JP4744992B2

JP4744992B2 - 回転陽極ｘ線管装置

Info

Publication number: JP4744992B2
Application number: JP2005257823A
Authority: JP
Inventors: 宏樹沓澤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-09-06
Also published as: JP2007073297A

Description

本発明は、陰極からの電子の衝突にてＸ線を放出する陽極ターゲットを用いた回転陽極Ｘ線管装置に関する。

従来、Ｘ線管は、陰極から放出された電子が陽極ターゲットの表面の焦点に衝突することでＸ線が放出する。また、回転陽極型Ｘ線管の場合には、陽極ターゲットが回転するため、陰極から放出された電子が衝突する位置に対応した見掛け上の軌道面に沿って電子が衝突する焦点が形成されている。

ところで、電子が陽極ターゲットの焦点に衝突した際に、一部の電子が捕捉されずに反跳し、この反跳した二次電子が焦点から離れた位置で陽極ターゲットに再衝突して焦点外Ｘ線を放出することが知られている。そして、この焦点外Ｘ線が焦点から放出されるＸ線に混入することにより、Ｘ線像のコントラストなどの画質が低下することが判っている。

焦点外Ｘ線の影響を除去する方法としては、Ｘ線管を用いたＸ線管装置側にコリメーターを設けて遮蔽する方法や、Ｘ線管自体で焦点外Ｘ線の放出を抑制する方法などがある。

Ｘ線管自体で焦点外Ｘ線の放出を抑制する方法を、図５ないし図７に示す。図５は陽極ターゲットの平面図、図６は陽極ターゲットの径方向に切断した断面図、図７は陽極ターゲットの焦点部分を回転方向に切断した断面図である。

回転軸１を中心として回転する陽極ターゲット２は円盤状に形成され、その表面に陰極３から放出された電子（一次電子）e1が衝突する位置に対応して見掛け上の環状の軌道面４が形成されて、この環状の軌道面４に沿って電子e1が衝突してＸ線５を放出する焦点６が形成され、軌道面４の内径側および外径側には環状の溝部７が形成されている。そして、焦点６に衝突した際に反跳した二次電子e2のうち、図６に示すように、軌道面４の内径方向および外径方向に反跳した二次電子e2が各溝部７内に再衝突し、これら各溝部７内の位置から放出される焦点外Ｘ線が溝部７内で遮蔽されるため、焦点６に衝突して放出されるＸ線５に焦点外Ｘ線が混入するのが低減される（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−６３５２３号公報（第２−３頁、図１−２）

上述のように、焦点６に衝突した際に反跳した二次電子e2のうち、軌道面４の内径方向および外径方向に反跳した二次電子e2を各溝部７内に再衝突させることにより、焦点６に衝突して放出されるＸ線５に焦点外Ｘ線８が混入するのを低減できるが、焦点６に衝突して反跳する二次電子e2は全方向に向けて反跳するため、図７に示すように、軌道面４の回転方向に反跳した二次電子e2は軌道面４に再衝突し、焦点６に衝突して放出されるＸ線５に焦点外Ｘ線８が混入する。この焦点６に衝突して放出されるＸ線５に焦点外Ｘ線８が混入することにより、この回転陽極Ｘ線管装置を用いたＸ線撮像装置などではＸ線像の画質が低下する問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、焦点に衝突して放出されるＸ線に焦点外Ｘ線が混入するのを低減できる陽極ターゲットを用いた回転陽極Ｘ線管装置を提供することを目的とする。

本発明の回転陽極Ｘ線管装置は、電子を放出する陰極と、回転軸を中心として回転する陽極ターゲット本体、この陽極ターゲット本体の表面に回転方向に沿って間隔をあけて設けられ前記陰極から放出される電子の衝突によってＸ線を放出する複数の焦点部、および前記陽極ターゲット本体の表面で前記各焦点部の周囲に設けられた溝部とを有する陽極ターゲットと、前記陰極および陽極ターゲットを収容する真空外囲器と、この真空外囲器を収納し、前記陽極ターゲットの焦点部から放出されるＸ線を外部に放出する放出口が設けられた容器とを具備し、前記陰極から電子を放出するタイミングと、前記陰極から放出された電子が回転する前記陽極ターゲットの各焦点部に衝突するタイミングとが同期されているものである。

本発明によれば、焦点部に衝突して放出されるＸ線に焦点外Ｘ線が混入するのを低減できる。

以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。

図１は回転陽極型Ｘ線管の陽極ターゲットの平面図、図２は陽極ターゲットの径方向に切断した断面図、図３は陽極ターゲットの焦点部分を回転方向に切断した断面図、図４は回転陽極Ｘ線管装置の断面図である。

図４において、11は回転陽極Ｘ線管装置で、この回転陽極Ｘ線管装置11は、内部に絶縁媒体を具備する容器12を有し、この容器12の内部には、電子を放出する陰極13、この陰極13から放出された電子が衝突してＸ線を放出する陽極ターゲット14を有する陽極15などで構成される回転陽極型Ｘ線管を真空保持する真空外囲器20、この回転陽極型Ｘ線管の陽極ターゲット14を回転駆動するステータコイル16などが収容されている。

容器12には、陽極ターゲット14から放出されるＸ線を外部に放出する放出口17、陰極13に接続される高電圧プラグ18、陽極ターゲット14に接続される高電圧プラグ19が設けられている。

次に、図１ないし図３に示すように、陰極13は、陽極ターゲット14に対向して電子（一次電子）e1を放出する陰極フィラメント21を有している。この陰極フィラメント21は、コイル状で、軸方向に長く形成され、その軸方向が陽極ターゲット14の径方向に対応して配設されている。

また、陽極ターゲット14は、回転軸31を中心として回転する円盤状の陽極ターゲット本体32を有し、この陽極ターゲット本体32の周縁部側には外方へ向けて下降傾斜する傾斜部33が形成されている。

陽極ターゲット本体32の傾斜部33の表面には、陰極13に対向してこの陰極13から放出された電子e1が衝突する位置に対応して見掛け上の環状の軌道面34に沿って、陰極13から放出される電子e1の衝突によってＸ線を放出する複数の凸部である焦点部35が等間隔毎に間隔をあけて設けられている。これら各焦点部35の表面が陰極13に対向してこの陰極13から放出される電子e1が衝突する焦点36として形成されている。

焦点部35の表面形状つまり焦点36の形状は、陰極13の電子e1を放出する部分である陰極フィラメント21の形状と相似した形状に形成されており、すなわち、陰極フィラメント21が陽極ターゲット14の径方向に長い形状であるのに対応して、回転方向に対して径方向に長く形成されている。

陽極ターゲット本体32の傾斜部33の表面には、各焦点部35の全方向の周囲を囲むように溝部37が形成されている。この溝部37は、各焦点部35の内側領域および外側領域に沿ってそれぞれ環状に形成されている内側溝部38および外側溝部39、各焦点部35間に径方向に沿って形成されている径方向溝部40を有し、これら内側溝部38、外側溝部39および径方向溝部40が連続して形成されている。

次に、回転陽極Ｘ線管装置11の動作を説明する。

陽極ターゲット14を回転させ、陰極13と陽極ターゲット14との間に高電圧を印加することにより、陰極13の陰極フィラメント21から電子e1が放出され、この電子e1が回転する陽極ターゲット14の各焦点部35に衝突し、各焦点部35からＸ線（一次Ｘ線）41が放出される。

このとき、陰極13の陰極フィラメント21から電子e1を放出するタイミングと、この陰極13の陰極フィラメント21から放出された電子e1が回転する陽極ターゲット14の各焦点部35に衝突するタイミングとが同期され、電子e1が各焦点部35のみに衝突するように構成されている。この同期させる方法としては、陽極ターゲット14の焦点部35を光学的に測定して回転数を求める方法などがある。

各焦点部35から放出されたＸ線41は、容器12の放出口17の方向へ向かい、その放出口17を通じて外部に放出される。

また、陽極ターゲット14の焦点部35に衝突した電子e1の一部は捕獲されずに反跳して二次電子e2として焦点部35の周囲に散乱し、陽極ターゲット14に再衝突する。

この焦点部35の周囲に散乱した二次電子e2は、焦点部35の周囲の溝部37内に再衝突する。すなわち、図２に示すように、焦点部35に対して内側方向および外側方向に反跳した二次電子e2は内側溝部38内および外側溝部39内にそれぞれ再衝突し、また、図３に示すように、焦点部35に対して回転方向の両側に反跳した二次電子e2は焦点部35の両側の径方向溝部40内にそれぞれ再衝突し、したがって、焦点部35に対して全方向に反跳した二次電子e2が焦点部35の周囲の溝部37内にそれぞれ再衝突する。

二次電子e2が溝部37内に衝突することで、この溝部37内で焦点外Ｘ線が放出されるが、この溝部37内の位置から放出される焦点外Ｘ線が溝部37内で遮蔽されるため、容器12の放出口17の方向へ向かうのが阻止され、焦点部35に衝突して放出されるＸ線41に焦点外Ｘ線が混入するのが低減される。

そのため、この回転陽極Ｘ線管装置11を用いたＸ線撮像装置などでは、Ｘ線像の画質を向上できる。

また、焦点部35の表面形状つまり焦点36の形状と陰極13の電子e1を放出する部分である陰極フィラメント21の形状とを相似した形状に形成したので、陰極13の陰極フィラメント21から放出された電子e1が焦点部35の外側の溝部37内に衝突するのを低減でき、Ｘ線の発生効率を維持することができる。

陰極13の陰極フィラメント21から電子e1を放出するタイミングを、その電子e1が回転する陽極ターゲット14の各焦点部35に衝突するタイミングに同期させることによっても、陰極13の陰極フィラメント21から放出された電子e1が焦点部35の外側の溝部37内に衝突するのを低減でき、Ｘ線の発生効率を維持することができる。

なお、陰極13の陰極フィラメント21から電子e1を放出するタイミングを、その電子e1が回転する陽極ターゲット14の各焦点部35に衝突するタイミングに同期させず、陰極13の陰極フィラメント21から電子e1を連続的に放出させてもよい。このように陰極13の陰極フィラメント21から電子e1を連続的に放出させた場合には、電子e1が溝部37内に衝突することで溝部37内の位置から焦点外Ｘ線が放出されるが、この焦点外Ｘ線が溝部37内で遮蔽されるため、電子e1が焦点部35に衝突したときに放出されるＸ線41のみを回転陽極Ｘ線管装置11の外部に放出させることができる。

本発明の一実施の形態を示す回転陽極型Ｘ線管の陽極ターゲットの平面図である。同上陽極ターゲットの径方向に切断した断面図である。同上陽極ターゲットの焦点部分を回転方向に切断した断面図である。同上陽極ターゲットを用いた回転陽極Ｘ線管装置の断面図である。従来の陽極ターゲットの平面図である。同上陽極ターゲットの径方向に切断した断面図である。同上陽極ターゲットの焦点部分を回転方向に切断した断面図である。

11 回転陽極Ｘ線管装置
12 容器
13 陰極
14 陽極ターゲット
17 放出口
20 真空外囲器
31 回転軸
32 陽極ターゲット本体
35 焦点部
37 溝部
41 Ｘ線
e1 電子

Claims

電子を放出する陰極と、
回転軸を中心として回転する陽極ターゲット本体、この陽極ターゲット本体の表面に回転方向に沿って間隔をあけて設けられ前記陰極から放出される電子の衝突によってＸ線を放出する複数の焦点部、および前記陽極ターゲット本体の表面で前記各焦点部の周囲に設けられた溝部とを有する陽極ターゲットと、
前記陰極および陽極ターゲットを収容する真空外囲器と、
この真空外囲器を収納し、前記陽極ターゲットの焦点部から放出されるＸ線を外部に放出する放出口が設けられた容器と
を具備し、
前記陰極から電子を放出するタイミングと、前記陰極から放出された電子が回転する前記陽極ターゲットの各焦点部に衝突するタイミングとが同期されている
ことを特徴とする回転陽極Ｘ線管装置。
陽極ターゲットの溝部は、各焦点部の内側領域および外側領域に沿って環状に形成されているとともに各焦点部間に径方向に沿って形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の回転陽極Ｘ線管装置。