JP6214703B2 - Ｘ線チューブ - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線チューブの構造に関する。

図１は、高い加速電圧を必要とするＸ線チューブの一般的な構造を示す。

Ｘ線チューブは、電子ビームを放出するカソード１０、エミッタ１１、ゲート２０、集束電極３０及びアノード４０で構成されることができる。

各電極は、絶縁スペーサ５０によって電気的に分離することができる。

絶縁スペーサは、チューブの形態でありえる。エミッタが熱電子源である場合、ゲート２０及び集束電極３０などは省略されることができ、電界放出電子源の場合、集束電極３０はゲート電極２０のような電位を有する一体型でありえる。

エミッタ１１から電子ビームの形態で放出された電子ｅ^-は、アノード４０とカソード１０との電圧差によって加速され、アノードの方へ導かれるようになって、図面に表示しなかったがアノード４０に設けられたターゲット物質（図示せず）に衝突する場合、Ｘ線が放出される。

アノード４０は、傾斜型アノードであるか、または透過型アノードでありえる。

高い電圧で加速された電子は、アノード４０の方へ導かれる経路の周囲に絶縁スペーサが位置するため、絶縁スペーサの電荷の蓄積が発生して非正常的な動作を誘発することがありえる。

スペーサに蓄積された電荷は、高電圧雰囲気で他の電極に弛緩されることができるが、この時発生されるアーク形態の電荷の流れによってＸ線チューブが損傷されうる。

電界放出電子源を使用する場合、図１のようにカソード電極に高電圧電界效果トランジスターなどを直列に連結して構成した電流制御ユニット６０を利用して放出される電子の量を調節することができる。この時、能動電流制御ユニット６０の基準電圧_Ｖｒｅｆは、接地０Ｖでありえる。

電界放出エミッタ特性及びゲート電圧、そして電界效果トランジスターに印加されたゲート-ソース電圧条件によって電流制限条件になりうるが、この時カソード１０の電圧は、基準電圧Ｖ_ｒｅｆより上昇することができる。

電流制限条件で電界放出電流を一定に制御される能動電流制御ユニット６０によってカソード電圧は、エミッタの特性変化に応じて上がったり下がったりすることができる。

もしも、ゲート電圧Ｖｇ、集束電圧Ｖｆ及びアノード電圧Ｖａが一定に維持される場合、電流制限条件でカソード電圧が変わる場合、電子ビームの集束特性が変わることがありえるという問題が発生しえる。

したがって、本発明は、上記の問題を解決するために案出されたもので、その目的は、高電圧条件で安定した駆動が可能で、かつ電流制限条件で電子ビームの集束特性が一定に維持されるＸ線チューブ構造を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明の一実施例によるＸ線チューブによれば、電子ビームを放出するエミッタを含むカソードと、前記電子ビームとの衝突によってＸ線を放出するターゲット物質が設けられるアノード及び前記アノードを分離させる絶縁スペーサと、を含むことができ、前記カソードまたは前記アノードが前記エミッタと前記絶縁スペーサとの間に配置されることができる。

また、前記Ｘ線チューブは、前記カソード及び前記アノードを取り囲み、前記カソード及び前記アノードを外部空気から遮断させる外被をさらに含むことができ、前記絶縁スペーサは、前記アノードと前記外被とを電気的に分離させることができ、前記アノードが前記エミッタと前記絶縁スペーサとの間に配置されることができ、前記絶縁スペーサに対する前記電子ビームの影響が前記アノードによって遮断されることができる。

また、前記外被は、導電体を含んで接地されることができる。

また、前記絶縁スペーサは、前記アノードと前記カソードとを電気的に分離させることができ、前記カソードが前記エミッタと前記絶縁スペーサとの間に配置されることができ、前記絶縁スペーサに対する前記電子ビームの影響が前記カソードによって遮断されることができる。

また、前記カソード及び前記アノードのうち少なくとも一部は、導電体を含むことができる。

また、前記Ｘ線チューブは、集束電極をさらに含むことができ、前記集束電極は、前記カソードに連結され、前記集束電極と前記カソードには同一のレベルの電圧が供給されることができる。

以上のように、本発明の構成によれば、高電圧条件で安定したＸ線チューブの構造を提供して電流制御の際に集束中の特性が変わらない構造を提供することができるという効果を奏する。

高い加速電圧を必要とするＸ線チューブの一般的な構造を説明するための図面である。 本発明の一実施例によるＸ線チューブの構造を説明するための図面である。 本発明の他の実試例によるＸ線チューブの構造を説明するための図面である。

以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実試例について詳しく説明する。明細書全体にかけて同一の参照番号等は実質的に同一の構成要素等を意味する。

以下の説明で、本発明に係わる公知機能あるいは構成に係わる具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にすることがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

また、以下の説明で使われる構成要素の名称は、明細書作成の容易さを考慮して選択されたものであり、実際の製品の部品名称とは異なる場合がある。

さらに、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとした時、これは、「直接的に連結」されている場合のみならず、その中間に装置を間に置いて「間接的に連結」されている場合をも含む。

また、明細書全体において、ある部分が他の構成要素を「含む」とした時、これは特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

図２は、本発明の一実施例によるＸ線チューブの構造を説明するための図面である。

本発明のＸ線チューブ２００は、カソード１１０、ゲート１２０、集束電極１３０、アノード１４０、絶縁スペーサ１５０、能動電流制御ユニット６０及び外被１６０を含む。

カソード１１０、ゲート１２０、集束電極１３０及びアノード１４０の基本的な機能は、それぞれカソード１０、ゲート２０、集束電極３０及びアノード４０と同一なので詳細な説明が省略されても構わない。また、アノード１４０には高レベルの電圧が供給されることができる。

集束電極１３０は、導電体を含んでカソード１１０と連結されて同一のレベルの電圧が供給されることができる。

集束電極１３０は、図１と異なり、独立的な電位調節のための電源が存在せず、図２のようにカソード１１０と同一の電極である。この場合、能動電流制御ユニット６０が電流制限モードで動作する場合、カソード電圧はエミッタ特性の変化に従って同一の電界放出電流を引き出すためにカソード電圧が流動的でありえるが、この時、集束電極の電位もカソード電位とともに変わるようになる。

すなわち、エミッタの特性が悪くなって小さい電界放出電流が引き出される時、カソード１１０の電圧レベルは、基準電圧Ｖ'_ｒｅｆの方へ低くなってゲート１２０の電圧レベルＶ'ｇとの差が大きくなる。

この時、放出された電子ビームは、高くなったゲート-カソード電圧差によって電子ビームがさらに発散されることができるが、集束電極１３０の電圧レベルもカソード１１０の電圧レベルに従って低くなるので、さらにたくさん集束して同一の集束特性を有するようにする。

ただし、集束電極の構造的形態、すなわち、ゲート電極間の距離、集束電極の開口の大きさなどはカソード電極の電位が基準電圧Ｖ'_ｒｅｆである時、ゲート１２０に供給されるゲート電圧Ｖ'ｇ及びアノード１４０に供給されるアノード電圧Ｖ'ａなどを考慮して決定されなければならない。

図１に示された絶縁スペーサ５０は、カソード１０とアノード４０との間を電気的に分離させたが、図２に示された絶縁スペーサ１５０は、外被１６０とアノード１４０との間を電気的に分離させる。

また、外被１６０は、導電層を含んでグラウンド電極（図示せず）に接地０Ｖされることができる。この場合、電子ビームは導電層を含んで接地された外被１６０に影響を及ぼさない。

図１では、カソード１０内のエミッタ１１から電子ビームの形態で放出された電子ｅ^-と絶縁スペーサ５０と間に何らの導電体がないため、電子ｅ^-が絶縁スペーサ５０に影響を与えることができる反面、図２では、アノード１４０がエミッタ１１１と絶縁スペーサ１５０との間に配置されて、カソード１１０内のエミッタ１１１から電子ビームの形態で放出された電子ｅ^-と絶縁スペーサ１５０との間にアノード１４０があり、導電層を含む外被１６０は接地されている。

アノード１４０が導電体を含む場合、絶縁スペーサ１５０に対する電子ｅ^-の影響が電子ｅ^-と絶縁スペーサ１５０との間に配置されたアノード１４０によって遮断される。また、電子ビームは、導電層を含んで接地された外被１６０に影響を及ぼさない。したがって、電荷蓄積及びアークが防止される。

図３は、本発明の他の実試例によるＸ線チューブの構造を説明するための図面である。

本発明のＸ線チューブ３００は、カソード２１０、ゲート２２０、集束電極２３０、アノード２４０、絶縁スペーサ２５０及び能動電流制御ユニット６０を含む。

カソード２１０、ゲート２２０、集束電極２３０、アノード２４０及び絶縁スペーサ２５０の基本的な機能は、それぞれカソード１０、ゲート２０、集束電極３０、アノード４０及び絶縁スペーサ５０と同一なので詳細な説明が省略されても構わない。

図３に示されたＸ線チューブ３００の基本的な動作は、図２に示されたＸ線チューブ２００と類似しているが、Ｘ線チューブ３００は、アノード２４０が接地０Ｖされ、カソード２１０に高いレベルの陰の電圧が供給されるネガティブ加速駆動のＸ線チューブでありえる。

図１では、カソード１０内のエミッタ１１から電子ビームの形態で放出された電子ｅ^-と絶縁スペーサ５０との間に何らの導電体がなくて電子ｅ^-が絶縁スペーサ５０に影響を与えることができる反面、図３では、カソード２１０がエミッタ２１１と絶縁スペーサ２５０との間に配置されて、カソード２１０内のエミッタ２１１から電子ビームの形態で放出された電子ｅ^-と絶縁スペーサ２５０との間にカソード２１０があって、アノード２４０は接地されている。

カソード２１０が導電体を含む場合、絶縁スペーサ２５０に対する電子ｅ^-の影響が電子ｅ^-と絶縁スペーサ２５０との間に配置されたカソード２１０によって遮断される。

また、絶縁スペーサ２５０は、エミッタ２１１基準に電子ｅ^-が進行する方向と反対方向に配置され、電子ビームは導電層を含んで接地されたアノード２４０に影響を及ぼさない。したがって、電荷蓄積及びアークが防止される。

以上説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であることが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって決定されるべきであろう。

１０、１１０、２１０ カソード、
１１、１１１、２１１ エミッタ、
１３０ 集束電極、
４０、１４０、２４０ アノード、
１２０、１３０ ゲート、
５０、１５０ 絶縁スペーサ、
６０ 能動電流制御ユニット、
１６０ 外被、
２００ Ｘ線チューブ

Claims (5)

1. 電子ビームを放出するエミッタを含むカソードと、
   前記電子ビームとの衝突によってＸ線を放出するターゲット物質が設けられるアノードと、
   前記アノードを分離させる絶縁スペーサと、を含み、
   前記カソードまたは前記アノードが前記エミッタと前記絶縁スペーサとの間に配置され、
   集束電極をさらに含み、
   前記集束電極は、
   前記カソードに連結され、前記集束電極と前記カソードには同一のレベルの電圧が供給されることを特徴とするＸ線チューブ。
2. 前記Ｘ線チューブは、
   前記カソード及び前記アノードを取り囲み、前記カソード及び前記アノードを外部空気から遮断させる外被をさらに含み、
   前記絶縁スペーサは前記アノードと前記外被を電気的に分離させ、
   前記アノードが前記エミッタと前記絶縁スペーサとの間に配置され、
   前記絶縁スペーサに対する前記電子ビームの影響が前記アノードによって遮断されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線チューブ。
3. 前記外被は、導電体を含んで接地されることを特徴とする請求項２に記載のＸ線チューブ。
4. 前記絶縁スペーサは前記アノードと前記カソードとを電気的に分離させ、
   前記カソードが前記エミッタと前記絶縁スペーサとの間に配置され、
   前記絶縁スペーサに対する前記電子ビームの影響が前記カソードによって遮断されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線チューブ。
5. 前記カソード及び前記アノードのうち少なくとも一部は、導電体を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線チューブ。

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