JP2015156369A - 放射線発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ターゲットに対する電子ビーム照射を使用して放射線を発生させることが可能な放射線発生装置を提供する。
【解決手段】放射線発生装置は、ターゲットベースと、ターゲットと、保持アセンブリと、電子ビーム発生装置とを含む。ターゲットはターゲットベース上に配設される。前記保持アセンブリは前記ターゲットベースを保持する。電子ビーム発生装置は、ターゲットに対して照射されて放射線を発生させる電子ビームを発生させるように適合される。ターゲット、保持アセンブリ、及び電子ビーム発生装置は、ターゲットベースの同じ側に位置する。
【選択図】図1
【解決手段】放射線発生装置は、ターゲットベースと、ターゲットと、保持アセンブリと、電子ビーム発生装置とを含む。ターゲットはターゲットベース上に配設される。前記保持アセンブリは前記ターゲットベースを保持する。電子ビーム発生装置は、ターゲットに対して照射されて放射線を発生させる電子ビームを発生させるように適合される。ターゲット、保持アセンブリ、及び電子ビーム発生装置は、ターゲットベースの同じ側に位置する。
【選択図】図1
Description
本発明は、放射線発生装置に関する。特に、本発明は、ターゲットに対する電子ビーム照射を使用して放射線を発生させることが可能な放射線発生装置に関する。
X線管は、工業的試験、医学的診断、又は医学的治療の分野で応用可能なX線を生成可能な撮像装置である。一般に、X線管は電子ビーム発生装置とターゲットとを含む。電子ビーム発生装置は高電圧電源及びタングステンフィラメントで構成され得る。高電圧電源からタングステンフィラメントに十分な電流が供給されるとタングステンフィラメントによって電子ビームが生成され、電子ビームがターゲットに対して照射され、これによりX線が発生する。
上述の処理プロセスでは、ターゲットに対して照射される電子ビームのエネルギーの大部分が熱に変換され、これによりターゲットの温度が上昇する。このようにすると、高電力動作の際に高エネルギーの電子ビームがX線ターゲットに連続的に衝突することになり、その結果X線ターゲットの過熱や摩耗が生じてX線ターゲットの寿命が短くなるおそれがある。さらに、X線管の設計のなかには電子ビーム発生装置及びターゲット以外にもターゲットの冷却に使用する冷却系等の構成要素が含まれるため、X線管の体積が増加しユーザ要件に適合しないものもある。
X線管は体積が大きすぎるためユーザ要件に適合しない。
本発明は、ターゲットベースと、ターゲットと、保持アセンブリと、電子ビーム発生装置とを含む放射線発生装置を提供する。前記ターゲットは前記ターゲットベース上に配設される。前記保持アセンブリは前記ターゲットベースを保持する。前記電子ビーム発生装置は、電子ビームを発生させるように適合され、前記電子ビームは、前記ターゲットに対して照射されて放射線を発生させる。前記ターゲット、前記保持アセンブリ、及び前記電子ビーム発生装置は、前記ターゲットベースの同じ側に位置する。
本発明の一実施形態において、前記放射線発生装置は、第1の駆動ユニットを更に含み、前記保持アセンブリは、軸線方向及び半径方向を有し、前記電子ビームは、前記ターゲットに対して前記軸線方向に照射されて前記放射線を発生させ、前記第1の駆動ユニットは、前記ターゲットベースを駆動して前記半径方向に移動させるように適合される。
本発明の一実施形態において、前記第1の駆動ユニットは、前記保持アセンブリ上に配設され、前記保持アセンブリを駆動して前記半径方向に移動させるように適合される。
本発明の一実施形態において、前記保持アセンブリは、第2の駆動ユニットと、回転部材とを含み、前記回転部材は、前記第2の駆動ユニットと前記ターゲットベースとの間に連結され、前記第2の駆動ユニットは、前記回転部材及び前記ターゲットベースを駆動して前記軸線方向を中心に回転させるように適合される。
本発明の一実施形態において、前記回転部材は、回転軸と、中空ハウジングとを含み、前記回転軸は、前記中空ハウジングと前記第2の駆動ユニットとの間に連結され、前記中空ハウジングは、前記ターゲットベースと連結され、前記ターゲット及び前記電子ビーム発生装置は、前記中空ハウジング内に位置する。
本発明の一実施形態において、前記放射線発生装置は、電源ユニットと、連結要素とを更に含み、前記電源ユニットは、前記中空ハウジングの外側に配設され、前記回転軸は、中空軸であり、前記第1の駆動ユニットは、前記中空軸内に配設され、前記連結要素は、前記中空軸内を貫通して前記電子ビーム発生装置と前記電源ユニットとの間に連結される。
本発明の一実施形態において、前記回転部材は、回転軸であり、前記ターゲットは、前記回転軸を取り囲む環状であり、前記第2の駆動ユニットは、前記回転軸及び前記ターゲットベースを駆動して前記軸線方向を中心に回転させるように適合される。
本発明の一実施形態において、前記第1の駆動ユニットは、前記ターゲットベースを駆動して前記半径方向に振動させるように適合される。
本発明の一実施形態において、前記ターゲットはX線ターゲットであり、前記放射線はX線である。
本発明の一実施形態において、前記放射線は、前記ターゲットベースを貫通して外部に放出される。
上記のとおり、本発明の放射線発生装置では、ターゲット、保持アセンブリ、及び電子ビーム発生装置が、それぞれターゲットベースの両側に配設されるのではなく、すべてターゲットベースの同じ側に配設されるため、放射線発生装置の体積が効果的に減少し、したがって放射線発生装置の占有空間が小さくなりユーザ要件に適合することになる。
本発明の上記及び他の特徴並びに利点の理解を助けるために、以下では添付図面を参照しながらいくつかの例示的な実施形態について詳述する。
添付図面は、本発明の理解を助けるために本明細書に組み込まれ本明細書の一部を構成する。各図面は、本明細書の記載と併せて本発明の実施形態を例示し、本発明の原理を説明するために利用されるものである。
図1は、本発明の一実施形態による放射線発生装置の概略図である。図1を参照すると、本実施形態の放射線発生装置100は、例えば工業的試験、医学的診断、又は医学的治療用途の透過型X線管であり、ターゲットベース110、ターゲット120、保持アセンブリ130、電子ビーム発生装置140、及び管部150を含む。管部150は、例えばX線管に適した真空管であり、保持アセンブリ130は、管部150内に配設され、ターゲットベース110を保持する。ターゲット120は、例えばX線ターゲットであり、ターゲットベース110上に配設される。電子ビーム発生装置140は、管部150内に配設され、電子ビームEを発生させるように適合される。電子ビームEは、ターゲット120に対して保持アセンブリ130の軸線方向D1に照射され、それによってX線等の放射線Rが発生する。放射線Rは、ターゲットベース110を貫通して外部に放出される。
図1に示すように、ターゲット120、保持アセンブリ130、及び電子ビーム発生装置140は、それぞれターゲットベース110の両側に配設されるのではなく、すべてターゲットベース110の同じ側(図1ではターゲットベース110の右側)に位置するため、放射線発生装置100の体積が効果的に減少し、したがって放射線発生装置100の占有空間が小さくなりユーザ要件に適合することになる。
本実施形態において、放射線発生装置100は、第1の駆動ユニット160を更に含み、前記第1の駆動ユニット160は、保持アセンブリ130上に配設され、保持アセンブリ130及びターゲットベース110を駆動して保持アセンブリ130の半径方向D2に移動させるように適合される。さらに、保持アセンブリ130は、第2の駆動ユニット132と、回転部材134とを含み、回転部材134は、第2の駆動ユニット132とターゲットベース110との間に連結され、第2の駆動ユニット132は、回転部材134及びターゲットベース110を駆動して保持アセンブリ130の軸線方向D1を中心に回転させるように適合される。
上述の作動方法によれば、電子ビーム発生装置140によって生成された電子ビームEがターゲット120に対して軸線方向D1に照射されるときに、ターゲット120を第2の駆動ユニット132によって駆動して軸線方向D1を中心に回転させるとともに、ターゲット120を第1の駆動ユニット160によって駆動して半径方向D2に連続的に移動させることにより、電子ビームEが衝突するターゲット120の領域を連続的に変化させることができる。このようにすればターゲット120の各領域に電子ビームEが衝突しない期間が長くなることで冷却効率が改善し、したがって電子ビームEの衝突によるターゲット120の過熱が回避され、ターゲット120の寿命が長くなる。
詳細には、本実施形態の回転部材134は、回転軸134aと、中空ハウジング134bとを含む。回転軸134aは、中空ハウジング134bと第2の駆動ユニット132との間に連結され、中空ハウジング134bは、ターゲットベース110と連結され、ターゲット120及び電子ビーム発生装置140は、中空ハウジング134b内に位置する。中空ハウジング134bは、例えば電子ビーム発生装置140の電流漏れを防止する絶縁ハウジングである。
放射線発生装置100は更に、電源ユニット170及び連結要素180も含む。電源ユニット170は、中空ハウジング134bの外側に配設され、回転軸134aは、中空軸であり、第1の駆動ユニット160は、中空軸内に配設されて回転部材134及びターゲットベース110を駆動して回転させ、連結要素180は、中空軸を貫通して電子ビーム発生装置140と電源ユニット170との間に連結される。連結要素180は、電子ビーム発生装置140を保持するのに使用され、回路を含む。電子ビーム発生装置140は、この回路を介して電源ユニット170と電気的に接続される。電源ユニット170は、例えば保持構造体190内に配設され、保持構造体190は、放射線発生装置100の管部150に固定され、保持アセンブリ130及びターゲットベース110を保持するように保持アセンブリ130と連結される。第2の駆動ユニット132は、回転軸134aを駆動して回転させ、それにより中空ハウジング134b、ターゲットベース110、及び第1の駆動ユニット160を駆動して軸線方向D1を中心に回転させるように適合される。ここで、電子ビーム発生装置140、連結要素180、電源ユニット170、及び保持構造体190は回転しない。
図2は、図1のターゲットに衝突する電子ビームの軌道を示す概略図である。本実施形態において、第1の駆動ユニット160は、例えば振動子であり、ターゲットベース110を駆動して半径方向D2に振動させるように適合される。軸線方向D1を中心とするターゲットベース110の回転に応じて、電子ビームEがターゲット120に衝突する軌道として、図2に示すような軌道Tが得られる。ここで、軌道Tは半径方向D2の連続往復運動軌道である。また、本発明では特に限定するものではないが、第1の駆動ユニット160と回転シャフト134aの内壁との間に減衰構成を設けてもよい。さらに、第1の駆動ユニット160がターゲットベース110及びターゲット120を駆動する方法についても本発明では特に限定するものではないが、以下、添付図面を参照しながら説明する。
図3は、本発明の別の実施形態による、電子ビームがターゲットに衝突する軌道を示す概略図である。本実施形態において、第1の駆動ユニット160は振動子ではない。第1の駆動ユニット160は、ターゲットベース110を駆動して半径方向D2に適切に移動させるように適合される。軸線方向D1を中心とするターゲットベース110の回転に応じて、電子ビームEがターゲット120に衝突する軌道として、図3に示すような軌道T’が得られる。軌道T’の半径方向D2の移動範囲が大きいため、ターゲット120の利用率が向上する。本発明では特に限定するものではないが、他の実施形態では、軸線方向D1を中心に回転するターゲットベース110の回転速度及び半径方向D2に移動するターゲットベース110の移動様式を実際の要件に合わせて変更することにより、電子ビームEがターゲット120に衝突する軌道を調整してもよい。
図4は、本発明の別の実施形態による放射線発生装置の概略図である。図4の放射線発生装置200において、ターゲットベース210、ターゲット220、保持アセンブリ230、電子ビーム発生装置240、管部250、第1の駆動ユニット260、及び保持構造体290の動作は、ターゲットベース110、ターゲット120、保持アセンブリ130、電子ビーム発生装置140、管部150、第1の駆動ユニット160、及び保持構造体190の動作と同様であるので詳細な説明は省略する。放射線発生装置200と放射線発生装置100との違いは、保持アセンブリ230の回転部材234が回転軸である点、ターゲット220が回転軸を取り囲む環状である点、電子ビーム発生装置240が保持アセンブリ230の外側に配設される点、及び第1の駆動ユニット260が回転軸の外側に配設される点である。第1の駆動ユニット260がターゲットベース210を駆動して半径方向D2’に移動させるときに、保持アセンブリ230の第2の駆動ユニット232は、回転軸及びターゲットベース210を駆動して軸線方向D1’を中心に回転させるように適合される。
まとめると、本発明の放射線発生装置では、ターゲット、保持アセンブリ、及び電子ビーム発生装置は、ターゲットベースの両側にそれぞれ配設されるのではなく、すべてターゲットベースの同じ側に配設されるため、放射線発生装置の体積が効果的に減少し、したがって放射線発生装置の占有空間が小さくなりユーザ要件に適合することになる。さらに、電子ビーム発生装置によって生成された電子ビームがターゲットに対して保持アセンブリの軸線方向に照射されるときに、ターゲットを第2の駆動ユニットによって駆動して軸線方向を中心に回転させるとともに、ターゲットを第1の駆動ユニットによって駆動して半径方向に連続的に移動させることにより、電子ビームが衝突するターゲットの領域を連続的に変化させることができる。このようにすればターゲットの各領域に電子ビームが衝突しない期間が長くなる故にターゲットの冷却効率が改善し、したがって電子ビームの衝突によるターゲットの過熱が回避され、ターゲットの寿命が長くなる。
本発明の構造には、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない様々な修正及び変更を施すことができることが当業者には理解されるであろう。このように、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載する各請求項及びその等価物の範囲に含まれる、発明の諸種の修正形態及び変更形態を包含するものである。
本願の放射線発生装置は、工業的試験、医学的診断、又は医学的治療の分野で応用されるX線管として利用可能である。
100、200 放射線発生装置
110、210 ターゲットベース
120、220 ターゲット
130、230 保持アセンブリ
132、232 第2の駆動ユニット
134、234 回転部材
134a 回転軸
134b 中空ハウジング
140、240 電子ビーム発生装置
150、250 管部
160、260 第1の駆動ユニット
170 電源ユニット
180 連結要素
190、290 保持構造体
D1、D1’ 軸線方向
D2、D2’ 半径方向
E 電子ビーム
R 放射線
T、T’ 軌道
110、210 ターゲットベース
120、220 ターゲット
130、230 保持アセンブリ
132、232 第2の駆動ユニット
134、234 回転部材
134a 回転軸
134b 中空ハウジング
140、240 電子ビーム発生装置
150、250 管部
160、260 第1の駆動ユニット
170 電源ユニット
180 連結要素
190、290 保持構造体
D1、D1’ 軸線方向
D2、D2’ 半径方向
E 電子ビーム
R 放射線
T、T’ 軌道
Claims (10)
- 放射線発生装置であり、
ターゲットベースと、
前記ターゲットベース上に配設されるターゲットと、
前記ターゲットベースを保持する保持アセンブリと、
前記ターゲットに対して照射されて放射線を発生させる電子ビームを発生させるように適合される電子ビーム発生装置と
を備え、前記ターゲット、前記保持アセンブリ、及び前記電子ビーム発生装置は、前記ターゲットベースの同じ側に位置する放射線発生装置。 - 請求項1に記載の放射線発生装置であり、第1の駆動ユニットを更に含み、前記保持アセンブリは、軸線方向及び半径方向を有し、前記電子ビームは、前記ターゲットに対して前記軸線方向に照射されて前記放射線を発生させ、前記第1の駆動ユニットは、前記ターゲットベースを駆動して前記半径方向に移動させるように適合される放射線発生装置。
- 請求項2に記載の放射線発生装置であり、前記第1の駆動ユニットは、前記保持アセンブリ上に配設され、前記保持アセンブリを駆動して前記半径方向に移動させるように適合される放射線発生装置。
- 請求項2又は3に記載の放射線発生装置であり、前記保持アセンブリは、第2の駆動ユニットと、回転部材とを備え、前記回転部材は、前記第2の駆動ユニットと前記ターゲットベースとの間に連結され、前記第2の駆動ユニットは、前記回転部材及び前記ターゲットベースを駆動して前記軸線方向を中心に回転させるように適合される放射線発生装置。
- 請求項4に記載の放射線発生装置であり、前記回転部材は、回転軸と、中空ハウジングとを備え、前記回転軸は、前記中空ハウジングと前記第2の駆動ユニットとの間に連結され、前記中空ハウジングは、前記ターゲットベースに連結され、前記ターゲット及び前記電子ビーム発生装置は、前記中空ハウジング内に位置する放射線発生装置。
- 請求項5に記載の放射線発生装置であり、電源ユニットと、連結要素とを更に備え、前記電源ユニットは、前記中空ハウジングの外側に配設され、前記回転軸は、中空軸であり、前記第1の駆動ユニットは、前記中空軸内に配設され、前記連結要素は、前記中空軸内を貫通して前記電子ビーム発生装置と前記電源ユニットとの間に連結される放射線発生装置。
- 請求項4に記載の放射線発生装置であり、前記回転部材は、回転軸であり、前記ターゲットは、前記回転軸を取り囲む環状であり、前記第2の駆動ユニットは、前記回転軸及び前記ターゲットベースを駆動して前記軸線方向を中心に回転させるように適合される放射線発生装置。
- 請求項2〜7のいずれか一項に記載の放射線発生装置であり、前記第1の駆動ユニットは、前記ターゲットベースを駆動して前記半径方向に振動させるように適合される放射線発生装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の放射線発生装置であり、前記ターゲットはX線ターゲットであり、前記放射線はX線である放射線発生装置。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の放射線発生装置であり、前記放射線は前記ターゲットベースを貫通して外部に放出される放射線発生装置。
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