X線源用ガラス 8245
X線管用ガラス8245は、幅広いX線診断装置に使用され、要求される高真空を確実に確保するだけでなく、特に高電圧において、機械的に安定した金属との接続と陽極と陰極の絶縁を形成します。
立地と技術でつながる
ドイツのルドルシュタットにある Siemens Healthineers社の施設から、チューリンゲン州イエナのショット本社までの距離は、わずか40kmです。100年以上の歴史を持つテクノロジー企業である両社は、現在では緊密な技術協力によって結ばれています。Siemens Healthineers社は、ガラス8245を使用して、真空部品、X線管、X線ビーム、コンピューター断層撮影装置（CT）などの診断装置用検出器を製造しています。ガラスは、X線管の陽極と陰極の間に気密性の高い封止と絶縁体を形成します。
課題
X線管は、高真空中で25～数百キロボルト(kV)の電圧をかけ、陰極から陽極に電子を加速し、陽極金属に衝突させて特性X線を発生させるものです。ガラスは、電子と衝突する空気分子の侵入を防ぐため、外套として理想的であり、ホウケイ酸ガラスSCHOTT 8245の高いオーム抵抗(250℃から350℃でも107.4から105.9Ω cm)は、陽極と陰極を電気的に分離させることができます。ソリューション
Siemens Healthineer社は、このガラスを、例えば75.5mmといったさまざまな直径の円柱として入手しています。さらに、ニッケル・鉄・コバルトの合金であるコバール製のボンディングリングの両端を接続し、X線管に組み付けるという工程もあります。このリングは、まずサンドブラストで粗面化・洗浄し、その後アニール処理を施します。その後、ガラスを加熱し、必要に応じて3d成形し、封止リングと融合させることで、ガラスと金属の真空密着が実現します。
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長期的な安定性と信頼性
安定した真空気密結合は、X線管の長期的な機能にとって特に重要です。これは、コンピュータ断層撮影において、X線源が患者や被検体の周りを移動する際に、ガラスと金属の封止部分でガラス管に大きな機械的応力が発生するためです。さらに、避けられない振動が発生します。ルドルシュタットのSiemens Healthineers社のプロセスエンジニアで、X線管のクラッド部品とガラス加工を担当するDaniel Kutschbach氏は、「エアラインやその他の不純物がない、非常に高品質のガラスが必要です。」と説明します。「当社では、各処理工程を緻密に監視することで、これを確実なものにしています。」
ガラスの高い品質は、すでに私たちの要求を満たしています。それにもかかわらず、最近、私たちはショットと協力して、生産工程の歩留まりを向上させ、資源とコストの節約に取り組んでいます。
ショットは、お客様のご要望に応じて様々な寸法のガラス管をご提供しています。
ショット製ガラスで作られたX線管は、医療センターや病院での診断に不可欠です。
使用されたガラス管
ホウケイ酸ガラスSCHOTT 8245と金属合金の永久封止は、動作中に400℃に加熱されるため、両材料の熱膨張係数が同じであるからこそ可能になっています。ガラスと金属の膨張率が異なると、機械的なストレスが発生し、やがて破損に至る可能性があります。多くの用途とは異なり、放射線は放射線透過性のチタン製窓から管外に出るため、ガラスの光学的仕様は無関係です。3年間の使用期間中にガラスが茶色く変色することもありますが、機能を損なうことはありません。
共同チームによる成功
ガラス製造ショット
設置担当
Siemens Healthineers