接合；第二筒管，该第二筒管设置在第一筒管的内侧，被配置为第一端部与流入部嵌合，第二端部将从第一端部流入的冷却材料向接合了阳极靶的第一筒管的底部释放；以及弹性构件，该弹性构件设置在第一端部与所述第一筒管之间。

根据所述结构的x射线管装置，能降低噪声的产生。

附图说明

图1a是表示实施方式涉及的x射线管装置的一例的整体剖视图。

图1b是放大了实施方式的x射线管的一部分的局部剖视图。

图2a是表示弹性构件的一例的顶面图。

图2b是图2a的a-a截面的圆形的剖视图。

图2c是图2a的a-a截面的矩形的剖视图。

图3是放大了本实施方式的支承构件的一部分的局部剖视图。

图4是表示实施方式所涉及的x射线管装置的振动值和输入值的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。

(实施方式)

图1a是表示本实施方式涉及的x射线管装置1的一例的整体剖视图，图1b是放大了本实施方式的x射线管装置1的一部分的局部剖视图。图1a是表示以管轴ta为中心的x射线管装置1的一部分的截面。以下，将相对于管轴ta水平的方向称为轴向。轴向中，将x射线管2侧称为下方向(下侧)，将相对于下方向相反的方向称为上方向(上侧)。另外，将相对于管轴ta垂直的方向称为径向。

x射线管装置1具备x射线管2、以及包含该x射线管2的管容器3。进一步地，x射线管装置1包括：用于将高压电缆插入连接的高压插座4、冷却管道5、接头连接部(以下简称为接头)6、导水管7、将高压插座4以及导水管7电连接的导体弹簧8、设置于高压插座4的外侧的圆筒形的绝缘筒体9、以及隔开空盆10和内部空间22的波纹管11。

高压插座4为了连接高压电缆，形成为上端部开口且有底的圆筒形。高压插座4将管轴ta作为中心轴，以液体密封方式设置在下文所述的管容器3的上侧。高压插座4具备从内侧贯通到外侧底部的连接端子12。连接端子12包含插入于高压插座4的外部电路的套管、以及端子。连接端子12经由导体弹簧8与接头6相连接。

绝缘筒体9由大致为圆筒形的绝缘体形成。虽然没有图示，绝缘筒体9形成为可供绝缘油流通的结构。绝缘筒体9例如将上端部固定于管容器3的内侧。

冷却管道5是用于使冷却材料、例如纯水流动的导管。冷却管道5以螺旋状设置于高压插座4和绝缘筒体9之间。冷却管道5由具备提供有冷却材料的供水口5a的第一冷却管道5b以及具备排出冷却材料的排出口5d的第二冷却管道5c构成。第一冷却管道5b中，供水口5a与作为冷却材料的提供源的循环冷却装置等(未图示)相连接，供水口5a的相反侧的端部与接头6相连接。另一方面，第二冷却管道5c中，排水口5d与循环冷却装置等(未图示)相连接，排水口5d的相反侧的端部与接头6相连接。另外，冷却管道5也可以不设置为螺旋状。

接头6设置在x射线管装置1的中心部，例如管轴ta上，连接冷却管道5和导水管7。接头6具有形成了三个孔的本体部6a，该三个孔为第一通路6p1、形成为与第一通路6p1大致平行的第二通路6p2、以及形成为与第一通路6p1以及第二通路6p2垂直的第三通路6p3这三个孔。

例如，如图1b所示，第一通路6p1形成在本体部6a的上部，大致垂直于管轴ta，从侧面部(外周部)连通至第三通路6p3。同样地，第二通路6p2形成在本体部6a的第一通路6p1的下部，大致垂直于管轴ta，从侧面部连通至第三通路6p3。即，第一通路以及第二通路6p1、6p2分别在本体部6a的侧面部向垂直于管轴ta的方向开口。另外，在第一通路6p1中，以液体密封方式连接有第一冷却管道5b，在第二通路6p2中，以液体密封方式连接有第二冷却管道5c。第三通路6p3形成为沿着管轴ta从本体部6a的下端部连通至第一通路6p1，在整个从与第二通路连接6p2的部分到与第一通路6p1连接的部分具有阶差。即，第三通路6p3形成为沿着管轴ta向下部开口，与连接到第二通路6p2的部分的孔径相比，连接到第一通路6p1的部分的孔径较小。以下，第三通路6p3中，将连接到第一通路6p1的孔径较小的部分称为小径部，将连接到第二通路6p2的孔径较大的部分称为大径部。

导水管7包含形成为圆筒形的外侧管道(第一筒管)7a、以及设置于外侧管道7a的内侧的圆筒形的内侧管道(第二筒管)7b。另外，导水管7在内部具备弹性构件23和支承构件25。导水管(筒管)7设置为沿轴向、例如管轴ta延伸，与接头6的下部相连接。

外侧管道7a分别以液体密封方式与接头6的本体部6a的下部和下文所述的阳极块14的上部接合。外侧管道7a的内径以与第三通路6p3的小径部大致相同的直径形成。

内侧管道7b以比外侧管道7a的内径小的外径形成。内径管道7b设置为在外侧管道7a的内侧沿管轴ta延伸，其上端部与第三通路6p3的小径部嵌合，中间部被支承构件25支承，且在下端部具备前端喷嘴部24。内侧管道7b中，外径与第三通路6p3的小径部的孔径大致相同，在与第三通路6p3的小径部之间具有规定公差的嵌合间隙。

图2a是表示弹性构件23的一例的顶面图，图2b以及图2c是表示图2a的a-a截面的一例的剖视图。图2b是图2a的a-a截面为圆形的剖视图，图2c是图2a的a-a截面的矩形的剖视图。

弹性构件23的形状例如形成为o形环状、或管道状。弹性构件23的截面形状可以形成为图2b所示的圆形，也可以形成为图2c所示的矩形。弹性构件23由树脂性的橡胶构件形成。例如，弹性构件23可以由硅橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶、以及丁腈橡胶中的至少一种构成。如图1b所示，弹性构件23设置于第三通路6p3的阶差部分，内侧管道7b的嵌合部附近的外周部和第三通路6p3的大径部之间。弹性构件23的厚度与内侧管道7b的外径和第三通路6p3的大直径部的直径之间的宽度大致相同，或大于该宽度。另外，弹性构件23设置在内侧管道7b的嵌合部附近的、内侧管道7b和第三通路6p3之间的至少一部分即可。

图3是放大了本实施方式的支承构件25的一部分的局部剖视图。

如图3所示，支承构件25形成为具有窄幅部、和宽度大于窄幅部的宽幅部的大致圆锥梯形筒状。支承构件25在外侧管道7a的内侧支承内侧管道7b。支承构件25中，宽幅部固定于外侧管道7a的内周部，内侧管道7b与窄幅部的内侧嵌合。支承构件25在窄幅部和宽幅部之间的规定位置沿着周向形成有一个以上用于供冷却水通过的孔h1。

x射线管2具备阳极靶(阳极)13、阳极块14、释放电子的阴极15、文纳尔控制电极(wehneltelectrode)16、第一真空封壳17、以及第二真空封壳18。在高压电缆与高压插座4连接的情况下，在阳极靶13和下文所述的阴极15之间施加高电压(管电压)。

阳极块14形成以管轴ta为中心轴的有底的圆筒形。在阳极块14的开口部侧固定有外侧管道7a的下端部。在阳极块14的内侧配置有内侧管道7b的前端喷嘴部24。从该前端喷嘴部24向阳极块14的内侧的底部(或阳极靶13的设置方向)，释放冷却水。

x射线管装置1中，通过组装上述接头6、导水管7、以及阳极块14，从而构成用于使冷却材料流过的流路。另外，接头6、导水管7、以及阳极块14分别记载为单独个体，但根据流过冷却材料的流路的结构，可以全部形成为一体，也可以部分形成为一体。通过使冷却材料在由冷却管道5、接头6、导水管7、以及阳极块14构成的流路中循环，从而将填充至下文所述的内部空间22的绝缘油、阳极靶13等冷却。

阳极靶13与阳极块14的外侧的底部接合。阳极靶13受到电子冲击会产生x射线。这时，阳极靶13受到电子冲击从而温度上升，通过在阳极块14内侧的流路中流动的冷却材料冷却。阳极靶13被施加相对为正的管电压。

阴极15以环状的灯丝(filament)形成，设置为从阳极靶13(或阳极块14)向径向的外侧隔开规定的间隔。阴极15被电气接地，从阴极15释放的电子越过下文所述的文纳尔控制电极16的下端部而碰撞到阳极靶13上。

文纳尔控制电极16形成为圆形，设置在阳极靶13和阴极15之间。文纳尔控制电极16将从阴极15释放的电子聚焦在阳极靶13上。

第一真空封壳17由内侧圆筒、和外侧圆筒构成。第一真空封壳17中，内侧圆筒和外侧圆筒的上端部相互接合。内侧圆筒以及外侧圆筒分别大致为圆筒形，例如由玻璃材料、或陶瓷材料形成。第一真空封壳17中，内侧圆筒的下端部与阳极块14真空气密性连接，外侧圆筒的下端部作为x射线管2的壁面的一部分与x射线管2的壁部真空气密性连接。

第二真空封壳18形成为有底的大致圆筒形。第二真空封壳18中，上端部作为x射线管2的壁面的一部分与x射线管的壁部真空气密性连接。第二真空封壳18与下文所述的管容器3一并电气接地。第二真空封壳18中，x射线发射窗(窗部)19与贯通底部的中心附近的开口部真空气密性接合。x射线发射窗19使电子进行碰撞时从阳极靶13产生的x射线透过，使x射线从x射线管装置1向外部释放。x射线放射窗19由使x射线透过的构件，例如铍薄板形成。另外，x射线管2具备：在外壁的一部分向径向的外侧突出的第一凸部20a以及第二凸部20b。

管容器3是将x射线管装置1的各部分收纳至内部的密闭的容器。管容器3形成为以管轴ta为中心轴的大致圆筒形。管容器3例如由金属构件形成。另外，管容器3中，在内壁贴付有铅板21。在管容器3(铅板21)的内侧的内部空间22填充有绝缘油。在此，内部空间22例如是管容器3的内侧、x射线管2以及高压插座4的外侧、且下文所述的空盆10以外的空间。

具备波纹管11，使其在管容器3的下侧的规定部分，隔开内部空间22和空盆10。波纹管11中，一端部固定于第一凸部20a，另一端部固定于第二凸部20b。波纹管11由树脂性的弹性构件形成，通过在空盆10中进行收缩来吸收绝缘油的膨胀以及收缩等。波纹管11例如是橡胶构件。

本实施方式中，x射线管装置1中，冷却材料从第一冷却管道5b输送，经由第一通路6p1从上端部流入内侧管道7b。向内侧管道7b流入的冷却材料中，从内侧管道7b的前端喷嘴部24向设置了阳极靶13的方向的阳极块14的内侧的底部释放。从前端喷嘴部24释放的冷却材料通过由阳极块14的内侧表面、或外侧管道7a的内侧表面、和内侧管道7b的外周部构成的流路，流向接头6的第三通路6p3。流过第三通路6p3的冷却材料经由第二通路6p2从第二冷却管道5c排出。

另外，x射线管装置1中，高压电缆与高压插座4连接的情况下，向阳极靶13施加管电压。并且，从阴极15释放的电子冲击阳极靶13，产生x射线。这时，利用构成在阳极块14内侧的流路中流动的冷却材料，使阳极靶13冷却。在阳极块14内侧的流路中流动的冷却材料中，由于过冷却沸腾、空化而产生气泡。通过气泡的产生以及消灭，内侧管道7b产生振动。进一步地，在内侧管道7b的上端部，由于在内侧管道7b以及第一通路6p1之间存在嵌合间隙，因此内侧管道7b可能产生振动，与第一通路6p1的壁面接触。因此，在内侧管道7b可能产生噪声。本实施方式中，由于在内侧管道7b的上端部设置了弹性构件23，因此即使内侧管道7b的端部和第一通路6p1的嵌合间隙产生偏差，也能抑制内侧管道7b的振动。

图4是表示本实施方式所涉及的x射线管装置1的振动值和输入值的关系的图。图4简易示出了输入值所对应的振动值的测定试验得到的数据。图4中，纵轴表示振动值，横轴表示输入值。在此，输入值为管电压和管电流相乘得到的值(kw)。纵轴示出振动值沿着箭头方向增大。另外，横轴示出输入值沿着箭头方向增大。

图4中，若输入至x射线管装置1的输入值增大，则在阳极块14的内侧的底部附近的流路中气泡的量增加，导水管7、例如内侧管道7b的振动值增大。图4中，l1示出未设置弹性构件23的情况下的输入值和振动值的关系(第一移动值的推移)，l2示出设置了弹性构件23的情况下的输入值和振动值的关系(第二移动值的推移)。p1示出了l1上的规定的点，p2示出了l2上的规定的点。p1是相对于输入值i1的振动值v1，p2是相对于输入值i2的振动值v1。如图4所示，输入值i2大于输入值i1。例如，输入值i2为输入值i1的两倍的值。在此，振动值v1例如为开始产生噪声的振动值。

从图4可知，与第一振动值的推移l1相比，第二振动值的推移l2中，作为噪声即振动值v1的基点的输入值较大。即，如本实施方式的x射线管装置1所述，与不设置弹性构件23的情况相比，设置弹性构件23能抑制振动值。结果，抑制了噪声产生。另外，从倍频带分析结果也能确认，特别是2khz以上的高频分量的声压等级的降低。

根据本实施方式，x射线管装置1在与接头6的第一通路6p1连接的内侧管道7b的端部，安装有用于吸收振动的弹性构件23。因此，x射线管装置1中，即使在内侧管道7b的端部和第一通路6p1之间的嵌合间隙产生偏差，也能抑制在内侧管道7b的前端噪声部24的附近产生的气泡消灭所伴随的内侧管道7b的振动。结果，x射线管装置1能降低噪声的产生。

本发明对几种实施方式进行了说明，但这些实施方式仅作为例示，不代表对说明的范围进行限定。这时实施方式可以其它各种方式来实施，在不脱离说明主旨的范围内，能进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形同样也包含在本发明的范围及主旨中，与权利要求书中记载的发明等同的内容也包含在内。