JP6573380B2 - Ｘ線発生装置及びｘ線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、医療機器、非破壊検査装置等に適用可能なＸ線撮影システムと、該システムに用いられるＸ線発生装置に関する。

Ｘ線発生装置が組込まれたＸ線撮影システムは、Ｘ線発生装置から被検体にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出装置にて検出する。ここで用いられるＸ線発生装置は、外囲器の内部にＸ線発生管を備えており、該Ｘ線発生管は電子源から放出される電子を真空中において高電圧で加速し、タングステン等の金属で構成されるターゲットに照射してＸ線を発生させる。

Ｘ線発生管においてＸ線撮影に好適なＸ線を発生させるためには、電子源とターゲットとの間に４０ｋＶ以上１５０ｋＶ以下という高電圧を印加して、高エネルギーの電子線を照射する必要がある。このためＸ線発生管と外囲器との間には数十ｋＶ以上の高電位差が生じることとなる。このような高電圧に対する耐電圧性（耐圧）を確保する手段としては、Ｘ線発生管と外囲器との間に絶縁部材を充填する構成が知られている。さらにＸ線発生管と外囲器との間の絶縁部材を、Ｘ線の照射領域と非照射領域で異なる部材とする構成が特許文献１に記載されている。

米国特許第７９４９０９９号明細書

しかし、特許文献１では、Ｘ線の照射領域の絶縁部材が放射線劣化しやすいため、装置の耐久性に課題があった。

本発明の課題は、上記課題を解決し、Ｘ線発生管と外囲器との間の耐圧を高めつつ、装置としての耐久性向上を図ることにある。

本発明の第一は、Ｘ線を透過する第一の窓を有し、前記第一の窓からＸ線を放出するＸ線発生管と、
前記Ｘ線発生管を収納し、Ｘ線を透過する第二の窓を前記第一の窓に対向する位置に有する外囲器と、
前記外囲器の内部の余空間に充填された絶縁性流体と、
前記第一の窓と第二の窓との間に位置し、前記第一の窓から放出されたＸ線の照射領域に開口部を有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の開口部に脱着可能に嵌合された絶縁性の第三の窓と、を有するＸ線発生装置であって、
前記第三の窓の線膨張係数は、前記絶縁部材の線膨張係数よりも大きく、
前記第三の窓と前記第一の窓とは、前記絶縁性流体が流動可能な隙間を介して対向していることを特徴とする。

本発明の第二は、上記本発明のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放出され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出装置とを連携制御するシステム制御装置と、を備えたことを特徴とするＸ線撮影システムである。

本発明のＸ線発生装置によれば、駆動時にはＸ線発生管を絶縁性流体で冷却しつつ、第三の窓と絶縁部材との隙間に起因する放電を防止することができ、非駆動時には、第三の窓を絶縁部材から容易に取り外して交換することができる。よって、高耐圧で精度が高く、保守が容易で長期間使用が可能なＸ線発生装置及びＸ線撮影システムが提供される。

本発明のＸ線発生装置の一実施形態の構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）はＸ線発生管を遮蔽部材側から見た図、（ｂ）はＸ線発生管の管軸を含む断面図である。 図１の第三の窓と絶縁部材とが対向する領域の拡大図であり、（ａ）は非駆動時、（ｂ）は駆動時の状態を示す。 本発明のＸ線発生装置の他の実施形態の構成を模式的に示す断面図であり、Ｘ線発生管の管軸を含む断面図である。 本発明に係る第三の窓の他の構成例を示す断面模式図である。 本発明のＸ線撮影システムの構成を示す概略図である。 本発明の実施例で用いた樹脂材料のＸ線吸収係数を示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。これらの実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲を限定するものではない。尚、本明細書で特に図示又は記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。

図１は、本発明のＸ線発生装置１００の一実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）はＸ線発生管２を遮蔽部材９側から見た図、（ｂ）はＸ線発生管２の管軸を含む断面図である。また、図２は、絶縁部材６と第三の窓７とが対向する領域の拡大図である。尚、本例では透過型のＸ線発生管を用いた構成を示すが、反射型のＸ線発生管も本発明には用いることができる。

外囲器１はＸ線発生管２を収納するための容器である。外囲器１の材料としては鉄、ステンレス、鉛、真鍮、銅等の金属が使用可能である。本例では外囲器１内にはＸ線発生管２とＸ線発生管２へ高電圧及び駆動制御するための駆動回路３が収納され、余空間には絶縁性流体４が充填されている。Ｘ線は不図示の配線でＸ線発生管２と駆動回路３とを接続し、Ｘ線発生管２を駆動することで発生する。

絶縁性流体４は外囲器１とＸ線発生管２との絶縁性を確保するためと、Ｘ線発生管２を冷却する機能を持たせるために用いられる。冷却手段は、ＥＨＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｈｙｄｒｏ ｄｙｎａｍｉｃｓ）現象を利用した冷却が効率的である。ＥＨＤとは絶縁性の液体や気体に高電圧を掛けると絶縁性の液体や気体が電極間を流れ始める現象をいう。本実施形態ではＸ線発生管２に印加される高電圧でＥＨＤによる流れが発生し、外囲器１内に絶縁性流体４を循環させることができる。絶縁性流体４は特に鉱油、シリコーン油などの絶縁油を用いると冷却効率の面で望ましい。他の絶縁性流体４としては、窒素や六フッ化硫黄（ＳＦ₆）などの絶縁性気体を適当な対流発生手段で循環させても冷却効果が得られる。

外囲器１には、開口部１ａが形成されており、該開口部１ａは第二の窓５によって塞がれている。第二の窓５はＸ線発生管２から放出されたＸ線１４を外囲器１から取り出すために設けられている。第二の窓５は外囲器１内へ絶縁性流体４を流入出する窓としてや第三の窓７を取り出すための窓としての機能も有する。第二の窓５の材料はアクリルやポリカーボネート、アルミ、ベリリウム、ガラス等の比較的Ｘ線減衰量の少ない材料が選択される。

本発明においては、外囲器１とＸ線発生管２との間での耐圧を高めるために、外囲器１の第二の窓５と、Ｘ線発生管２の第一の窓１２との間に、第一の窓１２とは離間して絶縁性の第三の窓７及び絶縁部材６が位置している。本例では、第三の窓７及び絶縁部材６は、外囲器１に接して、外囲器１の開口部１ａを塞いで位置している。第三の窓７は、絶縁部材６の開口部に脱着可能に嵌合されて位置している。即ち、絶縁部材６は、第三の窓７を固定するための枠材でもあり、第三の窓７の外周は絶縁部材６によって囲まれている。本例では、絶縁部材６は第二の窓５が取り付けられた側の外囲器１の一面にのみ形成されているが、図３に示すように、外囲器１の内側全面に設けても良い。

本発明において、第三の窓７、即ち絶縁部材６の開口部は、Ｘ線照射領域に対応している。本発明では、第三の窓７が絶縁部材６の開口部に脱着可能に嵌合されているため、第三の窓７のみを容易に取り外して交換することができる。

本発明において、第三の窓７としては、線膨張係数が絶縁部材６より大きいものが選択される。本発明においては、第三の窓７と第一の窓１２とは、絶縁性流体４が流動可能な隙間を介して対向している。よって、Ｘ線を発生させるＸ線発生管２の駆動時には、絶縁性流体４は上記ＥＨＤ現象等により該Ｘ線発生管２で発生する熱を外囲器１内全体に伝える。そのため外囲器１内の部品は均等に温度上昇する。Ｘ線を発生しないＸ線発生管２の非駆動時には、第三の窓７と絶縁部材６は理想的な面同士で接触せず、図２（ａ）に示すように加工精度に応じた多点で接触した状態である。一方、駆動時の均等に温度上昇した状態での絶縁部材６と第三の窓７とは、線膨張係数の違いによる熱膨張差が生じ、図２（ｂ）のように互いの表面が弾性変形し、両部材間の密着性が増す。これによりＸ線発生管２の駆動時には絶縁部材６と第三の窓７との隙間を介した放電が抑制される効果が得られる。

本発明の好ましい形態は第三の窓７が、第二の窓５に対向する側において、絶縁性流体４に接することである。第三の窓７の表裏が絶縁性流体４に接することにより、第三の窓７の板厚方向の温度差が減少し、Ｘ線発生管２の駆動時に、絶縁部材６と第三の窓７とをより密着性を向上させることができる。具体的には、絶縁部材６を外囲器１から離して配置し、絶縁性流体４の流動する隙間を持たせた状態で、絶縁部材６を外囲器１に取り付ければよい。

Ｘ線発生管２の駆動を停止すると、絶縁部材６と第三の窓７の温度が低下し、図２（ａ）の状態に戻り、第三の窓７を絶縁部材６から容易に取り外すことができる。尚、第三の窓７と絶縁部材６との嵌め合いが緩い場合には、第三の窓７の脱着が可能な範囲で、第三の窓７の周縁部数点を接着剤で固定してもよい。

本発明において、絶縁部材６と第三の窓７との線膨張係数の差は、好ましくは１×１０^-5／℃以上２０×１０^-5／℃以下であり、係る範囲内において、第三の窓７の取り外しと耐圧確保の両効果が好適に実現する。

また、本発明においては、Ｘ線１４を透過させる第三の窓７のＸ線吸収量が小さいことが望ましい。Ｘ線吸収量は、部材のＸ線吸収係数とＸ線透過方向の厚みの積で表される。よって、本発明においては、第三の窓７のＸ線吸収係数と厚みとの積が、絶縁部材６のＸ線吸収係数と厚みとの積よりも小さいことが望ましい。尚、第三の窓７の厚み及び絶縁部材６の厚みとはそれぞれ、Ｘ線発生管２からのＸ線１４の透過方向であり、本例においては、Ｘ線発生管２の管軸方向における厚みである。本発明においては、第三の窓７を絶縁部材６よりもＸ線吸収係数を小さい材料で形成する、第三の窓７の厚みを絶縁部材６の厚みよりも小さくする、或いはその両方を満たせばよい。

本発明においては、第三の窓７から取り出すＸ線量を確保しつつ、絶縁部材６で不要なＸ線を遮蔽することにより、コントラストの高い画像が得られる。医療用のＸ線検査では概ね４０ｋｅＶ以上１２０ｋｅＶ以下のＸ線エネルギーで撮影が行われるため、上記吸収係数と厚みの積の関係は当エネルギー範囲で成立することが撮影画像のコントラストが向上し、検査精度の面で有効となる。さらに、在宅や災害現場で使用するＸ線発生装置は胸部や腹部といった特性部位の診断を行うために、Ｘ線のエネルギーが７０ｋｅＶ以上１２０ｋｅＶ以下の範囲で、上記条件を満たすことが好ましい。さらには、Ｘ線エネルギーが７０ｋｅＶと１２０ｋｅＶの各エネルギー値において、上記条件を満たすことが望ましい。

本発明においては、Ｘ線エネルギーが４０ｋｅＶ以上１２０ｋｅＶ以下の範囲において、第三の窓７のＸ線吸収係数の積算値が、絶縁部材６のＸ線吸収係数の積算値よりも小さいことが好ましい。さらには、Ｘ線エネルギーが７０ｋｅＶ以上１２０ｋｅＶ以下の範囲において、第三の窓７のＸ線吸収係数の積算値が、絶縁部材６のＸ線吸収係数の積算値よりも小さいことが好ましい。或いは、Ｘ線エネルギーが７０ｋｅＶ及び１２０ｋｅＶの少なくとも一方において、第三の窓７のＸ線吸収係数が、絶縁部材６のＸ線吸収係数よりも小さいことが好ましい。

さらに、本発明においては、絶縁部材６には電気的な耐圧以外の機能として、Ｘ線発生管２や駆動回路３を固定する枠としての機能を持たせることができる。固定枠として剛性と軽量化を両立するため絶縁部材６は樹脂が選択される。また絶縁部材６との密着性から第三の窓７にも樹脂が選択される。しかしながら樹脂のような高分子化合物はＸ線照射により化学反応が誘起され、継続したＸ線照射により分子構造が変化した結果、機械・電気的な特性が変化する。Ｘ線照射による機械的な変化は、亀裂や欠陥が発生することや進展することである。本発明の構成では第三の窓７が最もＸ線を照射され、Ｘ線照射により第三の窓７に生じた亀裂や欠陥はその部分が放電し易い箇所となる。よって、本発明においては、第三の窓７にＸ線耐性があることが好ましい。Ｘ線耐性の目安としては、破断強度が半減するＸ線照射量が用いられ、本発明において第三の窓７は破断強度が半減するＸ線照射量が０．２ＭＧｙ以上が好ましく、より好ましくは０．４ＭＧｙ以上である。

上記したように、本発明に係る第三の窓７及び絶縁部材６には、樹脂が好ましく用いられ、具体的には、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ガラスエポキシ等が挙げられる。これらの樹脂の線膨張係数、Ｘ線吸収係数、Ｘ線耐性は、樹脂の構造や重合度等によって異なるため、所望の特性が得られる樹脂材料を選択すればよい。特に、一般的にポリイミドは、線膨張係数やＸ線耐性が高く、Ｘ線吸収係数が低いため、第三の窓７として好ましく用いられ、これに対して絶縁部材６としてはアクリル樹脂、ＰＰ、ガラスエポキシが用いられる。

本発明においては、外囲器１とＸ線発生管２との耐圧を向上する上で、第三の窓７及び絶縁部材６の、Ｘ線１４の透過方向における断面において、第三の窓７の厚さが、第三の窓７と絶縁部材６とが対向する領域（対向領域）の長さよりも短いことが好ましい。耐圧は放電経路を長くすることで向上する。本発明の課題である放電経路はＸ線発生管２から第三の窓７と絶縁部材６との隙間を通り外囲器１へ到達する経路である。この経路には上記対向領域を含むため本構成のように対向領域を長くすることで耐圧を向上することができる。またＸ線発生時は熱膨張によって、第三の窓７と絶縁部材６との隙間が低減するため、さらに耐圧が向上する効果が得られる。具体的には、図４（ａ）に示すように、第三の窓７及び絶縁部材６の対向面に段差を形成する、或いは、図４（ｂ）に示すように、第三の窓７及び絶縁部材６の対向面をテーパー形状とすることが好ましい。いずれの場合も、絶縁部材６の開口面積が、第一の窓１２側が第二の窓５側よりも狭くなるように配置する。

次にＸ線発生管２について説明する。Ｘ線発生管２は、電子源１０とターゲット層８が真空容器１１内に対向して位置し、電子源１０とターゲット層８との間に印加された管電圧によって、電子源１０から放出された電子がターゲット層８に入射しＸ線が発生する。ここで、Ｘ線発生管２が透過型で、ターゲット層８と外囲器１との間に電位差を生じる場合に、Ｘ線発生管２と外囲器１との間で放電が発生しやすい。外囲器１は通常、接地電位に設定される。一方、Ｘ線発生管２の駆動方式として、中点接地型の電源方式が採られた場合、管電圧をＶａとすると、電子源１０に−Ｖａ／２、ターゲット層８に＋Ｖａ／２の電位が与えられる。ターゲット層８の電位は、駆動回路３から遮蔽部材９を介して与えられる。従って、遮蔽部材９はターゲット層８の電位は＋Ｖａ／２となり、接地電位の外囲器１との間にＶａ／２の電位差を生じ、遮蔽部材９と外囲器１との間で放電が生じやすくなる。尚、中点接地型の電源方式において、ターゲット層８に印加される電位は、管電圧の１／２に限定されるものではなく、接地電位に対して正の電位となる場合を含むものである。本発明は、このように、ターゲット層８が外囲器１に対して正の電位に規定される場合にも放電を防止することができる。尚、ターゲット層８と遮蔽部材９との電気的な接続は、ターゲット層８と遮蔽部材９とを不図示の接続電極を介して接続するか、或いは、ターゲット層８の周縁の一部或いは全部を遮蔽部材９と直接接続させる。

電子源１０は、電子を放出する電子放出部、電子放出部を加熱するヒータ、電子の引き出し状態を制御する引き出し電極、引き出した電子をビームに成形する集束電極等の複数のノードにより外部から制御できるようなっている形態を含む。電子源１０が有する複数のノードの間は、最大で１ｋＶ程度の電位差を有している。かかる電子源１０のノード間の電位差は、管電圧Ｖａに対しては十分低い。

従って、例えば、ターゲット層８に印加される電位が管電圧の１／２の場合、電子源１０を含むカソードの複数の電位は、−１−Ｖａ／２（ｋＶ）〜＋１−Ｖａ／２（ｋＶ）の範囲の電位が許容され、同様にして、ターゲット層８を含むアノードの電位は、−１＋Ｖａ／２（ｋＶ）〜＋１＋Ｖａ／２（ｋＶ）の範囲の電位が許容される。

尚、中点接地型にすると、接地電位に対するターゲット層８の電圧及び電子源１０の電圧の絶対値を小さくすることができるため、ターゲット層８を接地電位とした場合と比べて駆動回路３を小規模にできる点で好ましい。また、絶縁性流体４の絶縁破壊距離から考えて、一般的に外囲器１が小型化できる。本発明においては、第三の窓７と遮蔽部材９との距離を短くすることが可能である。

電子源１０はタングステンフィラメントや、含浸型カソードのような熱陰極、又はカーボンナノチューブ等の冷陰極を用いることができる。またターゲット層８を構成する材料は、融点が高く、Ｘ線発生効率の高いものが好ましい。例えばタングステン、タンタル、モリブデン等を用いることができる。

真空容器１１は、Ｘ線発生管２の内部を真空に保つためのもので、ガラスやセラミクス材料等が用いられる。真空容器１１内の真空度は１×１０^-8Ｐａ以上１×１０^-4Ｐａ以下が良い。かかる真空度の上限は、電子源１０の電子放出特性の安定性、すなわち、電子源１０の寿命により決定され、かかる真空度の下限は、密閉容器、排気工程等に要するコストで決定される。

第一の窓１２はターゲット層８を支持する基板であり、ターゲット層８で発生するＸ線の一部を透過する機能を有する。第一の窓１２を構成する材料は、ターゲット層８を支持できる強度を有し、ターゲット層８で発生したＸ線の吸収が少なく、且つターゲット層８で発生した熱をすばやく放熱できるよう熱伝導率の高いものが好ましい。例えばダイヤモンド、窒化シリコン、窒化アルミニウム、ベリリウム等を用いることができる。

遮蔽部材９はターゲット層８で発生するＸ線の不要な部分を遮蔽する機能を有する。遮蔽部材９は中空の筒状で内壁に第一の窓１２が接合される。遮蔽部材９を構成する材料は、Ｘ線の吸収率が高く、且つ熱伝導率の高いものが好ましい。例えばタングステン、銅、鉛、タンタル又はこれらの合金材料を用いることができる。

次に、図５に基づいて、本発明に係るＸ線撮影システムの一実施形態を説明する。

システム制御装置２０２は、Ｘ線発生装置１００とＸ線検出装置２０６とを連携制御する。駆動回路３は、システム制御装置２０２による制御の下に、Ｘ線発生管２に各種の制御信号を出力する。本例においては、駆動回路３は外囲器１の内部にＸ線発生管２と共に収納されているが、外囲器１の外部に配置しても良い。駆動回路３が出力する制御信号により、Ｘ線発生装置１００から放出されるＸ線１４の放出状態が制御される。

Ｘ線発生装置１００から放出されたＸ線１４は、可動絞りを備えた不図示のコリメータユニットによりその照射範囲を調整されてＸ線発生装置１００の外部に放出され、被検体２０４を透過してＸ線検出装置２０６で検出される。Ｘ線検出装置２０６は、検出したＸ線を画像信号に変換して信号処理部２０５に出力する。

信号処理部２０５は、システム制御装置２０２による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置２０２に出力する。システム制御装置２０２は、処理された画像信号に基づいて、表示装置２０３に画像を表示させるための表示信号を表示装置２０３に出力する。表示装置２０３は、表示信号に基づく画像を、被検体２０４の撮影画像としてディスプレイに表示する。

本発明のＸ線撮影システムは、Ｘ線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に用いることができる。

以下に、本発明の実施例を示す。実施例で用いた樹脂材料の線膨張係数、耐放射線性（破断強度が半減するＸ線照射量）を表１に、Ｘ線吸収係数を図６に示す。表１中の線膨張係数は日本工業規格 Ｋ７１９７に基づいて測定したものである。また、各実施例の規格化線量を表１に併せて示す。規格化線量は各実施例のＸ線発生管を管電圧１００ｋＶで駆動した際に、エネルギーが７０ｋｅＶのＸ線においてＸ線発生装置から放出されたＸ線の線量値を実施例１での線量値で規格化した値である。

＜実施例１＞
本実施例について図３に示したＸ線発生装置１００を作製した。本例では、真空容器１１は、内径３０ｍｍ、外径５０ｍｍ、長さ８０ｍｍの円筒で、アルミナ製である。電子源１０は含浸型カソードの熱電子銃で、上記真空容器１１の内側に収納し、銀ろう付けで真空容器１１に接合した。ターゲット層８としては膜厚５μｍ、直径４ｍｍのタングステンを選択し、ＣＶＤ法で第一の窓１２の片面に成膜した。また、ターゲット層８と遮蔽部材９との電気的接続をとるために、ターゲット層８の周縁部の一部を第一の窓１２の周縁部にまで延設した。第一の窓１２は直径６ｍｍ、板厚２ｍｍのダイヤモンドを選択した。遮蔽部材９は内径６ｍｍ、外径３０ｍ、長さ３０ｍｍｍの円筒で、タングステン製とした。第一の窓１２は遮蔽部材９の電子源１０側の開口から１０ｍｍ位置にターゲット層８の面がくるように設置し、遮蔽部材９の内壁と第一の窓１２の周縁部を銀ろう付けで接合した。ターゲット層８が電子源１０と対向するように遮蔽部材９を真空容器１１に収納し、第一の窓１２の外側表面が真空容器１１の第三の窓７側の外側表面の延長上に位置するように配置して、銀ろう付けで接合した。その後、不図示の排気管より真空容器１１内を１０^-7Ｐａまで排気し排気管を封止した。

外囲器１は幅１５０ｍｍ、奥行き９０ｍｍ、高さ１５０ｍｍで、厚み１ｍｍの真鍮製の容器で、一面に直径３８ｍｍの開口部１ａを形成し、該開口部１ａを第二の窓５として直径４０ｍｍで２ｍｍ厚のポリカーボネート板で塞いだ。尚、外囲器１の幅は図１（ｂ）における紙面左右方向、奥行きは紙面に対して垂直方向、高さは紙面上下方向である。

絶縁部材６としては４ｍｍ厚のＰＭＭＡを選択し、図３に示すように、外囲器１の内面の全面を覆うよう設置した。絶縁部材６には、直径３５ｍｍの開口部を形成し、第三の窓７として直径３５ｍｍで４ｍｍ厚のＰＰ板を該開口部に挿入した。本例の第三の窓７と絶縁部材６との線膨張係数の差は１×１０^-5／℃である。

Ｘ線発生管２は第三の窓７と第一の窓１２を２５ｍｍ離し、遮蔽部材９と第三の窓７との間の距離を７ｍｍとして、外囲器１内へ収納した。さらに駆動回路３を外囲器１内へ収納し、不図示の配線でＸ線発生管２と接続した。絶縁性流体４には鉱油を選択した。真空脱気した絶縁性流体４を外囲器１の開口部１ａから注入し、第二の窓５を外囲器１の外側から外囲器開口１３を覆うように設置し、接着剤で固定した。

本例のＸ線発生装置１００において、Ｘ線発生管２に印加する管電圧を１００ｋＶ、管電流を１０ｍＡ、Ｘ線の発生時間と休止時間をそれぞれ０．１秒、５秒とし、２万回の連続運転を行った。管電圧の印加は、電子源１０に１／２の負の電圧を、遮蔽部材９を介してターゲット層８に１／２の正の電圧を付与する中点接地型とした。連続運転中の絶縁性流体４の温度は室温から６０℃まで上昇し、その後は６０℃で安定していた。そして連続照射中に放電カウントを計測した結果、放電は発生しなかった。連続運転後に第二の窓５を取り外して外囲器１の開口部１ａから第三の窓７を取り出し交換を行った。第三の窓７を交換した装置で連続照射を上記同条件で行ったところ、放電は発生しなかった。従って本例で第三の窓７は耐圧と交換性の両効果を得ることができた。

＜実施例２＞
図４（ａ）に示したように第三の窓７の絶縁部材６との接触面に段差を形成する以外は実施例１と同様の構成でＸ線発生装置を作製した。第三の窓７は、ｄ１を３５ｍｍ、ｄ２を３０ｍｍとし、ｄ１部分の厚さｔ１、ｄ２部分の厚さｔ２はそれぞれ２ｍｍずつとした。連続運転条件の管電圧を１２０ｋＶとし、その他は実施例１と同条件で同様の駆動を行った。その結果、放電の発生は無く、第三の窓７の交換も問題無く実施できた。本実施例では、実施例１より高耐圧の効果を得ることができた。

＜実施例３＞
第三の窓７として、実施例１で絶縁部材６に用いた４ｍｍ厚のＰＭＭＡを用い、絶縁部材６には４ｍｍ厚のガラスエポキシ板を用いた以外は実施例１と同様にしてＸ線発生装置を作製した。図６に示すように、Ｘ線のエネルギーが４０ｋｅＶ以上１２０ｋｅＶ以下の範囲で、本例で用いたＰＭＭＡのＸ線吸収係数はガラスエポキシより小さい。よって、本例では、係る範囲でＸ線吸収係数の積算値は、第三の窓７が絶縁部材６よりも小さい。また、Ｘ線吸収係数と厚さとの積も第三の窓７が絶縁部材６よりも小さい。本例では、第三の窓７からＸ線を透過し、絶縁部材６で不要Ｘ線を吸収する効果が得られる。また第三の窓７のＸ線吸収係数が、実施例１（ＰＰ）より本例（ＰＭＭＡ）の方がより小さいため、より線量を多く取ることができる。

管電圧を４０ｋＶ，７０ｋＶ，１２０ｋＶとし、それ以外の駆動条件は実施例１と同様の条件として本例のＸ線発生装置を駆動した。その結果、運転中の放電は発生せず、休止後の第三の窓７の交換も問題無く実施できた。さらに第二の窓５の付近で線量値を確認したところ、実施例１のＰＰで構成した場合と比較して４０ｋＶで１０５％、７０ｋＶで１１０％、１２０ｋＶで１１０％とそれぞれ実施例１より多くの線量値が得られた。

＜実施例４＞
第三の窓７として４ｍｍ厚のポリイミドを用いた以外は実施例３と同様にしてＸ線発生装置を作製した。本例ではＸ線耐性を確認するため、連続運転を行った。駆動条件は管電圧１２０ｋＶ、管電流を２０ｍＡ、Ｘ線の発生時間と休止時間をそれぞれ１秒、６０秒とし、第三の窓７の累積Ｘ線量が０．４ＭＧｙとなるまで連続運転を行った。連続照射中に放電はカウントされなかった。さらに運転後の第三の窓７を取り出し観察したところ、亀裂やクラックは見られなかった。本実施例では実施例１、実施例３での効果に加えて、Ｘ線耐性のある樹脂材料で第三の窓７を形成することで、交換サイクルを延長する効果が得られる。

１：外囲器、２：Ｘ線発生管、４：絶縁性流体、５：第二の窓、６：絶縁部材、７：第三の窓、８：ターゲット層、１２：第一の窓、１４：Ｘ線、１００：Ｘ線発生装置、２０２：システム制御装置、２０４：被検体、２０６：Ｘ線検出装置

Claims (17)

1. Ｘ線を透過する第一の窓を有し、前記第一の窓からＸ線を放出するＸ線発生管と、
   前記Ｘ線発生管を収納し、Ｘ線を透過する第二の窓を前記第一の窓に対向する位置に有する外囲器と、
   前記外囲器の内部の余空間に充填された絶縁性流体と、
   前記第一の窓と第二の窓との間に位置し、前記第一の窓から放出されたＸ線の照射領域に開口部を有する絶縁部材と、
   前記絶縁部材の開口部に脱着可能に嵌合された絶縁性の第三の窓と、を有するＸ線発生装置であって、
   前記第三の窓の線膨張係数は、前記絶縁部材の線膨張係数よりも大きく、
   前記第三の窓と前記第一の窓とは、前記絶縁性流体が流動可能な隙間を介して対向していることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記第三の窓及び前記絶縁部材の、前記Ｘ線の透過方向における断面において、前記第三の窓の厚さが、前記第三の窓と前記絶縁部材とが対向する領域の長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記第三の窓の線膨張係数と前記絶縁部材の線膨張係数との差が、１×１０^-5／℃以上２０×１０^-5／℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記第三の窓が、前記第二の窓と対向する側において、前記絶縁性流体と接することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
5. 前記第三の窓のＸ線吸収係数と厚みとの積が、前記絶縁部材のＸ線吸収係数と厚みとの積よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
6. 前記第三の窓のＸ線吸収係数が、前記絶縁部材のＸ線吸収係数よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
7. 前記第三の窓の厚みが、前記絶縁部材の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
8. 前記Ｘ線のエネルギーが４０ｋｅＶ以上１２０ｋｅＶ以下の範囲において、前記第三の窓のＸ線吸収係数の積算値が、前記絶縁部材のＸ線吸収係数の積算値よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
9. 前記Ｘ線のエネルギーが７０ｋｅＶ以上１２０ｋｅＶ以下の範囲において、前記第三の窓のＸ線吸収係数の積算値が、前記絶縁部材のＸ線吸収係数の積算値よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
10. 前記Ｘ線のエネルギーが７０ｋｅＶにおいて、前記第三の窓のＸ線吸収係数が、前記絶縁部材のＸ線吸収係数と厚みとの積よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
11. 前記Ｘ線のエネルギーが１２０ｋｅＶにおいて、前記第三の窓のＸ線吸収係数が、前記絶縁部材のＸ線吸収係数と厚みとの積よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
12. 前記第三の窓の破断強度が半減するＸ線照射量が、０．２ＭＧｙ以上であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
13. 前記第三の窓の破断強度が半減するＸ線照射量が、０．４ＭＧｙ以上であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
14. 前記第三の窓及び前記絶縁部材が樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項の記載のＸ線発生装置。
15. 前記第三の窓が、ポリイミドであり、前記絶縁部材が、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ガラスエポキシのいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線発生装置。
16. 前記Ｘ線発生管が透過型であり、前記第一の窓の内側にターゲット層を備え、駆動時に前記ターゲット層が前記外囲器に対して正の電位に規定されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のＸ線発生装置と、
    前記Ｘ線発生装置から放出され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、
    前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出装置とを連携制御するシステム制御装置と、を備えたことを特徴とするＸ線撮影システム。

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