JP4967854B2

JP4967854B2 - Ｘ線管装置

Info

Publication number: JP4967854B2
Application number: JP2007169218A
Authority: JP
Inventors: 辰也吉澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009009794A

Description

この発明は、医用診断用のＸ線管装置に係り、特に、陽極が外囲器と一体となって回転する技術に関する。

従来のＸ線管装置としては、ボールベアリングを用いた回転陽極と、電子放出源としてフィラメントを用いた陰極と、ガラス製の外囲器とを備えた回転陽極型Ｘ線管装置がある。これに対し、陽極が外囲器と一体となって回転し、軸中心に設けられた陰極の電子源からの電子ビームを偏向コイルにより偏向させて、陽極のターゲットディスク上の所定位置に焦点を形成する外囲器回転型のＸ線管装置がある（例えば、特許文献１参照）。かかる回転陽極型や外囲器回転型のＸ線管装置では、陽極が回転するので、偏向した電子ビームがターゲットディスク上の同一位置に集中して衝突することがない。したがって、ターゲットディスク上の同一位置に集中して熱が発生することなく、同一位置に集中して発生した熱によるターゲットディスクの消耗を防止することができる。
特開平１０−６９８６９号公報（第３頁、図１）

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、陰極と陽極とが絶縁されるように、陰極が位置する箇所に相当する外囲器の後端部分を絶縁体によって形成している。この場合には、外囲器の後端部分のみで耐電圧を持たすので、耐電圧性能が低い。例えば、陰極の電位が−７５ｋＶで陽極の電位が＋７５Ｖの場合には、外囲器の後端部分である絶縁体は、１５０ｋＶの耐電圧が必要になる。また、偏向コイルを外囲器から離す必要があり、偏向コイルが大型化し、偏向電流も大きくなる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、一方で外囲器の耐電圧性能を向上させて、他方で径を小さくして偏向電流を下げることができるＸ線管装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを偏向させる偏向コイルと、その偏向コイルによって偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、陽極が前記外囲器と一体となって回転する構造の外囲器回転型のＸ線管装置であって、前記偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成するとともに、前記中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成することで偏向コイルを外囲器に近づけることができて、径を小さくして偏向電流を下げることができる。また、その中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することで、陰極側と陽極側との間で絶縁部が２箇所になる。したがって、外囲器の耐電圧をそれぞれ分けて各絶縁部に持たせばよいので、外囲器の耐電圧性能を向上させることができる。ここで、本明細書での「同電位」とは、一定の電位幅を含んでおり、例えば±１０ｋＶ程度の幅までは同電位に含まれるとする。

なお、上述した発明では、偏向コイルの電位は、接地電位であってもよいし、それ以外の電位であってもよいが、電位の制御を簡易にすることを考慮すれば、偏向コイルを接地するのが好ましい。すなわち、偏向コイルが接地されているときに、外囲器の中央部分を接地電位にして、偏向コイルと同電位に構成するのが好ましい（請求項２に記載の発明）。

この発明に係るＸ線管装置によれば、偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成し、その中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することで、一方で外囲器の耐電圧性能を向上させて、他方で径を小さくして偏向電流を下げることができる

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線管装置の概略断面図であり、図２は、図１との比較のための従来のＸ線管装置の概略断面図である。

図１に示すように、本実施例に係る外囲器回転型のＸ線管装置１は、真空排気された外囲器２を備えている。この外囲器２内に、高温に加熱され熱電子を放出するフィラメント３と、このフィラメント３を溝の中に取り付けた集束電極４とを収容し、この２つで陰極５を構成する。外囲器２は、この発明における外囲器に相当し、陰極５は、この発明における陰極に相当する。

陰極５と対向位置の外囲器２の端面には陽極６を配設している。陰極５および陽極６には、スリップリング機構（図示省略）により陰極側回転軸７および陽極側回転軸８を介して、高電圧発生源（図示省略）から高電圧を印加している。加熱されたフィラメント３から電子ビーム９を発生させる。電子ビーム９は高電圧が作る電界により陽極６に向けて加速する。電子ビーム９は、外囲器２外に設けられた偏向コイル１０により偏向され、陽極６のターゲットディスク傾斜部１１に衝突し、焦点１２を形成し、Ｘ線１３を発生させる。Ｘ線１３は外囲器２の放射口１４から放射される。陽極６は、この発明における陽極に相当する。偏向コイル１０は、この発明における偏向コイルに相当する。

外囲器２の具体的な構造については、従来の図２と比較しながら後述する。Ｘ線１３が放射される放射口１４を、アルミニウム、チタンなどのＸ線透過性のよい金属で形成する。フィラメント３は、電子源として線状のタングステンコイルやタングステン板等のフィラメントが用いられる。

外囲器２の陰極５側には回転軸７を挿入し、陽極６側にも回転軸８を装着している。陽極６側の回転軸８は回転駆動部（図示省略）に連結されて回転し、これに伴い外囲器２も回転する。

次に、外囲器２の具体的な構造について、従来の図２と比較しながら説明する。従来の場合、図２に示すように、後端部分２Ａを除いて外囲器２をステンレス鋼などの金属で形成する。この外囲器２の後端部分２Ａは、陰極５が位置する箇所に相当し、この後端部分２Ａを、無機物質を原料として焼結された焼結物（例えば炭素ケイ素や窒化ケイ素）などの絶縁体によって形成している。このように形成することで外囲器の陰極５側（すなわち後端部分）および陽極６側（すなわち前端部分）を互いに絶縁して構成する。

この場合には、上述したように外囲器２の後端部分２Ａのみで耐電圧を持たすので、耐電圧性能が低い。例えば、陰極５の電位が−７５ｋＶで陽極６の電位が＋７５Ｖの場合には、外囲器２の後端部分２Ａである絶縁体は、１５０ｋＶの耐電圧が必要になる。また、偏向コイル１０を外囲器２から離す必要があり、偏向コイル１０が大型化し、偏向電流も大きくなる。

そこで、本実施例の場合、図１に示すように、外囲器２を、陰極５が位置する箇所に相当する後端部分２ａと、偏向コイル１０が位置する箇所に相当する中央部分２ｂと、中央部分２ｂよりも陽極６側に接触する中央接触部分２ｃと、陽極６が位置する箇所に相当する前端部分２ｄとに分ける。後端部分２ａおよび中央接触部分２ｃを、無機物質を原料として焼結された焼結物（例えば炭素ケイ素や窒化ケイ素）などの絶縁体によって形成する。また、中央部分２ｂおよび前端部分２ｄを、ステンレス鋼などの金属で形成する。

このように形成することで、中央部分２ｂの両端部分は、後端部分２ａおよび中央接触部分２ｃとなる。したがって、中央部分２ｂの両端部分である後端部分２ａおよび中央接触部分２ｃに絶縁部を配設することになる。なお、偏向コイル１０を接地するとともに、中央部分２ｂも接地する。これによって外囲器２の中央部分２ｂを偏向コイル１０と同電位の接地電位に構成する。上述したように、本明細書中での「同電位」は、一定の電位幅を含んでおり、例えば±１０ｋＶ程度の幅までは同電位に含まれることに留意されたい。

本実施例に係るＸ線管装置１によれば、偏向コイル１０が位置する箇所に相当する外囲器２の中央部分２ｂを偏向コイル１０と同電位の接地電位に構成することで偏向コイル１０を外囲器２に近づけることができて、径を小さくして偏向電流を下げることができる。また、その中央部分２ｂの両端部分である後端部分２ａおよび中央接触部分２ｃに絶縁部を配設することで外囲器２の中央部分２ｂと外囲器２の陰極５側および６側とを絶縁して構成することで、陰極５側と陽極６側との間で絶縁部が２箇所になる。例えば、陰極５の電位が−７５ｋＶで陽極６の電位が＋７５Ｖの場合には、後端部分２ａである絶縁体は７５ｋＶと半分になり、中央接触部分２ｃである絶縁体も７５ｋＶと半分になる。したがって、外囲器の耐電圧を半分にそれぞれ分けて各絶縁部に持たせばよいので、外囲器の耐電圧性能を向上させることができる。

本実施例では、偏向コイル１０が接地されているときに、外囲器２の中央部分２ｂを接地電位にして、偏向コイル１０と同電位に構成している。したがって、接地電位にすることで電位の制御を簡易にすることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）非破壊検査機器などの工業用装置やＸ線診断装置などの医用装置にも適用することができる。

（２）上述した実施例では、陰極４としてタングステンコイル等のフィラメントのように熱電子放出型を例に採って説明したが、電界によるトンネル効果によって電子ビームを放出させる電界放出型にも適用することができる。

（３）上述した実施例では、偏向コイル１０の電位は、接地電位であったが、外囲器２の中央部分２ｂと同電位であれば、接地電位以外の電位であってもよい。電位の制御を簡易にすることを考慮すれば、実施例のように偏向コイル１０を接地するのが好ましい。

（４）上述した実施例では、前端部分２ｄを金属で形成したが、陽極６のみに電位が供給される構造であれば、前端部分２ｄも中央接触部分２ｃと同様に絶縁体で形成してもよい。

（５）上述した実施例では、中央部分２ｂおよび前端部分２ｄを金属で形成したが、導電性物質であれば、カーボンに例示されるように特に限定されない。

（６）上述した実施例では、外囲器２の中央部分２ｂを接地電位にして、偏向コイル１０と同電位に構成したが、中央部分２ｂと偏向コイル１０とを電気的に接続することで偏向コイル１０と同電位に構成してもよい。

実施例に係るＸ線管装置の概略断面図である。図１との比較のための従来のＸ線管装置の概略断面図である。

符号の説明

２ … 外囲器
２ａ … 後端部分
２ｂ … 中央部分
２ｃ … 中央接触部分
２ｄ … 前端部分
５ … 陰極
６ … 陽極
１０ … 偏向コイル

Claims

電子ビームを発生させる陰極と、その陰極からの電子ビームを偏向させる偏向コイルと、その偏向コイルによって偏向した電子ビームの衝突によりＸ線を発生させる陽極と、前記陰極および前記陽極を内部に収容する外囲器とを備え、陽極が前記外囲器と一体となって回転する構造の外囲器回転型のＸ線管装置であって、前記偏向コイルが位置する箇所に相当する外囲器の中央部分を偏向コイルと同電位に構成するとともに、前記中央部分の両端部分に絶縁部を配設することで外囲器の中央部分と外囲器の陰極側および陽極側とを絶縁して構成することを特徴とするＸ線管装置。
請求項１に記載のＸ線管装置において、前記偏向コイルが接地されているときに、前記外囲器の中央部分を接地電位にして、偏向コイルと同電位に構成することを特徴とするＸ線管装置。