JP2011530796A - 回転陽極の回転軸に垂直な平面に対して各陽極ディスクセグメントがそれ自身の傾斜角を有する回転陽極型x線管のマルチセグメント陽極ターゲット、及びマルチセグメント陽極ターゲットを備えた回転陽極を有するx線管 - Google Patents
回転陽極の回転軸に垂直な平面に対して各陽極ディスクセグメントがそれ自身の傾斜角を有する回転陽極型x線管のマルチセグメント陽極ターゲット、及びマルチセグメント陽極ターゲットを備えた回転陽極を有するx線管 Download PDFInfo
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Abstract
Description
− 非常に高い温度に耐えることが可能な材料を用いること、
− 真空のチューブから外へ熱を輸送することが困難なとき、多量の熱を蓄積することが可能な材料を用いること、
− 陽極のうちの小さい角度を用いることによって、光学的な焦点を大きくすることなく、熱的に有効な焦点スポット面積を大きくすること、及び
− 陽極を回転させることによって、熱的に有効な焦点スポット面積を大きくすること
がある。
本発明は、例えばトモシンセシス、X線又はCTの適用範囲など、回転陽極型のX線管を用いたX線スキャナに基づく如何なるX線撮像用途の分野において用いられてもよい。本発明は、特に、例えばX線に基づく材料検査の分野、又は特に心臓CT若しくは高速移動物体(例えば、心筋層)の画像データを収集する高性能X線撮像用途といった医用撮像の分野など、高いピークパワーでの高速収集が必要とされる適用状況で使用され得る。ここで提案されたX線スキャナ装置は医療現場に属するものとして説明されたが、本発明の利益は、例えば、これに限られないが、空港若しくはその他の種類の輸送センターで使用される荷物スキャンシステムなど、典型的に産業又は輸送の現場で用いられるシステムといった、非医用撮像システムにも当てはまる。
101 X線管100の真空筐体
102 回転陽極ディスクの回転軸(103a)に垂直な平面に対して相異なる鋭角αだけ傾斜された円錐面を各陽極ディスクセグメントが有する少なくとも2つの陽極(アノード)ディスクセグメント(102a及び102b)に分割された、本発明の第1の典型的な実施形態に従った回転陽極ディスク
102’ 回転陽極ディスク102のX線放射面(ここでは、“陽極ターゲット”とも称する)
102a 回転陽極ディスク102の回転軸103aに垂直な平面に対して第1の傾斜角を有する第1の陽極ディスクセグメント(描写された2つの陽極ディスクセグメント102a及び102bのうち、より大きい傾斜角を有する陽極ディスクセグメント)
102b 回転陽極ディスク102の回転軸103aに垂直な平面に対して第2の傾斜角を有する第2の陽極ディスクセグメント(描写された2つの陽極ディスクセグメント102a及び102bのうち、より小さい傾斜角を有する陽極ディスクセグメント)
103 回転可能に支持される回転陽極ディスクが固定的に取り付けられる回転シャフト
103a 回転陽極ディスク102の回転軸
104 陽極ターゲット102’が晒される電子ビーム105を放出する陰極(カソード)
104a X線管の回転陽極ディスク102の陽極ターゲット102’上の焦点スポット106の位置に電子ビーム105aを集め、且つ/或いは回転陽極ディスク102の半径方向に電子ビーム105aを逸らすための電界及び/又は磁界を生成する結合された集束・偏向ユニット
105 陰極104によって放出される電子ビーム
105a 陰極104によって放出される電子ビーム105のパルスシーケンス
106 X線管の回転陽極ディスク102の陽極ターゲット102’上の焦点スポット位置
106a 描写された2つの陽極ディスクセグメント102a及び102bのうち、より大きい傾斜角を有する陽極ディスクセグメント102a上の、存在しない焦点軌道
106b 描写された2つの陽極ディスクセグメント102a及び102bのうち、より小さい傾斜角を有する陽極ディスクセグメント102b上の、円弧状の焦点軌道
107 電子ビーム105又はそのパルスシーケンスに晒された時に回転陽極ディスク102の陽極ターゲットによって放射され、且つ回転陽極102の傾斜角の大きさに依存する開口角を有する視野を持つ、円錐状X線ビーム
108 回転陽極の回転軸109に垂直な平面に対して相異なる傾斜角だけ傾斜された任意数の円錐陽極セグメントを有するマルチセグメント構造の回転体によって与えられる幾何学形態を有する、本発明の第2の典型的な実施形態に従った回転マルチターゲット陽極(各々が異なる傾斜角を有する5つの円錐陽極セグメントを備えた回転陽極が例示的に描写される)
108a 回転マルチターゲット陽極108の1つの円錐陽極セグメントのX線放射面(“陽極ターゲット”とも称する)
108b 回転マルチターゲット陽極108の他の1つの円錐陽極セグメントのX線放射面(“他の陽極ターゲット”とも称する)
109 回転マルチターゲット陽極108の回転軸
110 回転マルチターゲット陽極108の陽極ターゲット(例えば、108a又は108b)上の焦点スポットの位置(例えば、111a又は111b)に電子ビーム105を集め、且つ/或いは回転マルチターゲット陽極108の半径方向に電子ビーム105を逸らすための電界及び/又は磁界を生成する結合された集束・偏向ユニット
111a 回転マルチターゲット陽極108の陽極ターゲット108a上の焦点スポット位置
111b 焦点スポット位置111a及び陰極104によって放出される電子ビームに晒され得る陽極表面上のその他全ての焦点スポット位置と等しい大きさである、回転マルチターゲット陽極108の陽極ターゲット108b上の焦点スポット位置
112a 電子ビーム105に晒されている時に回転マルチターゲット陽極108の陽極ターゲット108aによって放射され、且つ回転マルチターゲット陽極108の陽極ターゲット108aが位置する陽極セグメントの傾斜角の大きさに依存する開口角を有する視野を持つ、円錐状X線ビーム
112b 電子ビーム105に晒されている時に回転マルチターゲット陽極108の陽極ターゲット108bによって放射され、且つ回転マルチターゲット陽極108の陽極ターゲット108bが位置する陽極セグメントの傾斜角の大きさに依存する開口角を有する視野を持つ、円錐状X線ビーム
200 入射電子ビーム105の方向に垂直な平面に対して傾斜された陽極のX線放射面102’上の陽極ターゲットの焦点スポット106に入射する電子ビーム105に晒されたときの、回転陽極ディスク102によって放射されるX線ビーム107の角度的な放射場サイズβに対する、陽極の傾斜角αの影響を示す模式図
300a+b 得られる視野の角度サイズβ、物理的な焦点軌道の幅、及び達成可能な出力定格に対する回転陽極の傾斜角αの影響を示す2つの模式図
α 回転陽極のX線放射面102’の傾斜角
β 回転陽極ディスク102の陽極ターゲット102’によって放射される円錐状X線ビーム107の角度的な放射場サイズ
ν X線ビーム107が検出されることが可能な視角
ψ 回転軸103aの周りを回転するときの回転陽極102の回転角
Ψ 視角νの“制限(reserve)”角度
Claims (12)
- 回転可能に支持された実質的に円盤状の回転陽極ディスクを有する回転陽極型のX線管であって、
前記回転陽極ディスクは陽極ターゲットを有し、前記陽極ターゲットは当該陽極ターゲットの表面に入射する電子ビームに晒された時にX線を放射し、前記回転陽極ディスクは少なくとも2つの陽極ディスクセグメントに分割されており、前記陽極ディスクセグメントの各々は、前記回転陽極ディスクの回転軸に垂直な平面に対して異なる鋭角だけ傾斜された円錐面を有することにより、それ自身の焦点軌道幅を有する、
X線管。 - 所与の角度範囲内の傾斜角を有する選択可能な陽極ディスクセグメントに、あるいは前記陽極ディスクセグメントのうちの選択可能な組内の何れか1つに、前記電子ビームが突き当たる時にのみスイッチオン状態を取るデューティサイクルを、前記電子ビームが有するように、前記電子ビームをパルス化する制御ユニット、を有する請求項1に記載のX線管。
- 前記電子ビームをパルス化するのに必要なパルスシーケンスに陽極回転の位相を同期化する同期化手段、を有する請求項2に記載のX線管。
- 前記回転陽極ディスクは、等しい角度サイズの多数の陽極ディスクセグメントに分割されている、請求項1乃至3の何れか一項に記載のX線管。
- 当該X線管の前記回転陽極ディスクの前記陽極ターゲット上の焦点スポットの位置に前記電子ビームを集める少なくとも1つの集束ユニットと、
所与の公称焦点スポットサイズに対する前記焦点スポットのサイズの変動が補償されるように、前記焦点スポットの集束を調整する集束制御ユニットと
を有する請求項1乃至4の何れか一項に記載のX線管。 - 前記電子ビームを前記回転陽極ディスクの半径方向に逸らす電界及び/又は磁界を生成する少なくとも1つの偏向ユニットと、
それぞれの前記陽極ディスクセグメントの傾斜角に依存する所与の幅の円形焦点軌道上の公称焦点スポット位置に対する焦点スポット位置の変動が補償されるように、前記電界及び/又は磁界の強度及び/又は符号を調整する偏向制御ユニットと
を有する請求項1乃至5の何れか一項に記載のX線管。 - 前記制御ユニットは、視覚化すべき関心領域の大きさに応じて、前記関心領域を完全に照射するのに必要な最小の取り得る傾斜角を有する陽極ディスクセグメントのみが前記電子ビームに晒されるように、前記電子ビームをパルス化するように適応されている、請求項1乃至6の何れか一項に記載のX線管。
- 回転可能に支持されたマルチターゲット陽極を有する回転陽極型のX線管であって、
前記マルチターゲット陽極は、複数の異なる陽極ターゲットのうちの個々の1つの表面に入射する電子ビームに晒された時にX線を放射し、前記マルチターゲット陽極は、前記回転陽極の回転軸に垂直な平面に対して相異なる傾斜角だけ傾斜された多数の円錐陽極セグメントを有するマルチセグメント構造の回転体によって与えられる幾何学形態を有し、各陽極ターゲットは、それ自身の焦点軌道幅を有し、且つそれ自身の前記円錐陽極セグメントの傾斜角及びX線ビームの開口角によって与えられるそれ自身のサイズの視野を有する扇状X線ビームを放射する、
X線管。 - 当該X線管の前記回転マルチターゲット陽極の陽極ターゲット上の焦点スポットの位置に前記電子ビームを集める少なくとも1つの集束ユニットと、
所与の公称焦点スポットサイズに対する前記焦点スポットのサイズの変動が補償されるように、前記焦点スポットの集束を調整する集束制御ユニットと
を有する請求項8に記載のX線管。 - 前記電子ビームを前記回転マルチターゲット陽極の半径方向に逸らす電界及び/又は磁界を生成する少なくとも1つの偏向ユニットと、
それぞれの前記陽極ディスクセグメントの傾斜角に依存する所与の幅の円形焦点軌道上の公称焦点スポット位置に対する前記焦点スポットの位置の変動が補償されるように、前記電界及び/又は磁界の強度及び/又は符号を調整する偏向制御ユニットと
を有する請求項9に記載のX線管。 - 前記少なくとも1つの集束ユニット及び前記少なくとも1つの偏向ユニットは、それぞれ、結合された多極集束及び偏向電極システムとして、且つ/或いは結合された多極集束及び偏向コイル若しくは磁石システムとして実現されている、請求項10に記載のX線管。
- 請求項1乃至11の何れか一項に記載の回転陽極型のX線管を有するX線スキャナシステム。
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