JP2004095196A

JP2004095196A - Ｘ線管

Info

Publication number: JP2004095196A
Application number: JP2002250740A
Authority: JP
Inventors: Toyomasa Honda; 本多　豊正
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】本発明の目的は、Ｘ線焦点の位置及び焦点サイズを任意に制御可能とするＸ線管を提供することにある。
【解決手段】本発明は、高真空中のガラスバルブ１内に、熱電子を放出するフィラメント７と熱電子を集束する集束電極８とからなる陰極に対して、回転陽極２を対向するように配置し、熱電子を高電圧で加速して陽極２に衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線管において、集束電極８は、電気的に絶縁された複数の集束電極要素１１，１２，１３，１４からなる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医用診断により有効な画像情報を提供するためのＸ線を発生するＸ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のＸ線管は、傘状の陽極が回転することで、許容負荷を大幅に増大させた回転陽極型が一般的である。加熱されたフィラメントから放出される熱電子は、集束電極で集束され、高電圧により加速され、回転陽極のターゲットに衝突する。それによりＸ線が発生する。
【０００３】
エネルギーの変換効率は、低く、エネルギーのほとんどが熱に変換される。そのため陽極の熱膨張に伴ってＸ線焦点位置が変動する不具合が生じている。また、この不具合は、陽極ロータの回転ぶれや架台回転による陽極のターゲット位置のずれによっても起こる。
【０００４】
また、Ｘ線管には大小２つの焦点を備えたデュアルフォーカス型Ｘ線管がある。小焦点は高分解能用に、そして大焦点は大出力用として使い分けている。このようなデュアルフォーカス型のＸ線管では、小焦点用のフィラメントと大焦点用のフィラメントとが集束電極（フィラメントカップ）に納められている。各フィラメントから放射される電子ビームは、同じターゲット位置に衝突するように集束電極で偏向される。
【０００５】
しかし、デュアルフォーカス型Ｘ線管では、焦点サイズがフィラメントサイズに依存して決まる。そのため、焦点サイズの選択肢を増やすためには、フィラメント数を増やすことが必要とされる。しかし、フィラメント数を３以上に増やすことは構造上現実的ではない。
【０００６】
また、Ｘ線の曝射と停止の切り替えは、フィラメントとを過熱した状態で、陽極と陰極間に印加する高電圧のＯＮ／ＯＦＦにより制御している。そのためμ秒という極短時間のオーダでの切り替えは、実際上、不可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、Ｘ線焦点の位置及び焦点サイズを任意に制御可能とするＸ線管を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高真空中の容器内に、熱電子を放出するフィラメントと熱電子を集束する集束電極とからなる陽極に対して、回転陽極を対向するように配置し、前記熱電子を高電圧で加速して前記陽極に衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線管において、前記集束電極は、電気的に絶縁された複数の集束電極要素からなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による装置を好ましい実施形態により説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係るＸ線管の内部構造図である。１０^−７ｍｍＨｇ程度の高真空に維持されたガラスバルブ１内で、主としてＷ（タングステン）とＭｏ（モリブデン）の張り合わせにより衝突面が形成され、裏面が熱容量の大きな例えばＭｏ（モリブデン）で形成された傘状の回転陽極２が、金属潤滑剤を使ったボールベアリング等の軸受け４により高速回転可能に保持されている。回転陽極２のシャフト３にはロータ５が取り付けられ、ガラスバルブ１の外側に配置されたステータ６とともに電動機を構成している。
【００１１】
また、ガラスバルブ１内には、回転陽極２のシャフト３からずれた位置に陰極が配置される。陰極は、タングステン製の単一のフィラメント７と、フィラメント７で発生した熱電子をターゲット上の焦点に集束するための分割型集束電極（フィラメントカップ）８とからなる。
【００１２】
図２，図３には、陰極を示している。フィラメント７は分割型集束電極８の溝の中に保持される。分割型集束電極８は、鉄、ニッケル又はそれらの合金製の複数、ここでは４つの集束電極要素１１，１２，１３，１４から構成される。集束電極要素１１，１２，１３，１４は、フィラメント７を取り囲むようにその周囲円弧状に配列される。
【００１３】
集束電極要素１１，１２，１３，１４は、相互に電気的に絶縁されており、それぞれ個別に導入線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４によりガラスバルブ１の外部に電気的に引き出されている。また、これら集束電極要素１１，１２，１３，１４に対してフィラメント７は電気的に分離してガラスバルブ１の外部に引き出される。それによりフィラメント７とは同じ又は異なる電圧を集束電極要素１１，１２，１３，１４に印加することができ、また集束電極要素１１，１２，１３，１４それぞれに印加する電圧を同じ又は相互に相違させるように制御することが可能となる。
【００１４】
図４にはＸ線管に対する電力供給系統を示している。陽極２と陰極間に高電圧を印加するための高電圧電源２４、フィラメント７に加熱電流を供給するための加熱電源２３と共に、集束電源２１が設けられる。集束電源２１には、集束電極要素１１，１２，１３，１４それぞれの端子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に個々に接続されており、制御回路２２の制御に従って、集束電極要素１１，１２，１３，１４それぞれに印加する電圧を個別に設定することができるように構成されている。
【００１５】
以上のように構成されたことにより、集束電極要素１１，１２，１３，１４それぞれに印加する電圧分布を制御することで、集束電極８が形成する電界分布を調整し、ターゲット状のＸ線焦点の位置を期待位置から動かしたり、移動したＸ線焦点を期待位置に戻したり、さらにＸ線焦点のサイズを変更することが可能となる。
【００１６】
例えば、集束電極要素１１の印加電圧を他の集束電極要素１２，１３，１４に印加する電圧よりも低く制御することにより、集束電極要素１１と反対側に電子流を偏向することができる。また、集束電極要素１１の印加電圧を他の集束電極要素１２，１３，１４に印加する電圧よりも高く制御することにより、集束電極要素１１の側に電子流を偏向することができる。さらに、集束電極要素１１，１２，１３，１４に印加する電圧を任意に相違させることで、図５に矢印Ａ，Ｂで示すように任意の向きに偏向させることができる。また、集束電極要素１１，１２，１３，１４に印加する電圧を基準電圧より低く／高く設定することにより、焦点サイズを基準サイズより小さく／大きく変更することができる。
【００１７】
なお、ターゲット上の焦点位置は既存の技術により測定することができる。例えばＸ線放射窓の外側に感度領域を３分割又は４分割したレファレンス検出器を配置し、このレファレンス検出器にＸ線スポットを当て、これら感度領域の検出信号強度差からＸ線焦点を計算することができる。測定したＸ線焦点の位置を制御回路２２による電圧制御にフィードバックさせることで、Ｘ線焦点を期待位置に固定することが可能となる。
【００１８】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態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種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｘ線焦点の位置及び焦点サイズを任意に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線管の内部構造図。
【図２】図１の分割型集束電極の平面図。
【図３】図１の分割型集束電極の斜視図。
【図４】図１のＸ線管の電力供給系統図。
【図５】図１の陰極から陽極への電子流を示す図。
【符号の説明】
１…ガラスバルブ、
２…回転陽極、
３…シャフト、
４…軸受け、
５…ロータ、
６…ステータ、
７…フィラメント、
８…分割型集束電極（フィラメントカップ）、
１１，１２，１３，１４…集束電極要素。

Claims

高真空中の容器内に、熱電子を放出するフィラメントと熱電子を集束する集束電極とからなる陰極に対して、回転陽極を対向するように配置し、前記熱電子を高電圧で加速して前記陽極に衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線管において、
前記集束電極は、電気的に絶縁された複数の集束電極要素からなることを特徴とするＸ線管。
前記複数の集束電極要素に個々に対応する複数の外部接続端子が前記容器に装備されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
前記複数の集束電極要素は、前記フィラメントを取り囲むように円弧状に配列されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。
前記集束電極は、４つの集束電極要素からなることを特徴とする請求項１記載のＸ線管。