JP2023011740A - X線発生管、x線発生装置およびx線撮影システム - Google Patents
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Abstract
Description
電子を放出する電子放出部と、前記ターゲットに向けて照射される電子ビームを形成するグリッド電極の複数と、前記複数のグリッド電極の少なくとも2つを電気的に絶縁し支持する絶縁支持部材と、を有する電子銃と、を有するX線発生管であって、前記電子銃は、前記電子放出部から放出され前記グリッド電極を通過する前記電子からみて前記絶縁支持部材が直視されないように遮る導電部を有していることを特徴とする。
電子を放出する電子放出部と、前記ターゲットに向けて照射される電子ビームを形成するグリッド電極の複数と、前記複数のグリッド電極の少なくとも2つを電気的に絶縁し支持する絶縁支持部材と、を有する電子銃と、を有するX線発生管であって、前記複数のグリッド電極は、前記電子放出部から放出された前記電子が通過される電子通過路を規定し、前記電子銃は、前記電子通過路からみて前記絶縁支持部材が直視されないように遮る導電部を有していることを特徴とする。
図1は、本願発明の第1の実施形態に係るX線発生管1が示されている。X線発生管1は、本願発明の基本的な特徴である導電部を備えた透過型のX線発生管である。
次に本願発明のX線発生管の特徴である電子銃について、図1(a)、(d)、(e)~(h)を用いて説明する。
次に、本願発明の特徴である導電部を備えた第1の実施形態に係るX線発生管について、図1(a)~(h)の各図を用いてより詳細に説明する。
本願発明者は、絶縁支持部材に支持されたグリッド電極を備える電子銃を有するX線発生管において、X線発生管の駆動履歴に伴う焦点径の変動を確認した。
・焦点径の変動は、休止期間により回復が無く、不可逆的であったこと。
・焦点径の変動量に対する相関係数の二乗R2は、管電圧<曝射強度≒電子線の照射量<電子放出源のフィラメント電流、の順であったこと。
・変動量が大きかったX線発生管の電子銃を解析したところ、グリッド電極間、グリッド電極と電子銃との間のノード間抵抗の減少が認められたこと。
・変動量が大きかったX線発生管の電子銃を分析したところ、絶縁支持部材の表面組成に特定の金属の増加が認められたこと。
・増加が認められた金属は、電子放出部由来の成分Baが支配的であったこと。
次に、図3(a)~(f)を用いて、本願発明の課題に係る散乱金属粒子の発生と絶縁支持部材上への堆積に係る、本願発明者が推敲した素過程を説明する。
Ba (X-ray入射)→ Ba+ + e― [化1]
Ba (+e-入射) → Ba+ + 2e― [化2]
Ba+ + e- → Ba [化3]
図4は、第2の実施形態に係るX線発生管1を示すものである。図4(a)~(h)の各図は、図1(a)~(h)の呈示の方法に準じている。本実施形態は、図4(d)及び図4(e)~(h)に示す様に、絶縁支持部材41の外側から見て絶縁支持部材41a~41dを隠す外周管状部44eを備えている点において第1の実施形態と相違する。
実質的に初速度0で電子放出部40から放出された電子は、電子通過路7を経た後、管電圧Vaの静電ポテンシャルを受けて加速され、運動エネルギーVa(eV)でターゲット5bに入射する。
図5は、第3の実施形態に係るX線発生管1を示すものである。図5(a)~(h)の各図は、図1(a)~(h)の呈示の方法に準じている。本実施形態は、図5(d)及び図5(g)に示す様に、導電部を構成する環状部43c、44bの管径方向における位置関係において第1の実施形態、第2の実施形態と相違する。即ち、管径方向において、互いに対向する環状部43c、44bは、陰極4の側に位置する引き出しグリッド電極43の管状部43cが、陽極5の側に位置する集束グリッド電極44の管状部44bより、管径方向において外側に位置している。また、陰極4の側に位置する引き出しグリッド電極43の管状部43cは、陽極5の側に位置する集束グリッド電極44の管状部44bにより、電子通過路7から直視されないように配置されているとも言える。
次に、図6を用いて、本発明のX線発生管を備えたX線発生装置の構成例について説明する。
次に、図7を用いて、本発明のX線発生装置を備えたX線撮影システムの構成例について説明する。
2 絶縁管
4 陰極
4b 電子銃
5 陽極
5b ターゲット
6 導電部
7 電子通過路
40 電子放出部
41 絶縁支持部材
42 グリッド電極
43 引き出しグリッド電極
44 集束グリッド電極
電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部からの電子の通過量を制御する引出電極と、前記電子に静電場を作用させ前記ターゲットに向けて照射される電子ビームを形成する集束電極と、前記集束電極と前記集束電極を電気的に絶縁し支持するために管周方向に離散的に設けられた複数の絶縁支持部材と、を有する電子銃と、前記電子銃の少なくとも一部と接続される陰極部材と、を含む陰極と、を有するX線発生管であって、
前記電子銃は、前記電子放出部からの電子通過路から管径方向の外側に見て直視される部分を有さないように前記複数の絶縁支持部材を遮る導電性の遮蔽部を有していることを特徴とする。
電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部からの電子の通過量を制御する引出電極と、前記引出電極から通過した電子に静電場を作用させ電子ビームを形成する集束電極と、前記引出電極と前記集束電極とを電気的に絶縁し支持する絶縁支持部材と、を有する電子銃と、前記電子銃の少なくとも一部と電気的に接続される陰極部材と、を含む陰極と、管軸方向の一端と他端において前記陽極部材と前記陰極部材とにそれぞれ接続される絶縁管と、を有するX線発生管であって、
前記電子銃は、前記電子放出部からの電子通過路から管径方向外側に見て直視される部分を有さないように遮る導電性の遮蔽部を有することを特徴とする。
Claims (31)
- 電子の照射によりX線を発生するターゲットと、
電子を放出する電子放出部と、前記ターゲットに向けて照射される電子ビームを形成するグリッド電極の複数と、前記複数のグリッド電極の少なくとも2つを電気的に絶縁し支持する絶縁支持部材と、を有する電子銃と、を有するX線発生管であって、
前記電子銃は、前記電子放出部から放出され前記グリッド電極を通過する前記電子からみて前記絶縁支持部材が直視されないように遮る導電部を有していることを特徴とするX線発生管。 - 前記導電部は、電圧源により電位規定されていることを特徴とする請求項1に記載のX線発生管。
- 前記グリッド電極は、前記電圧源に電気的に接続され、
前記導電部は、前記グリッド電極の部分であることを特徴とする請求項2に記載のX線発生管。 - 前記グリッド電極は、前記電子通過路を規定する電子通過孔が設けられ、管径方向に延在する環状部と、前記環状部に連なり前記電子通過路に沿って延在する管状部と、を有し、
前記導電部は、前記管状部の少なくとも一部であることを特徴とする請求項1に記載のX線発生管。 - 前記グリッド電極は、前記環状部が前記電子放出部と対向するように配置され、前記管状部が管軸方向において前記電子放出部に重なるように配置された引き出しグリッド電極を含むことを特徴とする請求項4に記載のX線発生管。
- 前記複数のグリッド電極は、互いの前記環状部が管軸方向に対向し、互いの前記管状部が管径方向に対向する部分を有する、少なくとも一対のグリッド電極を含むことを特徴とする請求項4または5に記載のX線発生管。
- 前記一対のグリッド電極において、前記環状部が前記電子放出部に近い側に位置する前記グリッド電極の前記管状部は、前記環状部が前記電子放出部から遠い側に位置する前記グリッド電極の前記管状部より、管径方向において、外側に位置していることを特徴とする請求項6に記載のX線発生管。
- 前記複数のグリッド電極は、前記ターゲットに対向する環状部を有し、前記ターゲット上に形成する焦点の大きさを規定する集束グリッド電極を含み、
前記電子通過路は、前記電子放出部から放出された前記電子が前記集束グリッド電極を通過するまでの通過経路に対応することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のX線発生管。 - 前記電子銃は、管径方向における外側から見て前記絶縁支持部材が直視されない様に、前記絶縁支持部材の管径方向における外側に外周管状部を有し、前記導電部は前記外周管状部の部分であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記外周管状部は、前記グリッド電極の部分であることを特徴とする請求項9に記載のX線発生管。
- 前記X線発生管は、
前記ターゲットに接続され、前記ターゲットとともに陽極に含まれる陽極部材と、
前記電子銃に接続され、前記電子放出源とともに陰極に含まれる陰極部材と、
管軸方向おける一端と他端とが、それぞれ、前記陽極部材と前記陰極部材とに接続される絶縁管と、を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のX線発生管。 - 前記X線発生管は、
前記ターゲットに接続され、前記ターゲットとともに陽極に含まれる陽極部材と、
前記電子銃に接続され、前記電子放出源とともに陰極に含まれる陰極部材と、
管軸方向おける一端と他端とが、それぞれ、前記陽極部材と前記陰極部材とに接続される絶縁管と、を有し、
前記外周管状部は、前記陰極部材に固定されていることを特徴とする請求項9または10に記載のX線発生管。 - 前記導電部は、前記電子通過路の側から運動する散乱金属粒子が、前記絶縁支持部材に堆積するのを抑制するように、前記電子通過路と前記絶縁支持部材との間に位置することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記ターゲットは、電子の照射によりX線を発生するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに前記X線を透過する支持基板とを有する透過型ターゲットであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 請求項1乃至14のいずれか1項に記載のX線発生管と、前記ターゲットと前記電子放出部とのそれぞれに電気的に接続され、前記ターゲットと前記電子放出部との間に印加される管電圧を出力する駆動回路と、を備えることを特徴とするX線発生装置。
- 請求項15に記載のX線発生装置と、
前記X線発生装置から放出され被検体を透過したX線を検出するX線検出装置と、
前記X線発生装置と前記X線検出装置とを連携して制御するシステム制御装置と、
を備えることを特徴とするX線撮影システム。 - 電子の照射によりX線を発生するターゲットと、
電子を放出する電子放出部と、前記ターゲットに向けて照射される電子ビームを形成するグリッド電極の複数と、前記複数のグリッド電極の少なくとも2つを電気的に絶縁し支持する絶縁支持部材と、を有する電子銃と、を有するX線発生管であって、
前記複数のグリッド電極は、前記電子放出部から放出された前記電子が通過される電子通過路を規定し、
前記電子銃は、前記電子通過路からみて前記絶縁支持部材が直視されないように遮る導電部を有していることを特徴とするX線発生管。 - 前記グリッド電極は、電圧源に電気的に接続され、
前記導電部は、前記グリッド電極の部分であることを特徴とする請求項17に記載のX線発生管。 - 前記グリッド電極は、前記電子通過路を規定する電子通過孔が設けられ、管径方向に延在する環状部と、前記環状部に連なり前記電子通過路に沿って延在する管状部と、を有し、
前記導電部は、前記管状部の少なくとも一部であることを特徴とする請求項17または18に記載のX線発生管。 - 前記グリッド電極は、前記環状部が前記電子放出部と対向するように配置され、前記管状部が管軸方向において前記電子放出部に重なるように配置された引き出しグリッド電極を含むことを特徴とする請求項19に記載のX線発生管。
- 前記複数のグリッド電極は、互いの前記環状部が管軸方向に対向し、互いの前記管状部が管径方向に対向する部分を有する、少なくとも一対のグリッド電極を含むことを特徴とする請求項19または20に記載のX線発生管。
- 前記一対のグリッド電極において、前記環状部が前記電子放出部に近い側に位置する前記グリッド電極の前記管状部は、前記環状部が前記電子放出部から遠い側に位置する前記グリッド電極の前記管状部より、管径方向において、外側に位置していることを特徴とする請求項21に記載のX線発生管。
- 前記複数のグリッド電極は、前記ターゲットに対向する環状部を有し、前記ターゲット上に形成する焦点の大きさを規定する集束グリッド電極を含み、
前記電子通過路は、前記電子放出部から放出された前記電子が前記集束グリッド電極を通過するまでの通過経路に対応することを特徴とする請求項17乃至22のいずれか1項に記載のX線発生管。 - 前記電子銃は、管径方向における外側から見て前記絶縁支持部材が直視されない様に、前記絶縁支持部材の管径方向における外側に外周管状部を有し、前記導電部は前記外周管状部の部分であることを特徴とする請求項17乃至23のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記外周管状部は、前記グリッド電極の部分であることを特徴とする請求項24に記載のX線発生管。
- 前記X線発生管は、
前記ターゲットに接続され、前記ターゲットとともに陽極に含まれる陽極部材と、
前記電子銃に接続され、前記電子放出源とともに陰極に含まれる陰極部材と、
管軸方向おける一端と他端とが、それぞれ、前記陽極部材と前記陰極部材とに接続される絶縁管と、を有することを特徴とする請求項17乃至25のいずれか1項に記載のX線発生管。 - 前記X線発生管は、
前記ターゲットに接続され、前記ターゲットとともに陽極に含まれる陽極部材と、
前記電子銃に接続され、前記電子放出源とともに陰極に含まれる陰極部材と、
管軸方向おける一端と他端とが、それぞれ、前記陽極部材と前記陰極部材とに接続される絶縁管と、を有し、
前記外周管状部は、前記陰極部材に固定されていることを特徴とする請求項24または25に記載のX線発生管。 - 前記導電部は、前記電子通過路の側から運動する散乱金属粒子が、前記絶縁支持部材に堆積するのを抑制するように、前記電子通過路と前記絶縁支持部材との間に位置することを特徴とする請求項17乃至27のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記ターゲットは、電子の照射によりX線を発生するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに前記X線を透過する支持基板とを有する透過型ターゲットであることを特徴とする請求項17乃至28のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 請求項17乃至29のいずれか1項に記載のX線発生管と、前記ターゲットと前記電子放出部とのそれぞれに電気的に接続され、前記ターゲットと前記電子放出部との間に印加される管電圧を出力する駆動回路と、を備えることを特徴とするX線発生装置。
- 請求項30に記載のX線発生装置と、
前記X線発生装置から放出され被検体を透過したX線を検出するX線検出装置と、
前記X線発生装置と前記X線検出装置とを連携して制御するシステム制御装置と、
を備えることを特徴とするX線撮影システム。
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