JP3270129B2 - X線管 - Google Patents

X線管

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JP3270129B2
JP3270129B2 JP22529792A JP22529792A JP3270129B2 JP 3270129 B2 JP3270129 B2 JP 3270129B2 JP 22529792 A JP22529792 A JP 22529792A JP 22529792 A JP22529792 A JP 22529792A JP 3270129 B2 JP3270129 B2 JP 3270129B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
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    • H01J35/16Vessels; Containers; Shields associated therewith
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  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、陰極と、陽極と、その
陰極および陽極を収容する真空容器とを備え、この真空
容器には陽極から出射したX線のためのチタン製X線出
射窓が設けられた医用X線管に関する。
【0002】
【従来の技術】X線管内で作られたX線を医用、特に像
形成のために利用し得るようにするためには2つの条件
が満たされなければならない。第1の条件は真空容器か
らのX線の出射が保証されなければならないことであ
る。第2の条件は例えばドイツ規格DIN6815もし
くはこの規格を改訂するための1990年7月の草案に
よればX線源がX線管電圧および(または)X線源の使
用目的ならびに場合によっては焦点−皮膚間隔に応じて
少なくとも所定のアルミニウム(Al)またはモリブデ
ン等値に一致するX線フィルタリング(所謂総フィルタ
リング)を有することである。
【0003】従来のX線管においては、第1の条件はベ
リリウムから形成されたX線出射窓を備えた、ガラスか
ら成る真空容器、または金属とセラミックとから構成さ
れた真空容器、または金属とガラスとから構成された真
空容器を使用することによって解決される。ガラスまた
はベリリウム材料は低い原子番号(ベリリウムは4、ガ
ラスは約14)を有し、生じたX線をあまり減衰させな
い。ベリリウム製X線出射窓を使用する場合、このベリ
リウム材料は毒性を有しかつ結合技術および加工技術に
関して問題を有するという欠点がある。この点に関して
は同様にX線出射窓の材料として公知(ドイツ連邦共和
国特許出願公開第3417250号公報およびドイツ連
邦共和国特許出願公開第2833093号公報参照)で
あるチタンが有利である。X線管は通常はX線源を形成
するために保護容器内に取付けられるので、必要なフィ
ルタリングは従来では銅板および(または)アルミニウ
ム楔が別のX線路内に設置されることによって達成され
ている。しかしながら、このようなやり方は可成りの出
費を強いられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、X
線が僅かしか減衰せずにX線管から出射し、X線出射窓
と関連した製造費用が僅少となり、そして、必要なフィ
ルタリングを得るための費用が僅少となるように、冒頭
で述べた種類のX線管を構成することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため本発明においては、陰極と、陽極と、その陰極お
よび陽極を収容する真空容器とを備え、この真空容器に
は陽極から出射するX線のためのチタン製X線出射窓が
設けられ、そのX線出射窓の厚みは、そのフィルタ作用
がそれぞれの適用範囲に応じて次の表に記載されたフィ
ルタ作用 適用範囲 フィルタ作用 X線撮影, コンピュータトモグラフィ(CT), 2.5mm アルミニウム 透視 (Al)等値 焦点−皮膚間隔(FHA)≧30cm C字形およびU字形湾曲体装置を 用いた透視 3.0mm Al等値 20cm≦FHA≦30cm 乳房造影法 0.5mm Al等値 モリブデン陽極管を 用いた乳房造影法 フィルタ X線管電圧≦40kV 0.03mmモリブデン等値 100kV以上のX線管電圧が 2.5mm Al等値 与えられる撮影装置, 除く:CT,照準器および可動装置を 備えた近距離操作用診察装置 管と口内像受信器または頭蓋遠隔撮影 技術を含んだ口外像受信器とを用いた 歯撮影技術 絞り機構を備えた回転形X線源を 用いた歯パノラマ断層撮影技術 X線管電圧≦70kV 1.5mm Al等値 X線管電圧>70kV 2.5mm Al等値 (絞り機構を備えた口内X線源を 用いた)歯パノラマ断層撮影技術 3.0mm Al等値 焦点−皮膚間隔の短い場合の管と 口外像受信器(接触撮影)とを 用いた歯撮影技術 FHA=6cm 3.0mm Al等値 FHA=5cm 4.0mm Al等値 を著しく下回ることもまた明らかに上回ることもないよ
うに選定される。
【0006】Z=22のチタンは比較的小さな原子番号
を有するので、X線管から出射するX線は非常に僅かし
か減衰されない。チタンは比較的小さな厚みの場合にも
それぞれに規定されたフィルタ作用を有するので、本発
明によるX線管においてはX線源内でフィルタリングを
行うための特別な手段は省略し得る。それどころか、厚
みが上述した表に基づいて選定される場合、チタン製X
線出射窓だけでDIN6815または1990年7月の
草案にしたがって必要なフィルタリングを生ぜしめる。
さらに、チタンは因みに毒性ではなく、その良好な変形
性、切削特性および鑞付け性によって容易に加工するこ
とができる。本発明の場合、規定フィルタ作用を著しく
下回らないフィルタ作用とは、保護容器または同種の容
器内にX線管を取付ける場合、他の手段を必要とするこ
となく、保護容器のX線出射窓の大抵僅かなフィルタ作
用と共に規定フィルタ作用を生ぜしめるようなフィルタ
作用を意味する。DIN6815または他の規則に基づ
いて規定された補助フィルタはもちろん存在してもよ
い。規定フィルタ作用を明らかに上回らないフィルタ作
用とは、現存のフィルタ作用が規定フィルタ作用を3倍
よりも大きく上回らないようなフィルタ作用を意味す
る。この場合X線は僅かしか減衰されずにX線管から出
射する。特にX線出射窓の厚みは高々0.6mmであ
る。X線出射窓のこの種の厚みは、一方では、その気密
性を確保しかつ良好な加工性を保証するのに充分であ
る。他方では、X線管から出射するX線の減衰は、クリ
ティカルな適用例、例えばコンピュータトモグラフィに
おいても同様に充分なX線線量が保証される程僅かであ
る。0.6mmの厚みのチタン製X線出射窓のAl等値
は因みに約4.8mmである。X線出射窓の厚みの絶対
的下限値はそれぞれの規定フィルタ作用を得るために必
要である厚みが確保されなければならない。加工性の理
由からおよび(または)真空密性を保証するために、大
きな厚みを選定することは好ましくかつ必要である。表
および実施例によれば、X線出射窓が3mmAl等値の
フィルタ作用を有するX線管は乳房造影法と特定の歯撮
影技術とを除いた実際上全ての適用範囲に対して使用可
能であることが明白である。上記両適用範囲に対しては
特殊管が使用されるので、X線出射窓が本発明の優れた
実施態様により3mmAl等値であるX線管を用いて全
ての重要な適用範囲をカバーすることができ、それゆえ
各適用範囲に対して特殊なX線管を用意することは必要
ない。
【0007】本発明の特に有利な構成によれば、真空容
器の金属材料によって形成された領域にX線出射窓が設
けられる。この場合、X線出射窓を真空容器に結合する
ことは特に簡単になる。このことは特に鑞材によって行
われ、その場合鑞材としては特にVH720(Ag60
CuIn13の合金)なる名称の鑞材が適する。
【0008】ベリリウムは加工が非常に難しく、そのた
めにベリリウム製X線出射窓は平坦に形成されそして枠
状構成部材によって真空容器に結合されるのに対して、
チタン板はX線出射窓に適する厚みに容易に変形可能で
あり、それゆえ本発明の1構成によれば有利な方法でX
線出射窓の形状は、少なくとも、真空容器の囲壁がX線
出射窓の範囲に有する形状とほぼ一致せしめられる。そ
れ故、例えば真空容器のX線出射窓を設けられた囲壁が
円筒状に湾曲させられる場合、X線出射窓は同様に円筒
状湾曲を有し、X線出射窓の曲率は少なくとも真空容器
の上記範囲の曲率にほぼ一致し、しかも真空容器の円筒
状囲壁の軸線と円筒状X線出射窓の軸線とは少なくとも
ほぼ一致する。
【0009】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
【0010】例えばコンピュータトモグラフィ用に設け
られる本発明によるX線管は真空容器1を有し、この真
空容器1は陰極装置2と回転陽極装置3とを収容してい
る。X線管の中心軸線Mに対して回転対称形に構成され
ている真空容器1は2個のセラミックリング4、6を有
し、これらのセラミックリング4、6は金属製管部材
7、8によって相互に結合されている。セラミックリン
グ4は管部材7の一端内に挿入され、この管部材7に鑞
付けによって真空密に結合されている。管部材7の他端
内には、半径方向へ外側に向けられたフランジ5として
構成された管部材8の一端が挿入され、そしてこの管部
材8に同様に鑞付けによって真空密に固定されている。
管部材7から離れている方の管部材8の端部内にはセラ
ミックリング6が挿入され、同様に鑞付けによって真空
密に固定されている。セラミックリング4の孔内には陰
極装置2の取付部材9が挿入され、セラミックリング4
に真空密に鑞付けされている。取付部材9には、自由端
部にフィラメント状熱陰極11を収容する突起12を有
する支持アーム10が、熱陰極11が中心軸線Mに対し
て偏心して配置されるように固定されている。熱陰極1
1を図示されていない加熱電圧源に接続するために2本
のリード線13、14が設けられている。セラミックリ
ング6の孔内には金属製軸体15が鑞付けによって真空
密に挿入されている。この金属製軸体15には、中心軸
線Mに対して回転対称に形成されている回転陽極装置3
の陽極皿16が中心軸線Mを中心にして回転可能に軸支
されている。このために設けられている玉軸受は図示さ
れていないが、公知の方法で杯形ロータ17の内部に設
けられ、このロータ17は陽極皿16と軸部材18を介
して回転不能に結合されている。
【0011】ロータ17は陽極皿16を駆動するための
電動機19の構成要素である。電動機19はさらに管部
材8の外側に取付けられているステータ20を有してい
る。導電材料から形成されているロータ17とステータ
20とは陽極皿16を回転させるためにかご形誘導電動
機の様式に基づいて協働する。
【0012】X線を発生するために陽極皿16は電動機
19によって回転させられる。さらに、リード線13、
14間には加熱電圧が印加され、それにより熱陰極11
が白熱する。また、玉軸受とロータ17と軸部材18と
を介して陽極皿16に導電結合されている軸体15と、
リード線13または14との間には、X線管電圧が印加
される。熱陰極11から出された電子は陽極皿16へ向
けて加速され、それにより一点鎖線で示されている電子
ビームEが生ぜしめられる。この電子ビームEは陽極皿
16の円錐台状衝突面21上の焦点BFに衝突する。少
なくとも衝突面21の領域では陽極皿16はX線の発生
に適した材料(例えば、タングステン−レニウム合金)
から構成されている。陽極皿16の回転によって衝突面
21上には環状の焦点軌道が形成される。
【0013】焦点BFから出たX線束が真空容器1から
出来る限り妨げられないで出射することを可能にするた
めに、真空容器1には、例えば円形状またはコンピュー
タトモグラフィ用X線管の場合には特に矩形状の孔22
が設けられ、この孔22はX線出射窓23によって閉鎖
されている。X線出射窓23は円形状孔22の場合には
円盤状に形成され、矩形状孔の場合には矩形状に形成さ
れるのが好ましい。このX線出射窓23は孔22よりも
若干大きな寸法を有し、管部材7に真空密に鑞付けされ
ている。有効X線束の中心ビームZSは特に孔22のほ
ぼ中心を通る。
【0014】本発明によるX線管の場合には、X線出射
窓23はチタンから形成されている。チタンはZ=22
の比較的小さな原子番号を有しているので、真空容器1
からのX線のほぼ減衰のない出射が保証される。X線出
射窓23の厚みは、そのフィルタ作用が2.5mmAl
等値のフィルタ作用を下回らずかつ著しく上回らないよ
うに選定される。厚みは0.6mmよりは大きくならな
いようにするのが好ましい。X線出射窓23のこのよう
な厚みは、一方では、気密性を確保しかつ良好な加工性
を保証するのに充分である。他方では、X線管から出射
するX線の減衰は例えばコンピュータトモグラフィにお
いても同様に充分なX線線量が保証される程僅少であ
る。X線出射窓23の厚みが0.6mmである場合その
Al等値は約4.8mmであるので、コンピュータトモ
グラフィについて規定された2.5mmAl等値のフィ
ルタ作用を得るための如何なる種類の補助的な措置を講
ずることは必要ない。さらに、上述したX線管は特定の
歯撮影技術と乳房造影法とを除いて全ての適用範囲に使
用可能である。というのは、除外例を除いて、これらの
適用範囲に対して規定フィルタ作用は著しく下回ってお
らずまた明らかに上回ってもいないからである。チタン
製X線出射窓23はさらに容易に変形可能であるという
利点を有している。すなわち、X線出射窓23は図2に
示されているように管部材7の曲率に整合する曲率を備
えることができ、したがって直接に、即ち、枠体等の中
間部材を介することなく、管部材7に鑞付けすることが
できる。それゆえX線出射窓23は言わば真空容器1も
しくはその管部材7が孔22の領域もしくはX線出射窓
23の領域に有する形状とほぼ一致する形状を有してい
る。X線出射窓23を管部材7に結合するための鑞材と
しては、管部材7の材料として銅または鋼が使用される
場合には、特にVH720なる名称の鑞材が適する。セ
ラミックリング4、6の隣接する金属部材への鑞付け
は、従来行われているように、鑞付け個所の領域におけ
るセラミックリング4、6を予め金属化した後に行われ
る。
【0015】上述した実施例の場合、真空容器1の金属
領域にX線出射窓23が設けられている。基本的にはし
かしながら真空容器のセラミック領域にチタン製X線出
射窓を設けることも可能である。さらに、チタン製X線
出射窓の使用は上述した実施例の場合のような回転陽極
形X線管に制限されず、固定陽極形X線管の場合にも同
様に使用することができる。セラミックリング4の代わ
りにガラス部材を設けることもできる。セラミックリン
グ6とフランジ5を備えた管部材8との代わりに、単一
のガラス部材またはセラミック部材を使用することもで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるX線管の概略縦断面図。
【図2】図1のII−II線に沿った概略断面図。
【符号の説明】
1 真空容器 2 陰極装置 3 回転陽極装置 4 セラミックリング 5 フランジ 6 セラミックリング 7 管部材 8 管部材 9 取付部材 10 支持アーム 11 熱陰極 12 突起 13 リード線 14 リード線 15 軸体 16 陽極皿 17 ロータ 18 軸部材 19 電動機 20 ステータ 21 衝突面 22 孔 23 X線出射窓 E 電子ビーム M 中心軸線 ZS 中心ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローラント シユミツト ドイツ連邦共和国 8520 エルランゲン ゲシユウイスタ‐シヨル‐シユトラー セ 4 (56)参考文献 特開 昭59−82162(JP,A) 特開 昭57−3340(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 35/18 G21K 3/00 G21K 5/00 H05G 1/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陰極(11)と、陽極(16)と、陰極
    (11)および陽極(16)を収容する真空容器(1)
    とを備え、この真空容器には陽極(16)から出射した
    X線のためのチタン製X線出射窓(23)が設けられ、
    そのX線出射窓(23)の厚みは、そのフィルタ作用が
    それぞれの適用範囲に応じて次の表に記載されたフィル
    タ作用 適用範囲 フィルタ作用 X線撮影, コンピュータトモグラフィ(CT), 2.5mm アルミニウム 透視 (Al)等値 焦点−皮膚間隔(FHA)≧30cm C字形およびU字形湾曲体装置を 用いた透視 3.0mm Al等値 20cm≦FHA≦30cm 乳房造影法 0.5mm Al等値 モリブデン陽極管を 用いた乳房造影法 フィルタ X線管電圧≦40kV 0.03mmモリブデン等値 100kV以上のX線管電圧が 2.5mm Al等値 与えられる撮影装置, 除く:CT,照準器および可動装置を 備えた近距離操作用診察装置 管と口内像受信器または頭蓋遠隔撮影 技術を含んだ口外像受信器とを用いた 歯撮影技術 絞り機構を備えた回転形X線源を 用いた歯パノラマ断層撮影技術 X線管電圧≦70kV 1.5mm Al等値 X線管電圧>70kV 2.5mm Al等値 (絞り機構を備えた口内X線源を 用いた)歯パノラマ断層撮影技術 3.0mm Al等値 焦点−皮膚間隔の短い場合の管と 口外像受信器(接触撮影)とを 用いた歯撮影技術 FHA=6cm 3.0mm Al等値 FHA=5cm 4.0mm Al等値 を著しく下回ることもまた明らかに上回ることもないよ
    うに選定されることを特徴とするX線管。
  2. 【請求項2】 X線出射窓(23)は3mmAl等値の
    フィルタ作用を有することを特徴とする請求項1記載の
    X線管。
  3. 【請求項3】 X線出射窓(23)の厚みは高々0.6
    mmであることを特徴とする請求項1または2記載のX
    線管。
  4. 【請求項4】 真空容器(1)の金属材料によって形成
    された領域(7)にX線出射窓(23)が設けられてい
    ることを特徴とする請求項1ないし3の1つに記載のX
    線管。
  5. 【請求項5】 X線出射窓(23)は鑞材によって真空
    容器(1)に結合されていることを特徴とする請求項4
    記載のX線管。
  6. 【請求項6】 X線出射窓(23)の形状は、少なくと
    も、真空容器(1)の囲壁(7)がX線出射窓(23)
    の範囲に有する形状とほぼ一致することを特徴とする請
    求項1ないし5の1つに記載のX線管。
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