JP2014089815A - 放射線発生ユニット及び放射線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線発生管から発生し得る放電を抑制した放射線発生ユニットを提供する。
【解決手段】電子放出源１４を備えた陰極１１と、電子放出源１４から放出される電子の照射を受けて放射線を発生するターゲット１７を備えた陽極１２と、絶縁性の筒状部材１３ｃを有する真空容器１３と、を有する放射線発生管１０と、放射線発生管１０の温度を検出する測温手段（温度センサー３０）と、放射線発生管１０の動作状態を出力する動作判定手段６４と、前記測温手段により得られた温度測定値と、動作判定手段６４により得られた動作状態と、に基づいて放射線発生管１０を加熱する加熱手段（ヒーター２０）と、を備えることを特徴とする、放射線発生ユニット１。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線発生ユニット及びこの放射線発生ユニットを備えた放射線撮影システムに関する。

一般に、放射線発生管は、電子源を備えた陰極（カソード）と、ターゲットを備えた陽極（アノード）と、これら電極を収納する絶縁性の真空容器と、から構成される。陰極から放出される電子は、陰極と陽極との間に印加される高い電圧により加速されて陽極に衝突する。すると、陽極からＸ線等の放射線が発生する。放射線発生管は、陽極から発生したＸ線等の放射線を出力するための機器である。

ところで、電子が陽極に衝突した際には、放射線の他に散乱電子や二次電子が発生する。ここで上記衝突によって発生した散乱電子や二次電子の一部は、絶縁性の真空容器の内面に捕捉される。そして真空容器のうち散乱電子や二次電子を捕捉した部分については、負の電荷が蓄積されていく。ただ、真空容器の材料や表面形状、電子の入射角度等によっては、二次電子の放出係数が１以上となる場合がある。係る場合においては、散乱電子や二次電子を捕捉した部分については正の電荷が蓄積されていく。このようにして、放射線発生管を構成する真空容器の内面には負に帯電した部分、ほとんど帯電しない部分又は正に帯電した部分が形成される。そしてそれらの部分間に生じる電位差が所定のレベル以上に達すると、なだれ状の電子移動、即ち、放電が生じる場合があった。

従来、放射線発生管を構成する真空容器としてガラスが多く用いられてきたが、ガラスよりも機械的強度が優れていることを理由としてセラミックスが用いられることもある。しかし、一般にセラミックスはガラスと比較すると導電率が低いため、電荷の移動が生じ難く帯電が生じやすい。従って、セラミックス製の真空容器を有する放射線発生管においては、放電が比較的発生しやすいという課題があった。

上記課題を解決する方法として、特許文献１に開示されている方法が提案されている。具体的には、セラミックス製の真空容器を有する放射線発生管において、真空容器の内面に釉薬を施す技術が提案されている。特許文献１によれば、釉薬の表面に微細金属粒子を微小間隔で散在させるか、または低導電性の釉薬を施すことで真空容器の内面における帯電を抑制し、放電を抑制することを可能にしている。

特開昭５８−４４６６２号公報

しかし、円筒形状の（セラミックス製の）真空容器の内面に、内面の抵抗率が所定の範囲内となるように釉薬を塗布したり、微細金属粒子を散在させたりすることは製造上困難であった。特に、放射線発生管の小型化が近年になって要求されるようになり、真空容器の内径が小さくなる傾向にある。そうすると、釉薬の塗布がよりいっそう困難になり帯電を抑制し得る放射線発生管の製造がより困難となっていた。このため特許文献１にて提案されている方法により釉薬を塗布しようとすると、釉薬の厚みが薄い箇所や微細金属粒子の密度が低い箇所等の帯電しやすい箇所が部分的に形成されることとなり、結局のところ放電が生じる場合があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされるものであり、その目的は、放射線発生管から発生し得る放電を抑制した放射線発生ユニットを提供することである。

本発明の放射線発生ユニットは、電子放出源を備えた陰極と、
前記電子放出源から放出される電子の照射を受けて放射線を発生するターゲットを備えた陽極と、
絶縁性の筒状部材を有する真空容器と、を有する放射線発生管と、
前記放射線発生管の温度を検出する測温手段と、
前記放射線発生管の動作状態を出力する動作判定手段と、
前記測温手段により得られた温度測定値と、前記動作判定手段により得られた動作状態と、に基づいて前記放射線発生管を加熱する加熱手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、放射線発生管から発生し得る放電を抑制した放射線発生ユニットを提供することができる。

即ち、本発明に係る放射線発生ユニットは、放射線発生管の温度を検出する測温手段を備えている。また本発明に係る放射線発生ユニットは、測温手段を用いて測定された放射線発生管の温度が所定の温度よりも低い場合には、加熱手段を用いて放射線発生管を加熱することができる。そして放射線発生管を加熱することで、放射線発生管を構成する絶縁性の真空容器の内面の抵抗率を所望の抵抗率以下に下げることができる。以上に説明した方法で真空容器の内面の抵抗率を下げることで、真空容器内面の帯電を抑制し当該帯電に起因する放電を抑制することができる。

また本発明に係る放射線発生ユニットは、動作判定手段を備えているため、放射線発生管の動作状態に応じて放射線発生管の加熱を適宜行うことができるため、不要な加熱による無駄な電力消費を回避することができる。

よって、本発明によれば、比較的容易な手段で放電の発生を抑制した、信頼性の高い放射線発生ユニットを提供することができる。

本発明の放射線発生ユニットにおける第１の実施形態を示す模式図である。 図１の放射線発生ユニットにおける曝射時間と筒状部材の内面の温度及び抵抗率との関係を示すグラフである。 本発明の放射線発生ユニットにおける第２の実施形態を示す模式図である。 本発明の放射線発生ユニットにおける第３の実施形態を示す模式図である。 本発明の放射線発生ユニットにおける第４の実施形態を示す模式図である。 本発明の放射線発生ユニットを備えた放射線発生装置の例を示す模式図である。 放射線発生管の動作制御の例を示すフローチャート図である。 加熱手段の制御方法の例を示すフローチャートである。 本発明に係る放射線撮影システムの一例を説明する模式図である。

本発明の放射線発生ユニットは、放射線発生管と、測温手段と、動作判定手段と、加熱手段と、を備える。

本発明の放射線発生ユニットにおいて、放射線発生管は、電子放出源を備えた陰極と、電子放出源から放出される電子の照射を受けて放射線を発生するターゲットを備えた陽極と、絶縁性の筒状部材を有する真空容器と、を有する部材である。本発明の放射線発生ユニットにおいて、測温手段とは、放射線発生管の温度を検出する手段である。本発明の放射線発生ユニットにおいて、動作判定手段は、放射線発生管の動作状態を出力する手段である。本発明の放射線発生ユニットにおいて、加熱手段は、測温手段により得られた温度測定値と、動作判定手段により得られた動作状態と、に基づいて放射線発生管を適宜加熱する手段である。

以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。尚、図面にて特に図示されていなかったり、又は以下の説明にて説明されなかったりする部分に関しては、当該技術分野の周知技術又は公知技術を適用することができる。

〔放射線発生ユニット〕
図１は、本発明の放射線発生ユニットにおける第１の実施形態を示す模式図である。図１の放射線発生ユニット１は、放射線発生管１０と、加熱手段であるヒーター２０と、測温手段である温度センサー３０と、高圧回路基板４０と、を有している。尚、放射線発生管１０、ヒーター２０、温度センサー３０及び高圧回路基板４０は、全て収納容器５０に収納されている。尚、図１の放射線発生ユニット１には収納容器５０の外部に制御系（図１においては、不図示）を備えているが、この制御系については、後述する。

図１の放射線発生ユニット１において、放射線発生管１０は、陰極１１と、陽極１２と、真空容器１３と、を有する。

図１の放射線発生ユニット１において、放射線発生管１０を構成する陰極１１は、電子放出源１４を備えている。電子放出源１４としては、タングステンフィラメント、含浸型カソードのような熱陰極又はカーボンナノチューブ等の冷陰極を用いることができる。尚、図１の放射線発生ユニット１において、電子放出源１４の近傍には、陰極１１側から見て引出し電極１５とレンズ電極１６とがこの順で設けられている。ここで引出し電極１５は、電子放出源１４から放出される電子の方向及び速度を制御するために設けられる部材であって、具体的には、一対の電極間から電界を発生させることによって電子放出源１４から放出される電子の方向及び速度を制御する。またレンズ電極１６は、放出された電子を一定の領域に収束させるために設けられる。レンズ電極１６によって収束された電子は、陽極１２側に設けられるターゲット１７に到達する。尚、ターゲット１７の機能については、後述する。

図１の放射線発生ユニット１において、放射線発生管１０を構成する陽極１２は、ターゲット１７と、ターゲット１７を真空容器１３内で支持するための支持基板１８と、ターゲット１７及び支持基板１８の周囲を取り囲む放射線遮蔽部材１９と、を有する。

ターゲット１７は、支持基板１８の電子放出源１４側の面に設置されている。そして電子放出源１４から放出される電子がターゲット１７と衝突した際にターゲット１７から放射線が発生する。ターゲット１７にて発生した放射線は、支持基板１８を透過した後、放射線発生管１０の外部に放出される。

ターゲット１７の構成材料は、融点が高く、かつ電子放出源１４から放出される電子を受け取ったときに効率よく放射線が発生する材料が好ましい。例えば、タングステン、タンタル、モリブデン等の金属材料、これら金属材料を複数種類組み合わせた合金等を用いることができる。ターゲット１７の厚みは、１μｍ乃至２０μｍが望ましい。

支持基板１８の構成材料は、ターゲット１７を支持できる強度を有し、ターゲット１７にて発生した放射線の吸収率が少なく、かつターゲット１７にて発生した熱をすばやく外部へ放出できる熱伝導率の高い材料が好ましい。例えば、ダイヤモンド、炭化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム等を用いることができる。

放射線遮蔽部材１９は、必ずしも設ける必要はないが、ターゲット１７から放出された放射線のうち不要な放射線を遮って外部に放出させない場合に設けられる。図１の放射線発生ユニット１において、電子放出源１４から放出された電子は、電子の通り路である放射線遮蔽部材１９の内周に囲まれる空間を通過してターゲット１７に到達する。ここで電子を受け取ったターゲット１７から放射線が発生するが、ターゲット１７から発生する放射線のうち電子放出源１４側に向って散乱した放射線は不要なものとなる。このとき電子放出源１４側に向って散乱した放射線は、放射線遮蔽部材１９で遮蔽される。

またターゲット１７にて発生した放射線のうちターゲット１７及び支持基板１８を透過した放射線は、放射線遮蔽部材１９の内壁に囲まれている空間（放射線の通り路）を通過するが、このとき不要な放射線は放射線遮蔽部材１９にて遮蔽される。放射線遮蔽部材１９の構成材料は、放射線の吸収率が高く、かつ熱伝導率の高いものが好ましい。例えば、タングステン、タンタル等の金属材料を用いることができる。

図１の放射線発生ユニット１において、放射線発生管１０を構成する真空容器１３は、蓋部材である第一金属部材１３ａ及び第二金属部材１３ｂと、第一金属部材１３ａと第二金属部材１３ｂとの間に配置される筒状部材１３ｃとから構成される。

ここで第一金属部材１３ａは、陰極１１側に設けられる蓋部材であり、陰極１１と電気的に接続しているが、本発明においては、第一金属部材１３ａそのものを陰極としてもよい。また第二金属部材１３ｂは、陽極１２側に設けられる蓋部材であり、陽極１２と電気的に接続しているが、本発明においては、第二金属部材１３ｂそのものを陽極としてもよい。

一方、筒状部材１３ｃは絶縁性の部材であるが、陰極１１と陽極１２との間に印加される高い電圧に対して十分な耐圧性を有し、かつ機械的強度に優れた材料から構成されていることが好ましい。筒状部材１３ｃの構成材料として、好ましくは、酸化アルミニウム等のセラミックスである。

二種類の蓋部材（１３ａ、１３ｂ）と筒状部材１３ｃとからなる真空容器１３により、放射線発生管１０の内部は真空に保たれている。放射線発生管１０の内部の真空度は、１０^-4Ｐａ乃至１０^-8Ｐａ程度である。ここで放射線発生管１０には、上述した真空度を実現し維持するために排気管（不図示）を設けてもよい。つまり排気管を設けると、例えば、この排気管を通じて放射線発生管１０の内部を排気した後、この排気管の一部を封止することで、放射線発生管１０の内部を真空にすることができる。また放射線発生管１０の内部には、上述した真空度を維持するためにゲッター（不図示）を適宜配置してもよい。

図１の放射線発生ユニット１において、放射線発生管１０を構成する筒状部材１３ｃの外面上には、加熱手段となるヒーター２０が設けられている。ヒーター２０として、例えば、抵抗加熱ヒーター、赤外線ヒーター等を用いることができる。

図１の放射線発生ユニット１において、筒状部材１３ｃの外面上であって、ヒーター２０の近傍には、放射線発生管１０の、特に、筒状部材１３ｃの内面温度を測定するための測温手段となる温度センサー３０が設けられている。図１の放射線発生ユニット１に使用される温度センサー３０としては、公知のものを使用することができる。

図１の放射線発生ユニット１において、ヒーター２０（加熱手段）及び温度センサー３０（測温手段）を併設するのは、筒状部材１３ｃの内面温度が所定の温度以上になるように加熱制御するためである。ただし、本発明においては、必ずしも筒状部材１３ｃの内面温度を直接測定したり、筒状部材１３ｃの内面を直接加熱したりする必要はない。つまり、図１に示されるように、ヒーター２０（加熱手段）及び温度センサー３０（測温手段）は、より設置が容易な場所、具体的には、放射線発生管１０の外面上もしくはその近傍に設置すればよい。好ましくは、図１に示されるように、筒状部材１３ｃの外面上又はその近傍に設ける。図１に示されるように、二種類の蓋部材（１３ａ、１３ｂ）の間に設けられる筒状部材１３ｃの外面上又はその近傍に設ける理由は、筒状部材１３ｃの内面において、散乱電子や二次電子による帯電が生じやすいからである。

ただし、本発明において、ヒーター２０（加熱手段）及び温度センサー３０（測温手段）の設置態様としては、図１に示される態様に限定されるものではない。尚、ヒーター２０（加熱手段）及び温度センサー３０（測温手段）の他の設置態様については、後述する。

図１の放射線発生ユニット１において、温度センサー３０は、収納容器５０内に収納されている情報処理回路３１に接続されている。ここで情報処理回路３１は、温度センサー３０が感知した温度情報を電気信号に変換し、変換した電気信号を高圧回路基板４０等の他の回路へ送信する機能を有する回路である。

図１の放射線発生ユニット１において、高圧回路基板４０は、放射線発生管１０を駆動するために用いる回路基板である。図１中の高圧回路基板４０は、少なくとも陰極１１と陽極１２との間に所定の電圧を印加するために必要な制御回路が含まれている。また高圧回路基板４０は、他にも、情報処理回路３１から送信された筒状部材１３ｃの温度に関する情報に基づいて陰極１１と陽極１２との間の印加電圧を制御するための回路等も有していてもよい。本発明において、高圧回路基板４０は、図１に示されるように、収納容器５０の内部に設けてもよいし、収納容器５０の外部に設けてもよい。

図１の放射線発生ユニットにおいて、放射線発生管１０、ヒーター２０、温度センサー３０、高圧回路基板４０等の部材は、収納容器５０の内部に収納されている。ところで、図１の放射線発生ユニットにおいて、収納容器５０の内部に放射線発生管１０等に部材を収納すると、収納容器５０の内部に空間（余空間）には絶縁性液体５１が充填されていてもよい。絶縁性液体５１としては、鉱油、シリコーン油等の電気絶縁油やフッ素系電気絶縁液体が用いられる。

また収納容器５０には、収納容器５０の外部に放射線を取り出すための透過窓５２が設けられている。放射線発生管１０から放出された放射線は、透過窓５２を通過して収納容器５０の外部に放出される。透過窓５２の構成材料としては、ガラス、アルミニウム、ベリリウム、ポリカーボネート等が用いられる。

次に、本発明において、放射線発生管１０を構成する筒状部材１３ｃを加熱する理由について説明する。

図２は、図１の放射線発生ユニットにおける曝射時間と筒状部材の内面の温度及び抵抗率との関係を示すグラフである。尚、図２では、基準温度Ｔ₁における筒状部材の抵抗率をＲ₁としている。また図２において、抵抗率Ｒ₁は、筒状部材１３ｃの内面における帯電を抑制するために必要な抵抗率の上限である。

ところで、曝射（Ｘ線等の放射線の照射）を行うと、筒状部材１３ｃの内面温度は、図２（ａ）及び（ｂ）に示される傾向を示す。即ち、曝射により筒状部材１３ｃの内面温度が上昇するが、時間が経過するにつれて温度の上昇の度合いが頭打ちになる傾向になる。尚、曝射によって筒状部材１３ｃの内面温度が上昇するのは、曝射時において陽極１２で発生する熱が蓋部材（第二金属部材１３ｂ）を経由して筒状部材１３ｃに伝導するからである。

ここで曝射前の筒状部材１３ｃの内面の温度（Ｔ₀）が基準温度Ｔ₁以上の場合、曝射前の筒状部材１３ｃの内面の抵抗率Ｒ₀はＲ₁以下になる（図２（ａ））。この状態から曝射を行うと、筒状部材１３ｃの内面温度（Ｔ）の上昇に伴い抵抗率（Ｒ）は低下する。これは、曝射前から一定時間曝射を行うまでの時間内において抵抗率が常にＲ₁以下になっていることを意味する。このため、筒状部材１３ｃの内面温度が基準温度Ｔ₁以上である場合は、筒状部材１３ｃの内面における帯電は起こらない。

一方、曝射前の筒状部材１３ｃの内面の温度（Ｔ₀）が基準温度Ｔ₁未満の場合、曝射前の筒状部材１３ｃの内面の抵抗率Ｒ₀はＲ₁よりも高くなる（図２（ｂ））。このように、曝射前の筒状部材１３ｃの内面の抵抗率Ｒ₀がＲ₁（帯電を抑制するために必要な抵抗率の上限）よりも高いと筒状部材１３ｃの内面における帯電が発生する。そこで係る場合では、曝射を行う前に、筒状部材１３ｃの内面の温度が少なくとも基準温度Ｔ₁に達するまでヒーター２０を用いて筒状部材１３ｃを加熱する。そうすると、筒状部材１３ｃの内面の抵抗率Ｒ₀はＲ₁以下となるので、この後で曝射を行う。これにより、図２（ｂ）に示されるように、曝射を行っている間は筒状部材１３ｃの内面の抵抗率Ｒ₀がＲ₁以下の状態に保たれる。

ここで、図２に示されるＲ₁の値は、放射線発生管１０の構造や駆動条件等によって異なるが、好ましくは、概ね５×１０¹⁰Ω・ｍ乃至１×１０¹²Ω・ｍの範囲にあり、より好ましくは、１×１０¹¹Ω・ｍ乃至８×１０¹¹Ω・ｍの範囲とする。こうすることで、筒状部材１３ｃにおける放電の発生頻度を低減する効果を奏する。

ところで、筒状部材１３ｃにおいて、温度Ｔと抵抗率Ｒとの関係は、筒状部材１３ｃの構成材料によって異なる。また筒状部材１３ｃの内面での帯電を抑制するために要求される筒状部材１３ｃの抵抗率の上限値（Ｒ₁）を満足させるのに必要な温度条件、即ち、基準温度（Ｔ₁）も材料によって異なる。例えば、一般的な工業用の酸化アルミニウムの場合では、Ｔ₁は、５℃乃至４０℃の範囲である。

尚、図１の放射線発生ユニット１のように、放射線発生管１０（を構成する筒状部材１３ｃ）の外面部に測温手段（温度センサー３０）を設置する場合、測温箇所（複数ある場合は各測温箇所）で測定された温度に基づいて筒状部材１３ｃの設定温度を決める。具体的には、測温箇所で測定された温度と、筒状部材１３ｃの内面温度との関係を予め求めておいた上で、上記関係を考慮しながら筒状部材１３ｃの加熱制御を行う際の設定温度を適宜決定すればよい。

図３は、本発明の放射線発生ユニットにおける第２の実施形態を示す模式図である。図３の放射線発生ユニット２は、図１の放射線発生ユニット１において、ヒーター２０及び温度センサー３０を、いずれも筒状部材１３ｃの外面上であって陽極１２側の蓋部材（第二金属部材１３ｂ）の近傍に設けられている。これを除いては、図１の放射線発生ユニット１を同じ構成である。本発明において、温度センサー３０は、筒状部材１３ｃの外面上に設けられていれば、詳細な設置位置については特に限定されるものではない。

図４は、本発明の放射線発生ユニットにおける第３の実施形態を示す模式図である。図４の放射線発生ユニット３は、図３の放射線発生ユニット２において、ヒーター２０を、収納容器５０内であって筒状部材１３ｃから離隔された空間に設けられていることを除いては、図１の放射線発生ユニット１を同じ構成である。本発明において、ヒーター２０は、必ずしも筒状部材１３ｃの外面上に設ける必要はなく、図４のように、筒状部材１３ｃの外面から離隔させた状態で筒状部材１３ｃの近傍に設けてもよい。尚、図４の放射線発生ユニット３において、ヒーター２０は、収納容器５０内に充填されている絶縁性液体５１を加熱することになる。絶縁性液体５１が加熱されることにより、加熱された絶縁性液体５１が有する熱が筒状部材１３ｃに伝導する。これにより筒状部材１３ｃが加熱されることになる。

図５は、本発明の放射線発生ユニットにおける第４の実施形態を示す模式図である。図５の放射線発生ユニット４は、図３の放射線発生ユニット２において、ヒーター２０を収納容器５０の外面に設けられていることを除いては、図１の放射線発生ユニット１を同じ構成である。本発明において、ヒーター２０は、図５のように、必ずしも収納容器５０内に収納させる必要はない。尚、図５の放射線発生ユニット４において、ヒーター２０は、収納容器５０そのものを加熱することになる。すると熱伝導により収納容器５０に収納されている絶縁性液体５１が加熱され、次いで筒状部材１３ｃが加熱される。

以上より、本発明の放射線発生ユニットは、放射線発生管の温度が所定の温度よりも低い場合において放射線発生管を加熱する加熱手段を備えている。これにより、放射線発生管を構成する絶縁性材料からなる筒状部材の内面の抵抗率を所望の抵抗率以下に下げることができる。そして筒状部材の内面の抵抗率を下げることで筒状部材の内面において帯電を抑制し、帯電に起因する放電を抑制することができる。

次に、本発明の放射線発生ユニットに備わる制御系について説明する。図６は、本発明の放射線発生ユニットに備わる制御系の例を示す模式図である。尚、図６に示される放射線発生ユニットのうち、収納容器５０に収まっている部分については、図１の放射線発生ユニット１と同様である。ただし、図１の放射線発生ユニット１に代えて図３乃至図５の放射線発生ユニット（２〜４）を用いてもよい。

図６の放射線発生装置１において、収納容器５０内に収納されるヒーター２０及び温度センサー３０は、温度制御部６１に接続される一方で、放射線発生管１０に接続されている高圧回路基板４０は、電圧制御部６２に接続される。図６の放射線発生装置１において、管制御部６３は、電圧制御部６２及び温度制御部６１を制御するための制御部材である。図６の放射線発生装置１において、管制御部６３と温度制御部６１との間は二種類の配線で接続されている。１つは、管制御部６３と温度制御部６１とを直接結ぶ配線であり、もう１つは、動作判定手段６４を経由して管制御部６３と温度制御部６１とを結ぶ配線である。

図６の放射線発生装置１において、温度制御部６１は、温度センサー３０（測温手段）から得られる温度測定値と、動作判定手段６４から得られる動作状態に関する電気信号と、に基づいて、ヒーター２０（加熱手段）の動作を制御する。

図６の放射線発生装置１において、電圧制御部６２は、高圧回路基板４０を介して放射線発生管１０が有する陽極と陰極との間に印加する電圧を制御する。上述したように、管制御部６３は、放射線発生管１０の内面の温度を制御する温度制御部６１及び放射線発生管１０に備える電極に印加する電圧を制御する電圧制御部６２を制御する制御部材である。具体的には、温度センサー３０にて測定される温度に関する情報に基づいて放射線発生管１０の曝射を行うように、電圧制御部６２及び高圧回路基板４０を介して放射線発生管１０に電圧を印加する。

図６の放射線発生装置１において、動作判定手段６４は、放射線発生管１０の動作状態（起動状態、曝射準備状態、曝射状態、休止状態、停止動作状態等）を判定し、管制御部６３又は温度制御部材６１に適宜信号を出力する。

次に、図６の放射線発生装置１に備える制御部（６１〜６４）が行う、放射線発生管１０の具体的な制御方法について説明する。図７は、放射線発生管の動作制御の例を示すフローチャート図である。ただし、図７は、動作制御の一例を示すものであって、本発明は、これに制限されるものではない。また図７は、放射線発生管１０での曝射の制御に関するフローチャート図でもある。

まず放射線発生装置の電源を入れると装置全体が起動状態となり、各制御部の起動や初期化等が行われる。次に、スタートスイッチを入れると曝射準備状態となり曝射の準備が行われる。曝射の準備は、具体的には、曝射条件に応じた各制御部の設定や、温度等の状態確認が行われる。曝射準備が完了した後、曝射スイッチを入れると放射線発生管１０に所定の電圧が印加されることで放射線が曝射される。曝射が開始されると一定時間曝射が行われるが、その後、一旦曝射準備状態を確認するステップを踏んだ後、ひき続き曝射を行うことができるようになる。一方、曝射を一旦休止する場合は、スタートスイッチを切っておく。そうすると放射性発生管１０が休止状態となる。ここで休止状態の後で再び曝射を行う場合は、スタートスイッチを入れればよい。スタートスイッチをもう１回入れることで前述の操作が繰り返される。また休止状態の後で放射性発生管１０を停止する場合は、停止スイッチを入れておく。そうすると放射線発生管１０は停止動作状態となり、停止動作終了後電源が切られる。

図８は、ヒーター（加熱手段）の動作制御の例を示すフローチャート図である。まず温度センサー３０（測温手段）により放射線発生管１０又はその近傍の所定の場所の温度が測定される。ここで温度センサー３０にて測定された温度（測定温度）が設定温度（Ｔ_set）以上の場合にはヒーター２０（加熱手段）は動作しない。つまり、温度制御部６１からヒーター２０を加熱するための信号が出力されない。一方、測定温度が設定温度（Ｔ_set）未満の場合には、動作判定手段６４の出力を確認する。ここで動作判定手段６４から得られた動作状態が該当動作状態（例えば、放射線発生管１０が起動している状態）の場合には、温度制御部６１からヒーター２０を加熱するための信号が出力され、この信号に基づいてヒーター２０による加熱が行なわれる。ヒーター２０の加熱によって温度センサー３０にて測定された温度が所定の温度（Ｔ_set）に達したところでヒーター２０を停止する。一方、動作判定手段６４の出力を確認する際に、動作判定手段６４から得られた動作状態が該当動作状態ではない場合には、ヒーター２０は動作しない（ヒーター２０を動作させるための信号が出力されない）。

ところで、温度センサー３０にて測定された温度が設定温度Ｔ_set未満の場合にはヒーター２０による加熱を行ってもよい。ただし、例えば、放射線発生管１０が休止状態であったり停止動作状態であったりする場合でヒーター２０による加熱を行うと無駄に電力を消費することになり好ましくない。このため、本実施形態においては、動作判定手段６４から出力される信号を確認し、所定の動作状態の時にのみヒーター２０による加熱を行うように設定する。こうすることで無駄な電力消費を避けることができる。ここでヒーター２０による加熱を促す該当動作状態としては、例えば図７に示される曝射準備状態もしくは起動状態及び曝射準備状態とするのが好ましい。

以上より、本発明の放射線発生装置は、放射線発生管の動作状態を判定する動作判定手段を備えているため、放射線発生管の動作状態に応じて放射線発生管の加熱を行うことができる。このため、不要な放射線発生管の加熱による無駄な電力消費を回避することができる。従って、本発明によれば、比較的容易な手段で放射線発生管における放電の発生を抑制した、信頼性の高い放射線発生装置を提供することができる。

〔放射線撮影システム〕
図９は、本発明に係る放射線撮影システムの一例を説明する模式図である。

図９の放射線撮影システム６において、放射線発生管１０は、駆動回路（高圧回路基板４０）と共に、本発明の放射線発生ユニット１に収納されている。また放射線発生ユニット１は、所定の位置に放射線の放出窓５２が設けられ、この放出窓５２部分に設けられた可動絞り５３は、放射線発生ユニット１から照射される放射線の照射野の広さを調整する機能を有する。また、可動絞りユニット（不図示）として、放射線の照射野を可視光により模擬表示できる機能が付加されたものを用いることもできる。

システム制御装置７１は、放射線発生装置５と、検出器７２ａと信号処理部７２ｂとからなる放射線検出装置７２と、を連携制御する。駆動回路（不図示）は、システム制御装置７１による制御の下に、放射線発生管１０や放射線発生ユニット１に各種の制御信号を出力する。この制御信号により、放射線発生装置から放出される放射線の放出状態が制御される。放射線発生装置から放出された放射線は、被検体８０を透過して検出器７２ａで検出される。検出器７２ａは、検出した放射線を画像信号に変換して信号処理部７２ｂに出力する。信号処理部７２ｂは、システム制御装置７１による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置７１に出力する。システム制御装置７１は、処理された画像信号に基づいて、表示装置７３に画像を表示させるための表示信号を表示装置７３に出力する。表示装置７３は、表示信号に基づく画像を、被検体８０の撮影画像としてスクリーンに表示する。放射線の代表例はＸ線であり、本発明の放射線発生ユニット１と放射線撮影システム６は、Ｘ線発生ユニットとＸ線撮影システムとして利用することができる。Ｘ線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に用いることができる。

以上より、信頼性が改善された本発明の放射線発生ユニットを備えた放射線撮影システムは、信頼性の高い放射線撮影システムである。

１（２、３、４）：放射線発生ユニット、５：放射線発生装置、６：放射線撮影システム、１０：放射線発生管、１１：陰極、１２：陽極、１３：真空容器、１３ａ：第一金属部材、１３ｂ：第二金属部材、１３ｃ：筒状部材、１４：電子放出源、１５：引き出し電極、１６：レンズ電極、１７：ターゲット、１８：支持基板、１９：放射線遮蔽部材、２０：ヒーター：３０：温度センサー、３１：情報処理回路、４０：高圧回路基板、５０：収納容器、５１：絶縁性液体、５２：透過窓、６１：温度制御部、６２：電圧制御部、６３：管制御部、６４：動作判定手段、７１：システム制御装置、７２：放射線検出装置、７３：表示装置、８０：被検体

Claims (7)

1. 電子放出源を備えた陰極と、
   前記電子放出源から放出される電子の照射を受けて放射線を発生するターゲットを備えた陽極と、
   絶縁性の筒状部材を有する真空容器と、を有する放射線発生管と、
   前記放射線発生管の温度を検出する測温手段と、
   前記放射線発生管の動作状態を出力する動作判定手段と、
   前記測温手段により得られた温度測定値と、前記動作判定手段により得られた動作状態と、に基づいて前記放射線発生管を加熱する加熱手段と、を備えることを特徴とする、放射線発生ユニット。
2. 前記放射線発生管と前記測温手段及び前記加熱手段とが収納容器の内部に収納されており、
   前記収納容器の余空間に絶縁性液体が充填されていることを特徴とする、請求項１に記載の放射線発生ユニット。
3. 少なくとも前記真空容器の外面上又はその近傍に前記測温手段と前記加熱手段とが設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の放射線発生ユニット。
4. 少なくとも前記筒状部材の外面上又はその近傍に前記測温手段と前記加熱手段とが設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の放射線発生ユニット。
5. 前記筒状部材がセラミックスからなることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線発生ユニット。
6. 前記加熱手段が、抵抗加熱ヒーター又は赤外線ヒーターであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放射線発生ユニット。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の放射線発生ユニットと、
   前記放射線発生ユニットから放出され、かつ被検体を透過した放射線を検出する放射線検出装置と、
   前記放射線発生ユニットと前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置と、を備えることを特徴とする、放射線撮影システム。

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