JP2018181768A - Ｘ線管 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置を大型化することなく、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能なＸ線管を提供する。【解決手段】 外囲器回転型のＸ線管においては、陰極１におけるエミッタ２からの電子ビームＥの出射方向と陽極３におけるターゲット面４とがなす角度θが９０度以下となる構成を採用するとともに、入射角αを２５度以下、さらに好ましくは、１２度以下とし、さらに、平板状の電子放出部を備えたエミッタ２を使用している。【選択図】 図８

Description

この発明は、陽極と、陰極および陽極を内部に収容する外囲器とが一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管に関する。

特許文献１には、電子ビームを出射する陰極と、この陰極から出射された電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、この陰極から出射された電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームを陽極と衝突させる磁場発生器と、陰極および陽極を内部に収容する外囲器とを備え、陽極と外囲器とが一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管が開示されている。

陽極が回転する従来の回転陽極型Ｘ線管においては、冷却が輻射により行われることから、陽極のサイズを大きくすることにより熱容量を増やすことで長時間の点灯に対応している。これに対して、上述した外囲器回転型のＸ線管においては、陽極が熱的に外部と接続されていることにより、陽極のサイズを小さくしてＸ線管全体のサイズを小さくすることが可能となる。

なお、特許文献２に記載されたように、実質的に平面的に形成された電子放出部を有する陰極（エミッタ）を使用することにより、Ｘ線の焦点径を改善することが可能であることが知られている。また、特許文献３に記載されたように、陰極と陽極との間に四重極を一対備えた四重極レンズを配設することにより、Ｘ線の焦点径を制御することが可能であることが知られている。

特開平１０−６９８６９号公報 米国特許６６４６３６６号明細書 米国特許７８３９９７９号明細書

陰極から出射される電子ビームのビーム径は、電子ビームの進行方向と垂直となる面で最小となる。このため、陽極に衝突するときの電子ビームの進行方向と陽極（ターゲット）の表面とがなす角度は、垂直であることが好ましい。一方、従来の回転陽極型Ｘ線管においては、Ｘ線の視野の関係から、電子ビームの進行方向と陽極の表面とがなす角度を、垂直方向から１２度程度傾けている。この程度の傾きであれば、入射電子ビーム径に対するＸ線焦点径の変化は無視できる程度となる。

一方、上述したような外囲器回転型のＸ線管においては、陰極からの電子ビームの出射方向と外囲器の回転軸方向とが同軸状となっており、この電子ビームを偏向して陽極に衝突させる構成であることから、電子ビームが陽極のターゲット面に対して浅い角度で入射することになる。すなわち、陰極から出射されて陽極におけるターゲット面に衝突するときの電子ビームの軌道とターゲット面に立てた法線とがなす交差角度である入射角が大きなものとなる。このように、電子ビームの入射角が大きくなった場合においては、ターゲット面と衝突して生ずるＸ線焦点径が偏向方向に広がってしまうという問題が発生する。また、電子ビームの入射角が大きくなった場合においては、後方散乱電子が増加することから、同一の管電流を付与した場合においても得られるＸ線量が減少してしまうという問題も生ずる。このＸ線量の減少に対応するため、管電流を増加させた場合には、空間電荷効果により電子ビーム径が大きくなってしまう。

この点について、図１４および図１５に基づいて説明する。図１４および図１５は、陽極３に対する電子ビームＥの入射角αを示す説明図である。

図１４に示すように、従来の回転陽極型のＸ線管において、Ｘ線の視野の関係から、陽極３のターゲット面４が角度Ａだけ傾斜して形成されており、図１４において破線で示すように、電子ビームＥが陽極３に対して垂直方向からターゲット面４に照射された時には、ターゲット面４に対する電子ビームＥの入射角αはＡとなる。

入射電子に対する反射電子（Ｘ線）の伸長Ｌは、ターゲット面４に対する電子ビームＥの入射角をαとしたときに、下記の式により表される。
Ｌ＝１／ｃｏｓα

このため、Ａが１２度、すなわち、入射角αが１２度であれば、伸長Ｌは１．０２倍となる。また、入射角αが２５度であれば、伸長Ｌは１．１倍となる。これらのいずれの場合においても、伸長Ｌは無視し得る範囲となる。

また、入射電子に対する反射電子の割合ηは、ターゲット面４に対する電子ビームＥの入射角をαとしたときに、下記の式により表される。

η＝（１＋ｃｏｓα）^{−１．０４６}

入射角が０度、すなわち、電子ビームＥがターゲット面４に垂直に入射した場合の割合ηは０．４８４６となる。これに対して、入射角αが１２度である時にはηは０．４８９９となり、Ｘ線の発生に寄与する電子ビームは入射角αが０度のときの約９９％となる。また、入射角αが２５度である時にはηは０．５０９２となり、Ｘ線の発生に寄与する電子ビームは入射角αが０度のときの約９５％となる。これらのいずれの場合においても、反射電子の割合の変化も無視し得る範囲となる。

これに対して、外囲器回転型のＸ線管の場合においては、電子ビームＥが陽極３のターゲット面４に対して浅い角度で入射することになる。図１５において破線で示すように、電子ビームＥが陽極３に対して角度Ｂだけ傾斜した方向からターゲット面４に入射したときには、ターゲット面４に対する電子ビームＥの入射角は、図１５に示すαとなる。例えば、図１５に示すＢが３０度であり、図１４と同様、Ａが１２度であった場合には、入射角αは７２度となり、伸長は３．２４倍となる。また、入射角αが７２度であった場合には、ηは０．７５４５となり、入射角αが０度の場合と比較して、Ｘ線の発生に寄与する電子が半減してしまうことになる。

電子ビームＥが陽極３のターゲット面４に対して浅い角度で入射する（入射角αが大きくなる）という問題は、例えば、外囲器回転型のＸ線管の場合に陽極を小さなものとしたり、陰極と陽極の距離を大きく設定したりすることによりある程度は緩和することが可能となる。しかしながら、前者の対応を採る場合においては、陽極の熱拡散速度の限界から陽極を小さくするのにも限界があり、後者の対応を採る場合においては、電子の飛行距離が大きくなって空間電荷効果の影響が大きくなり、また、装置全体が大型化するという問題が生ずる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、装置を大型化することなく、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能なＸ線管を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、電子ビームを出射する陰極と、前記陰極から出射された電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から出射された電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームを前記陽極と衝突させる磁場発生器と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極と前記外囲器とが一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管であって、前記陰極から出射される電子ビームの出射方向と前記陽極におけるターゲット面とがなす角度が９０度以下であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記陰極から出射されて前記陽極に衝突するときの電子ビームの軌道と、前記ターゲット面に立てた法線とがなす交差角度が、２５度以下である。

請求項３に記載の発明は、電子ビームを出射する陰極と、前記陰極から出射された電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から出射された電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームが前記陽極と衝突させる磁場発生器と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極が前記外囲器と一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管であって、前記陰極から出射されて前記陽極に衝突するときの電子ビームの軌道と、前記陰極におけるターゲット面に立てた法線とがなす交差角度が、２５度以下であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、前記陰極から出射されて前記陽極に衝突するときの電子ビームの軌道と、前記ターゲット面に立てた法線とがなす交差角度が、１２度以下である。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記陽極は、平面状の電子ビーム出射面を有するエミッタを備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記陰極と前記磁場発生器との間に、一対の四重極からなる四重極レンズを備える。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記磁場発生器は、前記一対の四重極のうち陽極側の四重極と一体として構成される。

請求項１に記載の発明によれば、陰極から出射される電子ビームの出射方向と陽極におけるターゲット面とがなす角度が９０度以下であることから、外囲器回転型のＸ線管において、電子ビームの軌道とターゲット面に立てた法線とがなす交差角度を小さなものとすることができる。このため、装置全体の大きさをコンパクトにすること、かつ、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能となり、さらに、電子ビームをＸ線の発生に効率的に使用することが可能となる。

請求項２から請求項４に記載の発明によれば、外囲器回転型のＸ線管において、電子ビームの軌道とターゲット面に立てた法線とがなす交差角度を小さなものとすることができる。このため、装置全体の大きさをコンパクトにすること、かつ、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、平面状の電子ビーム出射面を有するエミッタを備える陽極を使用することにより、Ｘ線焦点径をさらに小さなものとすることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、一対の四重極からなる四重極レンズの作用により、Ｘ線焦点径をさらに小さなものとすることが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、装置全体をさらにコンパクトに構成することが可能となり、その結果電子の飛行距離が短くなるので、Ｘ線焦点径をさらに小さくすることが可能となる。

この発明の第１実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管の概要図である。 磁場発生器５の正面概要図である。 磁場発生器５の正面概要図である。 磁場発生器５の正面概要図である。 磁場発生器５の正面概要図である。 エミッタ２の斜視図である。 エミッタ２の平面図である。 この発明に係る外囲器回転型のＸ線管におけるターゲット面４の角度および電子ビームＥの入射角αを示す説明図である。 この発明の第２実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管の概要図である。 四重極６の正面概要図である。 この発明の第３実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管の概要図である。 複合部材７の正面概要図である。 他の実施形態に係る複合部材７の正面概要図である。 陽極３に対する電子ビームＥの入射角αを示す説明図である。 陽極３に対する電子ビームＥの入射角αを示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管の概要図である。

この外囲器回転型のＸ線管は、その内部が真空排気された外囲器１２を備える。この外囲器１２は、図示を省略したモータの駆動により、一対の回転軸１１の軸心を回転中心Ｃとして回転する。また、この外囲器１２内における一方の回転軸１１の先端の位置には、平面状の電子ビーム出射面を有するエミッタ２を備えた陰極１が配設されている。また、この陰極１と対向する外囲器１２の端面には、陰極１から発生した電子ビームＥが衝突することによりＸ線Ｘを発生させるターゲット面４を備えた陽極３が配設されている。陰極１および陽極３には、図示を省略したスリップリング機構により、一対の回転軸１１を介して高電圧が印加される。

陰極１におけるエミッタ２から出射された電子ビームＥは、高電圧が作る電界の作用により陽極３に向けて加速される。そして、この電子ビームＥは、外囲器１２の外周部に設けられた磁場発生器５の作用により偏向され、陽極３のターゲット面４に衝突し、Ｘ線Ｘを発生させる。このＸ線Ｘは、外囲器１２に形成されたＸ線透過部材から構成される放射口１３から外部に放射される。

図２から図５は、上述した磁場発生器５の正面概要図である。

図２に示す磁場発生器５は、円形のヨーク５３に対して等間隔で形成された４個の突起部５１と、この突起部５１に巻回されたコイル５２とから構成される。この磁場発生器５においては、４個の突起部５１およびコイル５２により、図２の上方に一対のＮ極が構成され、下方に一対のＳ極が構成される。

図３に示す磁場発生器５は、円形のヨーク５３に対して等間隔で形成された６個の突起部５１と、この突起部５１に巻回されたコイル５２とから構成される。この磁場発生器５においては、６個の突起部５１およびコイル５２により、Ｎ極とＳ極とが交互に構成される。

図４に示す磁場発生器５は、円形のヨーク５３に対して等間隔で形成された２個の突起部５１と、この突起部５１に巻回されたコイル５２とから構成される。この磁場発生器５においては、図４の上方にＮ極が構成され、下方にＳ極が構成される。

図５に示す磁場発生器５は、円形のヨーク５３に対して等間隔で形成された６個の突起部５１と、この突起部５１に巻回されたコイル５２とから構成される。この磁場発生器５においては、６個の突起部５１およびコイル５２により、図５の上方に３個のＮ極が構成され、下方に３個のＳ極が構成される。なお、磁場発生器は一般的に偏向面に対してヨーク突起部が対称であり、対応するコイルが作る極が反対であればよい。また、円形のヨーク５３は便宜上円形としているが、突起部を連結していればよく、例えば四角形のような形状でもよい。偏向面で対称である必要もない。

図６は、エミッタ２の斜視図である。また、図７は、エミッタ２の平面図である。

このエミッタ２は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部２０と、一対の端子部２５と、一対の支持部２６とを備えている。これらの電子放出部２０、一対の端子部２５と、一対の支持部２６とは、単一の平板材料から切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。

図６および図７に示すように、電子放出部２０は、曲がりくねった形状（ミアンダ形状）の電流通路によって平板状に形成されており、平面的に見て、電子放出部２０は円形状に形成されている。電子放出部２０の中央部２４は、上述した外囲器１２の回転軸１１の回転中心Ｃに一致し、エミッタ２は、外囲器１２の回転に伴って中央部２４を中心に回転する。

電子放出部２０は、第１部分２１と、第２部分２２と、第３部分２３と、中央部２４とを含んでいる。第１部分２１は、一方の端子部２５から他方の端子部２５側に向けて弧状に延びるように一対設けられた、外周側の部分である。第２部分２２は、第１部分２１から連続して第１部分２１よりも内周側を、反対の端子部２５側に向けて弧状に延びるように設けられている。第３部分２３は、第２部分２２から連続してさらに反対側に向けて弧状に延び、中央部２４に接続するように設けられている。

このエミッタ２は、いわゆる熱電子放出型のエミッタであり、一対の端子部２５を介して通電加熱され、平板状の電子放出部２０が、所定電流で所定温度（約２４００Ｋ〜約２５００Ｋ）に通電加熱されることにより、電子放出部２０から電子ビームＥを放出する構成を有する。

このような平板状の電子放出部２０を備えたエミッタ２を使用することにより、Ｘ線焦点径をより小さなものとすることが可能となる。そして、電子放出部２０が、平面的に見て外囲器１２の回転中心Ｃを中心とした円形状を有することにより、エミッタ２が回転した場合においても、均一に電子ビームＥを放出することが可能となり、Ｘ線焦点径をより一層小さなものとすることが可能となる。なお、エミッタ２の表面に酸化膜などの仕事関数の小さなものを取り付けてもよい。さらに、エミッタ２は電子放出部２０が実質的に平板であればよく、一対の端子部２５や、一対の支持部２６、曲げ加工などがなくてもよい。

図８は、この発明に係る外囲器回転型のＸ線管におけるターゲット面４の角度および電子ビームＥの入射角αを示す説明図である。簡略化のため、磁場発生器などは省略している。

この発明に係るＸ線管においては、図８に示すように、陰極１におけるエミッタ２から出射される電子ビームＥの出射方向と陽極３におけるターゲット面４とがなす角度θが９０度以下となっている。ここで、外囲器回転型のＸ線管においては、エミッタ２から出射される電子ビームＥの出射方向は、外囲器１２の回転中心Ｃと一致している。このため、陰極１におけるエミッタ２から出射される電子ビームＥの出射方向と陽極３におけるターゲット面４とがなす角度θは、外囲器１２の回転中心Ｃとターゲット面４とがなす角度θと一致している。

従来の外囲器回転型のＸ線管においては、この角度θは、９０度より大きくなっており、図８に示すターゲット面４とは逆側に傾斜している。例えば、図１４に示す従来の陽極３のように、ターゲット面４が角度Ａだけ傾斜し、この角度Ａが１２度であった場合には、θは１０２度となる。このような構成を採用した場合においては、図１５に示す従来例の場合と同様に、入射電子に対する反射電子（Ｘ線）の伸長Ｌが大きくなり、また、入射電子に対する反射電子の割合ηも大きなものとなる。

これに対して、図１５に示すように、電子ビームＥが陽極３のターゲット面４に対して角度Ｂだけ傾斜した方向から入射し、この角度Ｂが３０度であった場合においては、陰極１におけるエミッタ２から出射される電子ビームＥの出射方向と陽極３におけるターゲット面４とがなす角度θを９０度以下の６０度とすることにより、陽極３におけるターゲット面４に衝突するときの電子ビームＥの進行方向とターゲット面４とがなす角度を垂直（すなわち、入射角αが０度）とすることが可能となる。

そして、図８において一部を拡大して示すように、陰極１におけるエミッタ２から出射されて陽極３におけるターゲット面４に衝突するときの電子ビームＥの軌道とターゲット面４に立てた法線とがなす交差角度である入射角αが２５度以下であった場合には、上述したように、伸長Ｌは１．１倍であり、Ｘ線の発生に寄与する電子ビームＥは入射角αが０度のときの約９５％となることから、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能となり、さらには、電子ビームＥをＸ線の発生に効率的に使用することが可能となる。また、この入射角αが１２度以下であった場合には、上述したように、伸長Ｌは１．０２倍であり、Ｘ線の発生に寄与する電子ビームＥは入射角αが０度のときの約９９％となることから、Ｘ線焦点径をさらに小さなものとすることが可能となり、さらには、電子ビームＥをＸ線の発生により効率的に使用することが可能となる。

すなわち、この発明に係る外囲器回転型のＸ線管においては、電子ビームＥの出射方向と陽極３におけるターゲット面４とがなす角度θが９０度以下となる構成を採用するとともに、好ましくは入射角αを２５度以下、さらに好ましくは、１２度以下とし、さらに、平板状の電子放出部２０を備えたエミッタ２を使用することにより、装置全体の大きさをコンパクトにすること、かつ、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能となり、さらに、電子ビームＥをＸ線の発生に効率的に使用することが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第２実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管の概要図である。なお、上述した第１実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この第２実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管は、陰極１と磁場発生器５との間に、一対の四重極（ｑｕａｄｒｕ ｐｏｌｅ）６からなる四重極レンズを備えた構成を有する。

図１０は、四重極レンズを構成する四重極６の正面概要図である。

この四重極６は、円形のヨーク６３に対して等間隔で形成された４個の突起部６１と、この突起部６１に巻回されたコイル６２とから構成される。この四重極６においては、４個の突起部６１およびコイル６２により、Ｎ極とＳ極が交互に構成される。このような四重極６を一定の距離だけ離隔させ極性を逆転させた状態で一対配置して四重極レンズを構成し、それらのコイル６２に供給する電流を制御することにより、四重極レンズを通過する電子ビームＥの径を制御することが可能となる。従って、この四重極レンズにより、陽極３におけるターゲット面４に衝突する電子ビームＥの径を小さなものとすることが可能となる。なお、第1実施形態に記載したように、円形のヨーク６３は円形である必要はない。

この第２実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管においては、陰極１におけるエミッタ２から出射された電子ビームＥは、一対の四重極６よりなる四重極レンズによりその径が絞られる。そして、磁場発生器５により偏向され、陽極３におけるターゲット面４と衝突する。

このとき、この第２実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管においては、一対の四重極６より成る四重極レンズを陰極１側に配置し、磁場発生器５を陽極３側に配置している。磁場発生器５を陰極１側に配置し、一対の四重極６より成る四重極レンズを陽極３側に配置した場合においても、装置全体の大きさをコンパクトにすること、かつＸ線焦点径を小さなものとすることが可能となり、さらに、電子ビームＥをＸ線の発生に効率的に使用することが可能となるが、外囲器１２と電子ビームＥとの衝突を避けるために、外囲器１２と四重極６における内部開口を大きなものとする必要がある。このとき、四重極６間の距離は広がるが、これは単純にサイズが大きくなるだけでなく、同等のレンズ効果を得るためにはコイルに流す電流を増やす必要がある。これは、コイルの発熱や磁極の飽和という新たな問題を生み出す。これに対して、この実施形態のように、一対の四重極６より成る四重極レンズを陰極１側に配置し、磁場発生器５を陽極３側に配置した場合においては、装置全体の大きさをよりコンパクトにするだけでなく、このような問題の発生を防止することが可能となる。

この第２実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管においては、第１実施形態の場合と同様、陰極１におけるエミッタ２から出射される電子ビームＥの出射方向と陽極３におけるターゲット面４とがなす角度θが９０度以下となっている。そして、陰極１におけるエミッタ２から出射されて陽極３におけるターゲット面４に衝突するときの電子ビームＥの軌道とターゲット面４に立てた法線とがなす交差角度である入射角αが好ましくは２５度以下、さらに好ましくは、１２度以下となっている。このため、装置全体の大きさをコンパクトにすること、かつ、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能となり、さらに、電子ビームＥをＸ線の発生に効率的に使用することが可能となる。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図１１は、この発明の第３実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管の概要図である。なお、上述した第１、第２実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この第３実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管は、陰極１と陽極３との間に、図１０に示す四重極６と、四重極と磁場発生器と組み合わせた複合部材７とを、この順に配設した構成を有する。すなわち、この第３実施形態においては、磁場発生器が、一対の四重極のうちの陽極３側の四重極と一体として構成されている。

図１２は、複合部材７の正面概要図である。

この複合部材７は、円形のヨーク７３と、この円形のヨーク７３に対して等間隔で形成された４個の突起部７１を備える。各突起部７１には、四重極を構成するための図１０と同様のコイル６２と、磁場発生器を構成するための図２と同様のコイル５２とが巻回されている。四重極を構成するためのコイル６２により、図１０の場合と同様、Ｎ極とＳ極が交互に構成される。また、磁場発生器を構成するためのコイル５２により、図２の場合と同様、図１２の上方に一対のＮ極が構成され、下方に一対のＳ極が構成される。このような構成を有する複合部材７は、各コイル５２と各コイル６２とにより、四重極の機能と磁場発生器の機能とを奏することになる。なお、便宜上、各突起部７１にコイル５２とコイル６２が巻回されているように記載しているが、両者を一体とし、コイルに流す電流を加算、または、減算してもよい。また、第1実施形態に記載したように、円形のヨーク７３は円形である必要はない。

この第３実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管においては、陰極１におけるエミッタ２から出射された電子ビームＥは、四重極６と、複合部材７による四重極の機能とにより構成される四重極レンズによりその径が絞られる。そして、複合部材７の磁場発生器の機能により偏向され、陽極３におけるターゲット面４と衝突する。

このとき、この第３実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管においては、四重極６と複合部材７とによる四重極レンズ機能を陰極１側において作用させ、複合部材７による磁場発生機能を陽極３側において作用させている。このため、第２実施形態の場合と同様、四重極６における内部開口を大きなものとすることで発生する問題を回避できる。また、単一の複合部材７により四重極機能と磁場発生機能を奏することができ、陰極１から陽極３に至る外囲器１２のサイズを、より一層コンパクトなものとすることが可能となる。

この第３実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管においては、第１、第２実施形態の場合と同様、陰極１におけるエミッタ２から出射される電子ビームＥの出射方向と陽極３におけるターゲット面４とがなす角度θが９０度以下となっている。そして、陰極１におけるエミッタ２から出射されて陽極３におけるターゲット面４に衝突するときの電子ビームＥの軌道とターゲット面４に立てた法線とがなす交差角度である入射角αが好ましくは２５度以下、さらに好ましくは、１２度以下となっている。このため、装置全体の大きさをコンパクトにすること、かつ、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能となり、さらに、電子ビームＥをＸ線の発生に効率的に使用することが可能となる。

図１３は、他の実施形態に係る複合部材７の正面概要図である。

図１２に示す複合部材７においては、円形のヨーク７３に対して等間隔で形成された４個の突起部７１に対して、四重極を構成するためのコイル６２と、磁場発生器を構成するためのコイル５２とを巻回している。これに対して、図１３に示す実施形態においては、４個の突起部７１に対して四重極を構成するためのコイル６２のみを巻回し、円形のヨーク７３に対して、磁場発生器を構成するためのコイル５２を巻回した構成を採用している。

このような構成を採用した場合においても、単一の複合部材７により四重極機能と磁場発生機能を奏することができ、陰極１から陽極３に至る外囲器１２のサイズを、よりコンパクトなものとすることが可能となる。これは、電子の飛行距離を短くすることになるので、空間電荷効果の影響を少なくすることができ、Ｘ線焦点径をより小さくすることが可能となる。

以上のように、この発明の第１〜第３実施形態に係る外囲器回転型のＸ線管によれば、装置全体の大きさをコンパクトにすること、かつ、Ｘ線焦点径を小さなものとすることが可能となり、さらには、入射電子に対する反射電子の割合を小さくして電子ビームＥをＸ線の発生に効率的に使用することが可能となる。

１ 陰極
２ エミッタ
３ 陽極
４ ターゲット面
５ 磁場発生器
６ 四重極
７ 複合部材
１１ 支軸
１２ 外囲器
２０ 電子放出部
２５ 端子部
５１ 突起部
５２ コイル
５３ ヨーク
６１ 突起部
６２ コイル
６３ ヨーク
７１ 突起部
７３ ヨーク
Ｃ 回転中心
Ｅ 電子ビーム
Ｘ Ｘ線
α 入射角

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記陰極は、平面状の電子ビーム出射面を有するエミッタを備える。

請求項５に記載の発明によれば、平面状の電子ビーム出射面を有するエミッタを備える陰極を使用することにより、Ｘ線焦点径をさらに小さなものとすることが可能となる。

Claims (7)

1. 電子ビームを出射する陰極と、前記陰極から出射された電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から出射された電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームを前記陽極と衝突させる磁場発生器と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極と前記外囲器とが一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管であって、
   前記陰極から出射される電子ビームの出射方向と前記陽極におけるターゲット面とがなす角度が９０度以下であることを特徴とするＸ線管。
2. 請求項１に記載のＸ線管において、
   前記陰極から出射されて前記陽極に衝突するときの電子ビームの軌道と、前記ターゲット面に立てた法線とがなす交差角度が、２５度以下であるＸ線管。
3. 電子ビームを出射する陰極と、前記陰極から出射された電子ビームが衝突することによりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極から出射された電子ビームを偏向させることにより当該電子ビームが前記陽極と衝突させる磁場発生器と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、前記陽極が前記外囲器と一体となって回転する外囲器回転型のＸ線管であって、
   前記陰極から出射されて前記陽極に衝突するときの電子ビームの軌道と、前記陰極におけるターゲット面に立てた法線とがなす交差角度が、２５度以下であることを特徴とするＸ線管。
4. 請求項２または請求項３に記載のＸ線管において、
   前記陰極から出射されて前記陽極に衝突するときの電子ビームの軌道と、前記ターゲット面に立てた法線とがなす交差角度が、１２度以下であるＸ線管。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線管において、
   前記陽極は、平面状の電子ビーム出射面を有するエミッタを備えるＸ線管。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のＸ線管において、
   前記陰極と前記磁場発生器との間に、一対の四重極からなる四重極レンズを備えるＸ線管。
7. 請求項６に記載のＸ線管において、
   前記磁場発生器は、前記一対の四重極のうち陽極側の四重極と一体として構成されるＸ線管。

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