JP2007066579A - Ｘ線管装置の電圧印加方法およびｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反跳電子捕獲量や焦点寸法などを任意に可変設定できるＸ線管装置１を提供する。
【解決手段】電源制御装置41により、陰極12と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差と陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差との割合を可変する。電位差の割合の可変により、陽極ターゲット14で反跳した反跳電子を反跳電子捕獲構造体31で捕獲する反跳電子捕獲量や、陰極12から陽極ターゲット14に向かう熱電子ｅの焦点寸法を可変できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、陰極から陽極への電子の入射にて陽極からＸ線が放出されるＸ線管装置の電圧印加方法およびＸ線管装置に関する。

従来、Ｘ線管装置は、動作時に、陰極アッセンブリ体と陽極ターゲットとの間に印加された高電圧によって、陰極アッセンブリ体から放出された熱電子が加速されて陽極ターゲットの焦点面に衝突して、この焦点面からＸ線が発生する。このとき、この陽極ターゲットに衝突した熱電子は、陽極ターゲットの衝突時に熱とＸ線とに変換されるが、実際はすべて熱やＸ線に変換されず、電子の散乱を繰り返す。この散乱による反跳電子の方向や強度は、印加電圧や焦点近傍の電界によって変化するが、あらゆる方向に入射電子の約４０％以上は反跳する。そして、この反跳電子は、陽極ターゲットの焦点面以外の部位に帰還するもの、真空外囲器に突入するものなど様々であり、これら反跳電子によって発生する焦点外Ｘ線は、陽極ターゲットの焦点面から発生するＸ線に対してノイズ成分となる。また、この反跳電子によって発生する熱も、陽極ターゲットなどの温度を上昇させる要因となっている。

そこで、これら反跳電子をできるだけ陽極ターゲットに帰還させずに捕獲させる構造を有する回転陽極Ｘ線管を用いたＸ線管装置が提案されている。この回転陽極Ｘ線管を用いたＸ線管装置では、陰極アッセンブリ体と陽極ターゲットとの間に、陽極ターゲットで反跳した反跳電子を捕獲する反跳電子トラップとしての反跳電子捕獲構造体が設けられている。この反跳電子捕獲構造体は、陰極アッセンブリ体から放出される電子の軌道を取り囲むように円筒状に形成されている。さらに、この反跳電子捕獲構造体での反跳電子による発熱が膨大で、この発熱の冷却のために冷却媒体を通す液路が設けられ、この冷却媒体の液路は真空外囲器の外側へと延長されて熱交換器へと連結された構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この反跳電子捕獲構造体を用いた場合の電圧印加方法は、反跳電子捕獲構造体を陽極ターゲットと同電位とする陽極接地型か、または反跳電子捕獲構造体を陰極電位と陽極電位の中間電位とする中性点接地型とされ、これら陽極接地型または中性点接地型ともそれぞれに対応して固定設定された電圧が印加される。

例えば、陽極と陰極との間に１２０ｋＶの電圧が印加されるとした場合、陽極接地型では、反跳電子捕獲構造体を含む陽極ターゲットが接地電位の０Ｖ、陰極アッセンブリ体が−１２０ｋＶとなるように印加され、また、中性点接地では、反跳電子捕獲構造体を含む真空外囲器が接地電位の０Ｖ、陽極ターゲットが＋６０ｋＶ、陰極アッセンブリ体が−６０ｋＶとなり、常に接地電位が陽極電圧と陰極管電圧との中性点となるように印加される。
特開２００２−３５２７５６号公報（第３−５頁、図１）

上述したように、反跳電子捕獲構造体を用いたＸ線管装置では、陽極接地型または中性点接地型のそれぞれに対応して固定設定された電圧が印加される。

陽極接地型の場合、反跳電子の捕獲量が多く、陽極ターゲットへ多くの入力を入れることができるという利点がある一方、反跳電子の大半が反跳電子捕獲構造体や近傍の真空外囲器に突入するため、反跳電子捕獲構造体などでの発熱量が膨大なものとなり、高い冷却能力を必要とする問題がある。特に、回転陽極Ｘ線管を用いたＸ線管装置では、高い冷却能力をもってしても、回転する大きな陽極ターゲットに対して固定された反跳電子捕獲構造体には入力限界があり、むしろこの反跳電子捕獲構造体への熱入力の限界がＸ線管装置の入力仕様を決定している場合が多くなっている。つまり、せっかくの大容量の陽極ターゲットの性能を使い切らないで入力限界となっていることになる。また、陽極接地型の場合、電子が反跳電子捕獲構造体に囲まれたエリアを通って陽極ターゲットに衝突する軌道となるため、電子が反収束され、小さい焦点を形成しにくく、解像度が低下する問題点もある。

また、中性点接地型の場合、陽極接地型に比べて反跳電子捕獲構造体や近傍の真空外囲器に突入してくる反跳電子量が少なくなるため、反跳電子捕獲構造体の発熱量が減り、反跳電子捕獲構造体の冷却能力を低減できる一方、陽極ターゲットでの発熱量と焦点外Ｘ線とが増加する問題点がある。

このように、反跳電子捕獲構造体を用いたＸ線管装置では、陽極接地型および中性点接地型のどちらにしても利点、問題点があり、反跳電子捕獲量や焦点寸法などを適切に対応させるのが困難であった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、反跳電子捕獲量や焦点寸法などを任意に可変設定できるＸ線管装置の電圧印加方法およびＸ線管装置を提供することを目的とする。

本発明は、電子を放出する陰極と、この陰極に対向して陰極から放出された電子の入射によってＸ線を放出する陽極と、前記陰極から放出されて前記陽極で跳ね返った反跳電子を捕獲する反跳電子捕獲構造体とを備えたＸ線管装置の電圧印加方法であって、前記陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と前記陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合を可変するものである。

また、本発明のＸ線管装置は、電子を放出する陰極と、この陰極に対向して陰極から放出された電子の入射によってＸ線を放出する陽極と、前記陰極から放出されて前記陽極で跳ね返った反跳電子を捕獲する反跳電子捕獲構造体と、前記陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と前記陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合を可変する電源制御装置とを具備しているものである。

そして、電源制御装置により電圧を印加することにより、陰極から放出された電子が陽極に入射し、陽極からＸ線が放出される。陽極に入射する電子の一部が反跳し、この反跳電子が反跳電子捕獲構造体に捕獲される。電源制御装置により、曝射条件に合わせて、陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合が可変される。例えば、反跳電子捕獲量を多くする場合には、陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差が陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差より大きくなるように可変され、また、電子の焦点寸法を小さくする場合には、陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差が陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差より小さくなるように可変される。

本発明によれば、陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合を可変できるため、曝射条件に合わせて、反跳電子捕獲量や焦点寸法などを任意に可変設定できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１において、１は回転陽極Ｘ線管を用いたＸ線管装置で、このＸ線管装置１は、内部が中空で絶縁油などで満たされた球管としてのハウジング２を備えている。このハウジング２は、Ｘ線遮蔽のために設けられている。このハウジング２内には、内部を真空保持する容器としての真空外囲器３が収容されて設置されている。この真空外囲器３は、絶縁体あるいは一部金属を含んだ絶縁体にて構成された管球である。この真空外囲器３の軸方向の一端側には、拡径された円筒状の拡径部４が設けられている。この拡径部４の外周部には、真空外囲器３内で発生されたＸ線Ｌを外部へと放出させるＸ線出力窓５が設けられている。

真空外囲器３の軸方向の他端側には、絶縁体である細長円筒状の縮径部６が同心状に一体的に設けられている。この縮径部６の一端側が拡径部４の他端側に対して同心状に貫通して連続され、この縮径部６の他端面が閉塞されている。

真空外囲器３の拡径部４の一端側には、この拡径部４内に貫通して開口した円筒状の陰極収容部７が設けられている。この陰極収容部７は、拡径部４の周縁部に設けられており、ハウジング２の一端側に向けて貫通されている。この陰極収容部７内には、電子としての熱電子ｅを放出するエミッタ源11を備えた電子銃としての陰極アッセンブリ体である陰極12が絶縁体13を介して同心状に取り付けられている。この絶縁体13は、例えばアルミナセラミックにて構成されていて、真空外囲器３に対して陰極12を支持してこの陰極12を電気的に絶縁させる陰極支持体である。

また、真空外囲器３の拡径部４内には、陽極としての回転陽極構体である回転台形状の陽極ターゲット14が回転可能に配設されている。この陽極ターゲット14は、陰極12に対して離間対向した状態で、陰極12から絶縁体13を介して電気的に絶縁され、真空外囲器３の周方向に向けて回転可能に設置されている。この陽極ターゲット14の陰極12に対向した側である一端側の外周縁には、この陽極ターゲット14の外径方向に向けて他端側にテーパ状に傾斜した傾斜面部15が形成されている。この傾斜面部15には、熱電子ｅの照射によってＸ線を放出する焦点面16が設けられている。

焦点面16は、陽極ターゲット14の周方向に沿った円盤状に形成された軌道面である。具体的に、この焦点面16は、陰極12から放出された熱電子ｅの衝撃による制動輻射にて発生するＸ線Ｌが、真空外囲器３の拡径部４のＸ線出力窓５から外部へと放出されるように構成されている。これら陰極12および陽極ターゲット14は、これら陰極12と陽極ターゲット14との間に高電圧が印加されて、この陰極12から放出された熱電子ｅを加速し、回転している陽極ターゲット14の焦点面16に熱電子ｅを衝撃させてＸ線Ｌが発生するように構成されている。

陽極ターゲット14は、固定用ナット21によって細長円筒状の回転体としての回転部材22の軸方向の一端側に同軸状に固定されて支持されている。この回転部材22には他端側に向けて開口する開口部23が形成されている。この開口部23内の内周面には、図示しない螺旋溝が形成されてラジアル軸受面とされている。回転部材22は、この回転部材22の他端側が真空外囲器３の縮径部６内に配置されている。

また、回転部材22の開口部23内には、細長円柱状の固定軸24の軸方向の一端側が回転可能に挿入されている。この固定軸24は、細長円筒状の軸受部25を備え、この軸受部25が回転部材22の開口部23内に回転可能に挿入されており、この回転部材22を周方向に向けて回転可能に支持する。軸受部25の外周面には、回転部材22の開口部23内の内周面との間ですべり軸受を構成するためのラジアル軸受面が形成されている。この軸受部25の他端側には、この軸受部25の外径寸法より小さい外径寸法の固定部26が同心状に設けられている。この固定部26は、真空外囲器３の縮径部６の一端面から外側へと突出して、この真空外囲器３に固定されている。

これら固定軸24と回転部材22とによって回転機構27が構成されている。この回転機構27は、回転部材22を介して陽極ターゲット14を回転可能にする液体金属潤滑を用いた滑り軸受構体である。この回転機構27の回転部材22の開口部23のラジアル軸受面と固定軸24の軸受部25のラジアル軸受面との間には、金属潤滑剤としての活性な液体金属28が介在されている。

真空外囲器３の縮径部６の外側には、駆動手段としての誘導電磁コイルである円筒状のステータ29が設置されている。このステータ29は、ハウジング２内に収容されている。

また、真空外囲器３の陰極収容部７の拡径部４側である一端側の開口内縁には、この陰極収容部７の周方向に沿って内側に向けて突出したトラップ部としてのすり鉢円筒状の反跳電子捕獲構造体31が設けられている。この反跳電子捕獲構造体31は、陰極12から放出され陽極ターゲット14にて跳ね返った反跳電子を捕獲するものであり、陰極12から発生して放出された熱電子ｅが陽極ターゲット14の焦点面16へと移動する際の電子軌跡を取り囲むように配置されている。

この反跳電子捕獲構造体31の陰極12側に向いた一側面には、陰極収容部７の中心軸方向に向けてこの陰極収容部７の他端側に傾斜したテーパ状の傾斜面32が設けられている。さらに、この反跳電子捕獲構造体31の陽極ターゲット14側に向いた他側面には、真空外囲器３の拡径部４の他端側の内側面に対して面一な平坦面33が形成されている。そして、この反跳電子捕獲構造体31は、傾斜面32および平坦面33のそれぞれにて反跳電子を捕獲する。

この反跳電子捕獲構造体31の内部には、この反跳電子捕獲構造体31の周方向に向けて貫通した液路34が形成されている。この液路34には、ハウジング２の外側に設置されている冷却手段としてのクーラ装置35に冷却管路36を介して接続されている。クーラ装置35は、このクーラ装置35にて冷却された冷媒としての冷却媒体Ｃを、冷却管路36を介して反跳電子捕獲構造体31の液路34に循環させて、この反跳電子捕獲構造体31と、真空外囲器３の陽極ターゲット14の回転中心に対向する部分とのそれぞれを冷却する。

そして、反跳電子捕獲構造体31は、真空外囲器３と同電位とされ、陽極ターゲット14とは絶縁体である縮径部６を介して電気的に絶縁されているとともに、陰極12とは絶縁体13を介して電気的に絶縁されている。陰極12および陽極ターゲット14には、電源制御装置41からプラス、マイナスの電圧が印加され、これら電圧の値が電源制御装置41で制御される。図１に示す構造では、反跳電子捕獲構造体31を含む真空外囲器３が常に接地電位（０Ｖ）に固定され、陰極12および陽極ターゲット14の印加電圧のみが可変される。

ところで、このＸ線管装置１を用いたＸ線撮影装置による通常撮影にはその撮影部位や方法によって適正なＸ線質が必要となるため、陽極−陰極間電圧はある程度必然的に決定されてしまう。そのため、電源制御装置41は、陽極−陰極間電圧を可変するのではなく、曝射条件に応じて、反跳電子捕獲構造体31を含む真空外囲器３との電位差を陰極12および陽極ターゲット14でそれぞれ可変する。つまり、電源制御装置41は、陰極12と陽極ターゲット14との間の電位差は一定としたまま（変化させず）、曝射条件に応じて、陰極12と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差と、陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差との割合を可変する。なお、曝射条件とは、陽極ターゲット14や反跳電子捕獲構造体31での発熱量の制限、Ｘ線管装置１の使用条件、被写体の撮影部位などの各種の条件が含まれるものとする。

例えば、撮影に必要な陽極−陰極間電圧が１２０ｋＶである場合、図２に示す陽極接地型のように、陽極ターゲット14を０ｋＶ、反跳電子捕獲構造体31を０ｋＶ、陰極12を−１２０ｋＶとしたり、または、図２に示す中性点接地型のように、陽極ターゲット14を＋６０ｋＶ、反跳電子捕獲構造31を０ｋＶ、陰極12を−６０ｋＶとしたり、または、図２に示す陰極接地型のように、陽極ターゲット14を＋１２０ｋＶ、反跳電子捕獲構造体31を０ｋＶ、陰極12を０ｋＶとする。このような電位差の割合の可変は、連続的に可変させてもよいし、予め設定された電圧幅で段階的に可変させてもよい。そして、具体的に、例えば、反跳電子の捕獲量を多くする曝射条件の場合には、陰極12と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差が陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差より大きくなるように可変し、また、焦点を小さくする曝射条件の場合には、陰極12と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差が陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差より小さくなるように可変する。

電源制御装置41は、図示しない記憶部および制御部を備えており、予め設定された曝射条件に応じた電位差の割合を記憶部に記憶し、制御部により曝射条件に応じた電位差の割合を記憶部の記憶内容から選択して設定する。曝射条件と電位差の割合の組み合わせは、予め実験などでデータベース化しておくことにより選択できる。

また、クーラ装置35は、図示しない冷却制御手段を備えており、この冷却制御手段により、電源制御装置41によって可変される電位差の割合に応じて冷却能力を可変する機能を有している。例えば、電位差の割合によって反跳電子捕獲構造体31での反跳電子の捕獲量が多く、反跳電子捕獲構造体31の発熱量が多くなる場合には冷却能力を高め、逆に、反跳電子捕獲構造体31での反跳電子の捕獲量が少なく、反跳電子捕獲構造体31での発熱量が少なくなる場合には冷却能力を低くする。

次に、本実施の形態のＸ線管装置１の作用について説明する。

まず、Ｘ線管装置１の動作時には、陰極12から放出された熱電子ｅが、この陰極12と陽極ターゲット14との間に印加された高電圧によって加速されてから、この陽極ターゲット14の焦点面16に衝突して、この焦点面16からＸ線Ｌが発生する。

このとき、この熱電子ｅの焦点面16への衝突時の衝突エネルギによる、この焦点面16での局部的な発熱を緩和させるために、ステータ29から回転磁界を回転部材22に作用させて、この回転部材22を回転させて陽極ターゲット14を回転させる。

陽極ターゲット14の焦点面16から放出されたＸ線Ｌは、真空外囲器３の拡径部４のＸ線出力窓５から外部へと照射されてから、人体などの非照射物を透過し、図示しないフィルムまたは検出器に取り出される。

また、この陽極ターゲット14の焦点面16に衝突した熱電子ｅは、この焦点面16で熱とＸ線Ｌとに変換されるが、実際は、この焦点面16にてすべての変換が起こらず、熱電子ｅが跳ね返されて反跳電子ｒ（図３など参照）として散乱する。この陽極ターゲット14の焦点面16にて跳ね返った反跳電子ｒを反跳電子捕獲構造体31に捕獲する。

また、Ｘ線管装置１の動作時には、クーラ装置35により、このクーラ装置35にて冷却された冷却媒体Ｃを反跳電子捕獲構造体31の液路34に循環させ、反跳電子捕獲構造体31と、真空外囲器３の陽極ターゲット14の回転中心に対向する部分とのそれぞれを冷却する。

次に、電源制御装置41により、陰極12と陽極ターゲット14との間の電位差は一定として、陰極12と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差と、陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差との割合を可変させた場合の反跳電子ｒの量と焦点サイズの変化について、図２〜図５を参照して説明する。

図２は、陽極−陰極間電圧が１２０ｋＶのとき、陽極ターゲット14、反跳電子捕獲構造体31、陰極12での電圧配分の一例として、陽極接地型、中性点接地型、陰極接地型の３パターンを示す。図３、図４、図５は、陽極接地型、中性点接地型、陰極接地型の３パターンにそれぞれ対応する模式図を示す。

図３は、陽極ターゲット14を０ｋＶ、反跳電子捕獲構造体31を０ｋＶ、陰極12を−１２０ｋＶとした陽極接地型の場合を示す。

この陽極接地型の場合、陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31とが同電位となるため、陽極ターゲット14で反跳した後のエネルギが比較的低い反跳電子ｒも簡単に反跳電子捕獲構造体31に捕獲できるため、この反跳電子捕獲構造体31で捕獲できる反跳電子ｒの捕獲量は最大となる。そのため、陽極ターゲット14の焦点面以外の部位に帰還する反跳電子ｒや、真空外囲器３に突入する反跳電子ｒが減少し、これら反跳電子ｒによって発生する焦点外Ｘ線が減少する。したがって、陽極ターゲット14の焦点面16から発生するＸ線Ｌに対するノイズ成分を低減できる。

同時に、反跳電子捕獲構造体31での発熱量も最大となる。この反跳電子捕獲構造体31での発熱量は、構造や印加電圧にもよるが、陰極12から陽極ターゲット14に入力した総エネルギに対して、約３０〜４０％のエネルギがとなる。つまり、陽極ターゲット14での発熱量は、陰極12から陽極ターゲット14に入力した総エネルギに対して、約６０〜７０％のエネルギとなる。

この反跳電子捕獲構造体31での膨大な発熱量に対応してクーラ装置35の冷却能力を高め、反跳電子捕獲構造体31の内部を冷却冷媒により例えば沸騰伝熱冷却のような冷却方式により冷却する。

陰極12から陽極ターゲット14に向かう熱電子ｅのビームが陽極ターゲット14と同電位の反跳電子捕獲構造体31により広がり、焦点が広くなる。この熱電子ｅのビームの広がりは反跳電子捕獲構造体31の開口が狭いほど顕著となる。

また、図４は、陽極ターゲット14を＋６０ｋＶ、反跳電子捕獲構造31を０ｋＶ、陰極12を−６０ｋＶとした中性点接地型の場合を示す。

この中性点接地型の場合、陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31との間には電位差があるため、陽極ターゲット14で反跳した反跳電子ｒはその電位差をさかのぼって反跳電子捕獲構造体31に突入しなければいけないため、到達できるエネルギをもった反跳電子ｒが限られてくる。そのため、図３に示す陽極接地型の場合に比べて、反跳電子捕獲構造体31での反跳電子ｒの捕獲量は少なくなり、反跳電子ｒによって発生する焦点外Ｘ線が増すが、反跳電子捕獲構造体31での発熱量が少なくなる。

この反跳電子捕獲構造体31での発熱量は、構造や印加電圧にもよるが、陰極12から陽極ターゲット14に入力した総エネルギに対して、約８〜１６％のエネルギとなる。つまり、陽極ターゲット14での発熱量は、陰極12から陽極ターゲット14に入力した総エネルギに対して、約８４〜９２％のエネルギとなる。

この場合も、この反跳電子捕獲構造体31の冷却は必要となるが、図３に示す陽極接地型に比べて、クーラ装置35の冷却能力は低くて済む。

陰極12から陽極ターゲット14に向かう熱電子ｅのビームは、反跳電子捕獲構造体31の影響を比較的受けにくくなるので、焦点の広がりも少なくなる。

また、図５は、陽極ターゲット14を＋１２０ｋＶ、反跳電子捕獲構造体31を０ｋＶ、陰極12を０ｋＶとした陰極接地型の場合を示す。

この陰極接地型の場合、陽極ターゲット14で反跳した反跳電子ｒは、電位的に反跳電子捕獲構造体31へと突入することはできない。そのため、反跳電子捕獲構造体31での発熱は陽極ターゲット14からの輻射熱や陰極フィラメント11からの輻射熱などのみであり、わずかであり、クーラ装置35による冷却の必要がないか、クーラ装置35の冷却能力は低くて済む。ただし、反跳電子ｒはすべて陽極ターゲット14へ帰還するため、陽極ターゲット14での発熱は最大となる。

陰極12から陽極ターゲット14に向かう熱電子ｅのビームは、反跳電子捕獲構造体31が収束電極の一部となるため、収束する方向であり、小さな焦点を形成しやすく、撮影画像の解像度を高めることができる。

これら図３、図４および図５に示す印加電圧は代表例であり、実際には任意の印加電圧は選択可能である。

次に、どういった基準で印加電圧を選択するかを、図６を参照して説明する。

図６には、横軸に、陽極−反跳電子捕獲構造体間電圧つまり陽極ターゲット14の印加電圧と、陰極−反跳電子捕獲構造体電圧つまり陰極12の印加電圧とを示し、また、縦軸に、陰極12から陽極ターゲット14に入力した総エネルギに対する陽極ターゲット14および反跳電子捕獲構造体31（近傍の真空外囲器３も含む）での発熱量の割合と、熱電子ｅのビームの焦点寸法の相対値を中性点接地型の場合を１として示している。

仮に、陽極ターゲット14は４８ｋＷの発熱量を３０秒まで連続使用可能とし、また、反跳電子捕獲構造体31は１６ｋＷの熱量まで使用可能な構造であるとする。この場合、反跳電子捕獲構造体31は、内部を強制冷却しているため、５〜７秒で飽和温度に達するので、１６ｋＷの連続使用が可能であるとする。

この場合、印加電圧Ａ点では、総入力＝陽極ターゲット14の発熱量なので、陽極ターゲット14の最大許容発熱量４８ｋＷ−３０秒をオーバーしてしまう。そのため、入力仕様は４８ｋＷ−３０秒が最大となる。これが、陽極ターゲット14の入力限界制限である。

逆に、印加電圧Ｂ点では、陽極ターゲット14で７０％の発熱量になるため、４８／０．７＝６８．５７であり、約６８．６ｋＷ−３０秒まで見かけ上入力できることになるが、このとき、反跳電子捕獲構造体31は３０％の発熱量となるため、約２０．６ｋＷの発熱量となる。これでは反跳電子捕獲構造体31の最大許容発熱量１６ｋＷをオーバーしてしまうので使用できない。そのため、１６ｋＷ＝３０％となる総入力１６／０．３=５３．３であり、約５３ｋＷが最大ということになってしまい、印加電圧Ｂ点では５３Ｗが最大入力仕様値となる。これが、反跳電子捕獲構造体31の入力限界制限である。

さらに、印加電圧Ｃ点では、陽極ターゲット14で７５％の発熱量、反跳電子捕獲構造体31で２５％の発熱量となる。この場合、陽極ターゲット14側では４８／０．７５＝６４であり、６４ｋＷまで見かけ上入力可能であり、反跳電子捕獲構造体31側では１６／０．２５＝６４であり、同じく６４ｋＷまでの管球総入力に耐えられることになる。この場合は、双方の限界値が一致しているため、この６４ｋＷが最大入力仕様となる。つまり、印加電圧Ｃ点の印加電圧配分おいて、入力仕様が最大となる。

ただし、同じ焦点を使用した場合、印加電圧Ａ点→Ｃ点→Ｂ点の順で焦点が大きくなってしまうため、最大入力ぎりぎりまで使用しないような条件では、むしろ解像度が高い焦点が小さくなる電圧印加の組み合わせが選択される場合もあるので、曝射条件に合わせて適切な印加電圧配分つまり電位差の割合が選択されることが望ましい。その組み合わせは、予め実験などでデータベース化しておくことで電源制御装置41にて自動選択させることが可能となる。

このように、電源制御装置41により、陰極12と陽極ターゲット14との間の電位差は一定として、陰極12と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差と陽極ターゲット14と反跳電子捕獲構造体31との間の電位差との割合を可変できるため、反跳電子捕獲量や焦点寸法などを任意に可変設定できる。

また、電源制御装置41により、予め設定された曝射条件に応じた電位差の割合を記憶しているため、この記憶内容から曝射条件に応じた電位差の割合を自動選択し、適切に設定できる。

また、クーラ装置35では、電源制御装置41によって可変される電位差の割合に応じて冷却能力を可変するため、反跳電子捕獲構造体31の温度管理を適切にできる。

なお、前記実施の形態では、電源制御装置41による電位差の割合の制御を、回転陽極Ｘ線管に適用した場合について説明したが、陽極が回転しない固定陽極Ｘ線管を用いたＸ線管装置についても同様に適用できる。

本発明の一実施の形態を示すＸ線管装置の断面図である。 同上Ｘ線管装置の陽極接地型、中性点接地型、陰極接地型の印加電圧を示す表である。 同上Ｘ線管装置の陽極接地型の場合の反跳電子を示す模式図である。 同上Ｘ線管装置の中性点接地型の場合の反跳電子を示す模式図である。 同上Ｘ線管装置の陰極接地型の場合の反跳電子を示す模式図である。 同上Ｘ線管装置の印加電圧と発熱量および焦点寸法との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ Ｘ線管装置
12 陰極
14 陽極としての陽極ターゲット
31 反跳電子捕獲構造体
35 冷却手段としてのクーラ装置
41 電源制御装置
ｅ 電子としての熱電子
Ｌ Ｘ線
ｒ 反跳電子

Claims (8)

1. 電子を放出する陰極と、この陰極に対向して陰極から放出された電子の入射によってＸ線を放出する陽極と、前記陰極から放出されて前記陽極で跳ね返った反跳電子を捕獲する反跳電子捕獲構造体とを備えたＸ線管装置の電圧印加方法であって、
   前記陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と前記陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合を可変する
   ことを特徴とするＸ線管装置の電圧印加方法。
2. 陰極と陽極との間の電位差は一定として、陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合を可変する
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線管装置の電圧印加方法。
3. 電位差の割合は、予め曝射条件に応じて設定された電位差の割合から選択する
   ことを特徴とする請求項１または２記載のＸ線管装置の電圧印加方法。
4. 可変される電位差の割合に応じて反跳電子捕獲構造体を冷却する冷却能力を可変する
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のＸ線管装置の電圧印加方法。
5. 電子を放出する陰極と、
   この陰極に対向して陰極から放出された電子の入射によってＸ線を放出する陽極と、
   前記陰極から放出されて前記陽極で跳ね返った反跳電子を捕獲する反跳電子捕獲構造体と、
   前記陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と前記陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合を可変する電源制御装置と
   を具備していることを特徴とするＸ線管装置。
6. 前記陰極と陽極との間の電位差は一定として、前記陰極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差と前記陽極と反跳電子捕獲構造体との間の電位差との割合を可変する
   ことを特徴とする請求項５記載のＸ線管装置。
7. 電源制御装置は、予め設定された曝射条件に応じた電位差の割合を記憶し、この記憶内容から曝射条件に応じた電位差の割合を選択する
   ことを特徴とする請求項５または６記載のＸ線管装置。
8. 反跳電子捕獲構造体を冷却するとともに、電源制御装置によって可変される電位差の割合に応じて冷却能力を可変する冷却手段を具備している
   ことを特徴とする請求項５ないし７いずれか一記載のＸ線管装置。

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