專利名稱：X射線發(fā)生器及使用該發(fā)生器的光電離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線發(fā)生器，特別是涉及如下X射線發(fā)生器，其中發(fā)射軟X射線的小型X射線管容納在保護(hù)殼內(nèi)。本發(fā)明還涉及使用該X射線發(fā)生器的光電離器(photoionizer)。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)平-7-50594公開(kāi)了一種傳統(tǒng)的X射線管。此X射線管中，由流過(guò)其中的電流加熱的陰極發(fā)射電子束，電子束由類似聚焦柵極等加速，并以高速撞擊靶。結(jié)果，從與靶呈相互隔開(kāi)的關(guān)系而設(shè)置的透明X射線窗口向外輻射取決于靶材料的X射線。這種X射線管溫度較高，必須冷卻。設(shè)置固定于靶并從管殼(玻璃泡)突出的靶環(huán)，用于空氣冷卻X射線管，由此保持X射線發(fā)生效率，防止損壞靶。這種X射線管容納在保護(hù)殼內(nèi)，包括用于發(fā)生+9.5KV的電壓的電源單元，并內(nèi)置于X射線發(fā)生器內(nèi)。
但是，傳統(tǒng)的X射線發(fā)生器由于上述構(gòu)形而存在問(wèn)題。在靶和透明X射線窗口分開(kāi)的這類X射線管中，管殼較大，管殼周圍需要較大空間來(lái)提供自然空氣冷卻。結(jié)果，保護(hù)殼也必須較大。開(kāi)發(fā)了把靶和透明X射線窗口(輸出窗口)形成為一體的極小型X射線管，來(lái)解決上述問(wèn)題。但是，由于這種X射線管的尺寸極小，管殼直徑也小，所以在實(shí)現(xiàn)自然空冷和把X射線管裝配在現(xiàn)有保護(hù)殼方面存在問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種X射線發(fā)生器，能包含空氣冷卻結(jié)構(gòu)，而且同時(shí)尺寸緊湊。
根據(jù)本發(fā)明的X射線發(fā)生器具有保護(hù)殼，容納X射線管和驅(qū)動(dòng)X射線管的電源，X射線管中，具有地電位的靶固定在輸出窗內(nèi)表面，然后再固定在設(shè)置于管殼端上的導(dǎo)電和導(dǎo)熱的輸出窗支承上，X射線管包含用電子束輻射靶的陰極。形成在輸出窗支承上從而向外突出的突緣部分與導(dǎo)熱保護(hù)殼接觸并固定。
由于此X射線發(fā)生器中的靶具有地電位，所以從保護(hù)殼內(nèi)的電源單元向燈絲施加高的負(fù)電位例如-9.5KV。從陰極輻射電子束，與地電位的靶撞擊，從靶產(chǎn)生X射線，并從輸出窗向外輻射。
為了保持X射線的發(fā)生效率，避免損壞靶，必須冷卻靶和管殼。按此結(jié)構(gòu)，高溫靶固定于經(jīng)過(guò)輸出窗的輸出窗支承部件。管殼也固定于輸出窗支承部件。因此，來(lái)自靶和管殼的熱量傳導(dǎo)至形成于輸出窗支承部件上的突緣部分，使突緣部分加熱至高溫。由于突緣部分固定成與導(dǎo)熱保護(hù)殼接觸，所以來(lái)自突緣部分的熱量傳導(dǎo)至保護(hù)殼并消散進(jìn)外部空氣。于是，保護(hù)殼本身起到冷卻裝置的作用。因此，從靶、管殼等發(fā)生的熱量傳導(dǎo)至保護(hù)殼并釋放。由保護(hù)殼本身形成最佳冷卻環(huán)境。由于不必在保護(hù)殼內(nèi)為X射線管創(chuàng)設(shè)冷卻環(huán)境，所以保護(hù)殼可以做得較小，X射線發(fā)生器的尺寸同樣也可減小。
按此結(jié)構(gòu)，在電源殼上設(shè)置X射線管容納單元，用于容納電源單元。最好在形成在X射線管容納單元前端的第一支承板與設(shè)置在保護(hù)殼前端并與第一支承板相對(duì)置的第二支承板之間，應(yīng)設(shè)置突緣部分。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，容易把X射線管布置在保護(hù)殼內(nèi)，提高了X射線發(fā)生器的組裝效率，降低了發(fā)生器的生產(chǎn)成本。
另外，可以有效地在第一支承部件與第二支承部件之間定位導(dǎo)熱中間部件，使突緣部分通過(guò)中間部件夾在這兩個(gè)支承部件之間。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，中間部件與保護(hù)殼上的第二支承板接觸，基本擴(kuò)展了從突級(jí)部分向第二支承板傳導(dǎo)熱量的導(dǎo)熱通道，因而加速了熱量從保護(hù)殼的消散。
上述X射線發(fā)生器尤其適用于光電離器。無(wú)需對(duì)上述X射線發(fā)生器做特別改進(jìn)，即可用做光電離器。
結(jié)合附圖并通過(guò)以下說(shuō)明，將可了解本發(fā)明的具體特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它目的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的X射線發(fā)生器結(jié)構(gòu)的水平剖視圖。
圖2是圖1所示X射線發(fā)生器的分解部件透視圖。
圖3是用于本發(fā)明第一實(shí)施例的X射線發(fā)生器的X射線剖視圖。
圖4是圖1所示X射線發(fā)生器的相關(guān)部件的放大剖視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的X射線發(fā)生器結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖6是圖5所示X射線發(fā)生器的分解部件的透視圖。
圖7是圖5所示X射線發(fā)生器的相關(guān)部件的放大剖視圖。
以下將結(jié)合


本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的X射線發(fā)生器。
圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的X射線發(fā)生器的剖視圖。圖2是部件分解的X射線發(fā)生器的透視圖。這些圖中所示X射線發(fā)生器1包括盒式保護(hù)殼2，由高導(dǎo)熱性材料如鋁、銅、鎳形成，并構(gòu)成四個(gè)分離部件。亦即，保護(hù)殼2是一個(gè)具有四個(gè)壁的盒，包括平坦的但在邊側(cè)稍向下彎曲類似伸長(zhǎng)的字母“c”的頂蓋3，形狀類似頂蓋只是邊側(cè)向上彎曲的底蓋4，平坦的前板5，和平坦的后板6。在頂蓋3的前后兩端的內(nèi)表面形成兩張板支承(槽3a和3b，用于分別插入前板5和后板6的頂端。同樣，在底蓋4的前后兩端的內(nèi)表面形成兩張板支承槽4a和4b，用于分別插入前板5和后板6的底端。
組裝保護(hù)殼2時(shí)，用螺釘把加強(qiáng)板29的底側(cè)固定于底蓋4的內(nèi)表面。然后，把前板5和后板6的底端插入底蓋4的板支承槽4a和4b中。頂蓋3置于底蓋4的上部，以使前板5和后板6的頂端插入頂蓋3的板支承槽3a和3b中。用螺釘把加強(qiáng)板29的頂側(cè)固定于頂蓋3的內(nèi)表面，從而使頂蓋3相對(duì)于底蓋4牢固地固定。總之，由于前板5和后板6插入并保持在頂蓋3和底蓋4中，所以保護(hù)盒2的組裝非常牢固。
X射線管8設(shè)置在保護(hù)盒2之內(nèi)，用于發(fā)生軟X射線，針對(duì)各種目的，包括下述的用做光電離器。如圖3所示，X射線管8具有由柯伐玻璃制成的圓筒狀管殼9。在管殼9的端部上形成管座11。管座11具有抽氣管10。由柯伐金屬構(gòu)成的圓筒狀輸出窗支承部件12熔接在管殼9的開(kāi)放端。輸出窗支承部件12具有中央開(kāi)口12a。通過(guò)銀釬焊把圓盤(pán)狀輸出窗13固定于輸出窗支承部件12，從而密封中央開(kāi)口12a。在輸出窗13內(nèi)表面上蒸發(fā)靶14，在被電子束輻射時(shí)發(fā)生X射線。
兩個(gè)管座管腳15固定在管座11上。燈絲16設(shè)置在管殼9內(nèi)作為在預(yù)定電壓下發(fā)射電子束的陰極。燈絲16固定在管座管腳15的端部。圓筒狀不銹鋼聚焦17固定在管殼管腳15之一上。由柯伐金屬制成的輸出窗支承部件12具有導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。因此，當(dāng)與接地的保護(hù)殼2電連接時(shí)，輸出窗支承部件12具有地電位，因而使靶14置于地電位。
下面將要說(shuō)明的電源21向X射線管8中的管座管腳15提供9.5KV的負(fù)高電位，致使燈絲16向地電位靶14輻射電子束。電子束撞擊靶14時(shí)，靶14發(fā)射X射線，并從輸出窗口13向外輻射。按此結(jié)構(gòu)，可以使用直徑為15mm、長(zhǎng)度約為30mm的管殼9，X射線管8的總長(zhǎng)可減小至約40mm。但是，極小的X射線管8的靶14的溫度高，所以為了保持X射線發(fā)生效率，保護(hù)靶14不受損壞，必須冷卻靶14。
以下說(shuō)明冷卻方法。與輸出窗支承部件12一體地形成突緣部分18，從X射線管8向外突出。由于突緣18是導(dǎo)熱及導(dǎo)電的，并經(jīng)過(guò)輸出窗支承部件12與靶14接觸，所以當(dāng)靶14產(chǎn)生的熱使輸出窗支承部件12的溫度升至約100℃時(shí)突緣部分18被加熱。如圖1和4所示，突緣部分18固定接觸于鋁前板5的內(nèi)表板。因此，來(lái)自突緣部分18的熱可以傳輸至保護(hù)殼2，突緣部分18可設(shè)置為零電位。在保護(hù)殼2的前板5設(shè)置圓形X射線輻射開(kāi)口5a。使X射線管8的輸出窗13與此X射線輻射開(kāi)口5a對(duì)準(zhǔn)，可以使X射線從保護(hù)殼2內(nèi)輻射。
再參看圖1和2，電源21容納于保護(hù)殼2內(nèi)，包括低壓發(fā)生器19和高壓發(fā)生器20。以電源21向管座管腳15提供9.5KV的負(fù)高電位，用于驅(qū)動(dòng)X射線管8。首先，電壓由低壓發(fā)生器19升至-1KV，然后由高壓發(fā)生器20升至-9.5KV。這種電源21固定在電源鋼殼22內(nèi)。除了電源殼22外，設(shè)置X射線管容納單元23，用于容納X射線管8的管殼9。此X射線管容納單元23設(shè)置在電源21一側(cè)與之相鄰。由于電源21和X射線管容納單元23相互平行設(shè)置，可以縮短保護(hù)殼2的長(zhǎng)度。
如圖2和4所示，在電源殼22上設(shè)置平坦的第一支承板24，與前板5平行面對(duì)，構(gòu)成X射線管容納單元23的前端。在第一支承板24形成開(kāi)口24a，插入X射線管8的殼。因此，管殼9穿過(guò)開(kāi)口24a時(shí)，突緣部分18夾在第一支承板24的前表面與前板5的后表面之間，用做第二支承板。由于電源殼22用螺釘固定在保護(hù)殼2的底蓋4，所以突緣部分牢固地插在電源殼22的第一支承板24與固定于保護(hù)殼2的板支承槽3a和3b的前板5之間。因此，突緣部分18牢固地固定在保護(hù)殼2。
導(dǎo)熱中間部件25夾在第一支承板24與前板5之間，用做第二支承板。此中間部件25由硅橡膠制成，呈柔性并高度導(dǎo)熱，形成用來(lái)基本填充第一支承板24和前板5之間的空間。此外，中間部件25具有插入管殼9的開(kāi)口25a。按此結(jié)構(gòu)，當(dāng)突緣部分18夾在開(kāi)口24a的周圍邊緣與X射線輻射開(kāi)口5a的周圍邊緣之間時(shí)，中間部件25的開(kāi)口25a的周圍邊緣接觸突緣部分18，同時(shí)幾乎中間部件25的整個(gè)表面與第一支承板24和前板5接觸。結(jié)果，用于從突緣部分18向前板5傳導(dǎo)熱量的熱傳導(dǎo)通道被基本延長(zhǎng)，有助于通過(guò)鋁保護(hù)殼2的熱消散。另外，由于中間部件25是柔性的，所以突緣部分18可以壓緊前板5，提高了X射線管8吸收震動(dòng)的能力。
如圖1和2所示，在X射線管容納單元23內(nèi)設(shè)置一對(duì)減振器26，用于在保護(hù)殼2內(nèi)保持X射線管8。這些由尿脘樹(shù)脂制成的減振器26包括卡住管殼9的弧壓表面26a。一個(gè)減振器26與固定在保護(hù)殼2的側(cè)壁上的增強(qiáng)板29接觸，另一個(gè)減振器26與電源殼22內(nèi)的壁接觸。通過(guò)把管殼9夾在弧壓表面26a之間，可使X射線管8牢固地保持在保護(hù)殼2內(nèi)。
X射線發(fā)生器1還包括外引線31，用于向電源21的低壓發(fā)生器19提供特定電壓。外引線31具有橡膠套30。通過(guò)把此套30裝入后板6中形成的開(kāi)口6a，把外引線31固定在保護(hù)殼2。另外，從高壓發(fā)生器20引出陰極引線32。把陰極引線32連接于X射線管8的管座管腳15，由此可向燈絲16提供-9.5KV的高壓。
接著，將結(jié)合

第二實(shí)施例的X射線發(fā)生器41，其中X射線發(fā)生器41具有與X射線發(fā)生器11相同的結(jié)構(gòu)，相同的部件和元件標(biāo)以相同的參考標(biāo)號(hào)，以避免重復(fù)說(shuō)明。
如圖5和6所示，保護(hù)殼42形成為細(xì)長(zhǎng)狀。細(xì)長(zhǎng)的電源殼43容納于保護(hù)殼42中。電源殼43的前部包括用于容納X射線8的X射線管容納單元44和減振器26，而電源殼43的后部包括電源21。按此結(jié)構(gòu)，通過(guò)把電源21和X射線容納單元44串聯(lián)布置，可把保護(hù)殼42形成為細(xì)長(zhǎng)，這樣有利于在狹窄空間安裝X射線發(fā)生器41。其它結(jié)構(gòu)例如前板5和中間部件25簡(jiǎn)單地縮小，以適應(yīng)保護(hù)殼42的形成，同時(shí)這些結(jié)構(gòu)的功能和性質(zhì)保持與第一實(shí)施例的X射線發(fā)生器1相同。
如上所述構(gòu)成的X射線發(fā)生器用于光電離器時(shí)最為適合。光電離器是用于清除物體例如半導(dǎo)體晶片上的靜電荷的裝置。在集成電路(IC)、液晶顯示器(LCD)或其它類似物的制造工藝期間，因靜電吸引而產(chǎn)生的灰塵顆粒或其它污染物的吸附是嚴(yán)重的問(wèn)題。光電離器通過(guò)擦掉或去除產(chǎn)品上產(chǎn)生的靜電荷可以解決這類問(wèn)題。當(dāng)從光電離器向被靜電充電為例如正電的產(chǎn)品輻射X射線時(shí)，產(chǎn)生空氣的氮?dú)夂推渌煞輾怏w的正負(fù)離子。由此產(chǎn)生的負(fù)離子被靜電吸引至相反極性的電荷累積，然后使此累積中性化。光電離器產(chǎn)生3至9.5KeV的X射線。對(duì)于此水平的X射線，0.5mm厚的鋼板或1mm厚的玻璃板足以屏蔽離子化空間。
盡管詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在仍保持本發(fā)明的許多新特征和優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，存在對(duì)這些示例性實(shí)施例做出改進(jìn)和變化的許多可能性。因此，所有這些改進(jìn)和變化均應(yīng)包含在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
例如，如圖7所示，可以在用于在前板5形成X射線輻射開(kāi)口5a的周邊緣形成環(huán)形凹處5b，容納突緣部分18。因此，凹處5b不僅改善了突緣部分18在前板5的配合，而且有助于X射線管8中的輸出窗13和前板5中的X射線輻射開(kāi)口5a的對(duì)準(zhǔn)。此外，可以利用圖中未示出的螺釘和粘合劑把突緣部分18固定為與前板5接觸。
本發(fā)明的X射線發(fā)生器具有以下優(yōu)點(diǎn)。X射線發(fā)生器在保護(hù)殼內(nèi)容納X射線管和驅(qū)動(dòng)X射線管的電源兩者，X射線管包含用電子束輻射靶的陰極，在此X射線管內(nèi)，具有地電位的靶固定在輸出窗內(nèi)表面，然后再固定于設(shè)置在管殼端上的導(dǎo)電和導(dǎo)熱輸出窗支承上。形成于輸出窗支承上從而向外突出的突緣部分與導(dǎo)熱保護(hù)殼接觸固定。結(jié)果，常常是X射線發(fā)生效率降低的原因和靶損壞原因的發(fā)熱，可傳導(dǎo)至保護(hù)殼向外消散，同時(shí)可使X射線管的冷卻結(jié)構(gòu)緊湊并且降低成本。此外，通過(guò)X射線管和適當(dāng)冷卻，電源內(nèi)的電路也不會(huì)受到不利影響。
權(quán)利要求
1.一種X射線發(fā)生器，其保護(hù)殼內(nèi)容納有含有用電子束輻射靶的陰極的X射線管，X射線管中具有地電位的靶固定于輸出窗的內(nèi)表面，然后固定在設(shè)置于管殼端上的導(dǎo)電和導(dǎo)熱輸出窗支承上；驅(qū)動(dòng)X射線管的電源，其中形成在輸出窗支承上從而向外突出的突緣部分與導(dǎo)熱保護(hù)殼接觸并固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的X射線發(fā)生器，其特征是在電源殼上設(shè)置X射線管容納單元，用于容納電源，在形成于X射線管容納單元前端上的第一支承板與設(shè)置在保護(hù)殼前端上并與第一支承板相對(duì)置的第二支承板之間，夾設(shè)突緣部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的X射線發(fā)生器，其特征是導(dǎo)熱中間部件位于第一支承板與第二支承板之間，突緣部分經(jīng)過(guò)中間部件夾在第一和第二支承板之間。
4.采用上述任一項(xiàng)權(quán)利要求的X射線發(fā)生器的靜電清除器。
全文摘要
為了提供結(jié)構(gòu)緊湊并包含空冷機(jī)構(gòu)的X射線發(fā)生器,本發(fā)明的X射線發(fā)生器使X射線管和驅(qū)動(dòng)X射線管的電源容納于保護(hù)殼內(nèi),X射線管含有用電子束輻射靶的陰極,具有地電位的X射線管固定于輸出窗內(nèi)表面,然后固定在設(shè)置于管端上的導(dǎo)電和導(dǎo)熱輸出窗支承上。形成于輸出窗支承從而向外突出的突緣部分與導(dǎo)熱保護(hù)殼接觸并固定,結(jié)果,在X射線管連續(xù)產(chǎn)生的接近100℃的熱量被傳導(dǎo)至保護(hù)殼并向外耗散。
文檔編號(hào)H01J35/16GK1183022SQ9712282
公開(kāi)日1998年5月27日 申請(qǐng)日期1997年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月27日
發(fā)明者平野雅之, 稻鶴務(wù), 小池隆 申請(qǐng)人:濱松光子學(xué)株式會(huì)社