Ｘ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法
【課題】 大気に曝されるＸ線透過窓の腐食を、Ｘ線透過性を損なわず、かつ低コストで低減することができるＸ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 Ｘ線発生装置は、真空外囲器１８０と、真空外囲器１８０内に設けられたＸ線発生手段と、真空外囲器１８０に接続され、真空外囲器１８０を密閉し、ベリリウムで形成され、Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓１８２と、保護膜Ｆと、を備えている。保護膜Ｆは、Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆い、Ｘ線透過窓１８２と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である。
【解決手段】 Ｘ線発生装置は、真空外囲器１８０と、真空外囲器１８０内に設けられたＸ線発生手段と、真空外囲器１８０に接続され、真空外囲器１８０を密閉し、ベリリウムで形成され、Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓１８２と、保護膜Ｆと、を備えている。保護膜Ｆは、Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆い、Ｘ線透過窓１８２と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管装置のようなＸ線発生装置は、真空外囲器の一部にＸ線透過窓を備えている。このＸ線透過窓としては、Ｘ線の透過率の高いベリリウムを使用する場合が少なくない。しかし、ベリリウム製のＸ線透過窓の外側(真空と反対側)が大気であるような使用環境である場合、Ｘ線照射の影響で、腐食され、最終的にはＸ線透過窓が破壊される恐れがある。
【０００３】
Ｘ線透過窓が破壊されると、真空外囲器内の減圧が解かれ、真空外囲器内に空気が入る不具合が生じる。特に、軟Ｘ線に対する透過率を高めるためにベリリウムの厚みを５０μｍ以下に薄くする場合にこの不具合が短時間で発生し易い。
【０００４】
このため、Ｘ線透過窓の表面に保護性の薄膜を形成することが知られている。例えば、Ｘ線透過窓の表面には、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＢＮ、Ｂ４Ｃ、Ｂ４Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ポリイミド、架橋ポリエチレン等からなり、数十乃至数百ｎｍの厚みを有する保護膜が形成されている。また、Ｘ線透過窓の表面に、ホウ素を０．１乃至１．０μｍ被着させている。さらにまた、Ｘ線透過窓の表面には、膜厚１０乃至１００ｎｍのＳｉＯ２からなる中間層を介して膜厚１０乃至１００ｎｍのＴｉＯ２が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平３−３５７７４号公報
【特許文献２】特開平６−３０２２８９号公報
【特許文献３】特開平１０−１４２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来のＸ線発生装置では、以下のような問題が発生する恐れがある。
（１）まず、Ｘ線透過窓に形成する保護膜の製造法に物理蒸着等の真空成膜法を使った場合であるが、この場合、製造コストが高くなる。また、Ｘ線透過窓の形状によってはシャドウ効果により必要範囲に均一にムラなく成膜することが困難となる。Ｘ線発生装置が完成した状態での成膜が困難である。
【０００７】
（２）次に、保護膜の製造法に塗布法を使った場合であるが、この場合、熟練技能が必要である。また、０．１μｍ以下の膜をムラなくかつ無欠陥で形成することは困難である。さらに、一般的に密着度の高い膜が得難いものである。また、一般に塗布後の高温焼成が必要であるため、Ｘ線発生装置が完成した状態での成膜が困難である。
【０００８】
（３）次に、Ｘ線、特にエネルギが１０ｋＶ以下の軟Ｘ線を使用する場合であるが、この場合、保護膜を、透過率の高い薄膜で形成することが困難である。十分に透過率が高い保護膜を得ようとすると、保護膜に欠陥が生じ、防食性能が損なわれてしまう。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、大気に曝されるＸ線透過窓の腐食を、Ｘ線透過性を損なわず、かつ低コストで低減することができるＸ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態に係るＸ線発生装置は、
真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、
前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、
前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆い、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である保護膜と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、一実施形態に係るＸ線発生装置の製造方法は、
真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、を備えたＸ線発生装置の製造方法において、
前記Ｘ線透過窓を、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液に浸漬し、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜であり、前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆った保護膜を形成する浸漬処理工程と、
前記真空外囲器、Ｘ線発生手段及びＸ線透過窓をモジュールに組立てる工程と、を備えたことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一実施形態に係るＸ線管装置を示す分解断面図である。
【図２】図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った方向から見たＸ線管装置を示す平面図である。
【図３】図３は、上記Ｘ線管装置を示す他の分解断面図である。
【図４】図４は、上記Ｘ線管装置の一部を示す断面図であり、Ｘ線透過窓及び保護膜を示す図である。
【図５】図５は、上記実施形態に係るＸ線管装置の保護膜の製造工程を示す概略図である。
【図６】図６は、図５に続く、上記保護膜の製造工程を示す概略図である。
【図７】図７は、図６に続く、上記保護膜の製造工程を示す概略図である。
【図８】図８は、図７に続く、上記保護膜の製造工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら一実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法について詳細に説明する。
図１、図２及び図３に示すように、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１、高電圧コネクタ４００、管部１１、管部１２、押圧機構１３及び押圧機構１４を備えている。図示しないが、Ｘ線管装置は、冷却装置も備えている。冷却装置では、冷却液Ｌの循環装置と言い換えることができる。
【００１４】
固定陽極型のＸ線管１は、陰極１５０と、陽極１６０と、収束電極１７０と、真空外囲器１８０と、高電圧供給端子２１０と、を備えている。
陰極１５０は、電子を放出する電子放出源として陰極フィラメント１５１を含んでいる。収束電極１７０は、筒状に形成され、陰極フィラメント１５１の内側に配置され、陰極フィラメント１５１を固定している。
【００１５】
陽極１６０は、収束電極１７０の内側に配置されている。陽極１６０は、陰極フィラメント１５１から放出される電子が照射されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット１６１と、管部１６２と、底部１６５ａ、底部１６５ｂと、管部１６６と、管部１６７と、を含んでいる。陽極ターゲット１６１及び底部１６５は円盤状に形成されている。管部１６２は、筒状に形成され、一端は陽極ターゲット１６１で液密に閉塞され、他端は底部１６５で液密に閉塞されている。管部１６２は、他端側に、冷却液Ｌの導入口１６３及び排出口１６４を有している。
【００１６】
管部１６６は、筒状に形成され、管部１６２の内側に設けられている。管部１６６において、一端は陽極ターゲット１６１に間隔を置いて対向配置され、他端は底部１６５に液密に固定されている。管部１６６の他端側に形成された開口部及び導入口１６３は、筒状の管部１６７で液密に連通されている。
この実施形態において、陽極ターゲット１６１はタングステン合金で形成され、管部１６２、底部１６５ａ、底部１６５ｂは金属としての銅で形成され、管部１６６及び管部１６７は金属としてのステンレス鋼で形成されている。
【００１７】
管部１６７及び管部１６６は、陽極１６０の内部に冷却液Ｌを導入する導入路Ｃ１を形成している。このため、陽極ターゲット１６１に冷却液Ｌを吹き掛けることができる。管部１６２及び管部１６６は、陽極１６０の外部に冷却液Ｌを排出するための排出路Ｃ２を形成している。導入路Ｃ１及び排出路Ｃ２は、冷却液Ｌが流れるＸ線管１の冷却路３を形成している。このため、上記冷却路３を流れる冷却液Ｌにより、陽極ターゲット１６１を直接冷却することができるため、冷却液Ｌには陽極ターゲット１６１から放出される熱のほとんどの部分が伝導される。冷却液Ｌは、絶縁油などの高電圧絶縁性流体のみならず、純水や水系冷却液を使用することができる。
【００１８】
真空外囲器１８０は、金属外囲器１８１、金属外囲器１８３及び高電圧絶縁部材２００を含んでいる。金属外囲器１８１は、その先端外径が徐々に細くなる筒状で、先端面が平坦に形成されている。
【００１９】
金属外囲器１８３は、金属で形成されている。金属外囲器１８３は、枠部１８４、筒部１８５、筒部１８６及び枠部１９３を有している。枠部１８４は、内周及び外周が円形である枠状に形成されている。枠部１８４の一端面には金属外囲器１８１が気密に接続されている。
【００２０】
筒部１８５は、筒状に形成されている。筒部１８５の一端は枠部１８４の他端面に気密に接続されている。筒部１８６は、筒部１８５より径の大きい筒状に形成され、筒部１８５の外側に位置している。筒部１８６の一端は枠部１８４の他端面に接続されている。筒部１８６の外面の複数個所には平面が形成されている。筒部１８６には、筒部１８６の平面に開口した開口部１８９、開口部１９０及び複数のネジ孔１９１、１９２が形成されている。枠部１９３は、内周が円形であり、外周が四角形である枠状に形成されている。枠部１９３は、筒部１８６の他端に接続されている。枠部１９３には、複数のネジ孔１９４が形成されている。ここでは、枠部１８４、筒部１８５、筒部１８６及び枠部１９３は、一体に形成されている。
【００２１】
高電圧絶縁部材２００は、アルミナ、窒化アルミニウム、ベリリア、窒化珪素等の電気絶縁性セラミクスで形成されている。ここでは、高電圧絶縁部材２００は、アルミナで形成されている。高電圧絶縁部材２００は、柱状に形成され、高電圧絶縁部材２００の一端部の外周面は、筒部１８５の内周面に気密に接続され、固定されている。
【００２２】
高電圧絶縁部材２００には、陰極１５０及び陽極１６０の何れか一方が取り付けられている。この実施形態において、高電圧絶縁部材２００には、陽極１６０が取り付けられている。詳しくは、高電圧絶縁部材２００には管部１６２の他端側及び底部１６５が取り付けられ、高電圧絶縁部材２００は導入口１６３及び排出口１６４を覆っている。
【００２３】
真空外囲器１８０は、陰極１５０、陽極１６０及び収束電極１７０を収容している。言い替えると、陰極１５０、陽極１６０及び収束電極１７０は、真空外囲器１８０内に設けられている。
【００２４】
Ｘ線透過窓１８２は、真空外囲器１８０に接続され、真空外囲器１８０を密閉している。詳しくは、Ｘ線透過窓１８２は、金属外囲器１８１の先端面に気密に取り付けられている。Ｘ線透過窓１８２は、陽極ターゲット１６１に対向配置されている。Ｘ線透過窓１８２は、Ｘ線を透過して大気側に放射させるものであり、Ｘ線の減衰が少ない材料としてベリリウム（Ｂｅ）で形成されている。
【００２５】
Ｘ線透過窓１８２で密閉された真空外囲器１８０の内部は、真空状態である。このため、金属外囲器１８１に形成された排気管、又は金属外囲器１８３に形成された排気管、又は高電圧絶縁部材２００に形成された排気孔を通じて真空外囲器１８０内を真空排気した後、上記排気管又は排気孔を封止している。
【００２６】
高電圧供給端子２１０は、高電圧絶縁部材２００に設けられた陰極１５０及び陽極１６０の何れか一方に高電圧を供給するものである。この実施形態において、高電圧供給端子２１０は、底部１６５（陽極１６０）に接続され、陽極１６０に高電圧を供給するものである。
【００２７】
高電圧絶縁部材２００は、高電圧供給端子２１０とともに真空外部に露出した第１端面２０１と、真空外部に露出した第２端面２０２、２０３と、Ｘ線管１の冷却路３を形成する貫通孔２０４、２０５とを有している。この実施の形態において、第１端面２０１は平面である。
【００２８】
第２端面２０２は、開口部１８９に対向している。第２端面２０３は、開口部１９０に対向している。この実施形態において、第２端面２０２、２０３は、外部から内部に向かって細くなるテーパ状の凹面である。
【００２９】
貫通孔２０４、２０５は、高電圧絶縁部材２００の内部に形成されている。貫通孔２０４は、一方が導入口１６３に連通し、他方が第２端面２０２に開口している。貫通孔２０５は、一方が排出口１６４に連通し、他方が第２端面２０３に開口している。貫通孔２０４、２０５には、冷却液Ｌが流れる。
【００３０】
高電圧コネクタ４００は、有底筒状のハウジング４０１と、ハウジング４０１内にその先端が挿入されたケーブル４０２と、ハウジング４０１内に充填され、ケーブル４０２の端子４０２ａをハウジング４０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部４０３と、この固定部４０３と高電圧絶縁部材２００の第１端面２０１との間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート４０４と、を備えている。この実施形態において、ケーブル４０２は高電圧ケーブルである。固定部４０３は、電気絶縁材である。シリコーンプレート４０４は、内周及び外周が円形である枠状に形成されている。
【００３１】
この実施形態において、高電圧コネクタ４００の電気絶縁材としての固定部４０３は、高電圧絶縁部材２００の第１端面２０１に間接的に密着されている。なお、固定部４０３は、第１端面２０１に直接密着されていても良い。高電圧コネクタ４００は、高電圧供給端子２１０に正の高電圧を与えるものである。
【００３２】
上記のように構成されたＸ線管１では、次のように用いられる。高電圧コネクタ４００を真空外囲器１８０に取り付ける際に、シリコーンプレート４０４が、それぞれ固定部４０３と、高電圧絶縁部材２００の第１端面２０１とに密着するように押圧する。上記押圧状態を維持するため、図示しないネジは、ハウジング４０１の図示しないネジ孔を通って枠部１９３のネジ孔１９４に締め付けられている。
【００３３】
管部１１は、冷却液Ｌが流れる電気絶縁部材からなるホース１１ａを有している。管部１１は、第２端面２０２に密着される電気絶縁部材１１ｂを有している。この実施の形態において、電気絶縁部材１１ｂはホース１１ａの先端部で形成されている。電気絶縁部材１１ｂの外面は、先端に向かって細くなるテーパ状の凸面である。電気絶縁部材１１ｂが第２端面２０２に密着されることにより、管部１１は、貫通孔２０４に連通される。
【００３４】
管部１２は、冷却液Ｌが流れる電気絶縁部材からなるホース１２ａを有している。管部１２は、第２端面２０３に密着される電気絶縁部材１２ｂを有している。この実施の形態において、電気絶縁部材１２ｂはホース１２ａの先端部で形成されている。電気絶縁部材１２ｂの外面は、先端に向かって細くなるテーパ状の凸面である。電気絶縁部材１２ｂが第２端面２０３に密着されることにより、管部１２は、貫通孔２０５に連通される。
【００３５】
ホース１１ａ、１２ａを形成する材料としては、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、オレフィン系エラストマー、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリウレタンなどを利用することができる。
【００３６】
電気絶縁部材１１ｂの第２端面２０２への密着状態を維持するため、押圧機構１３により、管部１１の電気絶縁部材１１ｂを第２端面２０２に押し付けている。押圧機構１３は、固定部材１３ａと、ネジ１３ｅとを有している。固定部材１３ａは、筒部と、筒部の一端に接続された枠部とが一体となって形成されている。固定部材１３ａの枠部には複数のネジ孔１３ｄが形成されている。固定部材１３ａは、管部１１、ここではホース１１ａに固定されている。そして、ネジ１３ｅは、固定部材１３ａのネジ孔１３ｄを通って金属外囲器１８３のネジ孔１９１に締め付けられている。
【００３７】
電気絶縁部材１２ｂの第２端面２０３への密着状態を維持するため、押圧機構１４により、管部１１の電気絶縁部材１２ｂを第２端面２０３に押し付けている。押圧機構１４は、固定部材１４ａと、ネジ１４ｅとを有している。固定部材１４ａは、筒部と、筒部の一端に接続された枠部とが一体となって形成されている。固定部材１４ａの枠部には複数のネジ孔１４ｄが形成されている。固定部材１４ａは、管部１２、ここではホース１２ａに固定されている。そして、ネジ１４ｅは、固定部材１４ａのネジ孔１４ｄを通って金属外囲器１８３のネジ孔１９２に締め付けられている。
【００３８】
上記のように構成されたＸ線管装置において、陰極１５０及び収束電極１７０には相対的に負の電圧が印加され、陽極１６０には相対的に正の電圧が印加される。ここでは、陽極ターゲット１６１には、高電圧供給端子２１０、底部１６５及び筒部１６２を介して高電圧コネクタ４００に印加された高電圧が与えられる。陰極１５０及び収束電極１７０は、接地されている。
【００３９】
管部１１において、一端はＸ線管１に気密に接続され、他端は冷却装置に気密に接続されている。管部１２において、一端はＸ線管１に気密に接続され、他端は冷却装置に気密に接続されている。冷却装置は、熱交換器や循環ポンプを有し、管部１１、１２を介して冷却液ＬをＸ線管１の冷却路３との間で循環させるものである。
【００４０】
図４に示すように、Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面は、保護膜Ｆで覆われている。保護膜Ｆは、Ｘ線透過窓１８２と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜で形成されている。
【００４１】
保護膜Ｆは、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）又はその誘導体で形成されている。上記誘導体としては、トリトリアゾール（ＴＴＡ）、ナフトトリアゾール（ＮＴＡ）、アルキルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール（ＣＢＴＡ）、ヒドロキシベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール（ＭＢＴＡ）、５，６−ジメチルベンゾトリアゾール・一水和塩（ＤＭＢＴＡ）、１−メタンスルフォニルベンゾトリアゾール（ＭＳＢＴＡ）、及び１−（α−クロロアセチル）ベンゾトリアゾール（ＣＡＢＴＡ）の中の少なくとも１つを利用することができる。
上記のようにＸ線管装置が構成されている。
【００４２】
次に、上記Ｘ線管装置の製造方法について説明する。
図１及び図３に示すように、まず、陰極１５０と、陽極１６０と、収束電極１７０と、真空外囲器１８０と、高電圧供給端子２１０と、を備えたＸ線管１を用意する。用意したＸ線管１において、真空外囲器１８０には、Ｘ線透過窓１８２が気密に接続され、真空外囲器１８０内は真空排気されている。
【００４３】
図５に示すように、次に、第１製造装置２０を用いた浸漬処理工程に移行する。第１製造装置２０は、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液２１を収容する処理溶液槽２２と、処理溶液槽２２に収容された処理溶液２１を加熱するヒータ２３とを備えている。上記溶媒は、水、アルコール又はこれらの混合液である。
【００４４】
図６に示すように、浸漬処理工程にて、Ｘ線透過窓１８２を、処理溶液２１に、一定期間、浸漬する。ここで、上記一定期間とは、Ｘ線透過窓１８２の表面に、保護膜Ｆが形成されるまでの期間である。これにより、Ｘ線透過窓１８２が、処理溶液２１中のベンゾトリアゾール又はその誘導体と反応し、Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面に、保護膜Ｆが形成される。
【００４５】
図７に示すように、その後、第２製造装置３０を用いた洗浄工程に移行する。第２製造装置３０は、洗浄液としての純水３１を収容する洗浄液槽３２を備えている。洗浄工程にて、保護膜Ｆが形成された側のＸ線透過窓１８２の表面を純水３１で洗浄する。
【００４６】
図８に示すように、続いて、第３製造装置４０を用いた乾燥工程に移行する。第３製造装置４０は、送風機であり、ファン４１を備えている。乾燥工程において、洗浄したＸ線透過窓１８２の表面にファン４１を用いて送風し、Ｘ線透過窓１８２の表面を乾燥させる。
【００４７】
図１及び図３に示すように、次いで、保護膜Ｆが形成されたＸ線管１と、高電圧コネクタ４００と、管部１１、１２と、押圧機構１３、１４と、上記冷却装置と用いてモジュールに組立てる。これにより、Ｘ線管装置の製造が終了する。
【００４８】
次に、上記Ｘ線管装置の製造方法について詳細に説明する。ここでは、水を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法と、メタノールの５０％水溶液を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法と、についてそれぞれ説明する。
【００４９】
・水を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法
ベンゾトリアゾールを純水に１ｗｔ％溶解させて処理溶液２１を作製する。続いて、Ｘ線管装置のＸ線透過窓１８２をアセトンにより十分脱脂する。次いで、処理溶液２１を５０℃に加温した状態でＸ線透過窓１８２の大気側の表面を６０分浸漬させることにより、ベンゾトリアゾールとＸ線透過窓１８２（ベリリウム）との反応被膜により保護膜Ｆが形成される。処理溶液２１の温度をより高くするほど、Ｘ線透過窓１８２を処理溶液２１に浸漬する時間を短くすることができる。
【００５０】
浸漬時間を延長しても保護膜Ｆの厚みは一定値以上には増大しない。形成された保護膜Ｆの外観は紫色の干渉色を呈する。保護膜Ｆの膜厚は５０ｎｍ前後と推測される。保護膜ＦをＡＥＳ分析（オージェ電子分光分析）したところ、構成元素として炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ベリリウム（Ｂｅ）が検出された。
保護膜Ｆを形成した後、Ｘ線透過窓１８２の浸漬個所を十分に純水で洗浄し、乾燥させる。
【００５１】
・メタノールの５０％水溶液を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法
ベンゾトリアゾールをメタノールの５０％水溶液に１０ｗｔ％溶解させて処理溶液２１を作製する。続いて、Ｘ線管装置のＸ線透過窓１８２をアセトンにより十分脱脂する。次いで、処理溶液２１を５０℃に加温した状態でＸ線透過窓１８２の大気側の表面を１０分浸漬させることにより、ベンゾトリアゾールとＸ線透過窓１８２（ベリリウム）との反応被膜により保護膜Ｆが形成される。この場合も、処理溶液２１の温度をより高くするほど、Ｘ線透過窓１８２を処理溶液２１に浸漬する時間を短くすることができる。
【００５２】
浸漬時間を延長しても保護膜Ｆの厚みは一定値以上には増大しない。形成された保護膜Ｆの外観は紫色の干渉色を呈する。保護膜Ｆの膜厚は５０ｎｍ前後と推測される。保護膜ＦをＡＥＳ分析したところ、構成元素としてＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂｅが検出された。
保護膜Ｆを形成した後、Ｘ線透過窓１８２の浸漬個所を十分に純水で洗浄し、乾燥させる。
【００５３】
以上のように構成された一実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法によれば、Ｘ線管装置は、陰極１５０と、陽極ターゲット１６１を含んだ陽極１６０と、高電圧絶縁部材２００を含んだ真空外囲器１８０と、Ｘ線透過窓１８２と、高電圧供給端子２１０と、を具備したＸ線管１と、高電圧コネクタ４００と、冷却液Ｌが流れる管部１１、１２と、管部１１、１２に間接的に取り付けられ冷却液Ｌを循環させる冷却装置と、を備えている。
【００５４】
Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面は、保護膜Ｆで覆われている。保護膜Ｆは、Ｘ線透過窓１８２と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である。保護膜Ｆが形成されたＸ線透過窓１８２が大気に曝される腐食環境でＸ線管装置を使用する場合においても、Ｘ線透過窓１８２の腐食を抑制することができる。Ｘ線透過窓１８２がベリリウムで形成されている場合であっても、腐食の発生を抑制することができる。このため、長期にわたって信頼性が高く、製品寿命の長いＸ線管装置を得ることができる。
【００５５】
Ｘ線透過窓１８２の他の防食被膜（物理蒸着等の真空成膜法による無機／有機コーティング、及び塗布法による無機／有機コーティング）に対し、この実施形態のベンゾトリアゾール又はその誘導体による保護膜Ｆの特に有利な点は、以下に挙げる通りである。
【００５６】
・製造コストが低い。
【００５７】
・製造に熟練技能が不要である。
【００５８】
・Ｘ線発生装置が完成した状態での成膜が可能である。
【００５９】
・Ｘ線、特にエネルギが１０ｋＶ以下の軟Ｘ線の透過率が高い。
【００６０】
・欠陥が少なく、かつ密着性が高いため防食性能に優れる。
【００６１】
・Ｘ線透過窓１８２の形状の如何にかかわらず必要範囲に均一にムラなく成膜することが可能である。
【００６２】
また、高電圧絶縁部材２００は、高電圧供給端子２１０とともに真空外部に露出した第１端面２０１と、真空外部に露出した第２端面２０２、２０３と、内部に形成され第２端面２０２、２０３に開口し、Ｘ線管１の冷却路３を形成する貫通孔２０４、２０５と、を有している。高電圧コネクタ４００は、第１端面２０１に間接的に密着された固定部４０３を有し、高電圧供給端子２１０に高電圧を与える。
【００６３】
管部１１は、管部１１の電気絶縁部材１１ｂが第２端面２０２に密着され、貫通孔２０４（冷却路３）に連通されている。管部１２は、管部１２の電気絶縁部材１２ｂが第２端面２０３に密着され、貫通孔２０５（冷却路３）に連通されている。
【００６４】
Ｘ線管１の冷却路３は、高電圧絶縁部材２００の内部にも形成され、高電圧絶縁部材２００に設けられた陽極１６０を冷却することができる。この実施の形態において、Ｘ線管１の冷却路３は、陽極１６０の内部にも形成され、陽極ターゲット１６１を直接冷却することができる。
【００６５】
このため、陽極１６０から高電圧絶縁部材２００、固定部（電気絶縁材）４０３、シリコーンプレート４０４への熱伝導を低減することができる。高電圧コネクタ４００の温度を低くすることができ、高電圧コネクタ４００の許容温度を越えた変形を抑制することができるため、高電圧コネクタ４００と、高電圧絶縁部材２００との密着性を維持することができる。これにより、高電圧コネクタ４００と高電圧絶縁部材２００との密着界面に沿った放電の発生を防止することができる。
【００６６】
また、管部１１、１２の全長にわたってホース１１ａ、１２ａ内部の冷却液Ｌが高電気抵抗回路を形成するため、管部１１、１２を絶縁油とともにハウジング内に収容しなくとも電気絶縁性を確保することができる。
上記したことから、大気に曝されるＸ線透過窓１８２の腐食を、Ｘ線透過性を損なわず、かつ低コストで低減することができるＸ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法を得ることができる。
【００６７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
例えば、ＢＴＡの替わりに各種のＢＴＡ誘導体を使用してもＸ線透過窓１８２に保護膜Ｆを同様に形成することができるため、この場合も上述した効果を得ることができる。
【００６８】
Ｘ線透過窓１８２にベンゾトリアゾール又はその誘導体との反応被膜を形成させる工程は、Ｘ線管の排気工程前に実施しても良い。ただし、排気工程でＸ線透過窓１８２の温度を反応被膜の耐熱温度（約２００℃と推定される）以下に抑えることが必要である。
【００６９】
ベンゾトリアゾール又はその誘導体との反応被膜は、従来の他の防食被膜を形成させた上から形成させても効果がある。従来の防食被膜では微小な欠陥部を有するため、この欠陥部を起点として腐食が進行することが予想される。しかしながら、従来の他の防食被膜を形成させたＸ線透過窓１８２を、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液２１に接触させる（浸らせる）だけで、欠陥部の耐食性を確保することができるものである。すなわち、欠陥部においては反応被膜が形成されるため、欠陥部を事後的に修復することができ、欠陥部を起点とするＸ線透過窓１８２の腐食の進行を防止することができる。
【００７０】
本発明が対象とするＸ線管装置は固定陽極型のＸ線管装置のみならず、回転陽極型のＸ線管装置にも適用することが可能である。また、本発明が対象とするＸ線発生装置はＸ線管装置のみならず、例えばデマンタブル方式の真空装置からなるＸ線管装置にも適用することが可能である。
本発明が上述した実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法に限定されるものではなく、各種のＸ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法に適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７１】
１…Ｘ線管、３…冷却路、１１，１２…管部、１１ａ，１２ａ…ホース、１１ｂ，１２ｂ…電気絶縁部材、１３，１４…押圧機構、２０…第１製造装置、２１…処理溶液、２２…処理溶液槽、２３…ヒータ、３０…第２製造装置、３１…純水、３２…洗浄液槽、４０…第３製造装置、４１…ファン、１５０…陰極、１５１…陰極フィラメント、１６０…陽極、１６１…陽極ターゲット、１８０…真空外囲器、１８２…Ｘ線透過窓、２００…高電圧絶縁部材、２０１…第１端面、２０２，２０３…第２端面、２０４，２０５…貫通孔、２１０…高電圧供給端子、４００…高電圧コネクタ、４０３…固定部、４０４…シリコーンプレート、Ｆ…保護膜、Ｌ…冷却液。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管装置のようなＸ線発生装置は、真空外囲器の一部にＸ線透過窓を備えている。このＸ線透過窓としては、Ｘ線の透過率の高いベリリウムを使用する場合が少なくない。しかし、ベリリウム製のＸ線透過窓の外側(真空と反対側)が大気であるような使用環境である場合、Ｘ線照射の影響で、腐食され、最終的にはＸ線透過窓が破壊される恐れがある。
【０００３】
Ｘ線透過窓が破壊されると、真空外囲器内の減圧が解かれ、真空外囲器内に空気が入る不具合が生じる。特に、軟Ｘ線に対する透過率を高めるためにベリリウムの厚みを５０μｍ以下に薄くする場合にこの不具合が短時間で発生し易い。
【０００４】
このため、Ｘ線透過窓の表面に保護性の薄膜を形成することが知られている。例えば、Ｘ線透過窓の表面には、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＢＮ、Ｂ４Ｃ、Ｂ４Ｓｉ、Ａｌ２Ｏ３、ポリイミド、架橋ポリエチレン等からなり、数十乃至数百ｎｍの厚みを有する保護膜が形成されている。また、Ｘ線透過窓の表面に、ホウ素を０．１乃至１．０μｍ被着させている。さらにまた、Ｘ線透過窓の表面には、膜厚１０乃至１００ｎｍのＳｉＯ２からなる中間層を介して膜厚１０乃至１００ｎｍのＴｉＯ２が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平３−３５７７４号公報
【特許文献２】特開平６−３０２２８９号公報
【特許文献３】特開平１０−１４２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来のＸ線発生装置では、以下のような問題が発生する恐れがある。
（１）まず、Ｘ線透過窓に形成する保護膜の製造法に物理蒸着等の真空成膜法を使った場合であるが、この場合、製造コストが高くなる。また、Ｘ線透過窓の形状によってはシャドウ効果により必要範囲に均一にムラなく成膜することが困難となる。Ｘ線発生装置が完成した状態での成膜が困難である。
【０００７】
（２）次に、保護膜の製造法に塗布法を使った場合であるが、この場合、熟練技能が必要である。また、０．１μｍ以下の膜をムラなくかつ無欠陥で形成することは困難である。さらに、一般的に密着度の高い膜が得難いものである。また、一般に塗布後の高温焼成が必要であるため、Ｘ線発生装置が完成した状態での成膜が困難である。
【０００８】
（３）次に、Ｘ線、特にエネルギが１０ｋＶ以下の軟Ｘ線を使用する場合であるが、この場合、保護膜を、透過率の高い薄膜で形成することが困難である。十分に透過率が高い保護膜を得ようとすると、保護膜に欠陥が生じ、防食性能が損なわれてしまう。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、大気に曝されるＸ線透過窓の腐食を、Ｘ線透過性を損なわず、かつ低コストで低減することができるＸ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態に係るＸ線発生装置は、
真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、
前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、
前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆い、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である保護膜と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、一実施形態に係るＸ線発生装置の製造方法は、
真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、を備えたＸ線発生装置の製造方法において、
前記Ｘ線透過窓を、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液に浸漬し、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜であり、前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆った保護膜を形成する浸漬処理工程と、
前記真空外囲器、Ｘ線発生手段及びＸ線透過窓をモジュールに組立てる工程と、を備えたことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、一実施形態に係るＸ線管装置を示す分解断面図である。
【図２】図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った方向から見たＸ線管装置を示す平面図である。
【図３】図３は、上記Ｘ線管装置を示す他の分解断面図である。
【図４】図４は、上記Ｘ線管装置の一部を示す断面図であり、Ｘ線透過窓及び保護膜を示す図である。
【図５】図５は、上記実施形態に係るＸ線管装置の保護膜の製造工程を示す概略図である。
【図６】図６は、図５に続く、上記保護膜の製造工程を示す概略図である。
【図７】図７は、図６に続く、上記保護膜の製造工程を示す概略図である。
【図８】図８は、図７に続く、上記保護膜の製造工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら一実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法について詳細に説明する。
図１、図２及び図３に示すように、Ｘ線管装置は、Ｘ線管１、高電圧コネクタ４００、管部１１、管部１２、押圧機構１３及び押圧機構１４を備えている。図示しないが、Ｘ線管装置は、冷却装置も備えている。冷却装置では、冷却液Ｌの循環装置と言い換えることができる。
【００１４】
固定陽極型のＸ線管１は、陰極１５０と、陽極１６０と、収束電極１７０と、真空外囲器１８０と、高電圧供給端子２１０と、を備えている。
陰極１５０は、電子を放出する電子放出源として陰極フィラメント１５１を含んでいる。収束電極１７０は、筒状に形成され、陰極フィラメント１５１の内側に配置され、陰極フィラメント１５１を固定している。
【００１５】
陽極１６０は、収束電極１７０の内側に配置されている。陽極１６０は、陰極フィラメント１５１から放出される電子が照射されることによりＸ線を放出する陽極ターゲット１６１と、管部１６２と、底部１６５ａ、底部１６５ｂと、管部１６６と、管部１６７と、を含んでいる。陽極ターゲット１６１及び底部１６５は円盤状に形成されている。管部１６２は、筒状に形成され、一端は陽極ターゲット１６１で液密に閉塞され、他端は底部１６５で液密に閉塞されている。管部１６２は、他端側に、冷却液Ｌの導入口１６３及び排出口１６４を有している。
【００１６】
管部１６６は、筒状に形成され、管部１６２の内側に設けられている。管部１６６において、一端は陽極ターゲット１６１に間隔を置いて対向配置され、他端は底部１６５に液密に固定されている。管部１６６の他端側に形成された開口部及び導入口１６３は、筒状の管部１６７で液密に連通されている。
この実施形態において、陽極ターゲット１６１はタングステン合金で形成され、管部１６２、底部１６５ａ、底部１６５ｂは金属としての銅で形成され、管部１６６及び管部１６７は金属としてのステンレス鋼で形成されている。
【００１７】
管部１６７及び管部１６６は、陽極１６０の内部に冷却液Ｌを導入する導入路Ｃ１を形成している。このため、陽極ターゲット１６１に冷却液Ｌを吹き掛けることができる。管部１６２及び管部１６６は、陽極１６０の外部に冷却液Ｌを排出するための排出路Ｃ２を形成している。導入路Ｃ１及び排出路Ｃ２は、冷却液Ｌが流れるＸ線管１の冷却路３を形成している。このため、上記冷却路３を流れる冷却液Ｌにより、陽極ターゲット１６１を直接冷却することができるため、冷却液Ｌには陽極ターゲット１６１から放出される熱のほとんどの部分が伝導される。冷却液Ｌは、絶縁油などの高電圧絶縁性流体のみならず、純水や水系冷却液を使用することができる。
【００１８】
真空外囲器１８０は、金属外囲器１８１、金属外囲器１８３及び高電圧絶縁部材２００を含んでいる。金属外囲器１８１は、その先端外径が徐々に細くなる筒状で、先端面が平坦に形成されている。
【００１９】
金属外囲器１８３は、金属で形成されている。金属外囲器１８３は、枠部１８４、筒部１８５、筒部１８６及び枠部１９３を有している。枠部１８４は、内周及び外周が円形である枠状に形成されている。枠部１８４の一端面には金属外囲器１８１が気密に接続されている。
【００２０】
筒部１８５は、筒状に形成されている。筒部１８５の一端は枠部１８４の他端面に気密に接続されている。筒部１８６は、筒部１８５より径の大きい筒状に形成され、筒部１８５の外側に位置している。筒部１８６の一端は枠部１８４の他端面に接続されている。筒部１８６の外面の複数個所には平面が形成されている。筒部１８６には、筒部１８６の平面に開口した開口部１８９、開口部１９０及び複数のネジ孔１９１、１９２が形成されている。枠部１９３は、内周が円形であり、外周が四角形である枠状に形成されている。枠部１９３は、筒部１８６の他端に接続されている。枠部１９３には、複数のネジ孔１９４が形成されている。ここでは、枠部１８４、筒部１８５、筒部１８６及び枠部１９３は、一体に形成されている。
【００２１】
高電圧絶縁部材２００は、アルミナ、窒化アルミニウム、ベリリア、窒化珪素等の電気絶縁性セラミクスで形成されている。ここでは、高電圧絶縁部材２００は、アルミナで形成されている。高電圧絶縁部材２００は、柱状に形成され、高電圧絶縁部材２００の一端部の外周面は、筒部１８５の内周面に気密に接続され、固定されている。
【００２２】
高電圧絶縁部材２００には、陰極１５０及び陽極１６０の何れか一方が取り付けられている。この実施形態において、高電圧絶縁部材２００には、陽極１６０が取り付けられている。詳しくは、高電圧絶縁部材２００には管部１６２の他端側及び底部１６５が取り付けられ、高電圧絶縁部材２００は導入口１６３及び排出口１６４を覆っている。
【００２３】
真空外囲器１８０は、陰極１５０、陽極１６０及び収束電極１７０を収容している。言い替えると、陰極１５０、陽極１６０及び収束電極１７０は、真空外囲器１８０内に設けられている。
【００２４】
Ｘ線透過窓１８２は、真空外囲器１８０に接続され、真空外囲器１８０を密閉している。詳しくは、Ｘ線透過窓１８２は、金属外囲器１８１の先端面に気密に取り付けられている。Ｘ線透過窓１８２は、陽極ターゲット１６１に対向配置されている。Ｘ線透過窓１８２は、Ｘ線を透過して大気側に放射させるものであり、Ｘ線の減衰が少ない材料としてベリリウム（Ｂｅ）で形成されている。
【００２５】
Ｘ線透過窓１８２で密閉された真空外囲器１８０の内部は、真空状態である。このため、金属外囲器１８１に形成された排気管、又は金属外囲器１８３に形成された排気管、又は高電圧絶縁部材２００に形成された排気孔を通じて真空外囲器１８０内を真空排気した後、上記排気管又は排気孔を封止している。
【００２６】
高電圧供給端子２１０は、高電圧絶縁部材２００に設けられた陰極１５０及び陽極１６０の何れか一方に高電圧を供給するものである。この実施形態において、高電圧供給端子２１０は、底部１６５（陽極１６０）に接続され、陽極１６０に高電圧を供給するものである。
【００２７】
高電圧絶縁部材２００は、高電圧供給端子２１０とともに真空外部に露出した第１端面２０１と、真空外部に露出した第２端面２０２、２０３と、Ｘ線管１の冷却路３を形成する貫通孔２０４、２０５とを有している。この実施の形態において、第１端面２０１は平面である。
【００２８】
第２端面２０２は、開口部１８９に対向している。第２端面２０３は、開口部１９０に対向している。この実施形態において、第２端面２０２、２０３は、外部から内部に向かって細くなるテーパ状の凹面である。
【００２９】
貫通孔２０４、２０５は、高電圧絶縁部材２００の内部に形成されている。貫通孔２０４は、一方が導入口１６３に連通し、他方が第２端面２０２に開口している。貫通孔２０５は、一方が排出口１６４に連通し、他方が第２端面２０３に開口している。貫通孔２０４、２０５には、冷却液Ｌが流れる。
【００３０】
高電圧コネクタ４００は、有底筒状のハウジング４０１と、ハウジング４０１内にその先端が挿入されたケーブル４０２と、ハウジング４０１内に充填され、ケーブル４０２の端子４０２ａをハウジング４０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部４０３と、この固定部４０３と高電圧絶縁部材２００の第１端面２０１との間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート４０４と、を備えている。この実施形態において、ケーブル４０２は高電圧ケーブルである。固定部４０３は、電気絶縁材である。シリコーンプレート４０４は、内周及び外周が円形である枠状に形成されている。
【００３１】
この実施形態において、高電圧コネクタ４００の電気絶縁材としての固定部４０３は、高電圧絶縁部材２００の第１端面２０１に間接的に密着されている。なお、固定部４０３は、第１端面２０１に直接密着されていても良い。高電圧コネクタ４００は、高電圧供給端子２１０に正の高電圧を与えるものである。
【００３２】
上記のように構成されたＸ線管１では、次のように用いられる。高電圧コネクタ４００を真空外囲器１８０に取り付ける際に、シリコーンプレート４０４が、それぞれ固定部４０３と、高電圧絶縁部材２００の第１端面２０１とに密着するように押圧する。上記押圧状態を維持するため、図示しないネジは、ハウジング４０１の図示しないネジ孔を通って枠部１９３のネジ孔１９４に締め付けられている。
【００３３】
管部１１は、冷却液Ｌが流れる電気絶縁部材からなるホース１１ａを有している。管部１１は、第２端面２０２に密着される電気絶縁部材１１ｂを有している。この実施の形態において、電気絶縁部材１１ｂはホース１１ａの先端部で形成されている。電気絶縁部材１１ｂの外面は、先端に向かって細くなるテーパ状の凸面である。電気絶縁部材１１ｂが第２端面２０２に密着されることにより、管部１１は、貫通孔２０４に連通される。
【００３４】
管部１２は、冷却液Ｌが流れる電気絶縁部材からなるホース１２ａを有している。管部１２は、第２端面２０３に密着される電気絶縁部材１２ｂを有している。この実施の形態において、電気絶縁部材１２ｂはホース１２ａの先端部で形成されている。電気絶縁部材１２ｂの外面は、先端に向かって細くなるテーパ状の凸面である。電気絶縁部材１２ｂが第２端面２０３に密着されることにより、管部１２は、貫通孔２０５に連通される。
【００３５】
ホース１１ａ、１２ａを形成する材料としては、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、オレフィン系エラストマー、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリウレタンなどを利用することができる。
【００３６】
電気絶縁部材１１ｂの第２端面２０２への密着状態を維持するため、押圧機構１３により、管部１１の電気絶縁部材１１ｂを第２端面２０２に押し付けている。押圧機構１３は、固定部材１３ａと、ネジ１３ｅとを有している。固定部材１３ａは、筒部と、筒部の一端に接続された枠部とが一体となって形成されている。固定部材１３ａの枠部には複数のネジ孔１３ｄが形成されている。固定部材１３ａは、管部１１、ここではホース１１ａに固定されている。そして、ネジ１３ｅは、固定部材１３ａのネジ孔１３ｄを通って金属外囲器１８３のネジ孔１９１に締め付けられている。
【００３７】
電気絶縁部材１２ｂの第２端面２０３への密着状態を維持するため、押圧機構１４により、管部１１の電気絶縁部材１２ｂを第２端面２０３に押し付けている。押圧機構１４は、固定部材１４ａと、ネジ１４ｅとを有している。固定部材１４ａは、筒部と、筒部の一端に接続された枠部とが一体となって形成されている。固定部材１４ａの枠部には複数のネジ孔１４ｄが形成されている。固定部材１４ａは、管部１２、ここではホース１２ａに固定されている。そして、ネジ１４ｅは、固定部材１４ａのネジ孔１４ｄを通って金属外囲器１８３のネジ孔１９２に締め付けられている。
【００３８】
上記のように構成されたＸ線管装置において、陰極１５０及び収束電極１７０には相対的に負の電圧が印加され、陽極１６０には相対的に正の電圧が印加される。ここでは、陽極ターゲット１６１には、高電圧供給端子２１０、底部１６５及び筒部１６２を介して高電圧コネクタ４００に印加された高電圧が与えられる。陰極１５０及び収束電極１７０は、接地されている。
【００３９】
管部１１において、一端はＸ線管１に気密に接続され、他端は冷却装置に気密に接続されている。管部１２において、一端はＸ線管１に気密に接続され、他端は冷却装置に気密に接続されている。冷却装置は、熱交換器や循環ポンプを有し、管部１１、１２を介して冷却液ＬをＸ線管１の冷却路３との間で循環させるものである。
【００４０】
図４に示すように、Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面は、保護膜Ｆで覆われている。保護膜Ｆは、Ｘ線透過窓１８２と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜で形成されている。
【００４１】
保護膜Ｆは、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）又はその誘導体で形成されている。上記誘導体としては、トリトリアゾール（ＴＴＡ）、ナフトトリアゾール（ＮＴＡ）、アルキルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール（ＣＢＴＡ）、ヒドロキシベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール（ＭＢＴＡ）、５，６−ジメチルベンゾトリアゾール・一水和塩（ＤＭＢＴＡ）、１−メタンスルフォニルベンゾトリアゾール（ＭＳＢＴＡ）、及び１−（α−クロロアセチル）ベンゾトリアゾール（ＣＡＢＴＡ）の中の少なくとも１つを利用することができる。
上記のようにＸ線管装置が構成されている。
【００４２】
次に、上記Ｘ線管装置の製造方法について説明する。
図１及び図３に示すように、まず、陰極１５０と、陽極１６０と、収束電極１７０と、真空外囲器１８０と、高電圧供給端子２１０と、を備えたＸ線管１を用意する。用意したＸ線管１において、真空外囲器１８０には、Ｘ線透過窓１８２が気密に接続され、真空外囲器１８０内は真空排気されている。
【００４３】
図５に示すように、次に、第１製造装置２０を用いた浸漬処理工程に移行する。第１製造装置２０は、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液２１を収容する処理溶液槽２２と、処理溶液槽２２に収容された処理溶液２１を加熱するヒータ２３とを備えている。上記溶媒は、水、アルコール又はこれらの混合液である。
【００４４】
図６に示すように、浸漬処理工程にて、Ｘ線透過窓１８２を、処理溶液２１に、一定期間、浸漬する。ここで、上記一定期間とは、Ｘ線透過窓１８２の表面に、保護膜Ｆが形成されるまでの期間である。これにより、Ｘ線透過窓１８２が、処理溶液２１中のベンゾトリアゾール又はその誘導体と反応し、Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面に、保護膜Ｆが形成される。
【００４５】
図７に示すように、その後、第２製造装置３０を用いた洗浄工程に移行する。第２製造装置３０は、洗浄液としての純水３１を収容する洗浄液槽３２を備えている。洗浄工程にて、保護膜Ｆが形成された側のＸ線透過窓１８２の表面を純水３１で洗浄する。
【００４６】
図８に示すように、続いて、第３製造装置４０を用いた乾燥工程に移行する。第３製造装置４０は、送風機であり、ファン４１を備えている。乾燥工程において、洗浄したＸ線透過窓１８２の表面にファン４１を用いて送風し、Ｘ線透過窓１８２の表面を乾燥させる。
【００４７】
図１及び図３に示すように、次いで、保護膜Ｆが形成されたＸ線管１と、高電圧コネクタ４００と、管部１１、１２と、押圧機構１３、１４と、上記冷却装置と用いてモジュールに組立てる。これにより、Ｘ線管装置の製造が終了する。
【００４８】
次に、上記Ｘ線管装置の製造方法について詳細に説明する。ここでは、水を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法と、メタノールの５０％水溶液を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法と、についてそれぞれ説明する。
【００４９】
・水を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法
ベンゾトリアゾールを純水に１ｗｔ％溶解させて処理溶液２１を作製する。続いて、Ｘ線管装置のＸ線透過窓１８２をアセトンにより十分脱脂する。次いで、処理溶液２１を５０℃に加温した状態でＸ線透過窓１８２の大気側の表面を６０分浸漬させることにより、ベンゾトリアゾールとＸ線透過窓１８２（ベリリウム）との反応被膜により保護膜Ｆが形成される。処理溶液２１の温度をより高くするほど、Ｘ線透過窓１８２を処理溶液２１に浸漬する時間を短くすることができる。
【００５０】
浸漬時間を延長しても保護膜Ｆの厚みは一定値以上には増大しない。形成された保護膜Ｆの外観は紫色の干渉色を呈する。保護膜Ｆの膜厚は５０ｎｍ前後と推測される。保護膜ＦをＡＥＳ分析（オージェ電子分光分析）したところ、構成元素として炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ベリリウム（Ｂｅ）が検出された。
保護膜Ｆを形成した後、Ｘ線透過窓１８２の浸漬個所を十分に純水で洗浄し、乾燥させる。
【００５１】
・メタノールの５０％水溶液を溶媒に用いた浸漬法による保護膜Ｆの形成方法
ベンゾトリアゾールをメタノールの５０％水溶液に１０ｗｔ％溶解させて処理溶液２１を作製する。続いて、Ｘ線管装置のＸ線透過窓１８２をアセトンにより十分脱脂する。次いで、処理溶液２１を５０℃に加温した状態でＸ線透過窓１８２の大気側の表面を１０分浸漬させることにより、ベンゾトリアゾールとＸ線透過窓１８２（ベリリウム）との反応被膜により保護膜Ｆが形成される。この場合も、処理溶液２１の温度をより高くするほど、Ｘ線透過窓１８２を処理溶液２１に浸漬する時間を短くすることができる。
【００５２】
浸漬時間を延長しても保護膜Ｆの厚みは一定値以上には増大しない。形成された保護膜Ｆの外観は紫色の干渉色を呈する。保護膜Ｆの膜厚は５０ｎｍ前後と推測される。保護膜ＦをＡＥＳ分析したところ、構成元素としてＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂｅが検出された。
保護膜Ｆを形成した後、Ｘ線透過窓１８２の浸漬個所を十分に純水で洗浄し、乾燥させる。
【００５３】
以上のように構成された一実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法によれば、Ｘ線管装置は、陰極１５０と、陽極ターゲット１６１を含んだ陽極１６０と、高電圧絶縁部材２００を含んだ真空外囲器１８０と、Ｘ線透過窓１８２と、高電圧供給端子２１０と、を具備したＸ線管１と、高電圧コネクタ４００と、冷却液Ｌが流れる管部１１、１２と、管部１１、１２に間接的に取り付けられ冷却液Ｌを循環させる冷却装置と、を備えている。
【００５４】
Ｘ線透過窓１８２の大気に露出する側の表面は、保護膜Ｆで覆われている。保護膜Ｆは、Ｘ線透過窓１８２と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である。保護膜Ｆが形成されたＸ線透過窓１８２が大気に曝される腐食環境でＸ線管装置を使用する場合においても、Ｘ線透過窓１８２の腐食を抑制することができる。Ｘ線透過窓１８２がベリリウムで形成されている場合であっても、腐食の発生を抑制することができる。このため、長期にわたって信頼性が高く、製品寿命の長いＸ線管装置を得ることができる。
【００５５】
Ｘ線透過窓１８２の他の防食被膜（物理蒸着等の真空成膜法による無機／有機コーティング、及び塗布法による無機／有機コーティング）に対し、この実施形態のベンゾトリアゾール又はその誘導体による保護膜Ｆの特に有利な点は、以下に挙げる通りである。
【００５６】
・製造コストが低い。
【００５７】
・製造に熟練技能が不要である。
【００５８】
・Ｘ線発生装置が完成した状態での成膜が可能である。
【００５９】
・Ｘ線、特にエネルギが１０ｋＶ以下の軟Ｘ線の透過率が高い。
【００６０】
・欠陥が少なく、かつ密着性が高いため防食性能に優れる。
【００６１】
・Ｘ線透過窓１８２の形状の如何にかかわらず必要範囲に均一にムラなく成膜することが可能である。
【００６２】
また、高電圧絶縁部材２００は、高電圧供給端子２１０とともに真空外部に露出した第１端面２０１と、真空外部に露出した第２端面２０２、２０３と、内部に形成され第２端面２０２、２０３に開口し、Ｘ線管１の冷却路３を形成する貫通孔２０４、２０５と、を有している。高電圧コネクタ４００は、第１端面２０１に間接的に密着された固定部４０３を有し、高電圧供給端子２１０に高電圧を与える。
【００６３】
管部１１は、管部１１の電気絶縁部材１１ｂが第２端面２０２に密着され、貫通孔２０４（冷却路３）に連通されている。管部１２は、管部１２の電気絶縁部材１２ｂが第２端面２０３に密着され、貫通孔２０５（冷却路３）に連通されている。
【００６４】
Ｘ線管１の冷却路３は、高電圧絶縁部材２００の内部にも形成され、高電圧絶縁部材２００に設けられた陽極１６０を冷却することができる。この実施の形態において、Ｘ線管１の冷却路３は、陽極１６０の内部にも形成され、陽極ターゲット１６１を直接冷却することができる。
【００６５】
このため、陽極１６０から高電圧絶縁部材２００、固定部（電気絶縁材）４０３、シリコーンプレート４０４への熱伝導を低減することができる。高電圧コネクタ４００の温度を低くすることができ、高電圧コネクタ４００の許容温度を越えた変形を抑制することができるため、高電圧コネクタ４００と、高電圧絶縁部材２００との密着性を維持することができる。これにより、高電圧コネクタ４００と高電圧絶縁部材２００との密着界面に沿った放電の発生を防止することができる。
【００６６】
また、管部１１、１２の全長にわたってホース１１ａ、１２ａ内部の冷却液Ｌが高電気抵抗回路を形成するため、管部１１、１２を絶縁油とともにハウジング内に収容しなくとも電気絶縁性を確保することができる。
上記したことから、大気に曝されるＸ線透過窓１８２の腐食を、Ｘ線透過性を損なわず、かつ低コストで低減することができるＸ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法を得ることができる。
【００６７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
例えば、ＢＴＡの替わりに各種のＢＴＡ誘導体を使用してもＸ線透過窓１８２に保護膜Ｆを同様に形成することができるため、この場合も上述した効果を得ることができる。
【００６８】
Ｘ線透過窓１８２にベンゾトリアゾール又はその誘導体との反応被膜を形成させる工程は、Ｘ線管の排気工程前に実施しても良い。ただし、排気工程でＸ線透過窓１８２の温度を反応被膜の耐熱温度（約２００℃と推定される）以下に抑えることが必要である。
【００６９】
ベンゾトリアゾール又はその誘導体との反応被膜は、従来の他の防食被膜を形成させた上から形成させても効果がある。従来の防食被膜では微小な欠陥部を有するため、この欠陥部を起点として腐食が進行することが予想される。しかしながら、従来の他の防食被膜を形成させたＸ線透過窓１８２を、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液２１に接触させる（浸らせる）だけで、欠陥部の耐食性を確保することができるものである。すなわち、欠陥部においては反応被膜が形成されるため、欠陥部を事後的に修復することができ、欠陥部を起点とするＸ線透過窓１８２の腐食の進行を防止することができる。
【００７０】
本発明が対象とするＸ線管装置は固定陽極型のＸ線管装置のみならず、回転陽極型のＸ線管装置にも適用することが可能である。また、本発明が対象とするＸ線発生装置はＸ線管装置のみならず、例えばデマンタブル方式の真空装置からなるＸ線管装置にも適用することが可能である。
本発明が上述した実施形態に係るＸ線管装置及びＸ線管装置の製造方法に限定されるものではなく、各種のＸ線発生装置及びＸ線発生装置の製造方法に適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７１】
１…Ｘ線管、３…冷却路、１１，１２…管部、１１ａ，１２ａ…ホース、１１ｂ，１２ｂ…電気絶縁部材、１３，１４…押圧機構、２０…第１製造装置、２１…処理溶液、２２…処理溶液槽、２３…ヒータ、３０…第２製造装置、３１…純水、３２…洗浄液槽、４０…第３製造装置、４１…ファン、１５０…陰極、１５１…陰極フィラメント、１６０…陽極、１６１…陽極ターゲット、１８０…真空外囲器、１８２…Ｘ線透過窓、２００…高電圧絶縁部材、２０１…第１端面、２０２，２０３…第２端面、２０４，２０５…貫通孔、２１０…高電圧供給端子、４００…高電圧コネクタ、４０３…固定部、４０４…シリコーンプレート、Ｆ…保護膜、Ｌ…冷却液。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、
前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、
前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆い、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である保護膜と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記誘導体は、トリトリアゾール、ナフトトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５，６−ジメチルベンゾトリアゾール・一水和塩、１−メタンスルフォニルベンゾトリアゾール、及び１−（α−クロロアセチル）ベンゾトリアゾールの中の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、を備えたＸ線発生装置の製造方法において、
前記Ｘ線透過窓を、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液に浸漬し、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜であり、前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆った保護膜を形成する浸漬処理工程と、
前記真空外囲器、Ｘ線発生手段及びＸ線透過窓をモジュールに組立てる工程と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置の製造方法。
【請求項４】
前記誘導体は、トリトリアゾール、ナフトトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５，６−ジメチルベンゾトリアゾール・一水和塩、１−メタンスルフォニルベンゾトリアゾール、及び１−（α−クロロアセチル）ベンゾトリアゾールの中の少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項５】
前記溶媒は、水、アルコール又はこれらの混合液であることを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項６】
前記浸漬処理工程の後に、前記保護膜が形成された側の前記Ｘ線透過窓の表面を純水で洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、前記洗浄したＸ線透過窓の表面を乾燥させる乾燥工程と、をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項７】
前記浸漬処理工程は、前記Ｘ線透過窓を前記真空外囲器に接続した後に実施されることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項８】
前記浸漬処理工程は、前記真空外囲器内を真空排気した後に実施されることを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項１】
真空外囲器と、
前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、
前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、
前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆い、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜である保護膜と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記誘導体は、トリトリアゾール、ナフトトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５，６−ジメチルベンゾトリアゾール・一水和塩、１−メタンスルフォニルベンゾトリアゾール、及び１−（α−クロロアセチル）ベンゾトリアゾールの中の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
真空外囲器と、前記真空外囲器内に設けられたＸ線発生手段と、前記真空外囲器に接続され、前記真空外囲器を密閉し、ベリリウムで形成され、前記Ｘ線発生手段が発生したＸ線を透過して大気側に放射させるＸ線透過窓と、を備えたＸ線発生装置の製造方法において、
前記Ｘ線透過窓を、ベンゾトリアゾール又はその誘導体を溶媒に溶解させた処理溶液に浸漬し、前記Ｘ線透過窓と、ベンゾトリアゾール又はその誘導体と、の反応被膜であり、前記Ｘ線透過窓の大気に露出する側の表面の少なくとも一部を覆った保護膜を形成する浸漬処理工程と、
前記真空外囲器、Ｘ線発生手段及びＸ線透過窓をモジュールに組立てる工程と、を備えたことを特徴とするＸ線発生装置の製造方法。
【請求項４】
前記誘導体は、トリトリアゾール、ナフトトリアゾール、アルキルベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、５−メチルベンゾトリアゾール、５，６−ジメチルベンゾトリアゾール・一水和塩、１−メタンスルフォニルベンゾトリアゾール、及び１−（α−クロロアセチル）ベンゾトリアゾールの中の少なくとも１つであることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項５】
前記溶媒は、水、アルコール又はこれらの混合液であることを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項６】
前記浸漬処理工程の後に、前記保護膜が形成された側の前記Ｘ線透過窓の表面を純水で洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後に、前記洗浄したＸ線透過窓の表面を乾燥させる乾燥工程と、をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項７】
前記浸漬処理工程は、前記Ｘ線透過窓を前記真空外囲器に接続した後に実施されることを特徴とする請求項３乃至６の何れか１項に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【請求項８】
前記浸漬処理工程は、前記真空外囲器内を真空排気した後に実施されることを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−８４４３７（Ｐ２０１２−８４４３７Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０７７８（Ｐ２０１０−２３０７７８）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
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