JP6453279B2 - 放出特性を調整できる平板エミッタを有し、かつ磁気走査及び磁気収束を行うｘ線管 - Google Patents

Description

Ｘ線管は、多種多様な工業用途及び医療用途に使用されている。例えば、ｘ線管は、医療診断検査、放射線治療、半導体製造、及び材料分析に用いられる。用途に拘わらず、殆どのｘ線管は、同様の方式で動作する。高周波の電磁放射線であるＸ線は、電流を陰極に流して、電子を陰極から熱電子放出により放出させることによりｘ線管内で発生する。電子は陽極に向かって加速され、次に陽極に衝突する。陰極と陽極との間の距離は普通、照射長（ｔｈｒｏｗ ｌｅｎｇｔｈ）として知られている。電子が陽極に衝突する場合、電子は、陽極に衝突してｘ線を発生させることができる。電子が衝突する陽極の実面積は普通、収束スポット（ｆｏｃａｌ ｓｐｏｔ）として知られている。

Ｘ線は、少なくとも２種類の機構で発生させることができ、これらの機構は、電子が陽極に衝突している間に生じ易くすることができる。第１の種類のｘ線発生機構は、蛍光ｘ線発生または固有ｘ線発生と表記される。蛍光Ｘ線は、陽極の材料に衝突する電子が陽極の軌道電子に衝突して、内殻電子を叩き出すために十分に高いエネルギーを有する場合に発生する。外殻電子である陽極の他の電子は、内殻電子が空になっていた内殻に落ちる。陽極の電子が外殻から内殻に移動する結果、特定の周波数のＸ線が発生する。第２の種類のｘ線発生機構は制動放射機構（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）と表記される。制動放射機構では、陰極から放出される電子は、陽極構成材料の原子核により偏向を受けると減速する。減速電子は、運動エネルギーを失うことにより、ｘ線を発生する。制動放射機構で発生したｘ線は、周波数スペクトルを有する。次に、制動放射機構で発生したｘ線、または蛍光ｘ線は、ｘ線管から出射されて、上記用途のうちの１つ以上の用途に利用される。

特定の用途では、ｘ線管のｘ線の照射長を長くすると有利である。照射長は、陰極電子エミッタから陽極面までの距離である。例えば、照射長が長いと、陽極構成材料が蒸発して逆流イオンが引きつけられて陰極に戻ってきて堆積する現象が少なくなる。照射長が長いｘ線管は、特定の用途において有利であるが、照射長が長いと、困難も生じる。例えば、照射長を長くすると、陽極に向かって照射長に沿って加速する電子は、層流が乱され易くなって、許容できない収束スポットが陽極上に形成される。更に影響を受けるのが、電子ビームを陽極ターゲットに適正に収束させることができる、かつ／または位置決めすることができる能力であり、この場合も同じく、スポットの所望の収束状態が劣化する−サイズ、形状、及び／または位置のいずれかに関連して劣化する。収束スポットの収束状態が許容できない場合、有用なｘ線画像を形成することが難しくなる可能性がある。

本明細書において請求する主題は、全ての不具合を解決する種々実施形態、または上に説明した環境のような環境でのみ動作する種々実施形態に限定されない。限定されるのではなく、この背景技術説明は、本明細書において記載される幾つかの実施形態を実施することができる１つの例示的な技術領域を例示するためにのみ提供される。

本開示の種々実施形態は、これらの問題、及び他の問題を、ｘ線画像品質を、電子放出特性を改善して向上させることにより、かつ／または陽極ターゲット上の収束スポットサイズ及び位置の制御の精度を向上させることにより解決する。これにより、空間分解能を高め易くすることができる、または結果的に得られる画像のアーチファクトを低減し易くすることができる。

１つの実施形態では、電子エミッタは：平面内で第１エミッタ端部から第２エミッタ端部まで両端間に一体的に接続されて平板パターンを形成する複数の長尺横木部材であって、各長尺横木部材が横木部材幅寸法を有する、前記複数の長尺横木部材と；複数のコーナー部であって、各長尺横木部材が、別の長尺横木部材に前記複数のコーナー部のうちの１つのコーナー部を介して接続され、各コーナー部が、コーナー頂点部及び反対側のコーナー奥底部を、前記複数の長尺横木部材のうちの接続長尺横木部材と接続長尺横木部材との間に有する、前記複数のコーナー部と；前記複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第１ギャップであって、該第１ギャップが、前記第１エミッタ端部から中間横木部材まで延在する、前記第１ギャップと；前記複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第２ギャップであって、該第２ギャップが、前記第２エミッタ端部から前記中間横木部材まで延在し、前記第１ギャップが前記第２ギャップと交差しない、前記第２ギャップと；前記コーナー頂点部とコーナー奥底部との間にあって、前記複数のコーナー部のうちの１つ以上のコーナー部に位置する、または前記コーナー奥底部に位置する１つ以上の切欠き部と、を含むことができる。

１つの実施形態では、電子エミッタを設計する方法は：電子エミッタからの電子放出の所望の断面プロファイルを導出するステップであって、前記電子エミッタのパラメータをコンピュータに入力することができる、前記導出するステップと；放出を前記所望の断面プロファイルで行う前記電子エミッタの所望の温度プロファイルを導出するステップと；所定の電流を前記電子エミッタに流した状態で前記所望の温度プロファイルを実現する所望のエミッタ寸法を決定するステップと、を含むことができ、前記所望の温度プロファイルは、シミュレーションを前記コンピュータで、ユーザから入力される命令を受けて実行することにより導出することができる。前記エミッタ寸法は：各長尺横木部材幅寸法；各第１ギャップ部寸法；各第２ギャップ部寸法；及び各ウェブ寸法を含むことができる。前記電子エミッタは：コーナー部で両端間に一体的に接続される複数の長尺横木部材であって、各コーナー部が、コーナー頂点部及び反対側のコーナー奥底部を有し、各長尺横木部材が横木部材幅寸法を有する、前記複数の長尺横木部材と；前記エミッタ端部から中間横木部材までの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第１ギャップであって、該第１ギャップが、複数の第１ギャップ部を含み、各第１ギャップ部が第１ギャップ部幅を有する、前記第１ギャップと；前記第２エミッタ端部から前記中間横木部材までの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第２ギャップであって、該第２ギャップが、複数の第２ギャップ部を含み、各第２ギャップ部が第２ギャップ部幅を有する、前記第２ギャップと；前記コーナー頂点部と前記コーナー奥底部との間の各コーナー部の１つ以上の本体部分であって、該１つ以上の本体部分が一体となって、各コーナー部のウェブ寸法を画定する、前記１つ以上の本体部分と、を含むことができる。

１つの実施形態では、電子エミッタを製造する方法は：板状の電子エミッタ材料を取得するステップと；電子エミッタパターンを取得するステップと；前記電子エミッタパターンをレーザ加工により前記電子エミッタ材料に転写することにより形成するステップと、を含むことができる。前記電子エミッタパターンは：平面内で第１エミッタ端部から第２エミッタ端部まで両端間に一体的に接続されて平板パターンを形成する複数の長尺横木部材であって、各長尺横木部材が横木部材幅寸法を有する、前記複数の長尺横木部材と；複数のコーナー部であって、各長尺横木部材が、別の長尺横木部材に前記複数のコーナー部のうちの１つのコーナー部を介して接続され、各コーナー部が、コーナー頂点部及び反対側のコーナー奥底部を、前記複数の長尺横木部材のうちの接続長尺横木部材と接続長尺横木部材との間に有する、前記複数のコーナー部と；前記複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第１ギャップであって、該第１ギャップが、前記第１エミッタ端部から中間横木部材まで延在する、前記第１ギャップと；前記複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第２ギャップであって、該第２ギャップが、前記第２エミッタ端部から前記中間横木部材まで延在し、前記第１ギャップが前記第２ギャップと交差しない、前記第２ギャップと；前記コーナー頂点部と前記コーナー奥底部との間の前記複数のコーナー部のうちの１つ以上のコーナー部に位置する、または前記コーナー奥底部に位置する１つ以上の切欠き部と、を含むことができる。１つの態様では、前記方法は更に、前記エミッタパターンが、所定の電流を流した状態で所望の温度プロファイルを実現することを確認するステップを含むことができる。

特定の実施形態は、ｘ線管の電子ビーム経路に配置される２段の磁場四極子として実現される磁気システムを含む。前記四極子は、前記ビーム経路に垂直な両方向の収束を行うように構成され、かつ前記ビームを前記ビーム経路に垂直な両方向に走査させるように構成される。２段の磁場四極子は磁気レンズ（「ｄｏｕｂｌｅｔ（ダブレット）」と表記される場合がある）を形成し、前記収束は、前記ビームが前記四極子レンズを通過すると行われる。前記走査は、収束コイル電流を維持しながら、対応する四極子対に流れるコイル電流にオフセット電流を加算して、全体的なシフトが四極子磁場に生じることにより行われる。前記ビームの走査は、適切なコイル対を励磁することにより行われ、かつ１軸方向に、または合成軸方向に行うことができる。１つの実施例では、１段の四極子を使用して第１方向の収束を行い、そして第２段の四極子を使用して第２方向の収束を行うだけでなく、両方向の走査を行う。２段の四極子は一体となって四極子レンズを形成する。

特定の実施形態は、ｘ線管の電子ビーム経路に配置される２段の磁場四極子、及び２つの二極子として実現される磁気システムを含む。２段の磁場四極子は、電子ビーム経路を前記ビーム経路に垂直な両方向に収束させるように構成される。２つの二極子は、共配置されて（四極子コア群の一方の四極子コアに共配置されて）、前記ビームを前記ビーム経路に垂直な両方向に走査させる。２段の四極子は磁気レンズ（「ｄｏｕｂｌｅｔ（ダブレット）」と表記される場合がある）を形成し、前記収束は、前記ビームが前記四極子レンズを通過すると行われる。前記走査は、２つの二極子により行われ、これらの二極子が、コイルをコアの突起（磁極）群の１つの突起に巻回することにより形成されるのに対し、これらの四極子コイル（同じ突起／磁極に巻回される）は、収束コイル電流を維持して、全体的なシフトが磁場に生じるようになる。前記ビームの走査は、適切なコイル対を励磁することにより行われ、かつ１軸方向に、または合成軸方向に行うことができる。１つの実施形態では、第１段の四極子を使用して第１方向の収束を行い、そして２つの二極子を有する第２段の四極子を使用して第２方向の収束を行うだけでなく、両方向の走査を行う。２段の四極子は一体となって四極子レンズを形成する。

更に別の実施形態では、電子を発生させる平坦エミッタの形状の電子源が提供される。エミッタは、構造形状部を有する非常に大きな放出領域を有し、これらの構造形状部を調整して所望の分布の電子ビームを造出し、主として層流ビームを発生させることができる。エミッタ表面に沿った放出は、均一ではない、または一様ではなく；この放出を調整して、所定の用途の要求に合わせる。ビームが陰極から陽極に引き寄せられると、ビームの電子密度が変調されてビームが通過中に大きく広がるようになる。電力要求がより大きくなってビーム電流値が大きくなると、通過中のビームの広がりが大きくなる。本開示の種々実施形態では、必要な収束スポットサイズを実現するために、ビームを２段の四極子により、ビームが陰極から陽極に向かって通過しているときに収束させる。これによって更に、様々なサイズを単一のエミッタから作り出すことができ；サイズは、検査中でも大きく変えることができる。エミッタの平坦な幾何学構造のエミッタ面積を大きくすると、十分な数の電子が放出されて、層流状態で流れて電力要求を満たすことができる。ビームを２次元的に走査して所望の撮像性能を高めるという要求を満たすために、一対の二極子を使用して、ビームを所望の位置に所望の時点で偏向させる。１組の二極子は、各方向に対応して設けられる。

要約すると、提案する実施形態では、平坦エミッタに、電子源として調整可能に放出できる機能を持たせる。本実施形態では更に、２段の四極子を利用して、ビームを２次元的に様々なサイズに収束させる。更に、２つの二極子を利用してビームを、撮像性能を高める位置に走査する。

これまでに説明した要約は、例示的なものにすぎず、決して限定的であると捉えられてはならない。上に説明した例示的な態様、実施形態、及び特徴の他に、更に別の態様、実施形態、及び特徴が、図面及び以下の詳細な説明を参照することにより明らかになる。

これまでに説明した情報及び以下の情報だけでなく、本開示の他の特徴は、以下の説明及び添付の請求項から、添付の図面を併せて参照することにより一層完全に明らかになる。これらの図面は、本開示による幾つかの実施形態しか図示していないので、本開示の範囲を限定するものとして考えられるべきではないことを念頭において、本開示は、特異性及び詳細を追加して、添付の図面を使用することにより記載されることになる。

本明細書において記載される１つ以上の実施形態を実施することができる例示的なｘ線管の斜視図である。 図１Ａのｘ線管の側面図である。 図１Ａのｘ線管の断面図である。 陽極コア四極子の１つの実施形態を示している。 陰極コア四極子の１つの実施形態を示している。 例示的なｘ線管の１つの実施形態の内部構成要素の斜視図である。 陰極ヘッド及び平板電子エミッタの１つの実施形態の斜視図である。 図２Ｂの平板電子エミッタの電気リードを示す陰極ヘッドの内部領域の１つの実施形態の斜視図である。 電気リードに接続される平板電子エミッタの１つの実施形態の斜視図である。 平板電子エミッタのパターンの１つの実施形態の上面図である。 平板電子エミッタの横木部材の断面形状の種々実施形態の断面図である。 パターンの特定の位置を特定して構造を最適化する平板電子エミッタのパターンの１つの実施形態の上面図である。 異なる最大温度に対応する平板電子エミッタの１つの実施形態の温度プロファイルの上面図である。 異なる最大温度に対応する平板電子エミッタの１つの実施形態の温度プロファイルの上面図である。 平板電子エミッタの切欠き部の実施形態の上面図である。 平板電子エミッタの切欠き部の実施形態の上面図である。 磁気四極子システムの１つの実施形態の上面図である。 磁気四極子システムの１つの実施形態の上面図である。 磁場制御の１つの実施形態を示す機能ブロック図である。 磁気四極子システムの１つの実施形態の上面図である。 磁気四極子システムの１つの実施形態の上面図である。 図９Ａ／図９Ｂの四極子／二極子システムの動作を制御する磁場制御システムの１つの実施形態の機能構成図である。 磁場制御用プロセス制御の１つの実施形態を示すフローチャートである。 四極子及び二極子から得られる磁場の一例を示す模式図である。 四極子及び二極子から得られる磁場の一例を示す模式図である。 四極子及び二極子から得られる磁場の一例を示す模式図である。

以下の詳細な説明では、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照する。これらの図面では、同様の記号は通常、文脈が逆のことを明示しない限り、同様の構成要素群を指している。詳細な説明、図面、及び請求項に記載される例示的な実施形態は、限定的な意味に捉えられてはならない。他の実施形態を利用してもよく、かつ他の変更を、本明細書において提示される主題の思想または範囲から逸脱しない限り行うこともできる。本明細書において概要説明され、かつ複数の図に例示される本開示の種々態様は、多種多様な異なる構成で配置する、置き換える、組み合わせる、分離する、そして設計することができ、これらの構成の全ては、本明細書において明示的に想到される。

Ｉ．例示的なＸ線管の概要説明
本技術の種々実施形態は、真空筐体を有する種類のｘ線管に関するものであり、この真空筐体内に、陰極及び陽極が配置される。陰極は電子エミッタを含み、電子エミッタは、電子を電子ビームの形態で放出し、電子ビームは、エミッタの放出面に略垂直に放出され、そして電子は、陰極と陽極との間の電圧差により加速されて、収束スポットと表記される電子領域の陽極のターゲット面に衝突する。種々実施形態は更に、電子ビーム収束部及び／または電子ビーム走査部を含み、電子ビーム収束部及び／または電子ビーム走査部は：（１）電子ビームを偏向させて、または走査させて、陽極ターゲット上の収束スポットの位置を変更することにより；かつ／または（２）電子ビームを収束させて収束スポットの寸法を変更することにより電子ビームを操作するように構成される。異なる実施形態は、磁気システムのような収束部及び／または走査部の異なる構造を利用し、磁気システムとして、コイル部品により四極子及び／または二極子として形成される電磁石群からなる複合磁性体を挙げることができ、コイル部品には、電流が流れ、かつコイル部品は、適切な材料により構成されるキャリア／ヨークに配置される。

本開示の種々実施形態は、平板電子エミッタ構造を有する電子エミッタを示している。更に、平板エミッタは、放出電子ビームの放出特性を調整できるように設計され、かつ構成され、これにより、所定の撮像用途における収束スポットサイズ、形状、及び位置を調整することができる−従って最適化することができる能力が得られる。平板電子エミッタパターンを調整することにより、エミッタ構造を強化することができ、これにより、収束スポットの最適な収束状態が劣化することによる画像品質問題を回避することができる。例えば、平板電子エミッタパターンを設計することにより、空間分解能を高めて、画像アーチファクトを低減することができる。ｘ線管の１つの実施例は、これらの特徴のうちの特定の特徴を有しており−以下に更に詳細に説明される−図１Ａ〜図１Ｃに図示されている。

概して、本明細書において記載される例示的な実施形態は、平板電子エミッタを有する陰極機構に関するものであり、この平板電子エミッタは、例えば照射長が長いｘ線管のように、ほぼ全てのｘ線管に使用することができる。本明細書において開示される例示的な実施形態のうちの少なくとも幾つかの実施形態では、ｘ線管の照射長が長いことに関連する困難は、平板放出面を有する平板電子エミッタを用いることにより克服することができる。本開示の実施形態では、平板放出面は、２つの電極の間を延在する略平坦な放出面を有する連続した切り欠き形状の平板部材で形成することができる。連続した平坦な放出面は、切り欠きで画定される湾曲部または屈曲部で接続合体される複数の放出面部を有することができる。適切な電流をエミッタに流すと、平板放出面は、電子ビームを形成する電子を放出し、この電子ビームは、電子ビームが加速領域及びドリフト領域を通過して（例えば、磁気走査または磁気収束させて、または磁場走査または磁気収束させないで）陽極のターゲット面に収束スポットの位置で衝突すると、ほぼ層流になる。

図１Ａ〜図１Ｃは、ｘ線管１の１つの実施例の図であり、この実施例では、本明細書において記載される１つ以上の実施形態を実現することができる。詳細には、図１Ａが、ｘ線管１の斜視図を示しており、図１Ｂが、ｘ線管１の側面図を示しているのに対し、図１Ｃは、ｘ線管１の断面図を示している。図１Ａ〜図１Ｃに示すｘ線管１は、例示的な動作環境を表しており、本明細書において記載されるこれらの実施形態に限定されるものではない。

概して、ｘ線は、ｘ線管１内で発生し、これらのｘ線のうちの幾つかのｘ線は、ｘ線管１から出射して、１つ以上の用途で利用されることになる。ｘ線管１は、真空筐体構造２を含むことができ、この真空筐体構造２は、ｘ線管１の外郭構造として機能することができる。真空構造２は、陰極ハウジング４と、陽極ハウジング６と、を含むことができる。陰極ハウジング４を陽極ハウジング６に固定して、内部陰極容積３が陰極ハウジング４で画定され、かつ内部陽極容積５が陽極ハウジング６で画定されるようにすることができ、これらの内部容積の各内部容積を連結して真空筐体２を画定している。

幾つかの実施形態では、真空筐体２は、外側ハウジング（図示せず）内に配置され、この外側ハウジング内では、液体または空気のような冷媒が循環して、熱を真空筐体２の外側表面から放散させる。外部熱交換器（図示せず）を動作可能に接続して、熱を冷媒から除去して、冷媒を外側ハウジング内で再循環させる。

図１Ａ〜図１Ｃに示すｘ線管１は、遮蔽部材（電子遮蔽部材、アパーチャ、または電子コレクタと表記される場合がある）７を含み、この遮蔽部材７は、陽極ハウジング６と陰極ハウジング４との間に配置されて、真空筐体２を更に画定している。陰極ハウジング４及び陽極ハウジング６はそれぞれ、遮蔽部材７に溶接される、ろう付けされる、またはその他には、機械的に接続される。他の構成を使用することができるが、適切な遮蔽形態の例が、２０１１年１２月１６日に出願された「Ｘ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｊｏｉｎｔｓ（伸縮継手を有するＸ線管アパーチャ）」と題する米国特許出願第１３／３２８，８６１号、及び「Ｓｈｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ａｎｄ Ｆｏｃａｌ Ｓｐｏｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｆｏｒ Ｘ−ｒａｙ Ｄｅｖｉｃｅ（Ｘ線装置の遮蔽構造及び収束スポット制御機構）」と題する米国特許第７，２８９，６０３号に更に記載されており、これらの特許出願の各特許出願の内容は、あらゆる目的で引用されて本明細書に組み込み記載されているものとする。

ｘ線管１は更に、ｘ線透過窓８を含むことができる。ｘ線管１内で発生するこれらのｘ線の幾つかのｘ線は、窓８を通って出射する。窓８は、ベリリウムにより構成することができる、または別の適切なｘ線透過材料により構成することができる。

特に図１Ｃを参照するに、陰極ハウジング４は、陰極機構１０と表記されるｘ線管の一部を形成する。陰極機構１０は普通、電子の発生に関与する部品群を含み、これらの電子が一体となって、参照番号１２で図示される電子ビームを形成する。陰極機構１０は更に、ｘ線管の部品群を陰極ハウジング４の端部１６と陽極１４との間に含むことができる。例えば、陰極機構１０は、参照番号２２で総称され、かつ陰極ヘッド１５の端部に配置される電子エミッタを有する陰極ヘッド１５を含むことができる。以下に更に説明されるように、本開示の実施形態では、電子エミッタ２２は、平板電子エミッタとして構成される。電流を電子エミッタ２２に流すと、電子エミッタ２２は、電子を熱電子放出により放出するように構成され、これらの電子が一体となって層流電子ビーム１２を形成し、この電子ビーム１２が陽極ターゲット２８に向かって加速される。

陰極機構１０は更に、陰極ハウジング４で更に画定され、かつ電子エミッタ２２に隣接する加速領域２６を含むことができる。電子エミッタ２２から放出されるこれらの電子は電子ビーム１２を形成して、加速領域２６に入射して加速領域２６を通過し、そして適切な電圧差が生じているので陽極１４に向かって加速される。更に詳細には、図１Ａ〜図１Ｃに含まれる任意に定義される座標系に従って、電子ビーム１２は、ｚ方向に、かつ電子エミッタ２２から遠ざかって加速領域２６を通過する方向に加速される。

陰極機構１０は更に、陰極ハウジング４のネック部２４ａで画定されるドリフト領域２４の少なくとも一部を含むことができる。本実施形態及び他の実施形態では、ドリフト領域２４は更に、遮蔽部材７に形成されるアパーチャ５０と連通することにより、電子エミッタ２２から放出される電子ビーム１２が、陽極ターゲット面２８に衝突するまで、加速領域２６、ドリフト領域２４、及びアパーチャ５０を通過することができる。ドリフト領域２４では、電子ビーム１２の加速度は、加速領域２６における加速度から下げることができる。本明細書において使用されるように、「ｄｒｉｆｔ」という用語は、電子ビーム１２の形態の電子がドリフト領域２４を通過している状態を表す。

陽極ハウジング６で画定される陽極内部容積５の内部に配置されるのが、参照番号１４で総称される陽極１４である。陽極１４は、陰極機構１０の反対側のドリフト領域２４の終端部に、陰極機構１０から離間して配置される。概して、陽極１４は、参照番号６０で図示される熱伝導性材料または熱伝導性基板により少なくとも部分的に構成することができる。例えば、熱伝導性材料として、タングステンまたはモリブデン合金を挙げることができる。陽極基板６０の裏面は、例えばこの場合、参照番号６２で図示されるグラファイト基材のような更に別の熱伝導性材料を含むことができる。

陽極１４は、ここでは参照番号６４で図示される回転可能に装着されたシャフトを介して回転するように構成することができ、このシャフトは、回転力が誘導電磁界により生じてロータ機構に、ボール軸受、液体金属軸受、または他の適切な構造を介して作用することにより回転する。電子ビーム１２が電子エミッタ２２から放出されると、電子が陽極１４のターゲット面２８に衝突する。ターゲット面２８は、回転陽極１４の外周面に沿った環状面の形状に形成される。電子ビーム１２がターゲット面２８に衝突する位置は、収束スポット（図示せず）として知られている。収束スポットについての幾つかの更に別の詳細を以下に説明する。ターゲット面２８は、タングステンまたは高い原子番号（「ｈｉｇｈ Ｚ」）を持つ同様の物質により構成することができる。高い原子番号を持つ物質は、当該物質が、原子番号が高いことから、「ｈｉｇｈ（エネルギーの高い）」電子殻に存在する電子を含むことになるのでターゲット面２８に使用することができ、これらの電子が、衝突電子と相互作用してｘ線を公知の態様で発生させることができる。

ｘ線管１の動作状態では、陽極１４及び電子エミッタ２２は電気回路で接続される。この電気回路により、高電位を陽極１４と電子エミッタ２２との間に印加することができる。更に、電子エミッタ２２は、電源に接続されて、電流が電子エミッタ２２に流れて電子が熱電子放出により発生するようになる。大きな差電圧を陽極１４と電子エミッタ２２との間に印加すると、放出電子が電子ビーム１２を形成するようになり、この電子ビーム１２が加速領域２６で加速されて、加速領域２６及びドリフト領域２４をターゲット面２８に向かって通過する。詳細には、大きな差電圧により、電子ビーム１２は加速領域２６で加速され、次にドリフト領域２４をドリフトする。電子ビーム１２内の電子が加速されると、電子ビーム１２は運動エネルギーを取得する。ターゲット面２８に衝突すると、この運動エネルギーの相当部分が、高周波の電磁放射線、すなわちｘ線に変換される。ターゲット面２８の向きは、窓８を基準にして、ｘ線が窓８に向かって進むように設定される。次に、これらのｘ線の少なくとも幾つかのｘ線が、ｘ線管１から窓８を通って出射する。

任意であるが、１つ以上の電子ビーム操作装置を設けることができる。このような装置を設けて、電子ビームが領域２４を通過するときに電子ビーム１２を「ｓｔｅｅｒ（走査させる）」かつ／または「ｄｅｆｌｅｃｔ（偏向させる）」ことにより、ターゲット面２８上の収束スポットの位置を操作する、または「ｔｏｇｇｌｉｎｇ（切り替える）」ことができる。更に、または別の構成として、操作装置を使用して、電子ビームの断面形状を変更する、または「ｆｏｃｕｓ（収束させる）」ことにより、ターゲット面２８上の収束スポットの形状を変化させることができる。図示の実施形態では、電子ビーム収束及び電子ビーム走査は、参照番号１００で総称される磁気システムによって行われる。

磁気システム１００は、四極子形状または二極子形状を組み合わせた種々の多極子形状を含むことができ、これらの多極子形状は、磁力を電子ビームに作用させて、ビームを走査させる、かつ／または収束させるように配置される。磁気システム１００の１つの実施例を図１Ａ〜図１Ｅ、及び図２Ａに示す。本実施形態では、磁気システム１００は、ｘ線管の電子ビーム経路１２に配置される２段の磁場四極子として設けられる。２段の磁場四極子は、（ａ）ビーム経路に垂直な両方向の収束を行い、かつ（ｂ）ビームをビーム経路に垂直な両方向に走査させるように構成される。このように、２段の四極子は、一体となって作用して磁気レンズ（「ｄｏｕｂｌｅｔ（ダブレット）」と表記される場合がある）を形成し、収束及び走査は、電子ビームが四極子「ｌｅｎｓ（レンズ）」を通過すると行われる。「ｆｏｃｕｓｉｎｇ（収束）」を行うと、所望の収束スポット形状及びサイズが得られ、「ｓｔｅｅｒｉｎｇ（走査向）」を行うと、収束スポットを陽極ターゲット面２８上で位置決めすることができる。各段の四極子は、参照番号１０４で陰極コアとして図示される、及び参照番号１０２で陽極コアとして図示されるコア部またはヨークを有するように設けられる。図１Ｄは、陽極コア１０２の１つの実施形態を示し、図１Ｅは、陰極コア１０４の１つの実施形態を示している。各コア部は、対向して配置される４つの磁極突起１１４ａ，１１４ｂ、及び１１６ａ，１１６ｂを陰極コア１０４側に含み、そして４つの磁極突起１２２ａ，１２２ｂ、及び１２４ａ，１２４ｂを陽極コア１０２側に含む。各磁極突起は、参照番号１０６ａ，１０６ｂ、及び１０８ａ，１０８ｂで図示される対応するコイルを陰極コア１０４側に含み、そして参照番号１１２ａ，１１２ｂ、及び１１０ａ，１１０ｂで図示される対応するコイルを陽極コア１０２側に含む。以下に更に詳細に説明されるように、電流をこれらのコイルに供給して、所望の収束及び／または走査を行う。

図１Ｃは、陰極機構１０の１つの実施形態の断面図を示しており、この陰極機構１０は、本明細書において記載される平板電子エミッタ２２及び磁気システム１００を有するｘ線管１に使用することができる。図示のように、電子エミッタ２２と陽極１４のターゲット面２８との間の照射経路は、加速領域２６と、ドリフト領域２４と、遮蔽部材７に形成されるアパーチャ５０と、を含むことができる。図示の実施形態では、アパーチャ５０は、開口ネック５４、及び陽極１４の方を向くように向きが設定された拡大電子収集面５６を経由するように形成される。

図２Ａは、ｘ線装置の構成部材を示しており、これらの構成部材は、電子放出、電子ビーム走査または電子ビーム収束、及びｘ線放出に対応して配置される。陰極ヘッド１５は、ビーム１２の電子を陽極１４に向かって放出するように設定された向きを有する平板電子エミッタ２２を有するものとして図示されている。図２Ａでは、ビーム経路の途中に配置されるのは、磁気システム１００であり、磁気システム１００は、上に説明したように、電子ビームを、陽極１４に到達する前に収束させる、または走査させるように構成される。

ＩＩ．放出特性を調整できる平板エミッタの例示的な実施形態
図２Ｂは、陰極機構１０の一部分を示しており、この部分は、電子エミッタ２２が陰極ヘッド１５の端部に位置する構成の陰極ヘッド１５を有することにより、電子エミッタの向きが陽極１４を向くように、または陽極を指すように設定されている（向きに関しては、図１Ｃ及び図２Ａを参照）。陰極ヘッド１５は、エミッタ領域２３を有するヘッド面１９を含むことができ、エミッタ領域２３は、ヘッド面１９の凹部として形成され、この凹部は、電子エミッタ２２を収容するように構成され、電子エミッタ２２は更に、電子エミッタ２２の第１リード２７ａを収容するように構成される第１リード収容部２５ａと、電子エミッタ２２の第２リード２７ｂを収容するように構成される第２リード収容部２５ｂと、を含む（第１リード２７ａ及び第２リード２７ｂについては図２Ｃを参照）。エミッタ領域２３は、平坦面のような種々の形状を有するか、または電子エミッタ２２を収容する形状に形成される図示の凹部を有することができ、第１リード収容部２５ａ及び第２リード収容部２５ｂは、陰極ヘッド１５の本体の内部に延在する導管とすることができる。ヘッド面１９は更に、電子エミッタ２２の両側に位置する電子ビーム収束装置１１を含む。

図２Ｃは、陰極ヘッド１５の内部領域の１つの実施形態を示しており、この内部領域は、平板電子エミッタ２２の電気リード２７ａ，２７ｂを示している。図示のように、ベース部２１は、陰極ヘッド１５をベース部の上に収容するように寸法決定することができる。ベース部２１は、ベース面２１ａから突出するリード収容部１７を含むことができる。リード収容部１７はリード収容面１７ｂを含むことができ、リード収容面１７ｂは、当該リード収容面に形成される第１リード収容部２５ａ及び第２リード収容部２５ｂを有する。第１リード収容部２５ａは第１リード２７ａを収容し、第２リード収容部２５ｂは第２リード２７ｂを収容する。第１リード２７ａは第１脚部３１ａに電気的に接続され、第２リード２７ｂは第２脚部３１ｂに電気的に接続される。この電気的な接続は、リード２７ａとリード２７ｂとの間に脚部３１ａ、３１ｂを機械的に接続した状態の構造的な補強とすることができる。機械的な接続は、第１リード２７ａ及び第２リード２７ｂが、対応する第１脚部３１ａ及び第２脚部３１ｂに物理的かつ機械的に接続された状態を保持する溶接、ろう付け、接着剤、機械接続、または他の接続により行うことができる。第１リード２７ａ及び第２リード２７ｂは、この技術分野で周知の如く、陰極機構１０に電気的に接続することができる。

図３Ａは、第１リード２７ａ及び第２リード２７ｂに接続される電子エミッタ２２の１つの実施形態を示している。電子エミッタ２２はエミッタ本体２９を含み、エミッタ本体２９は、第１リード２７ａから第２リード２７ｂまで連続しており、エミッタパターン３０を形成する。エミッタパターン３０は、２次元パターンとすることにより、平板エミッタ表面３４を形成することができ、エミッタ本体２９の異なる領域は、一体となって平板エミッタ表面３４を形成している。ギャップ群３２（例えば、部材群の間の直線で図示される）をエミッタ本体２９の異なる領域の間に設け、これらのギャップ３２は、第１端部３３ａから中心領域３３ｃまで連続する第１ギャップ３２ａを形成することができ、これらのギャップ３２は、中心領域３３ｃから平板エミッタ表面３４の第２端部３３ｂまで連続する第２ギャップ３２ｂを形成することができる。図示のように、平板エミッタ表面３４の中心領域３３ｃは、電子エミッタ２２の中心領域、及びエミッタ本体２９及びエミッタパターン３０の中心領域でもある。しかしながら、他の配置、形状、またはパターンを電子エミッタ２２に対して適用して、平板エミッタ表面３４を有するようにしてもよい。

エミッタ本体２９は、種々の形状を有することができるが；１つの形状は、少なくとも１つの平坦面４１（例えば、フラット面、図３Ｃ参照）を含み、この平坦面４１は、平板エミッタパターン３０にパターニングされると、平板電子エミッタ２２を形成する。すなわち、エミッタ本体２９は連続しており、エミッタ本体をパターニングして、電流が第１リード２７ａからエミッタパターン３０のエミッタ本体２９内を流れて第２リード２７ｂに流れ込むようにしている、または逆に、電流が第２リード２７ｂからエミッタパターン３０のエミッタ本体２９内を流れて第１リード２７ａに流れ込むようにしている。

１つの態様では、エミッタ本体２９の構成部分または構成領域は、第１端部３３ａから第２端部３３ｂに至るまで互いに接触しない。エミッタパターン３０は、１つ以上の折り曲げ部、直線部、湾曲部、屈曲部、または他の形状部を有する曲がりくねったパターンとしてもよいが；エミッタ本体２９は、エミッタ本体自体の別の領域に接触する領域を全く含んでいない。１つの態様では、これらのコーナー部、またはこれらの屈曲部の間のパターン構成部材群の全てが真っ直ぐになっており、これにより、非常に大きな寸法の隙間窓、または隙間開口がエミッタパターン３０内に形成されるのを回避することができ、非常に大きな寸法の隙間により、照射経路５０の側方に不所望な側方電子放出が生じてしまう。従って、電流は、第１リード２７ａから第２リード２７ｂに至る経路を１つしか持たず、電流は、エミッタ本体２９内をエミッタパターン３０に沿って第１端部３３ａから第２端部３３ｂまで流れる。しかしながら、更に別のリード群をエミッタ本体２９に、エミッタパターン３０の種々の位置で接続して、温度プロファイル及び電子放出プロファイルを調整することができる。更に別のリード群の位置及び形状の例について、以下に更に詳細に説明する。

電子エミッタ２２の電流経路を平板配置（例えば、平板エミッタパターン３０）にして、調整後の加熱プロファイルを形成する。この調整は、設計局面で、１つ以上の最終用途の種々のパラメータを考慮に入れて行うことができる。この場合、電子放出は熱電子放出であるので、放出領域の加熱プロファイルを設計することにより、放出を制御して、電子エミッタ平板面３４の所望の放出領域（例えば、１つ以上の横木部材３５、図３Ｂ参照）に一致させることができる。更に、温度プロファイル及び放出プロファイルを設計手順中に調整することにより、放出電子ビームのプロファイルを制御することができ、かつ当該プロファイルを使用して、１つ以上の所望の収束スポットを形成することができる。この形状の平板電子エミッタ２２は、従来の螺旋巻きの形状のワイヤエミッタとは全く異なっており、この螺旋巻きの形状のワイヤエミッタは、エミッタ表面に垂直な電子経路を形成しないので、例えば所謂「ｌｏｎｇ ｔｈｒｏｗ（照射長が長い）」用途では有用ではない。更に、円形平坦エミッタの形状及びサイズによって、総放出量が小さく抑えられ、かつこの円形形状によって、スポットサイズ及びスポット形状を特定の用途に合うように調整することが容易ではない。これとは異なり、図３Ａ〜図３Ｂに示すような提案する平板エミッタの種々実施形態は、拡大縮小が可能であり、かつエミッタ形状及びエミッタパターンは、種々の形状に調整されるように設計することができ、任意の種類のｘ線管に使用することができ、任意の種類のｘ線管として、これらには限定されないが、照射長が長いｘ線管、照射長が短いｘ線管、及び照射長が中程度のｘ線管だけでなく、他のｘ線管を挙げることができる。これらの磁気システムは、任意の種類のｘ線管に使用することもでき、任意の種類のｘ線管として、これらには限定されないが、照射長が長いｘ線管、照射長が短いｘ線管、及び照射長が中程度のｘ線管だけでなく、他のｘ線管を挙げることができる。

図３Ａは更に、第１リード２７ａは、エミッタ本体２９の第１端部３３ａに位置する第１脚部３１ａに接続することができ、第２リード２７ｂは、エミッタ本体２９の第２端部３３ｂに位置する第２脚部３１ｂに接続することができる様子を示している。図示のように、第１脚部３１ａは第２脚部３１ｂの反対側に位置しているが；幾つかの構成では、第１脚部３１ａは、第２脚部３１ｂに隣接して、または近接して配置するか、またはエミッタパターン３０の任意の箇所に配置してもよい。

１つの実施形態では、電子エミッタ２２は、タングステン箔により構成することができるが、他の材料を使用することができる。タングステンの合金、及び他のタングステン系材料を使用することができる。また、放出面に放出温度を低下させる組成物をコーティングすることができる。例えば、コーティングは、タングステン、タングステン合金、トリア含有タングステン、ドープトタングステン（例えば、カリウムドープタングステン）、炭化ジルコニウム混合物、バリウム混合物とすることができる、または他のコーティングを使用して、放出温度を低下させることができる。放出温度を低下させる材料のような任意の公知のエミッタ材料またはエミッタコーティングをエミッタ材料またはエミッタコーティングに使用することができる。適切な材料の例は、「Ｃａｔｈｏｄｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｘ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅｓ（Ｘ線管の陰極構造）」と題する米国特許第７，７９５，７９２号に記載されており、この特許出願の内容全体は、特定の目的で引用されて本明細書に組み込み記載されているものとする。

図３Ｂは、図３Ａに関連して説明された電子エミッタ２２の上面図を示している。この上面図により、以下に詳細に説明される電子エミッタ２２の種々の形状部を明確に観察することができる。エミッタ本体２９は、複数の横木部材３５を含み、これらの横木部材３５は、複数のコーナー部３６で接続合体されてエミッタパターン３０を形成し、これらの横木部材３５は、これらのコーナー部３６の間の長尺部材であり、これらのコーナー部３６で、第１端部３３ａから第２端部３３ｂまで両端間（例えば、３５ａ〜３５ｏ）に接続される。図３Ｂに示すように、用紙の向きを基準の向きとすると、４つの左側横木部材３５ａ，３５ｅ，３５ｉ，３５ｍ、４つの右側横木部材３５ｃ，３５ｇ，３５ｋ，３５ｏ、３つの上側横木部材３５ｄ，３５ｊ，３５ｎ、３つの下側横木部材，３５ｂ，３５ｆ，３５ｌ、及び１つの中心横木部材３５ｈが設けられる。しかしながら、中心横木部材３５ｈまたは中心箇所から外側横木部材に右側に、左側に、上側に、または下側に移行する任意の数の横木部材３５を妥当な構成として使用することができる。また、中心横木部材３５ｈと中心横木部材に接続される横木部材３５ｇ、３５ｉとの間のエミッタ領域３５ｐ、３５ｑは、これらのエミッタ領域３５ｐ、３５ｑがウェブ群３７の間に位置する構成の横木部材３５または小型横木部材であると考えることができ、これらのウェブ３７により、４つの左側横木部材、右側横木部材、上側横木部材、及び下側横木部材が得られる。しかしながら、電子エミッタ２２は、任意の向きの、または任意の形状の任意の数の横木部材を含むことができる。各コーナー部３６は、ギャップ３２からコーナー部３６の内部に突出するスロット３８を有するものとして図示されている。スロット３８とコーナー部の頂点部との間のコーナー部３６の本体はウェブ３７と表記され、ウェブ３７は、これらのコーナー部３６の破線で図示されている。ウェブ３７は、奥底部（例えば、内側部分または凹状部分）から頂点部（例えば、外側部分または凸状部分）まで延在することができる。これらのスロット３８は全て、ギャップ３２から奥底部を通って頂点部に向かって延在するものとして図示されているが；これらのスロット３８は、頂点部から奥底部に向かって延在するようにしてもよい。スロット３８が奥底部に存在する場合、奥底部は、仮にスロット３８を設けないとして、奥底部がスロットに含まれるとした場合にこれらの横木部材３５が接続されることにより生じる交差部であると考えられる。このように、奥底部は、コーナー部３６の内部のスロット３８の終端部の位置には存在しない。頂点部及び奥底部は、スロットまたは切り欠きをコーナー部に全く持たない実在の頂点部及び奥底部である。図示のように、これらのギャップ３２は、これらの横木部材３５の全てを互いに分離し、かつこれらのコーナー部３６の全てを互いに分離する。これにより、第１端部３３ａから第２端部３３ｂに至るような矢印で示す単一の電流経路が得られる。

これらの横木部材３５は、第１端部３３ａから第２端部３３ｂに至るまで、全て同じ寸法（例えば、高さ及び／または幅）とすることができる、全て異なる寸法とすることができる、または同じ寸法、及び異なる寸法を任意に組み合わせた寸法とすることができる。これらのギャップ３２は、第１端部３３ａから中心領域３３ｃに至り、そして中心領域３３ｃから第２端部３３ｂに至るまで、全て同じ寸法（例えば、隣接する横木部材３５の間のギャップ幅寸法）とすることができる、全て異なる寸法とすることができる、または同じ寸法、及び異なる寸法を任意に組み合わせた寸法とすることができる。これらのコーナー部３６は、第１端部３３ａから第２端部３３ｂに至るまで、全て同じ形状とすることができる、全て異なる形状とすることができる、または同じ形状、及び異なる形状を任意に組み合わせた形状とすることができる。これらのウェエブ３７は、第１端部３３ａから第２端部３３ｂに至るまで、全て同じ寸法とすることができる、全て異なる寸法とすることができる、または同じ寸法、及び異なる寸法を任意に組み合わせた寸法とすることができる。これらの形状部のいずれかの形状部の寸法を単独で変更する、または組み合わせて変更することにより、電子放出プロファイルを変化させることができ、これにより、選択的な組み合わせを行って電子放出プロファイルを調整することができる。更に、各横木部材の長尺長さを変更するか、または最適化して、所望の温度プロファイルを取得することができる。

１つの実施例では、外側横木部材３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏの全ての横木部材の幅を同じ寸法とすることができるのに対し、これらの横木部材の残りの横木部材は全て、別の異なる寸法とすることができる。１つの実施例では、外側横木部材３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏの全てに隣接するギャップ群３２を同じ寸法とすることができるのに対し、これらのギャップ３２の残りのギャップは全て、別の異なる寸法とすることができる。１つの実施例では、これらのコーナー部３６は、なだらかに丸みを帯びた頂点部、または鋭く尖った頂点部を有することができる。１つの実施例では、外側コーナー部３６に位置するこれらのウェブ３７は、内側コーナー部３６に位置するこれらのウェブ３７とは異なる寸法とすることができる。

例えば、これらの外側横木部材３５は、中間横木部材及び／または内側横木部材３５よりも幅広になるように形成することができることにより、電気抵抗を確実により小さくして、より低温の状態を保持して、電子の放出をより少なくする（または、ゼロにする）ことができる。更に、隣接する横木部材３５の間のギャップ３２の幅を調整して、横木部材幅の熱膨張、及び横木部材長さの熱膨張だけでなく、幅収縮及び長さ収縮を打ち消すことができる。

１つの実施形態では、ウェブ３７の幅を使用してこれらの横木部材３５の抵抗を調整することができるので、電流が横木部材を流れることによる各横木部材３５の加熱温度を調整することができる。例えば、特定の用途では、これらの横木部材３５の中心箇所は、容易に加熱することができ、これらのコーナー部３６に位置する端部、またはこれらのウェブ３７に位置する端部は、より低温になり易い。これらのウェブ３７の寸法を調整することにより、所定のレベルの制御を行って、電子エミッタ２２の熱電子放出特性を「ｔｕｎｅ（調整する）」ことができる。これらのウェブ３７は、これらの横木部材３５の温度が所望の値に一致し、かつコーナー部３６とコーナー部３６との間で、各横木部材３５の長さに沿って一層均一になるように寸法決定することができる。これは、これらの横木部材３５に、コーナー部３６の両側で影響を与えるので、ウェブ３７を２つの横木部材の長さに、これらの横木部材３５のうちの、特定のウェブ３７が両側の横木部材の間に挟まれる箇所で一致させることができる。これにより更に、個々の横木部材３５の温度に対する制御が相当程度に可能になるので、電子エミッタ２２全体の幅及び長さに沿った温度プロファイルを形成することができ、幅及び長さを調整するか、または調節して種々の要求、または特定の用途に合わせることができる。ウェブ３７寸法の調整は、これらのギャップ３２から突出し、かつこれらのコーナー部３６で終端するスロット群３８の寸法を変化させることにより行うことができる。ウェブ寸法の調整は、電子エミッタ２２の温度プロファイル及び電子放出プロファイルを調整するための主要な設計手段であると考えることができる。多くの場合、ウェブ３７は、これらの横木部材３５の幅と略同じ寸法とすることができる、または当該幅の１％、２％、４％、５％、または１０％以内の差に収まる寸法とすることができる。

１つの実施形態では、これらの横木部材３５のうちの１つ以上の横木部材の幅を調整して温度プロファイルを調整することができ、これにより今度は、電子放出プロファイルを調整することができるが；この手法は、特定の温度プロファイル及び電子放出プロファイルを実現するという観点では、補助的な設計手段であると考えることができる。特定の用途では、これらの横木部材３５の幅の変更は、温度プロファイルに与える影響がさほど大きくなく、横木部材３５の全長を加熱または冷却する傾向がある。しかしながら、この手法を使用して、電子エミッタ２２の外側横木部材３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏ側からの放出を抑制することができる。外側横木部材３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏの寸法をより大きくする、または外側横木部材３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏがより大きな寸法を有するようにすることにより、外側横木部材３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏからの放出を回避することができ、これらの外側横木部材３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏからの放出によって、不所望なｘ線が発生してしまい、これにより、ウィング及び／または二重ピークが収束スポットに現われる。これとは異なり、中間横木部材または内側横木部材の寸法だけでなく、中心横木部材の寸法を相対的に小さくなるように決定することにより、これらの横木部材３５からの放出を促進することができる。このようにして、１つ以上の横木部材３５の寸法を、１つ以上の他の横木部材３５の寸法よりも小さくなるように決定することにより、より大きな横木部材よりも、より小さな横木部材からの電子放出が促進されるようにすることができる。従って、接続される、または分離されるいずれか１つ以上の横木部材３５の寸法をより小さくなるように決定して、電子放出を多くすることができる、またはより大きくなるように決定して、電子放出を阻止することができる。

特定の実施形態では、電子エミッタ２２は、異なる寸法の横木部材３５、ギャップ３２、及び／またはウェブ２７を有するように構成されて、エミッタの特定の横木部材３５からの電子放出を制限または抑制して、電子がエミッタの異なる領域から異なる放出量で放出されるようにすることができる。例えば、電子エミッタ２２の外周に位置する他の構造に近接していることにより、放出電子が不所望な軌跡を辿ってしまうので、これらの外側横木部材３５は、内側横木部材３５または中心横木部材３５ｈよりも大きな寸法（例えば、幅広の寸法）を有するようにすることができ、これにより、これらの外側横木部材３５の温度がより低くなるようにして、これらの外側横木部材３５からの電子放出を比較的少なくすることができる。横木部材３５、ギャップ３２、及び／またはウェブ２７の異なる寸法パラメータを使用して、より小さい電子放出面積を物理的により大きな電子エミッタ２２から実現することができる。例えば、中心横木部材３５ｈ及び隣接する内側横木部材３５のみが、殆どの電子を電子エミッタ２２から、異なる寸法パラメータを調整することにより放出することができるようにする。別の構成として、中心横木部材３５ｈ及び／または最内側横木部材３５の寸法を、これらの横木部材３５と外側横木部材３５との間の横木部材３５の寸法よりも厚くなるように決定して、中空電子ビームを形成することができる。不均一なプロファイルまたは一様でないプロファイルを含む、異なる数の放出プロファイルのうちのいずれか１つの放出プロファイルは、平板電子エミッタ２２の横木部材、ウェブ、及びギャップの寸法パラメータを調整することにより形成することができる。

横木部材３５、ギャップ３２、及び／またはウェブ２７の寸法は普通、図３Ｂに示す平板寸法に考慮に入れられるが、垂直寸法（例えば、図３Ｂの用紙に向かう方向、または用紙から出て行く方向の高さ）を調整してもよい。また、調整対象の横木部材３５、ギャップ３２、及び／またはウェブ２７の寸法を幅または高さとすることにより、断面積を調整することができる。これとは異なり、高さは、幅が調整される場合に設定されて、平板エミッタ表面３４が電子放出について調整されるようにすることができる。

１つの実施形態では、他の位置にある横木部材３５は、これらの横木部材３５を、必要に応じて相対的に大きくすることにより相対的に低温にして、放出プロファイルを変更する、かつ／または他の収束スポットまたは複数の収束スポットを形成ことができる。例えば、上に説明したように、電子エミッタ２２の中心横木部材３５ｈまたは最内側横木部材（例えば、３５ｆ，３５ｇ，３５ｉ，３５ｊ，任意であるが、３５ｐ，３５ｑ）は、これらの横木部材に、中間横木部材（例えば、３５ｃ，３５ｄ，３５ｅ，３５ｋ，３５ｌ，３５ｍ）よりも大きな寸法を持たせることにより相対的に低温にして、特定の用途の中空ビームを形成することができる。外側横木部材（例えば、３５ａ，３５ｂ，３５ｎ，３５ｏ）を中間横木部材３５よりも大きくして、これらの外側横木部材３５が、電子を殆ど放出しないようにすることができる。また、中心横木部材３５ｈ及び中間横木部材３５が最内側横木部材３５よりも小さい場合、ハロー電子放出プロファイルのスポットを発生させることができる。中心横木部材３５及び任意の最内側横木部材が中間横木部材及び外側横木部材よりも小さい場合、電子放出を電子エミッタ２２の中心に集中させることができる。従って、異なる横木部材３５の寸法を単独で調整して、またはウェブ３７の寸法と一緒に調整して、温度プロファイル及び電子放出プロファイルを調整することができる。

別の実施形態では、幅を可変にして、１つ以上の横木部材３５の長さを短くすることにより、温度プロファイル及び放出プロファイルを調整することができる。しかしながら、このようにして決定される横木部材３５の寸法は、ギャップ３２を跨いで隣接する横木部材３５のために調整して、横木部材３５と横木部材３５との間のギャップ３２が大きくなるのを回避する必要があり、ギャップ３２がより大きくなると、今度は、非平行経路を辿るより多くのエッジ放出電子が発生してしまい、これは好ましくない。

１つの実施形態では、ギャップ３２の寸法を、エミッタ本体材料の熱膨張率に応じて決定して、ギャップ３２が必ず、隣接する横木部材３５の間に、冷却中に、かつ全加熱時間にわたって存在するようにすることが望ましい。これにより、第１端部３３ａから第２端部３３ｂに至る単一の電流経路を維持することができる。

エミッタパターン３０及びエミッタパターンの寸法を設計段階で最適化しておくために、以下の寸法が、本明細書において記載される設計手順で設計することができる例示的な寸法であると考えることができる。各横木部材３５の高さ（例えば、材料厚さ）は、約０．００４インチ、または約０．００４インチ〜０．００６インチ、或いは約０．００２インチ〜約０．０１０インチとすることができる。横木部材３５の幅は、約０．０２００インチ、または約０．０２００インチ〜約０．０２５０インチ、或いは約０．０１００インチ〜約０．０３５０インチとすることができる。横木部材３５の幅は、横木部材の長さ、及び横木部材の厚さと一緒に決定することにより、各横木部材をエミッタに供給可能な電流に一致するように設計することができる。横木部材３５の長さは、約０．０４５インチ〜約０．２６０インチ、または約０．０３０インチ〜約０．３５０インチ、或いは約０．０３０インチ〜約０．５００インチとすることができ、この場合、横木部材３５の長さは、放出面積及び結果的に得られる電子放出面面積によって異なるように寸法決定することができる。ギャップ３２の幅は、約０．００２４インチ〜約０．００３１インチ、または約０．００２インチ〜約０．００４インチ、或いは約０．００１インチ〜約０．００６インチとすることができ、この場合、ギャップ３２の幅は、隣接する横木部材３５が接触しないようにギャップを維持するために必要な熱膨張相殺部材によって異なり得る。ウェブ３７の寸法は、約０．０２００インチ〜約０．０２１５インチ、または約０．０２００インチ〜約０．０２５０インチ、或いは約０．０１００インチ〜約０．０３５０インチとすることができ、この寸法は、横木部材３５の幅、及び所望の加熱プロファイルに結び付けることができる。エミッタ２２の寸法を決定する結果、加熱電流、所望の放出電流（ｍＡ）、収束スポットサイズ、及び許容電子放出面面積が与えられる場合に、横木部材３５、ウェブ３７、及びギャップ３２の寸法を変更して、特定の用途に必要な層流電子ビームを発生するエミッタ２２を設計することができる。

更に、図３Ｂは、異なる参照番号が付された５つのブロック：Ｒ１、Ｒ１３、Ｒ４５、Ｒ８０、及びＲ９２を示しており、これらのブロックは、横木部材３５上の四角で囲んで図示されるように、第１端部３３ａ（例えば、領域Ｒ１）から第２端部３３ｂ（例えば、領域Ｒ９２）に至るエミッタ本体２９の９２個の個別領域に一致している。これらの領域の各領域は、電流が流れて熱電子放出する温度について分析されており、その際のデータは、以下に、図５Ａ及び図５Ｂ、及び表１及び表２に図示され、かつ記載されている。

図３Ｃは、横木部材３５の種々の断面形状４０ａ〜４０ｈを示しており、各横木部材は平坦放出面４１を有する。従って、電子は、平坦放出面４１から優先的に放出されて、これらの横木部材３５の平坦放出面４１の全てが一体となって平板エミッタ表面３４を形成する。しかしながら、丸みを帯びた放出面（図示せず）を幾つかの例において使用して、平板エミッタ表面３４を形成するようにしてもよい。

更に他の実施形態では、他の全体形状及び／または他の切断パターンを設計して、電子エミッタの所望の放出プロファイルを実現することができる。種々の他の構造、形状、及びパターンは、本明細書において記載される電子エミッタの実施形態に従って決定することができる。

また、更に別の付属部材を取り付けて、例えば電流経路を短くする、または同じ磁場中に隣接して位置するエミッタを形成することができる。１つの実施例では、付属部材は、更に別の脚部とすることができ、これらの脚部は、更に別の電気リードに接続することができる、または接続しなくてもよい。これらの付属部材は、領域Ｒ１から領域Ｒ９２（図３Ｂ参照）に至るいずれの領域にも設けることができる。電気リード群に接続されると、これらの付属部材は、新たな電子経路を画定して、幾つかの領域に電流が流れ、他の領域に電流が流れないようにすることができ、これにより、温度プロファイル及び放出プロファイルを不均一にすることができる。従って、これらの付属部材の位置が専用設計電子経路となることにより、専用設計放出パターンを実現することができる。図示しないが、更に別の脚部、例えば導電体または非導電体を設けて、電子エミッタを必要に応じて、所定の用途に対応して支持することができる。これらの脚部は、これらの横木部材の端部、辺縁、中心、または他の位置にエミッタに沿って取り付けるか、または他のいずれかの位置に取り付けることができる。非導電体の場合、これらの脚部は、いずれかの領域に取り付けることができ、そして支持体となってエミッタ２２が平板エミッタ表面３４を有する状態を保つことができる。導電体の場合、これらの脚部は、いずれかの領域に取り付けることができることにより支持体となって、エミッタ２２が平板表面３４を有する状態を保つことができ、そして電流経路を画定して、温度プロファイル及び放出プロファイルを顧客の要求に合わせて形成することができる。

１つの実施形態では、これらの横木部材３５のうちの幾つかの横木部材３５の間のギャップ３２は、冷却中に真のギャップ３２となるように寸法決定することができるが、次に一旦、熱膨張が生じると、これらのギャップ３２が収縮して、隣接する横木部材３５が互いに接触して新たな電流経路を形成する。この現象が発生してしまうと、有効寸法が低温で小さくなるが、次には、より高い温度で大きくなって、熱膨張が生じると接触するこれらの横木部材３５が、効果的により大きな横木部材３５となり、これにより局所温度を低下させてしまう。加熱すると閉じるこのような可変のギャップ３２の寸法は、電子エミッタが、最大動作時に特定の温度プロファイル及び電子放出プロファイルを有するように設計することができる。例えば、外側横木部材３５と外側横木部材３５との間のギャップ３２が、横木部材が加熱時に閉じてしまって、これらの外側横木部材３５からは中心横木部材３５よりも遥かに少ない電子しか放出されなくなる。

１つの実施形態では、電子エミッタ２２の設計は、エミッタ２２の加熱プロファイルを調整して、いずれの所望の温度プロファイル及び放出プロファイルにも一致することができるように行うことができる。また、いずれの横木部材３５、ウェブ３７、またはギャップ３２に沿った各方向も、平板放出面全体の温度プロファイルを調整して、所望の電子放出プロファイル全体を実現することができるように設計することができる。電子放出をエミッタ上の所望の領域において抑制して、所定の用途の要求に合わせることができる。中空ビーム、方形ビーム、または矩形ビームだけでなく、特定の電子放出密度分布を形成して、所定の撮像要求に合わせることができる。変調伝達関数（ＭＴＦ）応答を、所望の用途に合わせることもでき、この変調伝達関数応答は、ビーム収束装置を用いて求めることができる。

１つの実施形態では、電子エミッタ２２の配置の設計において、スケーリングを行って、放出面積を大きくして、高分解能撮像を容易に実現することができる、または特定の用途の電力レベルに合わせることができる。すなわち、選択横木部材３５を他の横木部材３５よりも相対的に小さくして、いずれの横木部材３５が優先的に電子を放出するかについて決定することができる。幾つかの例では、非常に多くの横木部材３５の寸法をより小さくして、これらの横木部材３５からの放出を多くすることにより、放出電子流の大きさを大きくすることができる。

１つの実施形態では、平板エミッタ表面３４を加熱時及び電子放出時全体を通じて維持するように設計される電子エミッタ２２は、図示のエミッタパターン３０を用いて実現することができる。エミッタが平板状になっているので、放出面に略垂直な電子経路を形成することができる。比較的小さなギャップ３２を、窓または開口がエミッタパターン３０に無い状態で維持することにより、エッジ電子放出または垂直電子放出を低減することができる。

１つの実施形態では、エミッタパターン３０は図示の通り、エミッタ２２が放出領域（例えば、中心領域）で自立して支持構造を追加する必要がないような構造デザインを有することができる。図３Ｂのエミッタパターンは、高温時に、かつ電子放出時に大きくゆがむことなく、大きく湾曲することなく、または大きくねじれることなく自立するように設置されている。

１つの実施形態では、エミッタパターン３０は、エミッタ２２の外側部分から電子が放出されない（例えば、或いは、非常に多くの電子が放出されない）ことにより、収束構造が電磁場にエミッタの周縁で与える影響を必ず低減させるように設計することができる。多くの場合、収束構造（例えば、ビーム収束装置１２）は、磁場成形部材（群）（例えば、磁石群）を放出経路または照射経路５０の外周の周りに含む。外側横木部材３５からの放出をこのように設定して低減させることにより、電子ビームの挙動を向上させて電子ビームを全体的に更に層流状態にすることができる。

１つの態様では、横木部材２５、ギャップ３２、及びウェブ３７の寸法は、電子が均一に放出されることがない（すなわち、エミッタの異なる領域から、他の領域からよりも多くの電子が放出される）ように変更する、設計する、または最適化することができる。エミッタパターン３０は、特定の抵抗を１つ以上の選択位置に有することにより、エミッタ２２の異なる部分が、異なる温度に加熱されて異なる放出プロファイルを有するように整形され、かつ寸法決定される。

１つの実施形態では、本明細書において記載される平板エミッタをｘ線管内に適用して、電子ビームを陰極から陽極に向かって放出させることができる。電流が流れると、平板エミッタの形状により、第１端部から第２端部に至る平板エミッタ表面の全体に沿った温度プロファイルが不均一になる。不均一な温度プロファイルは、平板エミッタパターンが、横木部材、ウェブ、及びギャップ寸法を有する結果として現われる。更に、本明細書において提供される平板エミッタについての記載では、エミッタを調整して異なる温度プロファイルを取得することができることについて説明している。電流を流して平板エミッタの温度プロファイルが不均一になると、エミッタの異なる領域が異なる温度を有するようになって、平板エミッタからの電子ビームの放出が、不均一なプロファイルで行われるようになる。不均一な電子ビームプロファイルは、温度プロファイルが不均一になる結果であり、この場合、異なる温度の領域は、異なる電子放出率を有する。温度プロファイルを調整することができることにより、不均一な電子ビームプロファイルを、例えば異なる形状部の寸法を選択的に決定して、幾つかの領域が他の領域よりも動作時に高温になるようにすることにより調整することができる。放出が熱電子放出であるので、異なる領域が異なる温度になることにより、電子放出率が異なるようになって、電子ビームが不均一になる。この法則によって更に、１つ、２つ、または２つよりも多くの収束スポットが、複数の領域に高い放出温度を持たせ、他の領域に低い放出温度を持たせることにより得られる、或いは他の領域が、電子を熱電子放出により放出することがないようにしてもよい。特定の領域では、電子が放出されないようにすることができる、または他の領域よりも極めて少ない電子しか放出されないようにすることができる。従って、単一の電子エミッタが動作している間、特定の領域からの電子放出を促進することができ、かつ他の領域からの電子放出を抑制して、不均一な電子ビームプロファイルに影響を及ぼすことができる。

平板エミッタは、電子ビームの電子を、エミッタの略平板状の表面から、横方向のエネルギー放出を少なく抑えて不均一に放出することができる。

エミッタパターンは、異なる横木部材、ウェブ、及びギャップの寸法を変化させて、エミッタの幾つかの領域（例えば、１つの実施例における外側領域または外側横木部材）から電子が放出されない、または他の領域よりも極めて少ない数の電子しか放出されないようにすることにより設計することができる。これにより、これらの収束装置（図２Ｂ参照）が電磁界にエミッタの周縁で与える影響を小さくすることができる。これらの収束装置は、エミッタの外周縁の周りに配置される磁場成形部材であるが、この磁場成形部材は、エミッタの外側横木部材から電子が放出されない、または中間領域のような他の領域よりも極めて少ない電子しか放出されない場合に、収束作用への影響を小さくしている。いずれにしても、不均一な温度プロファイルを調整して、不均一な電子放出プロファイルを調整することにより、不均一な電子ビームの挙動を向上させて全体的に更に層流状態になるようにすることができる。

１つの実施形態では、電子を電子エミッタから不均一に放出させる方法は：複数の長尺横木部材により形成される平板エミッタ表面を有する請求項１に記載の電子エミッタを設けるステップと；不均一な電子ビームを平板エミッタ表面から垂直方向に放出するステップと、を含むことができる。

図４は、図３Ａ〜図３Ｂのエミッタパターン３０を有する電子エミッタ２２を示している。エミッタ２２の選択領域は、寸法を最適化するために選択される。一方の端部を基準とする１つの領域の寸法は、対応領域に他方の端部に関して対称に複写され、この様子は、複数の箇所に位置する指示記号Ｗ−１、Ｗ−２、Ｗ−３、Ｗ−４、及びＷ−５で図示され、異なる指示記号に対応する寸法は異なっており、そして同じ指示記号が付されている場合は同じになっている。

図４の例示的なエミッタ２２に図示されているように、これらの形状部の距離は以下の通りである：Ａ〜Ｂは０．０２２４インチ；Ａ〜Ｃは０．０４４７インチ；Ａ〜Ｄは０．０６８１インチ；Ａ〜Ｅは０．１４４５インチ；Ａ〜Ｆは０．１６７９インチ；Ａ〜Ｇは０．１９０２インチ；そしてＡ〜Ｈは０．２１２６インチ；ＡＡ〜ＡＢは０．０２３１インチ；ＡＡ〜ＡＣは０．０４５５インチ；ＡＡ〜ＡＤは０．０６７９インチ；ＡＡ〜ＡＥは０．０９１２インチ；ＡＡ〜ＡＦは０．１１３２インチ；ＡＡ〜ＡＧは０．１３６６インチ；ＡＡ〜ＡＨは０．１５９インチ；そしてＡＡ〜ＡＩは０．１８１３インチである。ギャップＧ１は０．００３１インチ；ギャップＧ２は０．００２４インチ；そしてギャップＧ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、及びＧ８は全て、０．００２４インチである。横木部材の寸法は、上記寸法に基づいて計算することができる。また、ウェブＷ−１は０．０２３６インチであり、当該ウェブに対応するスロット３８は０．００１６インチであり；ウェブＷ−２は０．０２１５インチであり、当該ウェブに対応するスロット３８は０．００１６インチであり；ウェブＷ−３は０．０２０５インチであり、当該ウェブに対応するスロット３８は０．００１６インチであり；ウェブＷ−４は０．０２０４インチであり、当該ウェブに対応するスロット３８はそれぞれ、０．００１６インチであり；そしてウェブＷ−５は０．０２インチであり、当該ウェブに対応するスロット３８は０．００１６インチである。また、脚部３１ａ、３１ｂは０．３４６インチとすることができる。これまでに挙げた寸法から、エミッタパターン３０を決定することができる。また、本明細書において記載されるこれらの寸法のいずれの寸法も一括して、または単独で、１％、２％、５％、または１０％、或いはそれ以上の割合で変更することができる。

図５Ａは、電流が７．７５Ａ、電圧が８．７４Ｖ、入力電力が６７．７Ｗのときに最大温度（Ｔｍａｘ）が２２５０℃になっている状態の図４のエミッタのエミッタ温度プロファイルを示している。領域Ｒ１から領域Ｒ９２（図３Ｂの領域指示記号を参照）に至る特定の領域の摂氏温度を表１に示す。
表１

図５Ｂは、電流が８．２５Ａ、電圧が９．７Ｖ、入力電力が８０Ｗのときに最大温度（Ｔｍａｘ）が２３５０℃になっている状態の図４のエミッタのエミッタ温度プロファイルを示している。領域Ｒ１から領域Ｒ９２（図３Ｂの領域指示記号を参照）に至る特定の領域の摂氏温度を表２に示す。
表２

図６Ａは、切欠き部６０をウェブ３７の位置に有するコーナー部３６を示している。これらの切欠き部６０によってウェブ３７の相対寸法が変化し、この相対寸法は、コーナー部に隣接する横木部材３５に応じて調整することができる。これらの切欠き部６０の寸法は、抵抗整合及び抵抗変更に使用することができ、この場合、これらの切欠き部６０のサイズ、またはこれらの切欠き部６０の配置、或いはこれらの切欠き部６０の個数（例えば、ウェブ３７の位置にある１個、２個、または３個以上の切欠き部）を使用して、横木部材３５の抵抗を調整することができる。

図６Ｂは、先端部スロット６２及び切欠き部６０を有するコーナー部３０を示し、種々の形状及び寸法の種々の切欠き部６０を有する横木部材３５を示している。コーナー部にあるこれらの横木部材の切欠き部は、変えることができる。これらの切欠き部は、寸法を揃えることができるが；これらの切欠き部は、寸法を揃えなくてもよい。ギャップの位置のこれらの切欠き部は、ギャップに通じる不均一な開口部を有することもできる。横木部材は更に、横木部材の長さに沿って延在する先細の長尺切欠き部を含むことができる。このように、図示の切欠き部は、横木部材に対していかなる寸法とすることもできる。

１つの実施形態では、電子エミッタは：平面内で第１エミッタ端部から第２エミッタ端部まで両端間に互いに接続されて平板パターンを形成する複数の長尺横木部材であって、各長尺横木部材が横木部材幅寸法を有する、複数の長尺横木部材と；複数のコーナー部であって、各長尺横木部材が別の長尺横木部材に、複数のコーナー部の１つのコーナー部を介して接続され、各コーナー部が、コーナー頂点部、及び反対側のコーナー奥底部を複数の長尺横木部材の接続長尺横木部材と接続長尺横木部材との間に有する、複数のコーナー部と；複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第１ギャップであって、第１ギャップが、第１エミッタ端部から中間横木部材まで延在する、第１ギャップと；複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第２ギャップであって、第２ギャップが、第２エミッタ端部から中間横木部材まで延在し、第１ギャップが第２ギャップと交差しない、第２ギャップと；コーナー頂点部とコーナー奥底部との間の複数のコーナー部のうちの１つ以上のコーナー部に位置する、またはコーナー奥底部に位置する１つ以上の切欠き部と、を含むことができる。

１つの実施形態では、１つ以上の切欠き部を除く、コーナー頂点部とコーナー奥底部との間の各コーナー部の１つ以上の本体部分は、一体となってウェブ寸法をコーナー頂点部とコーナー奥底部との間に画定し、ウェブ寸法は、コーナー部に位置する接続長尺横木部材の横木部材幅寸法の１０％以内の差に収まる。

１つの実施形態では、第１端部から中間横木部材に至るまで、第１ギャップは、複数の第１ギャップ部を有し、各第１ギャップ部は、ギャップ部幅を有し、各ギャップ部幅は、エミッタが熱電子を放出しない温度、及び熱電子放出温度になるときに第１ギャップを維持する寸法を有し、そして第２端部から中間横木部材に至るまで、第２ギャップは、複数の第２ギャップ部を有し、各第２ギャップ部は、ギャップ部幅を有し、各ギャップ部幅は、エミッタが熱電子を放出しない温度、及び熱電子放出温度になるときに第２ギャップを維持する寸法を有する。

１つの実施形態では、第１ギャップは、第１端部から中間横木部材まで、時計回り方向または反時計回り方向のいずれかの方向に延在し、第２ギャップは、中間横木部材から第２端部まで、時計回り方向または反時計回り方向のうちの他方の方向に、第１ギャップの向きと逆向きに延在する。

１つの実施形態では、複数の長尺横木部材の第１部分は第１横木部材幅寸法を有し、複数の長尺横木部材の第２部分は、少なくとも異なる第２横木部材幅寸法を有する。

１つの実施形態では、これらの第１ギャップ部のうちの２つ以上の第１ギャップ部は、異なるギャップ部幅寸法を有し、これらの第２ギャップ部のうちの２つ以上の第２ギャップ部は、異なるギャップ部幅寸法を有する。

１つの実施形態では、第１エミッタ端部から数えて１番目及び２番目の横木部材は、第１横木部材幅寸法を有し、２番目の横木部材よりも先の中間横木部材までの他の横木部材は、第１横木部材幅寸法とは異なる少なくとも１種類の横木部材幅寸法を有する。また、第２エミッタ端部から数えて最後の横木部材、及び最後から２番目の横木部材は、第１横木部材幅寸法を有し、最後から２番目の横木部材よりも先の中間横木部材までの他の横木部材は、第１横木部材幅寸法とは異なる少なくとも１種類の横木部材幅寸法を有する。

１つの実施形態では、複数の長尺横木部材の各長尺横木部材は平坦面を有し、この平坦面が複数の平坦面と一体となって、平板パターンの形状の平板放出面を形成する。

１つの実施形態では、第１長尺脚部は、第１長尺横木部材に第１端部で接続することができ、第２長尺脚部は、最後の長尺横木部材に第２端部で接続することができる。また、第１長尺脚部及び第２長尺脚部は、平板放出面に対して所定の角度で傾斜させることができる。

１つの実施形態では、本技術は、平板エミッタパターンを設計する設計手順を含むことができ、当該設計では、エミッタパターンの特定の寸法の設計を行うことができる。当該設計では、図３Ｂに示す特定のエミッタパターン３０の設計を行うことができる。設計手順では、所望の温度プロファイルまたは所望の放出プロファイルを導出することができ、特定の横木部材、ウェブ、及び／またはギャップの寸法を決定して、所望のプロファイルを実現することができる。これらの決定は、ユーザが、計算システムへのデータ入力を行って、温度プロファイルをコンピュータで入力に基づいてシミュレーションすることにより行うことができる。これらの寸法の設計は、ＣＡＤプログラムのようなコンピュータプログラムで、コンピュータへのユーザによるデータ入力に基づいて行うことができる。次に、当該設計では、シミュレーションをコンピュータで行って、シミュレーションから所望の温度プロファイルが得られるかどうかについて判断することができる。シミュレーションは、ユーザからコンピュータに入力される命令に基づいて行うことができる。コンピュータにより得られるシミュレーションによる温度プロファイルは、電子放出プロファイルを表すことができ、これによりコンピュータＣＡＤ設計による温度シミュレーションが可能になる。一旦、所望の温度プロファイルを、ユーザがコンピュータで設計してシミュレーションすることができると、実際の電子エミッタを製造して実際の温度プロファイル及び／または電子放出プロファイルについて調査することができる。一旦、調査すると、実際のエミッタに関するデータを次に、ユーザがコンピュータに入力し、そして当該データを使用して、横木部材、ウェブ、及び／またはギャップの寸法を別のコンピュータＣＡＤモデルで変更することができ、次に、新たなエミッタ構造を、コンピュータでシミュレーションすることができ、次に製造して調査することができる。ユーザがコンピュータへのユーザ入力に基づいて操作するＣＡＤ設計では：各横木部材の横木部材寸法を決定し；各ウェブのウェブ寸法を決定し；そして各ギャップのギャップ寸法を決定することができる。この場合、これらの異なる形状部のうちの１つ以上の形状部は、同じ寸法を有することができ、これらの同じ形状部のうちの１つ以上の形状部は、異なる寸法を有することができる。すなわち、幾つかの横木部材は同じ寸法を有することができ、そして幾つかの横木部材は異なる寸法を有することができ、幾つかのギャップは同じ寸法を有することができ、そして幾つかのギャップは異なる寸法を有することができ、幾つかのウェブは同じ寸法を有することができ、そして幾つかのウェブは異なる寸法を有することができる。

設計方法の１つの実施例は、平板エミッタを設計する設計手順の以下のステップを含むことができる。これらのステップのいずれのステップも、ユーザが、コンピュータへのデータ入力を行って、命令をコンピュータに入力して、コンピュータに計算演算及びシミュレーションを実行させることにより実行することができる。第１ステップでは、ｘ線の特定の用途を決定する。特定の用途を決定すると、特定のｘ線放出パターン、または収束スポット群の収束スポット形状、またはスポット数を特定することができる。このように、所望の放出プロファイルは、特定の用途に基づいて決定される。第２ステップでは、エミッタパターンの初期パターン形状を決定することができる。この場合、パターン形状は、本明細書において例示されるエミッタパターンとすることができ、このエミッタパターンは、９０度の角度のコーナー部で互いに接続されて第１端部を起点として第２端部で終端する複数の横木部材を含み、この場合、各コーナー部は１つのウェブを有することができる。第３ステップでは、所望の放出プロファイルをエミッタパターンに一致させて、または重ね合わせて、電子を放出するように構成されるこれらの横木部材が、放出プロファイルに一致し、かつ放出を少なくするように、または放出しないように構成されるこれらの横木部材が、放出プロファイルの無放出領域に一致することができるようにする。第４ステップでは、放出プロファイルに対応する電子を放出するこれらの横木部材を特定することができ、電子を殆ど放出しない横木部材を特定することができる。これにより、エミッタパターンの寸法の概略寸法が得られる。第５ステップでは、これらの横木部材の各横木部材の長さ寸法、及び幅寸法を決定して、エミッタパターンを放出プロファイルに一致させることができる。第６ステップでは、ギャップ寸法を横木部材と横木部材との間の各ギャップについて決定することができ、これらの寸法は、熱膨張率を勘案して決定することができ、これらのギャップが冷却中に、全加熱時間にわたって、電子を放出している間は残存するようにする。第７ステップでは、横木部材寸法及びギャップ寸法を有するエミッタパターンを所望の放出プロファイルに重ね合わせるか、またはその他には、所望の放出プロファイルと比較することができ、あらゆる調整を行って、エミッタパターンから放出プロファイルに従って放出され得るようにする。第８ステップでは、ウェブ寸法を横木部材幅に一致するように決定して、横木部材温度プロファイルを取得することができる。これらのウェブ寸法は、多くの場合、横木部材幅の寸法にほぼ一致するように調整することができ、例えば１％以内、２％以内、または最大５％以内、または最大１０％以内の差に収まるように調整することができる。これらのステップから得られる結果に基づいて、平板エミッタ形状を適切な寸法を持つように、コンピュータに搭載されるコンピュータ支援設計プログラムで設計することができる。平板エミッタパターンは、寸法と一緒に、データとしてコンピュータのデータ記憶媒体のデータベースとして保存することができる。しかしながら、これらのステップのいずれのステップも適用するかどうかは任意である。

一旦、設計されると、平板エミッタパターンは寸法と一緒に、コンピュータで実行されるシミュレーション手順で処理することができる。このような処理は、ユーザがコンピュータへのパラメータ入力を行うことにより実行することができる。シミュレーション手順は、設計方法の一部とすることができる。シミュレーションでは、これらの横木部材の各横木部材の温度を、平板エミッタパターンに基づいて、コンピュータに入力することができる１つ以上の電流プロファイルを用いてシミュレーションすることができる。すなわち、平板エミッタに流す電流は、変化させることができる種々のパラメータを用いてシミュレーションすることができる。従って、平板エミッタパターンは、１つ以上の電流プロファイルを用いてシミュレーションすることにより、エミッタ全体、各横木部材、及び種々領域の温度プロファイルを導出することができる（例えば、図３Ｂ、及び表１及び２を参照）。エミッタ全体、各横木部材、及び／または種々領域の温度プロファイルは、データとしてコンピュータのデータベースに保存することができる。

一旦、エミッタの１つ以上の温度プロファイルをシミュレーションに基づいて導出すると、繰り返し手順をコンピュータで、ユーザによる入力に基づいて行って、ウェブ群のいずれかのウェブの寸法、横木部材幅、及び／またはギャップ寸法のいずれかを変更して、繰り返しエミッタパターンが、所望の温度プロファイルに一致する温度プロファイルを実現することができるようにする。繰り返し手順は、設計手順及びシミュレーション手順を含むことができ、この繰り返し手順は、ユーザがコンピュータを用いて、エミッタパターンが適切な温度プロファイルを実現するまで繰り返すことができる。

一旦、エミッタパターンをシミュレーションして適切な温度プロファイルを実現すると、エミッタパターン、及びウェブ、横木部材幅、及び／またはギャップの適切な寸法を取り入れた物理的な平板電子エミッタを製造することができる。製造は、製造方法の一部とすることができる。一般的に、適切な厚さ（例えば、高さ）を有する所定の種類の平坦材料をレーザ加工することにより、ウェブ、横木部材幅、及びギャップの適切な寸法を有するエミッタパターンを形成することができる。

一旦、物理的なエミッタを製造すると、当該エミッタを、１種類以上の電流を流して調査することにより、これらの温度の各温度に対応する温度プロファイルを導出することができる。測定される実際の温度プロファイルから、エミッタ全体、各横木部材、及び／または種々領域の温度を特定することができる。１つ以上の電流プロファイルに対応するエミッタ全体、各横木部材、及び／または種々領域の実際の温度プロファイルは、コンピュータに、コンピュータのデータベースのデータとして保存されているユーザからの命令に基づいて入力することができる。この温度データをエミッタパターン及び寸法データにリンクさせて、エミッタパターン及び寸法を、対応する温度プロファイルが要求される場合に呼び出すことができる。すなわち、ユーザは、命令をコンピュータに入力して、エミッタパターン及び寸法データをデータベースから取得することができる。従って、データベースは、１つ以上の電流プロファイルに対応する温度プロファイルにリンクさせた複数のエミッタパターン及び設計寸法を含むことができる。これにより、温度プロファイルをユーザが、ユーザからのコンピュータへの入力に基づいて選択することができ、次に当該温度プロファイルに対応するエミッタパターン及び寸法をデータベースから取得してユーザに供給することができる。

データベースは、温度プロファイル、及びそれに対応するエミッタパターン及び寸法の格納部として機能することができる。これにより、１つの温度プロファイルに対応する特定のエミッタパターンを設計して、既知の温度プロファイルを有するエミッタパターン構造から開始することができ、次にパラメータを、所望の温度プロファイルに近付くように繰り返し変化させることができる。所望の温度プロファイルが既に導出されている場合、対応するエミッタパターン及び寸法は、データベースからユーザが選択することができる。

１つの実施形態では、平板電子エミッタを製造する方法は：コンピュータで設計してシミュレーションすることができる設計対象パターンを取得するステップと；板状材料を取得するステップと；そしてエミッタパターンをレーザ加工により板状材料に転写することにより形成するステップと、を含むことができる。次に、脚部は、平板エミッタパターンを屈曲させて形成することができる。１つの実施例では、一旦、パターンの整形が行われると、パターン形成材料を再結晶化して凝固することができる。

１つの実施形態では、電子エミッタを設計する方法は：電子エミッタからの電子放出の所望の断面プロファイルを導出するステップであって、電子エミッタのパラメータをコンピュータに入力することができる、導出するステップと；放出を所望の断面プロファイルで行う電子エミッタの所望の温度プロファイルを導出するステップと；そして所定の電流を電子エミッタに流した状態で所望の温度プロファイルを実現する所望のエミッタ寸法を決定するステップであって、所望の温度プロファイルは、シミュレーションを、ユーザから入力される命令を受けてコンピュータで実行することにより導出することができる、決定するステップと、を含むことができる。エミッタ寸法は：各横木部材幅寸法；各第１ギャップ部寸法；各第２ギャップ部寸法；及び各ウェブ寸法を含むことができる。電子エミッタは：両端間に接続され、かつコーナー部で互いに接続される複数の長尺横木部材であって、各コーナー部がコーナー頂点部及び反対側のコーナー奥底部を有し、かつ各長尺横木部材が横木部材幅寸法を有する、複数の長尺横木部材と；第１エミッタ端部から中間横木部材に至る隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第１ギャップであって、第１ギャップが複数の第１ギャップ部を含み、各第１ギャップ部が第１ギャップ部幅を有する、第１ギャップと；第２エミッタ端部から中間横木部材に至る隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第２ギャップであって、第２ギャップが複数の第２ギャップ部を含み、各第２ギャップ部が第２ギャップ部幅を有する、第２ギャップと；コーナー頂点部とコーナー奥底部との間の各コーナー部の１つ以上の本体部分であって、これらの本体部分が一体となって、各コーナー部に対応するウェブ寸法を画定する、１つ以上の本体部分と、を含むことができる。

１つの実施形態では、本方法は：電子エミッタのエミッタパターンをコンピュータにユーザが入力するステップであって、エミッタパターンがエミッタ寸法を含む、入力するステップと；所定の電流を流した状態のエミッタパターンの温度プロファイルをコンピュータで、ユーザによる入力に基づいてシミュレーションするステップと；そしてエミッタパターンが、所定の電流を流した状態で所望の温度プロファイルを有するかどうかについて判断するステップと、を含むことができる。

１つの実施形態では、本方法は：（ａ）これらのエミッタ寸法のうちの１種類以上のエミッタ寸法をコンピュータでユーザが変更することにより、繰り返しエミッタ寸法を有する繰り返しエミッタパターンを取得するステップと；そして（ｂ）所定の電流を流した状態の繰り返しエミッタパターンの温度プロファイルをコンピュータで、ユーザによる入力に基づいてシミュレーションするステップと；そして（ｃ）繰り返しエミッタパターンが、所定の電流を流した状態で所望の温度プロファイルを有するかどうかについて判断するステップを含むことができ、所望の温度プロファイルを有していない場合、ステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返す。

１つの実施形態では、本方法は：ウェブ横木部材寸法を、エミッタパターンに一致するように設定するステップと；そしてウェブ寸法を変化させて所望の温度プロファイルを取得するステップと、を含むことができる。これらの操作は、コンピュータを用いてユーザによるコンピュータへの入力に基づいて実行することができる。

１つの実施形態では、本方法は：ウェブ横木部材寸法を、エミッタパターンに一致するように設定するステップと；ウェブ寸法を変化させて所望の温度プロファイルとは異なる第１温度プロファイルを取得するステップと；そしてウェブ寸法を変化させた後に、横木部材幅寸法を変化させて所望の温度プロファイルを取得するステップと、を含むことができる。これらの操作は、コンピュータを用いてユーザによるコンピュータへの入力に基づいて実行することができる。

１つの実施形態では、本方法は：各横木部材幅寸法、各第１ギャップ部寸法、及び各第２ギャップ部寸法に対応するエミッタ寸法を設定するステップと；そして各ウェブ寸法を変化させて所望の温度プロファイルを取得するステップと、を含むことができる。これらの操作は、コンピュータを用いてユーザによるコンピュータへの入力に基づいて実行することができる。

１つの実施形態では、本方法は：所望の温度プロファイルに対応するシミュレーションによる温度プロファイルを取得するステップと；シミュレーションによる温度プロファイルを実現したエミッタパターンを有する物理的な電子エミッタを製造するステップと；物理的な電子エミッタを所定の電流を流して調査するステップと；そして物理的な電子エミッタの温度プロファイルを測定するステップと、を含むことができる。

１つの実施形態では、物理的な電子エミッタの温度プロファイルが所望の温度プロファイルに一致する場合、物理的な電子エミッタをｘ線管内に取り付ける。別の構成として、物理的な電子エミッタの温度プロファイルが所望の温度プロファイルに一致しない場合、本方法は（ａ）これらのエミッタ寸法のうちの１種類以上のエミッタ寸法を変更して、繰り返しエミッタ寸法を有する繰り返しエミッタパターンを取得するステップと；そして（ｂ）所定の電流を流した状態の繰り返しエミッタパターンの温度プロファイルをコンピュータでシミュレーションするステップと；そして（ｃ）繰り返しエミッタパターンが、所定の電流を流した状態で所望の温度プロファイルを有するかどうかについて判断するステップを更に含むことができ、所望の温度プロファイルを有していない場合、ステップ（ａ）〜（ｃ）を繰り返す。変更及びシミュレーションは、ユーザによるコンピュータへの入力に基づいて行うことができる。

１つの実施形態では、本方法は：所望の温度プロファイルの複数の温度ポイントを取得して、温度ポイントのデータをコンピュータシステムにユーザにより入力するステップと；所定の電流を流した状態のエミッタパターンの温度プロファイルをコンピュータでシミュレーションして、シミュレーションによる温度プロファイルのシミュレーションによる複数の温度ポイントを取得するステップであって、取得するステップをユーザによるコンピュータへの入力に基づいて実行することができる、取得するステップと；複数の温度ポイントを、シミュレーションによる複数の温度ポイントと比較するステップと；そして複数の温度ポイントが、シミュレーションによる複数の温度ポイントに一致する場合に、エミッタパターンを選択するステップと、を含むことができる。

１つの実施形態では、電子エミッタを製造する方法は：板状の電子エミッタ材料を取得するステップと；電子エミッタパターンを取得するステップと；そして電子エミッタパターンをレーザ加工により電子エミッタ材料に転写することにより形成するステップと、を含むことができる。電子エミッタパターンは：平面内で第１エミッタ端部から第２エミッタ端部まで両端間に互いに接続されて平板パターンを形成する複数の長尺横木部材であって、各長尺横木部材が横木部材幅寸法を有する、複数の長尺横木部材と；複数のコーナー部であって、各長尺横木部材が別の長尺横木部材に、複数のコーナー部の１つのコーナー部を介して接続され、各コーナー部が、コーナー頂点部及び反対側のコーナー奥底部を、複数の長尺横木部材のうちの接続長尺横木部材と接続長尺横木部材との間に有する、複数のコーナー部と；複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第１ギャップであって、第１ギャップが、第１エミッタ端部から中間横木部材まで延在する、第１ギャップと；複数の長尺横木部材のうちの隣接する非接続長尺横木部材と非接続長尺横木部材との間の第２ギャップであって、第２ギャップが、第２エミッタ端部から中間横木部材まで延在し、第１ギャップが第２ギャップと交差しない、第２ギャップと；そしてコーナー頂点部とコーナー奥底部との間の複数のコーナー部のうちの１つ以上のコーナー部に位置する、またはコーナー奥底部に位置する１つ以上の切欠き部と、を含むことができる。１つの態様では、本方法は更に、電子エミッタパターンが、所定の電流を流した状態で所望の温度プロファイルを実現することができることを確認するステップを含むことができる。

この技術分野の当業者であれば、本明細書において開示されるこのプロセス、及び他のプロセス、及び方法では、プロセス及び方法において実行される種々の機能は異なる順序で実行してもよいことを理解できるであろう。更に、概説したステップ及び操作は、例としてのみ提供され、これらのステップ及び操作のうちの幾つかのステップ及び操作は、適用するかどうかは任意であり、本開示の実施形態の本質から逸脱しない範囲で、組み合わせてより少ないステップ及び操作とすることができる、または拡張してステップ及び操作を追加することができる。

本開示は、本出願に記載される特定の実施形態が種々の態様の例示と考えられるので限定的に解釈されるべきではない。多くの変形及び変更は、この技術分野の当業者には明らかなように、本開示の思想及び範囲から逸脱しない限り行うことができる。本明細書において列挙される方法及び装置の他に、本開示の範囲に含まれる機能的に等価な方法及び装置は、この技術分野の当業者であれば、これまでの説明から想到できるであろう。このような変形及び変更は、添付の請求項の範囲に含まれるものとする。本開示は、添付の請求項を、権利が与えられるこのような請求項の均等物の全範囲と併せて勘案することによってのみ限定されるものとする。本開示は、当然変わり得る特定の方法、試薬、化合物組成物、または生体システムに制限されないことを理解されたい。また、本明細書において記載される専門用語は、特定の実施形態について説明するために用いられるのであり、本開示を限定するために用いられるのではないことを理解されたい。

本明細書におけるほぼ全ての複数形及び／または単数形の使用に関して、この技術分野の当業者であれば、文脈及び／または用途に適するように、複数形から単数形に読み替える、かつ／または単数形から複数形に読み替えることができる。明瞭化のため、ここでは様々な単数形／複数形の置き換えを明示的に説明することがある。

この技術分野の当業者であれば、一般的に、本明細書、特に、添付の請求項（例えば、添付の請求項の本文）において使用される用語は普通、「オープンな」用語（例えば、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」という用語は、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ（これに限定されないが〜を含む）」と解釈されるべきであり、「ｈａｖｉｎｇ（〜を有する）」という用語は、「ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ（〜を少なくとも有する）」と解釈されるべきであり、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」という用語は、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ（これに限定されないが〜を含む）」と解釈されるべきであるなど）として用いられることを理解できるであろう。更に、この技術分野の当業者であれば、特定の数の項目を請求項で列挙しようとする場合、このような列挙は、請求項に明示的に記載されることになり、このような列挙が行われない場合は、このような列挙は、請求項には記載されないことを理解できるであろう。例えば、理解し易くするために、添付の請求項では、項目を請求項で列挙するために「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ（少なくとも１つの）」及び「ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ（１つ以上の）」という導入句を使用することができる。しかしながら、このような語句の使用は、項目を請求項で不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によって列挙することにより、請求項で列挙されるこのような項目を含むいずれの特定の請求項も、同じ請求項が導入句「ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ（１つ以上の）」または「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ（少なくとも１つの）」、及び「ａ」または「ａｎ」のような不定冠詞を含んでいる場合でも、列挙される項目を１つしか含んでいない実施形態に限定されてしまうものと解釈されてはならない（例：「ａ」及び／または「ａｎ」は、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ（少なくとも１つの）」または「ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ（１つ以上の）」を意味するものと解釈されるべきである）。同じことが、項目を請求項で列挙するために使用される定冠詞の用法についても言える。また、特定の数の項目が請求項で明示的に列挙される場合でも、この技術分野の当業者であれば、このような列挙が、列挙される数以上の数を意味すると解釈されるべきであることを理解できるであろう（例えば、他に修飾語が付いていない単に「ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ（２つの項目）」の列挙は、少なくとも２つの項目、または２つ以上の項目を意味する）。更に、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ， Ｂ， ａｎｄ Ｃ， ｅｔｃ．（Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ）」に類似した慣例句が使用される例では、一般的に、そのような並びの語句は、この技術分野の当業者が慣例句を理解している意味で用いられる（例えば、「ａ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ， Ｂ， ａｎｄ Ｃ（Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム）」は、これらには限定されないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを共に、Ａ及びＣを共に、Ｂ及びＣを共に、かつ／またはＡ、Ｂ、及びＣを全て有するシステムなどを含む）。「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ， Ｂ， ｏｒ Ｃ， ｅｔｃ．（Ａ、Ｂ、またはＣなどのうちの少なくとも１つ）」に類似した慣例句が使用される例では、一般的に、そのような並びの語句は、この技術分野の当業者が慣例句を理解している意味で用いられる（例えば、「ａ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ， Ｂ， ｏｒ Ｃ（Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つを有するシステム）」は、これらには限定されないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを共に、Ａ及びＣを共に、Ｂ及びＣを共に、かつ／またはＡ、Ｂ、及びＣを全て有するシステムなどを含む）。更に、この技術分野の当業者であれば、２つ以上の選択項目があることを表すほぼ全ての離接語及び／または語句は、詳細な説明、請求項、または図面に含まれているかどうかに関係なく、これらの項目のうちの１つの項目（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、いずれかの項目（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の項目（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含んでいる可能性があると考えられることを理解すべきである。例えば、「Ａ ｏｒ Ｂ（ＡまたはＢ）」という語句は、「Ａ」、「Ｂ」、または「Ａ ａｎｄ Ｂ（Ａ及びＢ）」である可能性を含んでいるものと理解されたい。

更に、本開示の特徴または態様がマーカッシュ形式で記載される場合、この技術分野の当業者であれば、本開示は従って、マーカッシュグループの種々構成要素のいずれかの個別構成要素、または種々構成要素からなるサブグループについても記載されることを理解できるであろう。

この技術分野の当業者であれば理解できることであるが、いずれの目的にも、及び全ての目的に、例えば記述の説明を行うという観点から、本明細書に開示される全範囲は、全範囲について考えられるあらゆる全ての細分範囲、及び全範囲の細分範囲の複合範囲も含む。列挙されるいずれの範囲も、同じ範囲を細分化して少なくとも均等な半分の範囲、三分の一の範囲、四分の一の範囲、五分の一の範囲、十分の一の範囲などとすることができることを十分詳細に記載し、かつ可能にしていることを容易に認識することができる。非限定的な例として、本明細書に説明される各範囲は、容易に細分化することにより、小さい値の三分の一の範囲、中間の値の三分の一の範囲、及び大きい値の三分の一の範囲などとすることができる。これも、この技術分野の当業者であれば理解できることであるが、「ｕｐ ｔｏ（最大で）」、「ａｔ ｌｅａｓｔ（少なくとも）」などの全ての表現は、列挙される数を含み、かつ上に説明されるように、続いて細分化して複数の細分範囲とすることができる範囲を指している。最後に、この技術分野の当業者であれば理解できることであるが、１つの範囲は各個々の構成範囲を含む。従って、例えば１〜３個のセルを有するグループとは、１個、２個、または３個のセルを有するグループを指している。同様に、１〜５個のセルを有するグループとは、１個、２個、３個、４個、または５個のセルを有するグループなどを指している。

ＩＩＩ．電子ビーム収束及び２軸ビーム走査を２段の四極子を利用して行う磁気システムの例示的な実施形態
上に説明したように、特定の実施形態は電子ビーム操作用偏向器を含み、この電子ビーム操作用偏向器により、電子ビームを走査させる、かつ／または収束させることにより、陽極ターゲット上の収束スポットの位置及び／またはサイズ、及び形状を制御することができる。１つの実施形態では、この操作は、電子ビーム経路に配置される２段の磁場四極子として実現される磁気システムにより行われる。例えば、１つの実施形態では、２段の四極子を使用して、電子ビームの走査及び収束を同時に行う。この手法では、磁場の収束は、両方の段の四極子（陽極側の四極子、及び陰極側の四極子）で行われ、電子ビーム走査用磁場は、これらの四極子のうちの一方の段の四極子（例えば、陽極側の四極子）から発生する。別の構成として、磁場の走査は、一方の方向に一方の段の四極子で行うことができ、他方の方向に他方の段の四極子で行うことができる。このようにして、ビーム収束及び走査は、四極子のみを使用して同時に行うことができる。この特定の手法では、コイル−各運動方向に対応する２つのコイル−をコア／ヨークに追加することにより、例えば磁場二極子を形成してビームを走査させる必要を無くすことができる。

この状況では、図１Ａ〜図１Ｅ、及び図２Ａに示す実施形態に関連して（特に、磁気システム１００を参照するに）、図７Ａ及び図７Ｂを更に参照する。図７Ａは、四極子（陰極側の磁場四極子１０３）として構成される陰極コア１０４の１つの実施形態を示しており、図７Ｂは、これもまた四極子（陽極側の磁場四極子１０３）として構成される陽極コア１０２の１つの実施形態を示している。前に説明したように、この実施例では、各コア部は、対向配置される４個の磁極突起１１４ａ，１１４ｂ、及び１１６ａ，１１６ｂを陰極コア１０４に、そして４個の磁極突起１２２ａ，１２２ｂ、及び１２４ａ，１２４ｂを陽極コア１０２に含む。各磁極突起は、参照番号１０６ａ，１０６ｂ、及び１０８ａ，１０８ｂで図示される対応するコイルを陰極コア１０４に、そして参照番号１１２ａ，１１２ｂ、及び１１０ａ，１１０ｂで図示される対応するコイルを陽極コア１０２に含む。略円形の形状を有するものとして図示されているが、コア（または、ヨーク）部１０２，１０４の各コア部は、正方形姿勢のような異なる形状を有するように構成することもできることを理解できるであろう。

２段の磁場四極子１０１，１０３はレンズとして作用し、かつ互いに平行に、電子ビーム１２で画定される光軸に垂直に配置することができる。これらの四極子は一体となって、加速電子を偏向させて、所望の形状及びサイズの収束スポットを形成することができるように電子ビーム１２を収束させる。各段の四極子レンズは、勾配を有する磁場を発生させ、この場合、磁場強度は磁場中で異なっている。勾配は、磁場四極子場によって、電子ビームが第１方向に収束し、かつ第１方向に垂直な第２方向にデフォーカスするような勾配である。２段の四極子は、これらの四極子のそれぞれの磁場勾配を、互いに対して約９０°だけ回転させるように配置することができる。電子ビームがこれらの四極子を通過すると、電子ビームは、所望の割合の長さ対幅比を有する長尺スポットに収束する。従って、２段の四極子レンズの磁場は、光軸に対して、または光軸を通過する平面に対して対称性を有することができる。

四極子効果を発現させる他に、図示の実施形態では、これらの四極子うちの第１段の四極子は更に、二極子レンズ効果を発現させるように、かつ二極子コイルを追加する必要がないように構成される。この二極子効果は、以下に更に説明するように、オフセット電流を特定のコアの特定のコイルに所定の順序で選択的に供給することにより発現させることにより、二極子効果を四極子効果とともに発現させることができる。この二極子磁場効果を発現させることにより、好ましくは電子ビームの光軸に垂直な方向に配向する均一磁場が発生し、この均一磁場を使用して、電子を選択的に偏向させて、電子ビームを「走査する（ｓｔｅｅｒ）」ことができ、従って陽極ターゲット上の収束スポットの位置を走査することができる。

これらの図を参照し続けると、参照番号１００で総称される２段の磁場四極子は、参照番号１０１で総称される陽極側の磁場四極子と、参照番号１０３で総称される陰極側の第２段の磁場四極子と、を含み、これらの磁場四極子は共に、前に説明したように、ほぼ陰極とターゲット陽極との間に配置され、かつネック部２４ａの周りに配置される。陽極側の四極子１０１は更に、二極子レンズ効果を発現させて、収束スポットがｘ／ｚ方向に、すなわちＸ線装置の電子ビーム１２に対応する光軸に垂直な平面内でシフトすることができるように構成される。例示的な実施形態では、陰極側の磁場四極子１０３は、収束スポットを収束スポットの長さ方向に収束させて、幅方向にデフォーカスさせる。次に、電子ビームを、次段の陽極側の磁場四極子１０１で幅方向に収束させて、長さ方向にデフォーカスさせる。連続して２段に配置される磁場四極子を組み合わせて、正味の収束効果が、収束スポットの両方向に確実に得られるようにする。更に、陽極側の磁場四極子１０１は二極子レンズ効果を発現させて、収束スポットをｘ／ｚ方向にシフトさせることができる。

図７Ａを参照し続けると、陰極側の磁場四極子１０３の上面図が図示されている。参照番号１０４で図示される円形コア部または円形ヨーク部が配設され、円形コア部または円形ヨーク部は、円形コア１０４の中心に向かって配設された４つの磁極突起１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂを含む。これらの磁極突起の各磁極突起には、参照番号１０６ａ、１０６ｂ，１０８ａ，及び１０８ｂで図示されるコイルが配設される。例示的な実施形態では、コア１０４及びこれらの磁極突起は、鉄芯で形成される。更に、各コイルは、２２番手の太さのマグネットワイヤを６０回巻回して形成される；明らかなことであるが、他の構成が、特定の用途の要求に応じて適切な構成になる。

図７Ａに更に図示されているように、図示の実施例は、所定の電流を４つのコイルに供給する『Ｆｏｃｕｓ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ（収束電源）』１７５を含み、これらのコイルは、１５０，１５０ａ，１５０ｂ，及び１５０ｃで模式的に図示されるように、電気的に直列に接続される。本実施形態では、供給される電流は略一定であり、電流が供給されると電流が、文字『Ｉ』及び対応する矢印で図示されるように、各コイル内を流れるようになり、今度は、参照番号１６０で模式的に図示される磁場が発生する。電流の大きさは、所望の収束効果を発現させる所望の磁場を発生するように選択される。

次に、図７Ｂを参照するに、図７Ｂは、参照番号１０１で図示される陽極側の磁場四極子の上面図の一例を示している。四極子１０３と同じように、参照番号１０２で図示される円形コア部または円形ヨーク部が配設され、円形コア部または円形ヨーク部は、この場合もまた円形コア１０２の中心に向かって配設された４つの磁極突起１２２ａ，１２２ｂ，１２４ａ，１２４ｂを含む。これらの磁極突起の各磁極突起には、参照番号１１０ａ、１１０ｂ，１１２ａ，及び１１２ｂで図示されるコイルが配設される。四極子１０３に関連して説明したように、四極子１０１のコア１０２及び突起は、低損失フェライト材料により構成されて、走査周波数により良好に応答する（以下に説明する）。これらのコイルには、同じ番手の太さのマグネットワイヤ、及び同じ巻回数比を適用することができ、マグネットワイヤ及び巻回数比は、所定の用途の要求に応じて変えることができる。

図７Ｂの例示的な実施形態に更に図示されているように、かつ四極子１０３とは異なり、陽極側の四極子１０１のコイル群の各コイルは、電流を供給して磁場をそれぞれのコイル内に発生させる別体の個別電源を含み、各電源は、参照番号１８０（電源Ａ）、１８２（電源Ｂ）、１８４（電源Ｃ）、及び１８６（電源Ｄ）で図示されている。四極子磁場を発生させるために、一定の『Ｆｏｃｕｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ（収束電流）』が、各電源（１８１，１８３，１８４，１８６）に接続される模式的な電気回路で図示されているように、コイル群の各コイルに供給される。更に、『Ｉ』で表される電流の向きを指す矢印で図示されているように、陽極側の四極子１０１に流れる収束電流は、陰極側の四極子１０３に流れる収束電流とは反対向きに流れて、打ち消し磁場及び必要な収束効果を発現させる。

前に説明したように、四極子１０３は更に、二極子磁場効果を発現させて、二極子コイルを追加する必要がないように構成される。このためには、コイル群の各コイルに−上に説明した一定の収束電流の他に−Ｘオフセット電流及びＹオフセット電流を供給する。これらのオフセット電流を流す時間長は、所定の周波数で変動させ、それぞれのオフセット電流の大きさは、所望の二極子磁場を実現すると次に、電子ビーム（及び、収束スポット）が結果的にシフトするように設計される。従って、各コイルは、一定の収束電流で個別に駆動され、二極子の変位が、所望の収束スポット走査周波数で、所望のＸオフセット電流及びＹオフセット電流を対応する二極子対に流すことにより発生して、磁場にオフセット成分が生ずる。これにより、磁場の中心を『ｘ』方向または『ｙ』方向に効果的に移動させることができ（例えば、代表的な効果を図示している図１３Ｂ及び図１３Ｃを参照）、これにより今度は、電子ビーム（及び、陽極ターゲット上の収束スポットの結果的な位置）が所定の『ｘ』方向または『ｙ』方向にシフトするようになる。

次に、図８を参照するに、図８は、図７Ａ／図７Ｂの四極子システムの動作を制御する磁場制御システムの１つの実施形態を示す機能構成図を示している。高位では、図８の磁場制御システムは、四極子対１０１及び１０３に供給されるコイル電流に対して不可欠な制御を行って、（１）不可欠な四極子磁場を発生させることにより、収束スポットの所望の収束を行い；そして（２）不可欠な二極子磁場を発生させることにより、収束スポットの所望の位置決めを行う。上に説明したように、コイル電流に対する制御は、所望の走査周波数が得られるように行われる。

図８の実施形態はコマンド処理装置１７６を含み、このコマンド処理装置１７６は、マイクロプロセッサ、またはマイクロコントローラ、或いは同等の電子装置のような任意の適切なプログラマブル装置により実現することができる。コマンド処理装置１７６は、例えばこれらの個別電源（すなわち、個別電源は、対応するコイル動作電流を供給して、磁場を発生させる）の各電源の動作を、好適には、Ｃｏｍｍａｎｄ Ｉｎｐｕｔｓ（コマンド入力）１９０の位置に図示されているパラメータのような、不揮発性メモリに格納されているパラメータに従って制御する。例えば、例示的な動作方法では、コマンド入力１９０に格納されている／定義されているパラメータは、収束スポットの収束及び走査に関連する以下のパラメータ群のうちの１つ以上のパラメータを含むことができる：Ｔｕｂｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ（Ｘ線管電流：ミリアンペア単位で表示される動作時のＸ線管電流の大きさを特定する数値）；Ｆｏｃａｌ Ｓｐｏｔ Ｌ／Ｓ（収束スポットＬ／Ｓ：『大』収束スポットサイズまたは『小』収束スポットサイズのような）；Ｓｔａｒｔ／Ｓｔｏｐ Ｓｙｎｃ（開始／停止同期：収束を開始すべき時刻、及び収束を停止すべき時刻を指定する）；Ｔｕｂｅ Ｖｏｌｔａｇｅ（Ｘ線管電圧：キロボルト単位で表示されるＸ線管動作電圧を指定する）；Ｆｏｃａｌ Ｓｐｏｔ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｐａｔｔｅｒｎ（収束スポット走査パターン：例えば、収束スポットの所定の走査パターンを示す数値）；及びＤａｔａ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｙｎｃｈ（データシステム同期：ｘ線ビームパターンを、対応する撮像システムと同期させるための）。

例示的な実施形態では、コマンド入力１９０は、ルックアップテーブル配列内の不可欠な値に対応する。収束電源１７５は、ＡＣ収束電流を、上に説明した陰極側の磁場四極子１０３のコイルに供給する。同様に、電源Ａ（１８０）、電源Ｂ（１８２）、電源Ｃ（１８４）、及び電源Ｄ（１８６）は、収束電流を陽極側の磁場四極子１０１の対応コイルに、各コイルの収束コイル部宛てのＡＣ信号により供給し、そしてＤＣオフセット電流を供給して二極子効果を発現させる。

従って、一例として、上に説明したように、収束スポットサイズが『ｓｍａｌｌ（小）』と指定されることにより、コマンド処理ユニット１７６が収束電源１７５を制御して、所定の大きさ（『小』収束スポットに対応する）を有する一定の収束電流を、陰極側の磁場四極子１０３のコイル群（１０６ｂ，１０８ａ，１０６ａ，１０８ｂ）の各コイルに供給するようになる。同様に、電源１８０（コイル１１０ａ）、電源１８２（コイル１１２ｂ）、電源１８４（コイル１１０ｂ）、及び電源１８６（コイル１１２ａ）の各電源を更に制御して、電源１７５から供給される電流の大きさと同じ大きさを有する一定の収束（ＡＣ）電流を、陽極側の磁場四極子１０１のコイル群の各コイルに供給する。この場合も同じように、これにより、四極子磁場から収束力が電子ビームに作用して、『ｓｍａｌｌ（小）』収束スポットが陽極ターゲット上に形成されるようになる（例えば、図１３Ａの磁場を参照）。

同様に、ＦＳ（収束スポット）走査パターンから、特定の収束スポット走査周波数、及び『ｘ』方向または『ｙ』方向の不可欠な変位を規定することができる。これにより、上に説明したように、コマンド処理ユニット１７６が電源１８０、１８２，１８４，及び１８６の各電源を制御して、所定の大きさの不可欠なＸオフセットＤＣ電流及びＹオフセットＤＣ電流を陽極側の磁場四極子１０１の対応コイルに供給することにより、ビーム（収束スポット）収束の他に、二極子により電子ビームの所望の走査を行う。

例示的な実施形態では、電源１７５，１８０，１８２，１８４，及び１８６の各電源は、高速スイッチング電源であり、これらの高速スイッチング電源は、電力を参照番号１９２で図示される主電源から受電する。Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔａｔｕｓ（磁場制御状態監視部）は、電源及びコイルの動作に関する状態情報を受信し、かつコマンド処理ユニット１７６及び／または外部監視制御装置（図示せず）によって監視することができる。

このようにして、図７Ａ〜図７Ｂ、及び図８の実施形態では、電子ビーム収束及び２軸ビーム走査を２段の四極子で行う磁気システムが提供される。例示的な実施形態を示しているが、別の手法が想到されることを理解されたい。例えば、電子ビームの走査は、陽極側の磁場四極子１０１のコイル群によって全て発現される二極子効果を発現させることにより行われるが、陽極コア１０２及び陰極コア１０４を共に、フェライト材料から形成することができ、かつ走査をこれらのコアの間で「分割して」行って、各コアが二極子効果を、例えば『ｘ』方向及び『ｙ』方向に発現させることができることを理解できるであろう。他の変形例も想到される。

ＩＩＩ．電子ビーム収束及び２軸ビーム走査を、磁極突起に共配置される２段の四極子、及び２つの二極子で行う磁気システムの例示的な実施形態
更に別の例示的な実施形態では、ｘ線管の電子ビーム経路に配置される２段の磁場四極子、及び２つの二極子として実現される磁気システムが提供される。上に説明した実施形態と同様に、２段の磁場四極子は、電子ビーム経路を、ビーム経路に垂直な両方向に収束させるように構成される。しかしながら、二極子を、上に説明したように、四極子コイルを利用して作用させるのではなく、２つの二極子を共配置して（これらの四極子コアの一方の四極子コアに配置して）、ビームを、ビーム経路に垂直な両方向（『ｘ』方向及び『ｙ』方向）に走査させる。この場合も同じように、２段の四極子が四極子磁気レンズ（「ｄｏｕｂｌｅｔ（ダブレット）」と表記される場合がある）を形成し、収束は、ビームが四極子レンズを通過すると行われる。走査が、コアのこれらの磁極突起のうちの１つの磁極突起に巻回されるコイルによって構成される２つの二極子で行われるのに対し、四極子コイル（同じ突起／磁極に巻回される）は、収束コイル電流を維持する。電子ビームの走査（及び、結果的に生じる収束スポットのシフト）は、適切なコイル対を励磁することにより行われ、かつ１軸方向に、または合成軸方向に行うことができる。１つの実施形態では、第１段の四極子を使用して第１方向の収束を行い、２つの二極子を有する第２段の四極子を使用して第２方向の収束を行うだけでなく、両方向の走査を行う。

次に、共に１つの例示的な実施形態を示している図９Ａ及び図９Ｂを参照する。図９Ａを参照するに、陰極側の磁場四極子１０３’の上面図が図示されている。本実施形態では、四極子は、図７Ａの四極子と殆ど同じである。参照番号１０４で図示されている円形コア部または円形ヨーク部が配設され、円形コア部または円形ヨーク部は、円形コア１０４の中心に向かって配設された４つの磁極突起１１４ａ，１１４ｂ，１１６ａ，１１６ｂを含む。これらの磁極突起の各磁極突起には、参照番号１０６ａ、１０６ｂ，１０８ａ，及び１０８ｂで図示されるコイルが配設される。例示的な実施形態では、コア１０４及びこれらの磁極突起は、鉄芯で形成される。更に、各コイルは、２２番手の太さのマグネットワイヤを６０回巻回して形成される；明らかなことであるが、他の構成が、特定の用途の要求に応じて適切な構成となる。

図９Ａに更に図示されているように、『Ｆｏｃｕｓ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ １（収束電源１）』２７５が、所定の電流を４つのコイルに供給し、これらのコイルは、参照番号２５０，２５０ａ，２５０ｂ，及び２５０ｃで模式的に図示されるように、電気的に直列に接続される。本実施形態では、供給される電流は略一定であり、電流が供給されると電流が、文字『Ｉ』及び対応する矢印で図示されるように、各コイル内を流れるようになり、今度は、参照番号２６０で模式的に図示される磁場が発生する。電流（ＡＣ）の大きさは、所望の収束効果を発現させる所望の磁場を発生するように選択される。

次に、図９Ｂを参照するに、図９Ｂは、参照番号１０１’で図示されている陽極側の磁場四極子の上面図の一例を示している。四極子１０３’と同じように、参照番号１０２’で図示されている円形コア部または円形ヨーク部が配設され、円形コア部または円形ヨーク部は、この場合もまた円形コア１０２の中心に向かって配設された４つの磁極突起１２２ａ，１２２ｂ，１２４ａ，１２４ｂを含む。これらの磁極突起の各磁極突起には、参照番号１１０ａ、１１０ｂ，１１２ａ，及び１１２ｂで図示されている四極子コイルが配設される。更に、参照番号１１１ａ、１１１ｂ，及び１１３ａ，１１３ｂで図示されているように、一対の二極子コイルが、これらの磁極突起の各磁極突起に共配置される。

図９Ｂの例示的な実施形態に更に図示されているように、四極子コイル１１０ａ、１１０ｂ，１１２ａ，及び１１２ｂの各四極子コイルは、参照番号２５１，２５１ａ、２５１ｂ，及び２５１ｃで模式的に図示されている所定の収束電流を供給する『Ｆｏｃｕｓ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ１（収束電源１）』２７６に電気的に直列に接続される。四極子磁場を発生させるために、既に説明したように、一定の『Ｆｏｃｕｓ Ｃｕｒｒｅｎｔ（収束電流）』が、これらの四極子コイルの各四極子コイルに供給される。

更に、陽極側の磁場四極子１０１’の二極子コイル１１１ａ、１１１ｂ，及び１１３ａ，１１３ｂの各二極子コイルは、電流を供給して磁場をそれぞれのコイル内に発生させる別体の個別電源に接続される。これらの電源は、参照番号２８０（走査電源Ａ）、２８２（走査電源Ｂ）、２８４（走査電源Ｃ）、及び２８６（走査電源Ｄ）で図示されており、各電源に接続される模式的な電気回路（２８１，２８３，２８５，２８７）で図示される通り、電気的に接続される。更に、電流が流れる方向を指す矢印『Ｉ』で図示されるように、陽極側の四極子１０１’に流れる収束電流は、陰極側の四極子１０３’に流れる収束電流とは反対向きに流れて、打ち消し磁場及び必要な収束作用を発生させる。

この場合、これらの二極子対は、二極子磁場効果を発現させるように構成され、そしてこれらの二極子コイルの各二極子コイルに給電することにより発現する不可欠な二極子効果は、Ｘオフセット電流及びＹオフセット電流を流すことにより発現する。これらのオフセット電流の時間長は、所定の周波数で変動させ、それぞれのオフセット電流の大きさは、所望の二極子磁場を実現すると次に、電子ビーム（及び、収束スポット）が結果的にシフトするように設計される。従って、各コイルは、各コイルは個別に駆動され、これらの四極子コイルは一定の収束電流を流すことにより駆動され、そして二極子コイル対は、所望のＸオフセット電流及びＹオフセット電流を対応する二極子対に印加することにより、適切な電流を所望の収束スポット走査周波数で流すことにより駆動される。これにより、磁場の中心を『ｘ』方向または『ｙ』方向に効果的に移動させることができ（例えば、代表的な効果を図示している図１３Ｂ及び図１３Ｃを参照）、これにより今度は、電子ビーム（及び、陽極ターゲット上の収束スポットの結果的な位置）が所定の『ｘ』方向または『ｙ』方向にシフトするようになる。

次に、図１０を参照するに、図１０は、図９Ａ／図９Ｂの四極子／二極子システムの動作を制御する磁場制御システムの１つの実施形態の機能構成図を示している。高位では、図１０の磁場制御システムは、四極子コイル及び二極子コイルに供給されるコイル電流に対して不可欠な制御を実行して、（１）不可欠な四極子磁場を発生させることにより、収束スポットの所望の収束を行い；そして（２）不可欠な二極子磁場を発生させることにより、収束スポットの所望の位置を実現する。上に説明したように、コイル電流に対する制御は、所望の走査周波数が得られるように行われる。

図１０の磁場制御システムに関連する機能処理は、図８の機能処理と殆どの点で同様であるが、収束電源１（２７５）及び２（２７６）の各収束電源が、不可欠な収束ＡＣ電流をこれらの四極子コイルに供給し、かつ走査電源Ａ（２８０），Ｂ（２８２），Ｃ（２８４），及びＤ（２８６）が、所定の振幅の不可欠な走査ＡＣ電流をこれらの二極子コイルに供給して、所望の二極子磁場効果を発現させることにより、必要な電子ビームシフト（収束スポット移動）を実現することができる点が異なっている。

このようにして、図９Ａ〜図９Ｂ、及び図１０の実施形態では、電子ビーム収束及び２軸ビーム走査を、２段の四極子、及び２つの二極子で行う磁気システムが提供される。例示的な実施形態を示しているが、別の手法が想到されることを理解できるであろう。例えば、電子ビームの走査は、陽極側の磁場四極子１０１’に形成される２つの二極子によって全て発現される二極子効果を発現させることにより行われるが、陽極コア１０２’及び陰極コア１０４’を共に、フェライト材料から形成することができ、かつ走査をこれらのコアの間で“分割して”行って、各コアが、当該コア上に形成される二極子を有することにより、二極子磁場効果を、例えば１方向に発現させることを理解できるであろう。他の変形例も想到される。

次に、図１１を参照するに、図１１は、図８または図１０に図示されている磁場制御機能を動作させる方法の一例を示している。ステップ３０２から開始して、ユーザは、メモリ１９０にコマンド入力として格納されている適切な動作パラメータを選択するか、または特定することができる。ステップ３０４では、これらの動作パラメータを、コマンド処理ユニット１７６を含むＸ線管制御ユニットに転送する。各動作パラメータに対応して、ステップ３０６では、コマンド処理ユニット１７６は、ルックアップテーブル／校正テーブルに対して、対応する値、例えば陰極四極子電流、陽極四極子電流、及び二極子磁場バイアス電流について問い合わせを行う。ステップ３０８では、コイルに、それぞれの電流値で通電して、ユーザに対して確認をとる。ステップ３１０では、ユーザが照射を開始して、ｘ線撮像を開始する。終了時、ステップ３１２では、コマンドを転送することにより、コイルの通電を停止する。

本明細書において記載される電子ビーム走査の種々の実施形態は、調整可能なエミッタと一緒に使用することができるので有利であり、かつ各実施形態の特徴は互いに補完していることを理解できるであろう。しかしながら、また、−電子ビーム走査または平板エミッタのいずれの−種々の特徴も、一体的に使用する必要がなく、かつ別々の形態で適用することができ、機能させることができることを理解できるであろう。

これまでの説明から、本開示の種々の実施形態を本明細書において例示のために説明してきたのであり、本開示の範囲及び思想から逸脱しない限り、種々の変形が可能なことを理解できるであろう。従って、本明細書において開示される種々の実施形態は、本発明を限定するものではなく、真の範囲及び思想は、以下の特許請求の範囲によって示される。

本明細書において引用される全ての参考文献の全記載内容は、特定の引用をもって本明細書に組み込み記載されているものとする。

Claims (16)

1. 電子ビームを放出する電子エミッタを含む陰極と、
   前記電子ビームを受け取るように構成された陽極と、
   前記陰極と前記陽極との間で、４つの均等に分布した第１の四極子ポール突起を備えた第１の四極子ヨークを有する第１の磁場四極子であって、前記第１の四極子ポール突起は、前記第１の四極子ヨークから延び、前記第１の四極子ヨークの中心軸に向かい、前記４つの第１の四極子ポール突起の各々が第１の収束磁場四極子場を形成するように構成されている第１の四極子電磁コイルを有する、前記第１の磁場四極子と、
   前記第１の磁場四極子と前記陽極との間で、４つの均等に分布した第２の四極子ポール突起を備えた第２の四極子ヨークを有する第２の磁場四極子であって、前記第２の四極子ポール突起は、前記第２の四極子ヨークから延び、前記第２の四極子ヨークの中心軸に向かい、前記４つの第２の四極子ポール突起の各々が第２の収束磁場四極子場を形成するように構成されている第２の四極子電磁コイルを有する、前記第２の磁場四極子と、
   第１の対を形成する平面にある２つの対向する四極子電磁コイルの第１の組を含み、第２の対を形成する平面にある２つの対向する四極子電磁コイルの第２の組を含む、２対の対向する四極子電磁コイルを形成し、前記第１の及び／又は第２の収束磁場四極子場を、前記第１の及び／又は第２の四極子ヨークの中心軸からシフトするように構成された、第１の及び／又は第２の四極子電磁コイルの４つの前記四極子電磁コイルと、
   を備えるＸ線管。
2. 前記第１の及び／又は第２の収束磁場四極子場を前記第１の及び／又は第２の四極子ヨークの前記中心軸からシフトするように構成された電源システムに動作可能に接続された、前記第１の及び／又は第２の四極子電磁コイルの前記２対の対向する四極子電磁コイルを備える、請求項１に記載のＸ線管。
3. 前記第１の及び／又は第２の収束磁場四極子場を前記第１の及び／又は第２の四極子ヨークの前記中心軸からシフトするように構成された前記電源システムの異なる電源に動作可能に接続された、前記２対の対向する四極子電磁コイルの各四極子電磁コイルを備える、請求項２に記載のＸ線管。
4. 前記２対の対向する四極子電磁コイルのうちの第１の対は、第１の平面にある、請求項１に記載のＸ線管。
5. 前記電子ビームを第１の方向に収束させかつ前記電子ビームを前記第１の方向に直交する第２の方向にデフォーカスさせる、第１の磁場四極子勾配をもたらすように構成された前記第１の磁場四極子と、
   前記電子ビームを前記第２の方向に収束させかつ前記電子ビームを前記第１の方向にデフォーカスさせる、第２の磁場四極子勾配をもたらすように構成された前記第２の磁場四極子と、
   を備え、
   前記第１及び第２の磁場四極子の組み合わせは、前記電子ビームの収束スポットの第１及び第２の方向の両方向における正味の収束効果をもたらし、
   四極子電磁コイルの前記第１の対及び第２の対は、前記陰極のターゲット面上で前記電子ビームの収束スポットを４つの四極子の１つにシフトさせるために、前記電子ビームを偏向させるよう協働し、電流オフセットを供給する、電源システムに動作可能に接続される、請求項１に記載のＸ線管。
6. 前記２対の対向する四極子電磁コイルを備え、各対の一方のコイルは、前記陽極のターゲット面上で前記電子ビームの収束スポットをシフトさせるために、前記電子ビームを偏向させるように構成される電流オフセットを供給する電源システムに動作可能に接続される、請求項１に記載のＸ線管。
7. 前記４つの第１の四極子ポール突起は、４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度の角度で第１の四極子電磁コイルを有し、
   前記４つの第２の四極子ポール突起は、４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度の角度で第２の四極子電磁コイルを有する、請求項１に記載のＸ線管。
8. 層流ビームになる電子ビームの状態で電子を放出するための構成を有する前記電子エミッタを備える、請求項１に記載のＸ線管。
9. 前記陰極は、陰極ヘッド面から延びる１又は２以上の収束要素を備えた陰極ヘッド面を有する、請求項８に記載のＸ線管。
10. 電子ビームを放出するエミッタを含む陰極と、
    放出された電子を受け取るように構成された陽極と、
    第１のヨークに形成され、前記電子ビームを第１の方向に収束させかつ前記電子ビームを前記第１の方向に直交する第２の方向にデフォーカスさせる磁場四極子勾配を有する第１の磁場四極子と、
    第２のヨークに形成され、前記電子ビームを第２の方向に収束させかつ前記電子ビームを前記第１の方向にデフォーカスさせる磁場四極子勾配を有する第２の磁場四極子と、
    を備え、
    前記第１及び第２の磁場四極子の組み合わせは、前記電子ビームの収束スポットの第１及び第２の方向の両方向における正味の収束効果をもたらし、
    前記第１の磁場四極子又は第２の磁場四極子の第１の対向するコイル対の少なくとも１つのコイルは、前記陽極のターゲット上で前記電子ビームの収束スポットをシフトさせるために、前記電子ビームを第１の方向に偏向するように構成され、
    前記第１の磁場四極子又は第２の磁場四極子の第２の対向するコイル対の少なくとも１つのコイルは、前記陽極のターゲット上で前記電子ビームの収束スポットをシフトさせるために、前記電子ビームを第２の方向に偏向するように構成され、前記第１の方向は前記第２の方向に垂直であることを特徴とするＸ線管。
11. 前記第１の磁場四極子及び／又は第２の磁場四極子の２つのコイル対である前記第１の対向するコイル対及び前記第２の対向するコイル対を備え、前記２つのコイル対の各々は電源システムに動作可能に接続され、各コイル対は、前記陽極のターゲット上で前記電子ビームの収束スポットをシフトさせるために、前記電子ビームを偏向させるように構成される、請求項１０に記載のＸ線管。
12. 対向する四極子電磁コイルの両対は、第１のヨーク又は第２のヨークにあり、又は対向する四極子電磁コイルの一対は、前記第１のヨーク及び前記第２のヨークの各々にある、請求項１１に記載のＸ線管。
13. Ｘ線管の電子ビームを収束及び操作する方法であって、
    請求項１に記載の前記Ｘ線管を準備する段階と、
    前記電子ビームを電子ビーム軸に沿って前記陰極から前記陽極に放出させるために、前記電子エミッタを動作させる段階と、
    前記第１の磁場四極子を作動させて前記電子ビームを第１の方向に収束させる段階と、
    前記第２の磁場四極子を作動させて前記電子ビームを前記第１の方向に直交する第２の方向に収束させる段階と、
    前記四極子電磁コイルの少なくとも１つのコイルを作動させて、前記電子ビームを前記電子ビーム軸から離れるように操作する段階と、
    を含む方法。
14. 前記２つの対向する四極子電磁コイルの少なくとも１つの組を作動させて非対称四極子モーメントを生成する段階を含む、請求項１３に記載の方法。
15. Ｘ線管の電子ビームを収束及び操作する方法であって、
    請求項１に記載のＸ線管を準備する段階と、
    前記電子ビームを電子ビーム軸に沿って前記陰極から前記陽極に放出させるために、前記電子エミッタを動作させる段階と、
    前記第１の磁場四極子を作動させて前記電子ビームを第１の方向に収束させる段階と、
    前記第２の磁場四極子を作動させて前記電子ビームを前記第１の方向に直交する第２の方向に収束させる段階と、
    前記対向する四極子電磁コイルの第１の対の第１のコイルを作動させて、前記電子ビームを前記電子ビーム軸から第１の方向に離れるように操作する段階と、
    前記対向する四極子電磁コイルの第２の対の第２のコイルを作動させて、前記電子ビームを前記電子ビーム軸から前記第１の方向に直交する第２の方向に離れるように操作する段階と、
    を含む方法。
16. 前記対向する四極子電磁コイルの第１の対の対向する四極子電磁コイルを作動させて、第１の非対称四極子モーメントを生成する段階と、
    前記対向する四極子電磁コイルの第２の対の対向する四極子電磁コイルを作動させて、第２の非対称四極子モーメントを生成する段階と、
    を含む、請求項１５に記載の方法。