JP6003993B2 - Ｘ線管装置およびｘ線管装置の使用方法 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線管装置およびＸ線管装置の使用方法に関し、特に、平板状の電子放出部を有するエミッタを備えたＸ線管装置およびＸ線管装置の使用方法に関する。

従来、平板状の電子放出部を有するエミッタを備えたＸ線管装置が知られている。このようなＸ線管装置は、たとえば、特表２０１０−５３４３９６号公報に開示されている。

上記特表２０１０−５３４３９６号公報に開示されているＸ線管装置は、平板状の電子放出部と、電子放出部と電極とを接続する一対（２本）の端子部とを含むエミッタを備える。電子放出部には、長尺の結晶構造を持つ異方性多結晶材（タングステン）が用いられている。端子部は、平板状の電子放出部の両端部近傍の下面（電子放出面とは反対側面）を支持するとともに、電子放出部に通電する機能を有する。電子放出部は、端子部を介して約２０００℃以上まで通電加熱されることにより、電子放出を行う。このため、エミッタの使用に伴う高温と、電子放出部に作用する外力とによって、電子放出部ではクリープ変形が生じる。上記特表２０１０−５３４３９６号公報では、電子放出部を、結晶粒の長手方向が所定方向を向くように構成することにより、通常使用時における主応力負荷の作用方向（電子放出面と平行な方向）における電子放出部の機械的強度を向上させている。これにより、クリープ変形によるエミッタの電子放出特性の悪化およびエミッタ寿命の短縮の抑制が図られている。

特表２０１０−５３４３９６号公報

しかしながら、上記特表２０１０−５３４３９６号公報のＸ線管装置では、電子放出部の結晶粒の向きを所定方向に揃えるという材料的な構成により電子放出面と平行な方向の機械的強度を向上させている一方、平板状の電子放出部の両端近傍が一対の端子部によって支持されている構造上、長期間の使用に伴うクリープ変形によって電子放出部が沈み込むように変形する現象（サグ現象という）を十分に抑制することが困難であるという問題点がある。サグ現象によって電子放出部が沈み込むと、エミッタから放出される電子の収束性が低下し、その結果、Ｘ線管装置から出射されるＸ線の焦点径を所望の範囲内に収めることができなくなる。このため、より長期にわたって所望のＸ線焦点径を維持し、エミッタのさらなる長寿命化を図るために、電子放出部の沈み込みを十分に抑制することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、使用に伴うクリープ変形による電子放出部の沈み込みを十分に抑制することが可能なＸ線管装置およびＸ線管装置の使用方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出するエミッタを含む陰極とを備え、エミッタは、電流通路により平板状に形成された電子放出部と、電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、端子部とは別個に端子部と同じ方向に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部とを含み、電流通路は、少なくとも、一方の端子部から他方の端子部側に向けて延びる外周側の第１部分と、第１部分から連続して第１部分よりも内周側を他方の端子部側から一方の端子部側に向けて延びる第２部分とを含み、支持部は、第１部分と第２部分との接続部分を支持するように配置されている。

この発明の第１の局面によるＸ線管装置では、上記のように、端子部とは別個に設けられ、電極に対して絶縁されるとともに、電子放出部を支持する支持部をエミッタに設けることによって、平板状の電子放出部を、端子部のみならず、端子部とは別個に設けられた支持部により構造的に支持することができる。これにより、平板状の電子放出部において構造上不可避的に発生する、使用に伴うクリープ変形による電子放出部の沈み込み（サグ現象）を材料的ではなく、構造的な手段である支持部により十分に抑制することができる。また、電極に対して絶縁された専用の支持部を設けることによって、電極から端子部を介して電子放出部に流れる電流経路を阻害することなく、容易に電子放出部を支持することができる。また、本発明のように第１部分と第２部分との接続部分を支持するように支持部を配置することによって、確実かつより一層効果的に、電子放出部の沈み込み（サグ現象）を抑制することができる。

上記第１の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、支持部は、電子放出部のうち、エミッタの使用に伴うクリープ変形により電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を支持するように配置されている。このように構成すれば、平坦度の変化が大きい変形部を支持することによって、効果的に電子放出部の沈み込み（サグ現象）を抑制することができる。

ここで、「平坦度」とは、本願明細書では、変形のない状態の理想的な電子放出部の上下面をそれぞれ基準面とし、電子放出部と平行な側面方向の投影図における、上下それぞれの基準面からの電子放出部の逸脱量とする。なお、電子放出部の上面は、電子放出面であり、下面は電子放出面とは反対側の面であるとする。また、「変形部」とは、支持部を設けない状態を仮定した場合に、電子放出部において平坦度が変化する度合いが相対的に大きい部分である。変形部が電子放出部のどの部分であるかは電子放出部の形状によって決まり、たとえばシミュレーションによって導出することができる。なお、本発明では、「変形部の近傍」とは、変形部および変形部周辺の近傍領域を含む。

上記第１の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、支持部は、電子放出部と交差する方向で端子部と同じ側に延びるように形成されるとともに、一端が固定され、他端が電子放出部に連結されるか、または電子放出部と接触する位置に配置されている。このように構成すれば、エミッタの端子部側に支持部を追加するだけでよいので、構造上、容易に支持部を設けることができる。なお、支持部は電子放出部を支持できればよいので、支持部が電子放出部に連結固定される場合だけでなく、支持部が端子部と同じ側から電子放出部に接触して支持するだけでもよい。

上記第１の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、エミッタと陽極としてのターゲットとを収容するとともに、中心軸回りに回転する筒状の外囲器をさらに備え、支持部は、中心軸を挟んで対向する位置に一対設けられている。このように構成すれば、エミッタが外囲器とともに回転するいわゆる外囲器回転型のＸ線管装置において、エミッタに支持部を設ける場合にも、回転中心軸回りの機械的バランスをとることができるので、使用時（回転動作時）のエミッタの回転を安定させて変形を抑制することができる。

上記第１の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、電子放出部は、エミッタの使用に伴うクリープ変形により電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域において、変形部の変形方向とは逆方向に向けて突出するように傾斜された突出部を有する。このように構成すれば、たとえ電子放出部にクリープ変形が発生した場合にも、変形方向とは逆方向に突出する突出部によって平坦度の変化を打ち消すことができる。これにより、支持部による変形の抑制に加えて、さらに変形が発生した場合にも突出部によってその変形を打ち消すことができるので、電子放出部の沈み込みをより十分に抑制することができる。

上記第１の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、電子放出部は、曲がりくねった電流通路により平板状に形成されているとともに、電流通路の他の部分より経路幅の大きい幅広部を有し、幅広部は、エミッタの使用に伴うクリープ変形により電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域に配置されている。このように構成すれば、変形部を含む領域における電流通路（幅広部）の機械的強度を他の部分よりも相対的に向上させることができる。これにより、支持部による変形の抑制に加えて、幅広部によってさらに変形を抑制することができるので、電子放出部の沈み込みをさらに十分に抑制することができる。

この発明の第２の局面におけるＸ線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出するエミッタを含む陰極とを備え、エミッタは、電流通路により平板状に形成された電子放出部と、電子放出部の両端からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、を含み、電子放出部は、エミッタの使用に伴うクリープ変形により電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域において、変形部の変形方向とは逆方向に向けて突出するように傾斜させた突出部を有する。

この発明の第２の局面によるＸ線管装置では、上記のように、エミッタの使用に伴うクリープ変形により電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域において、変形部の変形方向とは逆方向に向けて突出した突出部を電子放出部に設けることによって、電子放出部にクリープ変形が発生した場合にも、変形方向とは逆方向に突出する突出部によって平坦度の変化を打ち消すことができる。これにより、変形部を含む領域における平坦度の変化を打ち消すことができるので、使用に伴うクリープ変形による電子放出部の沈み込みを十分に抑制することができる。

上記第２の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、突出部は、使用時における重力作用方向とは逆方向に向けて突出するように傾斜している。このように構成すれば、エミッタに常に作用する重力による電子放出部のクリープ変形を、突出部によって打ち消すことができる。

上記第２の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、電子放出部は、曲がりくねった電流通路により平板状に形成され、突出部は、電子放出部のうち、変形部を含む電子放出部の外周側の電流通路に配置されている。このように構成すれば、構造上、電子放出部のうちの外周側の電流通路に平坦度が変化し易い変形部が存在するので、平坦度が変化しやすい部分の電子放出部の沈み込み（サグ現象）を効果的に打ち消すことができる。

上記第２の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、電流通路は、少なくとも、一方の端子部から他方の端子部側に向けて延びる外周側の第１部分と、第１部分から連続して第１部分よりも内周側を他方の端子部側から一方の端子部側に向けて延びる第２部分とを含み、突出部は、第１部分と第２部分との接続部分が突出するように第１部分を傾斜させることにより、形成されている。このように構成すれば、構造上、第１部分と第２部分との接続部分の近傍が特に平坦度が変化し易い部分となるので、変形部のうちで特に平坦度が変化し易い部分の近傍における電子放出部の沈み込み（サグ現象）を、確実かつより一層効果的に打ち消すことができる。

この発明の第３の局面におけるＸ線管装置は、陽極と、陽極に対して電子を放出するエミッタを含む陰極とを備え、エミッタは、曲がりくねった電流通路により平板状に形成されているとともに、電流通路の他の部分よりも経路幅の大きい幅広部を有する電子放出部と、電子放出部の両端からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、を含み、幅広部は、エミッタの使用に伴うクリープ変形により電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域に配置されている。

この発明の第３の局面によるＸ線管装置では、上記のように、エミッタの使用に伴うクリープ変形により電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域に幅広部を配置することによって、変形部を含む領域における電流通路（幅広部）の機械的強度を他の部分よりも相対的に向上させることができる。これにより、変形部を含む領域（幅広部）における変形の発生を抑制することができるので、使用に伴うクリープ変形による電子放出部の沈み込みを十分に抑制することができる。

上記第３の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、幅広部は、電子放出部のうち、変形部を含む電子放出部の外周側の電流通路に配置されている。このように構成すれば、構造上、電子放出部のうちの外周側の電流通路に平坦度が変化し易い変形部が存在するので、電子放出部の平坦度が変化し易い部分の沈み込み（サグ現象）を効果的に抑制することができる。

上記第３の局面によるＸ線管装置において、好ましくは、電子放出部は、少なくとも、一方の端子部から他方の端子部側に向けて延びる外周側の第１部分と、第１部分から連続して第１部分よりも内周側を他方の端子部側から一方の端子部側に向けて延びる第２部分とを含み、幅広部は、第１部分と第２部分との接続部分を含む第１部分に形成されている。このように構成すれば、構造上、第１部分と第２部分との接続部分の近傍が特に平坦度が変化し易い変形部となるので、変形部のうちで特に平坦度が変化し易い部分の近傍における電子放出部の沈み込み（サグ現象）を、確実かつより一層効果的に抑制することができる。

上記のように、本発明によれば、使用に伴うクリープ変形による電子放出部の沈み込みを十分に抑制することが可能なＸ線管装置およびＸ線管装置の使用方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態によるＸ線管装置の全体構成を示す模式的な縦断面図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線管装置のエミッタを示す模式的な斜視図である。 図２に示したエミッタの電子放出部を示した上面図（平面図）である。 図２に示したエミッタの側面図（正面図）である。 図２に示したエミッタを端子部側から見た側面図である。 比較例によるエミッタにおける平坦度変化のシミュレーション結果を示した模式図である。 本発明の実施例によるエミッタにおける平坦度変化のシミュレーション結果を示した模式図である。 本発明の第１実施形態の変形例によるエミッタを説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態によるＸ線管装置のエミッタを説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態によるＸ線管装置の他のエミッタを説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態の変形例によるエミッタを説明するための模式図である。 本発明の第３実施形態によるＸ線管装置のエミッタを模式的に示した斜視図である。 図１２に示したエミッタの電子放出部を示した上面図（平面図）である。 本発明の第４実施形態によるＸ線管装置のエミッタを説明するための模式図である。 本発明の第４実施形態によるＸ線管装置の他のエミッタを説明するための模式図である。 本発明の第５実施形態によるＸ線管装置のエミッタを模式的に示した斜視図である。 図１６に示したエミッタの電子放出部を示した上面図（平面図）である。 本発明の第６実施形態によるＸ線管装置の使用方法を説明するための装置構成を示した模式図である。 本発明の第６実施形態によるＸ線管装置の使用方法を説明するための模式図である。 本発明の第７実施形態によるＸ線管装置の使用方法を説明するための模式図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、第１実施形態によるＸ線管装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線管装置１００は、電子ビームを発生させる電子源１と、ターゲット２と、電子源１およびターゲット２を内部に収容する外囲器３と、外囲器３の外部に設けられた磁場発生器４とを備えている。第１実施形態では、Ｘ線管装置１００は、ターゲット２が回転する回転陽極型Ｘ線管装置であり、より具体的には、外囲器３がターゲット２と一体的に回転する外囲器回転型のＸ線管装置である。なお、電子源１およびターゲット２は、それぞれ、本発明の「陰極」および「陽極」の一例である。

電子源１は、外囲器３の軸方向（Ａ方向）の一端に、絶縁部材５を介して固定的に取り付けられている。また、電子源１は、外囲器３の回転軸３ａ上に配置され、回転軸３ａ回りに外囲器３と一体的に回転するように構成されている。電子源１は、図２に示すように、エミッタ１０と、エミッタ１０を通電加熱するための一対の電極１ａとを含んでいる。エミッタ１０の構造については、後述する。

図１に示すように、ターゲット２は、外囲器３の軸方向（Ａ方向）の他端に、電子源１と対向するようにして一体的（固定的）に取り付けられている。ターゲット２は、縁部２ａが外側に向けて薄肉となるように傾斜した円板形状を有する。ターゲット２の中心は、外囲器３の回転軸３ａと一致しており、ターゲット２は、回転軸３ａ回りに外囲器３と一体的に回転するように構成されている。

ターゲット２と電子源１とは、それぞれ、図示しない電源部の正負極と接続されている。ターゲット２に正の高電圧が印加され、電子源１に負の高電圧が印加されることにより、電子源１から回転軸３ａ（軸方向Ａ）に沿ってターゲット２に向かう電子ビームが発生する。

外囲器３は、回転軸（中心軸）３ａを中心に軸方向Ａに延びる筒状形状を有する。外囲器３は、両端に設けられたシャフト７および軸受７ａによって回転軸３ａ回りに回転可能に支持されている。そして、外囲器３は、シャフト７に連結されたモータ６によって回転駆動される。外囲器３の一端は、円板状の絶縁部材５によって塞がれており、外囲器３の他端は、ターゲット２によって塞がれている。そして、外囲器３の内部は真空排気されている。外囲器３は、ステンレス（ＳＵＳ）などの非磁性の金属材料からなり、絶縁部材５は、セラミックなどの絶縁材料からなる。

磁場発生器４は、環状のコアに配置された複数の磁極と、それぞれの磁極に巻回されたコイルとを含んでいる。磁場発生器４は、電子源１からターゲット２に向かう電子ビームを集束、偏向させるための磁場を発生させる機能を有する。図１に示すように、磁場発生器４から発生した磁場の作用によって、軸方向Ａに沿ってターゲット２に向かう電子ビームは集束および偏向され、ターゲット２の傾斜した縁部２ａに衝突する。この結果、ターゲット２の縁部２ａからＸ線が発生し、外囲器３の図示しない窓部から外部に放出される。

次に、電子源１のエミッタ１０の構成について詳細に説明する。図２〜図５に示すように、エミッタ１０は、純タングステンまたはタングステン合金からなり、平板状の電子放出部１１と、一対の端子部１２と、一対の支持部１３とを一体的に有している。第１実施形態では、電子放出部１１と、一対の端子部１２と、一対の支持部１３とは、単一の平板材料から切り出され、曲げ加工によって一体形成されている。

エミッタ１０は、いわゆる熱電子放出型のエミッタであり、一対の端子部１２を介して電極１ａから通電加熱されるように構成されている。これにより、平板状の電子放出部１１が所定電流で所定温度（約２４００Ｋ〜約２５００Ｋ）に通電加熱されることにより、電子放出部１１から電子を放出する。

図２および図３に示すように、電子放出部１１は、曲がりくねった形状（ミアンダ形状）の電流通路２０によって平板状に形成されており、平面的に見て、電子放出部１１は円形状に形成されている。電子放出部１１の中央部２４は、外囲器３の回転軸３ａに一致し、エミッタ１０は、外囲器３の回転に伴って中央部２４（回転軸３ａ）を中心に回転する。

電流通路２０は、略一定の通路幅Ｗ１で形成され、電流通路２０の両端でそれぞれ端子部１２と接続されている。電流通路２０は、第１部分２１と、第２部分２２と、第３部分２３と、中央部２４とを含んでいる。第１部分２１は、一方（他方）の端子部１２から他方（一方）の端子部１２側に向けて弧状に延びるように一対設けられた、外周側の部分である。第２部分２２は、第１部分２１から連続して第１部分２１よりも内周側を、反対の端子部１２側に向けて弧状に延びるように設けられている。第３部分２３は、第２部分２２から連続してさらに反対側に向けて弧状に延び、中央部２４に接続するように設けられている。

図２、図４および図５に示すように、一対の端子部１２は、それぞれ、電流通路２０（電子放出部１１）の端部から延びるとともにＺ１方向に曲げられることにより形成されており、端部が電子源１の電極１ａに固定されている。端子部１２は、電子放出部１１の通電加熱のための電極１ａとの接続端子として機能するとともに、電極１ａに固定されることによって電子放出部１１を支持する機能を有している。端子部１２は、電流通路２０の通路幅（Ｗ１）と等しい幅の平板形状を有する。

図２〜図５に示すように、一対の支持部１３は、端子部１２とは別個に設けられ、電極１ａに対して絶縁されるとともに、電子放出部１１を支持するように形成されている。また、一対の支持部１３は、平面的に見て、外囲器３の回転軸（中心軸）３ａを挟んで対向するように配置されている。これらの支持部１３は、電流通路２０（電子放出部１１）の所定部位から延びるとともに、端子部１２と同じＺ１方向に曲げられることにより平板状に形成されている。支持部１３の端部は、電子源１の基部（図示せず）に設けられた固定部材１ｂによって固定されている。固定部材１ｂは電極１ａに対して絶縁されている。支持部１３の端部は、電子源１の基部（図示せず）に直接固定されていてもよい。なお、電極１ａおよび固定部材１ｂは、図３および図４では図示を省略している。

支持部１３は、端子部１２および電流通路２０の通路幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２を有しており、第１実施形態では、幅Ｗ２は、幅Ｗ１の約２分の１である。支持部１３の幅Ｗ２は、電子放出部１１を支持可能な強度を得るために必要な大きさ以上であればよい。また、通電加熱された電子放出部１１の熱が支持部１３へ逃げるのを抑制可能なように、支持部１３の幅Ｗ２は小さい方が好ましい。

ここで、第１実施形態では、支持部１３は、電子放出部１１（電流通路２０）のうち、エミッタ１０の使用に伴うクリープ変形（サグ現象）により電子放出部１１の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部Ｄｆの近傍を支持するように配置されている。

電子放出部１１の変形部Ｄｆは、電子放出部の形状によって決まり、たとえばシミュレーションなどの計算的手法によって導出することができる。図６には、支持部１３を設けない場合のエミッタのクリープ変形を評価するためのシミュレーション結果（比較例）示している。なお、電子放出部のクリープ変形は、主としてエミッタの通電加熱時の高温と、電子放出部に作用する外力（重力や、遠心力などに起因する慣性力など）とによって発生するが、厳密にはエミッタを構成する金属結晶粒同士のすべりなどが発生しているため、クリープ変形をシミュレーションにより正確に再現するのは困難である。このため、ここでは重力によるクリープ変形のみを考慮し、実験的に確認された１万回曝射（Ｘ線照射）後のクリープ変形と同等の変形が得られるように重力の大きさを調整することにより、クリープ変形を再現した。

また、図６では、クリープ変形（サグ現象）の程度を、平坦度によって評価している。平坦度は、電子放出部１１と平行な側面方向から見た投影図（図４参照）において、上側（電子放出面側）基準面Ｒｔおよび下側（電子放出面とは反対側）基準面Ｒｂからの電子放出部１１のそれぞれの逸脱量である。したがって、変形のない状態では、電子放出部１１の上面（電子放出面）１１ａが上側基準面Ｒｔと一致し、平坦度＋０となるとともに、電子放出部１１の下面１１ｂが下側基準面Ｒｂと一致し、平坦度−０となる。サグ現象によって電子放出部１１の上面１１ａがＺ２方向（上面側）にＸだけ逸脱すれば、平坦度＋Ｘであり、下面１１ｂがＺ１方向（下面側）にＹだけ逸脱すれば、平坦度−Ｙであるとする。なお、シミュレーションでは、重力方向（鉛直下方）Ｇ２が、上面１１ａから下面１１ｂに向かうＺ１方向（平坦度マイナス方向）と一致する。

図６に示すように、支持部１３を設けない場合には、電子放出部１１の外周側の電流通路２０において、電子放出部１１の平坦度が大きく変化している（図６の濃いハッチング領域参照）。具体的には、電流通路２０のうち、第１部分２１と第２部分２２との接続部分Ｐ１の周辺（接続部分Ｐ１を中心とした、第１部分２１の略半分および第２部分２２の略半分）が、平坦度の変化が相対的に大きい変形部Ｄｆとなっている。同一のハッチングを付しているが、この変形部Ｄｆのうちでは、接続部分Ｐ１において平坦度変化が最大（−５２μｍ）となっている。この結果は、電子放出部１１が、一対の端子部１２によって支持された第１部分２１の先端（第２部分２２との接続部分Ｐ１）において、内周側の第２部分２２、第３部分２３および中央部２４の重量を支持する構造となっていることからも、容易に理解される。

上記のシミュレーション結果（比較例）に基づき、第１実施形態では、支持部１３は、電子放出部１１の外周側の電流通路２０であって、第１部分２１と第２部分２２との接続部分Ｐ１（変形部Ｄｆ）の近傍を支持するように配置されている。

第１実施形態では、上記のように、端子部１２とは別個に設けられ、電極１ａに対して絶縁されるとともに、電子放出部１１を支持する支持部１３を設けることによって、平板状の電子放出部１１を、端子部１２のみならず、端子部１２とは別個に設けられた支持部１３により構造的に支持することができる。これにより、使用に伴うクリープ変形による電子放出部１１の沈み込み（サグ現象）を材料的ではなく、構造的な手段である支持部１３により十分に抑制することができる。また、電極１ａに対して絶縁された専用の支持部１３を設けるだけでよいので、電極１ａから端子部１２を介して電子放出部１１に流れる電流経路を阻害することなく、容易に電子放出部１１を支持することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、電子放出部１１のうち、エミッタ１０の使用に伴うクリープ変形により電子放出部１１の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部Ｄｆの近傍を支持するように支持部１３を配置する。これにより、平坦度の変化が大きい変形部Ｄｆの近傍を支持することによって、効果的に電子放出部１１の沈み込み（サグ現象）を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、外周側の第１部分２１と第２部分２２との接続部分Ｐ１の近傍を支持するように支持部１３を配置する。これにより、最も平坦度が変化し易い接続部分Ｐ１の近傍を構造的に支持することができるので、確実かつより一層効果的に、電子放出部１１の沈み込み（サグ現象）を抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、支持部１３を、平板状の電子放出部１１の外周部から引き出するとともに端子部１２と同じ側に曲げ加工することにより、電子放出部１１と一体的に平板状に形成する。これにより、共通の平板材料から、支持部１３と電子放出部１１とを一体的に形成することができるので、支持部１３を容易に形成することができる。また、支持部１３と電子放出部１１とを別個に設ける場合とは異なり、部品点数を増加させることなく支持部１３を設けることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、支持部１３は、回転軸（中心軸）３ａを挟んで対向する位置に一対設ける。これにより、エミッタ１０が外囲器３とともに回転する外囲器回転型のＸ線管装置１００において、エミッタ１０に支持部１３を設ける場合にも、回転軸（中心軸）３ａ回りの機械的バランスをとることができるので、使用時（回転動作時）のエミッタ１０の回転を安定させて変形を抑制することができる。

（実施例）
次に、図７を参照して、第１実施形態によるＸ線管装置１００の効果を確認するために行ったシミュレーション結果（実施例）について説明する。

図７のシミュレーション結果（実施例）は、支持部１３を設けた上記第１実施形態によるエミッタ１０について、図６に示したシミュレーション結果（支持部１３を設けない場合の比較例）と同じ条件で行ったシミュレーション結果を示している。

図７に示すように、実施例では、変形部Ｄｆのうち、図６において平坦度の最大変化量を示した接続部分Ｐ１での平坦度の変化量が０μｍ（平坦度変化無し）となった。また、実施例では、接続部分Ｐ１における平坦度の変化が抑制された結果、内周側の第２部分２２と第３部分２３との接続部分Ｐ２において、平坦度の変化が最大となり、変化量は−１３μｍであった。これにより、サグ現象による平坦度変化の最大値は、支持部無しの接続部分Ｐ１での最大値−５２μｍ（比較例）から、接続部分Ｐ２での最大値−１３μｍ（実施例）まで抑制されることが確認された。

なお、接続部分Ｐ２における平坦度は、図６の比較例では−３６μｍであった。したがって、平坦度変化を部位毎にみると、接続部分Ｐ１での平坦度の変化量が−５２μｍ（比較例）から０μｍ（実施例）に抑制され、接続部分Ｐ２での平坦度の変化量が−３６μｍ（比較例）から−１３μｍ（実施例）に抑制されたことになる。この結果から、支持部１３を設けることにより、クリープ変形による平坦度変化が変形部Ｄｆを含む電子放出部１１の全体に渡って十分に抑制されていることが確認された。

（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、支持部１３を、電流通路２０（電子放出部１１）と一体的に形成した例を示したが、この第１実施形態の変形例では、支持部を、電流通路２０（電子放出部１１）とは別体で設けている。

第１実施形態の変形例によるエミッタ１１０では、図８（ａ）および（ｃ）に示すように、支持部１１３は、電子放出部１１と交差（直交）する方向で端子部１２と同じ下面１１ｂ側（Ｚ１方向）に延びるように形成される。支持部１１３の一端は、電子源１の基部（図示せず）に設けられた固定部材１ｂによって固定されるとともに、支持部１１３の他端１１３ａ（図８（ｂ）参照）は、電子放出部１１に固定的に連結されるか、または電子放出部１１の下面１１ｂと接触する位置に配置される。すなわち、支持部１１３は、電子放出部１１を支持して電子放出部１１のクリープ変形を抑制することができればよく、電子放出部１１に固定される必要はない。なお、図８では、支持部１１３の他端１１３ａが電子放出部１１の下面１１ｂと接触する例を示している。

この第１実施形態の変形例では、支持部１１３を電子放出部１１と別体で形成するため、支持部１１３を電子放出部１１とは異なる材料（タングステンやタングステン合金以外の材料）により形成してもよい。支持部１１３は、たとえば、モリブデンなどタングステン以外の高融点金属材料や、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などのセラミック材料などにより形成してもよい。また、支持部１１３を円柱状などの平板形状以外の形状にしてもよい。

この第１実施形態の変形例では、エミッタ１１０の端子部１２側に支持部１１３を追加するだけでよいので、構造上、容易に支持部１１３を設けることができる。

（第２実施形態）
次に、図１、図９および図１０を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線管装置２００（図１参照）のエミッタ２１０および２３０について説明する。第２実施形態では、電子放出部１１に支持部１３を設けた上記第１実施形態の構成に加えて、電子放出部１１の変形部Ｄｆをクリープ変形による変形方向（重力方向）とは逆方向に突出するように構成した例について説明する。なお、第２実施形態では、エミッタ以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、エミッタについて上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図９に示すように、第２実施形態によるＸ線管装置２００のエミッタ２１０は、上面１１ａから下面１１ｂに向かうＺ１方向（平坦度マイナス方向）が、使用時における重力方向（鉛直下方）Ｇ２と一致するように設けられている。エミッタ２１０の電子放出部２１１は、エミッタ２１０の使用に伴うクリープ変形により電子放出部２１１の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部Ｄｆを含む領域において、変形部Ｄｆの変形方向（重力方向）とは逆方向（Ｚ２方向）に向けて突出した突出部２１２が形成されている。

突出部２１２は、電子放出部２１１のうち、変形部Ｄｆを含む電子放出部２１１の外周側の電流通路２０（第１部分２１）に配置されている。また、突出部２１２は、第１部分２１と第２部分２２との接続部分Ｐ１の近傍が突出するように第１部分２１を傾斜させることにより、形成されている。

具体的には、第２実施形態では、一方の端子部１２（端子部１２ａとする）側の第１部分２１において、端子部１２ａ側の位置Ａから接続部分Ｐ１側の位置Ｂに至る第１部分２１がＺ２方向側に傾斜している。これにより、端子部１２ａ側の第１部分２１では、位置Ｂにおいて平坦度が＋αとなる（上側基準面Ｒｔに対してαだけ突出する）ようにＺ２方向に突出している。

同様に、他方の端子部１２（以下、端子部１２ｂとする）側の第１部分２１において、端子部１２ｂ側の位置Ｃから接続部分Ｐ１側の位置Ｄに至る第１部分２１がＺ２方向側に傾斜している。これにより、端子部１２ｂ側の第１部分２１でも、位置Ｄにおいて平坦度が＋αとなる（上側基準面Ｒｔに対してαだけ突出する）ようにＺ２方向に突出している。

また、第１部分２１を傾斜させることにより突出部２１２を形成した結果、電子放出部２１１の第２部分２２、第３部分２３および中央部２４も、Ｚ２方向へ若干突出しており、電子放出部２１１の上面１１ａは、全体としては上側基準面Ｒｔと略平行な状態となっている。

以上の構成により、エミッタ２１０では、Ｚ２方向へ平坦度が＋αとなるように予め突出させた突出部２１２によって、重力方向Ｇ２に一致するＺ１方向への平坦度変化を打ち消すことが可能である。すなわち、第２実施形態では、サグ現象によって略−αだけＺ１方向の平坦度変化が生じた場合に、平坦度が０となる。これにより、突出部２１２の突出量αだけサグ現象によるＺ１方向への沈み込みが緩和され、所望のＸ線焦点径が得られなくなるまでのエミッタ２１０の寿命を延長することが可能である。突出部２１２による突出量αは、所望のＸ線焦点径を得ることが可能な範囲内で、大きいほど好ましい。

なお、重力方向に対するエミッタの向きは、Ｘ線管装置２００が搭載される装置における、使用時（曝射時）のＸ線管装置２００の向きによって異なる。このため、Ｘ線管装置２００の使用状態において、変形方向（重力方向Ｇ２）が上面１１ａから下面１１ｂに向かうＺ１方向（平坦度マイナス方向）に一致する場合には、上記エミッタ２１０を備えたＸ線管装置２００を用い、変形方向（重力方向Ｇ２）が下面１１ｂから上面１１ａに向かうＺ２方向（平坦度プラス方向）に一致する場合には、図１０に示すエミッタ２３０をＸ線管装置２００に設ければよい。

図１０に示すように、エミッタ２３０は、エミッタ２１０とは逆に、下面１１ｂから上面１１ａに向かうＺ２方向（平坦度プラス方向）が、使用時における重力方向Ｇ２と一致するように設けられている。そして、エミッタ２３０の電子放出部２３１には、Ｚ１方向に突出する突出部２３２が形成されている。

具体的には、一方の端子部１２ａ側の第１部分２１において、端子部１２ａ側の位置Ａから接続部分Ｐ１側の位置Ｂに至る第１部分２１がＺ１方向側に傾斜し、平坦度が−αとなる（下側基準面Ｒｂに対して、αだけ突出する）ようにＺ１方向に突出している。同様に、他方の端子部１２ｂ側の第１部分２１において、端子部１２ｂ側の位置Ｃから接続部分Ｐ１側の位置Ｄに至る第１部分２１がＺ１方向側に傾斜し、平坦度が−αとなるようにＺ１方向に突出している。このようにして、エミッタ２３０の突出部２３２は、電子放出部２３１のうち、接続部分Ｐ１の近傍が突出するように第１部分２１をＺ１方向に傾斜させることにより、形成されている。

第２実施形態では、上記のように、変形部Ｄｆを含む領域において、変形部Ｄｆの変形方向とは逆方向に向けて突出した突出部２１２（２３２）を電子放出部２１１（２３１）に設ける。これにより、たとえ電子放出部２１１（２３１）にクリープ変形が発生した場合にも、変形方向とは逆方向に突出する突出部２１２（２３２）によって平坦度の変化を打ち消すことができる。すなわち、図９に示したエミッタ２１０では、重力方向Ｇ２に一致するＺ１方向への平坦度変化を、逆のＺ２方向へ予め突出された突出部２１２によって打ち消すことができる。また、図１０に示したエミッタ２３０では、重力方向Ｇ２に一致するＺ２方向への平坦度変化を、逆のＺ１方向へ予め突出された突出部２３２によって打ち消すことができる。これにより、支持部１３による変形の抑制に加えて、さらに変形が発生した場合にも突出部２１２（２３２）によってその変形を打ち消すことができるので、電子放出部２１１（２３１）の沈み込みをより十分に抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、突出部２１２（２３２）を、使用時における重力方向Ｇ２とは逆方向に向けて突出させる。これにより、エミッタ２１０（２３０）に常に作用する重力による電子放出部２１１（２３１）のクリープ変形を、突出部２１２（２３２）によって打ち消すことができる。

また、第２実施形態では、上記のように、第１部分２１と第２部分２２との接続部分Ｐ１の近傍が突出するように第１部分２１を傾斜させることにより、突出部２１２（２３２）を形成する。これにより、最も平坦度が変化し易い接続部分Ｐ１の近傍における電子放出部２１１（２３１）の沈み込み（サグ現象）を、確実かつより一層効果的に打ち消すことができる。

第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態では、突出部２１２（２３２）を、使用時における重力方向Ｇ２とは逆方向に向けて突出させた例を示したが、この第２実施形態の変形例では、突出部を、重力方向Ｇ２とは異なる方向に突出させている。

使用に伴うクリープ変形による電子放出部の沈み込み（サグ現象）は、上記の通り、エミッタの通電加熱時の高温と、電子放出部に作用する外力（重力や、遠心力などに起因する慣性力など）とによって発生する。このため、たとえばエミッタが重力方向と直交する横方向に向けて配置される場合でも、外囲器３の回転に伴ってエミッタに作用する遠心力により電子放出部の平坦度が変化する場合や、Ｘ線管装置全体が移動機構によって移動される場合の慣性力により電子放出部の平坦度が変化する場合があり得る。

このため、第２実施形態の変形例では、図１１（ａ）に示すエミッタ２１０ａおよび図１１（ｂ）に示すエミッタ２３０ａのように、重力方向Ｇ２とサグ現象による変形方向とが異なる場合にも、変形方向とは逆方向に向けて突出するように突出部２１２ａ（２３２ａ）を電子放出部２１１ａ（２３１ａ）に設ける。

図１０（ａ）に示すエミッタ２１０ａでは、変形部Ｄｆの変形方向が上面１１ａから下面１１ｂに向かうＺ１方向（平坦度マイナス方向）である場合に、突出部２１２ａが変形方向とは逆方向のＺ２方向（平坦度プラス方向）に突出するように形成されている。

また、図１０（ｂ）に示すエミッタ２３０ａでは、変形部Ｄｆの変形方向が下面１１ｂから上面１１ａに向かうＺ２方向（平坦度プラス方向）である場合に、突出部２３２ａが変形方向とは逆方向のＺ１方向（平坦度マイナス方向）に突出するように形成されている。

この第２実施形態の変形例のように、エミッタ２１０ａ（２３０ａ）の向き（上下方向）が重力方向Ｇ２とは異なる場合にも、クリープ変形方向とは逆方向に突出する突出部２１２ａ（２３２ａ）を電子放出部２１１ａ（２３１ａ）に設けることにより、電子放出部２１１ａ（２３１ａ）の沈み込み（サグ現象）を打ち消すことができる。

（第３実施形態）
次に、図１、図１２および図１３を参照して、本発明の第３実施形態によるＸ線管装置３００のエミッタ３１０について説明する。第３実施形態では、電子放出部１１に支持部１３を設けた上記第１実施形態の構成に加えて、電子放出部の変形部を含む電流通路の通路幅を大きくした例について説明する。なお、第３実施形態では、エミッタ以外の構成は上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図１２および図１３に示すように、第３実施形態によるＸ線管装置３００（図１参照）のエミッタ３１０の電子放出部３１１は、電流通路３２０のうち、他の部分より通路幅の大きい幅広部３１２を有している。具体的には、電流通路３２０は、幅広部３１２以外の部分における通路幅がＷ３となるように形成され、幅広部３１２における通路幅が、Ｗ３よりも大きいＷ４となるように形成されている。

幅広部３１２は、変形部Ｄｆを含む領域であって、電子放出部３１１の外周側の電流通路３２０に配置されている。より具体的には、幅広部３１２は、電流通路３２０の第１部分２１と第２部分２２との接続部分Ｐ１の近傍（変形部Ｄｆ）を含む第１部分２１の全体にわたって形成されている。すなわち、第３実施形態では、電流通路３２０のうち、第１部分２１全体が通路幅Ｗ４を有する幅広部３１２となっており、第２部分２２および第３部分２３が、通路幅Ｗ３を有している。この結果、電子放出部３１１は、通路幅が相対的に大きくなる外周側の第１部分２１（幅広部３１２）における機械的強度が、内周側の第２部分２２および第３部分２３よりも大きくなる。

なお、図１２および図１３では、上記第１実施形態によるエミッタ１０の通路幅Ｗ１（図３参照）に対して、第１部分２１（幅広部３１２）の通路幅Ｗ４を大きくし、幅広部３１２以外の第２部分２２および第３部分２３の通路幅Ｗ３が通路幅Ｗ１と等しい例について示している。ここで、第３実施形態では、幅広部３１２の通路幅が他の部位の通路幅よりも相対的に大きければよい。したがって、幅広部３１２以外の部位（第２部分２２および第３部分２３）の通路幅をＷ１よりも小さくすることにより、幅広部３１２の通路幅が相対的に大きくなるように構成してもよい。

第３実施形態では、上記のように、電子放出部３１１に、電流通路３２０の他の部分より経路幅の大きい幅広部３１２を設ける。そして、幅広部３１２を、エミッタ３１０の使用に伴うクリープ変形により電子放出部３１１の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部Ｄｆを含む領域に配置する。これにより、変形部Ｄｆを含む領域における電流通路３２０（幅広部３１２）の機械的強度を他の部分よりも相対的に向上させることができる。これにより、支持部１３による変形の抑制に加えて、幅広部３１２によってさらに変形を抑制することができるので、電子放出部３１１の沈み込みをさらに十分に抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、幅広部３１２を、電子放出部３１１の外周側であって、第１部分２１と第２部分２２との接続部分Ｐ１（変形部Ｄｆ）の近傍を含む第１部分２１に形成する。これにより、最も平坦度が変化し易い接続部分Ｐ１（変形部Ｄｆ）の近傍における電子放出部３１１の沈み込み（サグ現象）を、確実かつより一層効果的に抑制することができる。

（第４実施形態）
次に、図１、図１４および図１５を参照して、本発明の第４実施形態によるＸ線管装置４００のエミッタ４１０（４３０）について説明する。上記第２実施形態では、電子放出部１１に支持部１３と突出部２１２（２３２）との両方を設けた例を示したが、この第４実施形態では、電子放出部に突出部のみを設けた例について説明する。なお、第４実施形態では、エミッタ以外の構成は上記第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図１４および図１５に示すように、第４実施形態によるＸ線管装置４００（図１参照）のエミッタ４１０（４３０）には、上記第２実施形態によるエミッタ２１０（２３０）（図９および図１０参照）とは異なり、支持部１３が設けられておらず、突出部２１２（２３２）のみが形成されている。突出部２１２（２３２）の構成は、上記第２実施形態と同様である。

図１４に示すエミッタ４１０は、電子放出部４１１における変形部Ｄｆの変形方向がＺ１方向（平坦度マイナス方向）の例であり、かつ、変形部Ｄｆの変形方向が使用時における重力方向Ｇ２と一致する場合の例を示している。

図１５に示すエミッタ４３０は、電子放出部４３１における変形部Ｄｆの変形方向がＺ２方向（平坦度プラス方向）の例であり、かつ、変形部Ｄｆの変形方向が使用時における重力方向Ｇ２と一致する場合の例を示している。

上記第２実施形態と同様、第４実施形態でも、Ｘ線管装置４００の使用状態において、Ｚ１方向（平坦度マイナス方向）が変形方向（重力方向）に一致する場合には、図１４に示すエミッタ４１０を備えたＸ線管装置４００を用い、Ｚ２方向（平坦度プラス方向）が変形方向（重力方向）に一致する場合には、図１５に示すエミッタ４３０を備えたＸ線管装置４００を用いればよい。

第４実施形態では、上記のように、変形部Ｄｆを含む領域において、変形部Ｄｆの変形方向とは逆方向に向けて突出した突出部２１２（２３２）を電子放出部４１１（４３１）に予め設けることによって、電子放出部４１１（４３１）にクリープ変形が発生した場合にも、変形方向とは逆方向に突出する突出部２１２（２３２）によって平坦度の変化を打ち消すことができる。これにより、変形部Ｄｆを含む領域における平坦度の変化を打ち消すことができるので、使用に伴うクリープ変形による電子放出部４１１（４３１）の沈み込みを十分に抑制することができる。

このように、第４実施形態では、支持部１３を設けることなく、突出部２１２（２３２）のみを設けることによっても、電子放出部４１１（４３１）の沈み込みを抑制することができる。

また、図１１に示した第２実施形態の変形例のように、重力方向Ｇ２と変形部Ｄｆの変形方向とが一致しない場合にも、変形部Ｄｆの変形方向に対して逆方向に突出する突出部２１２ａ（２３２ａ）を形成すれば、電子放出部４１１（４３１）の沈み込みを抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、図１、図１６および図１７を参照して、本発明の第５実施形態によるＸ線管装置５００のエミッタ５１０について説明する。上記第３実施形態では、電子放出部１１に支持部１３と幅広部３１２との両方を設けた例を示したが、第５実施形態では、電子放出部に幅広部のみを設けた例について説明する。なお、第５実施形態では、エミッタ以外の構成は上記第３実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。

図１６および図１７に示すように、第５実施形態によるＸ線管装置５００（図１参照）におけるエミッタ５１０の電子放出部５１１には、上記第３実施形態によるエミッタ３１０とは異なり、支持部１３が設けられておらず、幅広部３１２のみが電流通路５２０に形成されている。幅広部３１２の構成は、上記第３実施形態と同様である。

なお、この第５実施形態においても、幅広部３１２以外の部位（第２部分２２および第３部分２３）の通路幅を小さくすることにより、幅広部３１２の通路幅が相対的に大きくなるように構成してもよい。

第５実施形態では、上記のように、電子放出部５１１に、電流通路５２０の他の部分より経路幅の大きい幅広部３１２を設ける。そして、幅広部３１２を、変形部Ｄｆを含む領域に配置する。これにより、変形部Ｄｆを含む領域における電流通路５２０（幅広部３１２）の機械的強度を相対的に向上させることができる。その結果、変形部Ｄｆを含む領域（幅広部３１２）のけるクリープ変形の発生を抑制することができるので、エミッタ５１０の使用に伴うクリープ変形による電子放出部５１１の沈み込みを抑制することができる。

このように、第５実施形態では、支持部１３を設けることなく、幅広部３１２のみを設けることによっても、電子放出部５１１の沈み込みを十分に抑制することができる。

（第６実施形態）
次に、図１、図２、図１８および図１９を参照して、本発明の第６実施形態によるＸ線管装置の使用方法について説明する。この第６実施形態では、上記した第１〜第５実施形態（または第１および第２変形例）によるＸ線管装置のいずれかを用いて、Ｘ線管装置の使用時（曝射時）とは逆方向にエミッタを配置して通電加熱する例について説明する。なお、第６実施形態では、上記第１〜第５実施形態（または第１および第２変形例）に示した構成の一例として、上記第１実施形態によるＸ線管装置１００（図１参照）を用いる例を示す。

まず、Ｘ線管装置１００を使用するための装置構成の例について説明する。Ｘ線管装置１００は、たとえば医用Ｘ線管であり、レントゲン装置やＸ線断層撮影装置などのＸ線撮像装置に搭載される。

図１８に示すように、Ｘ線撮像装置６０１は、Ｘ線管装置１００を組み込んだ照射部６０２と、照射部６０２を移動可能に支持する支持機構６０３とを備えている。照射部６０２は、支持機構６０３の回動軸６０３ａによって軸回りに回動可能に支持されるとともに、回動軸６０３ａごと上下左右に移動可能に構成されている。照射部６０２（Ｘ線管装置１００）によるＸ線照射方向には、Ｘ線検出器からなる撮像部６０４が照射部６０２と対向するように配置されている。この撮像部６０４も、支持機構６０５によって昇降可能に支持されている。

Ｘ線撮像装置６０１の使用時には、照射部６０２と撮像部６０４との間の所定の撮像位置６０６に被写体（患者）を配置した状態で、Ｘ線管装置１００からＸ線を照射する。そして、撮像部６０４が照射部６０２（Ｘ線管装置１００）から照射されたＸ線を検出することにより、Ｘ線撮像を行う。

使用時（曝射時）には、エミッタ１０が重力方向（鉛直下方）Ｇ２に沿うＧ１方向（鉛直上方）を向いてターゲット２と対向する状態で電子を放出してＸ線を発生させる。すなわち、図１９（ａ）に示すように、電子放出部１１の上面１１ａが電子放出面であるので、下面１１ｂから上面１１ａに向かうエミッタ１０のＺ２方向が、Ｇ１方向を向いた状態でエミッタ１０に通電加熱を行うことにより、Ｘ線を発生させる。

この結果、使用（曝射）に伴ってクリープ変形（サグ現象）が発生すると、電子放出部１１は重力方向Ｇ２に一致するＺ１方向に変形し、平坦度がマイナス方向に変化する。

そこで、第６実施形態では、Ｘ線管装置１００の非使用時（曝射を行わないとき）に、回動軸６０３ａ回りに照射部６０２（Ｘ線管装置１００）を回動させ、上下を反転させた状態でエミッタ１０に通電加熱を行う。

具体的には、図１９（ｂ）に示すように、照射部６０２（Ｘ線管装置１００）を回動させて、エミッタ１０のＺ２方向が使用時とは逆のＧ２方向を向いた状態に反転させる。そして、エミッタ１０（電子放出部１１）のＺ２方向がＧ１方向とは反対のＧ２方向を向いてターゲット２と対向する状態で、エミッタ１０に通電加熱を行う。

この結果、通電加熱に伴ってクリープ変形（サグ現象）が発生すると、電子放出部１１は重力方向Ｇ２に一致するＺ２方向に変形し、平坦度がプラス方向に変化する。このため、図１９（ｂ）に示す非使用時の反転加熱によって、図１９（ａ）に示した使用時のマイナス方向の平坦度変化が、プラス方向の平坦度変化により打ち消される。

その後、次の使用時（曝射時）には、図１９（ｃ）に示すように、再びエミッタ１０がＧ１方向を向いてターゲット２と対向する状態に戻して、Ｘ線を発生させる。以上を繰り返すことにより、Ｘ線管装置１００の使用時に発生した電子放出部１１の平坦度変化を、非使用時に打ち消すことが可能となる。

また、第６実施形態では、図１９（ｂ）に示す非使用時における反転加熱は、使用時におけるエミッタ１０の通電加熱条件（加熱温度（電流値））と同一条件で、かつ、使用時におけるエミッタ１０の通電加熱時間の通算時間と略等しい時間をかけて、実施する。なお、この非使用時における反転加熱は、エミッタ１０に通電加熱を行うだけでよいので、Ｘ線を発生させる必要はない。また、非使用時の反転加熱は、たとえばＸ線撮像装置６０１が使用されない夜間の時間帯や、Ｘ線撮像装置６０１を使用する施設の休日などに、実施すればよい。

第６実施形態では、上記のように、エミッタ１０が重力方向に沿うとともに使用時（曝射時）のＧ１方向とは反対のＧ２方向を向いてターゲット２と対向する状態で、エミッタ１０に通電加熱する。これにより、通常使用時（曝射時）において発生したクリープ変形による電子放出部１１のＺ１方向の平坦度変化を、エミッタ１０をＧ２方向に向けた状態での通電加熱により発生した逆方向（Ｚ２方向）の平坦度変化によって打ち消すことができる。これにより、エミッタ１０の使用に伴うクリープ変形による電子放出部１１の沈み込み（サグ現象）を効果的に抑制することができる。

また、第６実施形態では、上記のように、端子部１２とは別個に設けられ、電極１ａに対して絶縁されるとともに、電子放出部１１を支持する支持部１３（図２参照）を含むエミッタ１０を備えたＸ線管装置１００を使用することによって、平板状の電子放出部１１を支持部１３によって支持することができるので、使用に伴うクリープ変形による電子放出部１１の沈み込み（サグ現象）を抑制することができる。

なお、この第６実施形態では、上記第１実施形態によるＸ線管装置１００を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。第６実施形態では、第１実施形態以外の上記第２〜第５実施形態（または第１実施形態および第２実施形態の変形例）によるＸ線管装置のいずれを用いてもよい。これらの場合にも、同様に電子放出部１１の沈み込み（サグ現象）を抑制することができる。

（第７実施形態）
次に、図１、図６および図２０を参照して、本発明の第７実施形態によるＸ線管装置の使用方法について説明する。この第７実施形態では、上記した第１〜第５実施形態（または第１実施形態および第２実施形態の変形例）によるＸ線管装置以外の構成において、Ｘ線管装置の使用時（曝射時）とは逆方向にエミッタを配置して通電加熱する例について説明する。

第７実施形態おいて用いるＸ線管装置７００（図１参照）のエミッタ７１０には、上記第１実施形態によるエミッタ１０とは異なり、支持部１３が設けられていない。なお、エミッタ７１０には、上記第２実施形態に示した突出部２１２（２３２）、上記第３実施形態に示した幅広部３１２のいずれも設けられておらず、図６に示した比較例によるエミッタと同様の構成を有している。なお、エミッタ７１０のその他の構成は、上記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

第７実施形態では、図２０の（ａ）〜（ｃ）に示すように、エミッタ７１０を有するＸ線管装置７００を用いて、エミッタ７１０が重力方向に沿うＧ１方向（鉛直上方）を向いた状態での使用時（曝射時）のＸ線発生と、使用時とは逆のＧ２方向（重力作用方向、鉛直下方）を向いた状態での非使用時のエミッタ７１０の通電加熱（反転加熱）とを行う。Ｘ線管装置７００を用いるＸ線撮像装置の構成や、Ｘ線管装置７００の使用時（曝射時）の具体的な動作、および、非使用時（反転加熱時）の具体的な動作は、上記第６実施形態と同様である。

この結果、（ａ）に示した使用時における電子放出部７１１のマイナス方向（Ｚ１方向）の平坦度変化が、図２０（ｂ）に示す非使用時の反転加熱における電子放出部７１１のプラス方向（Ｚ２方向）の平坦度変化によって打ち消される。

第７実施形態では、上記のように、エミッタ７１０が重力方向に沿うとともに使用時（曝射時）のＧ１方向とは反対のＧ２方向を向いてターゲット２と対向する状態で、エミッタ７１０に通電加熱する。これにより、通常使用時（Ｘ線曝射時）において発生したクリープ変形による電子放出部７１１のＺ１方向の平坦度変化を、エミッタ７１０をＧ２方向に向けた状態での通電加熱により発生した逆方向（Ｚ１方向）の平坦度変化によって打ち消すことができる。これにより、エミッタ７１０の使用に伴うクリープ変形による電子放出部７１１の沈み込み（サグ現象）を十分に抑制することができる。

このように、第７実施形態では、支持部１３を設けることなく、反転加熱のみを行うことによっても、電子放出部７１１の沈み込みを十分に抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第７実施形態では、外囲器回転型のＸ線管装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、外囲器のみを固定した陽極回転型のＸ線管装置や、陽極固定型のＸ線管装置などの外囲器回転型以外のＸ線管装置に本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第７実施形態では、平面的に見て円形の電子放出部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、電子放出部は平板状であればよく、電子放出部の平面視形状は、矩形状や、多角形状の平板形状であってもよい。ただし、エミッタ（電子放出部）が回転する外囲器回転型のＸ線管装置に用いる場合には、回転時の安定性を考慮して、電子放出部の平面視形状は円形状か、円形状に近い多角形状の方が好ましい。

また、上記第１〜第７実施形態では、第１部分〜第３部分および中心部を有する電流通路により平板状の電子放出部を形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記各実施形態において示した形状とは異なる形状の電流通路により、平板状の電子放出部を形成してもよい。この場合、電子放出部を構成する電流通路の形状に応じて、平坦度の変化が大きい変形部の位置も異なるので、支持部の配置は、電子放出部（電流通路）の形状に応じて決定すればよい。

また、上記第１〜第３実施形態および第６実施形態では、支持部をエミッタの端子部と同じ側に延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、支持部が端子部とは異なる側に延びるように形成してもよく、たとえば、支持部をエミッタの側方（平板状の電子放出部と平行な方向）へ延びるように設けてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態および第６実施形態では、エミッタに一対（２本）の支持部を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。支持部は、１本または３本以上設けてもよい。ただし、支持部の数が多いと、通電加熱時に電子放出部の熱が支持部に逃げ、電子放出部の温度分布がばらつく可能性があるので、支持部は、電子放出部を支持するのに十分な数であって、なるべく少ない数だけ設けるのが好ましい。

また、上記第６実施形態および第７実施形態では、Ｘ線管装置を使用例として、レントゲン装置などのＸ線撮像装置６０１に搭載する例を示したが、本発明はこれに限られない。医用のＸ線撮像装置以外にも、たとえばＸ線検査装置（非破壊検査装置）などの産業用装置に使用されるＸ線管装置に本発明を適用してもよい。

１ 電子源（陰極）
１ａ 電極
２ ターゲット（陽極）
３ 外囲器
１０、１１０、２１０、２１０ａ、２３０、２３０ａ、３１０、４１０、４３０、５１０、７１０ エミッタ
１１、２１１、２１１ａ、２３１、２３１ａ、３１１、４１１、４３１、５１１、７１１ 電子放出部
１２（１２ａ、１２ｂ） 端子部
１３ １１３ 支持部
２０、３２０、５２０ 電流通路
２１ 第１部分
２２ 第２部分
２１２、２１２ａ、２３２、２３２ａ 突出部
３１２ 幅広部
Ｄｆ 変形部
Ｐ１ 接続部分
１００、２００、３００、４００、５００、７００ Ｘ線管装置

Claims (13)

1. 陽極と、
   前記陽極に対して電子を放出するエミッタを含む陰極とを備え、
   前記エミッタは、
   電流通路により平板状に形成された電子放出部と、
   前記電子放出部からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、
   前記端子部とは別個に前記端子部と同じ方向に設けられ、前記電極に対して絶縁されるとともに、前記電子放出部を支持する支持部とを含み、
   前記電流通路は、少なくとも、一方の前記端子部から他方の前記端子部側に向けて延びる外周側の第１部分と、前記第１部分から連続して前記第１部分よりも内周側を前記他方の端子部側から前記一方の端子部側に向けて延びる第２部分とを含み、
   前記支持部は、前記第１部分と前記第２部分との接続部分を支持するように配置されている、Ｘ線管装置。
2. 前記支持部は、前記電子放出部のうち、前記エミッタの使用に伴うクリープ変形により前記電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を支持するように配置されている、請求項１に記載のＸ線管装置。
3. 前記支持部は、前記電子放出部と交差する方向で前記端子部と同じ側に延びるように形成されるとともに、一端が固定され、他端が前記電子放出部に連結されるか、または前記電子放出部と接触する位置に配置されている、請求項１に記載のＸ線管装置。
4. 前記エミッタと前記陽極としてのターゲットとを収容するとともに、中心軸回りに回転する筒状の外囲器をさらに備え、前記支持部は、前記中心軸を挟んで対向する位置に一対設けられている、請求項１に記載のＸ線管装置。
5. 前記電子放出部は、前記エミッタの使用に伴うクリープ変形により前記電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域において、前記変形部の変形方向とは逆方向に向けて突出するように傾斜された突出部を有する、請求項１に記載のＸ線管装置。
6. 前記電子放出部は、曲がりくねった前記電流通路により平板状に形成されているとともに、前記電流通路の他の部分より経路幅の大きい幅広部を有し、前記幅広部は、前記エミッタの使用に伴うクリープ変形により前記電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域に配置されている、請求項１に記載のＸ線管装置。
7. 陽極と、
   前記陽極に対して電子を放出するエミッタを含む陰極とを備え、
   前記エミッタは、
   電流通路により平板状に形成された電子放出部と、
   前記電子放出部の両端からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、を含み、
   前記電子放出部は、前記エミッタの使用に伴うクリープ変形により前記電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域において、前記変形部の変形方向とは逆方向に向けて突出するように傾斜させた突出部を有する、Ｘ線管装置。
8. 前記突出部は、使用時における重力作用方向とは逆方向に向けて突出するように傾斜している、請求項７に記載のＸ線管装置。
9. 前記電子放出部は、曲がりくねった前記電流通路により平板状に形成され、前記突出部は、前記電子放出部のうち、前記変形部を含む前記電子放出部の外周側の前記電流通路に配置されている、請求項７に記載のＸ線管装置。
10. 前記電流通路は、少なくとも、一方の前記端子部から他方の前記端子部側に向けて延びる外周側の第１部分と、前記第１部分から連続して前記第１部分よりも内周側を前記他方の端子部側から前記一方の端子部側に向けて延びる第２部分とを含み、前記突出部は、前記第１部分と前記第２部分との接続部分が突出するように前記第１部分を傾斜させることにより、形成されている、請求項７に記載のＸ線管装置。
11. 陽極と、
    前記陽極に対して電子を放出するエミッタを含む陰極とを備え、
    前記エミッタは、
    曲がりくねった電流通路により平板状に形成されているとともに、前記電流通路の他の部分よりも経路幅の大きい幅広部を有する電子放出部と、
    前記電子放出部の両端からそれぞれ延びるとともに、電極に接続される一対の端子部と、を含み、
    前記幅広部は、前記エミッタの使用に伴うクリープ変形により前記電子放出部の平坦度が変化する度合いが相対的に大きい変形部を含む領域に配置されている、Ｘ線管装置。
12. 前記幅広部は、前記電子放出部のうち、前記変形部を含む前記電子放出部の外周側の前記電流通路に配置されている、請求項１１に記載のＸ線管装置。
13. 前記電子放出部は、少なくとも、一方の前記端子部から他方の前記端子部側に向けて延びる外周側の第１部分と、前記第１部分から連続して前記第１部分よりも内周側を前記他方の端子部側から前記一方の端子部側に向けて延びる第２部分とを含み、前記幅広部は、前記第１部分と前記第２部分との接続部分を含む前記第１部分に形成されている、請求項１１に記載のＸ線管装置。

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