JP5893335B2

JP5893335B2 - Ｘ線管アセンブリ

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Publication number: JP5893335B2
Application number: JP2011231209A
Authority: JP
Inventors: ショーン・キャリー・ロジャーズ; マーク・アラン・フロンテラ; イーサン・ジェイムズ・ウエストコト; アパルナ・チャクラパニ・シイラ−ヴァッデ; ピーター・アンドラス・ザボッズスキー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: CN102456527A; DE102011054792A1; JP2012094515A; US8284900B2; DE102011054792B4; US20120099700A1; CN102456527B

Description

本発明の各実施形態は一般的には、診断撮像に関し、さらに具体的には、電磁制御式Ｘ線管での改善された過渡応答のための装置及び方法に関する。

Ｘ線システムは典型的には、Ｘ線管と、検出器と、Ｘ線管及び検出器の支持構造とを含んでいる。動作時には、対象が配置されている撮像テーブルがＸ線管と検出器との間に配置される。Ｘ線管は典型的には、Ｘ線のような放射線を対象へ向けて放出する。放射線は典型的には、撮像テーブルに載置された対象を透過して検出器に入射する。放射線が対象を透過すると、対象の内部構造によって、検出器において受光される放射線に空間的変化が生ずる。次いで、検出器は受け取ったデータを伝送し、システムは放射線の変化を画像へ変換し、この画像を用いて対象の内部構造を評価することができる。当業者は、この対象が、限定しないが医用撮像手順における患者、及び例えばＸ線スキャナ又は計算機式断層写真法（ＣＴ）小包スキャナにおける小包の場合のように無生物を含み得ることを認められよう。

Ｘ線管は、焦点スポットにおいて発生される熱を分散させる目的で回転ターゲット構造を含んでいる。ターゲットは典型的には、円板形の当該ターゲットを支持する片持ち梁式の軸に組み込まれた円筒形のロータと、銅巻線を有しＸ線管の細長い首を包囲する鉄製ステータとを有する誘導モータによって回転される。回転ターゲット・アセンブリのロータはステータによって駆動される。

当業者は、本書に記載される動作が、必ずしも単一のＸ線管構成に限らず任意のＸ線管構成に適用可能であることを認められよう。例えば、一実施形態では、Ｘ線管のターゲット及びフレームが地電位に保たれ、陰極が所望の電位差に保持されてもよいし、他の実施形態では、Ｘ線管が、陰極に印加される負電圧及び陽極に印加される正電圧を有する二極構成として動作してもよい。

Ｘ線管の陰極が電子ビームを供給すると、電子ビームは陰極−ターゲット間の真空間隙にわたって印加される高電圧を用いて加速されて、ターゲットとの衝突時にＸ線を発生する。電子ビームがターゲットに衝突する区域はしばしば焦点スポットと呼ばれる。典型的には、陰極は、カップの内部に配置されて電子ビームを供給する１又は複数の円筒形コイル若しくは平坦フィラメントを含んでおり、例えば高出力の大きい焦点スポット又は高分解能の小さい焦点スポットを形成する。撮像応用は、応用に依存して、特定の形状を有する小さい焦点スポット又は大きい焦点スポットの何れかを選択することを含んで設計され得る。典型的には、電気抵抗型の放出器又はフィラメントが陰極カップの内部に配置され、この放出器又はフィラメントに電流を流すと、放出器の温度が上昇して、真空にあるときには電子を放出する。

放出器又はフィラメントの形状、及びフィラメントを内部に配置した陰極カップの形状は、焦点スポットに影響を与える。所望の焦点スポット形状を達成するために、陰極は、フィラメント及び陰極カップの形状を考慮に入れて設計され得る。しかしながら、フィラメントの形状は、画質又は焦点スポット熱負荷について典型的に最適化されている訳ではない。従来のフィラメントは主として、製造及び信頼性の理由からコイル状又は螺旋状のタングステン・ワイヤとして成形されている。代替的な設計の選択肢としては、コイル状Ｄ字形フィラメントのような代替的な設計の外形等がある。従って、放出器からの電子ビームを形成するための設計の選択肢の範囲は、電気抵抗物質を放出源として考えているときにはフィラメントの形状によって制限され得る。

画質を向上させるために、電子ビーム（ｅビーム）の揺動（ウォブリング、wobbling）がしばしば用いられる。揺動は、静電ｅビーム偏向又は磁気的偏向（すなわち空間的変調）を用いて達成されることができ、高速で変化する磁場を利用してｅビームを制御する。同様に、高速で変化する磁場を用いて電子ビームの集束を高速で変化させる（すなわち電子ビームの断面の寸法を幅方向及び長さ方向に変化させる）ことができる。典型的には、１対の四極磁石を用いて電子ビーム集束を幅方向及び長さ方向の両方で達成する。高速のｋＶ変調のような幾つかの走査モード又は所謂二重エネルギ走査では、集束用磁場を高速で調節する能力は、ｋＶレベルとｋＶレベルとの間で焦点スポットの寸法を一定に保持するのに有利である。かかる電磁式ｅビーム制御は、電子ビームが一つの位置から次の位置まで移動すること、又は漂遊せずに所望の位置若しくは所望の焦点に留まりつつ可能な限り迅速に再集束することを保証することにより、高画質を達成することができる。しかしながら、電磁石の電流を高速で変化させて変化する磁場を発生するときに、渦電流が真空容器壁に発生してＸ線管の内部での磁場浸透を妨げる。渦電流はＸ線管のスロート（throat）の内部での磁場の立ち上がり時間を増大させて、ｅビームの偏向又は再集束の時間を遅延させる。従って、渦電流による損失を最小にして電子ビームに生ずる過渡磁場を最適化するスロート部を有するＸ線管を設計することが望ましい。

Ｘ線管のスロートの構成は多数の設計制約を受ける。動作時には、スロートは、例えばターゲットから後方散乱される電子のためＸ線管環境において著しい熱流束を蒙る。さらに、スロートは、気密性真空を保持して大気圧に耐えることを依然可能にしつつ、製造が容易であり境界構成要素との接合が容易であるべきである。

従って、上述の設計制約を満たし、また上述の欠点を克服する電磁制御式Ｘ線管において過渡応答を改善する装置及び方法を設計することが望ましい。

本発明の一観点によれば、Ｘ線管アセンブリが、陰極部と、ターゲット部と、スロート部とを有する真空密閉容器を含んでいる。スロート部は、上流側端部及び下流側端部を有する磁場区画を含んでいる。磁場区画は、磁場強度の存在下で渦電流を発生する第一の磁化率を有する。スロート部はまた、第一の端部及び第二の端部を有する上流側区画を有する。スロート部の第一の端部は陰極部に結合され、スロート部の第二の端部は磁場区画の上流側端部に結合されている。上流側区画は、上述の磁場強度の存在下で渦電流を発生する第二の磁化率を有する。スロート部はまた、第一の端部及び第二の端部を有する下流側区画を有する。下流側区画の第一の端部は、磁場区画の下流側端部に結合されている。下流側区画は、上述の磁場強度の存在下で渦電流を発生する第三の磁化率を有する。渦電流を発生する第一の磁化率は、渦電流を発生する第二及び第三の磁化率よりも小さい。このＸ線管アセンブリはまた、真空密閉容器のターゲット部の内部に配置されたターゲットと、真空密閉容器の陰極部の内部に配置された陰極とを含んでおり、陰極は、ターゲットへ向けて電子流を放出するように構成されている。

本発明のもう一つの観点によれば、Ｘ線管アセンブリが、内部に真空を形成した筐体を含んでいる。筐体は、陰極部と、ターゲット部と、スロート部とを含んでいる。スロート部は、第一の壁厚みを有する第一の区画と、第二の壁厚みを有する第二の区画と、第一の区画と第二の区画との間に配置される第一の磁場区画とを含んでいる。第一の磁場区画は、第一及び第二の壁厚みよりも薄い第三の壁厚みを有する。このＸ線管アセンブリはまた、真空筐体のターゲット部に配置されたターゲットと、真空筐体の陰極部に配置されて電子流をターゲットへ向ける陰極とを含んでいる。

本発明のもう一つの観点によれば、イメージング・システムが、走査対象を収容する開口を内部に有する回転式ガントリと、回転式ガントリの開口の内部に配置されて開口を通して移動可能なテーブルと、回転式ガントリに結合されたＸ線管とを含んでいる。Ｘ線管は、ターゲットを収容するターゲット部と、陰極を収容する陰極部と、スロート部とを有する真空容器を含んでいる。スロート部は、第一の壁厚みを有する第一の区画と、第二の壁厚みを有する第二の区画と、第一及び第二の区画に結合された第一の磁場区画とを有する。第一の磁場区画は、第一及び第二の壁厚みよりも薄い第三の壁厚みを有する。このイメージング・システムはまた、Ｘ線管に装着されて、陰極から放出される電子流を操縦するために第一の磁場を発生するように構成されている第一の電子操縦コイルを含んでいる。第一の電子操縦コイルは、Ｘ線管に装着されて、第一の磁場の立ち上がり時間が第一及び第二の区画よりも第一の磁場区画での方が速くなるように、真空容器のスロート部の第一の磁場区画に整列させられる。

他の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。

図面は、本発明を実施するために現状で思量される好適実施形態を示す。
イメージング・システムの見取り図である。図１に示すシステムのブロック概略図である。図１に示すイメージング・システムと共に利用可能な本発明の一実施形態によるＸ線管アセンブリの断面図である。本発明の一実施形態による図３のＸ線管アセンブリのスロートの部分拡大図である。本発明のもう一つの実施形態による図３のＸ線管アセンブリのスロートの部分拡大図である。本発明のさらにもう一つの実施形態による図３のＸ線管アセンブリのスロートの部分拡大図である。本発明の一実施形態による図６の部分拡大図の断面図である。本発明の一実施形態による非侵襲型小包検査システムと共に用いられるＸ線システムの見取り図である。

本発明の各実施形態の動作環境を計算機式断層写真法（ＣＴ）システムに関連して説明する。当業者には、本発明の各実施形態が任意のマルチ・スライス型構成での利用にも同等に適用可能であることが認められよう。また、本発明の各実施形態をＸ線の検出及び変換に関連して説明する。しかしながら、当業者はさらに、本発明の各実施形態が他の高周波電磁エネルギの検出及び変換にも同等に適用可能であることを認められよう。本発明の各実施形態を「第三世代」ＣＴスキャナに関して説明するが、本発明の各実施形態は、他のＣＴシステム、外科用Ｃアーム・システム、及び他のＸ線断層写真法システム、並びにＸ線システム又はマンモグラフィ・システムのようにＸ線管を実装している他の多数の医用イメージング・システムでも同等に適用可能である。

図１は、本発明に従って原画像データを取得すること、並びに表示及び／又は解析のために画像データを処理することの両方を行なうように設計されたイメージング・システム１０の一実施形態のブロック図である。当業者には、本発明がＸ線又はマンモグラフィ・システムのようにＸ線管を実装している多数の医用イメージング・システムに適用可能であることが認められよう。計算機式断層写真法及びディジタル・ラジオグラフィ・システムのように容積の画像三次元データを取得する他のイメージング・システムも本発明からの利益を得る。Ｘ線システム１０についての以下の議論は、かかる一つの具現化形態の一例に過ぎず、モダリティに関して限定するものではない。

図１には、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴスキャナに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２はＸ線管アセンブリ又はＸ線源アセンブリ１４を有し、Ｘ線管アセンブリ１４は、ガントリ１２の反対側に位置する検出器アセンブリ又はコリメータ１６へ向けてＸ線のコーン・ビームを投射する。ここで図２を参照すると、検出器アセンブリ１６は、複数の検出器１８及びデータ取得システム（ＤＡＳ）２０によって形成されている。複数の検出器１８は、患者２４を透過する投射Ｘ線２２を感知し、ＤＡＳ２０は後続の処理のためにデータをディジタル信号へ変換する。各々の検出器１８が、入射Ｘ線ビームの強度を表わし従って患者２４を透過した減弱後のビームを表わすアナログ電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２６の周りを回転する。

ガントリ１２の回転及びＸ線源アセンブリ１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２８によって制御される。制御機構２８は、Ｘ線制御器３０とガントリ・モータ制御器３２とを含んでおり、Ｘ線制御器３０はＸ線源アセンブリ１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３２はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。画像再構成器３４が、標本化されてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ２０から受け取って高速再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。コンピュータ３６はまた、以下で詳述するように、電子ビーム配置及び磁場制御に対応するソフトウェアを記憶して有する。

コンピュータ３６はまた、キーボード、マウス、音声作動式コントローラ、又は他の任意の適当な入力装置のような何らかの形態の操作者インタフェイスを有するコンソール４０を介して、操作者から命令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した命令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ２０、Ｘ線制御器３０及びガントリ・モータ制御器３２に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２４及びガントリ１２を配置する。具体的には、テーブル４６は患者２４を図１のガントリ開口４８を通して全体として又は部分的に移動させる。

図３は、本発明の一実施形態によるＸ線管アセンブリ１４の断面図を示す。Ｘ線管アセンブリ１４は、真空容器又は密閉容器５２を含むＸ線管５０を含んでおり、容器５２の陰極部５６に配置された陰極アセンブリ５４を有する。回転ターゲット５８が、真空密閉容器又は筐体５２のターゲット部６０に配置されている。陰極アセンブリ５４は、フィラメント６２を支持して、熱せられたフィラメント６２からターゲット５８の表面６６へ向けて放出される電子のビーム６４を集束させる静電レンズとして作用する陰極カップ（図示されていない）を含めて多数の別個の要素を含んでいる。Ｘ線流６８がターゲット５８の表面６６から放出されて、真空密閉容器５２の窓７０を通過する。多数の電子７２がターゲット５８から後方散乱され、真空密閉容器５２の内面７４に衝突して内面７４を加熱する。冷却材が、矢印７８、８０によって示すように真空密閉容器５２の外面７６に沿って循環されて、後方散乱された電子７２によって真空密閉容器５２に発生される熱を軽減する。

磁気アセンブリ８２が、真空密閉容器５２のスロート部８４の内部の電子ビーム６４の経路に近い位置においてＸ線管アセンブリ１４に装着されており、この位置は陰極部５６からは下流であり、ターゲット部６０からは上流である。磁気アセンブリ８２は第一のコイル・アセンブリ８６を含んでいる。一実施形態によれば、コイル８６は、四極及び／又は二極の磁気アセンブリとして巻回されており、コイル８６によって発生される磁場が電子ビーム６４に作用して電子ビーム６４を偏向させてｘ方向及び／又はｙ方向の何れかに沿って移動させるように、真空容器５２のスロート部８４を覆ってスロート部８４の周囲に配置される。電子ビーム６４の移動方向はコイル８６を流れる電流の方向によって決定され、この方向はコイル８６に結合された制御回路９２を介して制御される。もう一つの実施形態によれば、コイル８６は、焦点スポットの寸法又は幾何学的形状を制御するように構成される。選択随意で、図３に示すように、第二のコイル・アセンブリ９４（二点鎖線として示す）が磁気アセンブリ８２に含まれていてもよい。コイル・アセンブリ８６、９４は、様々な実施形態に従って、所望の電子ビーム制御に基づいて、二極構成及び／又は四極構成を有し得る。

本書に記載される本発明の各実施形態は、コイル・アセンブリ８６、９４に整列したＸ線管のスロート８４の区画の内部での渦電流の発生を減少させ、これにより所望の磁場がさらに高速に生ずることを可能にする。渦電流は、磁場が空間的又は時間的に大きさについて変化しているときには常にスロート区画８４に生ずる。渦電流は、磁場が不変であるときには存在しない。結果として、本書に記載される各実施形態は、スロート区画８４の所望の設計仕様を保持しつつ、同時に、一様な断面厚み及び容積を有する基本的な金属製スロート区画であると起こり得る渦電流発生を減少させることを目的とする。かかる設計仕様は例えば、スロート区画８４が気密性であること、大気圧及び他の加わる力に耐えるように構造的に堅牢であること、主に後方散乱された電子による加熱に対して熱的に堅牢であること、収集される電荷に導通路を提供するように内面において導電性であること、並びに真空密閉容器５２の陰極区画５６及びターゲット区画６０に接合可能であること等である。

図４は、本発明の一実施形態によるコイル・アセンブリ８６（図３）と真空密閉容器５２（図３）のスロート８４の一部であるスロート壁９８とを含む図３の小部分９６の拡大図である。真空壁９８は磁場区画１００を含んでおり、磁場区画１００は上流側端部１０２及び下流側端部１０４を有する。磁場区画１００は、コイル・アセンブリ８６と電子ビーム６４との間でコイル・アセンブリ８６によって発生される一次磁場を蒙るスロート部８４の区域として画定される。換言すると、磁場区画１００は、コイル・アセンブリ８６によってスロート部８４に発生される最大の磁束密度を蒙る。図４に示すように、磁場部１００は、コイル・アセンブリ８６の上流である壁９８の上流側区画１１０の壁厚み１０８よりも小さい壁厚み１０６を有する。上流側区画１１０の第一の端部１１２が磁場区画１００の上流側端部１０２に結合され、上流側区画１１０の第二の端部１１４が陰極部５６（図３）に結合されている。同様に、磁場区画１００の壁厚み１０６は、壁９８の下流側区画１１８の壁厚み１１６よりも小さい。下流側区画１１８は、第一の端部１２０及び第二の端部１２２を含んでいる。図４に示すように、第一の端部１２０は磁場区画１００の下流側端部１０４に結合されている。

スロート区画８４に生ずる渦電流の大きさは、スロートの量又は厚みに比例する。従って、磁束密度が最大となるスロート区画を薄くするほど少ない渦電流を発生し、従って磁場立ち上がり速度が速くなる。従って、壁厚み１０６は厚み１０８よりも小さいので、コイル・アセンブリ８６によって発生される磁場は、上流側区画１１０よりも磁場区画１００での方が立ち上がり時間が速い。同様に、壁厚み１０６は厚み１１６よりも小さいので、コイル・アセンブリ８６によって発生される磁場は、下流側区画１１８よりも磁場区画１００での方が立ち上がり時間が速い。一実施形態によれば、区画１００の厚みを小さくすると、一様な厚みを有することによる金属スロート壁と比較して磁場区画１００での磁場立ち上がり時間が５０％改善し得る。区画１１０及び１１８の厚み１１６が大きいほど、真空スロートは熱的に及び構造的に健全になる。

さらに、非磁場区画１１０、１１８の壁厚み１０８が相対的に厚いため、スロート９４に構造的健全性を提供し、後方散乱された電子１２４による熱を吸収する相対的に大質量の金属を提供する。一実施形態によれば、磁場区画１００は、壁厚み１０６が約０．５ｍｍであり、壁長さ１２６が約１ｃｍである。壁９８の外径１２８は、磁場区画１００、並びに上流側及び下流側区画１１０、１１８の全体にわたり同じである。薄肉化された窓区画１０６は、スロート８４の真空側１１１から除去された材料によって形成される。このことは、滑らかな外面１１３にしておくことにより真空スロートの外面でのスロート冷却流を補助する。代替的な実施形態では、薄肉化された区画を反対の態様すなわち滑らかな内面１１５と外面１１３から除去された材料とによって形成してもよい。壁９８は、様々な実施形態によれば、例えばモリブデン合金、ステンレス鋼、又はチタン合金のように高い電気抵抗率を有し渦電流の発生を最小にする非強磁性材料である。当業者は、低い導電性、高い熱伝導性及び構造的健全性を有する他の材料を用いてもよいことを認められよう。

図５には、一実施形態による図３の小部分９６の拡大図が示されており、磁気アセンブリ８２（図３）は二つのコイル・アセンブリ８６、９４を含んでいる。スロート部８４の壁１３０は図４の壁９８と同様の態様で構成されており、コイル・アセンブリ８６に対応する第一の磁場区画１３２が、当該第一の磁場区画１３２に隣接する第一の区画１３８の壁厚み１３６よりも小さく、且つ第一の磁場区画１３２に隣接する第二の区画１４２の壁厚み１４０よりも小さい壁厚み１３４を有するようになっている。同様に、第二の磁場区画１４４が、図５に示すように当該第二の磁場区画１４４に隣接する第二の区画１４２の壁厚み１４０よりも小さく、且つ第二の磁場区画１４４に隣接する第三の区画１５０の壁厚み１４８よりも小さい壁厚み１４６を有する。

図６は、本発明のもう一つの実施形態による図３の小部分９６の拡大図を示す。小部分９６は、コイル・アセンブリ８６に整列した磁場区画１５４を有するスロート壁１５２を含んでいる。壁９８（図４）とは異なり、図６の壁１５２は、金属部材１５６及び非金属部材１５８の二つの部材として構築されている。金属部材１５６は、金属磁場区画１６０と、図４の壁９８と同様に金属磁場区画１６０の上流側及び下流側にそれぞれ隣接している第一及び第二の区画１６２、１６４とを含んでいる。金属部材１５６は、実質的に一様な内径１６６を有する。第一及び第二の区画１６２、１６４の外径１６８は、金属磁場区画１６０のスロート壁１５２の外径１７０よりも大きい。従って、壁１５２は、第一及び第二の区画１６２、１６４よりも磁場区画１６０での方が薄い。一実施形態では、金属部材１５６は、上述の各実施形態と同様に高い電気抵抗率を有する非強磁性材料である。

壁１５２の非金属部材１５８は、金属磁場区画１６０の薄肉化された区域の外面１７２に鑞付けされ又は他の方法で緊密に接合される絶縁体若しくは非導電性材料を含んでいる。様々な実施形態によれば、非金属部材１５８は、例えばグラファイト、アルミナ、窒化アルミニウム、又は窒化ケイ素であってよい。非金属部材１５８が壁１５２の薄肉化された金属磁場区画１７４に構造的支持及び付加的な蓄熱容量を提供するので、金属磁場区画１７４は、図４の磁場部分１００よりも薄く設計され得る。例えば、一実施形態によれば金属磁場区画１６０は約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの壁厚み１７４を有する。金属磁場区画１６０においてスロート壁１５２を薄肉化することにより、渦電流の発生はスロート部８４の内部で最小になる。さらに、金属磁場区画１６０の薄肉化された壁はスロート８４の内部の磁場の上昇速度を最小にし、これにより電子ビームの偏向及び／又は集束時間を改善する。

一実施形態によれば、非金属部材１５８は、金属部材１５６の非磁場部１５４を包囲する連続環形又はドーナツ形の材料である。代替的には、図７に示すように、非金属部材１５８は、例えばコイル・アセンブリ８６のようなコイル・アセンブリの個々の極１７６に近接したスロート壁１５２の各位置に挿入された多数の個別の区画を成す非金属材料であってよい。

図３の小部分９６の実施形態は、図６及び図７では一つのコイル・アセンブリを含むものとして説明されているが、当業者は、かかる実施形態が、図４及び図５に関して説明したものと同様の態様で、１対又はさらに多いコイル・アセンブリを有し電子ビームを長さ及び幅方向において集束させて二つの軸に沿って偏向させるＸ線管アセンブリとなるように改変され得ることを認められよう。

図８には、小包／手荷物検査システム２４２が、小包又は手荷物を通過させ得る開口２４６を内部に有する回転式ガントリ２４４を含んでいる。回転式ガントリ２４４は、高周波電磁エネルギ源２４８と、図２に示すものと同様の検出器を有する検出器アセンブリ２５０とを収容している。また、コンベヤ・システム２５２が設けられており、コンベヤ・システム２５２は、構造２５６によって支持されて走査のために小包又は手荷物２５８を自動的に且つ連続的に開口２４６に通すコンベヤ・ベルト２５４を含んでいる。物体２５８をコンベヤ・ベルト２５４によって開口２４６に送り込み、次いで撮像データを取得し、コンベヤ・ベルト２５４によって開口２４６から小包２５８を除去することを、制御された連続的な態様で行なう。結果として、郵便物検査官、手荷物積み降ろし員及び他の警備人員が、爆発物、刃物、銃及び密輸品等について小包２５８の内容を非侵襲的に検査することができる。

従って、本発明の一実施形態によれば、Ｘ線管アセンブリが、陰極部と、ターゲット部と、スロート部とを有する真空密閉容器を含んでいる。スロート部は、上流側端部及び下流側端部を有する磁場区画を含んでいる。磁場区画は、磁場強度の存在下で渦電流を発生する第一の磁化率を有する。スロート部はまた、第一の端部及び第二の端部を有する上流側区画を有する。スロート部の第一の端部は陰極部に結合され、スロート部の第二の端部は磁場区画の上流側端部に結合されている。上流側区画は、上述の磁場強度の存在下で渦電流を発生する第二の磁化率を有する。スロート部はまた、第一の端部及び第二の端部を有する下流側区画を有する。下流側区画の第一の端部は、磁場区画の下流側端部に結合されている。下流側区画は、上述の磁場強度の存在下で渦電流を発生する第三の磁化率を有する。渦電流を発生する第一の磁化率は、渦電流を発生する第二及び第三の磁化率よりも小さい。このＸ線管アセンブリはまた、真空密閉容器のターゲット部の内部に配置されたターゲットと、真空密閉容器の陰極部の内部に配置された陰極とを含んでいる。陰極は、ターゲットへ向けて電子流を放出するように構成されている。

本発明のもう一つの実施形態によれば、Ｘ線管アセンブリが、内部に真空を形成した筐体を含んでいる。筐体は、陰極部と、ターゲット部と、スロート部とを含んでいる。スロート部は、第一の壁厚みを有する第一の区画と、第二の壁厚みを有する第二の区画と、第一の区画と第二の区画との間に配置される第一の磁場区画とを含んでいる。第一の磁場区画は、第一及び第二の壁厚みよりも薄い第三の壁厚みを有する。このＸ線管アセンブリはまた、真空筐体のターゲット部に配置されたターゲットと、真空筐体の陰極部に配置されて電子流をターゲットへ向ける陰極とを含んでいる。

本発明のもう一つの実施形態によれば、イメージング・システムが、走査対象を収容する開口を内部に有する回転式ガントリと、回転式ガントリの開口の内部に配置されて開口を通して移動可能なテーブルと、回転式ガントリに結合されたＸ線管とを含んでいる。Ｘ線管は、ターゲットを収容するターゲット部と、陰極を収容する陰極部と、スロート部とを有する真空容器を含んでいる。スロート部は、第一の壁厚みを有する第一の区画と、第二の壁厚みを有する第二の区画と、第一及び第二の区画に結合された第一の磁場区画とを有する。第一の磁場区画は、第一及び第二の壁厚みよりも薄い第三の壁厚みを有する。このイメージング・システムはまた、Ｘ線管に装着されて、陰極から放出される電子流を操縦するために第一の磁場を発生するように構成されている第一の電子操縦コイルを含んでいる。第一の電子操縦コイルは、Ｘ線管に装着されて、第一の磁場の立ち上がり時間が第一及び第二の区画よりも第一の磁場区画での方が速くなるように、真空容器のスロート部の第一の磁場区画に整列させられる。

この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が発明を実施することを可能にするように実例を用いている。発明の特許付与可能な範囲は特許請求の範囲によって画定され、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。

１０：計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム
１２：ガントリ
１４：Ｘ線管アセンブリ
１６：検出器アセンブリ
１８：複数の検出器
２０：データ取得システム（ＤＡＳ）
２２：投射Ｘ線
２４：患者
２６：回転中心
２８：制御機構
３０：Ｘ線制御器
３２：ガントリ・モータ制御器
３４：画像再構成器
３６：コンピュータ
３８：大容量記憶装置
４０：コンソール
４２：表示器
４４：テーブル・モータ制御器
４６：電動テーブル
４８：ガントリ開口
５０：Ｘ線管
５２：真空密閉容器
５４：陰極アセンブリ
５６：陰極部
５８：回転ターゲット
６０：ターゲット部
６２：フィラメント
６４：電子ビーム
６６：表面
６８：Ｘ線流
７０：窓
７２：電子
７４：内面
７６：外面
７８、８０：冷却材循環
８２：磁気アセンブリ
８４：スロート部
８６：第一のコイル・アセンブリ
９２：制御回路
９４：第二のコイル・アセンブリ
９６：小部分
９８：スロート壁
１００：磁場区画
１０２：上流側端部
１０４：下流側端部
１０６、１０８、１１６：壁厚み
１１０：上流側区画
１１１：真空側
１１２：上流側第一の端部
１１３：外面
１１４：上流側第二の端部
１１５：内面
１１８：下流側区画
１２０：下流側第一の端部
１２２：下流側第二の端部
１２４：後方散乱された電子
１２６：壁長さ
１２８：外径
１３０：壁
１３２：第一の磁場区画
１３４、１３６、１４０、１４６、１４８：壁厚み
１３８：第一の区画
１４２：第二の区画
１４４：第二の磁場区画
１５０：第三の区画
１５２：スロート壁
１５４：磁場区画
１５６：金属部材
１５８：非金属部材
１６０：金属磁場区画
１６２：第一の区画
１６４：第二の区画
１６６：内径
１６８、１７０：外径
１７２：外面
１７４：壁厚み
１７６：極
２４２：小包／手荷物検査システム
２４４：回転式ガントリ
２４６：開口
２４８：高周波電磁エネルギ源
２５０：検出器アセンブリ
２５２：コンベヤ・システム
２５４：コンベヤ・ベルト
２５６：構造
２５８：小包又は手荷物

Claims

陰極部５６と、
ターゲット部６０と、
スロート部８４と
を含む真空密閉容器５２と、
該真空密閉容器５２の前記ターゲット部の内部に配置されたターゲット５８と、
前記真空密閉容器５２の前記陰極部の内部に配置されて、前記ターゲット５８へ向けて電子流６８を放出するように構成されている陰極５４と
を備えたＸ線管アセンブリ１４であって、前記スロート部８４は、
上流側端部１０２及び下流側端部１０４を含んでおり、金属材料で形成され、磁場強度の存在下で渦電流を発生する第一の区画１００と、
前記陰極部側に配置された第一の端部１１４及び前記第１の区画１００の前記上流側端部１０２に結合された第二の端部１１２を有しており、前記磁場強度の存在下で渦電流を発生する上流側区画１１０と、
前記第１の区画１００の前記下流側端部１０４に結合された第一の端部１２０及び第二の端部１２２を有しており、前記磁場強度の存在下で渦電流を発生する下流側区画１１８と
を含んでおり、
前記第１の区画１００は、前記下流側区画の壁厚みよりも小さく、且つ前記上流側区画１１０の壁厚みよりも小さい壁厚みを有し、
前記第１の区画１００に結合された電気的絶縁材料をさらに含み、
前記電気的絶縁材料が前記第１の区画１００の薄肉化された金属の壁に構造的支持及び付加的な蓄熱容量を提供する、
Ｘ線管アセンブリ１４。
電子７２が前記ターゲット５８から後方散乱され、前記真空密閉容器５２の内面７４に衝突して該内面７４を加熱する、請求項１に記載のＸ線管アセンブリ１４。
前記真空密閉容器５２の前記スロート部８４の前記第１の区画１００を包囲して該第１の区画１００に整列するように配置された電磁コイル８６をさらに含んでいる請求項１または２に記載のＸ線管アセンブリ１４。
前記真空密閉容器５２の外面７６に沿って循環され、後方散乱された電子７２によって前記真空密閉容器５２に発生される熱を除去する冷却材を備え、
前記冷却材が、前記真空密閉容器５２の前記外面７６と、前記電磁コイル８６の間を流れる、請求項３に記載のＸ線管アセンブリ１４。
前記電気的絶縁材料が、前記第１の区画１００を包囲する連続環形の材料である、請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線管アセンブリ。
前記スロート部８４の前記下流側区画１１８の前記第二の端部１２２は、前記真空密閉容器５２の前記ターゲット部６０に結合されている、請求項１乃至５のいずれかに記載のＸ線管アセンブリ。
前記スロート部８４は、
当該スロート部８４の前記下流側区画の前記第二の端部に結合されている上流側端部、及び下流側端部を有する第二の区画１４４と、
該第二の区画１４４の前記下流側端部に結合された第一の端部、及び前記ターゲット部６０に結合された第二の端部を有する第二の下流側区画１４２と
をさらに含んでいる、請求項１乃至５のいずれかに記載のＸ線管アセンブリ１４。
前記真空密閉容器５２の前記スロート部の前記磁場区画１００を中心として包囲して配置された第一の電磁コイル８６と、
前記真空密閉容器５２の前記スロート部の前記第二の磁場区画１００を中心として包囲して配置された第二の電磁コイル９４と
を含んでいる請求項７に記載のＸ線管アセンブリ１４。
前記磁場区画１００は高い電気抵抗率を有する非強磁性材料を含んでいる、請求項１乃至８のいずれかに記載のＸ線管アセンブリ１４。