[發明專利]電場發射型X射線產生裝置

有效

• 申請號: 201210501939.7
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103137400B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 稻葉仁;鬼塚好弘;中村智宣;定塚淳生;小池高壽
• 申請（專利權）人: 高砂熱學工業株式會社
• 主分類號: H01J35/16
• 分類號: H01J35/16;H01J35/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 呂琳,李浩

技術領域

本發明涉及使用了電場發射型冷陰極元件的X射線產生裝置。

背景技術

使用了電場發射型冷陰極元件的X射線管（以下，稱為“電場發射型X射線管”）能進行在常溫下的電子發射，即使發熱量少且小型，高性能化也容易實現。因而，被期待作為代替以往的燈絲（filament）方式（將加熱后的燈絲作為電子發射源使用）的X射線管的高輸出光源。但是，作為電子源的電子發射元件（冷陰極元件）的電子發射量有在工作電壓以上的范圍中伴隨著施加電壓上升而呈指數函數增加的趨勢。

例如，當在施加工作電壓-13.5kV時產生300μA的管電流（在X射線管內部從冷陰極元件到接地靶（target）電極之間流過的電流）的X射線管中，施加比上述工作電壓高的-14.5kV的電壓時，管電流變成3000μA，管電流激增為十倍。像這樣的急劇的電流的增加，變得容易在管內引發局部的放電現象，該放電現象會引起作為電子發射源的冷陰極元件以及靶的破損、管內的真空程度的劣化等。其結果是，導致在額定電壓范圍下的X射線輸出的降低，即，導致壽命的縮短。在發明者們的見解中，作為成為異常放電的原因的管電壓變動的主要原因，可舉出起因于積蓄在容納有冷陰極元件的玻璃管內壁面的電荷的放電。

對此結合圖6進行詳述。以往的電場發射型X射線管101具有接地、上表面開口了的框體102。在該框體102內，經由絕緣體103支承玻璃管104的一個端部。玻璃管104收容在框體102內。在該玻璃管104的絕緣體103側設置有冷陰極元件105，在該冷陰極元件105的周圍設置有圓筒狀的金屬電極106。冷陰極元件105與金屬電極106并聯連接，從直流電源107向這些電極施加負電壓。在玻璃管104的另一端側內表面形成有由導電性良好的金屬材料構成的靶108。在靶108接合有成為接地電位的窗部109，該窗部109露出到外部。窗部109使用具有將在靶108產生的X射線發射到外部的功能的材料，例如由X射線的透射性優越的鈹（beryllium）構成。另外，玻璃管104以氣密的方式構成，進而在玻璃管104和框體102的上表面端部之間架設有對框體102的玻璃管104的固定構件（以下，稱為“固定構件”）110。利用這樣的結構，在框體102和玻璃管104之間形成有空間S。

而且，當向冷陰極元件105施加規定的高壓電壓例如-13.5kV使電場發射型X射線管101動作時，電子從冷陰極元件105朝向靶108發射，從窗部109發射出X射線。

此時，因為在冷陰極元件105周邊的同電位的金屬電極106和接地的框體102之間形成電場，所以一部分電子由該電場朝向框體102進行供給。但是，在金屬電極106和框體102之間存在作為絕緣體的玻璃管104，朝向框體102發射的電子積蓄在該玻璃管104的內表面。該電子的積蓄會繼續到玻璃管104和金屬電極106間的電位差消失為止。換句話說，在變為同電位（在該情況下是-13.5kV）的時候，由電子向玻璃管104內壁面的積蓄造成的增加將消失，變成平衡狀態。

其結果是，相對于剛動作之后在冷陰極元件105和框體102之間有-13.5kV的電位差，在動作后的平衡狀態中會變成在玻璃管104和框體102之間的空氣層S產生-13.5kV的電位差，產生局部的放電的風險變高。特別是，玻璃管104的下端部A周邊更容易發生電場集中，容易變成放電產生的起點。當發生該放電時，在周邊伴隨著急劇的電場的變化，也會影響到對冷陰極元件105的施加電壓，使其變化。在該施加電壓的變化成為原因，特別是施加電壓增加（作為絕對電壓，例如-13.5kV增加到-14kV）了的情況下，電子發射量急劇增加，由于該過電流導致冷陰極元件105的電子發射面的損傷，成為壽命劣化的較大的原因。

關于這一點，提出了在采用以往的熱電子方式作為電子源的X射線管的內部，在絕緣構件的外表面粘著具有高電阻值的電阻膜的方案（專利文獻1）。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-245806公報。