JP2013033645A - ステレオｘ線発生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型で取り扱いが簡単なステレオＸ線放射装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線管装置は、アノード４の後端よりも更に外側には配置した電磁石７に通電すると瞬時にアノード４の後端を吸着する機構を備える。これにより左右のアノード４,４は軸方向外方に移動する。その結果２つのＸ線発生源間の距離が瞬時に拡大したことになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子線をターゲットに当ててＸ線を発生するＸ線発生装置に関し、特に１つのカソード（エミッタ）に対し２つのアノード（ターゲット）を備えたＸ線発生装置に関する。
非破壊検査装置などに組み込まれるＸ線発生装置は、１本のガラス管内に電子源（エミッタ）、ターゲット及びグリッド電極（中間電極）を配置した３極構造をしている。そして、電子源とグリッド電極との間に電圧を印加して電子を発生せしめ、またグリッド電極とターゲットとの間に電圧を印加して発生した電子をターゲットに衝突させている。
上記した３極構造のＸ線発生装置の他に、ステレオ画像を撮影するためのＸ線発生装置が特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示される装置は被検体の立体画像を撮像するため、左画像用のＸ線管と右画像用のＸ線管とを備え、それぞれのＸ線管から交互に被検体にＸ線を照射し、一方のＸ線管で得られた透視画像を観察者の右目で観察できるようにし、他方のＸ線管で得られた透視画像を観察者の左目で観察できるようにしている。
そして、特許文献１では透視画像の撮影拡大率に対応して一対のＸ線管の間隔を可変としている。可変機構としてはラックアンドピニオン機構およびボールネジ機構が具体的に挙げられている。
立体画像を得る目的ではないが、特許文献２には、１つの真空管内に複数のカソードと円盤状をなすアノードを配置している。アノードは複数のセグメントから構成され、カソードから放射される電子線を回転するアノードのセグメントに当てることで、セグメント毎に強度が異なるＸ線を取り出す装置が開示されている。
特開平９−１８７４４７号公報 米国特許第４，７１２，２２６号公報
立体画像の拡大像を撮影する場合、単に撮影した画像を拡大しただけでは画像粒子が粗くなり画質が低下する。拡大像を得るには、Ｘ線管と被検体の距離およびＸ線管とＸ線検出器の距離を変更する必要がある。
一方、立体画像（ステレオ画像）を得るには左画像用のＸ線管と右画像用のＸ線管を必要とし、Ｘ線管と被検体の距離およびＸ線管とＸ線検出器の距離を変更しただけでは、被検体の端の部分がＸ線照射領域の不安定な端部にかかってしまうため、左右のＸ線管の距離を変更する必要がある。
特許文献１に開示されるステレオＸ線管装置は、２つのＸ線管を用意する必要があるため、装置全体が大型化し、部品点数も増えることになる。
特許文献１に開示されるステレオＸ線管装置にあっては拡大画像を撮影するため、２つのＸ線管を並列に配置し、これらをラックアンドピニオン機構やボールネジ機構を用いて互いに接近・離反することで、２つのＸ線源（焦点）の位置を可変としている。
通常の倍率の立体画像と拡大像とは、１呼吸で被検体の位置がずれたり器官の形が変化することがあるので、通常の倍率と拡大像の撮影は１つの心拍内で行うことが好ましい。しかしながら、特許文献１に開示される装置はラックアンドピニオン機構やボールネジ機構を用いているので、バックラッシュ等に起因して応答速度が遅くなる。
一方特許文献２に開示されるＸ線発生装置は、回転するアノードは複数のセグメントから構成されるため、１つの管内に複数のアノードが配置されているのと実質的には同等である。しかしながら、各セグメントに対応してカソードも配置されているので、カソードも複数個配置されることになる。
また、２つのアノード間の距離を可変とすることについては何ら開示されていない。
上記課題を解決するため本発明に係るステレオＸ線発生装置は、エミッタとして機能する１つのカソードとターゲットとして機能する２つのアノードが１つの管内に配置され、前記カソードは容器の中心部に１つ配置され、前記アノードは容器の両端部に配置された構成とした。
また両端部に配置されたアノードは容器の軸線に沿って互いに接近・離反可能とされる構成が拡大像を得るには必要である。この軸線に沿った接近・離反の手段は限定されないが、例えば、電磁石への通電、ソレノイドへの通電またはアノードの回転によることが考えられる。
前記カソードとしては従来の熱フィラメントを採用すると、通電による電子発生のため、安定化するに時間を要するし、電子発生量を瞬時に変える事ができない。このため、本発明にあっては電子の放出に外部からの加熱エネルギーを用いないコールドカソード（冷陰極）を用いる。この冷陰極としては電子放出面にはカーボンナノチューブ、グラフェンまたはカーボンウォール及び特殊形状ナノカーボン構造体などの炭素膜を形成したものが好ましい。
本発明に係るステレオＸ線発生装置によれば、１つのＸ線発生管によって離れた２か所からＸ線を発生させることができ、また当該Ｘ線の発生源の間隔を変化させることができる。
特に、Ｘ線の発生源の間隔の変化を瞬時に行うことができるため、被検体の立体画像の撮影および立体画像の拡大に優れている。
本発明に係るステレオＸ線発生装置を適用した撮影装置の全体図 本発明に係るステレオＸ線発生装置の断面図 別実施例に係るステレオＸ線発生装置の要部を示す図 別実施例に係るステレオＸ線発生装置の要部を示す図
以下に本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るステレオＸ線発生装置を適用した撮影装置の全体図であり、被検体Ｍを載置するテーブルＴの上方に本発明に係るステレオＸ線発生装置１が配置され、テーブルＴの下方に透過したＸ線を検出するＸ線検出器Ｆが配置されている。
またステレオＸ線発生装置１は左右に離間した２つのＸ線発生源Ｓ1、Ｓ２を有しており、これらＸ線発生源Ｓ1、Ｓ２から発生したＸ線の照射幅を制限する絞り板ＰがステレオＸ線発生装置１の直下に配置されている。
前記Ｘ線発生源Ｓ1は右画像用のＸ線発生源であり、Ｘ線発生源Ｓ２は左画像用のＸ線発生源である。そして、右画像を右目で左画像を左目で同時に見ることで立体画像が認識される。
上記の立体画像を拡大するにはステレオＸ線発生装置１と被検体Ｍの距離Ｄ1 およびステレオＸ線発生装置１とＸ線検出器Ｆの距離Ｄ２を変更する。また、倍率を大きくすると被検体ＭがＸ線照射幅から外れたり外端部にかかってしまうため、Ｄ１またはＤ２の変更に合わせて、２つのＸ線発生源Ｓ1、Ｓ２間の距離Ｄ３も変更する。
以下に２つのＸ線発生源Ｓ1、Ｓ２間の距離Ｄ３も変更可能とした本発明に係るステレオＸ線発生装置１を図２に基づいて説明する。ステレオＸ線発生装置１の本体はセラミックまたはガラスなどの絶縁性材料から構成され、直管状をなし内部は真空状態となっている。
ステレオＸ線発生装置１の本体の中央部は大径部１ａとされ、この大径部１ａ内にカソード２が配置されている。カソード２はブロック状の金属ベースの対向する２面に凹部３を形成し、この凹部３の表面に炭素膜を形成し、この面を電子放射面としている。炭素膜は例えばカーボンナノチューブ、グラフェン、カーブボンナノウォール及び特殊形状ナノカーボン構造体をＣＶＤによって形成する。
また本体の両端は小径部１ｂとされ、この小径部１ｂ内にタングステンまたはモリブデンからなるアノード４が配置されている。
アノード４は電子線が当たる先端が傾斜面とされ、後端は管１に形成した開口から外側に突出し、この後端と開口との間にベローズ５を設け、管１内の真空状態を維持するとともにアノード４を軸方向に移動可能としている。アノード４の先端面は前記したＸ線発生源Ｓ1、Ｓ２に相当する。
また、管１の大径部１ａと小径部１ｂとの境界部には中間電極６（接地電極）を設けている。
前記カソード２と中間電極６との間に電圧を印加することでカソード２から電子が発生する。更に中間電極６と前記アノード４との間に電圧を印加することで、発生した電子が接地電極アパーチャーで収束し、加速してターゲットであるアノード４に衝突してＸ線が発生する。
アノード４の後端よりも更に外側には電磁石７を配置している。この電磁石７は絶縁体の先端に取り付けられている。而して、電磁石７に通電すると瞬時にアノード４の後端を吸着する。即ち左右のアノード４,４は軸方向外方に移動する。その結果２つのＸ線発生源Ｓ1、Ｓ２間の距離Ｄ３が瞬時に拡大したことになる。
図３に示す別実施例は電磁石ではなく、アノード４の後部に磁性体８を取り付け、また本体の両端の外側にソレノイド９を配置し、ソレノイド９に通電することでアノード４が軸方向に沿って進退動するようにしている。
図４に示す別実施例はアノード４の先端形状に工夫を凝らすことで、アノード４を進退動させることなく、左右のアノード４、４間の距離（Ｘ線発生源Ｓ1、Ｓ２間の距離Ｄ３）を可変としたものである。
即ち、アノード４の先端には傾斜角度は同じであるが、軸方向の位置がことなる第１の傾斜面４ａと第２の傾斜面４ｂが位相をずらせて形成されている。そしてアノード４を軸廻りに１８０°回転させることで第１の傾斜面４ａと第２の傾斜面４ｂとを入れ替えることでＸ線発生源間の距離Ｄ３が変化する。
以上は本発明の一置実施例を示したものであり、アノードを進退させる或いは回転させる手段は上記に限らず任意である。またステレオＸ線発生装置１の本体の形状も任意であり例えば管を２分割或いは３分割することで組み立てに有利にすることも考えられる。
本発明に係るＸ線発生装置は携帯型の非破壊検査装置や携帯型の蛍光Ｘ線用Ｘ線発生装置として利用することができる。
１…ステレオＸ線発生装置１の本体、１ａ…本体の大径部、１ｂ…本体の小径部、２…カソード、３…凹部、４…アノード、４ａ…第１の傾斜面、４ｂ…第２の傾斜面、５…ベローズ、６…中間電極、７…電磁石、８…磁性体、９…ソレノイド。
前記カソードとしては従来の熱フィラメントを採用すると、通電による電子発生のため、安定化するには時間を要するし、電子発生量を瞬時に変えることができない。このため、本発明にあっては、電子の放出に外部からの加熱エネルギーを用いないコールドカソード（冷陰極）を用いる。この冷陰極としては、電子放出面にはカーボンナノチューブ、グラフェンまたはカーボンナノウォール及び特殊形状ナノカーボン構造体などの炭素膜を形成したものが好ましい。
ステレオＸ線発生装置１の本体の中央部は大径部１ａとされ、この大径部１ａ内にカソード２が配置されている。カソード２は、ブロック状の金属ベースの対向する２面に凹部３が形成されており、この凹部３の表面に炭素膜を形成し、この面を電子放出面としている。炭素膜は、例えばカーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノウォール及び特殊形状ナノカーボン構造体等をＣＶＤによって形成したものである。
また、管１の大径部１ａと小径部１ｂとの境界部には中間電極６（接地電極）を設けている。
前記カソード２と中間電極６との間に電圧を印加することでカソード２から電子が放出される。更に中間電極６と前記アノード４との間に電圧を印加することで、放出した電子が接地電極アパーチャーで収束し、加速してターゲットであるアノード４に衝突してＸ線が発生する。

Claims (3)

  1. エミッタとして機能する１つのカソードとターゲットとして機能する２つのアノードが１つの管内に配置され、前記カソードは容器の中心部に１つ配置され、前記アノードは容器の両端部に配置されていることを特徴とするステレオＸ線発生装置。
  2. 請求項１に記載のステレオＸ線発生装置において、前記容器の両端部に配置されたアノードは容器の軸線に沿って互いに接近・離反可能とされることを特徴とするステレオＸ線発生装置。
  3. 請求項２に記載のステレオＸ線発生装置において、前記アノードの軸線に沿った接近・離反は電磁石への通電、ソレノイドへの通電またはアノードの回転によることを特徴とするＸ線発生装置。
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