JP2011003388A - Ｘ線管及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】陽極接地型のＸ線管において筐体内の塵埃に起因する異常放電を抑制する。
【解決手段】本発明のＸ線管は、真空筐体１０６と、真空筐体に収容された陽極１０２と、真空筐体に陽極と互いに電極面を対向させて収容された陰極１０１と、陰極の電極面の反対側の面に接続されて真空筐体から引き出される導体を真空筐体の内部で覆ってなる絶縁体１１０とを備え、真空筐体及び陽極に接地電位が与えられ、陰極に負電位が与えられる陽極接地型として構成される。上記課題を解決するため、陰極及び絶縁体の外周面とこの外周面に対向する真空筐体の内壁面との間に、接地電位が与えられ穴が形成された導電性の電界緩和部材１０７が設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、Ｘ線管及びＸ線ＣＴ装置に係り、特に、陽極接地型のＸ線管及び陽極接地型のＸ線管を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管から扇状のＸ線ビームを被検体に照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線管と対向する位置に配置したＸ線検出器で検出し、この検出したデータを画像処理して被検体の断層像を撮影するものである。

Ｘ線検出器は円弧状に配列された数百個以上の検出素子群で構成され、被検体を挟んでＸ線管に対向して配置されており、検出素子の数に対応した数の放射状に分布するＸ線を検出する。Ｘ線管、検出器、及びこれらを搭載するスキャナ回転盤等により構成されたスキャナが被検体の周りを３６０度回転する時に一定角度ごとに被検体の透過Ｘ線を検出することにより被検体の断層像が構成される。

近年、三次元画像の生成が可能となるらせん軌道スキャンと呼ばれるスキャンが可能なＸ線ＣＴ装置（らせんＣＴ）や、検出器を多列化した多列検出器ＣＴ（マルチスライスＣＴ）が普及しており、従来に比べてＸ線照射量を増やすためにＸ線管に供給する電力を増大させる必要が生じている。

一方で、Ｘ線管に供給する電力を増大させることにより、Ｘ線管内で異常放電が生じるおそれがある。Ｘ線管内の異常放電の原因はいくつか考えられるがその一つにＸ線管内の塵埃に起因するものが挙げられる。塵埃は製造時に混入したものもあれば、Ｘ線管内で回転陽極を支持する軸受けの磨耗等により発生したものもある。

塵埃による異常放電は以下のようなメカニズムで発生すると考えられる。すなわち、Ｘ線管内の塵埃は陰極と陽極による高電界により帯電する。塵埃が正に帯電した場合、塵埃は陰極に向かって加速される。一方、塵埃が負に帯電した場合、塵埃は陽極に向かって加速される。また、場合によっては塵埃がＸ線管の筐体や絶縁体に向かって加速されることもある。加速された塵埃は陰極、陽極、筐体又は絶縁体に衝突すると、そのエネルギーが熱となり、塵埃、又は塵埃が衝突した陰極、陽極、筐体、絶縁体の一部がガス又はプラズマに変化する。ガス又はプラズマは絶縁性能を低下させ、Ｘ線管内で異常放電を発生させると考えられる。

特許文献１には、このようにＸ線管内の塵埃を原因とする異常放電を防止する方法として、いわゆる中性点接地型Ｘ線管において、陽極と陰極との電位差に起因する電界の影響を受けない位置に塵埃を捕捉する塵埃捕捉容器を設け、Ｘ線管の回転にともなう遠心力で塵埃を塵埃捕捉容器に移動させて異常放電を防止することが記載されている。

特開２００７−１７９８８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、いわゆる中性点接地型のＸ線管を対象とするものであり、いわゆる陽極接地型のＸ線管において塵埃に起因する異常放電を効果的に抑制することについては考慮されていない。

すなわち、特許文献１に記載されたＸ線管は、絶縁性の筐体には陽極電位から陰極電位へ向かう筐体の沿面方向に電位勾配が生じているため、塵埃捕捉容器を筐体の沿面方向に延在させることができない。このため、塵埃捕捉容器を陽極と陰極に対向する絶縁性の筐体の概ね中央付近の一部にしか設置できないので、Ｘ線管内の塵埃の捕捉領域が小さくなり、異常放電を防止することができないおそれがある。

そこで本発明は、陽極接地型のＸ線管において筐体内の塵埃に起因する異常放電を抑制することを課題とする。

本発明のＸ線管は、真空筐体と、真空筐体に収容された陽極と、真空筐体に陽極と互いに電極面を対向させて収容された陰極と、陰極の電極面の反対側の面に接続されて真空筐体から引き出される導体を真空筐体の内部で覆ってなる絶縁体とを備えており、真空筐体及び陽極に接地電位が与えられ、陰極に負電位が与えられる陽極接地型のＸ線管である。上記課題を解決するための第１態様は、陰極及び絶縁体の外周面とこの外周面に対向する真空筐体の内壁面との間に、接地電位が与えられ穴が形成された導電性の電界緩和部材を設けることを特徴としている。

すなわち、陽極接地型のＸ線管では、陰極の負電位と真空筐体の接地電位の電位差に起因して、陰極及び絶縁体の外周面とこの外周面に対向する真空筐体の内壁面との間に電界が生じている。この電界領域に接地電位が与えられ穴が形成された導電性の電界緩和部材を設けることにより、真空筐体の内壁面と電界緩和部材との間の領域の電界が緩和される。その結果、この電界が緩和された領域に入った真空筐体内の塵埃を捕捉することができるので、陽極接地型のＸ線管の塵埃に起因する異常放電を抑制することができる。

また、電界緩和部材は、陰極及び絶縁体の外周面とこの外周面に対向する真空筐体の内壁面との間に、導体の引き出し方向に延在して設けられてなる金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかとすることができる。また、電界緩和部材を筒状に形成された金属網又は金属メッシュとし、陰極及び絶縁体の外周面と距離を離してこの外周面を覆うように設けることができる。

つまり、陽極接地型のＸ線管では、真空筐体が一様に接地電位となっているため電界緩和部材を導体の引き出し方向に延在して設けることができる。その結果、真空筐体の内壁面と電界緩和部材との間の電界が緩和される領域が大きくなるため、真空筐体内に存在する塵埃を効率よく電界緩和領域に捕捉することができる。

また、Ｘ線管がＸ線ＣＴ装置に用いられるＸ線ＣＴ用Ｘ線管である場合、電界緩和部材は、陰極及び絶縁体の外周面とこの外周面に対向する真空筐体の内壁面との間の、Ｘ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなって遠心力が働く方向側に、導体の引き出し方向に延在して設けられてなる金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかとすることができる。

つまり、Ｘ線ＣＴ装置に用いられるＸ線ＣＴ用Ｘ線管は、Ｘ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなって被検体の周りを回転するので、Ｘ線管には回転にともなう遠心力が生じ、Ｘ線管内の塵埃に遠心力が作用する。そこで、電界緩和部材をＸ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなって遠心力が働く方向側に設けることで、塵埃を遠心力により真空筐体の内壁面と電界緩和部材との間の電界が緩和された領域に移動させて捕捉することができる。

本発明の陽極接地型のＸ線管の上記課題を解決する第２の態様は、陰極及び絶縁体の外周面に対向する真空筐体の内壁面に、陰極と真空筐体との電位差に起因する電界を緩和する溝を形成することである。

すなわち、真空筐体の内壁面に溝を形成することにより、この溝の底部では陰極の負電位と真空筐体の接地電位の電位差に起因して生じる電界を緩和することができる。その結果、この溝の底部の電界が緩和された領域に入った真空筐体内の塵埃を捕捉することができるので、陽極接地型のＸ線管の塵埃に起因する異常放電を抑制することができる。

溝は、陰極及び絶縁体の外周面に対向する真空筐体の内壁面に、導体の引き出し方向に延在して形成することにより、溝の底部の電界が緩和された領域を大きくすることができるので効果的に塵埃を捕捉することができる。

また、真空筐体に接続され穴が形成された金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかの蓋部材を、溝を覆うように蓋状に設けることにより、溝の底部だけではなく溝の底面、側面及び蓋部材で囲まれる溝の内部全体の電界を緩和することができるので、より塵埃を効果的に捕捉することができる。

Ｘ線管がＸ線ＣＴ装置に用いられるＸ線ＣＴ用Ｘ線管である場合は、溝は、陰極及び絶縁体の外周面と対向する前記真空筐体の内壁面の、Ｘ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向側に、導体の引き出し方向に延在して形成することができる。これによれば、Ｘ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなってＸ線管内の塵埃に遠心力が作用し、この遠心力によって電界が緩和された溝の底部に移動した塵埃を捕捉することができる。

本発明によれば、陽極接地型のＸ線管において筐体内の塵埃に起因する異常放電を抑制することができる。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。 陰極接地型Ｘ線管の構成を示す断面図である。 陽極接地型Ｘ線管の構成を示す断面図である。 第１実施例の陽極接地型Ｘ線管の構成を示す断面図である。 第１実施例の陽極接地型Ｘ線管の構成を示す断面図である。 第１実施例の陽極接地型Ｘ線管の変形例を示す断面図である。 第１実施例の陽極接地型Ｘ線管の変形例を示す断面図である。 第１実施例の陽極接地型Ｘ線管の変形例を示す断面図である。 第２実施例の陽極接地型Ｘ線管の構成を示す断面図である。 第２実施例の陽極接地型Ｘ線管の構成を示す断面図である。 第２実施例の陽極接地型Ｘ線管の変形例を示す断面図である。 第２実施例の陽極接地型Ｘ線管の変形例を示す断面図である。 第２実施例の陽極接地型Ｘ線管の変形例を示す断面図である。

以下、本発明を適用してなるＸ線管及びＸ線ＣＴ装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。また、本実施形態ではＸ線ＣＴ装置に用いられるＸ線ＣＴ用Ｘ線管を例に挙げて説明するが、これに限らず工業用の陽極接地型のＸ線管に本発明を適用することができる。

図１は本実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。図１に示すように本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、商用電源１から電力の供給を受ける周波数変換器２と、周波数変換器２から出力される高周波交流が供給される電力伝達用ブラシ３と、Ｘ線ＣＴ装置の各種部品が載置されるスキャナ回転盤４と、スキャナ回転盤４の盤面に円状に設けられた電力伝達用スリップリング５を備えている。電力伝達用ブラシ３はスキャナ回転盤４に固定された電力伝達用スリップリング５と摺動可能に接触されている。これによりスキャナ回転盤４が回転していても周波数変換器２から出力される高周波交流が常時電力伝達用ブラシ３を介して電力伝達用スリップリング５に電気的に導通する。

また、Ｘ線ＣＴ装置は、電力伝達用スリップリング５に接続された高電圧発生装置６と、高電圧発生装置６と接続されたＸ線管７と、被検体１０を載置する寝台９を挟んでＸ線管７と対向するＸ線検出器１１とを備えている。Ｘ線管７とＸ線検出器１１は被検体１０を載置する寝台９を挟んで対向するようにスキャナ回転盤４に搭載されており、スキャナ回転盤の回転にともなって回転する。また、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器１１と接続されたデータ収集システム１２と、スキャナ回転盤４の盤面に電力伝達用スリップリング５より小さな径の円状に設けられたデータ伝達用スリップリング１３と、データ伝達用スリップリング１３と摺動可能に接続されたデータ伝達用ブラシ１４と、データ伝達用ブラシ１４に接続された画像再構成装置１５とを備えている。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を簡単に説明する。周波数変換器２から供給される高周波交流は高電圧発生装置６にて高電圧直流に変換されてＸ線管７に供給される。Ｘ線管７は高電圧直流の供給を受けて内部で電子ビームを発生し、電子ビームがターゲットに当たりＸ線ビーム８が発生する。

Ｘ線ビーム８は寝台９に載った被検体１０を透過し、Ｘ線ビーム８の強度がＸ線検出器１１で電気信号に変換される。この電気信号はデータ収集システム１２でデジタル信号に変換され、データ伝達用スリップリング１３とデータ伝達用ブラシ１４を介して画像再構成装置１５に送られる。これらの動作はスキャナを被検体１０の周りを回転させながら所定の角度ごとに行なわれる。画像再構成装置１５は得られたＸ線強度のデータを基に画像を再構成して、被検体１０の断層像データを出力する。断層像データはコンピュータ１６に送られ、画像表示装置１７で断層像を表示し、断層像データを画像記録装置１８に記憶することができる。

ところで、従来のＸ線ＣＴ装置では1枚の断層像を得るためにスキャナを1回転させるため、細かく寝台を動かしながら何度も撮影する必要があり、撮影時間が長くかかった。近年、三次元画像の生成が可能となるらせん軌道スキャンと呼ばれる（ヘリカルスキャン、スパイラルスキャン、ボリュームスキャンとも呼ばれる）スキャンが可能なＸ線ＣＴ装置（らせんＣＴ）が普及してきた。このらせんＣＴはスキャナが連続回転を行うと同時に、寝台を体軸方向に一定速度で移動させることにより、Ｘ線管は被検体に対し相対的にらせん運動をさせるものである。

このらせんＣＴは撮影中にスキャナの回転と並行して撮影位置も変えているため、全体の撮影時間が短縮できる。また、撮影中に体軸方向にも連続走査しているため、三次元データを収集できる。このらせん軌道スキャンを実現するためには、スキャナを回転しながらＸ線を連続的に発生させるため、Ｘ線管には高電圧かつ大電流を供給する必要がある。

また一方、近年のＸ線ＣＴ装置は例えば心臓の診断も可能とするために、検出器を多列化した多列検出器ＣＴ（マルチスライスＣＴ）が開発され、また、回転速度もますます高速化する傾向にある。スキャナの１回転に要する時間が例えば０．４秒以下のＸ線ＣＴ装置が要望されるようになってきた。

従来のＸ線ＣＴ装置と比較すると、このような高速回転型Ｘ線ＣＴ装置はスキャナ１回転あたりでＸ線管の照射するＸ線量が少なくなってしまうため、検出器でノイズが混入し、撮影した画像のノイズが増大するという問題がある。したがって、Ｘ線管の単位時間当たりのＸ線照射量を増やすため、Ｘ線管に供給する電力を増大させる必要がある。

このように、近年のＸ線ＣＴ用Ｘ線管ではＸ線照射量を増やすため、Ｘ線管に供給する電力を増大させる必要が生じているが、その一方で、Ｘ線管に供給する電力の増大にともなってＸ線管内で異常放電が生じるおそれがある。医療機器であるＸ線ＣＴ装置においては、異常放電等の絶縁不良はシステム全体の停止やＸ線管の交換を伴うことから、Ｘ線管の絶縁信頼性を高める必要がある。

塵埃による異常放電は以下のようなメカニズムで発生すると考えられる。すなわち、Ｘ線管内の塵埃は陰極と陽極による高電界により帯電する。塵埃が正に帯電した場合、塵埃は陰極に向かって加速される。一方、塵埃が負に帯電した場合、塵埃は陽極に向かって加速される。また、場合によっては塵埃が筐体や絶縁体に向かって加速されることもある。加速された塵埃は陰極、陽極、筐体または絶縁体に衝突すると、そのエネルギーが熱となり、塵埃または衝突した陰極、陽極、筐体または絶縁体の一部がガスまたはプラズマに変化する。ガスまたはプラズマは絶縁性能を低下させ、Ｘ線管内で異常放電を発生させる。

このようなＸ線管内の塵埃を原因とする異常放電を防止する方法として、従来、いわゆる中性点接地型Ｘ線管において、陽極と陰極との電位差に起因する電界の影響を受けない位置に塵埃を捕捉する塵埃捕捉容器を設け、Ｘ線管の回転にともなう遠心力で塵埃を塵埃捕捉容器に移動させて異常放電を防止することが知られている。

図２は中性点接地型のＸ線管の構成を示す断面図である。図２に示すように、中性点接地型のＸ線管は、内部が真空に保たれる真空筐体１０５と、真空筐体１０５に収容された陰極１０１と、陰極１０１と電極面を対向させて収容された陽極１０２とを備えて構成されている。陰極１０１には負電圧が印加され、陽極１０２には正電圧が印加されることにより、電子ビームが発生し、電子ビームが陽極１０２に衝突する際にＸ線が発生するようになっている。陽極１０２は過熱を防止するためロータ１０３とステータ１０４からなるモータにより回転するようになっている。陰極１０１と陽極１０２の間には例えば１００ｋＶを超える電位差があるため、真空筐体１０５はガラス等で構成される絶縁体で形成されている。

このような中性点接地型のＸ線管において塵埃捕捉容器を設ける場合、真空筐体１０５には陽極側と陰極側との電位差に起因して沿面方向に電界が生じているため、塵埃捕捉容器を真空筐体１０５の沿面方向に長くすることができない。その結果、概ね真空筐体１０５の中央付近の一部にしか設置できないので、Ｘ線管内の塵埃の一部しか電界が緩和された塵埃捕捉容器に移動させることができず、完全に異常放電を防止することができないという問題点がある。

これに対して本実施形態のＸ線管は、陽極接地型のＸ線管を対象としている。図３は本実施形態の陽極接地型Ｘ線管の構成を示す断面図である。陽極接地型のＸ線管は、内部が真空に保たれる真空筐体１０６と、真空筐体１０６に収容された陽極１０２と、真空筐体１０６に陽極１０２と互いに電極面を対向させて収容された陰極１０１と、陰極１０１の電極面の反対側の面に接続されて真空筐体１０６から引き出される図示していない導体を真空筐体１０６の内部で覆ってなる絶縁体１１０とを備えて構成される。また、真空筐体１０６及び陽極１０２には接地電位が与えられ、陰極１０１には負電位が与えられるようになっている。

陰極１０１には電子を放出するためのフィラメントまたは電極が設置されており、陰極１０１に負電圧が印加され、陽極１０２が接地電位であるため、両者の間に電位差が発生することにより電子ビームが発生し、電子ビームが陽極１０２の電極面に衝突する際にＸ線が発生する。陽極１０２は回転軸を介してロータ１０３に結合されており、ステータ１０４が発生する磁場によりロータ１０３が回転することにより、陽極１０２も回転する構造となっている。陽極１０２の過熱を防止するためロータ１０３とステータ１０４からなるモータにより陽極１０２は回転するようになっている。

ここで、陰極１０１と陽極１０２の間には例えば１００ｋＶを超える電位差が生じるため、陰極１０１と真空筐体１０６の間つまり陰極１０１の電極面と反対側の面から真空筐体１０６の壁面までの導体を覆うようにセラミックス等で構成される絶縁体１１０で絶縁されている。陰極１０１は絶縁体１１０で支持されている。真空筐体１０６は強度に優れた金属で構成することにより、スキャナの高速回転による遠心力に対して強度を有する構造とすることができる。例えば材料はステンレス、チタン合金等の金属を用いることができる。なお、絶縁体１１０の内部には、陰極１０１と接続されるケーブルヘッドの導体を覆う表面接地のケーブルヘッド絶縁体の先端部が挿入される空間が形成されている。以下、真空筐体１０６に存在する塵埃に起因する異常放電を抑制するための具体的な構造を、実施例を用いて説明する。

図４は第１実施例の陽極接地型のＸ線管の構成を示す断面図であり、図５は図４の破線１０８における断面図である。図４，５に示すように、陰極１０１及び絶縁体１１０の外周面とこの外周面に対向する真空筐体１０６の内壁面との間に、電界緩和部材１０７が設けられている。電界緩和部材１０７は、筒状に形成された金属網又は金属線を編んだメッシュで形成され、陰極１０１及び絶縁体１１０の外周面と距離を離してこの外周面を覆うように設けられている。

電界緩和部材１０７は金属網又は金属メッシュに限らず、穴が形成された金属板とすることもできる。また電界緩和部材１０７は金属に限らず導電性を有する部材を用いることができる。電界緩和部材１０７に接地電位を与えるために、電界緩和部材１０７は真空筐体１０６に接続されている。なお電界緩和部材１０７は厳密に接地電位とする必要はなく接地電位に近い電位となるように絶縁体１１０に接続されていてもよい。要は電界緩和部材１０７とこれに対向する真空筐体１０６の内壁面との間の電界を緩和できればよい。

このような構成にすることにより、電界緩和部材１０７と真空筐体１０６の間の電界を緩和することができる。これまでの実験では真空筐体１０６内面の電界を約０．１ｋＶ／ｍｍ以下とすることにより、塵埃を原因とする異常放電を防止することができることがわかっている。電界緩和部材１０７はチタン、ニッケル、モリブデン、タンタル、クロム、タングステン等の金属又はこれらを含む合金が望ましい。これらの金属は融点が高く、真空中での放電が発生しにくい材料である。

本実施例によれば、Ｘ線管内の塵埃はＸ線管を搭載したスキャナの回転による遠心力で低電界の電界緩和部材１０７と真空筐体１０６の間に入り込み、電界の加速を受けないことにより、塵埃が電界緩和部材１０７と真空筐体１０６の間に留まり、Ｘ線管の異常放電を防止することができる。また本実施形態のような陽極接地型のＸ線管では、真空筐体１０６が一様に接地電位となっているため電界緩和部材１０７を陰極の導体の引き出し方向に延在して設けることができる。その結果、真空筐体１０６の内壁面と電界緩和部材１０７との間の電界が緩和される領域が大きくなるため、真空筐体１０６内に存在する塵埃を効率よく電界緩和領域に捕捉することができる。また、陰極１０１、陽極１０２間に電位差を発生させる前にスキャナを回転させることで、真空筐体１０６の内壁面と電界緩和部材１０７との間の空間に塵埃を移動させてから陰極１０１、陽極１０２間に電界をかけることができるので、より確実に塵埃を原因とする異常放電を防止することができる。

なお、本実施例は、電界緩和部材１０７は陰極１０１及び絶縁体１１０と真空筐体１０６が正対する箇所だけ設置する例を挙げたが、構造上電界が発生する箇所にも追加して設置しても良い。また、本実施例では、電界緩和部材１０７は陰極１０１及び絶縁体１１０の周囲に筒状に配置しているが、これに限らずＸ線管を搭載したスキャナの回転運動による遠心力で塵埃が移動する外側向きの面だけに設置しても良い。

すなわち、図６〜図８は第１実施例の変形例を示す断面図であり、図４の破線１０８における断面図である。この変形例は、陰極１０１及び絶縁体１１０の外周面とこの外周面に対向する真空筐体１０６の内壁面との間の、Ｘ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなって遠心力が働く方向側に、導体の引き出し方向に延在して電界緩和部材１０７を設けるものである。図６〜８において矢印１１１はＸ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向を示している。

図６〜８のように、電界緩和部材１０７はＸ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向側にのみ設けられており、かつ導体の引き出し方向に延在して設けられている。電界緩和部材１０７は穴あき金属板、金属網、又は金属メッシュとすることができる。電界緩和部材１０７は図６のように平らな金属板、金属網、又は金属メッシュとすることもできるし、図７のように真空筐体１０６の内壁面の湾曲に沿って湾曲するようなものとすることもできる。また図８のように真空筐体１０６の内壁面の湾曲と反対側に凸になるように金属板、金属網、又は金属メッシュを折り曲げて塵埃が捕捉される領域を大きく形成することもできる。なお、本構成においても、陰極１０１、陽極１０２間に電位差を発生させる前にスキャナを回転させることで、真空筐体１０６の内壁面と電界緩和部材１０７との間の空間に塵埃を移動させてから陰極１０１、陽極１０２間に電界をかけることができるので、より確実に塵埃を原因とする異常放電を防止することができる。

図９は第２実施例の陽極接地型のＸ線管の構成を示す断面図であり、図１０は図９の破線１０８における断面図である。図９，１０に示すように、陰極１０１及び絶縁体１１０の外周面に対向する真空筐体１０６の内壁面に、陰極１０１と真空筐体１０６との電位差に起因する電界を緩和する溝１０９（くぼみ）が形成されている。また、溝１０９はＸ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向側に、陰極の導体の引き出し方向に延在して形成されている。さらに、真空筐体１０６に接続され穴が形成された金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかの蓋部材１１２が、溝１０９を覆って蓋状に設けられている。なお、図１０において矢印１１１はＸ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向を示している。

本実施例では、真空筐体１０６の陽極１０２が収容されている領域まで延在して溝１０９を形成しているが、これに限らず陰極１０１及び絶縁体１１０と真空筐体１０６が正対する箇所だけ形成してもよい。また、構造上電界が発生する箇所に追加して形成してもよい。本実施例によれば、溝１０９の底面の電界を緩和することができる。これまでの実験では溝１０９底面の電界を０．１ｋＶ／ｍｍ以下とすることにより、塵埃を原因とする異常放電を防止することができることがわかっている。

また、本実施例にように、溝１０９に金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかの蓋部材１１２を設けることにより、溝１０９の底部だけではなく溝１０９の内部全体を電界が緩和された領域とすることができるので、より塵埃を効果的に捕捉することができる。蓋部材１１２はチタン、ニッケル、モリブデン、タンタル、クロム、タングステン等の金属またはこれらを含む合金が望ましい。これらの金属は融点が高く、真空中での放電が発生しにくい材料である。以上、本実施例によれば、Ｘ線管内の塵埃はＸ線管を搭載したスキャナの回転による遠心力で低電界の溝１０９内に入り込み、電界の加速を受けないことにより、塵埃が溝１０９内に留まり、Ｘ線管の異常放電を防止することができる。

なお、上記説明では溝１０９に金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかの蓋部材１１２を設けることを例に挙げて説明したが、これに限らず蓋部材１１２を設けないで溝１０９を形成するのみとすることができる。図１１は第２実施例の変形例を示す断面図であり、図９の破線１０８における断面図である。図１１において矢印１１１はＸ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向を示している。この変形例によれば、溝１０９の底部では陰極１０１の負電位と真空筐体１０６の接地電位の電位差に起因して生じる電界を緩和することができる。その結果、真空筐体１０６内に存在する塵埃をこの溝１０９の底部の電界が緩和された領域に捕捉することができるので、陽極接地型のＸ線管の塵埃に起因する異常放電を抑制することができる。

また、上記第２実施例では真空筐体１０６の円筒状の壁の一部を突出させることにより溝１０９を形成する例を示したが、これには限られない。すなわち、図１２，図１３は第２実施例の変形例を示す断面図であり、図９の破線１０８における断面図である。図１２，図１３において矢印１１１はＸ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向を示している。図１２，１３に示すように、真空筐体１０６の内壁面を凹状に削って溝１０９を形成することもできる。この変形例においても、図１２のように溝１０９の開口部に蓋部材１１２を設けて溝１０９の底面、側面及び蓋部材１１２で囲まれる領域の電界を緩和して塵埃を細くすることもできる。また、図１３のように溝１０９を形成するのみで蓋部材１１２を設けない場合であっても、溝１０９の底部は電界が緩和されるので塵埃を捕捉することができる。なお、本実施例においても、陰極１０１、陽極１０２間に電位差を発生させる前にスキャナを回転させることで、真空筐体１０６の内壁面と電界緩和部材１０７との間の空間に塵埃を移動させてから陰極１０１、陽極１０２間に電界をかけることができるので、より確実に塵埃を原因とする異常放電を防止することができる。

４ スキャナ回転盤
７ Ｘ線管
１０ 被検体
１１ Ｘ線検出器
１５ 画像再構成装置
１０１ 陰極
１０２ 陽極
１０５，１０６ 真空筐体
１０７ 電界緩和部材
１０９ 溝
１１０ 絶縁体
１１２ 蓋部材

Claims (9)

1. 真空筐体と、該真空筐体に収容された陽極と、前記真空筐体に前記陽極と互いに電極面を対向させて収容された陰極と、該陰極の前記電極面の反対側の面に接続されて前記真空筐体から引き出される導体を前記真空筐体の内部で覆ってなる絶縁体とを備え、前記真空筐体及び前記陽極に接地電位が与えられ、前記陰極に負電位が与えられる陽極接地型のＸ線管であって、
   前記陰極及び前記絶縁体の外周面と該外周面に対向する前記真空筐体の内壁面との間に、接地電位が与えられ穴が形成された導電性の電界緩和部材が設けられてなることを特徴とするＸ線管。
2. 前記電界緩和部材は、前記陰極及び前記絶縁体の外周面と該外周面に対向する前記真空筐体の内壁面との間に、前記導体の引き出し方向に延在して設けられてなる金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかである請求項１のＸ線管。
3. 前記電界緩和部材は筒状に形成された金属網又は金属メッシュであり、前記陰極及び前記絶縁体の外周面と距離を離して該外周面を覆うように設けられてなる請求項１のＸ線管。
4. 前記Ｘ線管はＸ線ＣＴ装置に用いられるＸ線ＣＴ用Ｘ線管であり、
   前記電界緩和部材は、前記陰極及び前記絶縁体の外周面と該外周面に対向する前記真空筐体の内壁面との間の、前記Ｘ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなって遠心力が働く方向側に、前記導体の引き出し方向に延在して設けられてなる金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかである請求項１のＸ線管。
5. 真空筐体と、該真空筐体に収容された陽極と、前記真空筐体に前記陽極と互いに電極面を対向させて収容された陰極と、該陰極の前記電極面の反対側の面に接続されて前記真空筐体から引き出される導体を前記真空筐体の内部で覆ってなる絶縁体とを備え、前記真空筐体及び前記陽極に接地電位が与えられ、前記陰極に負電位が与えられる陽極接地型のＸ線管であって、
   前記陰極及び前記絶縁体の外周面に対向する前記真空筐体の内壁面に、前記陰極と前記真空筐体との電位差に起因する電界を緩和する溝が形成されてなることを特徴とするＸ線管。
6. 前記溝は、前記陰極及び前記絶縁体の外周面に対向する前記真空筐体の内壁面に、前記導体の引き出し方向に延在して形成されてなる請求項５のＸ線管。
7. 前記真空筐体に接続され穴が形成された金属板、金属網、又は金属メッシュのいずれかの蓋部材が、前記溝を覆って蓋状に設けられてなる請求項５のＸ線管。
8. 前記Ｘ線管はＸ線ＣＴ装置に用いられるＸ線ＣＴ用Ｘ線管であり、
   前記溝は、前記陰極及び前記絶縁体の外周面と対向する前記真空筐体の内壁面の、前記Ｘ線ＣＴ装置のスキャナの回転にともなう遠心力が働く方向側に、前記導体の引き出し方向に延在して形成されてなる請求項５のＸ線管。
9. 被検体を載置する寝台を挟んで対向するＸ線管及びＸ線検出器と、前記Ｘ線管及びＸ線検出器が搭載され前記寝台周りに回転するスキャナ回転盤と、前記Ｘ線検出器のＸ線検出結果に基づいて前記被検体の断層画像を構成する画像再構成部とを備えてなり、前記Ｘ線管が請求項１乃至８のいずれかのＸ線管であるＸ線ＣＴ装置。

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