JP6685670B2 - Ｘ線発生管、ｘ線発生装置、ｘ線撮影システム、ｘ線発生装置の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば医療機器、非破壊検査装置等に適用できるＸ線発生管、Ｘ線発生装置、および、Ｘ線撮影システムおよびそれらの調整方法に関する。

Ｘ線発生装置は、Ｘ線発生管と、管電圧を印加する管電圧回路、電子放出部を制御するカソード制御回路、を備えることにより、外部から曝射条件が制御可能となっている。

Ｘ線発生管に識別パターン部を付与する事が公知である。特許文献１には、モデル番号、シリアル番号を符号化したバーコードをＸ線発生管に貼付すること、及び、かかる識別パターン部に基づいてＸ線発生管毎の使用時間を記録しＸ線発生管の交換時期を呈示すること、が開示されている。

特開平５−２８３１９２号公報

Ｘ線発生管は、所定の動作履歴に基づいて交換される交換部品であり、また、交換されるＸ線発生管は、Ｘ線発生装置毎に適合するように特定の型番が指定されている。従って、Ｘ線発生管毎に識別パターン部を設け、Ｘ線発生管を個別に管理することが製造上、メンテナンス上、要求される。かかる識別パターン部は、識別パターン部の設置面積の確保の点から、Ｘ線発生管の絶縁管に付与される場合があった。

一方で、絶縁管に識別パターン部が形成されたＸ線発生管を用いて、Ｘ線撮影を行う場合に、均一性、再現性において撮影画像の品質が低下することがあった。

本願発明者等の検討により、かかる撮影品質の低下は、ターゲット上に形成されＸ線が発生する焦点の位置または形状が変動すること、かかる焦点位置または形状の変動に識別パターン部が関係していることが判った。

本願発明は、識別パターン部が形成された絶縁管を有し、焦点の位置変動または変形が抑制された信頼性の高いＸ線発生管、及び、Ｘ線発生装置を提供することを目的とし、高画質のＸ線画像を取得できるＸ線撮影システムを提供することを目的とする。

本願発明の第１は、絶縁管と、前記絶縁管の管軸方向における一端に接続され電子放出部を備える陰極と、前記絶縁管の他端に接続され電子の照射によりＸ線を放出するターゲットを備える陽極と、を備えたＸ線発生管であって、
前記絶縁管の外周に識別パターン部が付与され、前記識別パターン部は、前記絶縁管のシート抵抗の１０倍以上のシート抵抗を有することを特徴とする。

また、本願発明の第２は、絶縁管を有するＸ線発生管と、前記Ｘ線発生管に管電圧を印加する管電圧回路と、を有するＸ線発生装置の調整方法であって、前記Ｘ線発生管は、前記絶縁管に前記Ｘ線発生管に関する情報が符号化された識別パターン部を有し、前記識別パターン部は前記絶縁管のシート抵抗の１０倍以上のシート抵抗を有し、かつ、前記駆動回路の駆動条件の調整に係る情報が符号化され記録されており、前記識別パターン部に記録された前記情報に基づいて、前記駆動回路の前記駆動条件を調整することを特徴とする。

本願発明によれば、絶縁管に識別パターン部が形成されているＸ線発生管であっても、焦点位置の変動が抑制された信頼性の高いＸ線発生管、および、Ｘ線発生装置を提供することが可能となる。また、本願発明のＸ線発生管を備えることにより、安定して高画質のＸ線画像が取得できるＸ線撮影システムを提供することが可能となる。

本願発明の第１の実施形態に係るＸ線発生管を示す断面図（ａ）、３面図（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、部分拡大図（ｃ）、電位分布を示す断面図（ｆ）、電位勾配グラフ（ｇ）である。 本願発明の第２の実施形態に係るＸ線発生管を示す断面図（ａ）、正面図（ｂ）である。 本願発明の第３の実施形態に関わるＸ線発生管を示す正面図（ａ）〜（ｄ）と側面図（ｅ）である。 本願発明の第４の実施形態に係るＸ線発生装置を示す構成図である。 本願発明の第５の実施形態に係るＸ線撮影システムを示す構成図である。 本願発明の第６〜第８の実施形態に係るＸ線発生管、Ｘ線発生装置の製造工程、システム化の工程を示すフローチャートである。 第１の参考形態に係るＸ線発生管の二面図（ａ）、（ｂ）、部分拡大図（ｃ）、断面図（ｄ）、電位勾配を示すグラフ（ｅ）、電位分布を示す断面図（ｆ）である。 第２の参考形態に係るＸ線発生管の二面図（ａ）、（ｂ）、部分拡大図（ｃ）、断面図（ｄ）、電位勾配を示すグラフ（ｅ）、電位分布を示す断面図（ｆ）である。 第３の参考形態に係るＸ線発生管の二面図（ａ）、（ｂ）、部分拡大図（ｃ）、断面図（ｄ）、電位勾配を示すグラフ（ｅ）、電位分布を示す断面図（ｆ）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、この発明の範囲を限定する趣旨のものではない。また、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の技術を適用する。 ＜Ｘ線発生管＞
まず、Ｘ線発生管の基本的な構成について図１（ａ）を用いて説明する。

図１には、透過型のターゲットを端窓として備えるＸ線発生管１が示されている。Ｘ線発生管は、絶縁管２と、絶縁管２の管軸方向（ｘ方向）における一端に接続され電子放出部４ｃを備える陰極４と、絶縁管２の管軸方向における他端に接続され電子の照射によりＸ線を発生するターゲット５ｂを備える陽極５と、を備えている。このような構成とすることにより、ターゲット５ｂに対する電子線の照射量により出力強度が制御されたＸ線を発生させること可能とするものである。

なお、陰極４は、電子放出部４ｃを備える電子放出源４ｂと、電子放出源４ｂと絶縁管２とに接続されている陰極部材４ａとを備えている。陰極４は、電子の放出源であるとともに、Ｘ線発生管１の陰極電位を規定する電極、Ｘ線発生管１の外囲器の一部を構成している。

また、陽極５は、ターゲット層５ｃと支持基板５ｄを備えるターゲット５ｂと、ターゲット５ｂと絶縁管２とに接続されている陽極部材５ａとを備えている。の真空外囲器を規定する構造部材を兼ねている。陽極５は、Ｘ線発生領域を備えるとともに、Ｘ線発生管１の陽極電位を規定する電極、Ｘ線発生管１の外囲器の一部を構成している。

本実施形態のＸ線発生管１の絶縁管２には、識別パターン部７が付与されている。識別パターン部７は、Ｘ線発生管１に関わる情報が符号化されたものであって、かかる符号化された情報には、日付、時刻、型番、ロット番号、シリアル番号、製造装置、製造工場、検査装置、検査者の少なくともいずれかを含むＸ線発生管の製造が含まれる。本願発明の特徴である識別パターン部については後述する。

本願発明者等の鋭意なる検討の結果、絶縁管に識別パターン部が形成されたＸ線発生管において焦点の品質低下に関わる課題を発見し以下の４点の観測事実を確認した。
・焦点の変動の有無は、絶縁管表面の識別パターン部の有無に対応している場合があること。
・焦点の変動量（位置ずれ量）は、識別パターン部のシート抵抗に依存し、低抵抗である場合に変動量が大きく、ある抵抗値を超えると影響を変動が抑制される事。
・焦点の変動方向（方位角方向の位置ずれ）は、管周方向における識別パターン部の位置に依存している事。
・焦点の変動方向（管径方向の位置ずれ）は、管軸方向における識別パターン部の位置に依存している事。

かかる観測事実に基づき本願発明者等は、「焦点位置の変動要因は、識別パターン部が陽極陰極間の静電場を乱す事にある」ものと推定するに至った。本願発明が解決すべき課題は、第１〜第３の参考形態に係るＸ線発生管を示す第７〜図９を用いて説明する。

＜第１の参考形態＞
図７は、第１の参考形態に係るＸ線発生管３００の二面図（ａ）、（ｂ）、図１（ｂ）の拡大図（ｃ）、断面図（ｄ）、電位勾配を示すグラフ（ｅ）、電位分布を示す断面図（ｆ）である。

図７（ａ）〜（ｆ）に示す通り、第１の参考形態に係るＸ線発生管３００の絶縁管３０２は、識別パターン部が付与されていない。

Ｘ線発生管３００は、陰極部材４ａと電子放出源４ｂとを備えた陰極４と、陽極部材５ａとターゲット５ｂとを備えた陽極５と、絶縁管３０２と、を備えている。
Ｘ線発生管３００の内部空間の静電場は、陰極４と陽極５と絶縁管３０２とにより規定される。本参考形態では、絶縁管３０２は管周方向において均一な絶縁特性を有しているため、図７（ｆ）に示すように、Ｘ線発生管３００内の電位分布は、ｘ１軸（ｙ＝０）の周りに回転対称性を有している。このため、電子放出部４ｃから出た電子は、ターゲット５ｂに向かって直進して加速され、図７（ｃ）、（ｆ）に示すようにターゲット５ｂに、焦点３０８を形成する。焦点３０８は、焦点中心３０８ｃ周りに周方向の対称性を有した真円状のビームプロファイルを呈している。

なお、図７（ｄ）に示すように、本参考形態のＸ線発生管３００の電位分布の対称性は、Ｘ軸に平行な仮想的な３つの軸、ｘ０軸、ｘ１軸、ｘ２軸を代表させて説明される。３つの軸ｘ０軸、ｘ１軸、ｘ２軸は、それぞれ、（ｙ座標、ｚ座標）が、（−Ψ／２、０）、（０、０）、（＋Ψ／２、０）であって、ｘ方向と平行にとった仮想軸である。ただし、Ψは、絶縁管３０２の外周径（直径）であり、ｘ方向は、管軸方向に平行にとられている。

図７（ｆ）に示すように、電子放出源４ｂは陰極部材４ａから陽極部材５に向けて突出して陰極電位を規定している為、陰極部材４ａの側に近い等電位面は、電子放出源４の突出形状に依存してｘ１軸を挟んで軸対称に変形している。即ち、陰極部材４ａの側に近い電場は、管径方向に（ｙｚ面内に）おいてｘ１軸を挟んで軸対称な電位分布を有している。

また、図７（ｆ）に示すように、陽極５の側に近い等電位面は、電子放出源４の突出形状の影響が小さい為に、陽極５に倣い陽極５に平行に延在していることが読み取られる。

かかる管周方向の電位分布の対称性は、管軸方向の電位勾配を示す図７（ｅ）からも読み取られ、ｘ０軸上、ｘ２軸上のそれぞれ電位は、管軸方向に亘って（０≦ｘ≦ｔａ）よく一致している。なお、図７（ｅ）の電位勾配グラフに示す一点鎖線は、陰極部材４ａから陽極部材５ａにかけて等間隔に等電位面が形成された仮想的なリニア電位勾配を示している。

以上のように、識別パターン部を設けない場合は、絶縁管３０２の管周方向の対称性に基づき、焦点３０８の中心３０８ｃは、識別パターン部７の影響を受けずに、ターゲット５ｂ上に形成されることが判る。

＜第２の参考形態＞
図８は、第２の参考形態に係るＸ線発生管３２０の二面図（ａ）、（ｂ）、図１（ｂ）の拡大図（ｃ）、断面図（ｄ）、電位勾配を示すグラフ（ｅ）、電位分布を示す断面図（ｆ）である。

図８（ａ）には、絶縁管３０２より低いシート抵抗を有する識別パターン部３２７が絶縁管３０２上に設けられた参考形態に係るＸ線発生管３２０が示されている。

本参考形態の識別パターン部３２７は、ベース部３２７ｂにモデル番号とシリアル番号が印字部３２７ａとして記録されている。５５０ｎｍの可視光に対する反射率において、ベース部３２７ｂが１０％、印字部３２７ａが７５％である。

本参考形態の識別パターン部３２７のシート抵抗は、絶縁管３０２のシート抵抗の１／１０である。なお、本願明細書に記載の各実施形態、参考形態においてシート抵抗は、管電圧が印加されたＸ線発生管に準じ、管軸方向に沿った電界で規定されるシート抵抗を意味する、即ち、管軸方向のシート抵抗である。また、印字部３２７ａとベース部３２７ｂとはシート抵抗においては区別しない。

また、本参考形態の識別パターン部３２７は、図８（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）の各図に示す通り、管周方向の一部において、絶縁管３０２に付与されている。

Ｘ線発生管３２０は、絶縁管３０２の１／１０のシート抵抗を有する識別パターン部３２７を備えている点において、第１の参考形態のＸ線発生管３００と相違する。

本参考形態の識別パターン部３２７は、電子放出源４ｂの陽極側端部（ｘ＝ｔｅ）と陰極部材４ａとの接続部の（ｘ＝０）の間の領域に位置している。言い返ると、識別パターン部３２７は、電子放出源４ｂと管軸方向において重なって陰極４の側に位置している。

Ｘ線発生管３２０の内部空間の静電場は、陰極４と陽極５と絶縁管３０２と識別パターン部３２７とにより規定される。識別パターン部３２７が設けられた絶縁管３０２は、管周方向において不均一な絶縁特性を有しているため、図８（ｆ）に示すように、Ｘ線発生管３２０内の電位分布は、Ｘ１軸（ｙ＝０）を挟んで非対称性を有している。かかる電位分布の非対称性により、電子放出部４ｃから出た電子は、図８（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）に示すようにターゲット５ｂ上に、識別パターン部３２７から遠ざかる方向にずれた焦点３２９を形成する。また、焦点３２９は、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように焦点中心３２９ｃ周りの対称性が崩れ、識別パターン部３２７から遠ざかる方向に伸びた扁平ビームプロファイルを呈している。

電子放出部４ｃから放出された電子は、電子放出源４ｂの陽極側端部（ｘ＝ｔｅ）付近から徐々に加速されるため、電子放出部４ｃ近傍における電子は、ターゲット５ｂに衝突する直前よりも低速であって、管径方向の電場の非対称性の影響を受けやすい。従って、本参考形態では、図８（ｆ）に示すように、電子放出源４ｂの陽極側端部（ｘ＝ｔｅ）付近のｘ０軸上の電位は、ｘ２軸上の電位より低く、識別パターン部３２７が設けられたｘ０軸側から電子を反発させる静電場の非対称性が形成される。

なお、かかる管周方向の電位分布の非対称性は、管軸方向の電位勾配を示す図８（ｅ）からも読み取られ、ｘ０軸、ｘ２軸上のそれぞれ電位は相違している部分を有している。

特に、ｘ０軸上の電位勾配がフラットな領域は、識別パターン部３２７が設けられている管軸方向の領域に対応しており、かかる非対称な電位勾配の支配要因となっていることが判る。ｘ０軸上の電位勾配がフラットな領域は、識別パターン部３２７のシート抵抗が低い為に、絶縁管３０２が規定する電位勾配が低減された領域に対応する。

管電圧Ｖａは、識別パターン部３２７の有無に依存せずに印加されている為、識別パターン部３２７に対応する領域より陰極側、陽極側のそれぞれの領域には、ｘ２軸上よりも高い電位勾配が形成されていることが、図８（ｅ）から読み取られる。

＜第３の参考形態＞
図９は、第３の参考形態に係るＸ線発生管３４０の二面図（ａ）、（ｂ）、図１（ｂ）の拡大図（ｃ）、断面図（ｄ）、電位勾配を示すグラフ（ｅ）、電位分布を示す断面図（ｆ）である。

図９（ａ）には、絶縁管３０２より低いシート抵抗を有する識別パターン部３４７が絶縁管３０２上に設けられたＸ線発生管３４０が示されている。

本参考形態の識別パターン部３４７は、第２の参考形態と同様に、印刷層３４７ｂにモデル番号とシリアル番号がテキストパターン３４７ａとして記録されている。本参考形態の識別パターン部３４７のシート抵抗は、絶縁管３０２のシート抵抗の１／１０である。

Ｘ線発生管３４０は、絶縁管３０２の１／１０のシート抵抗を有する識別パターン部３４７を備えている点において、第１の参考形態のＸ線発生管３００と相違する。

また、本参考形態の識別パターン部３４７は、電子放出源４ｂの陽極側端部（ｘ＝ｔｅ）と陽極５（ｘ＝ｔａ）の間に位置している。即ち、Ｘ線発生管３４０は、識別パターン部３４７が、管軸方向において、電子放出源４ｂと重ならない領域に設けられている点において、第２の参考形態のＸ線発生管３２０と相違する。

Ｘ線発生管３４０の内部空間の静電場は、陰極４と陽極５と絶縁管３０２と識別パターン部３４７とにより規定される。識別パターン部３４７が設けられた絶縁管３０２は、管周方向において不均一な絶縁特性を有しているため、図９（ｆ）に示すように、Ｘ線発生管３４０内の電位分布は、ｘ１軸（ｙ＝０）を挟んで非対称性を有している。かかる非対称な電位分布により、電子放出部４ｃから出た電子は、図９（ｂ）、（ｃ）に示すようにターゲット５ｂ上に、識別パターン部３４７に近づく方向にずれた焦点３４９を形成する。また、図９（ｂ）、（ｃ）、（ｆ）に示すように、焦点３４９は、焦点中心３４９ｃ周りの対称性が崩れ、識別パターン部３４７に近づく方向に伸びた扁平ビームプロファイルを呈している。

本参考形態では、図９（ｆ）に示すように、電子放出源４ｂの陽極側端部（ｘ＝ｔｅ）付近のｘ０軸上の電位は、ｘ２軸上の電位より高く、識別パターン部３４７が設けられたｘ０軸側に電子を吸引させる静電場の非対称性が形成される。

なお、かかる管周方向の電位分布の非対称性は、管軸方向の電位勾配を示す図９（ｅ）からも読み取られ、ｘ０軸、ｘ２軸上のそれぞれ電位は相違している部分を有している。

特に、ｘ０軸上の電位勾配がフラットな領域は、識別パターン部３４７が設けられている管軸方向の領域に対応しており、かかる非対称な電位勾配の支配要因となっていることが判る。ｘ０軸上の電位勾配がフラットな領域は、識別パターン部３４７のシート抵抗が低い為に、絶縁管３０２が規定する電位勾配が低減された領域に対応する。

管電圧Ｖａは識別パターン部３４７の有無に依存せずに印加されている為、識別パターン部３４７に対応する領域より陰極側、陽極側のそれぞれの領域には、ｘ２軸上よりも高い電位勾配が形成されていることが、図８（ｅ）から読み取られる。

以上、第２、第３の参考形態で説明したとおり、絶縁管上に形成した識別パターン部のシート抵抗が絶縁管より低い事に起因して、焦点の位置ずれ、焦点形状の変形が生じる場合があった。

＜第１の実施形態＞
図１は、本願発明の第１の実施形態に係るＸ線発生管１を示す断面図（ａ）、三面図（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、図１（ｂ）の部分拡大図１（ｃ）、電位分布を示す断面図（ｆ）、電位勾配グラフ（ｇ）である。図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ、第１の実施形態に係るＸ線発生管１の正面図、背面図、陰極側側面図、陽極側側面図である。

図１（ａ）、（ｅ）には、絶縁管２より高いシート抵抗を有する識別パターン部７が絶縁管２上に設けられたＸ線発生管１が第１の実施形態として示されている。

本実施形態の識別パターン部７は、第２，３の参考形態と同様に、印刷層７ｂにモデル番号とシリアル番号がテキストパターン７ａとして記録されている。本実施形態の識別パターン部７のシート抵抗は、絶縁管２のシート抵抗の１０倍である。また、本実施形態の識別パターン部７は、図１（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の各図に示す通り、管周方向の一部において、絶縁管２に付与されている。尚、図１（ｅ）は、図１（ｂ）の支持線Ａ−Ａの側から見た正面図であり、図１（ｆ）は、図１（ｂ）の支持線Ｂ−Ｂの側から見た背面図である。

本実施形態のＸ線発生管１は、絶縁管２の１０倍のシート抵抗を有する識別パターン部７を備えている点において、第２、第３の参考形態のＸ線発生管３２０、３４０と相違する。

本実施形態の識別パターン部７は、電子放出源４ｂの陽極側端部（ｘ＝ｔｅ）と陰極部材４ａとの接続部の（ｘ＝０）の間の領域に位置している。言い返ると、識別パターン部７は、電子放出源４ｂと管軸方向において重なって陰極４の側に位置している。

本実施形態の識別パターン部７が絶縁管２よりも高い絶縁性を有しているため、絶縁管２により規定される静電場に与える影響は絶縁管２が支配的となり、識別パターン部７は、絶縁管２により規定される静電場にほとんど影響を及ぼさない。従って、Ｘ線発生管１の内部空間の静電場は、識別パターン部を有さない第１の参考形態と同様に、陰極４と陽極５と絶縁管２で規定される。

識別パターン部７が設けられているものの、絶縁管２は、ｘ１軸を囲む管周方向において均一な絶縁特性を有しているため、図１（ｆ）、（ｇ）に示すように、Ｘ線発生管１内の電位分布は、ｘ１軸（ｙ＝０）の周りに回転対称性を有している。このため、電子放出部４ｃから出た電子は、ターゲット５ｂに向かって直進して加速され、図１（ｆ）に示すようにターゲット５ｂに焦点８を形成する。焦点８は、図１（ｃ）に示すように、焦点中心８ｃ周りに周方向の対称性を有した真円状のビームプロファイルを呈している。

なお、図１（ｆ）に示すように、本実施形態のＸ線発生管１の絶縁管２の電位分布の対称性は、Ｘ軸に平行な仮想的な３つの軸、ｘ０軸、ｘ１軸、ｘ２軸を代表させて説明される。３つの軸ｘ０軸、ｘ１軸、ｘ２軸は、ｙ、ｚ座標が、それぞれ、（−Ψ／２、０）、（０、０）、（＋Ψ／２、０）であって、ｘ方向と平行とられた仮想軸である。ただし、Ψは絶縁管２の外周径（直径）であり、ｘ方向は管軸方向に平行にとられている。

図１（ｆ）に示すように、電子放出源４ｂは陰極部材４ａから陽極部材５に向けて突出して陰極電位を規定している為、陰極部材４ａの側に近い等電位面は、電子放出源４の突出形状に依存してｘ１軸を挟んで軸対称に変形している。即ち、陰極部材４ａの側に近い電場は、管径方向に（ｙｚ面内に）おいてｘ１軸を挟んで軸対称な電位分布を有している。

また、図１（ｆ）に示すように、陽極５の側に近い等電位面は、電子放出源４の突出形状の影響が小さい為に、陽極５に倣い陽極５に平行に延在していることが読み取られる。

かかる管周方向の電位分布の対称性は、管軸方向の電位勾配を示す図７（ｅ）からも読み取られ、ｘ０軸上、ｘ２軸上のそれぞれ電位は、管軸方向に亘って（０≦ｘ≦ｔａ）よく一致している。なお、図１（ｇ）の電位勾配グラフに示す一点鎖線は、図７（ｅ）と同様に、陰極部材４ａから陽極部材５ａにかけて等間隔に等電位面が形成された仮想的なリニア電位勾配を示している。

以上のように、絶縁管２より高いシート抵抗を有する識別パターン部７が絶縁管２に設けられた場合は、絶縁管２の管周方向の対称性に基づき、焦点８および焦点中心８ｃは、識別パターン部７の影響を受けずに、ターゲット５ｂ上に形成されることが判る。

識別パターン部７は、絶縁管２がＸ線発生管１の静電場分布に影響を及ぼさない程度に高抵抗であれば良く、絶縁管２のシート抵抗より高いことが好ましく、絶縁管２のシート抵抗の１０倍以上であることがより好ましい。

絶縁管２のシート抵抗は、室温で、１×１０^１１〜１×１０^１６Ω／□の範囲が採用される。従って、識別パターン部７のシート抵抗は、１×１０^１６Ω／□以上であることが好ましい。

絶縁管２は、ガラス、セラミック等の絶縁体であって気密性、耐熱性を有する管状構造とされる。絶縁管２の絶縁性は、陽極５と陰極４との間に持続的に管電圧を印加可能なように絶縁性を有することが求められる。一方で、消費電力、発熱の制限の範囲内の管電流を許容する程度の導電性を付与することが可能である。導電性が付与された絶縁管は、絶縁管内外の帯電の影響を時定数τの数倍程度の時間で減衰させることが可能である。

導電性が付与された絶縁管は、管壁自体に導電性、半導体性を有する粒子を分散したバルク電流場電位規定の態様、あるいは、管壁の内側表面または外側表面に高抵抗膜、半導体膜を形成した電流場電位規定層の態様がとられる。

なお、時定数τ（秒）は、管軸方向に流れる帯電電荷の緩和時間に想到し、体積抵抗ρ誘電率εとしたときε×ρで与えられる可観測量であり、また、シート抵抗Ｒｓ、シート容量Ｃｓとしたとき、Ｒｓ×Ｃｓで与えられる可観測量である。

絶縁管２は、ガラス、セラミック等の金属酸化物が適用可能である。絶縁管２がセラミック管の場合、真空器気密容器の耐大気圧強度を担保する意図から、セラミック管の外表面に釉薬を塗布し焼成し、セラミック管本体に圧縮応力を形成する表面強化層とする場合がある（図６、表面強化層）。第１の実施形態においては、不図示の表面強化層を電流場電位規定層として利用している。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係るＸ線発生管２１を示す図２を用いて、第１の実施形態の変形例を説明する。

第２の実施形態のＸ線発生管２１は、第１の実施形態のＸ線発生管１とは、識別パターン部７の位置においてのみ相違する。

従って、識別パターン部７は、絶縁管２の１０倍のシート抵抗を有している点において、実施形態１と共通する。識別パターン部７は、絶縁管２が規定する静電場を乱さない為、電子放出源４ｂの陽極５側の端面よりも陽極側に位置していても、焦点の位置変動を生じない。すなわち、絶縁管２よりも高いシート抵抗を有する識別パターン部７は、絶縁管２の管軸方向の位置に依らずに本願発明の態様に含まれる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係るＸ線発生管３１ａ〜３１ｅを示す図３（ａ）〜（ｆ）を用いて第１の実施形態の変形例を説明する。

図３（ａ）〜（ｅ）の各図に示す第３の実施形態のそれぞれは、異なる態様で符号化された識別パターン部を備えている点において、第１の実施形態と相違する。

図３（ａ）に示す識別パターン部１７は、第１の実施形態の識別パターン部７のネガポジ反転したパターンが印刷されたものである。５５０ｎｍの可視光に対する反射率は、ベース部１７ｂが７５％、印字パターン部１７ａが１０％である。

また、図３（ｂ）に示す識別パターン部２７は、シリアル番号を二次元パターンコードに符号化したものである。なお、５５０ｎｍの可視光に対する反射率は、ベース部２７ｂが７５％、印字パターン部２７ａが５％である。２７ｃは、Ｘ線発生管３１ｂの管周方向の位置合わせを行うための位置基準である。識別パターン部７、１７、２７のいずれも、印字パターン部とベース部との間の反射率コントラストに基づき、光学的にパターンが読み取られる。

また、図３（ｃ）、（ｄ）に示す識別パターン部３７ａ、３７ｂは、シリアル番号を符号化した一次元バーコードである。識別パターン部３７ａと３７ｂとは、バーコードの配列方向が相違する。識別パターン部３７ａ、３７ｂのいずれも、識別パターン部７、１７、２７と同様に、反射率コントラストに基づいて光学的にパターンが読み取られる。

また、図３（ｅ）、（ｆ）に示す識別パターン部４７ａは、２７ａと同様に、Ｘ線発生管３１ｅの管周方向の位置合わせを行うための位置基準である。識別パターン部４７は、４７ａの識別性を高めるためのアイコンである。識別パターン部４７ａは、図３（ｆ）に示す通り、ｙｚ面内における管周方向において固有の位置に形成されている。

識別パターン部７、１７、２７、３７ａ、３７ｂ、４７はスクリーン印刷で設けているが、識別パターンの付与方法は、マスク印刷、インクジェット印刷、ジェルジェット印刷等のパターン付与手段に適宜置換可能である。また、識別パターンの付与方法は、パターンが形成されたラベルシートを絶縁管に添付する方法、および、絶縁管に添付したシートに印刷等によりパターンを形成する方法を含む。

以上のように、識別パターン部の形態は、光学センサ、静電場センサ等により識別可能であればよく。テキストパターンのみならず、アイコン、モノグラム、二次元パターンコード、一次元バーコード等が含まれる。光学的な識別手法は、反射強度分布を有するパターン部を読み取る形態、蛍光や燐光等の自発光形態の発光強度分布を読み取る形態が含まれる。光学的な識別手法に限らず、静電気、磁気、硬度、ヤング率等の様々な物理量の強度分布が本願発明の読み出し識別パターン部に含まれる。

なお、識別パターン部は、陰極、陽極上に設けることが考えられる。しかしながら、可能ではあるが、陰極、陽極上に識別パターン部を形成するスペースが制限される点、Ｘ線発生装置内の実装形態、製造時の搬送形態において、ケーブル、コリメータ、把持部材等によりマスクされ視認性が制限される場合があった。したがって、本願発明においては、識別性の観点から、絶縁管の外周上に識別パターン部が形成されているＸ線発生管を対象としている。

＜Ｘ線発生装置＞
次に、本願発明のＸ線発生管が適用されるＸ線発生装置の基本的な構成について説明する。図４に、本願発明の第４の実施形態に係るＸ線発生管１を備えたＸ線発生装置１０１が示されている。Ｘ線発生装置１０１は、Ｘ線発生管１、および、Ｘ線発生管１を駆動するための駆動回路１０６と、Ｘ線発生管１および駆動回路１０６を収納する収納容器１０７と、を備えている。

駆動回路１０６ａにより、陰極４および陽極５の間に管電圧Ｖａが印加され、ターゲット５ｂと電子放出源４ｂとの間に加速電界が形成される。ターゲット層５ｃの層厚と金属種とに対応して、管電圧Ｖａを適宜設定することにより、撮影に必要な線種を選択することができる。

Ｘ線発生管１及び駆動回路１０６を収納する収納容器１０７は、容器としての十分な強度を有し、かつ放熱性に優れたものが望ましく、その構成材料として、真鍮、鉄、ステンレス等の金属材料が用いられる。

収納容器１０７内のＸ線発生管１と駆動回路１０６以外の余空間には、絶縁性流体１０８が充填されている。絶縁性流体１０８は、電気絶縁性を有する液体で、収納容器１０７の内部の電気的絶縁性を維持する役割と、Ｘ線発生管１の冷却媒体としての役割とを有する。絶縁性流体１０８としては、鉱油、シリコーン油、パーフロオロ系オイル等の電気絶縁油、ＳＦ６等の絶縁性ガス等が用いられる。

なお、本実施形態において、駆動回路１０６は、収納容器１０７の内部にＸ線発生管１とともに収納されているが、収納容器の外部に配置しても良い。

Ｘ線発生装置１０１において、Ｘ線発生管１を交換する際に、絶縁管３に付与された識別パターン部７に基づいてＸ線発生装置１０１の調整または校正を行うことができるため、Ｘ線発生管１のＸ線放出特性のバラツキを効率的に補償できる。本実施形態では、絶縁管より高いシート抵抗の識別パターン部７を有している為に、識別パターン部７に由来する焦点位置や焦点形状の変動が抑制された状態で、Ｘ線発生装置１０１の調整を行うことができる。

この結果、Ｘ線発生装置１０１の各種調整を迅速化し、簡易なものとすることが可能となる。従って、Ｘ線発生装置１０１のＸ線放出特性を安定化するのみならず、Ｘ線発生装置１０１の稼働率を向上する事が可能となる。

なお、管電圧回路１０６ａから出力される管電圧が、識別パターン部７に基づいて調整される場合を本願発明は態様として含む。同様にして、カソード制御回路１０６ｂの制御の元に電子放出源４ｂから放出される電子放出量が、識別パターン部７に基づいて調整される場合を本願発明は態様として含む。なお、カソード制御回路１０６ｂは、図１に示す電子放出部４ｃからターゲット５ｂに向けて放出される電子放出量を制御するために、電子放出部４ｂに接続されている。

また、Ｘ線発生装置１０１は、識別パターン部７を識別する不図示の識別センサを備えることにより、Ｘ線発生管１を実装する際に、確実に、Ｘ線発生管に関する情報をＸ線発生装置１０１に出力することが可能となる。

＜Ｘ線撮影システム＞
次に、本発明のＸ線発生管が適用されるＸ線撮影システムの基本的な構成について説明する。図５は第５の実施形態に係るＸ線撮影システム２００を示す概略構成図である。

システム制御装置２０２は、Ｘ線発生装置１０１とＸ線検出装置２０１とを統合して制御する。Ｘ線発生装置１０１は駆動回路１０６の駆動信号のもとに曝射動作が制御される。駆動回路１０６は、システム制御装置２０２による制御の下に、Ｘ線発生管１に各種の制御信号を出力する。駆動回路１０６が出力する制御信号により、Ｘ線発生装置１０１から放出されるＸ線束の放出状態が制御される。

Ｘ線発生装置１０１から放出されたＸ線束は、被検体２０４を透過して検出器２０６で検出される。検出器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、処理された撮影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、入力された表示信号に基づく画像を、被検体２０４の撮影画像としてスクリーンに表示する。

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。

Ｘ線撮影システム２００において、Ｘ線発生管１を設置または交換する際に、絶縁管に付与された識別パターン部７に基づいてＸ線撮影システムシステム２００の撮影条件の調整を行うことができる。このとき、絶縁管より高いシート抵抗の識別パターン部を有している為に、識別パターン部に由来する焦点位置や焦点形状の変動が抑制された状態で、Ｘ線撮影システム２００の撮影条件の調整を行うことができる。

この結果、Ｘ線発生管１の製造ロット内バラツキ、撮影結果に及ぼす可能性のある製造ロット間バラツキの影響が効果的に抑制される。即ち、Ｘ線発生管１に固有の「くせ」が撮影品質に影響しないように、Ｘ線発生装置１０１の校正を行うことが可能となる。

本実施態様によれば、Ｘ線発生管１を実装する度に、Ｘ線撮影システム２００の各種調整を行う手間が省ける為、Ｘ線撮影システム２００の調整が迅速化され、作業負荷を軽減することが可能となる。従って、Ｘ線撮影システム２００の撮影品質を安定化するのみならず、Ｘ線撮影システム２００の稼働率を向上させる事が可能となる。

＜調整シーケンス＞
次に、図６（ａ）〜（ｃ）の各図を用いて、識別パターン部７を用いた調整シーケンスを説明する。

図６（ａ）は、本発明のＸ線発生管の製造工程に関わるＸ線発生管の管製造工程７００の各工程を例示するものである。

管製造工程７００は、以下の各ステップを含む。
・絶縁管を準備する工程（ステップ７０２）
・絶縁管の表面に表面強化層を形成する工程（ステップ７０４）
・陰極部材、陽極部材との接合を安定化する接合下地層を形成する工程（ステップ７０６）
・陰極部材と電子放出源とを接合し陰極を形成する工程（ステップ７０８）
・絶縁管と陰極とを接合する工程（ステップ７１０）
・陽極部材と電子放出源とを接合し陽極を形成する工程（ステップ７１２）
・絶縁管と陽極とを接合する工程（ステップ７１４）
・絶縁管、陰極、陽極により形成される外囲器の内部を加熱し真空排気する工程（ステップ７１６）
・外囲器を封止する工程（ステップ７１８）
・外囲器の真空度を検査する工程（ステップ７２０）
・陽極・陰極間の耐電圧特性を検査する工程（ステップ７２２）
・外囲器の外願を検査する工程（ステップ７２４）
・陽極電流等を測定しＸ線発生管に実装された電子放出部の電子放出特性を検査する工程（ステップ７２６）
・Ｘ線発生管のＸ線放出特性を検査する工程（ステップ７２８）
等を含む。

識別パターン部は、ステップ７０２からステップ７２８の任意のステップの間、或いは、ステップにおいて、絶縁管に付与することが可能である。

また、識別パターン部が付与された工程以降の任意の製造工程、製造工程間において、付与後の識別パターン部に基づいて、製造条件の調整が可能である。

例えば、ステップ７０４以前の工程において、絶縁管の濡れ性に関わる情報が関連付けられた識別パターン部が付与され、ステップ７０４、７０６いずれかの層形成工程において、識別パターン部に基づき調整された層形成条件で層形成することが可能となる。同様にして、絶縁管の濡れ性に関わる情報が関連付けられた識別パターン部が付与され、ステップ７１０、７１４いずれかの接合工程において、識別パターン部に基づき調整された接合条件で接合を行うことが可能となる。

また、ステップ７１２以降ステップ７２８以前の工程において、ターゲットの特性に関わる情報が関連付けられた識別パターン部が絶縁管に付与され、識別パターン部に基づいてＸ線発生管の放出特性を調整することが可能である（ステップ７３０）。

なお、識別パターン部は、Ｘ線発生管に関わる情報自体が符号化されたものでも良いし、Ｘ線発生管に関わる情報と関連付けられた識別コードが符号化されたものでも良い。即ち、Ｘ線発生管に関わる情報と、関連付けられた識別コードとが、記憶媒体に格納され、かかる記憶媒体から、識別コードに関連付けられたＸ線発生管に関わる情報を読み出すことも、本願発明のＸ線発生管の調整方法の態様に含まれる。

図６（ｂ）は、Ｘ線発生装置を製造する装置製造工程７５０の各工程を例示するものである。

装置製造工程７５０は、以下の工程を含む。
・管製造工程７００
・収納容器にＸ線発生管を収納する工程（ステップ７３０）
・管電圧回路をＸ線発生管および収納容器に実装する工程（ステップ７３２）
・カソード制御回路をＸ線発生管に実装する工程（ステップ７３４）
・装置製造工程７５０は、収納容器のＸ線発生管の余空間に絶縁油を充填する工程（ステップ７３６）
・収納容器を封止しモノタンクを形成する工程（ステップ７３８）
・モノタンクの耐圧を検査する工程（ステップ７４０）
・Ｘ線発生装置のＸ線放出特性を検査する工程（ステップ７４２）
と、を含む。

本願発明において、識別パターン部は、ステップ７００からステップ７３４のいずれのステップの間、或いは、ステップにおいて、絶縁管に付与することが可能である。

また、識別パターン部が付与された工程以降の任意の製造工程、製造工程間において、付与後の識別パターン部に基づいた製造工程の製造条件の調整が可能である。

例えば、ステップ７３０以前の工程において、Ｘ線発生管の管電流―管電圧特性に関わる情報が関連付けられた識別パターン部が付与され、ステップ７４０または７４２において、識別パターン部に基づいて、Ｘ線発生装置を駆動する駆動条件が調整可能される。かかる駆動回路の調整されるパラメータには、電子放出源が放出する電子放出量が含まれる。また、かかる駆動回路の調整されるパラメータには、Ｘ線発生管の管電圧の上限が含まれる。Ｘ線発生管毎に管電圧の上限が設定されることにより、Ｘ線発生装置の放電破壊のリスクを低減することが可能となる。

なお、Ｘ線発生管毎に識別される管電圧の上限は、管耐圧検査（ステップ７２２）、および、装置耐圧検査（ステップ７４０）により決定される。

図６（ｃ）は、本発明のＸ線撮影システムのシステム化に関わる工程７８０の各工程を例示するものである。

システム化工程７８０は、システム制御装置のもとにＸ線発生装置とＸ線検出装置とが統合して制御されるように、システム制御装置、Ｘ線発生装置、Ｘ線検出装置とを接続する工程（ステップ７６０）を含む。

さらに、システム化工程７８０は、システム制御装置に表示装置を接続する工程（７６２）、システム制御装置に記憶装置を接続する工程（ステップ７６４）を含む。

本実施形態のシステム化工程７８０において、Ｘ線発生管毎に固有の「くせ」が撮影品質に影響しないように、Ｘ線撮影条件の調整を行うことが可能となる。（ステップ７７０）。本実施態様によれば、撮影の度に、Ｘ線発生管に関する各種調整を行う手間が省ける為、Ｘ線撮影システムの調整が迅速化され、作業負荷を軽減することが可能となる。

また、本実施形態のシステム化工程７８０において、図５に示す表示装置２０３に対してシステム制御装置２０２は撮影画像信号または撮影条件信号を出力し、表示装置２０３はスクリーンに撮影画像または撮影条件を表示させる。かかる撮影条件に、識別パターン部に基づいて取得したＸ線発生管１に関わる情報が含まれる。（ステップ７７２）が可能となる。この結果、Ｘ線発生装置を分解することなく、Ｘ線発生管に関わる情報をＸ線撮影システムの操作者は認知することが可能となる。

また、本実施形態のシステム化工程７８０において、識別パターン部に基づいて、図５に示す記録装置２０９に対してシステム制御装置２０２は記録指令を行うことで、Ｘ線発生管に関わる情報を記録させること（ステップ７７４）が可能となる。この結果、Ｘ線発生装置を開けることなく、Ｘ線発生管に関わる情報を操作者は、撮影画像と関連付けて読み出すことが可能となる。

なお、本願発明は、反射型のターゲットを備えた反射型Ｘ線発生管も実施態様に含むものである。

１ Ｘ線発生管
２ 絶縁管
４ 陰極
４ｂ 電子放出部
５ 陽極
５ｂ ターゲット
７ 識別パターン部

Claims (16)

1. 絶縁管と、前記絶縁管の管軸方向における一端に接続され電子放出部を備える陰極と、前記絶縁管の他端に接続され電子の照射によりＸ線を放出するターゲットを備える陽極と、を備えたＸ線発生管であって、
   前記絶縁管の外周に識別パターン部が付与され、前記識別パターン部は、前記絶縁管のシート抵抗の１０倍以上のシート抵抗を有することを特徴とするＸ線発生管。
2. 前記識別パターン部の前記シート抵抗は１×１０^１６Ω／□以上であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生管。
3. 前記識別パターン部は、前記Ｘ線発生管に関わる情報が符号化されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線発生管。
4. 前記情報は、前記Ｘ線発生管の製造に関わる日付、時刻、型番、ロット番号、シリアル番号、製造装置、製造工場、検査装置、検査者の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生管。
5. 前記識別パターン部は、前記Ｘ線発生管の管周方向の位置合わせを行うための位置基準であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
6. 前記識別パターン部は、光学センサ、静電場センサにより識別可能なパターンを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
7. 前記識別パターン部は、一次元バーコード、二次元パターンコード、テキストパターンの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＸ線発生管と、
   前記Ｘ線発生管を駆動する駆動回路と、を有するＸ線発生装置。
9. 前記駆動回路は、前記陰極と前記陽極との間に管電圧を印加する管電圧回路を含み、
   前記識別パターン部に符号化され記録された前記管電圧の調整に係る情報に基づいて前記管電圧回路が調整され、調整された前記管電圧で駆動されることを特徴とする請求項８に記載のＸ線発生装置。
10. 前記駆動回路は、前記電子放出部からの電子放出量を制御するカソード制御回路を含み、
    前記識別パターン部に符号化され記録された前記電子放出量の調整に係る情報に基づいて前記カソード制御回路が調整され、調整された前記電子放出量で駆動されることを特徴とする請求項８または９に記載のＸ線発生装置。
11. 前記識別パターン部を識別する識別センサをさらに備えていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
12. 請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、
    前記Ｘ線発生装置から発生し被検体を透過した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線検出装置とを統合して制御するシステム制御装置と、
    を有するＸ線撮影システムであって、
    前記システム制御装置は、前記識別パターン部に符号化され記録された前記撮影条件の調整に係る情報に基づいて前記撮影条件を調整することを特徴とするＸ線撮影システム。
13. 前記システム制御装置から出力された撮影画像信号または撮影条件信号が入力され、前記撮影画像または前記撮影条件を表示する表示装置をさらに有し、
    前記システム制御装置は、前記表示装置に前記識別パターン部に基づいて前記Ｘ線発生管に関わる情報を表示することを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影システム。
14. 絶縁管を有するＸ線発生管と、
    前記Ｘ線発生管を駆動する駆動回路と、を有するＸ線発生装置の調整方法であって、
    前記Ｘ線発生管は、前記絶縁管に前記Ｘ線発生管に関する情報が符号化された識別パターン部を有し、
    前記識別パターン部は、前記絶縁管のシート抵抗の１０倍以上のシート抵抗を有し、かつ、前記駆動回路の駆動条件の調整に係る情報が符号化され記録されており、
    前記識別パターン部に記録された前記情報に基づいて、前記駆動回路の前記駆動条件を調整することを特徴とするＸ線発生装置の調整方法。
15. 前記Ｘ線発生管は、電子放出部と前記電子放出部から放出された電子によりＸ線を発生するターゲットとを有し、
    前記駆動回路は、前記電子放出部からの電子放出量を制御するカソード制御回路を有し、
    前記駆動条件は、前記識別パターン部に基づいて調整される前記電子放出量であることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線発生装置の調整方法。
16. 前記Ｘ線発生管は、電子放出部と前記電子放出部から放出された電子によりＸ線を発生するターゲットとを有し、
    前記駆動回路は、前記電子放出部と前記ターゲットとの間に管電圧を印加する管電圧回路を有し、
    前記駆動条件は、前記識別パターン部に基づいて設定される前記管電圧の上限であることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線発生装置の調整方法。

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