JP6081739B2

JP6081739B2 - Ｘ線源における電子ビーム操縦システム及び方法

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Publication number: JP6081739B2
Application number: JP2012187106A
Authority: JP
Inventors: アントニオ・カイファ
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Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-28
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Description

本発明は、Ｘ線源における電子ビームの操縦に関する。

非侵襲的な撮像システムでは、様々なＸ線システム及びコンピュータ断層（ＣＴ）システムにおいてＸ線放射源としてＸ線管が用いられる。検査や撮像シーケンスの間に制御信号に応答して放射線が放出される。Ｘ線管は典型的には陰極と陽極を含む。陰極の内部にあるエミッタは、熱イオン効果を介して加えられた電流に由来する熱及び／またはエミッタの前方にある適正形状の金属プレートに加えられた電圧に由来する電場に応答して電子ストリームを放出することがある。陽極は、この電子ストリームが当てられるターゲットを含むことがある。このターゲットは、電子ビームが当てられた結果として、Ｘ線放射及び熱を発生させることがある。

こうした撮像システムでは、患者、手荷物、製造物などの関心対象内に放射線が透過すると共に、この放射線の一部が画像データが収集される場所であるディジタル検出器または写真撮影プレートに当たる。幾つかのＸ線システムでは、その写真撮影プレートが次いで画像を作成するように現像されており、この画像は品質管理技師、セキュリティスタッフ、放射線医または付き添っている担当医が診断目的で利用することができる。ディジタルＸ線システムでは、光検出器が、その検出器表面の離散的素子に当たる放射線の量または強度を示す信号を発生させている。次いでこの信号を処理して、検討のために表示させ得る画像を作成することができる。ＣＴシステムでは、患者の周りでガントリを回転させながら一連の検出器素子を含む検出器アレイが様々な位置にわたって同様の信号を発生させている。ある種の構成では、これらの一連の信号を用いてボリュメトリック画像を作成することがある。一般にはボリュメトリック画像の品質は、Ｘ線源及びＸ線検出器がガントリに従って回転する際にデータを迅速に収集する能力に依存する。

癌の放射線治療のためのシステムなど別のシステムでは、電離放射線をターゲット組織に向けて導くためにＸ線源を用いることがある。幾つかの放射線治療構成では、その線源はさらにＸ線管を含むことがある。放射線治療目的で使用されるＸ線管もまた、上述のようなＸ線を発生させる熱イオンエミッタとターゲット陽極を含むことがある。こうしたＸ線管またはＸ線源はさらに、所望のサイズまたは形状のビームとするように放出されたＸ線を集束または制限するための１つまたは複数のコリメーションフィーチャを含むことがある。Ｘ線源は、関心対象組織上へのＸ線ビームの集束を維持しながらターゲット組織の巡るように配置させる（例えば、その周りを回転させる）ことがあり、これにより周囲の組織に対するＸ線照射を最小限にしながらターゲット組織に実質的に一定のＸ線フラックスを提供することが可能となる。

米国特許第７８３９９７９号

Ｘ線源における電子ビームを操縦するシステム及び方法を提供する。

一実施形態では、制御回路を有する制御器を提供する。この制御回路は、Ｘ線発生システムの電子ビーム操縦コイルを受け容れるように適応させたインタフェースを含む。この回路はさらに、第１の電圧源に結合されると共に第１の電圧源とで電子ビーム操縦コイルに向けた第１の電流経路を生成するように構成された第１の切替えデバイスと、第２の電圧源に結合されると共に第２の電圧源とで電子ビーム操縦コイルに向けた第２の電流経路を生成するように構成された第２の切替えデバイスと、インタフェースの第１の側に結合された第３の切替えデバイスであって該第３の切替えデバイスが閉鎖位置にあるときに第１の電流経路及び第２の電流経路を介したインタフェースに対する導通を可能とするように構成された第３の切替えデバイスと、を含む。第２及び第３の切替えデバイスは、それぞれの開放位置にあるときに第２の電圧源とで第３の電流経路を生成するように構成されており、また第３の電流経路は第２の電流経路を基準として反対極性を有している。

別の実施形態では、電子ビームを放出するように構成された陰極アセンブリ及び該電子ビームを受け取るように構成された陽極アセンブリを有するＸ線源を含んだＸ線システムを提供する。この陽極は受け取った電子ビームに応答してＸ線を発生させるように適応させており、また陰極アセンブリ及び陽極アセンブリはエンクロージャの内部に配置させている。この線源はさらに、エンクロージャの周りに配置させた複数の電磁気コイルであって該複数のコイルが発生させる双極子または四極子磁場を変化させることによって電子ビームを操縦するように構成された複数の電磁気コイルと、該複数の電磁気コイルに結合させた複数の制御回路と、を含む。各制御回路は、各コイルを独立に制御するように複数の電磁気コイルのうちの１つと結合させている。各制御回路は第１の電圧源及び第２の電圧源を含む。双極子または四極子磁場を維持するように各コイルを通る電流を所望のレンジ域内に維持するために第１の電圧源が用いられかつ双極子または四極子磁場を変更するように該コイルを通る電流を増加または減少させるために第２の電圧源が用いられるようにして制御回路は構成されている。

また別の実施形態では、電子ビーム操縦コイルを駆動させる方法を提供する。本方法は、第１の極性にある第１の電流を第１の電流経路に沿って第１の電圧源から電子ビーム操縦コイルに向けて流すために第１の切替えデバイスを閉鎖するステップと、第１の電流の電子ビーム操縦コイルまでの流れを可能にするために第２の切替えデバイスを閉鎖するステップと、第１及び第２の切替えデバイスの閉鎖後に第１の電流の電子ビーム操縦コイルへの流れを停止させかつ電子ビーム操縦コイルを通る電流の大きさを低減するように構成された電流消費ループを形成するために第１の切替えデバイスを開放するステップと、第２の極性にある第２の電流を第２の電流経路に沿って第２の電圧源から電子ビーム操縦コイルに向けて流すために第２の切替えデバイス及び第３の切替えデバイスを開放するステップと、を含む。

本発明の実施形態に関するこれらの特徴及び態様、並びにその他の特徴及び態様については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。

複数の透視方向からかつ／または複数のエネルギーでＸ線を放出することが可能なＸ線源を用いたシステムの一実施形態を表したブロック図である。複数の透視方向からかつ／または複数のエネルギーでＸ線を放出することが可能なＸ線源を用いたＸ線撮像システムの一実施形態を表したブロック図である。複数の透視方向からＸ線を放出するように構成されたＸ線管の一実施形態の概略図である。様々なエネルギーでＸ線を放出するように構成されたＸ線管の一実施形態の概略図である。Ｘ線管のエンクロージャの周りに電子ビーム操縦コイルを配置させる配列の一実施形態の概略図である。図５の配列の実施形態について、ビーム操縦コイルにより操縦される電子ビームが第２のエネルギーにある場合を示した概略図である。図５に示した実施形態の一部分について線７−７に沿って切って見た端面像である。図５に示した実施形態の一部分について線８−８に沿って切って見た端面像である。電子ビーム操縦コイルを駆動するための制御回路の一実施形態を表した回路図である。電子ビーム操縦コイルを通る電流プロフィールの一実施形態を時間の関数として表したプロット、並びに該プロットのうち電子ビーム操縦コイルを通る平均電流の維持に対応する部分を拡大像で示した図である。図９の制御回路の一実施形態について電子ビーム操縦コイル内に第１の電流を通過させる構成として表した概要図である。電子ビーム操縦コイルを通る電流プロフィールの一実施形態を時間の関数として表したプロット、並びに該プロットのうち電子ビーム操縦コイルを通る平均電流の維持に対応する部分を拡大像で示した図である。図９の制御回路の一実施形態について電子ビーム操縦コイルを通る電流に対してより低速な消費をさせるように電流消費ループを形成させる構成として表した概要図である。電子ビーム操縦コイルを通る電流プロフィールの一実施形態を時間の関数として表しかつ大域平均最大電流から大域平均最小電流までの遷移を示しているプロットである。図９の制御回路の一実施形態について電子ビーム操縦コイル内に第２の電流を通過させる構成として表した概要図である。電子ビーム操縦コイルを通る電流プロフィールの一実施形態を時間の関数として表しかつ大域平均最小電流から大域平均最大電流までの遷移を示しているプロットである。図９の制御回路の一実施形態について電子ビーム操縦コイル内に第３の電流を通過させる構成として表した概要図である。図９の制御回路内部における切替えデバイスの動作を制御するように構成された制御論理デバイスの一実施形態を表した概要図である。図９の制御回路の動作中における制御論理信号のプロットの一実施形態を表した図である。大域平均最小電流と大域平均最大電流の値の間で複数の電流レベルを有するような電子ビーム操縦コイルを通る電流プロフィールの一実施形態を時間の関数として表したプロットである。電子ビーム操縦コイルを駆動するための制御回路の別の実施形態を表した回路図である。電子ビーム操縦コイルを駆動するための制御回路の別の実施形態を表した回路図である。図２１の回路の代替的実施形態を表した回路図である。図２２の回路の代替的実施形態を表した回路図である。

コンピュータ断層（ＣＴ）、Ｘ線蛍光透視法及び／または投影撮像、Ｘ線放射治療、その他といった撮像及び治療モダリティでは、Ｘ線を発生する線源を用いて実施される検査／治療手技の品質は少なくとも、Ｘ線を制御された方式で発生させるＸ線源の能力に依存することがある。ある種のＸ線源では、ターゲット陽極に当たってＸ線を発生させる電子ビームを、Ｘ線源の周りに加えられる四極子磁場を用いて集束させることがある。こうした集束によれば、可変エネルギーＸ線放出の集束が可能となり、異なるタイプの組織を撮像するため並びに多様なレベルのエネルギーを提供させるため（例えば、放射線治療手技）に有用となり得る。さらに、双極子磁場を用いた電子ビームのステアリングによってＸ線源は、例えばステレオ画像及び／またはボリュメトリック画像の作成のためなど、陽極上の実質的に一定の位置または様々な位置からＸ線を放出することができる。陽極上の様々な位置からのＸ線の放出及び／または異なるエネルギーの電子ビームの集束が希望されるような構成では、位置変化の間の時間遅延や集束点の維持は、磁場の大きさ（例えば、向き）の変更及び電子ビームとの相互作用のために電子ビームをステアリング及び／または集束させるその磁場の能力に少なくとも部分的に依存することがある。

これらの磁場の発生及び変更のためには、制御回路を介して電子ビーム操縦コイル中に電流を通過させるのが一般的である。この制御回路は、コイルを通って流れる電流を変化させるが、これが一方、各コイルが発生させる磁場に影響を及ぼす。しかしながら幾つかの制御回路では電流同士の間の遷移が低速となり、これが磁場の大きさの変化の遅滞に、またしたがって集束強度及び／または方向ステアリング能力の遅滞に繋がる可能性がある。さらに典型的な制御回路は、複数の電子ビーム操縦コイルを直列に制御することがあり、これでは各コイルに個別に対処することができない。これらの短所のために、電子ビームのステアリングが最適に至らないことがあり、これがＸ線放出に影響を及ぼし、またしたがって放射線治療や作成画像の品質に影響を及ぼす可能性がある。

本明細書に記載した手法によれば、電子ビーム操縦コイルを通る電流の大きさを迅速に変更するための実施形態が提供される。例えば目下のある種の実施形態では、比較的低い電圧源（例えば、１〜２０ボルト（Ｖ））並びに比較的高い電圧源（例えば、１００〜３００Ｖ）を含むような制御回路が提供される。この制御回路は、低電圧源を用いてコイルを通る平均電流を維持するための様々なフィーチャと、高電圧源を用いて電流レベル間を迅速に切替えるための様々なフィーチャと、を含む。さらに、開示した実施形態のうちの幾つかでは、制御回路の動作を調節するための制御論理を提供する。この制御論理は、制御回路の基本動作周波数を調節するためのフィーチャを含むことがあり、この際に電子ビーム操縦コイルを通る電流は、比較的低い電流レベルから比較的高い電流レベルまで、また高から低への電流レベルで変化する。さらに制御論理は、電子ビーム操縦コイルを通る電流維持の調節のためのフィーチャを含む。したがって本実施形態によれば、各電子ビーム操縦コイルに対する制御の拡大、より高速の切替時間、高信頼のＸ線放出、より少ない撮像アーチファクトを含め典型的な手法を越えたある種の技術的利点をもたらすことができる。

本明細書に記載した手法は上で言及したコンテキストで用いられることがあり、これには、非侵襲的撮像、手術用ナビゲーション、放射線治療、その他を含むことが可能である。したがって図１及び２は、本手法による制御回路や制御論理を含み得るシステムの非限定の例を提供している。具体的に図１は、品質管理、セキュリティ、医用撮像、外科手技及び／または治療手技を実行するためにＸ線放射源１２が使用されている全体システム１０を表したブロック図である。Ｘ線放射源１２は、複数の透視方向からのかつ／または複数のエネルギーからなるＸ線放射を上で指摘した制御された方式で発生させるためのフィーチャをそれぞれに有する１つまたは複数のＸ線管を含むことがある。Ｘ線源１２はしたがって、関心対象１６の方向に導かれる１つまたは複数のＸ線放射ストリーム１４を発生させる。この関心対象は、手荷物、貨物、製造物、関心対象組織及び／または患者とすることができる。Ｘ線放射１４は関心対象１６に向けて導かれ、ここでＸ線放射が減衰されて減衰Ｘ線ビーム１８が生じる。減衰Ｘ線ビーム１８はフィードバック生成システム２０によって取り込まれ、画像あるいは手技の実施に有用となり得る別の情報を表す信号が生成される。この場合も、フィードバック生成システム２０において生成されるデータは、多様な位置からのＸ線及び／または線源１２の各Ｘ線管からエネルギーを受け取ったことにより生成されたデータを含むことがある。

検査、治療及び／または較正プロトコルの実行のため並びにフィードバックの処理のために、システム制御器２２によってシステム１０の動作を指令している。Ｘ線源１２に対しては、システム制御器２２がＸ線検査シーケンスのための電力、焦点箇所、焦点サイズ、制御信号その他を提供している。例えばシステム制御器２２は、Ｘ線源１２のＸ線放出に関する焦点サイズ及び／または焦点箇所を提供することがある。さらに幾つかの実施形態では、フィードバック生成システム２０は、フィードバックの収集を指令しているシステム制御器２２に結合させている。システム制御器２２はさらに、システム１０の構成要素及び／または対象１６を動かすために用いられる位置決めシステム２４の動作を制御することがある（これについては、以下でさらに詳細に検討することにする）。システム制御器２２は、信号処理回路や付属のメモリ回路を含むことがある。こうした実施形態ではそのメモリ回路は、システム１０（Ｘ線源１２の１つまたは複数のフィーチャを含む）を動作させるため並びに発生システム２０が収集したフィードバックを処理するためにシステム制御器２２により実行されるプログラム、ルーチン及び／または符号化済みアルゴリズムを保存することがある。一実施形態ではそのシステム制御器２２は、汎用または特定用途向けのコンピュータシステムなどプロセッサベースのシステムの全体または一部として実現することができる。

線源１２は、システム制御器２２の内部に包含されるか、さもなければシステム制御器２２に接続されたＸ線源制御器２６によって制御されることがある。Ｘ線制御器２６は、線源１２に電力及びタイミング信号を提供するように構成されている。幾つかの実施形態ではそのＸ線源制御器２６は、システム１０内部の異なる箇所において管またはエミッタが互いに同期してまたは互いに独立に動作できるように線源１２を選択的に稼働させるように構成されることがある。さらに本開示の一態様では、Ｘ線源制御器２６は、システム１０内部でＸ線管の近傍にあるコイルを付勢するためにその各々が対応する電子ビーム操縦コイルに接続された複数の制御回路を含むことがある。コイルを付勢するこの制御回路は各管に対して、双極子または四極子磁場を用いてＸ線放射を複数の透視方向から及び／または複数のエネルギーで放出させることがある。ある種の実施形態はＸ線を放出させる透視方向を変えるために双極子磁場を用いることがある一方、別の実施形態は様々なエネルギーの電子ビームの焦点サイズ制御のために（例えば、放出するＸ線のエネルギーの変更のために）四極子磁場を用いることがある（これについては、以下で詳細に検討することにする）。

上で指摘したように、Ｘ線源制御器２６による制御を受けるＸ線源１２は、位置決めシステム２４によって関心対象１６の周りに位置決めされる。位置決めシステム２４は、図示したように、フィードバック生成システム２０にも接続されている。しかし別の実施形態では、その位置決めシステム２４をフィードバック生成システム２０に接続させないことがある。位置決めシステム２４は、線源１２に対して多様な位置からの関心対象１６の撮像または治療を可能とさせるようにＸ線源１２とフィードバック生成システム２０の一方または両方を変位させることがある。一例として放射線治療手技では位置決めシステム２４は、関心対象組織に向けて放出されるＸ線放射１４のエネルギーを変更しながら関心対象組織とし得る関心対象１６の周りでＸ線源１２を実質的に連続的に変位させることがある。さらにＸ線放射１４の集束領域は、四極子及び／または双極子磁場を用いて維持させることがある。この方式では、関心対象組織に対して、その周囲の組織に対するＸ線照射を最小限にしながら実質的に連続したＸ線放射フラックスが提供される。さらに幾つかのシステムでは患者の診断画像を作成しないことがあるが、フィードバック生成システム２０は、Ｘ線源１２や外科用器具などのその他のフィーチャの位置に関するデータ、関心対象組織に関するデータを、例えば画像及び／またはマップの形で生成することがある。こうしたデータによって臨床医やその他のヘルスケア提供者は、関心対象組織を基準としてＸ線放射１４及び／または外科用器具が適正に配置されていることを保証することが可能となる。フィードバック生成システム２０は、ダイオードアレイなどの検出器、あるいは関心対象１６を基準とした線源１２及び／または外科用器具の位置を監視するシステムを含むことがある。実際にある種の実施形態では、フィードバック生成システム２０は、検出器と、直接式か間接式のいずれかにより位置決めシステム２４にフィードバックも提供する位置監視フィーチャと、を含むことがある。

システム１０のうちフィードバック生成システム２０に直接接続されていないまたはこれと関連付けされていないフィーチャに対するフィードバックの提供のために、フィードバック生成システム２０はフィードバック収集／処理システム２８にデータ信号を提供する。フィードバック収集／処理システム２８は、フィードバック生成システム２０からフィードバックを受け取るための回路、並びに受け取ったデータを取り扱うための処理回路を含むことがある。例えば処理回路は、信号変換器（例えば、Ａ／Ｄ変換器）、デバイスドライバ、処理用チップ、メモリ、その他を含むことがある。幾つかの実施形態ではそのフィードバック収集／処理システム２８は、フィードバック生成システム２０から受け取ったアナログ信号を、システム制御器２２の１つまたは複数の処理回路（例えば、コンピュータベースのプロセッサ）によるさらなる処理が可能なディジタル信号に変換する。

システム１０の一実施形態を、ＣＴその他の放射線撮像システムなどのＸ線撮像システム３０の一実施形態のブロック図である図２に示している。システム３０は、投影データを収集し処理するための撮像システム制御器３２を含む。撮像システム制御器３２はさらに、上述のように動作するＸ線源制御器２６を含むか、さもなければＸ線源制御器２６と動作可能に接続させている。Ｘ線源制御器２６は上で指摘したように、線源１２のＸ線管の近傍に配置させた複数の磁気コイルと動作可能に接続させることがある。この場合も制御器２６は、Ｘ線管内で発生させた電子ビームのステアリングまたは集束のためにその各々が磁気コイルに対して一連の電圧パルスを提供している複数の制御回路を含んでおり、これにより様々なエネルギーであるいはＸ線管のターゲット陽極上の様々な集束領域でＸ線を発生させることが可能となる。

一般にシステム３０は、線源１２が発生させるＸ線ビーム１４が患者３４（例えば、様々な関心対象解剖構造）によって減衰されて減衰Ｘ線１８が生成されるようにして患者３４を位置付けしており、この減衰Ｘ線は写真撮影プレートやディジタル検出器３６によって受け取られることがある。ある種の実施形態では、患者３４はこの方式において、撮像システム制御器３２に制御可能に接続させたＣ字アームやガントリ３８と組み合わせた患者テーブルを用いて位置付けされることがある。一般に撮像システム制御器３２は、線源１２からの放出などのある種の撮像シーケンスパラメータを、ガントリの周りでの線源１２及び検出器３６の回転速度と同期させることがある。

減衰Ｘ線１８を受け取った時点で検出器３６に発生したデータは（上と同様に）、図示したデータ収集システム（ＤＡＳ）４０などの処理フィーチャに提供される。ＤＡＳ４０は一般に、検出器３６から受け取ったデータを撮像システム制御器３２（または、別のコンピュータベースのプロセッサ）において処理可能な信号に変換している。一例として検出器３６は減衰Ｘ線１８を受け取った時点でアナログデータ信号を発生させることがあり、またＤＡＳ４０は撮像システム制御器３２での処理のためにこのアナログデータ信号をディジタルデータ信号に変換することがある。このデータを用いて、患者３４内部の様々な解剖構造に関する１つまたは複数のボリュメトリック画像を作成することがある。

この場合も、作成されるボリュメトリック画像の品質は少なくとも部分的に、Ｘ線を制御された方式で放出するＸ線源１２の能力に依存する。例えば、異なる透視方向からあるいは異なるエネルギーでのＸ線放出の間でＸ線源１２を迅速に（例えば、ミリ秒やマイクロ秒のタイムスケールで）変更する能力によって、こうした機能が存在しない場合に作成される画像と比べてアーチファクトがより少なくかつ分解能がより高いボリュメトリック画像の形成が可能となる。例えば、第１の画像を第１のエネルギーのＸ線を用いて作成することがあり、また第２の画像を第２のエネルギーのＸ線を用いて作成することがある。異なるエネルギーで収集した第１及び第２の画像は、例えば軟部組織情報、骨組織情報、その他を取得するようにさらに処理されることがある。ある種の実施形態では、線源１２を患者の周りで回転させている場合などにおいて、得られた２枚の画像または２組の減衰データの間のより正確な比較が得られるようにＸ線減衰データをできる限り迅速に第１及び第２のエネルギーで取り込むことが望ましいことがある。実際に本実施形態による撮像システム制御器３２及びＸ線源制御器２２は、（例えば、異なる透視方向から、あるいは異なるエネルギーで）互いに約１〜約１０００マイクロ秒の範囲内で複数組のＸ線を発生させるように構成されることがある。実際に本実施形態では、互いに約１〜約７５０マイクロ秒、約１〜約５００マイクロ秒、約１０〜約２５０マイクロ秒、約１０〜約１００マイクロ秒、あるいは約２０〜約５０マイクロ秒の範囲内で複数のエネルギーでのＸ線放出を可能とさせることがある。

上記のことを念頭に置くと、図３は複数の透視方向からのＸ線放出を双極子磁場を用いて提供するように構成させたフィーチャを含んだＸ線管５０の一実施形態を表している。具体的には図３はＸ線管５０について、第２の透視方向からＸ線放射を放出する能力を備えながら第１の透視方向からＸ線放射を放出しているように図示している。上で指摘したように本実施形態は、図４〜８に関連して説明する電子ビームのサイズ（例えば、直径）を変化させるように構成された四極子磁場のコンテキストにおいて適用可能である。ここで図３を見ると、Ｘ線管５０は陽極アセンブリ５２及び陰極アセンブリ５４を含む。Ｘ線管５０は、環境と比べて圧力が比較的低い（例えば、真空の）領域を画定している導電性または非導電性のハウジング５６内部にある陽極及び陰極アセンブリによって支持されている。例えばハウジング５６は、ガラス、セラミック、またはステンレス鋼、あるいは適当な別の材料を含むことがある。

陽極アセンブリ５２は一般に、動作中に陽極６０の回転を生じさせるための回転性フィーチャ５８を含む。回転性フィーチャ５８は、回転を駆動するための回転子及び固定子６２、並びに回転する陽極６０を支持するベアリング６４を含むことがある。ベアリング６４は、ボールベアリング、らせん溝ベアリング、または同様のベアリングとすることがある。一般にベアリング６４は、静止部分６６と、陽極６０が取り付けられる回転部分６８と、を含む。

陽極６０の前部分は、その上にターゲットまたは集束表面７０を形成して有するターゲット円盤として形成される。本開示の一態様ではその集束表面７０は、陽極６０の中央領域７４から様々な距離で電子ビーム７２によって叩かれる。図３に示した実施形態では、集束表面７０が第１の位置７６で叩かれ、また以下で検討するように双極子磁場を変化させると第２の位置７８の位置で叩かれるように企図されることがある。

陽極６０は、タングステン、モリブデン、銅、あるいは電子が衝突したときのＢｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ（すなわち、制動放射）に寄与するような任意の材料など任意の金属または複合材から製造されることがある。陽極の表面材料は典型的には、電子が陽極６０に当たることによって発生する熱に耐えるように比較的高い耐熱値を有するように選択される。陰極アセンブリ５４と陽極６０の間の空間は別の原子との電子の衝突を最小限にすると共に陰極と陽極の間の電気ポテンシャルを最大化するために排気させることがある。さらにこうした排気は、磁気フラックスの電子ビーム７２との迅速な相互作用（すなわち、ステアリングまたは集束）を可能にするので有利となり得る。幾つかのＸ線管では、陰極アセンブリ５４と陽極６０の間に２０ｋＶを超える電圧が生成され、これにより陰極アセンブリ５４により放出された電子を陽極６０に引き寄せることができる。

陰極８２には、Ｘ線制御器２６などの制御器８４からのリード８１を介して制御信号が伝達される。この制御信号によって陰極８２の熱イオンフィラメントを加熱させており、これにより電子ビーム７２が発生する。ビーム７２は第１の位置７６で集束表面７０に当たり、これが第１組のＸ線放射８６を発生させ、これをＸ線管５０のＸ線開口８８から出るように逸らせている。第１組のＸ線放射８６は対応する第１の方向を有する、あるいは別のコンテキストでは対応する第１のエネルギーを有するように企図することがある（これについては以下で詳細に検討することにする）。第１組のＸ線放射８６の方向、向き及び／またはエネルギーは、電子ビーム７２が集束表面７０に当たる際の角度、配置、集束直径及び／またはエネルギーによって影響を受けることがある。

これらのパラメータのうちの一部または全部は、Ｘ線管５０の外部で生成されているハウジング５６内部の磁場９０によって影響及び／または制御を受けることがある。例えばＸ線管ハウジング５６の外部に配置された第１及び第２のマグネット９２、９４によって、双極子磁場９０を発生させることがある。図示した実施形態では、第１及び第２のマグネット９２、９４はそれぞれ、対応する制御器９６、９８に接続されている。制御器９６、９８の各々は第１及び第２のマグネット９２、９４に電流を提供すると共に、図１及び２において上で検討したシステム制御器２２またはＸ線制御器２６を含むことあるいはこれらの一部となることがある。第１及び第２のマグネット９２、９４内に電流を通過させると、対応する第１及び第２の磁場１００、１０２が生成される。第１及び第２の磁場１００、１０２の両者は、ハウジング５６内部の双極子磁場９０に寄与する。

したがって第１組のＸ線放射８６（図１及び２のＸ線ビーム１８の全部を形成することも一部を形成することもある）は、管５０を出ると共に、検査及び／または治療手技中に関心対象に向けて第１の透視方向から導かれるのが一般的である。上で指摘したように、管５０を横断して加えられる外部生成の磁場９０の大きさ（例えば、強度、向き）を切替えることによってＸ線管５０からＸ線が放出される方向または集束強度を変えることができる。図４は、陰極アセンブリ５４が様々なエネルギーで電子ビーム１１０を発生するように構成されているＸ線管５０の一実施形態を表している。電子ビームは第１のエネルギーにあるとき、直径１１２を有する。電子ビーム１１０の直径１１２によって、電子ビーム１１０の衝突を受ける陽極６０の集束領域１１４を少なくとも部分的に決定することができる。電子ビーム１１０の直径１１２が変わると、ターゲット陽極１１４上の集束領域１１４が変化することがある。しかし幾つかの実施形態では、電子ビーム１１０の直径を維持することが望ましいことがある。したがってＸ線管５０の図示した実施形態は、陽極６０上の集束領域１１４が維持されるように電子ビーム１１０の直径１１２を維持するためのフィーチャを含む。

具体的には、図４に示したＸ線管５０の実施形態は、図３のＸ線管５０と同じ管フィーチャを含む。しかし管５０は、四極子磁場１２２を発生するように構成された複数のマグネット（例えば、４個以上のマグネット）の一部を成す第１及び第２のマグネット１１８、１２０によって囲繞されている。四極子磁場１２２は、電子ビーム１１０の直径１１２を変更するため、あるいは電子ビーム１１０のエネルギーが変化したときに電子ビーム１１０の直径１１２を実質的に一定に保つために用いられることがある。第１及び第２のマグネット１１８、１２０はそれぞれ、対応する磁場１２６、１２８を発生させることが可能な制御器１２２、１２４に接続されている。四極子磁場１２２の動作については図５〜８に関連して検討することにする。

具体的には図５は、第１の複数のマグネット１４２及び第２の複数のマグネット１４４をハウジング５６の周りに円環配列にして有するマグネット配列１４０の一実施形態を表している。したがって幾つかの実施形態では、第１及び／または第２の複数のマグネット１４２、１４４はハウジング５６の周りの完全な円または部分円の形で配列させることがある。図示した実施形態では、第１及び第２の複数のマグネット１４２、１４４をハウジング５６の周りに同軸性に配置させている。こうした配列によれば、電子ビーム１１０の直径１１２の操縦を容易とすることができる。本実施形態の幾つかではマグネットの各々を、各マグネットの各電磁気コイルに対する独立した制御を可能にするように１つの制御回路に接続させることがある。こうした構成は、磁場不均一性や極の不整列などの製造許容差に対応できることが望ましい。一例として第１のマグネット１１８は、第１の複数のマグネット１４２内に含まれており、またこの第１のマグネット１１８は、以下でさらに詳細に検討するような少なくとも１つの制御回路と該制御回路の動作を制御する制御論理とを含むような第１の制御器１２２と動作可能に接続させた第１の磁気コイル１４６を含む。同様に第２のマグネット１２０は、第２の複数のマグネット１４４のうちの１つとして図示しており、また第２のマグネット１２０は第２の制御器１２４と動作可能に接続させた第２の磁気コイル１４８を含む。図４に関連して上で指摘したように、第１及び第２の複数のマグネット１４２、１４４が発生させる四極子磁場（複数のこともある）は、電子ビーム１１０の直径１１２を調整するように動作する。

図５では、第１の直径１５０が得られるように電子ビーム１１０が第１のエネルギーで放出されているように図示している。電子ビームが第１の複数のマグネット１４２の発生させる四極子磁場に遭うと、そのビーム１１０は第１の方向で圧縮される。すなわち電子ビーム１１０は、例えばｘ軸またはｚ軸に沿って（ここで、ビーム１１０のｙ軸はエンクロージャ５６に沿った方向）圧縮される。第１の方向で電子ビーム１１０が圧縮される程度は少なくとも、電子ビーム１１０の第１のエネルギー、電子ビーム１１０の強度及び四極子磁場の強度に依存する。同様に第２の複数のマグネット１４４の四極子磁場がビーム１１０に対して作用すると、電子ビーム１１０は第２の方向で所望の直径１１２まで圧縮される。

図６では、電子ビーム１１０が第２のエネルギーで放出されている。図示した実施形態では、第２の直径１６２が得られるように電子ビーム１１０の第２のエネルギーは電子ビーム１１０の第１のエネルギーより大きい。第２のエネルギーが第１のエネルギーより大きいため、第２の直径１６２は第１の直径１５０と異なる。したがって、第２のエネルギーにおいて所望の直径１１２を生成するようにエネルギー変動を補償するために、第１及び第２の複数のマグネット１４２、１４４が発生させる四極子磁場が変更される。本実施形態では、四極子磁場の大きさを各磁気コイルに接続させた各制御回路を用いて変更している。したがって第２の直径１６２は、その対応する制御回路を用いてコイルの各々に対して提供される電流を変更することで第１の複数のマグネット１４２によって第１の方向に圧縮されている。例えば、より高エネルギーの電子ビームを圧縮するようにより大きな力を提供するために、磁気コイルの各々の中により大きな電流を通過させることがある。次いで電子ビーム１１０は、第２のエネルギーにおける所望の直径１１２を生成するように第２の方向で圧縮される。

本実施形態をそのエネルギーが増加するに連れて磁場強度を上昇させて電子ビーム１１０を圧縮しているコンテキストで説明しているが、電子ビームの所望の直径を得るために用いられる磁場の強度はさらに電子ビームの強度並びにエミッタとターゲット陽極の間で電子ビームを移動させる距離に依存することがあることに留意すべきである。したがって、ある集束距離及びある電子ビーム強度に関するなどある種の実施形態では、より高いエネルギーにおける電子ビームの圧縮に適した磁場は、同じ電子ビームのより低エネルギーでの圧縮に適した磁場より小さいことがある。こうした電子ビーム操縦によれば、例えば様々なコントラスト及び／または減衰による画像作成を可能とするように、様々なエネルギーのＸ線を関心対象に対して実質的に一定の焦点サイズで提供することが可能となる。さらに、管５０の周りにある第１の複数のマグネット１４２及び第２の複数のマグネット１４４についてここでは電子ビーム１１０がそれぞれ１つの方向でのみ圧縮されるコンテキストで検討しているが、幾つかの実施形態ではその電子ビーム１１０が複数のマグネット１４２、１４４のいずれかによって両方向から圧縮されることがあることに留意すべきである。

電子ビーム１１０の指向性の圧縮については、図５の線７−７と８−８のそれぞれからの端面像である図７と図８を参照することでさらに理解が得られよう。ここで図７を見ると、図５及び６からの第１の複数のマグネット１４２の一実施形態について、第１の四極子磁場を発生させるように付勢を受けているものとして図示している。第１の複数のマグネット１４２が発生させる第１の四極子磁場は、上で指摘したように、電子ビーム１１０を第１の方向（例えば、ｘ方向）で圧縮するように適応させている。図示のように、第１の複数のマグネット１４２は、配列１４０の中央部分１８４を囲繞するようにコイル１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、１８０及び１８２を含む。各コイル１４６、１７０〜１８２は、対応する制御器１２２、１８４、１８６、１８８、１９０、１９２及び１９４と動作可能に結合させている。各制御器１２２、１８４〜１９４は、制御論理デバイスと動作可能に結合させた対応する少なくとも１つの制御回路を含む。

例えば第１のコイル１４６は、コイル１４６に対して所望の磁場を発生させるための電流及び電圧パルスを提供する制御回路１９８を含む制御器１２２に結合されるように図示している。制御回路１９８内部のあるフィーチャ（例えば、切替えデバイス）の動作は、制御論理２００によって制御される。制御論理２００は、制御回路１９８の動作（またしたがって、コイル１４６が発生させる磁場の大きさ）を調整するための一連の論理出力を生成する。制御器１２２を第１のコイル１４６への単一の接続を有するように図示しているが、制御器１２２の制御回路１９８はコイル１４６の両方の端部に対して結合させたインタフェースを有し得ることに留意すべきである。こうした構成について、図１１、１３、１５及び１７に関連して以下で検討することにする。

図８では、第２の複数のマグネット１４４について、第２の方向（例えば、ｚ方向）で電子ビーム１１０を圧縮するための第２の四極子磁場を発生させるように表している。図示したように、この複数のうちには、第２のコイル１４８並びにコイル２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０及び２２２が含まれる。第１の複数のマグネット１４２に関連して上で検討したように各コイルは、その各々が制御論理デバイスと動作可能に結合された少なくとも１つの制御回路を含むような対応する制御器と動作可能に結合されている。上で検討したように各制御器は一般に、コイルを付勢して磁場を発生させるように構成されている。本実施形態ではその制御回路を、コイルを通る電流を変更してそれぞれが発生させる磁場を変更するように適応させている。

図９は、電子ビーム操縦コイルを受け容れるように適応させた制御回路２４０の一実施形態の回路図である。例えば制御回路２４０は、図７にある制御回路１９８とすること、あるいは電子ビーム操縦コイルを通る電流を駆動するための任意の制御回路とすることができる。一般的な意味において制御回路２４０は、電子ビーム操縦コイルを通る電流を維持するために第１の電圧源２４２を用いるように適応させている。制御回路２４０はさらに、例えばコイルが発生させる磁場の変化を誘導する（例えば、その大きさを変化させる）ようにコイルを通って流れる電流に対する調整を行うために第２の電圧源２４４を用いるように適応させている。

制御回路２４０は電子ビーム操縦コイルに電気的に結合するためのインタフェース２４６を含み、またさらに、コイルを通る電流を操縦するために電圧源２４２、２４４とインタフェース２４６の間に配置させた一連の切替えデバイスを含む。具体的には制御回路２４０は、第１の電圧源２４２に結合させた第１の電圧源２４２の下流側にある第１の切替えデバイス２４８を含む。一般的な意味において第１の切替えデバイス２４８は、閉鎖位置にあるときに、第１の電流のインタフェース２４６の方向への流れを可能とさせる第１の電流経路を形成する。第１の切替えデバイス２４８の電気的に下流側に回路２４０の動作中における電流の逆流を防止するための第１のダイオード２５０を配置させている。具体的には第１のダイオード２５０は、制御回路２４０を損傷させる可能性がある第２の電圧源２４４から第１の電圧源２４２への電流の流れを防止する。

同様に第２の切替えデバイス２５２を、第２の電圧源２４４に結合させると共にその電気的に下流側に配置させている。第１の切替えデバイス２４８と同様に、第２の切替えデバイス２５２も閉鎖位置にあるときに、第２の電流のインタフェース２４６の方向への流れを可能とさせる第２の電流経路を形成する。電流経路に沿った第２の電流と反対極性を有する一方向性の電流の流れを可能にするために、第２の切替えデバイス２５２と並列に第２のダイオード２５４を設けることがある（これについては、以下でさらに詳細に検討することにする）。

回路２４０はさらに、インタフェース２４６の相対する側に並列に設けられた第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８を含む。具体的には、第３の切替えデバイス２５６はインタフェース２４６の第１の側２６０に配置されており、また第４の切替えデバイス２５８はインタフェース２４６の第２の側２６２に配置されている。第３の切替えデバイス２５６は閉鎖位置にあるときに、第１の電圧源２４２から第１のスイッチ２４８（閉鎖位置にある場合）を通りかつインタフェース２４６までの導通を可能にする。さらに第３の切替えデバイス２５６は閉鎖位置にあるときに、第２の電圧源２４４から第２の切替えデバイス２５２（閉鎖位置にある場合）を通りかつインタフェース２４６までの導通を可能にする。幾つかの実施形態では、第１の切替えデバイス２４８と第２の切替えデバイス２５２を制御するタイミングでは、一方の切替えデバイスが閉鎖位置にあるときに、もう一方のデバイスが閉鎖位置にないようにしている。しかし別の実施形態では、こうした構成が存在しないことがある。

回路２４０の動作を参照しながら以下でさらに詳細に検討することにするが、回路２４０はさらに、インタフェース２４６への第２の電圧源２４４からの電流の一方向の流れを可能とするために第３のダイオード２６４を含む。回路２４０はさらに、例えば電流低減手順中におけるインタフェース２４６からのかつ第２の電圧源２４４への一方向性の流れを可能にする第４のダイオード２６６を含む。

図１０は、電子ビーム操縦コイルを通って流れる電流を時間の関数として示したプロフィール２８０の一実施形態を表している。プロフィール２８０は、Ｉ₁で示した低電流レベルと、Ｉ₂で示した高電流レベルと、を含む。このプロフィールでは、電流はＩ₂で開始されると共に、これが以下で検討するように第１の切替えデバイス２４８が開放位置と閉鎖位置の間を往き来するような電流維持手順を用いて大域平均最大電流に維持されている。これにより電子ビーム操縦コイルを通って流れる電流を、第１の切替えデバイス２４８を閉鎖位置のままとした場合に得られるものと比べてより小さくすることができる。次いでこの電流は、電流低減手順を用いて大域平均最小電流Ｉ₁まで低減させ、さらに電流増大手順を用いてＩ₂まで戻している。電流低減手順及び電流増大手順は、第２、第３及び第４の切替えデバイス２５２、２５６、２５８を用いて実行される（これについては以下で詳細に検討することにする）。制御回路２４０の動作については、図１１〜１７に関連して、またプロフィール２８０を参照しながら以下で検討することにする。

図１０にはボックス２８４の拡大像２８２も示している。具体的にはこの拡大像は、第１の切替えデバイス２４８により実行される電流維持手順における電流プロフィールをハイライト表示している。矢印２８６で示したようにこの電流維持手順は、電子ビーム操縦コイルを通って流れる電流が第１のレートで増加する期間を含む。この期間中における制御回路２４０の構成を図１１に示している。

具体的には図１１は、第１の切替えデバイス２４８、第３の切替えデバイス２５６及び第４の切替えデバイス２５８をそれぞれの閉鎖位置にあるようにして有する制御回路−コイル配列２８８を図示している。上で指摘したように、第１の切替えデバイス２４８はその閉鎖位置にあるときに、インタフェース２４６に結合させた電子ビーム操縦コイルに向けて第１の電流２９２を流している第１の電流経路２９０を生成する。第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８の閉鎖位置によって第１の電流２９２を電子ビーム操縦コイル２９４まで流すことが可能となる。したがって、第１の電圧源２４２と電子ビーム操縦コイル２９４の間の導通が可能になり、これにより第１の電流ループが形成される。図示した実施形態では第１の電流ループを、第１の電流２９２を示す矢印として図示している。しかし、電子ビーム操縦コイル内への電流は、電子ビーム操縦コイル２９４の寄生抵抗及び切替えデバイスに跨る電圧降下（ただし、これらに限らない）などの別の不可逆的メカニズムに由来して所望の値と比べて低減されることがあることに留意すべきである。したがって第１の電圧源２４２の電圧は、コイル２９４を通る所望の電流Ｉとコイル２９４の寄生抵抗Ｒの積である少なくともＲ＊Ｉとなるようにその電圧をさせることがある。ある種の実施形態では第１の電圧源の電圧は、概ね５Ｖと２０Ｖの間や概ね８Ｖと１８Ｖの間など、概ね１Ｖと２０Ｖの間とさせることがある。実際に、電流維持期間中に電流を増加させるレート（図１０の矢印２８６で示す）は、第１の電圧源２４２の電圧に依存する。例えば一実施形態では、電圧が高くなるほど電流の増加が急激になり、また電圧が低いほど電流の増加が緩やかとなる。実際に、図１４〜１７に関連して以下で検討することにするが、コイル２９４を通る電流を迅速に変化させるために第２の電圧源２４４に関してこの関係を利用している。

ここで図１２を見ると拡大像２８２は、電流維持手順中の電流低減の期間（矢印３００で示す）を表している。この期間中の回路２４０の構成を図１３に示している。具体的には図１３は、開放位置にある第１の切替えデバイス２４８を表している。したがって、第１の電圧源２４２からコイル２９４へは電流が全く流れることができない。さらに第２の切替えデバイス２５２を開放位置２４４とし、これにより第２の電圧源２４４からコイル２９４までの第２の切替えデバイス２５２を介した導通が防止される。その閉鎖位置にあるときに電圧源２４２、２４４からコイル２９４までの導通を許容するのではなく、図１３に示した構成では、第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８は電源に出会うことなくコイル２９４を通る電流の流れを可能とする電流消費ループ３０２を形成している。したがって少なくともコイル２９４の寄生抵抗と第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８とに由来して、コイルを通って流れる電流が時間の経過と伴に低減されると共に、図１２の矢印３００で示した第２のレートでの電流低減が得られる。幾つかの実施形態では、第２のレートはこれらの寄生抵抗の大きさに少なくとも依存することある。

図１４に示した電流プロフィール２８０に移るとプロフィール２８０は、ボックス２８４の電流維持期間の後のタイムフレーム３１２の期間内に平均大域最大電流Ｉ₂から平均大域最小電流Ｉ₁までの減少３１０を示している。この減少３１０は、図１３に示した電流消費ループ３０２を用いたとした場合に得られるものと比べてＩ₂からＩ₁までの減少をかなり急速に生じさせるようなレートとなることが図１４を参照することで理解できよう。減少３１０に対応する回路２４０の構成を図１５に示している。

具体的には図１５は、能動切替えデバイス（すなわち、デバイス２４８、２５２、２５６及び２５８）のすべてがそのそれぞれの開放位置にあるところを示している。第２、第３及び第４のダイオード２５４、２６４及び２６６を配置したことによって、導通が可能になるのは第２の電流３２０を第２の電流経路３２２を介して第２の電圧源２４４からコイル２９４まで流すような方式だけとなる。第２の電流経路３２２では、第２の電流３２０は第２の電圧源２４４の陽極から、コイル２９４を通過し、さらに第２の電圧源２４４の陰極まで流れ、これがコイルを通って流れる電流２９４に極性の反転を始めさせる。この反転を図１４の電流減少３１０で表している。実際に、減少３１０のレートは少なくとも、第２の電圧源２４４が回路２４０に対して課するポテンシャルの大きさに依存しており、第２の電圧源２４４の電圧に直接に依存する。この方式では、第２の電圧源２４４の電圧が減少３１０（図１４）のレートに影響を及ぼす可能性がある。したがって電流レベルをできる限り迅速に低下させることが望ましいような実施形態では、第２の電圧源２４４において可能な最高電圧を有するようにすることが望ましい。電子ビーム操縦コイル２９８のインダクタンスが比較的小さいような実施形態などある種の実施形態では、第２の電圧源２４４の電圧を、概ね１００Ｖと１７５Ｖの間や概ね１２０Ｖと１６０Ｖの間など概ね５０Ｖと２００Ｖの間とすることがある。別法として、電子ビーム操縦コイル２９８のインダクタンスが比較的大きいような実施形態では、第２の電圧源２４４の電圧を、概ね２５０Ｖと４５０Ｖの間、２７５Ｖと４００Ｖの間または概ね３００Ｖと３７５Ｖの間など概ね２００Ｖと５００Ｖの間とすることがある。

実際に、多くの要因が電流をＩ₂からＩ₁まで減少させるレートに影響を及ぼすことがあり、さらに第２の電圧源２４４にどんな電圧が望ましいかにも影響を及ぼす可能性がある。例えばコイル２９４並びにダイオード２５４、２６４及び２６６の寄生抵抗がレート及び／または第２の電圧源２４４の所望の電圧に影響を及ぼすことがある。実際に、図１５に示した構成の総寄生抵抗は、コイル２９４を通る電流がＩ₂からＩ₁まで変化する総時間に関連することがある。例えば一実施形態では、図１５に示した構成の寄生抵抗は、電流３２０が第２の電圧源２４４からコイル２９４に渡る際に電流３２０により受ける電圧降下と次式に従った関係となることがある。

（１）
上式において、

はタイムフレーム３１２、Ｌはコイル２９４のインダクタンス、Ｉ_Hは第２の電流、Ｖ_Averageは図１５の構成の平均電圧、また

はコイル２９４を通る電流をＩ₂からＩ₁に切替える際の構成における電圧の変化である。一実施形態では、Ｖ_Averageは式（２）を用いて計算される。

（２）
上式において、Ｖ_Diodeは各ダイオード両端において第２の電流３２０により受ける電圧の変化であり、またＶ_Switchは各切替えデバイス両端において第２の電流３２０により受ける電圧の変化である。さらに、

は式（３）を用いて計算される。

（３）
上式において、Ｖ_DeltaはＩ₂からＩ₁までの電圧の変化であり、またＲ_p2は図１５の構成における回路２４０の寄生抵抗である。一実施形態では、Ｒ_p2は式（４）を用いて計算される。

（４）
上式において、Ｒ_Lはコイル２９４の寄生抵抗であり、また３・Ｒｄ_Diodeは第２の電流３２０が３つのダイオード２５４、２６４及び２６６を通って流れる際にこれにより受ける総寄生抵抗である。上記の式１〜４を用いることにより、本実施形態は制御回路２４０が図１５に示した構成に維持されるタイムフレーム３１２を提供する。上の式を用いた決定によって、所与のタイムフレーム３１２の間に第２の電圧源２４４に適した電圧に関する指示を提供することができるか、あるいは第２の電圧源２４４の所与の電圧に起因することになるタイムフレーム３１２に関する指示を提供することができる。この方式では、電圧と時間のいずれかを固定とすることがある。

図１６に示したように、コイル２９４を通る電流を第２の電圧源２４４を用いてＩ₂からＩ₁まで低減させた後に、制御回路２４０は図１０〜１３に関連して記載したような電流維持ルーチンを実行する。しかしこの電流維持ルーチンは、低電流レベルの方で（すなわち、Ｉ₁において）実行される第２の電流維持ルーチン３３０である。したがって、そのそれぞれの開放位置と閉鎖位置にある第１の切替えデバイス２４８がＩ₁において費やすデューティサイクルまたは時間量は、Ｉ₂におけるデューティサイクルと異なることがある。例えば図示した実施形態では、Ｉ₁がＩ₂より低い電流レベルにあるため、第１の切替えデバイス２４８が閉鎖状態にある持続時間はＩ₂に関する閉鎖位置の持続時間と比べてより短いことがある。

第２の電流維持期間３３０の後で、コイル２９４を通る電流が次いで、電流増加３３２においてＩ₁からＩ₂に戻すように切替えられる。具体的には、第２のタイムフレーム３３４の間において電流を、Ｉ₁からＩ₂まで増加させている。第２のタイムフレーム３３４の間に、第２の電圧源２４４は第２の切替えデバイス２５２を介してコイル２９４に電流を伝える。回路２４０のこの構成を図１７に示している。図１７の配列２８８では、第２の切替えデバイス２５２はその閉鎖位置にあり、これにより第３の電流経路３４０を形成している。さらに第３の切替えデバイス２５６及び第４の切替えデバイス２５８がそのそれぞれの閉鎖位置にあるため、コイル２９４と第２の電圧源２４４の間に電流ループが形成される。第３の電流経路３４０は、第２の電圧源２４４からコイル２９４に向かう第３の電流３４２の流れを可能にする。図１７の矢印で示した電流ループによって、第３の切替えデバイス２５６を通過しかつコイル２９４に至る第３の電流３４２の流れが可能になる。図１７に示した構成では、第３の電流３４２は第２の電圧源２４４の陽極から、その陰極を通り、かつコイル２９４まで流れている。したがって第３の電流３４２は、図１５に関連して記載した第２の電流３２０の極性と反対の極性を有する。この方式では、第３の電流３４２の極性によって図１５の第２の電流３２０に関する機能と反対の機能が実行される。

回路２４０がコイル２９４を通る電流を増加させる（例えば、コイル２９４が発生させる磁場の大きさを増加させる）期間である第２のタイムフレーム３３４は、タイムフレーム３１２に関連して上に記載したのと同様の多数の要因に依存することがある。例えば図１７の回路２４０の構成では第３の電流３４２は、第２、第３及び第４の切替えデバイス２５２、２５６及び２５８、並びにコイル２９４を通って流れる。これらのフィーチャの抵抗は電流低減フェーズ中の電流消費を容易にしているためにタイムフレーム３１２の短縮に役立つことがあるが、この同じ消費が電流増大フェーズ中に電流を増加させるレートを低下させる役割をすることがある。

実際にタイムフレーム３１２に関して上に記載したのと同じ方式で、コイル２９４並びにスイッチ２５２、２５６及び２５８の寄生抵抗がレート及び／または第２の電圧源２４４における所望の電圧に影響を及ぼすことがある。したがって図１７に示した構成の総寄生抵抗は、コイル２９４を通る電流がＩ₁からＩ₂まで変化（例えば、増加）する際の総時間に関連することがある。例えば一実施形態では、図１７に示した構成の寄生抵抗は、電流３４２が第２の電圧源２４４からコイル２９４に渡る際に電流３４２により受ける電圧降下と次式に従った関係となることがある。

（５）
上式において、

は第２のタイムフレーム３３４であり、Ｌはコイル２９４のインダクタンスであり、Ｉ_Hは第２の電圧源２４４が発生させる第３の電流であり、Ｖ_Averageは図１７の構成の平均電圧であり、また

はコイル２９４を通る電流がＩ₁からＩ₂に切替えられる際の構成の電圧の変化である。一実施形態では、Ｖ_Averageは式（６）を用いて計算される。

（６）
上式において、Ｖ_Diodeは各ダイオード両端において第３の電流３４２により受ける電圧の変化であり、またＶ_Switchは各切替えデバイス両端において第３の電流３４２により受ける電圧の変化である。さらに、

は式（７）を用いて計算される。

（７）
上式において、Ｖ_DeltaはＩ₁からＩ₂までの電圧の変化であり、またＲ_p1は図１７の構成における回路２４０の寄生抵抗である。一実施形態では、Ｒ_p1は式（８）を用いて計算される。

（８）
上式において、Ｒ_Lはコイル２９４の寄生抵抗であり、また３・Ｒｄ_Switchは第３の電流３４２が３つのダイオード２５２、２５６及び２５８を通って流れる際にこれにより受ける総寄生抵抗である。上記の式５〜８を用いることによって本実施形態は、制御回路２４０が図１７に示した構成に維持される第２のタイムフレーム３３４を提供することができる。上の式を用いた決定によって、所与の第２のタイムフレーム３３４の間の第２の電圧源２４４に適した電圧に関する指示を提供することができるか、あるいは第２の電圧源２４４の所与の電圧に起因することになる第２のタイムフレーム３３４に関する指示を提供することができる。この方式では、電圧と時間のいずれかを固定とすることがある。回路２４０内の様々な寄生抵抗のために第１のタイムフレーム３１２は第２のタイムフレーム３３４と比べてより短くなることに留意すべきである。具体的にはこの寄生抵抗によって電流低減が容易になると共に、電流増加が（少なくともある程度）緩和される。

これらのタイムフレーム（すなわち、電流レベル間の遅延）の計算によれば、制御論理を用いた制御回路２４０の制御を容易にすることができる。例えばこれらの遅延は、制御回路２４０の切替えデバイスに対してタイミング及び制御信号を提供するために制御論理デバイス内に組み込まれることがある。こうしたタイミング及び制御信号は、コイル２９４を通って流れる電流を変更するため、並びに電流レベル間での切替えの際に様々な磁場の大きさ向けに電圧パルスを変更するために用いられることがある。こうした制御論理デバイス３５０の一実施形態を図１８に表している。

制御論理デバイス３５０は、一連の論理クロック３５４及び論理ゲート３５６により駆動される一連の論理出力３５２を含む。論理ゲート３５６を特定のタイプの論理ゲートとして図示しているが、制御論理デバイス３５０は開示したゲートが実行する動作を協調して実行する別の論理ゲートを含み得ることに留意すべきである。例えばユニバーサルゲートと見なせるＮＡＮＤゲートとＮＯＲゲートを組み合わせて、例証の論理ゲートの本来動作を実行させることができる。実際に、本明細書に記載した機能の実行を可能とするような論理ゲートの任意の組み合わせが目下企図されている。さらに本明細書に記載した論理ゲートは、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）製作法を用いて構築される金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）デバイスなど適当な任意のデバイスから構築されることがある。さらに論理ゲートは、ｎ型ＭＯＳ（ＮＭＯＳ）論理、ｐ型ＭＯＳ（ＰＭＯＳ）論理、あるいはこれらの任意の組み合わせを含むことがある。幾つかの実施形態では、本明細書に記載した論理ゲートの全体をまたはその一部を、現場プログラム可能グリッドアレイ（ＦＰＧＡ）上に実現させることがある。

論理出力３５２はそれぞれ、回路２４０のその対応する切替えデバイスに対して、該デバイスをその開放位置と閉鎖位置の間で切替えるためのバイナリ信号（すなわち、１または０）を提供する。例えば一実施形態では、「１」または「高」信号によって閉鎖位置を生成させることがあり、また「０」または「低」信号によって開放位置を生成させることがある。論理出力３５２は、第１の切替えデバイス２４８向けの制御論理を提供する第１の論理出力３５８と、第２の切替えデバイス２５２向けの制御論理を提供する第２の論理出力３６０と、共時的に動作する第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８向けの制御論理を提供する第３の論理出力３６２と、を含む。論理クロック３５４はそれぞれ、論理出力３５２を介して切替えデバイスに提供される信号のタイミングを制御している。

論理クロック３５４は、第１のクロック３６４、第２のクロック３６６及び第３のクロック３６８を含む。第１のクロック３６４は、回路２４０の基本動作周波数（すなわち、Ｉ₂からＩ₁へ並びにＩ₁からＩ₂へ制御回路２４０が切替えられる周波数）を制御する。第１のクロック３６４は基本動作周波数を制御しているため、これにより論理出力３５２の各々に対して入力が提供される。第２及び第３のクロック３６６、３６８は、上に記載した電流維持ルーチンの実行時などにおいて第１の切替えデバイス２４８向けのデューティサイクルを制御する。具体的には第２のクロック３６６は、Ｉ₂においてデューティサイクルを制御しており、また第３のクロック３６８はＩ₁においてデューティサイクルを制御している。第２及び第３のクロック３６６、３６８がデューティサイクルを制御しているため、これらだけが第１の切替えデバイス２４８を制御する第１の制御論理出力３５８に対して入力を提供する。

図示した実施形態では、第１の切替えデバイス２４８は３つすべてのクロック３５４によって制御を受ける。例えば第１の論理出力３５８は、第１のクロック３６４の論理出力と第２及び第３のクロック３６６、３６８の合成クロックを合成している第１のＡＮＤゲート３７０によって決定される。具体的には第１のＡＮＤゲート３７０は、第１のＯＲゲート３７２及びＸＯＲゲート３７４からの入力に従って動作する。したがって、高信号が第１の切替えデバイス２４８の閉鎖位置に繋がるような実施形態では、第１のＯＲゲート３７２及びＸＯＲゲート３７４の出力の両方が高でなければならない。

第１のＯＲゲート３７２は、第２のクロック３６６から生成される１つの入力と、第３のクロック３６８から生成されるもう１つの入力という２つの入力を含む。第１のＯＲゲート３７２は、第１及び第２のクロック３６４、３６６からの入力に従って動作する第２のＡＮＤゲート３７６から論理出力を受け取る。同様に第１のＯＲゲート３７２は第３のＡＮＤゲート３７８から別の論理出力を受け取る。第３のＡＮＤゲート３７８は、第３のクロック３６８からの入力に従いかつ第１のＮＯＴゲート３８０を用いて反転済みの第１のクロック３６４からの入力に従って動作する。実際に、これらの論理ゲートは、第１のＯＲゲート３７２内への入力が互いに排他的となるように構成される。すなわち、第１の切替えデバイス２４８が第２のクロック３６６に従って動作するような実施形態では、切替えデバイスは第１のＮＯＴゲート３８０の存在に少なくとも起因して第３のクロック３６８に従った動作を行わない。

ＸＯＲゲート３７４もまた、２つの入力（その１つは第２のＯＲゲート３８２からのものでありまたもう一方は第４のＡＮＤゲート３８４からのもの）を含む。図１８を参照することで理解されるように、第４のＡＮＤゲート３８４は第２の切替えデバイス２５２を制御する第２の論理出力３６０を構成し、また第２のＯＲゲート３８２は第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８を制御する第３の論理出力３６２を構成している。第２のＯＲゲート３８２は、第１のクロック３５４からの直接の入力と、第２のＮＯＴゲート３８６により反転済みの第１のクロック３５４からの入力と、の１対の入力を受け取る。第２のＮＯＴゲート３８６から第２のＯＲゲート３８２への反転入力は、例えば千鳥型ピン配置アレイ（ＳＰＧＡ）などのカウンタとして実現し得る第１の遅延３８８に対応した遅延を受ける（これについては、以下で詳細に検討することにする）。第１の遅延３８８は一実施形態では、上で検討した第１のタイムフレーム３１２に対応する。

第２のＯＲゲート３８２と同様の方式で、第４のＡＮＤゲート３８４もまた、第１のクロック３６４から入力を直接受け取る。しかし第１のクロック３６４から反転を受けた入力は２回の遅延を受けている。すなわち、第４のＡＮＤゲート向けのもう一方の入力は、第１の遅延３８８を通り、第２のＮＯＴゲート３８６を通り、さらに同じくカウンタとし得る第２の遅延３９０を通るように進んだ入力である。第１及び第２の遅延３８８、３９０を合成したものは、一実施形態では上で検討した第２のタイムフレーム３３４に対応することがある（これについては、以下でさらに詳細に検討することにする）。

上に記載した制御回路２４０と制御論理デバイス３５０の構成を考慮に入れながら、第１、第２及び第３のクロック３６４、３６６及び３６８が生成する論理信号を複合したプロット４００である図１９を参照しながら以下で制御論理デバイス３５０の動作について説明することにする。プロット４００は、基本動作周波数クロック出力４０２と、第１の切替えデバイス４０４に提供される第１の論理信号と、第２の切替えデバイス４０６に提供される第２の論理信号と、第３及び第４の切替えデバイス４０８に提供される第３の論理信号と、を含む。プロット４００に示したように、回路２４０（図１７）の能動スイッチに提供される信号は、第１のクロック３６４によって提供される基本動作周波数並びに図１８の第１及び第２の遅延３８６、３８８に由来して共時性に提供される。回路２４０がコイル２９４に接続されているコンテキストでは、コイル２９４が大きさが相対的に小さい磁場と大きさが相対的に大きい磁場を生成するレートを第１のクロック３６４によって制御している。

第１のクロック３６４の出力を見ると、出力４０２は高信号（例えば、高い電圧）（または、「１」）の周期４１０と低（例えば、低い電圧）（または、「０」）の周期４１２とからなるステップ関数を示している。このバイナリ出力を用いて制御論理デバイス３５０の論理ゲート３５６のうちの幾つかを駆動している。例えば出力４０２は第１の高信号４１４を生成しているとき、第１のクロック３６４に接続された論理ゲートは「１」を受け取る。出力４０６及び４０８の共起部分に示したように、第２の切替えデバイス４０６に対する出力は低であり、これにより第２の切替えデバイス２５２は開放位置に維持される。逆に、第３及び第４の切替えデバイス４０８の出力は高であり、これにより第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８はそれぞれの閉鎖位置となる。すなわちこれらの信号は一般に、第１の切替えデバイス２４８のデューティサイクルに応じて、図１１と図１３のいずれかに示した回路２４０の構成となる。第１の高信号４１４の時間期間では、第１の切替えデバイス２４８は高電流４１６（すなわち、Ｉ₂）に対するデューティサイクルで動作する。

信号４０２が第１の低信号４１８まで逓降されると、第１のクロック３６４に接続された論理ゲートは「０」を受け取る。第１のクロックと第２のＯＲゲート３８２（第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８向けに論理制御を出力する）の間に第１の遅延３８８が存在するため、第１の低信号４１８の結果、当初第２のＯＲゲート３８２が低信号４２０（すなわち、「０」）を生成することになる。低信号４２０は、第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８を第１の遅延３８８に等しい時間にわたって開放させる。回路２４０の共起構成を、能動切替えデバイスがすべて開放されている図１５に示している。

上で指摘したようにＩ₂からＩ₁への切替えのタイムフレーム３１２に等しい第１の遅延３８８が経過した後、第１の遅延３８８によって遅延を受けている「０」が第２のＮＯＴゲート３８６によって反転される。得られた高信号は第２のＯＲゲート３８２に提供され、これにより閉鎖させようとする第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８に制御信号が送られる。さらに第１の遅延３８８の経過後に、第１の切替えデバイス２４８は低電流４２２（すなわち、Ｉ₁）のためのデューティサイクルの実行を開始する。この構成では第３のクロック３６８によって第１の切替えデバイス２４８の動作が制御される。

第１の低信号４１８の後で、第１のクロック３６４は第２の高信号４２４を発生させる。第１のクロック３６４が第２のＯＲゲート３８２に直接接続されているため、第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８はその閉鎖位置のままである。さらに第２の高信号４２４は、第３のクロック３６８による第１の切替えデバイス２４８の制御を停止させる。第２のクロック３６６による第１の切替えデバイス２４８の制御は、少なくとも第１及び第２の遅延３８８、３９０だけ遅れる。第２の切替えデバイス２５２の動作は、１つの入力を第１のクロック３６４からかつ別の入力を第２の遅延３９０から直接受け取っている第４のＡＮＤゲート３８４の出力によって制御されている。第１及び第２の遅延３９０は、第２のＮＯＴゲート３８６が生じさせた反転した高信号を遅延させる（すなわち、低信号の出力を遅延させる）役割をすることに留意すべきである。したがって、第１及び第２の遅延３８８、３９０が生じさせる第２のタイムフレーム３３２に等しい時間遅延の間に、第４のＡＮＤゲート３８４は２つの高入力を受け取っており、これが高入力（プロット４０６では高信号４２６で示す）に由来して第２の切替えデバイス２５２を閉鎖させている。これらの信号に対応させた回路２４０の構成（コイル２９４を通る電流を増加するように構成）を図１７に示している。例えば上述のように制御回路及び制御論理と一体とさせた１つまたは複数のコイルを用いてＸ線源内で電子ビームを迅速に操縦するために、上の処理過程を反復させることがある。

論理３５０の一実施形態では、デューティサイクル３６６及び３６８並びに遅延Ｄ１及びＤ２の値は、システムの寄生素子及び所望の電流値に基づいてメインフレームコンピュータによって計算される。所望の電流値は、電子ビーム操縦コイルの所望の磁場並びにサイズ／幾何学構成を起点として計算される。所望の磁場は、実行しようとする具体的な検査／解析並びに該検査／解析に用いられる電子ビームの幾何学構成、エネルギー及び強度に基づいて計算される。クロック３６４の周波数／周期は、当該の検査／解析並びに電子ビームの幾何学構成、エネルギー及び強度に基づいて計算される。

上の説明では電子ビーム操縦コイルに対して提供される電流がＩ₁とＩ₂など２つの電流値の間で変化するように示しているが、本明細書に記載した実施形態は複数の電流値まで同様に拡張することが可能である。具体的には本明細書に記載した実施形態は、電流プロフィール４３０を表した図２０により示したような多様な電流レベルにわたって電子ビーム操縦コイルを通る電流を変化させるために用いられることがある。図示したように電流プロフィール４３０は、大域最小電流レベル４３２、大域最大電流レベル４３４、第１、第２及び第３の電流レベル４３６、４３８及び４４０などの複数の電流レベルを含む。第１、第２及び第３の電流レベル４３６、４３８及び４４０は各々、大きさが大域最小４３２と大域最大４３４の間にある電流を有する。動作時において例えば、電子ビーム操縦コイル２９４に提供される電流を図１７に示したトポロジー構成を用いて低い電流から高い電流まで（例えば、大域最小４３２から大域最大４３４まで）調整するために図９の制御回路２４０が利用されることがある。一方この電流は、高い電流から低い電流まで（例えば、第１の電流レベル４３６から第２の電流レベル４３８まで）は図１５に示したトポロジー構成を用いて変更されることがある。例示したレベルの各々にある電流は適当なデューティサイクル値によって所望の平均レベルに維持することができる。この適当なデューティサイクル値は一般的な意味において、電流が大きいほど大きく、また電流が小さいほど小さい（すなわち、第１の電流レベル４３６に関する方が第２の電流レベル４３８に関するものより大きい）。

上に記載したある種の実施形態では、電流維持ルーチンを実行し（例えば、第１の切替えデバイス２４８でのデューティサイクルの実行による）、高速電流増大ルーチンを実行し（例えば、第２の電圧源２４４及び第２の切替えデバイス２５２を用いる）、かつ高速電流低減ルーチン（例えば、第２の電圧源２４４と第３及び第４の切替えデバイス２５６、２５８とを用いる）を実行するように図９の制御回路２４０を構成させることがある。しかしある種の実施形態では、上述のような高速電流低減過程の実行ではなく図１３に示したのと同様のトポロジーを用いた電流のサイクルダウンによって電子ビーム操縦コイル２９４（図１１）を通る電流を低減することが適当となることがある。したがってある種の実施形態では、第４の切替えデバイス２５８を回路から除去することがある。こうした回路４５０の一実施形態を図２１に示している。具体的には回路４５０は、上述のような電流増大及び維持ルーチンを実行することが可能であり、かつまたコイル４５０の寄生抵抗並びに別の不可逆的メカニズムを用いて電子ビーム操縦コイル２９４（図１１）を通る電流を低減することが可能である。

図２１の回路４５０に対する代替的な一手法として、第４の切替えデバイス２５８ではなく第３の切替えデバイス２５６を除去することにより図９の回路２４０を変更することがある（その一実施形態を図２２に示す）。具体的には図２２は、３つの切替えデバイス（第１、第２及び第４の切替えデバイス２４８、２５２、２５８）を有する回路４６０の一実施形態の回路図である。上に記載したように回路４６０は、電流維持及び高速電流増加ルーチンを含む多くの電流変更ルーチンを実行することが可能である。さらに回路４６０は、第１と第２の電圧源２４２、２４４のいずれかを用いるのではなく、電流のサイクルダウンによって電子ビーム操縦コイル２９４を通る電流を低減させている。

したがって図２１の回路４５０と図２２の回路４６０は一般に、電子ビーム操縦コイル２９４を通る電流を迅速に増加させ、電子ビーム操縦コイル２９４を通る電流を維持し、かつ電子ビーム操縦コイル２９４を通る電流を（電流の迅速な低減ではなく）サイクルダウンさせるように構成されている。ある種の実施形態では、回路４５０、４６０のいずれかにより受ける不可逆的メカニズムを拡大し電流低減レートを強化することが望ましい。したがってこうした実施形態では、図２１及び２２に示したダイオードのうちの１つまたは幾つかを除去することがある。例えば、電子ビーム操縦コイル２９４を通る電流をサイクルダウンさせている間に回路４５０による受ける損失を強化するように、回路４５０（図２１）の第４のダイオード２６６を除去することがある。こうした一実施形態を図２３に回路４７０として示している。同様に、回路４６０（図２４では回路４８０として図示）により受ける損失を同様にして強化するように、図２２の第３のダイオード２６４を除去することがある。さらに変更形態には、回路４７０、４８０のうちのいずれかからのある種の切替えデバイスの除去を含むことがある。例えば図２３の回路４７０の第３の切替えデバイス２５６が短絡に置き換えられることがある。同様に、図２４の回路４７０の第４の切替えデバイス２５８が短絡に置き換えられることがある。

上述のことを考慮に入れると、本明細書で図示し説明した制御回路の実施形態は単に一例であることに留意すべきである。したがって、電子ビーム操縦コイルを通る電流を操縦するように本明細書に記載した電流ループの形成が可能な別の構成もここに企図されよう。したがってこうした別の構成は、ここに記載した実施形態と同じ数の電子構成要素（例えば、切替えデバイス、ダイオード）を含むこと、より少ない数の電子構成要素を含むこと、あるいはより多くの数の電子構成要素を含むことがあり得る。

この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。

１０全体システム
１２Ｘ線放射源
１４Ｘ線放射
１６関心対象
１８減衰Ｘ線
２０フィードバック生成システム
２２システム制御器
２４位置決めシステム
２６Ｘ線源制御器
２８処理システム
３０Ｘ線撮像システム
３２撮像システム制御器
３４患者
３６ディジタル検出器
３８ガントリ
４０ＤＡＳ
５０Ｘ線管
５２陽極アセンブリ
５４陰極アセンブリ
５６非導電性ハウジング
５８回転性フィーチャ
６０陽極
６２固定子
６４ベアリング
６６静止部分
６８回転部分
７０集束表面
７２電子ビーム
７４中央領域
７６第１の位置
７８第２の位置
８２陰極
８１リード
８４制御器
８６Ｘ線放射
８８Ｘ線開口
９０磁場
９２第１のマグネット
９４第２のマグネット
９６対応する制御器
９８対応する制御器
１００第１の磁場
１０２第２の磁場
１１０電子ビーム
１１２直径
１１４集束領域
１１８第１のマグネット
１２０第２のマグネット
１２２四極子磁場
１２４制御器
１２６対応する磁場
１２８対応する磁場
１４０マグネット配列
１４２マグネット
１４４マグネット
１４６第１の磁気コイル
１４８第２の磁気コイル
１５０第１の直径
１６２第２の直径
１７０コイル
１７２コイル
１７４コイル
１７６コイル
１７８コイル
１８０コイル
１８２コイル
１８４中央部分
１８６対応する制御器
１８８対応する制御器
１９０対応する制御器
１９２対応する制御器
１９４対応する制御器
１９８制御回路
２００制御論理
２１０コイル
２１２コイル
２１４コイル
２１６コイル
２１８コイル
２２０コイル
２２２コイル
２４０制御回路
２４２第１の電圧源
２４４第２の電圧源
２４６インタフェース
２４８第１の切替えデバイス
２５０第１のダイオード
２５２第２の切替えデバイス
２５４第２のダイオード
２５６第３の切替えデバイス
２５８第４の切替えデバイス
２６０第１の側
２６２第２の側
２６４第３のダイオード
２６６第４のダイオード
２８０プロフィール
２８２拡大像
２８４ボックス
２８６矢印
２８８回路コイル配列
２９０第１の電流経路
２９２第１の電流
２９４電子ビーム操縦コイル
３００矢印
３０２電流消費ループ
３１０減少
３１２タイムフレーム
３２０第２の電流
３２２第２の電流経路
２９８電子ビーム操縦コイル
３３０第２の電流維持ルーチン
３３２電流増加
３３４第２のタイムフレーム
３４０第３の電流経路
３４２第３の電流
３５０制御論理デバイス
３５２論理出力
３５４論理クロック
３５６論理ゲート
３５８第１の論理出力
３６０第２の論理出力
３６２第３の論理出力
３６４第１のクロック
３６６第２のクロック
３６８第３のクロック
３７０第１のＡＮＤゲート
３７２第１のＯＲゲート
３７４ＸＯＲゲート
３７６第２のＡＮＤゲート
３７８第３のＡＮＤゲート
３８０第１のＮＯＴゲート
３８２第２のＯＲゲート
３８４第４のＡＮＤゲート
３８６第２のＮＯＴゲート
３８８第１の遅延
３９０第２の遅延
４００合成プロット
４０２周波数クロック出力
４０４第１の切替えデバイス
４０６第２の切替えデバイス
４０８第４の切替えデバイス
４１４第１の高信号
４１６高電流
４１８第１の低信号
４２０低信号
４２２低電流
４２４第２の高信号
４２６高信号
４３０電流プロフィール
４３２大域最小電流レベル
４３４大域最大電流レベル
４３６第１の電流レベル
４３８第２の電流レベル
４４０第３の電流レベル
４５０回路
４６０回路
４７０回路
４８０回路

Claims

Ｘ線発生システムの電子ビーム操縦コイル（２９４）を受け容れるように適応させたインタフェース（２４６）と、
第１の電圧源（２４２）に結合されると共に第１の電圧源（２４２）とで電子ビーム操縦コイル（２９４）に向けた第１の電流経路（２９０）を生成するように構成された第１の切替えデバイス（２４８）と、
第２の電圧源（２４４）に結合されると共に第２の電圧源（２４４）とで電子ビーム操縦コイル（２９４）に向けた第２の電流経路（３４０）を生成するように構成された第２の切替えデバイス（２５２）と、
インタフェース（２４６）の第１の側に結合された第３の切替えデバイス（２５６）であって、当該第３の切替えデバイスが閉鎖位置にあるときに第１の電流経路（２９０）及び第２の電流経路（３４０）を介したインタフェース（２４６）に対する導通を可能とするように構成された第３の切替えデバイス（２５６）と、
を有する制御回路を備え、
第２の切替えデバイス（２５２）及び該第３の切替えデバイス（２５６）は、それぞれの開放位置にあるときに第２の電圧源（２４４）とで第２の電流経路（３４０）を基準として反対極性を有する第３の電流経路（３２２）を生成するように構成されており、
前記第１の切替えデバイス（２４８）が閉鎖位置にある期間と第１の切替えデバイス（２４８）が開放位置にある期間からなるデューティサイクルを用いて、電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流が所望のレンジ域内に維持されるように第１の切替えデバイス（２４８）を適応させている制御器。
前記制御回路（２４０）は、前記インタフェースの第２の側に結合させた第４の切替えデバイス（２５８）を備える、請求項１に記載の制御器。
第１の切替えデバイス（２４８）、第３の切替えデバイス（２５６）及び第４の切替えデバイス（２５８）がそれぞれの閉鎖位置にありかつ第２の切替えデバイス（２５２）が開放位置にあるときに、第１の電圧源（２４２）と電子ビーム操縦コイル（２９４）の間に第１の電流ループ（２９２）が生成されている、請求項２に記載の制御器。
前記第３の切替えデバイス（２５６）及び第４の切替えデバイス（２５８）は前記デューティサイクルの全体にわたってそれぞれの閉鎖位置にある、請求項３に記載の制御器。
前記第１の電流ループ（２９２）は電子ビーム操縦コイル（２９４）内の電流を第１のレートで第１の最大電流まで増加させており、該第１のレート及び第１の最大電流は第１の電圧源（２４２）の電圧に少なくとも部分的に依存しており、前記デューティサイクルは電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流を複数の電流レベルにわたって第１の最大電流まで調整するように可変であり、かつ電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流は少なくとも、デューティサイクルのうち第１の切替えデバイス（２４８）が閉鎖状態にある期間の持続時間対デューティサイクルのうち第１の切替えデバイス（２４８）が開放状態にある期間の持続時間に依存する、請求項３または４に記載の制御器。
第２の切替えデバイス（２５２）、第３の切替えデバイス（２５６）及び第４の切替えデバイス（２５８）がそれぞれの閉鎖位置にありかつ第１の切替えデバイス（２４８）が開放位置にあるときに、第２の電圧源（２４４）と電子ビーム操縦コイル（２９４）の間に第２の電流ループ（３４２）が生成されており、
前記第２の電流ループ（３４２）は電子ビーム操縦コイル（２９４）内の電流を第２のレートで第１の最大電流まで増加させており、かつ該第２のレートは第２の電圧源（２４４）の電圧に少なくとも部分的に依存しており、かつ第２の電圧源（２４４）の電圧は第１の電圧源（２４２）の電圧より大きい、請求項５に記載の制御器。
第１の切替えデバイス（２４８）及び第２の切替えデバイス（２５２）がそれぞれの開放位置にありかつ第３の切替えデバイス（２５６）及び第４の切替えデバイス（２５８）がそれぞれの閉鎖位置にあるときに、第３の切替えデバイス（２５６）と電子ビーム操縦コイル（２９４）の間と第４の切替えデバイス（２５８）と電子ビーム操縦コイルの間のそれぞれに第３の電流ループと第４の電流ループ（３０２）が生成されており、
前記第３及び第４の電流ループ（３０２）は、電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流が第３のレートで減少するように電圧源を含まない、請求項６に記載の制御器。
電子ビーム操縦コイルを駆動する方法であって、
第１の極性にある第１の電流を第１の電流経路（２９０）に沿って第１の電圧源（２４２）から電子ビーム操縦コイル（２９４）に向けて流すように第１の切替えデバイス（２４８）を閉鎖するステップと、
第１の電流の電子ビーム操縦コイル（２９４）までの流れを可能にするように第２の切替えデバイス（２５６）を閉鎖するステップと、
第１の切替えデバイス（２４８）及び第２の切替えデバイス（２５６）の閉鎖後に電子ビーム操縦コイル（２９４）への第１の電流の流れを停止させかつ電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流の大きさを低減するように構成された電流消費ループ（３０２）を形成するために第１の切替えデバイス（２４８）を開放するステップと、
第２の極性にある第２の電流を第２の電流経路（３２２）に沿って第２の電圧源（２４４）から電子ビーム操縦コイル（２９４）まで流すために第２の切替えデバイス（２５６）及び第３の切替えデバイス（２５８）を開放するステップと、
を含み、
前記第１の切替えデバイス（２４８）が閉鎖位置にある期間と第１の切替えデバイス（２４８）が開放位置にある期間からなるデューティサイクルを用いて、電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流が所望のレンジ域内に維持されるように第１の切替えデバイス（２４８）を適応させる方法。
電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流を第１の電圧源（２４２）から利用可能な最大電流より小さい平均的なある大きさに維持するために第１の切替えデバイス（２４８）の閉鎖ステップと第１の切替えデバイス（２４８）の開放ステップを反復実行するステップを含む請求項８に記載の方法。
第３の極性にある第３の電流を第３の電流経路（３４２）に沿って第２の電圧源（２４４）から電子ビーム操縦コイル（２９４）まで流すために第４の切替えデバイス（２５２）及び第２の切替えデバイス（２５６）及び第３の切替えデバイス（２５８）を閉鎖するステップを含むと共に、第１及び第３の電流は電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流を増加させておりかつ第２の電流は電子ビーム操縦コイル（２９４）を通る電流を減少させている、請求項８または９に記載の方法。