JP5871529B2 - 透過型x線発生装置及びそれを用いたx線撮影装置 - Google Patents
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Description
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してX線を発生させる透過型X線発生装置であって、
前記電子通過路内に電子の照射によりX線を生じる副X線発生面を有し、
前記副X線発生面と前記透過型ターゲットとのなす角度θが以下の関係を有しており、10°<θ<85°
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副X線発生面で生じるX線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有していることを特徴とする透過型X線発生装置を提供するものである。
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してX線を発生させる透過型X線発生装置において、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部における断面積が、前記透過型ターゲットとは反対側に比して前記透過型ターゲット側が拡大しており、該断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が、電子の照射によりX線を生じる副X線発生面となっており、
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副X線発生面で生じるX線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット支持基板の前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有し、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部の断面積の拡大が、連続的な拡大であることを特徴とする透過型X線発生装置を提供するものである。
まず、図1を用いて本発明の第1の実施形態について説明する。図1(a)は本実施形態の透過型X線発生管11の模式図である。図1(b)は図1(a)における透過型ターゲット1近傍の拡大図であり、透過型ターゲット、導電層、ターゲット支持基板からなるターゲット部と、電子通過路を有する電子通過路形成部材と、副X線発生面とで構成されるアノードを示している。図1(c)は図1(a)のターゲット部を、透過型ターゲット側から見たときの平面図である。
次に、図5(a)を用いて、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状が第1の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状以外で共通する部分については、第1の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット1、導電層2、ターゲット支持基板3からなるターゲット部は、第1の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
次に、図5(b)を用いて、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状が第1の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状以外で共通する部分については、第1の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット1、導電層2、ターゲット支持基板3からなるターゲット部は、第1の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
次に、図6(a)を用いて、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状が第1の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状以外で共通する部分については、第1の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット1、導電層2、ターゲット支持基板3からなるターゲット部は、第1の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
次に、図6(b)を用いて、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態では、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状の一部が第4の実施形態と異なっており、電子通過路形成部材4及び電子通過路5の形状以外で共通する部分については、第5の実施形態と同様とすることができる。本実施形態において、透過型ターゲット1、導電層2、ターゲット支持基板3からなるターゲット部は、第1の実施形態で説明したターゲット部のいずれかを適用することができる。
次に、図10を用いて透過型X線発生管を備えた本発明の透過型X線発生装置、及びX線撮影装置について説明する。図10は本実施形態の透過型X線発生装置及びX線撮影装置の構成図である。
本実施例の透過型X線発生装置は、図1(a)に示す透過型X線発生装置であり、図1(b)のターゲット部と、電子通過路5を有する電子通過路形成部材4と、副X線発生面6とで構成されるアノードを有する。まず、ターゲット支持基板3として厚さ1mm、直径5mmの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面(電子を入射させる側の面)の全面に、導電層2としてチタンを0.1μm成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるチタンを成膜した中央領域に、透過型ターゲット1として直径1mmのタングステン層を5μm成膜し、図1(b)のターゲット部を作製した。続いて、電子通過路形成部材4としてタングステンを用い、電子通過路形成部材4に直径1.5mmの電子通過路5を形成した。その後、電子通過路形成部材4にターゲット支持基板3・導電層2をろう付けして図1(b)のアノードを作製した。このアノードを用いて図1(a)の透過型X線発生装置を作製した。
本実施例の透過型X線発生装置は、図7(a)のターゲット部を有する透過型X線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例1と同様である。まず、ターゲット支持基板3として厚さ1mm、直径5mmの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット1として直径1mmのタングステン層を5μm成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域以外の全面に、導電層2としてチタンを0.1μm成膜し、図7(a)のターゲット部を作製した。その後、実施例1と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例1と同様にして透過型X線発生装置を作製した。
本実施例の透過型X線発生装置は、図7(c)のターゲット部を有する透過型X線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例1と同様である。まず、ターゲット支持基板3として厚さ1mm、直径5mmの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット1として直径1mmのタングステン層を5μm成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域を含む全面に、導電層2としてチタンを0.1μm成膜し、図7(c)のターゲット部を作製した。その後、実施例1と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例1と同様にして透過型X線発生装置を作製した。
本実施例の透過型X線発生装置は、図7(c)のターゲット部を有する透過型X線発生装置である。導電層2としてタングステンを用いた点が実施例3と異なる。ターゲット部を除いては、実施例1と同様である。まず、ターゲット支持基板3として厚さ1mm、直径5mm単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット1として直径1mmのタングステン層を5μm成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域を含む全面に、導電層2としてタングステンを0.1μm成膜し、図7(c)のターゲット部を作製した。その後、実施例1と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例1と同様にして透過型X線発生装置を作製した。
本実施例の透過型X線発生装置は、図8(a)のターゲット部を有する透過型X線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例1と同様である。まず、ターゲット支持基板3として厚さ1mm、直径5mmの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット1として直径1mmのタングステン層を5μm成膜した。次に、ダイヤモンド基板の表面におけるタングステン層を成膜した領域以外に、タングステン層に接して、チタンを幅0.3mm、厚さ0.1μmでダイヤモンド基板の表面の周縁まで成膜し、図8(a)のターゲット部を作製した。その後、実施例1と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例1と同様にして透過型X線発生装置を作製した。
本実施例の透過型X線発生装置は、図8(c)のターゲット部を有する透過型X線発生装置である。ターゲット部を除いては、実施例1と同様である。まず、ターゲット支持基板3として厚さ1mm、直径5mmの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の中央領域に、透過型ターゲット1として直径1mmのタングステン層を5μm成膜し、図8(c)のターゲット部を作製した。導電層2は設けなかった。その後、実施例1と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例1と同様にして透過型X線発生装置を作製した。
比較例として、ターゲット支持基板3の表面の全面に透過型ターゲット1を設けたターゲット部を有する透過型X線発生装置を作製した。ターゲット部を除いては、実施例1と同様である。まず、ターゲット支持基板3として厚さ1mm、直径5mmの単結晶ダイヤモンド基板を用い、ダイヤモンド基板の表面の全面に、透過型ターゲット1としてタングステン層を5μm成膜し、比較例のターゲット部を作製した。その後、実施例1と同様にしてアノードを作製し、このアノードを用いて実施例1と同様にして本比較例の透過型X線発生装置を作製した。
上記実施例と比較例で作製した透過型X線発生装置の透過型X線発生管11から得られるX線量を比較するために、電離箱方式のX線測定器により測定した。透過型X線発生管11への印加電圧を60kVと100kV、電流を1mA、作動時間を0.1秒に設定して透過型X線発生管11を作動した。X線量の測定は、ターゲット部の位置から1m離れた位置にX線測定器を設置して実施した。
上記実施例と比較例において、上記試験方法に基づいて透過型X線発生管11から得られるX線量を測定した結果を表1に示す。表1では、実施例1〜6における60kV、100kVでのX線量を、比較例における60kV、100kVでのX線量をそれぞれ100としたときの値で示している。60kVの場合の実施例1〜6のX線量は114〜118、100kVの場合の実施例1〜6のX線量は108〜110であり、いずれの実施例でも比較例よりも多くのX線量を得ることができた。印加電圧60kVの場合の方が100kVの場合よりも多くのX線量を得ることができたのは、X線のエネルギーが低いために、電子線が直接照射される領域以外の成膜をなくし又は薄くすることによって、吸収されるX線が少ないためと考えられる。
Claims (13)
- 絶縁性のターゲット支持基板と前記ターゲット支持基板上に設けられた透過型ターゲットとを有するターゲット部と、前記ターゲット支持基板の周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路と、を有し、
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してX線を発生させる透過型X線発生装置であって、
前記電子通過路内に電子の照射によりX線を生じる副X線発生面を有し、
前記副X線発生面と前記透過型ターゲットとのなす角度θが以下の関係を有しており、10°<θ<85°
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副X線発生面で生じるX線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有していることを特徴とする透過型X線発生装置。 - 前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンド、窒化シリコン、窒化アルミニウムの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の透過型X線発生装置。
- 前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンドであることを特徴とする請求項2に記載の透過型X線発生装置。
- 絶縁性のターゲット支持基板と、前記ターゲット支持基板上に設けられた透過型ターゲットとを有するターゲット部と、前記ターゲット支持基板の周囲を電子通過路形成部材で囲むことにより形成された電子通過路と、を有し、
前記電子通過路を介して、電子を前記透過型ターゲットに照射してX線を発生させる透過型X線発生装置において、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部における断面積が、前記透過型ターゲットとは反対側に比して前記透過型ターゲット側が拡大しており、該断面積が拡大した領域の内壁面の少なくとも一部が、電子の照射によりX線を生じる副X線発生面となっており、
前記透過型ターゲットが、前記ターゲット支持基板の中央領域に設けられ、
前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット部の周縁領域の少なくとも一部が、前記副X線発生面で生じるX線に対して、前記ターゲット支持基板が前記透過型ターゲットで覆われた前記ターゲット支持基板の前記ターゲット部の中央領域に比して高い透過性を有し、
前記電子通過路の少なくとも前記透過型ターゲット側の端部の断面積の拡大が、連続的な拡大であることを特徴とする透過型X線発生装置。 - 前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンド、窒化シリコン、窒化アルミニウムの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の透過型X線発生装置。
- 前記ターゲット支持基板は、ダイヤモンドであることを特徴とする請求項5に記載の透過型X線発生装置。
- 前記副X線発生面に電子が照射されることで生じるX線の少なくとも一部が、前記透過型ターゲットの前記電子が照射される領域を透過することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の透過型X線発生装置。
- 少なくとも、前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット支持基板の周縁領域の一部に、前記透過型ターゲットに接続された導電層が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の透過型X線発生装置。
- 前記導電層の厚さが前記透過型ターゲットの厚さより薄いことを特徴とする請求項8に記載の透過型X線発生装置。
- 前記導電層が、前記透過型ターゲットに比して質量の軽い元素で構成されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の透過型X線発生装置。
- 前記導電層が、前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット支持基板の周縁領域の一部に設けられており、前記透過型ターゲットで覆われていない前記ターゲット支持基板の周縁領域のその他の部分が前記ターゲット支持基板の露出面であることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載の透過型X線発生装置。
- 前記副X線発生面の材質が前記透過型ターゲットと同じ材質であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の透過型X線発生装置。
- 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の透過型X線発生装置と、前記透過型X線発生装置から放出されて被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、を備えることを特徴とするX線撮影装置。
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