JP4644187B2 - 内部放射線遮蔽部を有するｘ線管 - Google Patents

Description

本発明は一般的に固定アノードＸ線管に関する。特に，本発明は固定アノードＸ線管の中央領域からの望ましくないＸ線の放射を制御し，このことにより外部遮蔽部の必要性を減ずる構造および方法に関する。

Ｘ線生成装置は，産業の分野，医療の分野など広範囲な分野に使用されている非常に有用なツールである。このような装置，設備は診断放射線医学および放射線治療学，半導体製造，連結接合分析，非破壊材料試験といった分野に広く使用されている。いろいろな分野で使用されるものの，Ｘ線管の基本的な動作は似たものである。一般的に，Ｘ線は，電子が加速され，特定の組成の材料に衝突するときに生成される。

Ｘ線生成装置は典型的に，排気されるエンクロージャ内に配置された，電子源を有するカソードおよびアノードを含む。アノードは電子源により放出された電子を受け入れように向きをもつターゲット表面を含む。動作において，電流がフィラメントのような電子源に与えられ，電子が熱電子放出により生成される。電子は，カソードとアノードとの間に高電圧を与えることにより，ターゲット表面に向けて加速される。アノードのターゲット表面に電子が衝突すると，電子の運動エネルギーは，非常に高い周波数の電磁放射，すなわちＸ線を放出する。

生成されたＸ線の特定の周波数または波長は，アノードのターゲット表面を形成する材料のタイプに大きく依存する。典型的に、タングステンのような非常に大きな原子番号（“Ｚ”番号）をもつアノードターゲット表面材が使用される。Ｘ線は最終的にはＸ管の窓を通ってＸ線管から放出され，材料サンプル，患者または他の対象内と相互作用する。周知のように，Ｘ線はサンプル分析，医療診断および処理などのいろいろな分野に使用することができる。

多くのＸ線管は回転アノードを利用し，回転アノードは，そのターゲット表面の一部を，カソードのフィラメントにより生成された電子流内に入れ，そしてそこから出すように回転する。固定アノードも使用されている。固定アノードＸ線管のアノードは，銅またはこれと類似する材料からなる基部部分と，ロジウム，パラジウム，タングステンまたは他の適切な材料からなるターゲット表面を含む。ターゲット表面は，ターゲット表面で生成されＸ線管から出て行くことができる，多数のＸ線を最大にするようにＸ線管の窓に向かって傾斜している。

固定アノードのターゲット表面は向きを決めて傾斜してはいるが，それでもなおＸ線は，その生成後ターゲット表面からあらゆる方向に発する。したがって，Ｘ線の一部が実際に意図したように窓を通過してＸ線管から出て行くが，Ｘ線の大半はそうではない。窓を通過しないＸ線はＸ線管の他の領域へと進み，Ｘ線の逃げだしを妨げる対策が十分でないと，Ｘ線管から逃げ出すことになる。Ｘ線管から，窓でないところに出るＸ線の逃げだしは，Ｘ線管の周囲がＸ線で汚染されることから望ましくない。たとえば，窓でないところを通って出た，望ましくないＸ線を発するＸ線管の使用者は比較的高いＸ線放射を受け，健康上好ましくない影響を受けることになる。さらに，窓でないところを通って出たＸ線は窓を通って適切に出た主要なＸ線と干渉し，Ｘ線の質を悪くする。たとえば，Ｘ線画像化において，Ｘ線管から窓でないところを出たＸ線は，画像化されるべき対象領域と衝突し，求めている画像を干渉することになる。望ましくないＸ線の衝突による干渉は，雲がかかったような画像にし，したがった画像の質を悪くする。

Ｘ線管の窓でないところをから放出されるＸ線を減少させる開発が，Ｘ線管構造物を外部から遮蔽することに向けられている。たとえば，固定アノードＸ線管では，鉛製の遮蔽層が，ターゲット表面で生成され，Ｘ線管の排気されるエンクロージャに進む，窓でないところを通過するＸ線を吸収するために，Ｘ線管を含む外側ハウジングの内面に配置されている。

Ｘ線管からの望ましくないＸ線の放射を防止する上で上記層は有用であるが，鉛製の内張は，数多くの問題を生じさせる。そのうちで重要な点は，Ｘ線の吸収には効率的ではあるものの，鉛は非常に重く，Ｘ線管の重量を重くする。この要因は，Ｘ線管の重量が比較的軽いこととが望まれ，または必要な分野では重大である。さらに，鉛の内張はアノードのターゲット表面より比較的離れおり（すなわち，排気されるエンクロージャの外側面のそとに位置する外側ハウジングに取り付けられる），鉛の大半は，ターゲット表面から放射状に伸びるＸ線のパターンを捕らえるために，エンクロージャの表面の多くの部分を覆うように使用されなければならない。実際に，排気されるエンクロージャの全表面のほとんどがＸ線管からのＸ線の放射を防止するために鉛で内張されている。上述のように鉛の内張をさらに行うことは，Ｘ線管の製造において，時間的にも労力的にも非常にコスト高にする。

Ｘ線管のある領域が窓でないところからのＸ線の衝突の影響を受けることが知られている。それら領域には，カソード，アノードに電位を与える高電圧ケーブルが通過する，外側ハウジングに形成されたひとつ以上のポートがある。アノードが接地されるＸ線管において，たとえば，外側ハウジングに形成されたポートを通過し，カソードの一部に電気的に接続される高電圧ケーブルにより，高電圧がカソードに与えられる。カソードとその上の高電圧ケーブルの接続との間で電気的な絶縁が必要なことから，ポートの近傍で十分なＸ線の遮蔽は非常に難しい。特に，鉛製の遮蔽物（これは電気的な伝導性をもつ）を，カソードの電気的な絶縁を維持するために，ケーブルとカソードとの間の高電圧接続部の近傍に配置することができない。したがって，Ｘ線は鉛製の遮蔽物により吸収されることなく，高電圧接続部を通過して，ポートから出て行くことができ，したがって，Ｘ線管からの重大なＸ線の逃げが生ずるところが汚染地点となる。この意図しないＸ線の放射が，防止されることなく残ってしまうと，Ｘ線管の性能を悪化させ，Ｘ線管の近隣の環境にダメージを与える。最小限でも，このような装置では，ポートからのＸ線の放射を吸収するためにＸ線管の回りに遮蔽物を付加することを必要とするものの，Ｘ線管の重量が増加することは望ましくない。

上記の問題に鑑み，Ｘ線管から意図しないＸ線放射を防止する手段の必要性がある。さらに，このような手段はＸ線管の重量を極端に増加させる，過度に重い外部遮蔽部の使用を最小にいなければならない。上記問題の解決策は，重量の増加が望ましくない分野に利用できる比較的軽量のＸ線管を提供するものでなければならない。

本発明は，上記および他の課題を解決するために開発された。端的にいうならば，本発明の実施例は，Ｘ線管から意図しないＸ線の放射を防止する遮蔽部をもつ特徴とするＸ線管に関する。特に，本発明のＸ線管の実施例は，放射線の遮蔽が困難なＸ線管の領域からＸ線が逃げることを減少ないし少なくする構成をもつ。このような領域は，たとえば，Ｘ線管の真空エンクロージャに形成されたポートを含み，そのポートを通る高電圧ケーブルが真空エンクロージャ内に配置されるカソードおよび／またはアノードに接続される。

一実施例では，本発明のＸ線管は外側ハウジング内に配置される排気されるエンクロージャを含む。ターゲット表面をもつアノードおよびカソード組立体が排気されるエンクロージャ内に配置される。カソード組立体は，電子を生成するフィラメントのような電子源を含む。動作中，電子は，アノードのターゲット表面に向けて加速される。電子はターゲット表面の一部と衝突し，衝突の結果としてＸ線を生成する。Ｘ線の一部は，排気されるエンクロージャ，外側ハウジングまたは両方に形成された少なくともひとつのＸ線伝送窓を通ってＸ線管を出て行く。

一実施例では，Ｘ線管において，放射線遮蔽要素が，ターゲット表面では生成されるが，少なくともひとつのＸ線伝送窓を通過しない，Ｘ線の一部を吸収するために，排気されるエンクロージャ内に組み込まれる。特に，放射線遮蔽要素は，一実施例として，電圧信号をカソード組立体に与えるために高電圧ケーブルが通過する外側ハウジングに形成されたポートを含む特定のＸ線管の領域にＸ線が衝突することを防止するために，ある軌道をもつＸ線を吸収するように構成される。

一実施例では，放射線遮蔽要素は，カソード組立体とターゲット表面との間に挿入される遮蔽ディスクからなる。遮蔽ディスクは，アノードとカソード組立体との間に通路領域を画定する。たとえば，遮蔽ディスクに形成される開口がカソード組立体のフィラメントからの電子を，Ｘ線の生成の間にアノードのターゲット表面へと向かうように遮蔽ディスクを通過させる。

上述したように，遮蔽ディスクはＸ線管の特定の領域にＸ線が衝突しないように，Ｘ線管の排気されるエンクロージャ内に配置される。Ｘ線管の動作中，カソード組立体とアノードとの間に与えられた電位差により，カソード組立体により放出された電子がアノードのターゲット表面に向けられる。ターゲット表面に到達し，衝突したとき，電子はターゲット表面で多数のＸ線を生成する。Ｘ線は，ターゲット表面からあらゆる方向に，半球状のパターンで発する。遮蔽ディスクは，窓に向かわないＸ線を遮断し，吸収する位置に配置され，これにより，高電圧ケーブルポートのような，エンクロージャの他の領域を通って逃げることを防止する。

本発明の遮蔽ディスクは，好適にＸ線を吸収する材料からなり，そしてターゲット表面から放射される意図しないＸ線をできるだけ遮断するために，ターゲット表面に関連して配置される。ターゲットの近傍で，かつ排気されるエンクロージャ内の多数のＸ線を遮蔽ディスクがどの程度吸収できるかに対応して，排気されるエンクロージャの外側，特に高電圧ケーブルポートの近傍の領域付近の遮蔽部要素の実質的な量が減少する。このことはＸ管の総重量を減少させ，組み立てのコストの低減ばかりでなく，軽量なＸ線管を必要とする分野まで利用範囲を広げる。

本発明の遮蔽ディスクはＸ線管からの意図しないＸ線の放射を実質的に制限するために，他の遮蔽要素に関連して使用することができる。一実施例では，第二の遮蔽ディスクが，カソード組立体の後方に配置され，経路に配置された第一の遮蔽ディスクの開口を通過するＸ線を遮断し，吸収し，これにより，Ｘ線管内で，Ｘ線の吸収がより完全となる。

本発明のこれらおよび他の特徴は，以下の説明および特許請求の範囲から明らかになりまたは以下で説明する発明の実施により分かるであろう。

本発明の上記および他の利点ならびに特徴を明瞭にするために，本発明の詳細な説明が特定の実施例，図面を参照してなされる。これら図面は本発明の典型的な実施例を描くもので，本発明の範囲を限定するものではない。本発明は，添付図面を通して，記述され，説明される。

図面において，同じ構成要素については同じ符号が付されている。図面は，本発明の好適実施例の図や略示図であり，本発明を制限するものではなく，また図においてスケールを必要に応じて変えてあることは分かるであろう。

図１ないし図４Ｂは本発明（一般的に，Ｘ線管の排気されるエンクロージャ内に配置されたひとつ以上の放射線遮蔽要素をもつＸ線管に関する）の実施例の種々の特徴を示す。放射線遮蔽要素は，Ｘ線管のアノードのターゲット表面から放射されるＸ線を選択して遮断し，吸収するように形状付けられ，そしてＸ線管のアノードのターゲット表面に関して比較的近傍に配置され，このことにより，排気されるエンクロージャの外側でのような，ターゲット表面から離れたところで必要とされる放射線遮蔽の総量が減少する。

図１は，符号１０により一般的に示された固定アノードＸ線管を示す。図示のように，Ｘ線管１０は，Ｘ線管の他の要素を内包する外側ハウジング１２を含む。外側ハウジング１２内に配置された，排気されるエンクロージャ１４は，アノードハウジング１６および円筒状部分（カン１８として参照される）からなる。アノードハウジング１６およびカン１８は内部を真空に維持するために密着されている。アノードハウジング１６は銅または銅合金のような熱伝導性材料からなり，基板２２を含むアノード２０，および基板の頂部に位置するターゲット表面２４を内包する。

回転アノードＸ線管とは対照的に，図示のＸ線管のアノード２０は固定アノードである。ターゲット表面２４はロジウム，パラジウムまたはタングステン（電子の衝突でＸ線を生成するのに適している）のような非常に高い“Ｚ”番号をもつ材料を有する。ターゲット表面２４の一部がハウジング１６とカン１８との間に画定される通路２６に向いている。通路２６はアノードハウジング１６およびカン１８により覆われる容積の間と連通する。

カン１８は好適にステンレススチール製で，絶縁構造物３０によりカン内で支持されているカソード組立体を含む。カソード組立体２８は，フィラメント３４のような電子源が位置するスロットを有するカソードヘッド３２をもつ。カソード遮蔽部３６が高電圧特性を改良するために，カソードヘッド３２のまわりに配置されている。

高電圧コネクター３８がカソード組立体２８の一端に電気的に取り付けられている。高電圧コネクター３８はＸ線管１０の外側ハウジング１２内に形成されたポート４０を通して伸長する伸長部３８Ａを含む。伸長部３８Ａは，高電圧信号をカソード組立体に与える電源（図示せず）に接続されている高電圧ケーブル４２に接続されている。さらに，高電圧コネクター３８およびケーブルは，動作中電子を形成することができるようにフィラメント３４に電気信号を与える。

図１に示されているように，外側ハウジング１２に形成されたポート４０は，高電圧コネクターの伸長部３８Ａおよび高電圧ケーブル４２の一部を受け入れるように形状付けられている。外側ハウジング１２（ポート４０を含む）は，Ｘ線管１０からのＸ線放射を妨げるための鉛製の遮蔽部層４４を含んでもよい。この鉛製の遮蔽部層４４は典型的に，外側ハウジング１２の内側表面に位置している。下述するように，排気されるエンクロージャ１４内のＸ線の大部分は，Ｘ線がＸ線管の外側ハウジング１２に到達する前に吸収する本発明により，鉛製の遮蔽部層４４をＸ線管の外側部分に使用することを最小にすることができる。

本発明の実施例にしたがって，図１はさらに，アノードハウジング１６およびカン１８の交差部に介在する放射線遮蔽要素を示す。下述するように，図示の実施例における放射線遮蔽要素は，Ｘ線管からの望ましくないＸ線の放射を妨げるために配置される遮蔽ディスク５０を含む。遮蔽ディスク５０の詳細は下述する。

要するに，Ｘ線管１０の動作が開始すると，電流がコネクター３８を介してフィラメント３４に与えられ，電子ビームが熱電子放出によりフィラメントから放出される。ケーブル４２およびコネクター３８を介して電源（図示せず）より与えられる高電位でもってカソード組立体２８をバイアスすることにより，カソード組立体２８とアノード２０との間に高電圧差が適用される。この高電圧差により，フィラメント３４により放射された電子が通路２６を通り，ゼロ電位のターゲット表面２４へと加速される。ターゲット表面に衝突すると，電子の運動エネルギーが高周波数の電磁放射，すなわちＸ線に変換される。生成されたＸ線の一部が発散して，所望の方向４７に，アノードハウジング１６に形成された窓２４を通過し，外側ハウジング１２に形成された開口４８から出て行く。開口４８から出て行くＸ線ビームは，Ｘ線画像，材料分析といった応用例に利用される。

図１に示されているＸ線管は側面窓，固定アノード，アノードが接地された管を含むものである。このような管に本発明の原理が適用されているが，本発明はこれに限定されない。実際に，この原理，教示は，端部窓および回転アノードＸ線管など当業者には明らかな管のように，図示の装置とは異なる構成をもつＸ線管にも適用することができる。さらに，接地されたアノード，接地されたカソード，または二重端部Ｘ線管も本発明を利用することができる。

図２A，図２B，および図２Cはそれぞれ，上記した遮蔽ディスク５０の斜視図，平面図および断面図を示す。上述したように，アノードハウジングから，排気されるエンクロージャ１４へと通過するＸ線の大部分を減衰するひとつの手段として，遮蔽ディスク５０がアノードハウジング１６とカン１８との間に介在し，このことにより，Ｘ線管１０からの望ましくないＸ線放射を減衰し，妨げることになる。この目的のために，遮蔽ディスク５０は，下述するように，ターゲット表面２４から発する特定のＸ線を吸収する形状，構成をもつ。

好適な実施例において，遮蔽ディスク５０は中央の領域を有するディスク形状体５２からなる。一実施例では，この領域は穴５４として形成され，この穴は遮蔽ディスク５０がＸ線管内に配置されたとき，上述したように通路２６を形成するＸ線管１０内の他の構成物と整合する。これに代えて，この領域は，特定の注入の必要性に応じて，いろいろな幾何学的形状をもって構成されてもよいことは分かるであろう。

遮蔽ディスク５０を構成する材料はいくつかの条件を満たす必要がある。第一に，材料は，効果的にＸ線を吸収することができる高Ｚ番号を有さなければならない。第二に，材料は，劣化することなく高温下にあっても非常に熱的に安定性をもたなければならない。また，材料は，ガス抜けや他の手段により真空エンクロージャ１４の真空を危うくする，望ましくない潜在的な汚染の存在を避けるために，十分な純度をもつ組成物でなければならない。タングステンは熱的安定性およびＸ線吸収特性のために好適ではあるが，他の材料も遮蔽ディスク５０を形成するために使用することができる。他の材料の例として，モリブデン，ニオビウムまたはジルコニウムなどの，高Ｚ番号を含むもので使用することができる。

遮蔽ディスク５０の厚さは，ディスク表面でのＸ線の入射の伝送を防止するために十分なものでなければならない。その結果，遮蔽ディスクの厚さは，ディスクに衝突するＸ線のエネルギー（Ｘ線管の出力（動作電圧）により決定される）およびディスクを構成する材料のタイプの両方に依存する。たとえば，Ｘ線管が１８０キロボルト（“ｋＶ”）の動作電圧をもつとすると，タングステンからなる遮蔽ディスクの厚さは約１／８インチ（０．３９cm）である。一般的に，タングステンのような密度の高い材料は，Ｘ線の吸収にために使用するときに，遮蔽ディスクの厚さを薄くできる一方，密度の低い材料は同じエネルギーのＸ線の吸収にためには厚さを厚くしなければならない。

遮蔽ディスク５０の他の形状特性は，遮蔽ディスクを使用するＸ線管の特性にしたがって変えることができる。図１では，たとえば，遮蔽ディスク５０は，上記にようにタングステンからなり，その厚さは１／８インチ（０．３９cm）で，その直径は１．５インチ（３．８１cm）であり，穴の直径は約３／８インチ（０．９５cm）である。ディスクの厚さの場合と同様に，遮蔽ディスクの他の寸法は，Ｘ線管の動作電圧，遮蔽ディスクとターゲット表面と間の距離，Ｘ線管の物理的寸法といった要因に基づいて変えることができる。

遮蔽ディスク５０はいろいろな方法を使用して製造することができる。一実施例では，遮蔽ディスク５０は適切な材料の塊に形成されたアウトラインにそって機械削りされる。他の実施例では，熱間等静圧圧縮成形（“HIP”）や焼結法を移用して，遮蔽ディスクが複合遮蔽材料から形成され得る。たとえば，HIP法を使用して，タングステンおよび銅の粉末混合物を適切な大きさの成形型に満たして，遮蔽ディスクを製造することができる。粉末が充填された成形型をオーブンに入れ，所定の時間，高温で高圧にする。オーブンの高温，高圧により粉末複合物は凝固し，密度は上昇し，空隙は減少する。HIP法が完了すると，物品が型から取り出され，必要であれば最終仕上げ工程が，遮蔽ディスクの完成のために実行される。HIP法により作られた遮蔽ディスクは，タングステン銅マトリクス組成物（動作中Ｘ線管１０の排気されるエンクロージャ内のＸ線を吸収するために，使用する所望の遮蔽特徴を含む）のディスクとなる。

上述のように，焼結法もまた遮蔽ディスク５０の製造に使用することができる。焼結法では，所定の特性をもつタングステン，ニッケル，および鉄の粉末が混合され，マトリクス材を形成するために，固体および／または液相焼結される。マトリクス材は遮蔽ディスクを作るために必要な形状に形成される。HIP法と同様に，焼結法により形成された遮蔽ディスクは，Ｘ線管１０の排気されるエンクロージャ内に配置されたとき，入射Ｘ線を吸収する形状をもつタングステン・ニッケル・鉄マトリクス混合物からなる。Ｘ線管の要素を製造するために適用されたHIPおよび焼結法の詳細は特許文献１（“Ｘ線管および製造方法”と対する米国特許出願（ここに参考文献として組み込まれる））に開示されている。
米国特許出願第０９／６９４，５６８号明細書

図１は，図２Ａないし図２Ｃに示された遮蔽ディスク５０の配置，動作の詳細を示す。上述したように，遮蔽ディスク５０は，排気されるエンクロージャ１４内のアノードハウジング１６とカン１８との間に介在する。特に，アノードハウジング１６の端部１６Ａがディスクの本体５２の第一の面５２Ａと隣接するように，遮蔽ディスク５０はカン１８のディスク形状のベース１８Ａに形成された開口５６内に位置する。さらに，銅製のプレート５８が遮蔽ディスク本体５２の第二の面５２Ｂに隣接して配置されている。この構成で，遮蔽ディスク５０は下述するように，ターゲット表面２４からカン１８に発するＸ線の大半を遮断し，吸収するように配置されている。アノードハウジングの端部１６Ａ，遮蔽ディスクの穴５４およびプレート５８は，フィラメント３４で生成された電子がＸ線管の動作中，ターゲット表面２４へと通過することができるように，通路２６を形成するように配置されている。端部１６Ａおよびプレート５８が，動作中，Ｘ線管からの熱の消散を容易にするために，高熱伝導性をもつ銅からなることが望ましい。

上述および図１に図示の構成では，遮蔽ディスク５０は，アノードハウジング１６と端部１６Ａとプレート５８との間に適合して摩擦で止め付けられている。端部１６Ａおよびプレート５８の一方または両方が，カン１８のベース１８Ａの開口５６の周囲に蝋付けまたは他の方法で止め付けられている。これに代えて，遮蔽ディスク５０はカン１８の一部に直接取り付けられてもよく，または他の構成を使用して取り付けられてもよい。

図１は上述した遮蔽ディスク５０の動作を示している。上述のように，遮蔽ディスク５０はターゲット表面２４から窓４６に向けて発するのではなく，Ｘ線管内の望ましくない方向に発するＸ線を選択して吸収する形状をもつ。また前述したように，アノード２０のターゲット表面２４上に，フィラメント３４からの電子が衝突すると，多数のＸ線がＸ線管１０の動作中，ターゲット表面で連続的に生成される。これらＸ線はターゲット表面２４から多数の線形方向に発する。ターゲット表面２４またはアノード基板２２へと発したＸ線は即座に吸収され，問題とならない。しかし，アノード構成物内を進まないＸ線がターゲット表面２４から，多数の線形方向に，そしてターゲット表面２４を囲む真空空間へと放射状に発する。発したこれらＸ線の多くは，排気されるエンクロージャ１４を突き進み，ハウジングのポート４０のような十分な遮蔽が行えない外側ハウジング１２の一部と相互作用する。前述したように，十分な遮蔽が行われないと，Ｘ線はＸ線管１０から逃げ，重大なＸ線の汚染をもたらす。

本発明の実施例にしたがって，遮蔽ディスク５０は上記Ｘ線汚染を防止する形状をもつ。さらに，遮蔽ディスク５０は外側ハウジング１２上に設けられなければならない鉛製の遮蔽部を減ずる。アノードハウジング１６とカン１８との間に位置し，図１に示された遮蔽ディスク５０はターゲット表面２４からカン１８へと発したＸ線の大半を遮断するように位置する。特に，遮蔽ディスク５０はターゲット表面２４から発した円錐を描くＸ線を遮断する。発したＸ線のこの容積が符号６０により示されている。Ｘ線の容積６０の一部が通路２６を通り，したがって，遮蔽ディスク５０による影響を受けず，この容積内のＸ線の他の部分は，遮蔽ディスクにより遮断され，吸収される。これはＸ線が個々の経路にそって進むことを妨げ，遮蔽ディスク５０のところでＸ線の進行が停止する。これはＸ線影（符号６２により示された影の部分で，遮蔽ディスク５０の後方に伸びる，発散するトロイド形状の容積により，三次元的に形成される）を形成する。Ｘ線影は，遮蔽ディスク５０によるＸ線の吸収の結果，ターゲット表面２４からのＸ線で実質的に占められていないところである。したがって，領域６４Ａおよび６４Ｂ（図１では断面として示されている）のようなＸ線影６２と交差する外側ハウジング１２の領域は，ターゲット表面２４からのＸ線の衝突が妨げられる。Ｘ線影６２内の領域のひとつが外側ハウジング１２のポートである。したがって，そのポート（発したＸ線から特に遮蔽が難しいＸ線管の位置にある）は，遮蔽ディスク５０の使用によりＸ線の衝突が回避されている。

Ｘ線影６２内にある外側ハウジング１２の領域において，Ｘ線の衝突を減ずる結果，このような領域に鉛製の遮蔽層を設ける必要性が減少またはなくなり，遮蔽層の全体の量が対応して減少，またなくなる。上述したように，このことはＸ線管の重量や複雑さを著しく減少させる。

アノードハウジング１６の端部１６Ａに隣接して遮蔽ディスク５０を配置することで，Ｘ線管１０の利点が増える。ターゲット表面２４と遮蔽ディスク５０との間に実質的に介在する端部１６Ａでもって，遮蔽ディスクはターゲットに衝突し，後方散乱する電子の衝突から保護される。知られているように，Ｘ線管を使用してＸ線を生成することは，アノードターゲット表面に衝突する電子の多くが主要なＸ線を生成しないことから比較的効果的なものではない。衝突から生じた運動エネルギーの大半は熱として放出される。また，電子の多くはアノードターゲット表面から単に跳ね返され，Ｘ線管内の非ターゲット面と衝突する。これら電子は，しばしは“後方散乱”または二次電子として参照されている。これら後方散乱電子は，跳ね返された後当初の運動エネルギーの大半を維持している。そのため，後方散乱電子は，Ｘ線管内の非ターゲット面と衝突し，二次または焦点のぼけたＸ線を生成する。これら二次Ｘ線は，それらがターゲット表面で生成された主要なＸ線にそって放出され，Ｘ線管の窓から出て行くと，主要なＸ線の望ましくない汚染をもたらす。さらに，後方散乱電子が遮蔽ディスク５０のタングステンと衝突すると，高エネルギーの“硬”Ｘ線（タングステンの特徴）を生成することになる。これら硬Ｘ線は，銅のような材料から生成された低エネルギーの軟Ｘ線よりも遮蔽をより難しくする。タングステン製遮蔽ディスク５０の前に実質的に銅製の端部１６Ａが位置すると，後方散乱の電子の大半によるタングステン製のディスクへの衝突を防止し，望ましくない硬Ｘ線の生成を防止する。それどころか，後方散乱の電子は端部１６Ａと衝突し，銅の特徴である，問題のないＸ線（Ｘ線の放出を容易に遮蔽できる）を生成する。

遮蔽ディスク５０は本発明のひとつの可能な形状をもっているにすぎない。したがって，Ｘ線管内の遮蔽ディスクの大きさ，形状，組み立て，配置は，当業者には明らかなように，適用例の必要性に応じて変化させられ得る。たとえば，一実施例では，遮蔽ディスクは，必要ならば，より局所的なＸ線遮蔽を行うために，半分になったディスク形状のようなディスク部分のみからなってもよい。したがって，これらおよび他の修正も考えることができる。

図３，図４Ａおよび図４Ｂは本発明の他の実施例の詳細を示す。この実施例と上記実施例の間にはいろいろな類似点がある。そのため，異なっている点について詳説される。図３に示されているように，二次的な放射線遮蔽要素がＸ線管１０の排気されるエンクロージャ１４内に配置されている。この実施例では，二次的な放射線遮蔽要素はＸ線管１０のカソード組立体２８内に配置された第二の遮蔽ディスク１５０を含む。下述するように，二次的な遮蔽ディスク１５０は，動作中，ターゲット表面２４から発するＸ線の特定部分を遮断し，吸収する前の実施例（以下第一の遮蔽ディスク５０という）で説明した遮蔽ディスク５０と協働する。

図４Ａおよび図４Ｂに示されているように，この実施例の第二の遮蔽ディスク１５０は第一の遮蔽ディスク５０といくつかの点で似ている。好適に，第二の遮蔽ディスク１５０は第一および第二の面１５２Ａおよび１５２Ｂを有するディスク形状の本体１５２からなる。また，第二の遮蔽ディスク１５０は，タングステンまたは他の高Ｚ番号の材料のようなＸ線吸収材からなる。しかし，遮蔽ディスク５０と異なり，遮蔽ディスク１５０は遮蔽ディスク５０の穴５４のような中央に位置する穴を有しない。代わって，第二の遮蔽ディスク１５０は図４Ａおよび図４Ｂに示されているように中実体であって，その中実体は比較的小さな２つの穴１５３（同様の領域）をもつ。これらの穴は，この実施例では，下述するようにカソード組立体２８のフィラメントに電気的に接続するためにリード線が通過できるようにするためのものである。

図３は，Ｘ線管１０の他の要素に対する，第二の遮断ディスク１５０の位置を示す。特に，この実施例での第二の遮蔽ディスク１５０はカソード組立体２８内のカソードヘット３２の背後に直に位置している。第二の遮蔽ディスク１５０は，蝋づけや機械的手段といった適切な取り付け手段で，カソードヘッド３２または他の隣接した要素に取り付けられる。図示のように，第二の遮蔽ディスク１５０は，フィラメント３４からのリード線３４Ａがディスクに設けられた穴１５３を通って，フィラメントと電源（図示せず）とを接続するように，配置されている。この位置で，第二の遮蔽ディスク１５０はＸ線の遮蔽の目的を達成するとともに，フィラメントにより生成されて電子がアノード２０のターゲット表面２４へと向かうのを妨げない。第一の遮蔽ディスク５０はまた，前の実施例のように，アノードハウジング１６とカン１８の間の位置にある。動作中，第二の遮蔽ディスク１５０は，Ｘ線管の特定領域へのＸ線の衝突を減少させる第一の遮蔽ディスク５０と一緒になって機能する。特に，第二の遮蔽ディスク１５０は，第一の遮蔽ディスク５０により少なくとも効果的に制御できないＸ線を遮断し，吸収するように機能する。前の実施例に関連した説明にように，遮蔽ディスク５０は，そのディスクに入射してくるＸ線を吸収することによりＸ線影６２を形成する。しかし，前述したように，アノードハウジング１６とカン１８との間に形成される通路（この領域は第一の遮蔽ディスク５０に設けられた穴５４のため，ターゲット表面２４から発するＸ線を遮断することができない）をＸ線が通過する。第二の遮断ディスク１５０は通路２６と通過して逃げるＸ線を捕らえる形状ともって配置され，この手段により，開口を通過し，カン１８から発するＸ線の大半がなくなる。

より詳説すると，図３に示されているように，通路２６を通過するＸ線の容積１５６は，通路を通って発して，円錐状に拡散し，カソード組立体２８へと進む。カソード組立体２８に到達すると，容積１５６内のＸ線は，第二の遮蔽ディスク１５０で遮断され，吸収され，Ｘ線管内へのＸ線の浸透が防止される。結果として生じた，広がったＸ線の影（符号１６０）は，境界線１６０Ａと１６０Ａを形成し，図３において断面で示されたＸ線管１０の端部の領域１６２のような，外側ハウジング１２の一部とＸ線との衝突は防止される。Ｘ線の影１６０は第一の遮蔽シールド５０により生成されるＸ線の影６２と協働し，カソード組立体２８の背後に位置する外側ハウジング１２の領域とＸ線が衝突することを実質的に減ずる。

前述のように，外側ハウジング１２の領域におけるＸ線の衝突が減少することは，外側ハウジングの領域１６２に鉛製の遮蔽層４４を減少させ，またはなくすことになる。このことは，Ｘ線管の重量を非常に減らすことができる。

図３は，Ｘ線管１０内に位置する第二の遮蔽ディスク１５０を第一の遮蔽ディスク５０とともに示す。しかし，第二の遮蔽ディスク１５０は，必要であれば，第一の遮蔽ディスク５０をなくしたＸ線管に使用することができる。さらに，第一の遮蔽ディスク５０を使用した場合のように，第二の遮蔽ディスク１５０の大きさ，形状，厚さ，組み立ては適用例にそって適切に変更することができる。さらに，第二の遮蔽ディスク１５０は，カソード組立体２８に配置されて図示されているが，特定のＸ線の吸収のために，Ｘ線管の他の領域に配置することもできる。最後に，図３ではふたつの遮蔽ディスクが示されているが，本発明は，有効にＸ線を遮蔽するために，Ｘ線管内に，ふたつを越える数の遮蔽物を配置することができる場合も含む。したがって，本発明はこれらおよび他の修正も含むものである。

本発明はその思想，特徴から逸脱することなく他の形態で実施することができる。記述した実施例は説明のためであり，限定のためとしてはならない。本発明は，したがって，前述の説明ではなく特許請求の範囲により画定される。特許請求の範囲またはその同等物内であらゆる変更が可能である。

図１は本発明の一実施例にしたがったＸ線管の略示部分断面図である。 図２Ａは本発明の一実施例にしたがって構成された放射線遮蔽部の斜視図である。 図２Ｂは図２Ａの放射線遮蔽部の平面図である。 図２Ｃは図２Ａの，線２Ｃ−２Ｃにそった放射線遮蔽部の断面図である。 図３は本発明の他の実施例にしたがって構成されたＸ線管の略示部分断面図である。 図４Ａは本発明の他の実施例にしたがって構成された第二の放射線遮蔽部の斜視図である。 図４Ｂは図４Ａの第二の放射線遮蔽部の平面図である。

Claims (14)

1. 排気されるエンクロージャを有するＸ線管であって、
   前記エンクロージャが、
   電子を生成することができる電子源を有するカソード組立体を含み、電子が通過する開口が形成された第一の部分と、
   該第一の部分に直接に密着した第二の部分であって、電子源により生成された電子を受け入れるように位置するターゲット表面を有するアノードを含む、ところの第二の部分と、
   前記第一の部分に形成された前記開口内に少なくとも部分的に保持される第一の放射線遮蔽部と、
   を含む、Ｘ線管。
2. 前記第一の放射線遮蔽部が、前記排気されるエンクロージャを含む外側ハウジングに形成されるポートでのＸ線の衝突を防止し、前記ポートは、前記カソード組立体に電気的に接続された高電圧ケーブルを受け入れるものである、請求項１に記載のＸ線管。
3. 前記第一の放射線遮蔽部は衝突するＸ線を吸収する高Ｚ材料からなる、請求項１に記載のＸ線管。
4. 前記第一の部分がステンレススチール製である、請求項１に記載のＸ線管。
5. 前記第一の放射線遮蔽部に、電子が前記電子源から前記アノードに通過する開口部が形成される、請求項１に記載のＸ線管。
6. 前記第二の部分が銅製である、請求項１に記載のＸ線管。
7. さらに、前記第一の部分内の前記電子源の近傍に配置される第二の放射線遮蔽部を有する、請求項１に記載のＸ線管。
8. 前記第一の放射線遮蔽部がタングステン製である、請求項１に記載のＸ線管。
9. 前記第一の放射線遮蔽部がディスク状である、請求項１に記載のＸ線管。
10. 前記アノードが固定アノードである、請求項１に記載のＸ線管。
11. 前記第一の放射線遮蔽部が、ディスク状であり、タングステン製であり、その厚さが約１／８インチ（０．３２ｃｍ）である、請求項１に記載のＸ線管。
12. 前記第二部分の端部が前記第一の部分に直接密着し、前記第二の部分の前記端部の近傍に第一の放射線遮蔽部が配置される、請求項１に記載のＸ線管。
13. 前記第一の放射線遮蔽部が、前記第二の部分の前記端部と、電子が通過するように前記第一の部分内に配置されたプレートとの間に位置する、請求項１２に記載のＸ線管。
14. 前記プレートが銅製である、請求項１３に記載のＸ線管。

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