JP2885398B2

JP2885398B2 - Ｘ線装置

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Publication number: JP2885398B2
Application number: JP10066381A
Authority: JP
Inventors: 勝弘小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-04-01
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JPH10335092A; US6088425A; EP0869702A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばＸ線ＣＴ
スキャナのようなＸ線装置に係わり、とくに高信頼性、
高効率、高速制御でＸ線曝射ができるＸ線装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＣＴスキャナとして普及してい
るＸ線断層像撮影装置や、一般の医療用又は工業用Ｘ線
撮影装置、或いはＸ線露光装置等のＸ線装置には、多く
の場合、Ｘ線放射源として回転陽極型Ｘ線管が搭載され
ている。この回転陽極型Ｘ線管は、周知のように、円盤
状の回転陽極を、相互間に軸受を有する回転体及び固定
体で機械的に支え、回転体の位置に対応する真空容器外
に配置したステータ電磁コイルに回転駆動電力を供給し
て高速回転させながら、陰極から電子ビームを放出させ
て回転陽極の表面ターゲット部に当て、Ｘ線を放射す
る。

【０００３】回転陽極型Ｘ線管の軸受部は、玉軸受のよ
うなころがり軸受や、軸受面にらせん溝を形成するとと
もにガリウム（Ｇａ）、又はガリウム−インジウム−錫
（Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ）合金のような、少なくとも動作中
は液状である金属潤滑剤を用いた動圧式すべり軸受で構
成される。

【０００４】後者の動圧式すべり軸受を用いた回転陽極
型Ｘ線管の例は、例えば特公昭６０−２１４６３号（Ｕ
ＳＰ４２１０３７１）、特開昭６０−９７５３６号（Ｕ
ＳＰ４５６２５８７）、特開昭６０−１１７５３１号
（ＵＳＰ４６４１３３２）、特開昭６０−１６０５５２
号（ＵＳＰ４４６４４５７７）、特開昭６２−２８７５
５５号（ＵＳＰ４８５６０３９）、特開平２−２２７９
４７号（ＵＳＰ５０６８８８５）、或いは特開平２−２
２７９４８号（ＵＳＰ５０７７７７５）等の各公報に開
示されている。

【０００５】ところで、従来広く実用になっている回転
陽極型Ｘ線管の要部は、図１２に示すようになってい
る。すなわち、円盤状の回転陽極１１は、シャフト１２
に固定されている。このシャフト１２は、密に嵌合され
た鉄及び銅円筒からなる円筒状回転体１３に固定されて
いる。この回転体１３は、内側に配置された回転軸１４
に固定されている。この回転軸１４のまわりには、円筒
状の固定体１５が配置されている。そして、これら回転
軸１４と固定体１５との間に、玉軸受１６が配置されて
いる。

【０００６】円盤状の回転陽極１１は、モリブデン（Ｍ
ｏ）製の厚肉の基体１１ａのテーパ状表面にレニウム
（Ｒｅ）を少し含むタングステン（Ｗ）合金からなる薄
いターゲット層１１ｂが被着されたものである。

【０００７】このような回転陽極型Ｘ線管を搭載したＸ
線装置でＸ線撮影を行う際には、回転陽極１１を例えば
１５０ｒｐｓ（毎秒の陽極回転数）又はそれ以上の陽極
回転速度で回転させながら、陰極１７から放出させた電
子ビームｅをターゲット層１１ｂの焦点軌道面に当てて
Ｘ線（Ｘ）を放出させる。ターゲット層の部分で発生し
た熱は、Ｍｏ製の基体１１ａに伝導され、回転陽極に蓄
積される一方、主として輻射により徐々に放散される。

【０００８】さて近来は、例えばＣＴスキャナにおい
て、被撮影部位を例えば数十秒間にわたってヘリカルス
キャンモードで連続的に断層像を撮影する動作が採用さ
れている。このように回転陽極型Ｘ線管から長時間にわ
たってＸ線を連続的に曝射する場合は、とくに、Ｘ線管
の陽極の温度上昇によるＸ線曝射継続への制限がしばし
ば生じる。

【０００９】すなわち、Ｘ線管の回転陽極１１の温度
は、図１３の（ａ）及び（ｂ）に模式的に示すように、
点線で示す焦点軌道領域（Ｆ）の、ある時点での平均温
度（Ｔｆ）は、Ｘ線放射の継続時間とともに上昇する。
また、その時点での電子ビーム入射点（Ｓ）すなわちＸ
線焦点の瞬時温度（Ｔｓ）は、当然、焦点軌道領域の平
均温度（Ｔｆ）よりもさらに高い温度に到達する。ま
た、基体１１ａの平均温度（Ｔｂ）は、焦点軌道領域の
平均温度（Ｔｆ）よりも当然低い温度である。しかし、
これら各部の温度は、Ｘ線曝射の継続とともに上昇す
る。

【００１０】なお、焦点軌道領域の温度（Ｔｆ）は、電
子ビーム入射点（Ｓ）を除いた焦点軌道領域のある時点
での平均温度をあらわし、電子ビーム入射点の温度（Ｔ
ｓ）はある電子ビーム入射点のその瞬間での到達最高温
度をあらわしている。そして、陽極基体の平均温度（Ｔ
ｂ）は、陽極への電子ビーム入射による入力熱量と放熱
等による放散熱量との差に基づいて蓄熱されることによ
って上昇し、又は放熱によって低下する。

【００１１】電子ビーム入射点の温度（Ｔｓ）は、電子
ビーム入射時のみ、前記の焦点軌道領域温度（Ｔｆ）に
加えて電子ビーム入射による瞬時入力熱量によってピー
ク温度になる。また、この電子ビーム入射点の温度（Ｔ
ｓ）は、陽極の回転速度によって電子ビーム入射点での
瞬時的な蓄熱作用が異なるため、この陽極回転速度に比
較的大きく影響される。すなわち、同じ焦点軌道領域温
度（Ｔｆ）の時で比較した場合、陽極の回転速度が低け
れば電子ビーム入射点の温度（Ｔｓ）は高い温度に達
し、陽極回転速度が高ければこの電子ビーム入射点の温
度（Ｔｓ）は相対的に低い温度になる。

【００１２】これら回転陽極の各部の温度は、東芝レビ
ュー第３７巻第９号第７７７〜７８０頁に掲載された論
文に示されているように、次のような近似式であらわす
ことができる。

【００１３】Ｔｓ＝Ｔｆ＋（２・Ｐ・ｗ^-1/2）／［Ｓ・
（π・ρ・Ｃ・λ・ｖ）^-1/2］ここで、（Ｐ）は電子ビームの入射電力即ち陽極入力電
力、（ｗ）は陽極回転方向の電子ビーム幅即ち焦点サイ
ズ、（Ｓ）は電子入射面の面積、（ρ）は陽極表面部材
質の密度、（Ｃ）はその比熱、（λ）はその熱伝導率、
（ｖ）は電子ビーム入射点の周速度をあらわしている。

【００１４】また、回転陽極ターゲットの焦点位置で起
こる急激な温度上昇値を（ΔＴｓ）、リング状の焦点軌
道領域で平均的に起こる温度上昇値を（ΔＴｆ）とすれ
ば、次の関係が成り立つ。

【００１５】Ｔｓ＝Ｔｂ＋ΔＴｆ＋ΔＴｓ＝Ｔｆ＋ΔＴｓ ∴ ΔＴｓ＝（２・Ｐ・ｗ^-1/2）／［Ｓ・（π・ρ・Ｃ
・λ・ｖ）^-1/2］このことから明らかなように、回転陽極ターゲットの焦
点位置で起こる急激な温度上昇（ΔＴｓ）は、陽極入力
電力（Ｐ）にほぼ比例し、焦点サイズの平方根に同じく
ほぼ比例し、電子入射面積（Ｓ）にほぼ反比例し、陽
極の回転速度の平方根に同じくほぼ反比例する。一方、
回転陽極ターゲットの表面からの熱輻射は、陽極ターゲ
ット表面の絶対温度の４乗に比例することも知られてい
る。

【００１６】Ｘ線管の動作において、回転陽極の各部の
温度上昇は、陽極材料の蒸発や溶融、変形、或いは接合
部の損傷等を起さないように制限されなければならな
い。ターゲット層が例えばタングステン又はタングステ
ン合金である場合、通常、焦点の瞬時温度（Ｔｓ）はお
よそ２８００℃以下、（ΔＴｆ）はおよそ１００〜５０
０℃、（ΔＴｓ）はおよそ１３００〜１５００℃の範囲
に抑えなければならないとされている。そのため、陽極
基体の平均温度（Ｔｂ）は、事実上、１０００℃前後が
上限温度とされている。

【００１７】Ｘ線撮影を様々なＸ線曝射条件で繰り返す
場合、回転陽極基体の平均温度（Ｔｂ）や焦点温度（Ｔ
ｓ）、或いは焦点軌道領域の平均温度（Ｔｆ）を実際に
正確に計測することは実際上困難である。なぜなら、陽
極基体の平均温度（Ｔｂ）は、Ｘ線の短時間曝射では温
度分布差が大きいので計測誤差が大きくなる。また、焦
点領域の各温度（Ｔｓ）、（Ｔｆ）は、上述のように、
きわめて高温で且つ変化が激しいので高精度の計測自体
が困難であるとともに、陽極入力電力、焦点サイズ、陽
極回転速度等のＸ線曝射条件に強く影響されるからであ
る。さらにまた、これら各部の温度をコンピュータ計算
することは不可能ではないが、まだ、コンピュータの計
算速度やコストの面から、実用性が乏しい現状にある。

【００１８】そのため、陽極蓄積熱量（Ｈｕ）によりＸ
線曝射の制御を行なうように構成したＸ線装置が広く実
用になっている。よく知られているように、陽極蓄積熱
量（Ｈｕ）は、陽極入力電力と、その供給時間即ちＸ線
曝射継続時間との積（Ｈｕ（Ｈｕ＝ｋＶ×ｍＡ×Ｔ）で
あらわされる。また、ある回転陽極ターゲットの材質の
密度を（ρ）、比熱を（Ｃ）、体積を（Ｖｍ）、基体温
度を（Ｔｂ）とすれば、この陽極ターゲットの熱容量
（Ｈｕ）は、Ｈｕ＝Σ（ρ×Ｃ×Ｖｍ×Ｔｂ）で近似さ
れる。

【００１９】したがって、基体温度（Ｔｂ）が上述のよ
うに１０００℃前後に制限されるので、陽極ターゲット
の許容最大蓄積熱量は、その回転陽極ターゲットに固有
のものとして定まる。そのため、陽極蓄積熱量が予め定
めた許容最大値を超えないように制御及び管理すること
は、既に実用になっている。

【００２０】搭載した回転陽極型Ｘ線管の陽極蓄積熱量
の上昇及び下降特性は、よく知られているように、例え
ば図１４に示すような特性である。すなわち、陽極蓄積
熱量の上昇特性（Ｓｔ）は、Ｘ線曝射継続時間（Ｔ）と
ともに上昇するが、その上昇の程度は回転陽極への入力
電力（Ｐ、Ｐ＝陽極尖頭電圧×陽極平均電流）に依存し
て高くなる。また回転陽極の許容最大蓄積熱量（Ｑｌ
ｍ）は、この陽極に安全に蓄えることができる上限熱量
であり、これはある安全率を加味した値である。

【００２１】そして、陽極への入力即ちＸ線曝射を終了
した後の冷却特性は、この許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）
からその回転陽極型Ｘ線管に固有の冷却曲線（Ｃｔ）に
したがって陽極蓄積熱量が下降する特性である。つま
り、到達した陽極蓄積熱量が異なっても、ほぼこの冷却
曲線（Ｃｔ）にしたがって熱量は低減する。

【００２２】これらのＸ線管の陽極蓄積熱量の特性は、
上述のように、その搭載Ｘ線管が持つ固有の特性である
ため、Ｘ線曝射の断続の履歴に応じてほぼ正確に把握す
ることが可能である。そのため、図１５に示すように、
搭載Ｘ線管の陽極蓄積熱量が許容最大蓄積熱量（Ｑｌ
ｍ）を超えないようにＸ線曝射を制御している。なお、
同図において、時点ｔ１からｔ２がＸ線曝射継続、時点
ｔ２からｔ３が冷却期間、同様に時点ｔ３からｔ４がＸ
線曝射継続、時点ｔ４以降が冷却期間である。

【００２３】次回に予定した陽極入力電力やＸ線曝射継
続時間等の条件でＸ線撮影が可能か否かは、上記の特性
から予め予測できるので、不可能な場合はＸ線曝射がで
きないようにロックをかける方式、或いはそれに類似し
た制御手段をＸ線装置に設けている。これらに関連する
発明は、例えば特開昭５７−５２９８号、特開昭５８−
２３１９９号、特開昭５９−２１７９９５号、特開昭５
９−２１７９９６号、特開昭６２−６９４９５号、特開
平６−１９６１１３号、ＵＳＰ４２２５７８７、ＵＳＰ
４４２６７２０、ＵＳＰ５１４０２４６の各特許公報又
は明細書に開示されている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１６の
（ａ）に示すように、例えば陽極への入力電力（Ｐ）が
２０ｋＷでＸ線曝射継続時間が５０秒（ｓｅｃ）の場合
（ｂ）と、陽極入力電力（Ｐ）が５０ｋＷでＸ線曝射継
続時間が２０ｓｅｃの場合（ｃ）とは、当然同じ陽極蓄
積熱量であり、従来のＸ線撮影制御のための計算でも同
じ値として制御に使われている。

【００２５】しかしながら、回転陽極の電子ビーム入射
点温度（Ｔｓ）及び焦点軌道領域平均温度（Ｔｆ）は、
同図の（ｃ）に示す陽極入力電力（Ｐ）が大きい方が、
同図の（ｂ）に示す陽極入力電力（Ｐ）が小さい方より
も、その電力比以上にさらに高い温度に達する。すなわ
ち、陽極入力電力（Ｐ）を２０ｋＷとしてＸ線曝射を開
始した場合の５０秒後の電子ビーム入射点温度（Ｔｓ
ｂ）に比べて、入力電力（Ｐ）を５０ｋＷとしてＸ線曝
射を開始した場合の２０秒後の電子ビーム入射点温度
（Ｔｓｃ）は、両者の陽極入力電力比である２．５倍を
超える温度に達する。

【００２６】その理由は、回転陽極の焦点及び焦点軌道
領域から陽極基体への熱伝導、拡散にある程度長い時間
を要するため、陽極入力熱量（Ｐ×Ｔ）が同じであって
も陽極入力電力（Ｐ）が高いほど焦点軌道領域の温度
（Ｔｆ）が余分に即ち入力電力（Ｐ）の比率以上に短時
間に急激に高くなるためである。そのため、その上に重
畳されて到達する電子ビーム入射点温度（Ｔｓ）は、短
時間に急激に高くなる。上述のように、この電子ビーム
入射点温度（Ｔｓ）が焦点面の融点に近いか又はそれを
超えると、焦点面材料の蒸発や溶融現象が起こり、致命
的な破損を引き起こす。

【００２７】そのため従来は、このような場合の不都合
を未然に防ぐため、図１５に示す陽極蓄積熱量の許容最
大蓄積熱量（Ｑｌｍ）を、陽極入力電力（Ｐ）が最も高
い場合の上記の現象を考慮し、安全率を余分に採り、結
果として一律にかなり低い値に設定している。それによ
れば、確かに想定し得る最高の陽極入力電力でも回転陽
極に損傷を起こすことなく安定に動作させることができ
る。しかし、低い陽極入力電力の場合でも、必要以上に
陽極が冷えるまで待たなければ次のＸ線管曝射が許可さ
れない制御になる。このように、従来のＸ線装置は、次
のＸ線曝射までの待ち時間が不所望に長くなる場合が多
く、その搭載Ｘ線管が本来持っている能力を十分に発揮
させることにはなっていない。

【００２８】なお、比較的薄いＭｏ製の基体の裏面にグ
ラファイト基体をろう接などにより張り合わせた構造の
回転陽極を備えるＸ線管を搭載した従来のＸ線装置にお
いては、焦点軌道領域からグラファイト基体への熱伝導
性がさらに悪いことと、ろう材の融点が低いことや、ろ
う接部が剥がれやすい等の制約から、陽極蓄積熱量の許
容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）をさらに低い値に設定してい
るのが現状である。

【００２９】この発明は、以上のような不都合を解消
し、搭載Ｘ線管の保有している能力すなわち熱容量を常
に最大限利用し、次のＸ線撮影即ちＸ線曝射までの待ち
時間を常に最小限に止め得るとともに高い信頼性及び高
速自動制御可能なＸ線装置を提供することを目的とす
る。

【００３０】

【課題を解決するための手段】この発明は、Ｘ線曝射制
御装置が回転陽極型Ｘ線管の陽極の許容最大蓄積熱量
（Ｑｌｍ）を設定する許容最大蓄積熱量データ設定手段
と、上記Ｘ線管の回転陽極の冷却特性（Ｃｔ）に基づい
て現時の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）に対応するデータ情報を
演算する現時陽極蓄積熱量データ演算手段と、次回予定
のＸ線曝射条件でのＸ線曝射開始からＸ線曝射終了まで
の陽極入力電力（Ｐ）及びＸ線曝射継続時間（Ｔ）に対
応するデータ情報を含む演算により次回予定陽極入力総
熱量（Ｑｓｎ）に対応するデータ情報を演算する次回予
定陽極入力総熱量データ演算手段と、Ｘ線管の陽極入力
電力（Ｐ）に依存する値として定めた補正関数（Ｋ
（ｐ））に対応するデータ情報、Ｘ線曝射継続時間
（Ｔ）に依存する値として定めた補正関数（Ｌ（Ｔ））
に対応するデータ情報、Ｘ線焦点サイズ（ｆ）に依存す
る値として定めた補正関数（Ｍ（ｆ））に対応するデー
タ情報、及び陽極回転速度（ｒ）に依存する値として定
めた補正関数（Ｎ（ｒ））に対応するデータ情報のうち
の少なくとも１つのデータ情報を［予め］設定する補正
関数データ設定手段と、上記次回予定陽極入力総熱量
（Ｑｓｎ）に対応するデータ情報、及び上記補正関数デ
ータ設定手段に設定されている上記少なくとも１つのデ
ータ情報を含む演算により上記次回のＸ線爆射条件での
次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）に対応するデータ情報を
演算する次回仮想陽極蓄積熱量演算手段と、上記許容最
大蓄積熱量（Ｑｌｍ）に対応するデータ情報、上記現時
陽極蓄積熱量（Ｑｔ）に対応するデータ情報、及び上記
次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）に対応するデータ情報を
含む演算により上記次回のＸ線曝射条件でのＸ線爆射の
許可又は不許可のデータ情報を得る次回Ｘ線曝射許可又
は不許可データ演算手段とを具備するＸ線装置である。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下その実施例を図面を参照して
説明する。なお同一部分は同一符号であらわす。概略構
成を示す図１のＣＴスキャナすなわちＸ線断層像撮影装
置は、架台２１にリング状の回転フレーム２２が回転可
能に設置されている。この回転フレーム２２の中央部に
形成されたドーム２２ａの内側に、進退移動可能なベッ
ド２３及びその上に載せられた被撮影物Ｏｂが入る構造
になっている。回転フレーム２２は、主電源・制御装置
２４からの制御で動作する回転駆動装置２１ａにより、
撮影時に被撮影物Ｏｂのまわりを矢印Ｒのように回転す
るようになっている。

【００３２】回転フレーム２２の所定位置には、点線で
示すファンビーム状のＸ線（Ｘ）を被撮影物の方向に放
射するＸ線管装置２０が取り付けられており、またこれ
と反対側にＸ線検出器Ｄｔが配置されており、Ｘ線撮影
時に被撮影物Ｏｂのまわりをこれらの位置関係を保って
回転する。Ｘ線検出器Ｄｔから得られるＸ線画像信号
は、コンピュータ画像信号処理装置２５に供給されて演
算処理され、その画像出力信号がＣＲＴモニタ２６に送
られて被撮影物の断層画像が表示されるようになってい
る。

【００３３】Ｘ線管装置２０は、Ｘ線管収容容器の内部
に固定された回転陽極型Ｘ線管３１を有し、Ｘ線管用電
源装置２７、及び回転駆動電源装置２８からＸ線管３１
に回転及び動作電力が供給されるようになっている。

【００３４】さらに、このＣＴスキャナは、主電源・制
御装置２４により回転フレーム２２の駆動やＸ線管から
のＸ線曝射、各部の動作を制御できるようになってい
る。この主電源・制御装置２４は、後述する撮影条件設
定、撮影開始等の制御を行う操作盤を備えている。

【００３５】Ｘ線管装置２０及び回転陽極型Ｘ線管３１
は、図２〜図５に示す構成を有する。すなわち、Ｘ線管
装置２０は、図２に示すように、Ｘ線管収容容器３０の
内部に絶縁支持体３２，３３で固定された回転陽極型Ｘ
線管３１を有し、且つ容器３０の内部空間に絶縁油３４
が詰められている。またこのＸ線管装置２０は、Ｘ線管
の回転体３５及びＸ線放出用回転陽極４０を回転させる
ためのステータ４１を備えている。なお、同図の符号３
６はＸ線管の真空容器、３７は陰極、３８はＸ線放射ゲ
ート、３９ａは陽極側接続ケーブル受、３９ｂは陰極側
接続ケーブル受をあらわしている。そして、図１に示す
ＣＴスキャナの回転フレームの回転中心軸の方向とＸ線
管の中心軸Ｃの方向とは、平行又はほぼ平行になるよう
に設置されている。

【００３６】回転陽極型Ｘ線管３１は、その要部を図３
乃至図５に示すように、真空容器３６の内部に重金属か
らなる円盤状の回転陽極４０が円筒状回転体３５の一端
に突設されたシャフト３５ａに一体的に固着されてい
る。また、回転陽極４０のテーパ状の焦点軌道面に対向
して、電子ビームｅを放出する陰極３７が配置されてい
る。

【００３７】円筒状回転体３５の内側には、円柱状の固
定体４２が同軸状に嵌合されており、回転体の開口部に
スラストリング４３が固着されている。固定体４２の端
部は、陽極端子４２ｄになっており、その一部は真空容
器のガラス円筒容器部３６ａに気密接合されている。回
転体３５と固定体４２との嵌合部分には、前述の各公報
に示されるような各一対のラジアル方向動圧式すべり軸
受４４，４５、及びスラスト方向動圧式すべり軸受４
６，４７が設けられている。

【００３８】ラジアル方向動圧軸受４４，４５は、図４
にその一部を示すように、固定体４２の外周軸受面に形
成された２組のヘリンボンパターンのらせん溝４４ａ，
４５ａと、回転体の内周軸受面とで構成される。また、
一方のスラスト方向動圧軸受４６は、固定体４２の先端
軸受面４２ａ面に形成された図５の（ａ）に示すような
サークル状のヘリンボンパターンらせん溝４２ｂと回転
体の底面とで構成される。なお、図５の（ａ）は図４の
５ａ−５ａにおける平面図である。他方のスラスト方向
動圧式すべり軸受４７は、回転体の一部となるスラスト
リング４３の軸受面４３ａに形成された図５の（ｂ）の
ようなサークル状のヘリンボンパターンらせん溝４３ｂ
と、固定体の肩部の軸受面４２ｃで構成される。なお、
図５の（ｂ）は図４の５ｂ−５ｂにおける平面図であ
る。各軸受を構成する軸受面に形成されているらせん溝
は、およそ３０μｍの深さを有している。

【００３９】これら回転体及び固定体の各軸受の軸受面
は、動作中、およそ３０μｍの軸受間隙を保つようにな
っている。回転中心軸Ｃ上にある固定体４２には、その
中心部分が軸方向にくり抜かれた穴からなる潤滑剤収容
室５１が形成されている。また、この固定体４２の中間
部の外周壁がわずかにテーパ状に削られて径小部５２が
形成され、それによって構成される円筒状の空間に潤滑
剤の一部が溜まるようになっている。

【００４０】また、中心部分の潤滑剤収容室５１から径
小部５２の空間に通じる４つの放射方向通路５３が、等
角度で軸対称的に形成されている。そして、回転体と固
定体との間の隙間や、各軸受のらせん溝、潤滑剤収容室
５１、径小部５２の空間、及び放射方向通路５３を含む
内部空間には、Ｇａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金からなる液体金属
潤滑剤が供給されている。

【００４１】回転体３５の主要部は、３重の円筒からな
り、内側が鉄合金製の軸受円筒で、その外側が鉄からな
る強磁性体円筒、外側が銅円筒であり、これらが一体的
に嵌合され結合されている。これらは、回転体３５を取
り巻くガラス円筒容器部３６ａの外周に配置されたステ
ータ４１の電磁コイルと協動して電磁誘導モータの回転
子として動作する。ステータ４１は、円筒状の鉄芯４１
ａと、それに巻かれたステータコイル４１ｂとを備えて
いる。このステータコイル４１ｂに、前述のようにステ
ータ駆動電源装置２８から回転駆動電力が供給され、Ｘ
線管内の回転体に回転トルクが生起される。

【００４２】Ｘ線管の回転陽極４０は、例えば直径が１
４０ｍｍ、厚さの最大部が５０ｍｍのＭｏ又はＭｏ合金
のような高融点金属からなる基体４０ａ、及びそのテー
パ状の表面部に一体的に形成された１．５ｍｍの厚さの
Ｗ又はＲｅ入りＷ合金のようなＸ線放射用の重金属ター
ゲット層４０ｂを有している。なお前述のように、陽極
の焦点軌道領域Ｆに対向して、電子ビームｅを放出する
陰極３７が配置されている。そして、焦点軌道領域上の
電子ビーム入射点から発生されたＸ線（Ｘ）は、真空容
器の一部をなすＸ線放射窓３６ｂから外部に放射される
ようになっている。

【００４３】なお、回転陽極は、基体部分とターゲット
部分とを別々の金属で構成したものに限らず、例えばマ
ンモグフィ装置用の回転陽極型Ｘ線管のように、単一の
Ｍｏ又はＭｏ合金で基体部分及びターゲット部分を構成
したものであってもよい。

【００４４】さらにこの実施例では、真空容器のガラス
製容器部分３６ａを通して管外から見通せる位置の回転
体下端部を構成しているスラストリング４３の外周面の
一部に、黒色のマーク５４が付着されている。そして、
これに対応するガラス製容器部分の外側に、回転速度検
出器５５が配置されている。この回転速度検出器５５
は、Ｘ線遮蔽材からなるケース５６の内部にレーザ光の
発光素子５７及び回転体の表面で反射するレーザ光を受
ける受光素子５８が配置されている。そして、両素子の
動作を制御するとともに受光信号の増幅や演算処理をす
る信号処理部５９を内蔵している。これらは、回転駆動
電源装置２８、及びＸ線放射制御装置２９に電気的又は
光学的に接続され、回転速度に対応する信号の授受が行
われるようになっている。

【００４５】動作においては、ケース５６に設けられた
レーザ光用ゲートを通して回転スラストリングの表面に
レーザ光を照射するとともにそこで反射するレーザ光を
受光し、黒色マーク５４での低反射強度から回転体の回
転速度を演算して検出することができるようになってい
る。

【００４６】このＣＴスキャナは、上述のように、主電
源・制御装置２４によりＸ線撮影すなわちＸ線管からの
Ｘ線曝射を制御するようになっている。そこで、この主
電源・制御装置２４は図６に示すような制御手段を内蔵
している。

【００４７】すなわちこの装置は、Ｘ線管の蓄積熱量上
昇予測値（Ｓｔ）の設定・記憶部６１（これは後述のマ
イクロコンピュータによる演算用データ情報のテーブル
を内蔵している）、Ｘ線管の冷却による蓄積熱量下降予
測値（Ｃｔ）の設定・記憶部６２（同じくテーブル内
蔵）、許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）の設定・記憶部６３
（同じくテーブル内蔵）、現時点の陽極蓄積熱量（Ｑ
ｔ）の演算部６４（これはクロックを内蔵している）、
現時点の入力許容熱量（Ｑａ）の演算部６５、関数Ｋ
（ｐ），Ｌ（Ｔ），Ｍ（ｆ），Ｎ（ｒ）の設定・記憶部
６６、次回のＸ線曝射条件での仮想陽極蓄積熱量（Ｑ
ｓ）の演算部６７、次回Ｘ線曝射の許可又は不許可の比
較演算・信号発生部６８、及び装置の操作部６９を備え
ている。

【００４８】操作部６９には、次回のＸ線曝射（撮影）
条件設定部７０、撮影許可表示部（Ｒｅａｄｙ）、撮影
の不許可・待機の表示部（Ｗａｉｔ）、撮影開始指令用
ボタンスイッチ（Ｓｔａｒｔ）、途中停止指令用ボタン
スイッチ（Ｓｔｏｐ）を備え、またクロック及びテーブ
ルを内蔵している。なお、撮影不許可・待機表示部（Ｗ
ａｉｔ）には、次の設定撮影条件でのＸ線撮影が可能に
なるまでの待ち時間が待ち時間表示部７１に表示される
ようになっている。これによって、後述するように、次
回撮影条件の設定後、それぞれに対応するマイクロコン
ピュータ演算結果に基づいて時々刻々と更新され、操作
者に次の撮影が可能になるまでの待ち時間が告知される
ようになっている。

【００４９】次回のＸ線曝射（撮影）条件設定部７０
は、次回に予定するＸ線管供給陽極電圧（ｋＶｐ）、陽
極電流（Ｉ）、選択する焦点サイズ（ｆ）、陽極回転速
度（ｒ）、Ｘ線曝射継続時間（Ｔ）をそれぞれ適宜設定
することができるようになっている。また、これら各撮
影条件の任意の組み合わせ、或いは別の種々の撮影モー
ドを予め設定しておき、適宜選択する撮影モード選択部
（１，２，３，４，５）をワンタッチで選択できる制御
用ボタンも備えている。

【００５０】これら各制御手段は、矢印で示すように相
互に演算用のデータ情報及び電気的制御信号を授受でき
るように接続されており、さらにＸ線管の動作電源２７
や、回転駆動電源２８、或いはＸ線管３１等にも電気的
に接続されている。

【００５１】なお、マイクロコンピュータによって演算
され、また、結果として得る各データ情報は、例えば電
圧、電流、電力、時間、或いは熱量等のそのものの数値
や、ある規則に従って変換した数値、機械語、電気的信
号、或いはその他のコンピュータ演算可能なデータ情報
を広く意味する。この明細書においては、演算の対象及
び結果となるデータ情報が上記のそれぞれに対応する演
算用のデータ情報である旨、その都度すべて記述するこ
とは、煩雑を避けて割愛する。

【００５２】Ｘ線管の蓄積熱量上昇予測値（Ｓｔ）の設
定・記憶部６１は、搭載している回転陽極型Ｘ線管の図
１４に示したような陽極入力電力毎の陽極蓄積熱量上昇
特性（Ｓｔ）に対応する演算用データ情報の入力、記憶
又は読み出し手段としてのデータのテーブルを内蔵して
いる。また、Ｘ線管の冷却による蓄積熱量下降予測値
（Ｃｔ）の設定・記憶部６２は、同じく図１４に示した
ような冷却曲線（Ｃｔ）にしたがってＸ線曝射終了時点
の陽極蓄積熱量からの下降値等に対応する演算用データ
情報の入力、記憶又は読み出し手段としてのデータのテ
ーブルを内蔵している。

【００５３】さらに、許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）の設
定・記憶部６３は、搭載Ｘ線管の定格の許容最大蓄積熱
量（Ｑｌｍ）に対応する演算用データ情報が予め設定さ
れ記憶されている。なおこれは、回転陽極等に溶融やそ
の他の損傷が生じない範囲での許容最大蓄積熱量であ
り、必要最小限度の安全率を加味したうえでの上限値で
ある。そして、この許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）は、現
時点の入力許容熱量（Ｑａ）の演算部６５に常時供給さ
れるようになっている。

【００５４】さらにまた、補正関数Ｋ（ｐ），Ｌ
（Ｔ），Ｍ（ｆ），Ｎ（ｒ）の設定・記憶部６６は、搭
載した回転陽極型Ｘ線管に固有な性能に基づいて、図７
の（ａ）にその概念を示すような、Ｘ線曝射時の陽極入
力電力（Ｐ）に依存する値として予め定めた補正関数
（Ｋ（ｐ））に対応する演算用データ情報のテーブルを
内蔵している。この補正関数（Ｋ（ｐ））は、陽極入力
電力（Ｐ）の大きさに対応して大きくなる係数である。

【００５５】またこの補正関数の設定・記憶部６６は、
同様に、図７の（ｂ）に示すようなＸ線曝射継続時間
（Ｔ）に依存する値として予め定めた補正関数（Ｌ
（Ｔ））に対応するデータ情報のテーブルを内蔵してい
る。この補正関数（Ｌ（Ｔ））は、Ｘ線曝射継続時間
（Ｔ）の長さに対応して大きくなる係数である。

【００５６】さらにまたこの補正関数の設定・記憶部６
６は、同様に、図７の（ｃ）に示すような焦点サイズ
（ｆ）に依存する値として予め定めた補正関数（Ｍ
（ｆ））に対応する演算用データ情報のテーブルを内蔵
している。この補正関数（Ｍ（ｆ））は、焦点サイズ
（ｆ）の大きさに対応して小さくなる係数である。

【００５７】さらにまたこの補正関数の設定・記憶部６
６は、同様に、図７の（ｄ）に示すような陽極の陽極回
転速度（ｒ）に依存する値として予め定めた補正関数
（Ｎ（ｒ））に対応する演算用データ情報のテーブルを
内蔵している。この補正関数（Ｎ（ｒ））は、陽極回転
速度（ｒ）の大きさに対応して小さくなる係数である。
なお、これらの補正関数は、Ｘ線を連続曝射するモード
の場合の一例である。

【００５８】次に各制御手段による動作制御について、
図８をも参照して説明する。このＣＴスキャナの主電源
を投入して立ち上げ、例えば１日のＸ線撮影業務を開始
する。そして、第１回目のＸ線撮影を開始すると、各ク
ロックの動作とともに現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）の
演算部６４で、これに内蔵されたマイクロコンピュータ
でＸ線管回転陽極の蓄積熱量が時々刻々と計算される。

【００５９】第１回目のＸ線撮影条件が、例えば陽極電
圧が１２５ｋＶｐ、陽極電流が３２０ｍＡ、焦点サイズ
が大、陽極回転速度が５０ｒｐｓ、Ｘ線曝射継続時間Ｔ
が６０秒間の連続Ｘ線曝射モードであると仮定する。こ
の撮影モードが選択されると、その条件に対応する陽極
入力電力（Ｐ＝４０ｋＷ）が計算されてそれに対応する
データ情報が現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）の演算部６
４に送られる。この演算部６４では、Ｘ線管の蓄積熱量
上昇予測値（Ｓｔ）の設定・記憶部６１のテーブルに予
め入力し、設定・記憶させてある図１４の（Ｐ＝４０ｋ
Ｗ）に対応するＸ線管陽極蓄積熱量上昇予測値（Ｓｔ）
に対応する計算用データ情報がこのテーブルから読み出
され、合わせて送られたＸ線曝射継続時間（Ｔ）のデー
タ情報にしたがって陽極蓄積熱量が時々刻々計算され
る。

【００６０】この第１回目のＸ線撮影が予定通りの撮影
継続時間（Ｔ）で終わり、又は途中でＸ線曝射を中止す
ると、それに対応するデータが撮影時間のデータととも
に演算部６４に送られる。そしてここでは、到達した陽
極蓄積熱量から、冷却による蓄積熱量下降予測値（Ｃ
ｔ）の設定・記憶部６２のテーブルに予め設定・記憶さ
れている図１４の冷却による蓄積熱量下降予測値（Ｃ
ｔ）にしたがって下降するデータ情報が読み込まれて時
々刻々の陽極蓄積熱量が計算される。このように、現時
点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）の演算部６４で、Ｘ線曝射時
或いは休止時の区別なく、陽極に蓄積されている現時点
の蓄積熱量が時々刻々計算されるようになっている。

【００６１】そして次回のＸ線撮影条件として、陽極電
圧が同じ１２５ｋＶｐ、陽極電流が４００ｍＡ、Ｘ線曝
射継続時間Ｔが３０秒、他は上記第１回目と同じ条件が
撮影条件設定部７０で選択され、設定されたとする。い
ま、図８に示す撮影休止の冷却過程の時点ｔ１にあると
仮定する。この時点の陽極蓄積熱量は（Ｑｔ１）であ
り、現時陽極蓄積熱量演算部６４に計算結果としてそれ
が保持されている。

【００６２】そこで次回の撮影条件の信号が、演算部６
４に送られると同時に、次回Ｘ線曝射条件での次回仮想
陽極蓄積熱量（Ｑｓ）の演算部６７にも送られ、ここで
次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）が計算される。ここで
は、関数の設定・記憶部６６に予め設定された図７の
（ａ）〜（ｄ）に模式的に示すような各データテーブル
にアクセスされ、予定撮影条件に一致又は近似した条件
の補正関数Ｋ（ｐ），Ｌ（Ｔ），Ｍ（ｆ），Ｎ（ｒ）が
各テーブルから読み込まれる。そして、この次回撮影条
件での次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）が、Ｑｓ＝Ｐ・Ｔ
・［Ｋ（ｐ）・Ｌ（Ｔ）・Ｍ（ｆ）・Ｎ（ｒ）］で計算
される。この次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）は、図８に
示すように、現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ１）に次回予
定Ｘ線曝射継続時間（Ｔ）で加算される熱量であるとと
もに、陽極入力電力等の大きさに応じた補正関数を含め
て計算された仮想熱量である。

【００６３】一方、現時点の入力許容熱量（Ｑａ）の演
算部６５では、許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）の設定・記
憶部６３から供給される許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）
と、現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）の演算部６４から時
々刻々供給される現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）との差
（Ｑａ＝Ｑｌｍ−Ｑｔ）を計算し、その結果を現時点の
入力許容熱量（Ｑａ）として次回Ｘ線曝射の許可又は不
許可の比較演算・信号発生部６８に与える。この現時点
入力許容熱量（Ｑａ）は、図８に示す許容最大蓄積熱量
（Ｑｌｍ）と時点ｔ１での陽極蓄積熱量（Ｑｔ１）との
差の熱量に相当する。

【００６４】次回Ｘ線曝射の許可又は不許可の比較演算
・信号発生部６８では、現時点の入力許容熱量（Ｑａ）
の演算部６５から与えられる現時点の入力許容熱量（Ｑ
ａ）と、次回Ｘ線曝射条件での次回仮想陽極蓄積熱量
（Ｑｓ）の演算部６７から与えられる次回仮想陽極蓄積
熱量（Ｑｓ）とが比較演算される。

【００６５】そして、それらの差（Ｑａ−Ｑｓ）がマイ
ナスである場合は、次回予定の撮影条件として設定した
上記条件では、現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ１）に次回
仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）を加えた蓄積熱量が、許容最
大蓄積熱量（Ｑｌｍ）を超えてしまうので、Ｘ線曝射が
不許可と判定され、さらに待機を告知する信号（Ｗａｉ
ｔ）がを操作部６９に与えられる。したがって、図８に
示す時点ｔ２に至る直前までは、この待機指令状態が続
くことになる。

【００６６】そこで、それらの差（Ｑａ−Ｑｓ）がゼロ
又はプラスである場合は、次回予定の撮影条件として設
定した上記の条件でＸ線管に損傷を起こすことなくＸ線
撮影を完了することが可能であると判断され、Ｘ線曝射
許可を告知する信号（Ｒｅａｄｙ）が操作部６９に与え
られる。したがって、図８に示す時点ｔ２に至って次回
の撮影が許可される状態になる。つまり、この時点ｔ２
において、現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ２）に次回Ｘ線
曝射条件での次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）を加算した
蓄積熱量は、許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）と同等又はそ
れを下回ることになる。

【００６７】同時にまたこのＸ線装置では、次回予定の
撮影条件を設定した段階から、上記のような演算がなさ
れる。そして、図８から明らかなように、次回予定の撮
影条件での撮影がどの時点から可能であるかは、時々刻
々に上記の演算で算出されている。したがって、ある時
点例えばｔ１においてその時点から撮影が許可される時
点ｔ２までの待ち時間もまた同時に計算され、撮影不許
可・待機表示部（Ｗａｉｔ）の待ち時間表示部７１に撮
影が可能となるまでの待ち時間が表示される。この待ち
時間は、当然、時々刻々と減少して行き、時点ｔ２でゼ
ロになる。そしてこれ以降はいつでも操作者が撮影開始
ボタン（Ｓｔａｒｔ）が押せば、その設定撮影条件で何
ら損傷を生じることなくＸ線撮影を完了することができ
るようになっている。

【００６８】こうして、撮影可能時点ｔ２以降は、上記
次回の撮影条件で何ら問題なくＸ線撮影が可能となり、
操作部の撮影開始ボタン（Ｓｔａｒｔ）をＯＮすること
により、上記の条件で撮影を開始することができる。こ
の撮影は、Ｘ線曝射時間Ｔを経た時点ｔ３で終了する。

【００６９】ところで、撮影開始時点ｔ２から撮影終了
時点ｔ３までの陽極蓄積熱量は、予め設定したこのＸ線
管に特有な蓄積熱量上昇曲線（Ｓｔ）にしたがって現時
点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）の演算部６４で演算される。
そのため、撮影終了時点ｔ３での実際的な陽極蓄積熱量
（Ｑｔ３）は、許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）よりも低い
値にとどまる。この差（Ｑｕ）は、入力電力（Ｐ）等の
関数として加味した分に相当するいわば変動安全率であ
るので、例えば入力電力（Ｐ）が高いほど大きい差（Ｑ
ｕ）となり、より高い陽極入力電力での撮影でも前述の
Ｘ線管焦点領域の電子ビーム入射点温度が最大限界温度
を超えてしまう不都合をこの点からも確実に防止するこ
とができる。

【００７０】そして、さらにその次の予定撮影条件での
撮影の許可、不許可の演算は、前撮影終了時点ｔ３での
陽極蓄積熱量（Ｑｔ３）から冷却により下降する演算で
あるので、許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）から下降するも
のとして演算する場合よりも、次の撮影のための待ち時
間が実質的に短縮される。

【００７１】なお、上述のようなデータ演算は、今日の
マイクロコンピュータの演算処理能力でも、例えば０．
５秒以内に処理を完了することが可能である。今後は、
さらにコンピュータの演算処理能力が高まるものと予想
されるので、この演算処理に要する時間はもっと短縮さ
れるものと考えられる。

【００７２】なおまた、搭載Ｘ線管の回転陽極の熱特性
に基づいて、次回予定撮影条件での予測到達陽極蓄積熱
量（Ｑｔ３）を適当な補正関数を含めて時々刻々と演算
し、これを許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）と比較演算して
許可又は不許可制御データ信号を得るようにすることも
できる。ただし、現状ではこの演算処理に上述の実施例
に比べてかなり長い時間がかかるので、比較的ゆっくり
した制御でよいＸ線装置には適用し得る。

【００７３】以上述べた実施例においては、次回のＸ線
曝射条件での仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）の演算部６７で
の演算に含める補正関数及びそのテーブルとして、次回
予定の陽極入力電力（Ｐ）の補正関数（Ｋ（ｐ））とと
もに、Ｘ線曝射継続時間（Ｔ）の補正関数（Ｌ
（Ｔ））、焦点サイズ（ｆ）の補正関数（Ｍ（ｆ））、
及び陽極回転速度（ｒ）の関数（Ｎ（ｒ））をすべて含
めたが、それに装置構成を限る必要はない。

【００７４】例えば、陽極の温度変化への影響度合いを
考慮して、上記補正関数のうちの少なくとも１つ、例え
ば次回予定の陽極入力電力の補正関数（Ｋ（ｐ））のみ
であってもよいし、これと焦点サイズの補正関数（Ｍ
（ｆ））の２つにとどめてもよい。マイクロコンピュー
タ演算においては、上記補正関数のデータテーブルへの
アクセス数又はアクセス回数が少ないほど演算処理に要
する時間が少なくて済むので、上記の補正関数項目が少
ないほどＸ線曝射制御がより迅速化でき、好ましい。

【００７５】このことから、搭載Ｘ線管が前述のらせん
溝を有する動圧すべり軸受を備える回転陽極型Ｘ線管の
場合には、Ｘ線撮影時も休止時もほぼ同じ陽極回転速度
回転させたままで、上述のような演算及びＸ線曝射を制
御することが特に適している。なぜなら、動圧すべり軸
受は、軸受抵抗が玉軸受よりもかなり大きく、陽極回転
速度を小刻みに即ち短時間に大きく変えることが困難で
ある。そのため、Ｘ線撮影時も休止時もほぼ同じ陽極回
転速度で回転させたままで例えば１日のＸ線撮影業務を
続ける方がよい。このことにより、軸受の摩耗も少な
い。したがって、陽極回転速度がほぼ一定であるので、
上述の陽極回転速度に対応する補正関数を省略すること
が可能であり、それにより上述の演算処理時間を一層短
縮させることができるからである或いはまた、入力電力
や焦点サイズ等と各々単独に関連付けられた係数を各々
テーブルで持つ例に限らず、陽極入力電力や焦点サイ
ズ、陽極回転速度、撮影時間等の複数のパラメータと一
緒に関連付けられた関数、例えばＧ（ｐ，Ｔ，ｆ，ｒ）
の１つのデータテーブルを用いる構成であってもよい。

【００７６】なおまた、上述の実施例においては、上記
各関数を含めた演算結果を次回予定のＸ線曝射条件での
仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）を実際的な蓄積熱量（Ｑｔ）
よりも高くなるように演算、制御したが、それに限られ
ない。すなわち図９に示すように、次回予定のＸ線曝射
条件での各関数を含めた演算結果を、許容最大蓄積熱量
（Ｑｌｍ）の値を上記関数に応じた分だけ下げて次回撮
影条件での仮想許容限界蓄積熱量（Ｑl ｎ）として設定
する演算及び制御にしてもよい。

【００７７】その場合、同図に示すように、冷却期間の
ある時点ｔ１では、現時点の陽極蓄積熱量（Ｑｔ１）に
加算される次回予定の撮影条件での蓄積熱量（Ｑｓｎ）
は、仮想許容限界蓄積熱量（Ｑl ｎ）に対する現時点の
入力許容熱量（Ｑａｎ）を大きく上回っているので、上
記次回撮影条件での撮影は許可されないように制御され
る。そして、時点ｔ２に至って撮影は許可される。その
後の撮影の間の蓄積熱量は、予め設定されたそのＸ線管
に固有な実際的な蓄積熱量の上昇特性にしたがった計算
がなされて制御される。

【００７８】ところで、現在実用になっているＸ線ＣＴ
スキャナでは、一定の陽極入力電力（Ｐ）で例えば３０
秒間連続Ｘ線曝射して一連のＸ線撮影をする方式が一般
的である。しかし、この一連のＸ線撮影の間に、陽極入
力電力（Ｐ）を撮影部位の性質に応じて変化させたり、
或いはＸ線曝射を間欠的に行なう構成にしてもよい。

【００７９】そこで、図１０の（ａ）、（ｂ）に示す実
施例は、Ｘ線断層撮影する被撮影物Ｏｂへの照射Ｘ線量
を必要最小限にとどめるとともに所要の良質なＸ線画像
を得るため、一連のＸ線曝射継続時間（Ｔ）（例えば、
Ｔ＝３０秒）の間、撮影部位のＸ線吸収量の分布に応じ
て陽極入力電力（Ｐ）を図示のようなプロファイルに沿
って変化させて撮影するモードを設定した例である。

【００８０】すなわちこれは、Ｘ線吸収率の比較的小さ
い部位から一連のＸ線撮影を開始するＸ線曝射開始時点
（ｔ２）では、２０ｋＷの陽極電力を入力させる。そし
て撮影部位の移動にしたがってＸ線吸収率が次第に大き
くなるのに応じ４０ｋＷまで次第に上昇させて一定時間
この電力で維持し、さらに徐々に３０ｋＷまで低下させ
る制御モードである。

【００８１】なお、被撮影物が、例えば人体のように、
ある程度決まった形状であれば、主な撮影部位の撮影範
囲ごとにこの陽極入力電力Ｐの変更制御モードのプログ
ラムを幾つか設定しておき、操作者が適宜に選択して撮
影できるようにしておけばよい。

【００８２】このようなＸ線曝射モードの場合、次回の
Ｘ線曝射条件での次回予定陽極入力総熱量（Ｑｓｎ）
は、次式で求めることができる。Ｑｓｎ＝∫Ｐ（Ｔ）・ｄｔまた、Ｘ線曝射継続時間（Ｔ）の間の陽極蓄積熱量の変
化も演算可能であり、これらを各変更制御モードごとに
補正関数として設定しておくこともできる。

【００８３】したがって、各制御モードプログラムごと
に、入力総熱量（Ｑｓｎ）及び陽極入力電力Ｐのプロフ
ァイルに依存する値として補正関数に対応するデータ情
報を予めデータテーブルに設定しておき、この補正関数
データ情報を加味して演算処理するように装置を構成す
ることもできる。

【００８４】さらに、図１１に示す実施例は、一連のＸ
線撮影において上記と同様の撮影部位の範囲をある間隔
をおいて飛び飛びに断層撮影する場合の構成である。こ
れは、被撮影物Ｏｂを載せたベッド２３を定速で図の左
側に移動させながら、一連のＸ線管曝射継続時間
（Ｔ’）の間に、実際のＸ線曝射を間欠的に繰り返すモ
ードである。

【００８５】すなわちこれは、一連のＸ線曝射継続時間
（Ｔ’）（例えば、Ｔ’＝２７秒）の間に、１秒間のＸ
線曝射とその後の４秒間のＸ線曝射休止とを繰り返すと
ともに、各Ｘ線曝射時の陽極入力電力（Ｐ）を図示のよ
うに変化させて撮影するモードの設定例である。１秒間
のＸ線曝射により例えば１〜２スライス分の断層画像を
撮影し、４秒間に撮影場所を移して、同様の撮影を繰り
返す。

【００８６】この場合も、各陽極入力電力（Ｐ）の大き
さ、１秒間のＸ線曝射による陽極蓄積熱量の上昇、及び
４秒間の熱量減少の履歴に基づいて、この一連の撮影モ
ードの補正関数を予め設定しておき、この関数を含めて
陽極蓄積熱量をコンピュータ演算させる構成にできる。
そして、このような間欠曝射のモード及びそれに対応す
る補正関数を幾つか設定しておけば、十分短い演算処理
で制御可能な装置構成を実現できる。

【００８７】なお、本発明はＣＴスキャナに限られず、
一般医療用の撮影装置や工業用のＸ線撮影、或いはＸ線
露光装置、その他種々のＸ線装置に広く適用できる。ま
た、搭載する回転陽極型Ｘ線管は、前述のように軸受抵
抗が比較的大きいため極度に高い陽極回転速度まで瞬時
に且つ小刻みに変えることが困難な動圧式すべり軸受を
有するＸ線管の場合に好適であるが、それに限られず、
玉軸受等を使用したＸ線管であってもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
搭載した回転陽極型Ｘ線管の保有している能力すなわち
熱容量を常に最大限利用して、次のＸ線曝射までの待ち
時間を常に最小限に止めるように自動制御できる。した
がって、次回のＸ線曝射までの待ち時間が短く、且つ高
い信頼性及び高速自動制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略構成図。

【図２】図１のＸ線管装置を示す概略縦断面図。

【図３】図２のＸ線管の一部を示す縦断面図。

【図４】図３の一部を示す側面図。

【図５】図４の要部の上面図。

【図６】図１の演算・制御手段の構成を示すブロック
図。

【図７】図６の一部の演算用テーブルの設定関数の概念
図。

【図８】図７の制御を説明するグラフ。

【図９】この発明の他の実施例の制御を示すグラフ。

【図１０】この発明のさらに他の実施例の被撮影物の要
部及びその制御を示すグラフ。

【図１１】この発明のさらに他の実施例の被撮影物の要
部及びその制御を示すグラフ。

【図１２】一般的なＸ線管の陽極部を示す縦断面図。

【図１３】一般的な回転陽極の温度分布を示すグラフ及
び平面図。

【図１４】一般的な回転陽極の蓄積熱量の変化を示す特
性図。

【図１５】一般的な制御手段による陽極蓄積熱量の変化
を示すグラフ。

【図１６】一般的な制御による陽極入力電力と陽極各部
の温度変化を示すグラフ。

【符号の説明】

２９…主電源・制御装置２０…Ｘ線管装置３１…回転陽極型Ｘ線管４０…回転陽極４０ａ…回転陽極の基体４０ｂ…回転陽極のターゲット部３５…回転体４２…固定体３７…陰極４４，４５，４６，４７…軸受

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線放射用ターゲット部を有する回転陽
極、この回転陽極の前記ターゲット部に向けて電子ビー
ムを放出する陰極、上記回転陽極が固定された回転体、
この回転体を回転可能に保持する固定体、これら回転体
及び固定体の間に設けられた軸受を備える回転陽極型Ｘ
線管と、このＸ線管の回転陽極に上記電子ビームを入射
させてＸ線曝射をさせるＸ線管動作用電源装置と、この
Ｘ線管動作用電源装置の動作を制御して上記Ｘ線曝射を
制御するＸ線曝射制御装置とを具備するＸ線装置におい
て、上記Ｘ線曝射制御装置は、上記Ｘ線管の回転陽極の許容
最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）に対応するデータ情報を設定す
る許容最大蓄積熱量データ設定手段と、上記Ｘ線管の回転陽極の冷却特性（Ｃｔ）に基づいて現
時の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）に対応するデータ情報を演算
する現時陽極蓄積熱量データ演算手段と、次回予定のＸ線曝射条件でのＸ線曝射開始からＸ線曝射
終了までの陽極入力電力（Ｐ）及びＸ線曝射継続時間
（Ｔ）に対応するデータ情報を含む演算により次回予定
陽極入力総熱量（Ｑｓｎ）に対応するデータ情報を演算
する次回予定陽極入力総熱量データ演算手段と、上記Ｘ線管の陽極入力電力（Ｐ）に依存する値として定
めた補正関数（Ｋ（ｐ））に対応するデータ情報、Ｘ線
曝射継続時間（Ｔ）に依存する値として定めた補正関数
（Ｌ（Ｔ））に対応するデータ情報、Ｘ線焦点サイズ
（ｆ）に依存する値として定めた補正関数（Ｍ（ｆ））
に対応するデータ情報、及び陽極回転速度（ｒ）に依存
する値として定めた補正関数（Ｎ（ｒ））に対応するデ
ータ情報のうちの少なくとも１つのデータ情報を設定す
る補正関数データ設定手段と、上記次回予定陽極入力総熱量（Ｑｓｎ）に対応するデー
タ情報、及び上記補正関数データ設定手段に設定されて
いる上記少なくとも１つのデータ情報を含む演算により
上記次回のＸ線爆射条件での次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑ
ｓ）に対応するデータ情報を演算する次回仮想陽極蓄積
熱量演算手段と、上記許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）に対応するデータ情
報、上記現時陽極蓄積熱量（Ｑｔ）に対応するデータ情
報、及び上記次回仮想陽極蓄積熱量（Ｑｓ）に対応する
データ情報を含む演算により上記次回のＸ線曝射条件で
のＸ線爆射の許可又は不許可のデータ情報を得る次回Ｘ
線曝射許可又は不許可データ演算手段とを具備すること
を特徴とするＸ線装置。
【請求項２】Ｘ線放射用ターゲット部を有する回転陽
極、この回転陽極の前記ターゲット部に向けて電子ビー
ムを放出する陰極、上記回転陽極が固定された回転体、
この回転体を回転可能に保持する固定体、これら回転体
及び固定体の間に設けられた軸受を備える回転陽極型Ｘ
線管と、このＸ線管の回転陽極に上記電子ビームを入射
させてＸ線曝射をさせるＸ線管動作用電源装置と、この
Ｘ線管動作用電源装置の動作を制御して上記Ｘ線曝射を
制御するＸ線曝射制御装置とを具備するＸ線装置におい
て、上記Ｘ線曝射制御装置は、上記Ｘ線管の回転陽極の許容
最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）に対応するデータ情報を設定す
る許容最大蓄積熱量データ設定手段と、上記Ｘ線管の回転陽極の冷却特性（Ｃｔ）に基づいて現
時の陽極蓄積熱量（Ｑｔ）に対応するデータ情報を演算
する現時陽極蓄積熱量データ演算手段と、次回予定のＸ線曝射条件でのＸ線曝射開始からＸ線曝射
終了までの陽極入力電力（Ｐ）及びＸ線曝射継続時間
（Ｔ）に対応するデータ情報を含む演算により次回予定
陽極入力総熱量（Ｑｓｎ）に対応するデータ情報を演算
する次回予定陽極入力総熱量データ演算手段と、上記Ｘ線管の陽極入力電力（Ｐ）に依存する値として定
めた補正関数（Ｋ（ｐ））に対応するデータ情報、Ｘ線
曝射継続時間（Ｔ）に依存する値として定めた補正関数
（Ｌ（Ｔ））に対応するデータ情報、Ｘ線焦点サイズ
（ｆ）に依存する値として定めた補正関数（Ｍ（ｆ））
に対応するデータ情報、及び陽極回転速度（ｒ）に依存
する値として定めた補正関数（Ｎ（ｒ））に対応するデ
ータ情報のうちの少なくとも１つのデータ情報を設定す
る補正関数データ設定手段と、上記次回予定陽極入力総熱量（Ｑｓｎ）に対応するデー
タ情報、及び上記補正関数データ設定手段に設定されて
いる上記少なくとも１つのデータ情報とを含む演算によ
り上記許容最大蓄積熱量（Ｑｌｍ）よりも上記補正関数
データ情報に対応した分を差し引いて上記次回のＸ線爆
射条件での次回仮想許容限界蓄積熱量（Ｑｌｎ）に対応
するデータ情報を演算する次回仮想許容限界蓄積熱量デ
ータ演算手段と、上記次回Ｘ線曝射条件での次回仮想許
容限界蓄積熱量（Ｑｌｎ）に対応するデータ情報、上記
現時陽極蓄積熱量（Ｑｔ）に対応するデータ情報、及び
上記次回予定陽極入力総熱量（Ｑｓｎ）に対応するデー
タ情報を含む演算により上記次回のＸ線曝射条件でのＸ
線爆射の許可又は不許可のデータ情報を得る次回Ｘ線曝
射許可又は不許可データ演算手段とを具備することを特
徴とするＸ線装置。
【請求項３】上記Ｘ線曝射制御装置は、Ｘ線曝射継続
時間中に上記Ｘ線管への陽極入力電力（Ｐ）を変化させ
る少なくとも１つの陽極入力電力変化制御モード設定手
段を有する請求項１、又は請求項２記載のＸ線装置。
【請求項４】上記Ｘ線曝射制御装置は、一連のＸ線曝
射継続時間中に間欠的にＸ線曝射を行なう少なくとも１
つの間欠曝射制御モード設定手段を有する請求項１、又
は請求項２記載のＸ線装置。
【請求項５】上記Ｘ線管の回転陽極は、高融点金属か
らなる円盤状基体及び表面ターゲット部とを有する請求
項１、又は請求項２記載のＸ線装置。
【請求項６】上記Ｘ線管の軸受は、らせん溝を備え且
つ動作中に液状である金属潤滑剤が供給された動圧式す
べり軸受を有する請求項１、又は請求項２記載のＸ線装
置。