JP2015201262A - Ｘ線発生装置及びｘ線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性液体９が充填された収納容器１０内にＸ線発生管２が収納され、絶縁性液体９中に生じる気泡１７を補足する気泡室１２を備えたＸ線発生装置１において、気泡室１２に補足した気泡１７を脱出し難くし、絶縁油９による冷却作用と放電抑制作用とを安定化させて、Ｘ線発生装置１の信頼性を高める。【解決手段】収納容器１０内を、Ｘ線発生管２を収納した主室１３と気泡室１２とに仕切部材１４で仕切り、主室１３と気泡室１２とを仕切部材１４に形成した開口１５を介して連通しさせると共に、開口１５の周縁から気泡室１２の内側に向かって突出した連通管１６を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁性液体が充填された収納容器内にＸ線発生管を収納したＸ線発生装置及びこのＸ線発生装置を用いたＸ線撮影システムに関する。

電子源から放出された電子線束をターゲットに照射することによりＸ線を発生させるＸ線発生装置として、Ｘ線発生管を備えるＸ線発生装置が知られている。Ｘ線発生管は、陽極と陰極との間に３０ｋＶ乃至１５０ｋＶの管電圧を印加することで動作する。電子の照射によりＸ線を発生させるターゲットのＸ線発生効率は１％以下と低く、電子の運動エネルギーの大半は熱エネルギーに変換され、Ｘ線発生管の温度上昇を招く。また、Ｘ線発生管は、操作者の保護、漏洩Ｘ線の遮蔽の観点から、金属製の収納容器に収容されている。収納容器には、Ｘ線発生管と収納容器との間の放電を抑制すると共に、Ｘ線発生管を冷却する目的で、絶縁性液体が充填されている。絶縁性液体は、収納容器の内面とＸ線発生管の外表面に接触するように、Ｘ線発生管とともに収納容器に収納されており、対流しながらＸ線発生管の高温部の熱を収納容器の外部へ伝熱する。

Ｘ線発生装置は、動作に伴うＸ線発生管の発熱に伴い、絶縁性液体中に溶解しているガス、絶縁性液体が加熱分解されることで生じるガス、収納容器の密閉時にパージしきれなかった残留ガス等を原因とする気泡が発生する場合がある。気泡が発生すると、気泡が介在する箇所における伝熱が抑制される。また、発生した気泡は、絶縁性液体の対流やＸ線発生装置の姿勢の変化等により、収納容器内において移動し、絶縁性液体による放電の抑制作用及びＸ線発生管の冷却作用を随所において低下させてしまう原因となる。

従来、例えば特許文献１に示されるように、気泡室を設け、絶縁性液体中に発生した気泡をこの気泡室で捕捉できるようにしたＸ線発生装置が知られている。具体的には、絶縁性液体を、収納容器に設けた流出口と流入口との間で循環させるＸ線発生装置において、収納容器内を、Ｘ線発生管側の第１室と流入口側の第２室とに仕切板で仕切り、第２室側に気泡室を設けたＸ線発生装置が開示されている。また、特許文献１には、仕切板と収納容器の内壁面との間には第１室と第２室をつなぐ開口を設け、この開口側の仕切板の端部から第２室側へ突出する連通管を設けることも開示されている。

特開２０１３−１４９３６８

しかしながら、特許文献１のような気泡室を備えたＸ線発生装置としても、捕捉した気泡を安定的に気泡室内の留めることができない場合があった。

本発明は、気泡室に捕捉した気泡を脱出し難くし、絶縁性液体による冷却作用と放電抑制作用とを安定化させ、信頼性の高いＸ線発生装置を提供できるようにすることを目的とする。また、ＳＮ比の高いＸ線撮影画像を安定して撮影することができるＸ線撮影システムを提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線発生装置は、絶縁性液体が充填された収納容器の内部にＸ線発生管を収納したＸ線発生装置であって、前記収納容器は、前記Ｘ線発生管を収納した主室と、該主室と仕切部材で仕切られた気泡室とを備え、前記主室と前記気泡室とは前記仕切部材に形成された開口を介して連通していると共に、前記開口の周縁から前記気泡室の内側に向かって突出した連通管を有することを特徴とする。

また、本発明に係るＸ線撮影システムは、上記本発明に係るＸ線発生装置と、該Ｘ線発生装置から放出されて被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、開口の周縁から気泡室の内側に向かって突出した連通管を有することにより、気泡室内に捕捉した気泡が、Ｘ線発生装置の回転によって浮力方向へ移動する場合に、開口を通って気泡室から脱出する可能性を低減できる。これにより、絶縁性液体の冷却作用と放電抑制作用とを安定化させ、信頼性の高いＸ線発生装置を提供することが可能となる。

本発明のＸ線発生装置の一実施形態を示す断面模式図である。 本発明のＸ線発生装置が適用されるＸ線撮影システムの概略構成図である。 本発明のＸ線発生装置が適用される回転機構を有するＸ線撮影システムの概略構成図である。 本発明のＸ線撮影システムの断層撮影におけるフローチャートである。 本発明のＸ線発生装置の作用効果を説明する模式図である。 本発明のＸ線発生装置の姿勢変化に伴う気泡室と気泡との関係を示す断面模式図である。 連通管の実施形態を示す断面模式図である。 本発明のＸ線発生装置の他の実施形態を示す断面模式図である。

以下、本発明のＸ線発生装置及びＸ線撮影システムを具体的な実施形態により説明する。なお、Ｘ線源として透過型Ｘ線発生管を用いた例について説明するが、反射型Ｘ線発生管を用いることも可能である。なお、以下に参照する図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。

図１に示すＸ線発生管２は、電子放出源３’を備えた陰極３と、透過型のターゲット５を有する陽極４とを備えている。電子放出源３’はターゲット５に対向して配置されており、電子放出源３’から放出された電子線束６がターゲット５に照射されることによりＸ線を発生させるものとなっている。電子線束６に含まれる電子は、陰極３と陽極４に挟まれたＸ線発生管２の内部空間に形成された加速電界により、ターゲット５でＸ線を発生させるために必要な入射エネルギーとなるまで加速されてターゲット５に照射される。本実施形態におけるターゲット５は、Ｘ線が透過可能で、Ｘ線発生管２のＸ線放出口を兼ねている。

Ｘ線発生管２の内部空間は、電子線束６の平均自由行程を確保することを目的として、真空となっている。Ｘ線発生管２の内部の真空度は、１×１０^-8Ｐａ以上１×１０^-4Ｐａ以下であることが好ましい。Ｘ線発生管２の内部の真空度は、電子放出源３’の寿命の観点からは、１×１０^-8Ｐａ以上１×１０^-6Ｐａ以下であることがより好ましい。Ｘ線発生管２の内部空間は、不図示の排気管及び真空ポンプを用いて真空排気した後、かかる排気管を封止することにより真空とすることが可能である。また、Ｘ線発生管２の内部空間には、真空度の維持を目的として、不図示のゲッターを配置しても良い。

Ｘ線発生管２は、陰極３の電位に規定される電子放出源３’と、陽極４の電位に規定されるターゲット５との間の電気的絶縁を図るために、胴部に絶縁管７を備えている。絶縁管７は、ガラス材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成されている。本実施形態においては、陰極３と絶縁管７と陽極４とにより外囲器８を構成している。外囲器８は、真空度を維持するための気密性と耐大気圧性を有する堅牢性とを備える部材から構成されていることが好ましい。

陰極３が備える電子放出源３’は、例えば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や、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。電子放出源３’は、電子線束６のビーム径、電子電流密度、オン・オフのタイミング等の制御を目的として、不図示のグリッド電極、静電レンズ電極を備えた形態とすることできる。

ターゲット５は、ターゲット基板（不図示）によって支持されている。ターゲット５の材料としてはタングステン、モリブデン、銅等の金属が使用可能である。ターゲット基板の材料としては、熱伝導率が高く、Ｘ線吸収能力の低い材料（Ｘ線透過性材料）が良い。例えばＳｉＣ、ダイヤモンド、カーボン、薄膜無酸素銅、ベリリウム等が使用可能である。

Ｘ線発生装置１は、透過型のターゲット５を備えるＸ線発生管２と、絶縁性液体９と、Ｘ線発生管２及び絶縁性液体９を収納する収納容器１０とを備えている。本実施形態のＸ線発生管２は、絶縁性液体９の流動を妨げないように配置された不図示の支持体を用いて収納容器１０の内部に固定されている。

収納容器１０は、Ｘ線発生管２の陰極３と陽極４に電気的に接続された管電圧回路を内部に収納した形態とすることも可能である。管電圧回路は、陰極３と陽極４の間に管電圧を印加する電気回路で、収納容器１０の内部に配置することは必須ではなく、収納容器１０の外部に配置することもできる。しかし、収納容器１０の内部に管電圧回路を収納すると、絶縁性液体９の対流による冷却作用で管電圧出力を安定させやすく、高電圧の給電線の取り回し距離が短くなることで放電耐圧を高めることができる。そして、これらの結果、Ｘ線発生装置１の信頼性を向上させることができるので好ましい。

絶縁性液体９は、Ｘ線発生管２の外面と収納容器１０の内面とに接触し、Ｘ線発生管２の高温部から収納容器１０の低温部の間の温度差を小さくするように、収納容器１０の内部において対流する。絶縁性液体９は、Ｘ線発生管２の冷却や、Ｘ線発生管２周りの電気絶縁のため、冷却能力が高く、電気絶縁性の高いものが好ましい。また、ターゲット５が発熱により高温になり、その熱が絶縁性液体９に伝わるため、熱による変質の少ないものが好ましい。よって絶縁性液体９としては、電気絶縁油、フッ素系の絶縁油等が好ましく使用可能である。

収納容器１０のターゲット５に対向した位置には、Ｘ線取り出し窓１１が配置されている。Ｘ線取り出し窓１１の材料としてはベリリウム、アルミニウム等のＸ線減衰量の少ない材料が適用される。また、収納容器１０の構成材料としては例えば鉄、ステンレス、鉛、真鍮、銅等の金属が使用可能である。収納容器１０は、基本的には接地電位に規定される。

次に、図２を用いて、本発明のＸ線発生装置１を用いたＸ線撮影システム１９の構成例について説明する。図２には、被検体２５に対して所定の曝射角度で撮影されたＸ線透過像を取得するＸ線撮影システム１９の基本的な構成例が示されている。なお、図２の下方を鉛直方向下向きとして図示されている。

システム制御ユニット２０は、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２４とを統合制御する。駆動回路２１は、システム制御ユニット２０による制御の下に、Ｘ線発生管２に各種の制御信号を出力する。駆動回路２１は、少なくとも管電圧回路を備えており、必要に応じて、電子放出源３’（図１参照）に接続されて管電流を制御する管電流回路を備えている。図示される駆動回路２１は、収納容器１０の外部に設けられているが、Ｘ線発生管２とともに収納容器１０の内部に収納してもよい。駆動回路２１が出力する制御信号により、Ｘ線発生装置１から放出されるＸ線束２６の放出状態が制御される。

Ｘ線発生装置１から放出されたＸ線束２６は、不図示のコリメータにより照射範囲が調整されてＸ線発生装置１の外部に放出され、被検体２５を透過してＸ線検出器２４で検出される。Ｘ線検出器２４は、検出したＸ線を画像信号に変換して信号処理部２２に出力する。信号処理部２２は、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ユニット２０に出力する。システム制御ユニット２０は、処理された画像信号に基づいて、画像表示のための表示信号を、表示装置２３に出力する。表示装置２３は、表示信号に基づく画像を、被検体２５の撮影画像としてスクリーンに表示する。

次に、図３を用いて、本発明のＸ線発生装置１を用いたＸ線撮影システム１９の他の構成例について説明する。図３には、被検体２５に対して回転軸Ａｃ周りに複数の曝射角度で撮影することによりＸ線断層像を取得するＸ線撮影システム１９の基本的な構成例が示されている。

本実施形態のＸ線発生装置１のＸ線の出射側には、被検体２５を介してＸ線検出器２４が配置されている。被検体２５は、被験者の全身又は特定部位が含まれる。Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２４は、回転駆動装置２７に対して、それぞれ線源支持部２８、検出器支持部２９を介して機械的に接続されており、共通の回転軸Ａｃの周りを同じ方向に同期して回転するように構成されている。従って、回転駆動装置２７は、鉛直方向に対する収納容器１０の姿勢を変更する機構とも言える。

被検体２５は、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２４との間において、回転軸Ａｃと重なるように配置されている。

Ｘ線検出器２４の出力にはＸ線透過像データが含まれ、データ処理回路３０、画像処理回路３１、システム制御ユニット２０、再構成部３２を経て表示パネル３３に接続されている。なお、データ処理回路３０、画像処理回路３１は、図２の実施形態の信号処理部２２に相当する。

システム制御ユニット２０には、その出力が、駆動回路２１を介してＸ線発生装置１に入力されると共に、回転駆動装置２７、データ処理回路３０及び画像処理回路３１にそれぞれ入力されるように接続されている。また、システム制御ユニット２０には操作パネル３４の出力が入力されるように接続されている。

本実施形態においては、被検体２５は静止状態で、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２４が回転するが、撮影系（Ｘ線発生装置１及びＸ線検出器２４）と被検体２５とが回転軸周りに相対的に所要の角速度で回転すれば同様の撮影を行うことができる。従って、被検体２５が回転軸Ａｃ周りに回転し、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２４とが静止していても良い。

本実施形態のＸ線撮影システム１９では、Ｘ線発生装置１及びＸ線検出器２４は互いに対向して配置され、回転軸Ａｃを中心として同期して回転することにより、被検体２５に対して異なる撮影角度毎に透過画像を取得することが可能となっている。このようなＸ線発生装置１及びＸ線検出器２４の回転走査を伴う断層撮影のシーケンスについて図４を用いて説明する。

図４は、Ｘ線撮影システム１９の撮影動作のフローチャート図である。撮影開始（ステップＳ１０１）の指令が操作パネル３４から入力されると、システム制御ユニット２０を介して回転駆動装置２７に接続されたＸ線発生装置１とＸ線検出器２４は、所定の回転速度で回転を始める（ステップＳ１０２）。ここで、システム制御ユニット２０は回転駆動装置２７から発生される図示しないエンコーダ信号を監視し、所定の一定速度及び角度に到達したかを確認する。

所定の速度及び角度に到達した時点で、システム制御ユニット２０は、駆動回路２１を介してＸ線発生装置１に信号を送ってＸ線曝射を開始し（ステップＳ１０３）、Ｘ線は被検体２５に曝射される。同時に、Ｘ線検出器２４による画像データの収集を、データ処理回路３０を介して行う（ステップＳ１０４）。

Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２４とが所定の回転角度で同期回転し、所定数の画像データが収集されるまで撮像が継続される。所定角度毎に撮像された画像データの収集が完了すると、Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２４との同期回転を終了する（ステップＳ１０５）。

次に、再構成部３２で画像データの再構成を行い、２系統の再構成画像データを構成する。ここで、再構成は、Ｘ線検出器２４の、例えば高解像度である領域から出力した電気信号に基づいて第１の再構成画像データを構成し、低解像度である領域から出力した電気信号に基づいて、第２の再構成画像データを構成する（ステップＳ１０６）。

そして、対応する第１の再構成画像データと第２の再構成画像データを一定の比率で合成する。具体的には、第１の再構成画像データに係数ｋ１を乗算し、第２の再構成画像データに係数ｋを乗算する。そして、乗算した画像データを加算する（ステップＳ１０７）。

このようにして、被検体２５の複数の透過Ｘ線像と角度情報とから断層画像を取得する。Ｘ線撮影システム１９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。

次に、本願発明の特徴である気泡室について図１を用いて説明する。

本実施形態のＸ線発生装置１は、図１に示すように、絶縁性液体９の中に発生した気泡を捕獲する気泡室１２を備えている。図１には、気泡室１２に捕獲された気泡１７が示されている。

Ｘ線発生管２の動作時の温度上昇に伴い、収納容器１０の内部に発生した気泡１７は、体積が増大して浮力の影響を強く受けるようになる一方、絶縁性液体９は粘度が低下する。このため、収納容器１０の内部に発生した気泡１７は浮遊しやすくなる。

気泡室１２の内部は、収納容器１０の内部を移動する気泡を捕獲するために、Ｘ線発生管２を収納する主室１３の内部と、開口１５を介して連通している。開口１５は、Ｘ線発生管２の付近で発生した気泡１７が、絶縁性液体９の対流及び気泡１７が受ける浮力によって気泡室１２内に流入しやすい位置に設けられている。

気泡室１２と主室１３は、収納容器１０の内部を、仕切部材１４を用いて仕切ることにより形成されている。仕切部材１４は、主室１３と気泡室１２とが連通するための開口１５を有している。また、仕切部材１４は、開口１５の周縁から気泡室１２の内部側に向かって突出した連通管１６を有している。仕切部材１４がこの連通管１６を有することによって、Ｘ線発生装置１がどのような方向に回転し又はどのように姿勢を変えても、一旦気泡室１２内に捉えられた気泡１７は、連通管１６に邪魔をされ、開口１５から主室１３側へ脱出しにくくなる。連通管１６は、開口１５から前記気泡室１２の内側に向かって、前記開口１５からの距離が離れるに従い徐々に開口面積が拡大するラッパ形の部分を有していると、気泡室１２内の気泡１７の主室１３側への脱出がより生じにくくなるので好ましい。更には、図１に示すように、連通管１６が、その先端外周面の接平面に対する仮想垂線１８を想定した時、この仮想垂線１８の両端が気泡室１２の内壁面と交差するような突出形態となっていることが好ましい。連通管１６がこのような突出形態であると、より確実に気泡１７を気泡室１２内に留めておくことができる。

なお、気泡室１２は、図１に示すように、捕獲確率を維持する観点から、気泡室１２がＸ線発生管２に対向する側に開口を有することが好ましい。本明細書において、気泡室１２がＸ線発生管２に対向する側に開口１５を有することは、図１に示すように、開口１５とＸ線発生管２とが、開口１５の内側と、Ｘ線発生管２との交差位置とを通る仮想直線ＩＬ１を描くことができる位置関係にあることをいう。開口１５とＸ線発生管２とは、開口１５の内側を通る仮想直線の集合体内にＸ線発生管２が包含される位置関係にあることが最も好ましい。

更に図５を用いて詳細に説明する。図５は、説明のため気泡室１２を主に示しており、図５において上方向矢印は浮力方向を示す。図５（ａ）は、連通管１６が浮力方向と垂直であり、仮想垂線１８は浮力方向と一致する。この場合、気泡１７はぎりぎり連通管１６に押し留まっている。図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から、Ｘ線発生装置１が図面上左方向に少し傾いた状態を示す。仮想垂線１８は浮力方向から少し傾く。図５（ａ）から図５（ｂ）に傾くと、やがて気泡１７は浮力によって連通管１６から離れていく。気泡１７が連通管１６から離れると、気泡１７は浮力方向に移動していく。気泡１７の大きさ等にもよるが、気泡１７がぎりぎり連通管１６から離れた場合、仮想垂線１８は浮力方向とほぼ一致し、気泡１７はほぼ仮想垂線１８方向へ移動していく。仮想垂線１８が気泡室１２の内壁面と交差していると、仮想垂線１８方向へ移動する気泡１７は気泡室１２の内壁面に捕えられることになり、気泡１７は気泡室１２の内部に留まったままとなる。

開口１５は、１箇所だけでもよいが、複数個所形成すると、気泡１７を気泡室１２内に導きやすくなるので好ましい。また、開口１５を複数個所形成した場合、Ｘ線発生装置１の使用方法等により、最も気泡１７の脱出口となりやすい少なくとも１箇所の開口１５に対して連通管１６を設けるだけでもよい。しかし、複数個所設けた開口１５のうちの２以上又は全ての開口１５に対して連通管１６を設けると、Ｘ線発生装置１の使用方法が制約されずに気泡１７の脱出を防止しやすくなるので好ましい。

仕切部材１４及び連通管１６は金属や合成樹脂等で形成することができる。特に仕切部材１４を金属で形成し、収納容器１０と同電位にすることによって、気泡室１２に高電圧が掛らないようにすると、気泡１７があっても絶縁性液体９が異常放電することを抑制できるので好ましい。また、連通管１６は仕切部材１４と同じ材質で形成するのがこれらの製法上簡単である。

また、図７（ａ）乃至（ｅ）には、連通管１６の実施形態が例示されている。図７（ａ）に示す連通管１６は、開口１５から気泡室１２の内部に向かって開口面積が一定となっている。図７（ｂ）に示す連通管１６は、開口１５から気泡室１２の内部に向かって、開口面積が徐々に縮小するように構成されている点が、図７（ａ）に示す実施形態と相違する。図７（ｃ）に示す連通管１６は、開口１５から気泡室１２の内部に向かって、開口面積が徐々に拡大されているが、連通管１６の突出角度が周方向に変化したものとなっている。図７（ｄ）のに示す連通管１６は、開口１５から気泡室１２の内部に向かって、開口面積が徐々に狭められた領域に続いて徐々に拡大された部分を有するものとなっている。図７（ｅ）示す連通管１６は、開口１５から気泡室１２の内部に向かって、開口面積が徐々に拡大されており、連通管１６の突出角度は周方向にほぼ一定となっている。

図７（ａ）乃至（ｅ）のいずれの連通管１６も、先端外周面の接平面に対する仮想垂線１８の両端が気泡室１２の内壁面と交差するような突出形態となっている。しかし、図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の連通管１６は、連通管１６の先端端面に接するように伸びる仮想垂線１６を有している。この仮想垂線１６に沿って気泡１７（図５参照）が移動する場合、気泡１７が連通管１６の管内に入り込んでしまう可能性があり、やや気泡１７が脱出しやすいといえる。これに対して図７（ｄ）、（ｅ）の連通管１６の仮想垂線１６は、連通管１６の先端端面から離れる方向に傾斜して伸びていることから、この仮想垂線１６に沿って移動しても気泡１７は連通管１６の内側に入り込みにくく、脱出しにくいといえる。この点から図７（ｄ）、（ｅ）の連通管１６が好ましい。図７（ｅ）の連通管１６は、図１の連通管に対応するもので、加工もしやすいことから、最も好ましい態様である。

図６には、図面の垂直方向に示された回転軸Ａｃの周りに０〜３６０度の角度範囲において回転走査されるＸ線発生装置１を備えたＸ線撮影システム１９が示されている。図６は、図５と同様にして、図の下方を鉛直方向下向きとして図示されている。図６においては、Ｘ線発生管２の管軸方向が鉛直方向と垂直となる角度を基準にＸ線発生装置１の姿勢を定義し、図６中に、０度、９０度、１８０度、２７０度を代表させて示している。

図６に示すＸ線撮影システム１９においては、回転軸Ａｃは鉛直方向に対して直交し、水平面に対して平行に配置されている。本実施形態のＸ線撮影システム１９は、回転軸Ａｃが鉛直方向に対して傾きを有しているため、Ｘ線撮影装置１の回転に伴い、収納容器１０及び気泡室１２は、鉛直方向に対して異なる姿勢をとる。しかしながら、本実施形態の気泡室１２は、開口１５の周縁から気泡室の内側に向かって突出した連通管１６を有する。このため、Ｘ線発生装置１が回転軸Ａｃの周りに異なる姿勢をとった場合に、気泡１７は気泡室１２内に浮遊したとしても気泡室１２内に留まりやすい。この結果、本実施形態の気泡室１２を備えたＸ線発生装置１は、捕獲した気泡１７の気泡室１２からの脱出が低減される。よって、反転動作や静止位置に依存する気泡１７の気泡室１２から脱出が抑制できる。

気泡室１２は、図６に示すように、Ｘ線発生管２の高温部から発生する気泡が、収納容器１０の姿勢の変化に伴い収納容器１０内を移動する経路上で捕獲する目的において、回転軸Ａｃから離間した位置に設けることが好ましい。さらに、気泡室１２は、図６に示すように、捕獲確率を維持する観点から、気泡室１２が回転軸Ａｃに対向する側に開口を有することが好ましい。本明細書において、気泡室１２が回転軸Ａｃに対向する側に開口１５を有することは、図６に示すように、気泡室１２の開口１５と回転軸Ａｃが、開口１５の内側と回転軸Ａｃ上とを通る仮想直線ＩＬ２を描くことができる位置関係にあることを意味する。

なお、本実施形態のように鉛直方向に対して傾きを有した回転軸Ａｃが配置されているＸ線撮影システム１９は、横臥位の被験者の胴部または四肢、立位の被験者の四肢、乳房等の鉛直方向に対して傾いて伸びる部位を被写体とする撮影に適用することが可能である。Ｘ線発生装置及び

本願発明の気泡室を備えたＸ線発生装置は、図２に示す実施形態のように回転軸Ａｃを備えていないＸ線撮影装置、又は、回転軸Ａｃが鉛直方向と平行であるＸ線撮影装置においても、気泡室からの気泡の脱出を抑制する効果を奏する。すなわち、Ｘ線発生装置の周囲温度、Ｘ線発生管の稼働時間等の変動するパラメータによって、絶縁性液体の対流挙動が変化しても、捕獲した気泡が気泡室から脱出する可能性を低減できる。従って、本発明によれば、絶縁性液体の冷却作用と放電抑制作用とを安定化させ、長時間安定してＸ線を発生可能な信頼性の高いＸ線撮影システムが実現できる。

＜実施例１＞
本実施例を、図１、図３及び図７を用いて説明する。なお、図１で示される実施形態は、図７（ｅ）に例示されるものと等しい。

本実施例のＸ線発生装置１は、収納容器１０の内部にＸ線発生管２を備え、収納容器１０の内部に絶縁性液体９を充填してなる。

Ｘ線発生管２は、アルミナからなる筒状であり、筒の両端がそれぞれ塞がれて内部が密閉された容器である。Ｘ線発生管２の内部には、陰極３には電子放出源３’として含浸カソードを配置し、電子放出源３’に対向する筒の一端には、ターゲット５を備えた陽極４を配置した。ターゲット５はダイヤモンド基板上にタングステンを成膜したものを用いた。また、Ｘ線発生管２の内部には非常発型ゲッター（ＮＥＧ：不図示）を配置し、真空度を１×１０^-4Ｐａ以下に保つことができるようにした。

収納容器１０は真鍮製の直方体である。また、収納容器１０のターゲット５に対向した位置に、板厚３ｍｍのエポキシ板からなるＸ線取り出し口１１を配置した。

収納容器１０の内部には真鍮製の仕切部材１４を設け、気泡室１２と主室１３とに仕切った。仕切部材１４は、収納容器１０に電気的に接続され、接地されており、気泡室１２内に電界が掛らないようにしている。仕切部材１４には、気泡室１２の内部と主室１３の内部を連通するための開口１５を設けた。さらに仕切部材１４には、開口１５の周縁から気泡室１２の内側に向かって突出した真鍮製の連通管１６を設けた。なお、収納容器１０、仕切部材１４及び連通管１６は溶接により連結した。

連通管１６は、仕切部材１４から気泡室１２の内側へ、図１中に示される角度θが６０度となるように折り返して形成し、開口１５から気泡室１２の内部に向かって、徐々に開口面積が拡大するように突出させた。さらに、連通管１６は、その先端外周面の接平面に対する仮想垂線１８の両端が気泡室１２の内壁面と交差する突出形態となるように突出させた。

絶縁性液体９としては高圧絶縁油Ａ（ＪＸ日鉱日石エネルギー製）を用い、収納容器１０に設けた注入口（不図示）より充填し、収納容器１０を封止した。本実施例においては、効果確認のため、注射器により、気泡室１２内にわざと気泡１７を導入した。

図３は、本発明のＸ線発生装置を用いた回転機構を有するＸ線撮影システムの概略構成を示している。Ｘ線撮影システム１９は、Ｘ線発生装置１、Ｘ線検出器２４、信号処理部２２、システム制御ユニット２０、駆動回路２１、回転駆動装置２７、線源支持部２８、検出器支持部２９を少なくとも備えている。

上記Ｘ線撮影システム１９において、Ｘ線発生装置１を図６に示される方向に回転させながら、Ｘ線撮影を試みた。回転中に得られた複数枚のＸ線画像は、画質が乱れることがなく、気泡１７による悪影響は無かった。また、撮影中、Ｘ線発生装置１の温度上昇に伴う不具合や、放電による耐圧劣化も無かった。

さらに、Ｘ線発生装置１を図６に示される方向とは逆方向に回転させた後に、同様の撮影を試みたが、問題なく撮影できた。

また、図７（ａ）乃至（ｄ）に例示した実施形態についても、同様の効果を確認したが、（ａ）乃至（ｃ）に比して（ｄ）及び（ｅ）の方が気泡１７による悪影響が生じにくい傾向が認められた。

以上より、本実施形態によれば、長時間安定してＸ線を発生可能な信頼性の高いＸ線撮影システムが実現できる。

＜実施例２＞
本実施例では、図８に示すように、開口１５を複数設けた。それ以外の構成、製造方法は実施例１と同じである。

上記Ｘ線撮影システム１９において、Ｘ線発生装置１を図６に示される方向に回転させながら、Ｘ線撮影を試みた。回転中に得られた複数枚のＸ線画像は、画質が乱れることがなく、気泡１７による悪影響は無かった。また、撮影中、Ｘ線発生装置１の温度上昇に伴う不具合や、放電による耐圧劣化も無かった。

さらに、Ｘ線発生装置１を図６に示される方向とは逆方向に回転させた後に、同様の撮影を試みたが、問題なく撮影できた。

また、収納容器１０の外側でターゲット５の近傍の測定点において、熱電対による温度測定を実施した。Ｘ線発生装置１を回転させずに連続曝射して、測定点の温度上昇の様子を、実施例１と比較したところ、曝射回数に対する温度上昇の度合いが１０％程度緩やかになった。

以上より、本実施形態によれば、長時間安定してＸ線を発生可能な信頼性の高いＸ線撮影システムが実現できる。

１：Ｘ線発生装置、２：Ｘ線発生管、３：陰極、４：陽極、５：ターゲット、６：電子線束、７：絶縁管、８：外囲器、９：絶縁性液体、１０：収納容器、１１：Ｘ線取り出し窓、１２：気泡室、１３：主室、１４：仕切部材、１５：開口、１６：連通管、１７：気泡、１８：仮想垂線

Claims (13)

1. 絶縁性液体が充填された収納容器の内部にＸ線発生管を収納したＸ線発生装置であって、
   前記収納容器は、前記Ｘ線発生管を収納した主室と、該主室と仕切部材で仕切られた気泡室とを備え、前記主室と前記気泡室とは前記仕切部材に形成された開口を介して連通していると共に、前記開口の周縁から前記気泡室の内側に向かって突出する連通管を有することを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記気泡室は、前記Ｘ線発生管に対向する側に前記開口を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記連通管は、前記開口から前記気泡室の内側に向かって、前記開口からの距離が離れるに従い徐々に開口面積が拡大されている部分を有することを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記連通管が、当該連通管の先端外周面の接平面に対する仮想垂線の両端が前記気泡室の内壁面と交差する突出形態となっていることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生装置。
5. 前記開口が複数個所形成されており、少なくとも１箇所の開口に前記連通管が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
6. 前記開口が複数個所設けられており、総ての開口に前記連通管が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、該Ｘ線発生装置から放出されて被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備えていることを特徴とするＸ線撮影システム。
8. 前記収納容器に接続され、前記収納容器の鉛直方向に対する姿勢を変更する回転駆動装置と、前記回転駆動装置により変更された前記収納容器の異なる角度毎に、前記Ｘ線発生装置はＸ線を発生させ、前記Ｘ線検出器は被検体を透過したＸ線を検出するように、前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器とを統合して制御するシステム制御ユニットと、を備えることを特徴とする請求項７に記載のＸ線撮影システム。
9. 前記Ｘ線発生装置は、回転軸の周りを回転することにより、鉛直方向に対して前記異なる角度をなすように配置され、前記気泡室は、前記回転軸から離間して前記収納容器に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のＸ線撮影システム。
10. 前記回転軸は、鉛直方向から傾いていることを特徴とする請求項９に記載のＸ線撮影システム。
11. 前記回転軸は、鉛直方向に対して直交していることを特徴とする請求項９または１０に記載のＸ線撮影システム。
12. 前記気泡室は、回転軸に対向する側に前記開口を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
13. 前記Ｘ線検出器に接続され、前記Ｘ線検出器が出力する画像信号を取得する信号処理部と、前記取得した複数の画像と角度情報とにより、被検体の断層画像を再構成する再構成部と、をさらに備えた請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。

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