JP2009009794A - X線管装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】一方で外囲器の耐電圧性能を向上させて、他方で径を小さくして偏向電流を下げることができるX線管装置を提供することを目的とする。
【解決手段】偏向コイル10が位置する箇所に相当する外囲器2の中央部分2bを偏向コイル10と同電位の接地電位に構成することで偏向コイル10を外囲器2に近づけることができて、径を小さくして偏向電流を下げることができる。また、その中央部分2bの両端部分である後端部分2aおよび中央接触部分2cに絶縁部を配設することで外囲器2の中央部分2bと外囲器2の陰極5側および6側とを絶縁して構成することで、陰極5側と陽極6側との間で絶縁部が2箇所になる。したがって、外囲器の耐電圧を半分にそれぞれ分けて各絶縁部に持たせばよいので、外囲器の耐電圧性能を向上させることができる。
【選択図】図1

Description

この発明は、医用診断用のX線管装置に係り、特に、陽極が外囲器と一体となって回転する技術に関する。
従来のX線管装置としては、ボールベアリングを用いた回転陽極と、電子放出源としてフィラメントを用いた陰極と、ガラス製の外囲器とを備えた回転陽極型X線管装置がある。これに対し、陽極が外囲器と一体となって回転し、軸中心に設けられた陰極の電子源からの電子ビームを偏向コイルにより偏向させて、陽極のターゲットディスク上の所定位置に焦点を形成する外囲器回転型のX線管装置がある(例えば、特許文献1参照)。かかる回転陽極型や外囲器回転型のX線管装置では、陽極が回転するので、偏向した電子ビームがターゲットディスク上の同一位置に集中して衝突することがない。したがって、ターゲットディスク上の同一位置に集中して熱が発生することなく、同一位置に集中して発生した熱によるターゲットディスクの消耗を防止することができる。
特開平10−69869号公報(第3頁、図1)
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、陰極と陽極とが絶縁されるように、陰極が位置する箇所に相当する外囲器の後端部分を絶縁体によって形成している。この場合には、外囲器の後端部分のみで耐電圧を持たすので、耐電圧性能が低い。例えば、陰極の電位が−75kVで陽極の電位が+75Vの場合には、外囲器の後端部分である絶縁体は、150kVの耐電圧が必要になる。また、偏向コイルを外囲器から離す必要があり、偏向コイルが大型化し、偏向電流も大きくなる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、一方で外囲器の耐電圧性能を向上させて、他方で径を小さくして偏向電流を下げることができるX線管装置を提供することを目的とする。
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを偏向させる偏向コイルと、その偏向コイルによって偏向した電子ビームの衝突によりX線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、陽極が前記外囲器と一体となって回転する構造の外囲器回転型のX線管装置であって、前記偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成するとともに、前記中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成することで偏向コイルを外囲器に近づけることができて、径を小さくして偏向電流を下げることができる。また、その中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することで、陰極側と陽極側との間で絶縁部が2箇所になる。したがって、外囲器の耐電圧をそれぞれ分けて各絶縁部に持たせばよいので、外囲器の耐電圧性能を向上させることができる。ここで、本明細書での「同電位」とは、一定の電位幅を含んでおり、例えば±10kV程度の幅までは同電位に含まれるとする。
なお、上述した発明では、偏向コイルの電位は、接地電位であってもよいし、それ以外の電位であってもよいが、電位の制御を簡易にすることを考慮すれば、偏向コイルを接地するのが好ましい。すなわち、偏向コイルが接地されているときに、外囲器の中央部分を接地電位にして、偏向コイルと同電位に構成するのが好ましい(請求項2に記載の発明)。
この発明に係るX線管装置によれば、偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成し、その中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することで、一方で外囲器の耐電圧性能を向上させて、他方で径を小さくして偏向電流を下げることができる
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図1は、実施例に係るX線管装置の概略断面図であり、図2は、図1との比較のための従来のX線管装置の概略断面図である。
図1に示すように、本実施例に係る外囲器回転型のX線管装置1は、真空排気された外囲器2を備えている。この外囲器2内に、高温に加熱され熱電子を放出するフィラメント3と、このフィラメント3を溝の中に取り付けた集束電極4とを収容し、この2つで陰極5を構成する。外囲器2は、この発明における外囲器に相当し、陰極5は、この発明における陰極に相当する。
陰極5と対向位置の外囲器2の端面には陽極6を配設している。陰極5および陽極6には、スリップリング機構(図示省略)により陰極側回転軸7および陽極側回転軸8を介して、高電圧発生源(図示省略)から高電圧を印加している。加熱されたフィラメント3から電子ビーム9を発生させる。電子ビーム9は高電圧が作る電界により陽極6に向けて加速する。電子ビーム9は、外囲器2外に設けられた偏向コイル10により偏向され、陽極6のターゲットディスク傾斜部11に衝突し、焦点12を形成し、X線13を発生させる。X線13は外囲器2の放射口14から放射される。陽極6は、この発明における陽極に相当する。偏向コイル10は、この発明における偏向コイルに相当する。
外囲器2の具体的な構造については、従来の図2と比較しながら後述する。X線13が放射される放射口14を、アルミニウム、チタンなどのX線透過性のよい金属で形成する。フィラメント3は、電子源として線状のタングステンコイルやタングステン板等のフィラメントが用いられる。
外囲器2の陰極5側には回転軸7を挿入し、陽極6側にも回転軸8を装着している。陽極6側の回転軸8は回転駆動部(図示省略)に連結されて回転し、これに伴い外囲器2も回転する。
次に、外囲器2の具体的な構造について、従来の図2と比較しながら説明する。従来の場合、図2に示すように、後端部分2Aを除いて外囲器2をステンレス鋼などの金属で形成する。この外囲器2の後端部分2Aは、陰極5が位置する箇所に相当し、この後端部分2Aを、無機物質を原料として焼結された焼結物(例えば炭素ケイ素や窒化ケイ素)などの絶縁体によって形成している。このように形成することで外囲器の陰極5側(すなわち後端部分)および陽極6側(すなわち前端部分)を互いに絶縁して構成する。
この場合には、上述したように外囲器2の後端部分2Aのみで耐電圧を持たすので、耐電圧性能が低い。例えば、陰極5の電位が−75kVで陽極6の電位が+75Vの場合には、外囲器2の後端部分2Aである絶縁体は、150kVの耐電圧が必要になる。また、偏向コイル10を外囲器2から離す必要があり、偏向コイル10が大型化し、偏向電流も大きくなる。
そこで、本実施例の場合、図1に示すように、外囲器2を、陰極5が位置する箇所に相当する後端部分2aと、偏向コイル10が位置する箇所に相当する中央部分2bと、中央部分2bよりも陽極6側に接触する中央接触部分2cと、陽極6が位置する箇所に相当する前端部分2dとに分ける。後端部分2aおよび中央接触部分2cを、無機物質を原料として焼結された焼結物(例えば炭素ケイ素や窒化ケイ素)などの絶縁体によって形成する。また、中央部分2bおよび前端部分2dを、ステンレス鋼などの金属で形成する。
このように形成することで、中央部分2bの両端部分は、後端部分2aおよび中央接触部分2cとなる。したがって、中央部分2bの両端部分である後端部分2aおよび中央接触部分2cに絶縁部を配設することになる。なお、偏向コイル10を接地するとともに、中央部分2bも接地する。これによって外囲器2の中央部分2bを偏向コイル10と同電位の接地電位に構成する。上述したように、本明細書中での「同電位」は、一定の電位幅を含んでおり、例えば±10kV程度の幅までは同電位に含まれることに留意されたい。
本実施例に係るX線管装置1によれば、偏向コイル10が位置する箇所に相当する外囲器2の中央部分2bを偏向コイル10と同電位の接地電位に構成することで偏向コイル10を外囲器2に近づけることができて、径を小さくして偏向電流を下げることができる。また、その中央部分2bの両端部分である後端部分2aおよび中央接触部分2cに絶縁部を配設することで外囲器2の中央部分2bと外囲器2の陰極5側および6側とを絶縁して構成することで、陰極5側と陽極6側との間で絶縁部が2箇所になる。例えば、陰極5の電位が−75kVで陽極6の電位が+75Vの場合には、後端部分2aである絶縁体は75kVと半分になり、中央接触部分2cである絶縁体も75kVと半分になる。したがって、外囲器の耐電圧を半分にそれぞれ分けて各絶縁部に持たせばよいので、外囲器の耐電圧性能を向上させることができる。
本実施例では、偏向コイル10が接地されているときに、外囲器2の中央部分2bを接地電位にして、偏向コイル10と同電位に構成している。したがって、接地電位にすることで電位の制御を簡易にすることができる。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)非破壊検査機器などの工業用装置やX線診断装置などの医用装置にも適用することができる。
(2)上述した実施例では、陰極4としてタングステンコイル等のフィラメントのように熱電子放出型を例に採って説明したが、電界によるトンネル効果によって電子ビームを放出させる電界放出型にも適用することができる。
(3)上述した実施例では、偏向コイル10の電位は、接地電位であったが、外囲器2の中央部分2bと同電位であれば、接地電位以外の電位であってもよい。電位の制御を簡易にすることを考慮すれば、実施例のように偏向コイル10を接地するのが好ましい。
(4)上述した実施例では、前端部分2dを金属で形成したが、陽極6のみに電位が供給される構造であれば、前端部分2dも中央接触部分2cと同様に絶縁体で形成してもよい。
(5)上述した実施例では、中央部分2bおよび前端部分2dを金属で形成したが、導電性物質であれば、カーボンに例示されるように特に限定されない。
(6)上述した実施例では、外囲器2の中央部分2bを接地電位にして、偏向コイル10と同電位に構成したが、中央部分2bと偏向コイル10とを電気的に接続することで偏向コイル10と同電位に構成してもよい。
実施例に係るX線管装置の概略断面図である。 図1との比較のための従来のX線管装置の概略断面図である。
符号の説明
2 … 外囲器
2a … 後端部分
2b … 中央部分
2c … 中央接触部分
2d … 前端部分
5 … 陰極
6 … 陽極
10 … 偏向コイル

Claims (2)

  1. 電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを偏向させる偏向コイルと、その偏向コイルによって偏向した電子ビームの衝突によりX線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、陽極が前記外囲器と一体となって回転する構造の外囲器回転型のX線管装置であって、前記偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成するとともに、前記中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することを特徴とするX線管装置。
  2. 請求項1に記載のX線管装置において、前記偏向コイルが接地されているときに、前記外囲器の中央部分を接地電位にして、偏向コイルと同電位に構成することを特徴とするX線管装置。
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