JP5766184B2 - Ｘ線管の中で使用されるグラファイト後方散乱電子シールド - Google Patents

Description

［関連出願の記載］
本願は、優先権主張のために２００９年６月３日に出願された米国特許仮出願第６１／１８３，５９１号を基礎とする。

本願は、２００９年６月１６日に出願された米国特許出願第．１２／４８５，８９７号の一部継続出願でもある。これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，６５６号の継続出願であり、現在米国特許第７，５６４，９３９号であり。これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ０４／０１７２９の３７１条による国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国出願第０３０９３８７．９を基礎とする。

本願は、２００９年２月１６日に出願された米国特許出願第１２／３７１，８５３号の一部継続出願でもある。これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，９７５の継続出願であり、現在米国特許第７，５１２，２１５号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ２００４／０１７４１の３７１条による国内移行出願であり、これは、優先権のために、２００３年４月２５日に出願された英国出願第０３０９３８３．８号を基礎とする。

本願は、２０１０年１月３日に出願された米国特許出願第１２／６５１，４７９号の一部継続出願でもある。これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，６５４号の継続出願であり、現在米国特許第７，６６４，２３０号として発行されている。これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１７３１の３７１条による国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国特許出願第０３０９３７１．３号を基礎とする。

本願は、２００９年２月２日に出願された米国特許出願第１２／３６４，０６７号の一部継続出願でもある。これは、２００８年２月１９日に出願された米国特許出願第１２／０３３，０３５号の継続出願であり、現在米国特許第７，５０５，５６３号として発行されている。これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，５６９号の継続出願であり、現在米国特許第７，３４９，５２５号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ０４／００１７３２の３７１条による国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国特許出願第０３０９３７４．７号を基礎とする。

本発明は、２０１０年４月１２日に出願された米国特許出願第１２／７５８，７６４号の一部継続出願であり、これは、２００８年９月１６日に出願された米国特許出願第１２／２１１，２１９号の継続出願であり、現在，米国特許第７，７２４，８６８号として発行されている。これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許第１０／５５４，６５５号の一部継続出願であり、現在米国特許第７，４４０，５４３号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１７５１の３７１条による国内移行出願であり、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国特許出願第０３０９３８５．３号を基礎とする。

本願は、２０１０年１月２９日に出願された米国特許出願第１２／６９７，０７３の一部継続出願でもあり、これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，５７０号の継続出願であり、現在米国特許第７，６８４，５３８号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ２００４／００１７４７の３７１条による国内移行出願であり、これは、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国特許出願第０３０９３７９．６号を基礎とする。

本願は、２００８年６月１３日に出願された米国特許出願第１２／０９７，４２２号及び２００８年６月１９日に出願された米国特許出願第１２／１４２，００５号の一部継続出願でもあり、いずれも、２００６年１２月１５日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ２００６／００４６８４の３７１条による国内移行出願であり、優先権主張のために、２００５年１２月１６日に出願された英国特許出願第０５２５５９３．０号を基礎とする。

本願は、２００９年６月４日に出願された米国特許出願第１２／４７８，７５７号の一部継続出願であり、これは、２００９年２月２日に出願された米国特許出願第１２／３６４，０６７号の継続出願であり、これは、２００８年２月１９日に出願された米国特許出願第１２／０３３，０３５号の継続出願であり、現在米国特許第７，５０５，５６３号として発行され、これは、２００５年１０月２５日に出願された米国特許出願第１０／５５４，５６９号の継続出願であり，現在米国特許第７，３４９，５２５号として発行され、これは、２００４年４月２３日に出願されたＰＣＴ／ＧＢ０４／００１７３２の３７１条による国内移行出願であり、優先権主張のために、２００３年４月２５日に出願された英国特許出願第０３０９３７４．７号を基礎とする。さらに、米国特許出願は、優先権主張のために、２００８年７月１５日に出願された英国特許出願第０８１２８６４．７号を基礎とする。

本願は、２０１０年２月２５日に出願された米国特許出願第１２／７１２，４７６号の一部継続出願であり、２００９年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／１５５，５７２号を基礎とし、優先権主張のために、２００９年２月２５日に出願された英国特許出願第０９０３１９８．０号を基礎とする。

上記ＰＣＴ、外国及び米国出願、並びにこれらに関係する出願は、本願発明に関連出願として全体が取り込まれている。

本発明は、Ｘ線管の分野に関する。特に、本発明は、Ｘ線管において使用される後方散乱電子シールドであってグラファイトから作成されるシールドに関する。

Ｘ線管において、電子は、印加電圧によってカソードから加速され、その後アノードに衝突する。衝突の間、電子はアノードと相互に作用し、衝突したところにＸ線を発生する。Ｘ線の発生に加え、電子は、アノードからＸ線管内の真空へと後方散乱される。入射電子の５０％までは、後方散乱される。この後方散乱の結果によって、電荷が、管内の面に帯電することになり、電荷が消失しなければ、高電圧の不安定性と潜在的な管の故障につながる。

このように、必要なことは、電子がアノードに留まってＸ線管内の真空へと入ることを防止する装置及び方法である。必要なことは、アノード領域に留まる後方散乱電子の量を減らして、入射電子のアノードへのフリーアクセスを許容し且つその結果であるＸ線束に衝突しない装置及び方法である。

一実施例において、本発明は、電子ビームと対向する面を有するアノードと、前記面を包囲するように構成されたシールドとを有するシールドされたアノードを対象とする。前記シールドは、少なくとも１つの開口を有し、前記シールドは、前記アノードの面と対向する内面を有し、前記シールドの内面及びアノードの面は、間隙によって分離されている。間隙は、１ｍｍから１０ｍｍ、１ｍｍから２ｍｍ、又は５ｍｍから１０ｍｍの範囲である。シールドはグラファイトからなる。シールドは、前記アノードに対して着脱自在に取り付けられている。シールドは、Ｘ線フォトンの少なくとも９５％の透過率を有する材料からなる。シールドは、Ｘ線フォトンの少なくとも９８％の透過率を有する材料からなる。シールドは、後方散乱された電子をブロックし且つ吸収する材料からなる。シールドされたアノードは、さらに、複数の開口を有する。

他の実施例において、本発明は、電子ビームと対向する面及び長さを有するアノードと、前記面を包囲するように構成されたシールドとを有するシールドされたアノードを対象とする。前記シールドは、少なくとも１つの開口を有し、前記シールドは、前記アノードの面と対向する内面を有し、前記シールドの内面及びアノードの面は、距離を隔てて分離されている。距離は、アノードの長さに沿って変化する。間隙は、１ｍｍから１０ｍｍ、１ｍｍから２ｍｍ、又は５ｍｍから１０ｍｍの範囲である。シールドはグラファイトからなる。シールドは、前記アノードに対して着脱自在に取り付けられている。シールドは、Ｘ線フォトンの少なくとも９５％の透過率を有する材料からなる。シールドは、Ｘ線フォトンの少なくとも９８％の透過率を有する材料からなる。シールドは、後方散乱された電子をブロックし且つ吸収する材料からなる。シールドされたアノードは、さらに、複数の開口を有する。

線形多重ターゲットＸ線管に対しフィットする電子後方散乱シールドを示す。 本発明による後方散乱電子シールドの動作を示す図である。

本発明は、Ｘ線管の内部で発生した電子が、アノードに留まりＸ線管内の真空へと侵入することを防止する装置及び方法である。

本発明は、アノード領域に残る後方散乱された電子の量を減らす装置及び方法に関する。このアノード領域は、a)入射電子のアノードへのフリーアクセスを許容し、b)結果であるＸ線束に衝突しない。

一実施例において、本発明は、アノードへの入射電子のフリーアクセスを許容しながらも、アノードに取り付けることが可能であるシールドを目的とする。当該シールドは、Ｘ線フォトンの通過を許容しながらも後方散乱された電子を吸収し又は跳ね返す適宜の材料からなる。

一実施例において、本発明は、入射電子のアノードへのフリーアクセスを許容しながらもアノードに取り付け可能なパイロリティックグラファイトを目的とする。

このように、一実施例において、本発明は、結果として生じるＸ線束に対してほとんど衝突せず、アノード領域に残る後方散乱電子量の減少に対して相当な効果を有するアノードシールドを目的とする。

一実施例において、グラファイトシールドは、アノードに対して固定的に取り付けられる。他の実施例において、グラファイトシールドは、アノードに対して着脱自在に取り付けられている。一実施例において、パイロリティックグラファイトシールドは、リニアアノードに取り付けられている。リニアアノードは、多数の電子源と関係して動作して、走査Ｘ線源を生成する。他の実施例において、パイロリティックグラファイトシールドは、リニアアノードに取り付けられて、リニアアノードは、単一のＸ線源と関係して動作する。

本発明は、複数の実施例に適用される。以下の開示は、当業者には本発明を実施可能とするように提供されている。本明細書にて使用される言語は、特定の実施例を一般的に否定するものとして解釈すべきではなく、本明細書において使用されている技術用語の意味を超えてクレームを限定するために使用すべきではない。本明細書にて定義される一般的な原理は、本発明の権利範囲を逸脱せずに、他の実施例や適用例に対して適用される。このように、本発明は、開示された原理及び特徴と一致する多数の変形例、変更例及び等価な例を包囲する最も広い権利範囲によるものである。明確化のために、本発明に関する技術分野において周知の技術的な材料に関する詳細は、本発明を不必要に不明瞭としないために、詳細には記載しない。

図１は、リニアマルチプルターゲットＸ線アノードにフィットする電子後方散乱シールドを示す。図１を参照すると、グラファイトシールド１０５は、リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０を包むように嵌合されている。一実施例において、グラファイトシールドは、アノードに固着されている。他の実施例において、グラファイトシールドは、アノードに対し着脱自在に取り付けられている。

一実施例において、グラファイトシールド１０５は、リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０の長手方向の長さ１０６に亘って嵌合するように構成され、好ましくは、前面１２０によって切断され且つ画定された複数の開口１１５を有し、入射電子ビームの自由な影響を許容している。Ｘ線は、リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０への入射電子の影響によって発生され、本質的に妨げられていないグラファイトシールド１０５を通過する。後方散乱された電子は、グラファイトシールド１０５を通過できず、故に、シールドによって収集され、一実施例において、シールドは、リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０の本体に電気的に接続されている。

一実施例において、リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０は、面１１１を有し、面１１１は、故に、電子ビームに直接的に露出される。一実施例において、グラファイトシールド１０５は、面１１１に対向する内面１１２を有する。一実施例において、内面１１２及び面１１１は、間隙１２５によって分離されている。リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０の面１１１とグラファイトシールド１０５の内面１１２との間の間隙１２５は、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内である。一実施例において、リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０の面１１１とグラファイトシールド１０５の内面１１２との間の間隙１２５は、１ｍｍから２ｍｍの範囲内である。一実施例において、リニアマルチプルターゲットＸ線アノード１１０の面１１１とグラファイトシールド１０５の内面１１２との間の間隙１２５は、５ｍｍから１０ｍｍの範囲内である。

図２は、別の角度から見た、アノードの面１１１とシールドの内面１１２との間の間隙１２５である。図２に示すように、内部のシールド面とアノード面との間の距離は、アノードの面の長さに沿って変化することを理解すべきである。

図１を再び参照すると、一実施例において、グラファイトシールド１０５における（入射電子又は後方散乱電子のいずれかによる）Ｘ線の発生は、グラファイトの低い原子数（Ｚ＝６）によって小さくされる。少なくとも１つの開口１１５に向けて直接後方散乱される電子は、シールドから出ることができる。一実施例において、電子の放出は、シールドがアノードの面から離れて立っており、故に、開口がＸ線の焦点で画定する立体角を減らすことによって、低減される。

図２は、後方散乱電子シールドの機能を示す図である。アノード２１０は、電子シールド２０５によってカバーされている。電子シールド２０５は、入射電子２２５の通過を妨げない（故にＸ線を生じる）。電子シールド２０５によってＸ線のフォトンのシールド材料を通過する透過が可能となるが、電子シールド２０５は、後方散乱された電子２４０は遮断して吸収し、故に、後方散乱された電子のＸ線管の真空への入り込みが防止される。

一実施例において、電子シールド２０５は、グラファイトから形成されている。グラファイトは、後方散乱電子を止める点で有効であるが、グラファイト中でＸ線を生成することもなく（さもなければ、グラファイトは焦点、最終的には画像を不鮮明にする）、アノードの正しい部分（焦点）から生じるＸ線を減衰させることもない。１６０ｋＶのエネルギを備えた電子は、グラファイトの中の０．２５ｍｍの範囲であり、故に、シールドの１ｍｍの厚みは、グラファイトを通過する適宜の電子を回避する。しかしながら、一実施例において、１６０ｋＶのエネルギを有するＸ線フォトンに対するＸ線フォトンの透過率は、９０％よりも大きい。他の実施例において、１６０ｋＶのエネルギを有するＸ線フォトンの透過率は、好ましくは９５％よりも大きい。他の実施例において、１６０ｋＶのエネルギを有するＸ線フォトンの透過率は、好ましくは少なくとも９８％である。

グラファイトは、導電性を呈し、故に、電荷は、アノード２１０に対して消散する。また、グラファイトは耐熱性を呈し、操作や処理のいずれかの間に到達する可能性がある適宜の温度に耐えることができる。一実施例において、シールドは、所望のサイズにレーザにより切断された開口及び型の上に成長させることができる。

他の実施例において、導電性を呈し且つ製造温度に耐えうる適宜の材料を、使用することができ、当該材料は、ステンレス鋼、銅、又はチタンなどの金属材料を含むが、これらに限定されない。材料選択に対する検討は、コストや製産性も含むことに留意すべきであり、これを当業者は理解すると考える。

本発明の一実施例として現時点で考えられるものを図示し且つ記載したが、当業者においては、本発明の権利範囲から逸脱せずに様々な変形例や変更例があり、また、いくつかの構成要素を置換可能とする等価な例があることを理解すべきである。さらに、本発明の中心となる権利範囲から逸脱せずに、多くの変更例が、本発明の教示に対して、特定の状況や材料を採用することができる。故に、本発明は、本発明を実施するために検討された最良のモードで開示された特定に実施例に限定されず、本発明は、添付の請求項の権利範囲内に含まれるすべての実施例を含むことを意図する。

Claims (16)

1. 電子ビームと対向する面を有するリニアマルチプルターゲットＸ線アノードと、前記面を包囲するように構成されたシールドとを有し、
   前記シールドは、複数の開口を有し、
   前記シールドは、前記アノードの面と対向する内面を有し、
   前記シールドの内面及び前記アノードの面は、間隙によって分離されて、前記開口を通過する電子の後方散乱を最小にし、
   前記シールドは、Ｘ線フォトンの通過を許容しながらも電子を吸収する材料からなり、後方散乱の電子をブロックして吸収すると共に、Ｘ線の透過を許容するように構成されていることを特徴とする遮蔽アノード。
2. 前記間隙は、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽アノード。
3. 前記間隙は、１ｍｍから２ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽アノード。
4. 前記間隙は、５ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽アノード。
5. 前記シールドはグラファイトからなることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽アノード。
6. 前記シールドは、前記アノードに対し着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽アノード。
7. 前記シールドは、Ｘ線フォトンに対し少なくとも９５％の透過を呈する材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の遮蔽アノード。
8. 前記シールドは、Ｘ線フォトンに対し少なくとも９８％の透過を呈する材料を含む請求項１に記載の遮蔽アノード。
9. 長手方向の長さと、電子ビームと対向する面とを有するリニアマルチプルターゲットＸ線アノードと、前記面を包囲するように構成されたシールドとを有し、
   前記シールドは、複数の開口を有し、
   前記シールドは、前記アノードの面に対向する内面を有し、
   前記シールドの内面及び前記アノードの面は、距離を介して分離されて、前記開口を通過する電子の後方散乱を最小にし、
   前記距離は、前記長手方向の長さと直交する前記アノードの長さにそって変化し、
   前記シールドは、Ｘ線フォトンの通過を許容しながらも電子を吸収する材料からなり、後方散乱の電子をブロックして吸収すると共に、Ｘ線の透過を許容するように構成されていることを特徴とする遮蔽アノード。
10. 前記距離は、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項９に記載の遮蔽アノード。
11. 前記距離は、１ｍｍから２ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項９に記載の遮蔽アノード。
12. 前記距離は、５ｍｍから１０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項９に記載の遮蔽アノード。
13. 前記シールドはグラファイトからなることを特徴とする請求項９に記載の遮蔽アノード。
14. 前記シールドは、前記アノードに対し着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の遮蔽アノード。
15. 前記シールドは、Ｘ線フォトンに対し少なくとも９５％の透過を呈する材料を含むことを特徴とする請求項９に記載の遮蔽アノード。
16. 前記シールドは、Ｘ線フォトンに対し少なくとも９８％の透過を呈する材料を含む請求項９に記載の遮蔽アノード。

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