JP7005534B2 - Ｘ線の生成に使用するためのカソードアセンブリ - Google Patents

Description

本明細書で開示される主題は、Ｘ線管に関し、特に、Ｘ線の生成に使用するためのＸ線カソードシステムに関する。

様々な種類の医用撮像システムおよび治療システム（たとえば放射線治療システム）は、その操作の一部としてＸ線を発生する。たとえば、撮像技術に関しては、Ｘ線の示差透過に基づくものとしては、蛍光透視、マンモグラフィ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、Ｃアーム血管造影、トモシンセシス、従来のＸ線撮影方等が挙げられるが、これらに限定されない。このような状況でのＸ線の生成は、一般に、Ｘ線管を用いて行われる。Ｘ線管は、典型的には、高い加速で電子を放出するカソードのような電子エミッタを含む。放出された電子の一部はターゲットアノードに衝突する。電子がターゲットアノードと衝突すると、Ｘ線が生成され、これは適切な撮像装置または処理装置に使用され得る。

米国特許出願公開第２０１７／０９２４５６号明細書

熱電子カソードシステムでは、熱電子効果によって、すなわち加熱に応答して電子を放出するフィラメントが存在する。このようなシステムにおける１つの課題は、高ビーム電流と共に電子エミッタの長い寿命を提供することである。特に、高ビーム電流は、エミッタを２６００°Ｃに近い高温に加熱することによって発生する。これらの温度で、エミッタ材料、典型的には金属（たとえばタングステン）が蒸発する。蒸発速度は温度の上昇とともに増加する。したがって、Ｘ線管の電子エミッタの有用な寿命は、特に高ビーム電流の使用において制限され得る。

一実施形態では、カソードアセンブリが提供される。この実施形態によれば、カソードアセンブリは、加熱されたときに電子放出表面をそれぞれ含む少なくとも２つのフラットフィラメントであって、第１のフラットフィラメントは、第２のフラットフィラメントの電子放出領域よりも小さい電子放出領域を有する少なくとも２つのフラットフィラメントと、フラットフィラメントの第１の寸法に沿って配置された一組の幅バイアス電極であって、動作中にフラットフィラメントによって生成された焦点の幅を制御する、一組の幅バイアス電極と、フラットフィラメントの第２の寸法に沿って配置された一組の長さバイアス電極であって、動作中の焦点の長さを制御する、一組の長さバイアス電極とを含む。

さらなる実施形態では、Ｘ線管が提供される。この実施形態によれば、Ｘ線管は、アノードおよびカソードを含む。カソードは、加熱されると電子を放出する一対のフラットフィラメントであって、第一のフラットフィラメントは一対のフラットフィラメントの第二のフラットフィラメントよりも長い、一対のフラットフィラメントと、第１の寸法に沿って一対のフラットフィラメントの両側に配置された一対の幅バイアス電極と、第１の寸法に垂直な第２の寸法に沿って、一対のフラットフィラメントの両側に配置された一対の長さバイアス電極とを含む。

追加の実施形態では、ターゲット上に電子ビーム焦点を生成する方法が提供される。この方法によれば、ターゲット上の電子ビーム焦点のサイズを指定する入力が受け取られる。入力に基づいて、カソードアセンブリの第１のエミッタフィラメントと第２のエミッタフィラメントとが選択される。入力が第１の焦点サイズを指定する場合、第１のエミッタフィラメントが選択され、入力が第２の焦点サイズを指定する場合、第１のエミッタフィラメントまたは第２のエミッタフィラメントのいずれかが選択され、入力に第３の焦点サイズを指定する場合、第２のエミッタフィラメントが選択される。選択されたエミッタフィラメントは、ターゲット上の入力によって指定されたサイズの電子ビーム焦点を生成するように操作される。

本発明のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。

本開示の実施形態による、例示的なＣＴ撮像システムの概略図である。 本開示の実施形態による、アノードおよびカソードアセンブリを含むＸ線管アセンブリの実施形態を示す。 本開示の実施形態による、非対称カソードアセンブリを示す。 本開示の実施形態による、短いエミッタフィラメントの実施態様を示す。 本開示の実施形態による、長いエミッタフィラメントの実施態様を示す。 本開示の実施形態による、カソードアセンブリで使用するための幅バイアス電極層を示す。 本開示の実施形態による、カソードアセンブリで使用するための長さバイアス電極層を示す。 本開示の実施形態による、両端に固定された隔壁の実施態様を示す。 本開示の実施形態による、一端に固定された隔壁の実施態様を示す。 本開示の実施形態による、長さバイアス電極および幅バイアス電極の幾何学的形状および間隔寸法を示す。 本開示の実施形態による、コールドトラックおよび幅バイアス電極の幾何学的形状および間隔寸法を示す。 本開示の実施形態による、非対称カソードによって生成される電子ビームの動作図を示す。 本開示の実施形態による、非対称カソードの異なる電極に対する焦点サイズのオーバーラップを図示する。

１つまたは複数の特定の実施態様を以下で説明する。これらの実施態様の簡潔な説明を提供する努力において、実際の実施態様のすべての特徴が本明細書に記載されているわけではない。このような実際の実施態様の開発はいずれも、エンジニアリングまたは設計プロジェクトにおいて見られるような、システム関連の制約やビジネス関連の制約の遵守など、開発者の特定の目標を達成するための実施態様固有の判断を多数行う必要があり、これは実施態様ごとに変わると思われる。さらに、そのような開発努力は、複雑であり、時間を消費するものであろうが、本開示の利点を有する当業者とって、設計、製作、および製造の日常的な仕事であろうことを認識すべきである。

本主題の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」および「前記（ｓａｉｄ）」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することを意図している。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることを意図し、記載の要素以外にもさらなる要素が存在してもよいことを意味する。

本明細書中で議論されるように、Ｘ線の発生において使用される電子エミッタ（すなわち、カソードアセンブリ）に関しては、電極の流れを放出するために使用され得る熱電子フィラメントが開示される。熱電子フィラメントは、熱エネルギーの印加によってフィラメントの表面から電子を放出するように誘導され得る。実際、フィラメント材料が高温になるほど、放出される電子の数が多くなる。フィラメント材料は、典型的には、熱電子効果によって電子を発生する能力と、場合によっては約２５００°Ｃ以上の高熱に耐える能力とのために選択される。好適なフィラメント材料の例は、タングステンまたはドープされたタングステン（すなわち、不純物を添加したタングステン）または被覆されたタングステン基板のようなタングステン誘導体である。

現在記載されている実施形態によれば、介入Ｘ線管は、２つの異なる電子エミッタ（すなわちフィラメント）長さを有するカソードを使用し、各エミッタは、典型的にはフラットエミッタまたはコイル状のタングステンワイヤである。より長いエミッタを用いて、高出力の大焦点（たとえば、１．０ＩＥＣ）露光（すなわち、記録モード露光）が行われる。より短いエミッタフィラメントを用いて、小さなスポット寸法（たとえば、０．６ＩＥＣ）を用いた蛍光モード露光を行う。焦点サイズは、主に、長さおよび幅バイアス電極を介して制御される。大きな負（－）電位を印加することによってビームを完全に遮断することができる「グリッディング」用の電極を設けることもできる。

したがって、本発明のアプローチに従って、２つのフラットエミッタである、より長いエミッタフィラメントおよびより短いエミッタフィラメントを含み、グリッディングおよび電圧制御された焦点サイズ制御を有する非対称フラットエミッタカソード設計が提供される。一実施態様では、長いエミッタおよび短いエミッタによって生成される焦点サイズは、０．５ＩＥＣ～０．６ＩＥＣの範囲にわたってオーバーラップする。したがって、１つのエミッタフィラメント（短いフィラメント）は、小さな（たとえば０．６ＩＥＣ）および集中した（たとえば０．３ＩＥＣ）焦点を生成するのに適しており、一方、より長いエミッタフィラメントは、小さい（たとえば、０．６ＩＥＣ）および大きな（たとえば、１．０ＩＥＣ）焦点を生成するのに適している。ここで使用されるＩＥＣとは、国際電気標準会議によって公布された焦点サイズの規格を指す。これらの規格（ここではＩＥＣの頭字語で示されている）の下では、公称焦点値（ｆ）０．３（たとえば、集中）は、幅０．３ｍｍ～０．４５ｍｍ、長さ０．４５ｍｍ～０．６５ｍｍの焦点寸法に対応し、公称焦点値０．６（たとえば、小）は、幅０．６ｍｍ～０．９ｍｍ、長さ０．９ｍｍ～１．３ｍｍの焦点寸法に対応し、公称焦点値１．０（たとえば、大）は、幅１．０ｍｍ～１．４ｍｍ、長さ１．４ｍｍ～２．０ｍｍの焦点寸法に対応する。

この焦点サイズの冗長性は、撮像システムが小さな焦点手順（たとえば、蛍光透視検査）のために短いまたは長いエミッタを使用することを可能にする。したがって、作動中に、システムは、エミッタフィラメント間で摩耗（たとえば、動作時間）を広げるか均衡させるために、あるいは、エミッタフィラメントの１つ（たとえば、オープンフィラメントエラー）が残りの動作可能フィラメントへの切り替えに失敗した場合に、エミッタフィラメント間で切り替えてもよい。通常の動作条件下では、冗長性はエミッタの寿命を延長することを可能にする。

以上のことを念頭に置いて、そのような非対称カソードを詳細に議論する前に、本明細書に記載されるような非対称カソードを組み込むことができる撮像システムの一般化された実施形態を議論することが有用であり得る。次に図を参照すると、図１は、画像データを取得および処理するためのＸ線ベースの撮像システム１０を示す。図示された実施形態では、システム１０は、異なる角度と位置とで患者（または画像化されたオブジェクト）を撮像するための回転と並進の態様を含む（Ｃアーム、コンピュータ断層撮影、トモシンセシス型システムなど）が、このような構成要素は、非対称カソードを使用することができる各タイプの撮像システムには存在しないことが理解されるべきである。一般に、撮像システム１０は、患者または撮像された物体を通るＸ線の差分伝送に対応するデータを生成および取得するために使用される。本明細書で議論する撮像システム１０は、一般に、医用撮像の文脈で説明されてもよいが、そのような例や文脈は単に説明や理解を容易にするために提供されたものであり、本明細書で説明する非対称カソードは、工業的およびセキュリティのイメージングのコンテキストにおいて、たとえば、製造された部品、乗客、手荷物、パッケージなどを非破壊的に検査するために、等しく有用であり得ることが理解されるべきである。

図１に示す実施形態では、撮像システム１０は、Ｘ線源１２を含む。本明細書で詳細に説明するように、光源１２は、Ｘ線管のような１つ以上の従来のＸ線源を含むことができる。たとえば、光源１２は、非対称カソードアセンブリ１４（詳細は後述する）およびアノード１６を有するＸ線管を含むことができる。非対称カソードアセンブリ１４は電子流１８（すなわち、電子ビーム）を加速し、その一部はターゲットアノード１６に影響を与える可能性がある。アノード１６に衝突する電子ビーム１８は、Ｘ線ビーム２０の放射を引き起こす。

光源１２は、ビームリミッタまたは整形器２２（たとえば、コリメータ）に近接して配置することができる。ビームリミッタまたは整形器２２は、典型的には、対象物２４または物体が配置される領域に通過する１つまたは複数のＸ線ビーム２０のサイズおよび形状を画定する。各Ｘ線ビーム２０は、検出器アレイの構成および／または所望のデータ収集方法に応じて、一般に扇形または円錐形であってもよい。各Ｘ線ビーム２０の減衰部分２６は、対象物または物体を通過し、概して参照番号２８で表される検出器アレイに衝突する。

検出器２８は、一般に、Ｘ線ビームが撮像システム１０の視野内に配置された対象物または物体を通過した後、またはその周囲を通過した後にＸ線ビーム２０を検出する複数の検出器素子によって形成される。各検出器素子は、ビームが検出器２８に当たったときに検出器素子の位置に入射するＸ線ビームの強度を表す電気信号を生成する。電気信号が取得され、処理されて、１つ以上の走査データセットが生成される。

図示された例では、システムコントローラ３０は、検査および／または較正プロトコルを実行し、取得した画像データを処理するように撮像システム１０の動作を命令する。光源１２は、典型的には、システムコントローラ３０によって制御される。一般に、システムコントローラ３０は、Ｘ線検査シーケンスに対して、電力、焦点位置、制御信号などを供給する。検出器２８は、システムコントローラ３０に結合され、システムコントローラ３０は、検出器２８によって生成された信号の取得を命令する。システムコントローラ３０はまた、ダイナミックレンジの初期調整、デジタル画像データのインターリーブなどの、様々な信号処理およびフィルタリング機能を実行することができる。本コンテキストでは、システムコントローラ３０は、信号処理回路および関連するメモリ回路も含むことができる。以下により詳細に説明するように、関連するメモリ回路は、システムコントローラ３０によって実行されるプログラム、ルーチン、および／または符号化アルゴリズム、構成パラメータ、画像データなどを記憶することができる。一実施形態では、システムコントローラ３０は、汎用コンピュータシステムまたは特定用途コンピュータシステムのようなプロセッサベースのシステムの全部または一部として実装されてもよい。

図１の例示された実施形態では、システムコントローラ３０は、モータコントローラ３６を介して線形位置決めサブシステム３２および回転サブシステム３４の移動を制御することができる。撮像システム１０が光源１２および／または検出器２８の回転を含む実施形態では、回転サブシステム３４は、対象物２４に対して光源１２、ビーム整形器２２、および／または検出器２８を回転させることができる。回転サブシステム３４は、Ｃアームまたは回転ガントリを含むことができることに留意されたい。患者または対象物２４に対して異なる角度で画像が取得されないシステム１０では、回転サブシステム３４が存在しない可能性がある。

線形位置決めサブシステム３２は、撮像される対象物または物体が位置決めされるテーブルまたは支持体を線形に変位させることができる。したがって、テーブルまたは支持体は、撮像ボリューム（たとえば、光源１２と検出器２８との間に位置するボリューム）に関して直線的に移動され、対象物または物体の特定の領域からのデータの取得を可能にし、したがって、これらの特定の領域に関連する画像の生成を可能にする。さらに、線形位置決めサブシステム３２は、Ｘ線ビーム２０の形状および／または方向を調整するために、ビーム整形器２２の１つまたは複数の構成要素を変位させることができる。さらに、光源１２および検出器２８が、ｚ軸（すなわち、患者テーブルまたは支持体の長さおよび／または撮像ボアの長手方向に一般的に関連する軸）に沿って、拡張されたまたは十分な被覆を提供するように構成されている、および／または対象物または物体の直線運動を必要としない実施形態では、線形位置決めサブシステム３２は存在しなくてもよい。

光源１２は、システムコントローラ３０内に配置されたＸ線コントローラ３８によって制御されてもよい。Ｘ線コントローラ３８は、光源１２に電力およびタイミング信号を供給するように構成されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、Ｘ線コントローラ３０は、焦点位置および／またはサイズを指定するように構成されてもよく、本明細書で説明する特定の実施形態では、非対称カソードのフィラメント要素は、所定の手順の間に使用される。

システムコントローラ３０はまた、データ収集システム（ＤＡＳ）４０を含むことができる。一実施形態では、検出器２８は、システムコントローラ３０、特にデータ収集システム４０に結合される。データ収集システム４０は、検出器２８の読み出し電子回路によって収集されたデータを受信する。データ収集システム４０は、典型的には、検出器２８からサンプリングされたアナログ信号を受信し、コンピュータ４２のようなプロセッサベースのシステムによるその後の処理のためにデータをデジタル信号に変換する。あるいは、検出器２８は、サンプリングされたアナログ信号をデータ収集システム４０に送信する前にデジタル信号に変換することができる。

図示された実施形態では、コンピュータ４２がシステムコントローラ３０に結合されている。データ収集システム４０によって収集されたデータは、その後の処理のためにコンピュータ４２に送信され得る。たとえば、検出器２８から収集されたデータは、データ収集システム４０および／またはコンピュータ４２で前処理および較正を受け、撮像中の対象物または物体の有用な撮像データを生成することができる。一実施形態では、コンピュータ４２は、検出器２８から収集されたデータをフィルタリングおよび処理するためのデータ処理回路４４を含む。

コンピュータ４２は、コンピュータ４２によって処理されたデータ、コンピュータ４２によって処理されるデータ、またはコンピュータ４２によって実行されるルーチンおよび／またはアルゴリズムを格納することができるメモリ４６を含むか、または通信することができる。所望の量またはタイプのデータおよび／またはコードを記憶することができる任意のタイプのコンピュータアクセス可能メモリデバイスが、撮像システム１０によって利用され得ることが理解されるべきである。さらに、メモリ４６は、システム１０に対してローカルおよび／またはリモートであり得る、類似または異なるタイプの磁気デバイス、固体デバイス、または光学デバイスなどの１つ以上のメモリデバイスを含むことができる。

コンピュータ４２はまた、システムコントローラ３０（すなわち、走査動作およびデータ収集）によって可能にされる特徴を制御するように適合されてもよい。さらに、コンピュータ４２は、キーボードおよび／または他の入力装置を備えたオペレータワークステーション４８を介してオペレータからコマンドおよび走査パラメータを受信するように構成され得る。これにより、オペレータは、オペレータワークステーション４８を介してシステム１０を制御することができる。したがって、オペレータは、コンピュータ４２から、再構成画像および／またはシステム１０に関連する他のデータを観察することができる。同様に、オペレータは、オペレータワークステーション４８を介して、撮像または較正ルーチンを開始し、画像フィルタを選択して適用するなどのことができる。

図示されるように、システム１０は、オペレータワークステーション４８に結合されたディスプレイ５０を含んでもよい。さらに、システム１０は、オペレータワークステーション４８に結合され、システム１０によって生成された画像を印刷するように構成されたプリンタ５２を含む。ディスプレイ５０およびプリンタ５２はまた、直接またはオペレータワークステーション４８を介してコンピュータ４２に接続されてもよい。さらに、オペレータワークステーション４８は、画像アーカイブおよび通信システム（ＰＡＣＳ）５４を含むか、またはそれに結合され得る。なお、ＰＡＣＳ５４は、遠隔システム５６、放射線科情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）、または内部または外部ネットワークに結合されてもよく、これにより、異なる場所にいる他のものが画像データにアクセスすることができる。

前述の一般的なシステムの説明を念頭に置いて図２を参照すると、この図は、非対称カソードアセンブリ１４およびアノード１６の実施形態を含む、Ｘ線管アセンブリの実施形態の態様を概略的に示す。図示された実施形態では、非対称カソードアセンブリ１４とターゲットアノード１６とは互いに向かって配向されている。アノード１６は、タングステン、モリブデン、または銅を含む、あらゆる適切な金属または複合材料で製造されてもよい。アノードの表面材料は、通常、アノード１６に衝突する電子によって生じる熱に耐えるように、比較的高い耐熱値を有するように選択される。特定の実施形態では、アノード１６は図示のように回転ディスクであってもよいが、他の実施態様では、アノードは使用中に静止していてもよい。回転するアノードの実施態様では、アノード１６は、入射熱エネルギーを広げ、より高い温度許容度を達成するために、高速（たとえば毎分１０００～１万回転）で回転されてもよい。アノード１６の回転により、Ｘ線焦点７２（すなわち、電子が衝突するアノード上の位置）の温度は、アノード１６が回転されない場合よりも低い値に保たれ、したがって、高フラックスＸ線実施形態の使用を可能にする。

カソードアセンブリ１４によって生成された電子ビーム１８は、アノード１６上のＸ線焦点７２に集束される。カソードアセンブリ１４とアノード１６との間の空間は、典型的には、他の原子との電子衝突を最小にし、電位を最大にするために排気される。場合によっては、使用中に１４０ｋＶ、シーズニング中および医用撮像に関連する他の調製プロトコル中に１７５ｋＶの高さで、強い電位がカソード１４とアノード１６との間に典型的に生成され、これにより、熱電子効果によりカソード１４から放出された電子がアノード１６に強く引き付けられる。得られた電子ビーム１８はアノード１６に向けられる。その結果生じる焦点７２への電子衝撃は、制動放射効果、すなわち制動放射を介してＸ線ビーム２０を生成する。

図示されたカソードアセンブリ１４は、一組のバイアス電極６０（すなわち偏向電極）を含む。図の例では、４つのバイアス電極は、長さバイアス電極６２（すなわち、長さ内側（Ｌ－ｉｂ）バイアス電極および長さ外側（Ｌ－ｏｂ）バイアス電極）と、幅バイアス電極６４（すなわち、幅左（Ｗ－ｌ）バイアス電極および幅右（Ｗ－ｒ）バイアス電極）とを含み、これらは共に電子集束レンズとして使用できる本明細書で説明する実施態様によれば、バイアス電極６０は異なる有効長さを有するが同じ幅（すなわち、共通の幅）を有し、アノード１６上に苦情焦点を生成するために電極上に狭い範囲の集束電圧（例：－４ｋＶ～＋４ｋＶ）で使用される。シールド７０は、バイアス電極６０を囲むように配置され、カソード電位に接続されてもよい。シールド７０は、たとえば、電極形状の鋭い特徴に起因するピーク電界を減少させるのに役立ち、したがって、高電圧安定性を改善する。さらに、高度に研磨されたシールド７０は、カソード１４によって吸収された熱負荷または総吸収熱電力を低減する。

特定の実施形態では、抽出電極６９が含まれ、カソードアセンブリ１４とアノード１６との間に配置される。他の実施形態では、抽出電極６９は含まれない。抽出電極を含めると、抽出電極を、カソード１４よりも２０ｋＶ高い電位に保持できる。開口７１は、抽出電極６９を通る電子の通過を可能にする。

上述したように、フラットフィラメント６８の温度は、使用時にフィラメント６８から電子が放出されるように調節される（たとえば、電子放出温度以上に加熱された場合）。電子の大部分はフィラメント６８によって画定される平面領域に垂直な方向に放出される。こうして得られた電子ビーム１８は、バイアス電極６０によって取り囲まれる。バイアス電極６０は、能動ビーム操作を使用することにより、電子ビーム１８をアノード１６上の焦点７２に集束させるのに役立つ。すなわち、バイアス電極６０は、電子ビーム１８を電気的に偏向させるように双極子場をそれぞれ生成してもよい。次に、電子ビーム１８の偏向を用いて、電子ビーム１８における焦点のターゲティングを支援してもよい。幅バイアス電極６４は、得られた焦点７２の幅を画定するのを助けるために使用され得るが、長さバイアス電極６２は、得られた焦点７２の長さを画定するのを助けるために使用され得る。本実施態様によれば、バイアス電極６０に関連する集束電圧は、－４ｋＶから＋４ｋＶの範囲であり、ターゲット上に苦情焦点（すなわちアノード）を生成する。

上記の図および議論は、一般的には、概略的なレベル、カソードアセンブリの特定の態様、およびＸ線を生成するためにそのようなカソードアセンブリを使用することができる撮像システムに関する。ここで、カソードアセンブリに使用するための非対称フラットエミッタのある種の構造的側面について、ここで紹介し、議論する。本明細書で説明するように、図示例では、非対称カソードは、配置されたときに、異なるフラットフィラメントが異なる有効長を有するマルチフィラメントカソードであることが記載されている。本実施例では、フラットフィラメントは単純なフラットフィラメントであり、各フラットフィラメントは、１つの温度ゾーンを有し、同じまたは同等の幅を有するが、これらの因子は、他の実施態様では変化し得る。得られたカソードは、一実施形態では、バイアス電圧の精度または誤差に対する許容度が±２．０％以上であり、グリッド電圧が≦－８ｋＶであり、幅バイアス範囲が０．３ｋＶから＋２ｋＶであり、長さバイアス範囲が±４ｋＶｍａｘである。他の実施形態では、これらの値は、所望のシステム構成に基づいて変化し得る。

本実施例は、一般に、２つのフィラメント（すなわち、より短いフィラメントとより長いフィラメント）を有するものとして説明されているが、他の実施形態では、異なる有効長さの２つ以上のフィラメントがカソードアセンブリ内に存在してもよいことを理解されたい。さらに、本明細書に記載されるフィラメントは長さが効果的に異なるが、フィラメントは、それらが支持する焦点のサイズに関して操作的にオーバーラップし、フィラメントについて支持される焦点のサイズにおいてある程度の冗長性を可能にし、それによって、カソードアセンブリの寿命を効果的に増大させる。

このことを念頭に置いて、本実施態様では、非対称フラットエミッタカソード設計は、２つの異なるエミッタ（すなわちフラットフィラメント）が、放出材料の蒸発によるような初期寿命故障なしに高電流で小さな焦点（たとえば、０．６ＩＥＣ）を生成することを可能にする。すなわち、長いエミッタフィラメントは、小さな焦点を提供するために、（たとえばバイアス電極により）集束させることができる。同様に、小さなエミッタフィラメントを集束させて小さな焦点を提供することもできる。すなわち、両方のエミッタフィラメントを使用して、焦点サイズの、異なるがオーバーラップする（たとえば、０．５ＩＥＣから０．６ＩＥＣ）範囲を生成することができ、その結果、両方のエミッタフィラメントが小さなスポット「フルオロ」デューティを共有し、Ｘ線管の寿命を共有することができ、カソードアセンブリの寿命を効果的に延長することができる。このアプローチによれば、共有またはオーバーラップする焦点サイズ範囲にわたる作業負荷は、２つの異なるサイズのフィラメントの間で共有または分割されてもよく、および／または一方のフィラメントが故障した場合には、残りのフィラメントは、依然としてオーバーラップする焦点サイズの範囲内で焦点を生成するために使用され得る。

図３を参照すると、非対称カソードアセンブリ１４の例が提供される。この例では、カソードアセンブリ１４は、長さバイアス電極６２（単一の積み重ね可能なリング構造として提供される）および幅バイアス電極６４（単一の積み重ね可能なリング構造として提供される）を含む。長さおよび幅バイアス電極は、２つの電子放出フラットフィラメント６８（たとえば、フラットタングステンエミッタ）が見える領域を画定する。図示された例では、長さバイアス電極および幅バイアス電極に対応する積み重ね可能な構造は、セラミック絶縁体または基板６６上に積み重ねられるか、または配置されて、カソードアセンブリ１４を形成する。

隔壁８０は放射フラットフィラメント６８を分離し、それ自体が一次幅バイアス電極６４と同じ電位で動作する幅バイアス電極（すなわち、それは、得られた焦点７２の幅を画定するように動作する）である。一実施形態では、隔壁８０は、カソードアセンブリ１４のコンテキストにおいて、エミッタフィラメント６８の平面上に懸架された幅電極６４のフラットな形状とは異なる、垂直なピラミッド形の断面を有する。バイアス電極６０（たとえば、幅バイアス電極６４）および隔壁８０に関しては、低電圧（たとえば、±４ｋＶ対より高い電圧範囲）の集束効果はより顕著であり、それに応じて、より効率的である。最高の正（＋）電圧で隔壁８０上に電子ビーム電流はなく、これは電極電源（電源寸法および設計容量を小さく抑える）の過負荷と誤動作を防止する。

一実施形態では、長さ電極６２および／または幅電極６４の一方または両方は、薄い電極（たとえば、厚さ１ｍｍ～２ｍｍ）である。図示した例では、次の図に示すように、長さ電極６２は、幅電極６４およびエミッタフィラメント６８を囲むリング構造９２に固定されるか、または連続している。この幾何学的形状は、動作中の電圧差（すなわち、エミッタフィラメント６８における－Ｖおよびターゲット（すなわち、アノード１６）における＋Ｖ）によって生成された電界がエミッタ表面に到達することを可能にする。したがって、電子はエミッタ表面からより容易に抽出され、ターゲットに向かって加速される。一実施形態では、電子の抽出および加速を容易にするために、バイアス電極６０（すなわち、長さ電極６２および幅電極６４）がエミッタフィラメント６８の近くに配置され、したがって、蛍光透視モードでは、撮像動作（たとえば、小スポット（たとえば、０．６ＩＥ）に対して４００ｍＡ～１２００ｍＡ）に必要な高いビーム電流を達成する。

特定の実施形態では、エミッタフィラメント６８は、それぞれ、エミッタフィラメント表面（たとえば、バンプ）に対して上昇しているか、または突出している薄い接地された金属特徴８２（ここで「コールドトラック」と呼ばれる）に隣接していてもよい。特定の実施態様では、コールドトラックは、ニッケル、モリブデン、モリブデン合金などから製造される。コールドトラック８２は電界を形成するのを助け、それによってエミッタフィラメント６８から抽出された電子ビームの焦点を改善する。特に、幅バイアス電極６４上に配置された電位は、１ｍｍ未満または約１ｍｍの距離であってもよく、集束できない電流を抽出するのに十分に強い電界を生成する。コールドトラック８２は、エミッタフィラメント６８と同じ電位にある。狭い金属のコールドトラック８２は、幅バイアス電極をシールドするように作用し、それによって、使用できない抽出電流を排除し、電子ビームの集束を助ける。このようにして、コールドトラックは、電子が幅バイアス電極６４に向けられること、または幅バイアス電極に影響を及ぼすこと、および潜在的に溶融することを防止する。さらに、コールドトラックは、抽出された電子ビーム電流が、幅バイアス電圧電源に悪影響を及ぼすことを防止する。

図３に示すように、長さ電極６２は、電子放出のために各フィラメントのより長い長さまたは面積が露出されるように、１つのフィラメントに対してノッチ領域７４を含む幾何学形状を有する。したがって、このより露出したフィラメントは、ここでは長いフィラメントまたはより長いフィラメント（またはエミッタ）７６と呼ばれる。逆に、露出した面積がより少ないフィラメントは、ここでは短いまたはより短いフィラメント（またはエミッタ）７８と呼ばれる。エミッタフィラメントの２つの異なる長さの放出表面は、同じカソード構造（すなわち、カソードアセンブリ１４）を使用して、ターゲット（すなわちアノード１６）上の同じ位置で様々な範囲の焦点スポットサイズを生成するために使用することができる。一例として、一実施態様において、長いエミッタフィラメント７６は、大きな焦点サイズ（たとえば、ＩＥＣ１．０）および小さな焦点サイズ（たとえば、ＩＥＣ０．６）を生成し、一方、短いエミッタフィラメント７８は、小さな焦点サイズ（たとえば、ＩＥＣ０．６）および集中焦点サイズ（たとえば、ＩＥＣ０．３）を生成する。

一例として、図４および図５は、それぞれ、短いエミッタフィラメント７８および長いエミッタフィラメント７６の一例を示す。一実施態様では、エミッタフィラメントの厚さは約２００μｍである。一例では、より短いエミッタフィラメント７８は、３．２ｍｍ×６．５ｍｍである放出面（すなわち、電子放出温度に加熱される表面）を有し、より長いエミッタフィラメントは、３．２ｍｍ×１１ｍｍである放出面を有する。図示された例では、エミッタフィラメント（発光コーティングまたは基板金属のいずれか）を形成する発光材料は、蛇行形状または蛇行形状で形成されるか、または他の方法で提供される。さらに、図４および図５に示された例は、動作温度範囲情報も伝達する。特に、図示の例では、４００ｍＡで動作するより短いエミッタフィラメントは２３７７°Ｃの温度に達し、４００ｍＡで動作するより長いエミッタフィラメントは２３２０°Ｃの動作温度に達する。

図６および図７は、それぞれ、幅バイアス電極６４に対応するカソードアセンブリ１４の層８６を周囲の支持リング８８（図６）と共に、および長さバイアス電極６２に対応するカソードアセンブリ１４の層９０を周囲の支持リング９２（図７）と共に示す。図示例では、図３、図６、図７に示すように、幅電極はアンダーカットされ、幅電極材料は、長さ電極の近くで除去される。幅電極層８６および長さ電極層９０の両方は、一実施態様では、ろう付けされた金属部品として機械的に製造されてもよく、複数の部分が切断されて、製造中に示された幾何学形状を提供する。次いで、得られた層８６、９０を積層して、図３に示すカソードアセンブリ１４の態様を形成することができる。さらに、図６に示されるように、エミッタフィラメント６８は同一平面である必要はない（すなわち、放射面は同一平面または平行である必要はない）ことに留意されたい。代わりに、エミッタフィラメント６８の発光面は、図６に示されるように、共通の焦点に向かって角度をつけられるなど、互いに角度をつけられている。

図８および図９を参照すると、幅電極層８６の２つの異なる実施形態が隔壁８０と関連して示されており、隔壁８０は、層８６の一部として形成されてもよいし、別個に形成されてもよく、製造後に層８６に取り付けられてもよい（すなわち、ドロップイン構成要素として）。図８において、隔壁８０は、フィラメント６８およびバイアス電極（たとえば、幅電極６４）に対して相対的に不動であるように、両端部９４に一体化されまたは取り付けられて示されている。このような実施態様では、隔壁８０は、幅電極層８６またはキャップの一体部分として両端で固定される。

これに対して、図９では、隔壁８０は一端９４のみに固定され、他端９６には固定されていない。そのような実施態様では、隔壁８０は別々に製造され、コバール製のカップのスロット９６Ａ、９６Ｂに「ドロップイン」される。隔壁８０は、次いで、一方の端部（ここでは、スロット９６Ａ）に固定されるか、またはそうでなければ取り付けられ（たとえばレーザー溶接）、一方で、他方の端部（ここでは、スロット９６Ｂ）に固定されないままである。その結果、図９に示される実施形態では、隔壁８０は、一端９６で、２次元または３次元で制限された範囲（たとえば数十ミクロン）に自由に移動することができる。

図１０および図１１を参照すると、本明細書に記載される特定の特徴の空間的配置の斜視図は、これらの特徴の幾何学的文脈を提供し、特定の適切な間隔距離を示すように提供される。たとえば、図１０では、幅バイアス電極６４に対する長さバイアス電極６２の図が、２つの間の最も近い間隔、ここでは約２ｍｍ（たとえば、１．９２６４ｍｍ）と共に示されている。同様に、図１１は、幅バイアス電極６４およびコールドトラック８０の幾何学的形状および対応する最も近い間隔、ここでは約１ｃｍ（たとえば、１．０９３５ｍｍ）を示す。

図１２を参照すると、本明細書で議論する非対称カソードアセンブリ１４の動作図が示されている。この例では、電子ビーム９８は、ターゲット１６に衝突するために短いエミッタフィラメント７８によって放出されることが示されている。電子ビーム９８の集束は、長さバイアス電極６２、幅バイアス電極６４、および隔壁８０に印加された電圧を用いて達成され、コールドトラック８２もまた、使用できない抽出電流を除去することによって電子ビーム９８の集束を助ける。

本明細書で論じるような非対称カソードの構造的側面および動作的側面に関して先のことを念頭において、図１３は、本明細書で論じられるように、短いエミッタフィラメント７８または長いエミッタフィラメント７６のいずれかを使用して焦点スポット（集中（０．３ＩＥＣ）、小（０．６ＩＥＣ）、および大（１．０ＩＥＣ））がどのように生成されるかのグラフ表示を示す。図示の例では、描写されたゾーン１１０は、基準スポットサイズを生成するために使用されるものに対応する電極電圧の範囲を示し、ゾーン１１０Ａは、長いエミッタフィラメント７６を用いる大きなスポットサイズに対応し、ゾーン１１０Ｂは、長いエミッタフィラメント７６を用いる小さなスポットサイズに対応し、ゾーン１１０Ｃは、短いエミッタフィラメント７８を用いる小さなスポットサイズに対応し、ゾーン１１０Ｄは、短いエミッタフィラメント７８を用いる集中スポットサイズに対応する。図示した例では、グリッド電圧（蛍光透視モード操作に適している）は±１０ｋＶ限界以下であり、バイアス電圧（正しい焦点サイズ用）は、高電圧発生器限界以下である。適切な焦点サイズ制御のために必要な電圧調整はわずか２％であり、公称調整は０．５％程度である。

図１３に示すように、短いエミッタフィラメント７８および長いエミッタフィラメント７６を使用することによって、小さい焦点サイズ（たとえば、蛍光透視に適した焦点サイズ）を作ることができる。したがって、このような小さな焦点を生成するための作業負荷は、カソードアセンブリの寿命を延長するために両方のフィラメントの間に分散されてもよく、または小さな焦点サイズは、残りのフィラメントを使用することによって１つのフィラメントが故障した後も生成され続けてもよい。

これを考慮して、詳細なシミュレーションおよび／またはモデルを使用してエミッタ寿命計算を行った。結果を表１に示す。観察されるように、Ｘ線管の寿命は、短いエミッタフィラメント７８と長いエミッタフィラメント７６との間で蛍光透視モードの撮像作業負荷を共有することによって改善され得る（たとえば、ベースラインの約３倍）。

表１に示すように、撮像モード（蛍光透視、記録、または圧縮）は、表における３行の右端の列に示されている。これらの３つの行において、最も左側の列は、各モード（長いエミッタフィラメント（Ｌ）、短いエミッタフィラメント（Ｓ）、またはその両方（ＬおよびＳ））にどのエミッタフィラメントが使用されるかを示す。５行目は、モデル化されたＸ線管の全時間寿命を示し、左端のシナリオに対応するベースラインケースに基づいて、寿命比が計算され、一番下の行に示される。これらの結果に基づいて、非対称カソードを用いた蛍光透視画像モードにおける長いおよび短いエミッタフィラメントを共用して使用することは、Ｘ線管寿命を最大化することが期待される。

本発明の技術的効果は、２つの異なるサイズの電子エミッタフィラメントを有するＸ線管のようなカソードアセンブリを含む。動作時には、エミッタフィラメントの有効寿命を延ばすために、様々なサイズのフィラメントのオーバーラップ動作範囲などにわたって、異なるサイズのフィラメント間に特定の動作の作業負荷を広げることができる。一例として、長いエミッタフィラメントと短いエミッタフィラメントの両方を使用して、Ｘ線イメージングのコンテキストにおける蛍光透視法に適した小さな焦点（０．６ＩＥＣ）を生成することができる。このような一例では、長いエミッタフィラメントと短いエミッタフィラメントの両方がグリッディングモードで機能することができ、したがって、いずれかのエミッタからの蛍光透視モード動作を可能にする。さらに、部分冗長性により、処置中に１つのエミッタが故障し、安全な処置終了（カテーテルの引き抜きなど）のための継続的な操作が必要な場合に、エンドユーザーはエミッタを切り替えることができる。

この例では、短いエミッタフィラメントは、長さがわずか６．５ｍｍ（本実施形態では）であるため、集中した（０．３ＩＥＣ）焦点スポットを生成するのにも適しており、したがって、長さが適度なフォーカス電圧±４ｋＶしか必要としない。長いエミッタフィラメントはまた、大きな焦点スポット（１．０ＩＥＣ）を生成するのに適しており、大きなビーム電流抽出および適度な温度のために広い面積を有し、したがってエミッタ寿命を延ばす。

説明した実施形態では、長さバイアス電圧は４ｋＶ未満である。より低い電圧は、ＨＶ発生器内で生成するのがより容易であり、カソードカップの固体誘電体部分に生じる応力をより少なくする。商業的な利点には、エミッタの寿命が長い、交換頻度が低い、フィールドエンジニアのサービスコールが少ないなどがあるが、これらに限定されるものではない。

本明細書は、最良の様式を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

１０ 撮像システム
１２ Ｘ線源、光源
１４ 非対称カソードアセンブリ、カソード
１６ ターゲットアノード、ターゲット
１８ 電子ビーム、電子流
２０ Ｘ線ビーム
２２ ビーム整形器
２４ 対象物
２６ 減衰部分
２８ 検出器
３０ システムコントローラ、Ｘ線コントローラ
３２ 線形位置決めサブシステム
３４ 回転サブシステム
３６ モータコントローラ
３８ Ｘ線コントローラ
４０ データ収集システム
４２ コンピュータ
４４ データ処理回路
４６ メモリ
４８ オペレータワークステーション
５０ ディスプレイ
５２ プリンタ
５６ 遠隔システム
６０ バイアス電極
６２ バイアス電極
６４ 一次幅バイアス電極
６６ 基板
６８ エミッタフィラメント、フラットフィラメント
６９ 抽出電極
７０ シールド
７１ 開口
７２ Ｘ線焦点
７４ ノッチ領域
７６ エミッタフィラメント
７８ エミッタフィラメント
８０ 隔壁、コールドトラック
８２ 金属特徴、コールドトラック
８６ 幅電極層
８８ 支持リング
９０ 電極層
９２ リング構造、支持リング
９４ 両端部、一端
９６ 一端、他端
９６Ａ スロット
９６Ｂ スロット
９８ 電子ビーム
１１０ ゾーン

Claims (14)

1. 加熱されたときに電子放出表面をそれぞれ含む少なくとも２つのフラットフィラメント（６８，７６，７８）であって、第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の電子放出領域よりも小さい電子放出領域を有する、少なくとも２つのフラットフィラメント（６８，７６，７８）と、前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の第１の寸法に沿って配置された一組の幅バイアス電極（６４）であって、動作中に前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）によって生成された焦点の幅を制御する、一組の幅バイアス電極（６４）と、前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の第２の寸法に沿って配置された一組の長さバイアス電極（６２）であって、動作中の前記焦点の長さを制御する、一組の長さバイアス電極（６２）と、
   前記第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）と前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）との間に配置され、動作中、前記幅バイアス電極（６４）と同じ電位にある隔壁（８０）と、
   を含み、
   前記隔壁（８０）が、幅電極支持リング（８８）に前記隔壁（８０）の一方または両方の端部に固定される、カソードアセンブリ（１４）。
2. 前記第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）と前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、同じ幅と厚さを有するが、それぞれの前記電子放出表面の有効長さが異なる、請求項１に記載のカソードアセンブリ（１４）。
3. 前記第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）よりも短い長さを有する、請求項２に記載のカソードアセンブリ（１４）。
4. 加熱されたときに電子放出表面をそれぞれ含む少なくとも２つのフラットフィラメント（６８，７６，７８）であって、第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の電子放出領域よりも小さい電子放出領域を有する、少なくとも２つのフラットフィラメント（６８，７６，７８）と、前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の第１の寸法に沿って配置された一組の幅バイアス電極（６４）であって、動作中に前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）によって生成された焦点の幅を制御する、一組の幅バイアス電極（６４）と、前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の第２の寸法に沿って配置された一組の長さバイアス電極（６２）であって、動作中の前記焦点の長さを制御する、一組の長さバイアス電極（６２）とを含み、
   前記長さバイアス電極（６２）は、前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）のより大きな発光領域が露出するように、前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）に近接するノッチ領域（７４）を含む、カソードアセンブリ（１４）。
5. 加熱されたときに電子放出表面をそれぞれ含む少なくとも２つのフラットフィラメント（６８，７６，７８）であって、第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の電子放出領域よりも小さい電子放出領域を有する、少なくとも２つのフラットフィラメント（６８，７６，７８）と、前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の第１の寸法に沿って配置された一組の幅バイアス電極（６４）であって、動作中に前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）によって生成された焦点の幅を制御する、一組の幅バイアス電極（６４）と、前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の第２の寸法に沿って配置された一組の長さバイアス電極（６２）であって、動作中の前記焦点の長さを制御する、一組の長さバイアス電極（６２）と、
   各フラットフィラメント（６８，７６，７８）上の前記電子放出表面に隣接して配置され、前記幅バイアス電極（６４）に平行に走る一対の接地された金属特徴（８２）と、
   を備え、各フラットフィラメント（６８，７６，７８）上の前記一対の接地された金属特徴（８２）は、それぞれの前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の前記電子放出表面に対して突出しているか、または上昇している、カソードアセンブリ（１４）。
6. 前記一対の接地された金属特徴（８２）の対は、動作中に前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）と同じ電位にある、請求項５に記載のカソードアセンブリ（１４）。
7. 前記少なくとも２つのフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、各フィラメント（６８，７６，７８）のそれぞれの前記電子放出表面が、動作中に焦点位置に対してほぼ垂直になるように、互いに角度をつけられている、請求項１乃至６のいずれかに記載のカソードアセンブリ（１４）。
8. 前記第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、第１のサイズ範囲内でター
   ゲット（１６）上に焦点を生成するようなサイズであり、前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、前記第１のサイズ範囲と部分的に重なる第２のサイズ範囲内で前記ターゲット（１６）上に焦点を生成するようなサイズである、請求項１乃至７のいずれかに記載のカソードアセンブリ（１４）。
9. アノード（１６）と、
   カソード（１４）とを備えたＸ線管であって、前記カソード（１４）は、
   加熱されると電子を放出する一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）であって、第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は前記一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）よりも長い、一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）と、
   第１の寸法に沿って前記一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の両側に配置された一対の幅バイアス電極（６４）と、
   前記第１の寸法に垂直な第２の寸法に沿って、前記一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の両側に配置された一対の長さバイアス電極（６２）と、
   前記一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の間に配置され、前記一対の幅バイアス電極（６４）と同じ方向に延びる隔壁（８０）とを含み、前記隔壁（８０）は、動作中、前記幅バイアス電極（６４）と同じ電位にあり、
   前記隔壁（８０）が、幅電極支持リング（８８）に前記隔壁（８０）の一方または両方の端部に固定される、Ｘ線管。
10. アノード（１６）と、
    カソード（１４）とを備えたＸ線管であって、前記カソード（１４）は、
    加熱されると電子を放出する一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）であって、第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は前記一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）よりも長い、一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）と、
    第１の寸法に沿って前記一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の両側に配置された一対の幅バイアス電極（６４）と、
    前記第１の寸法に垂直な第２の寸法に沿って、前記一対のフラットフィラメント（６８，７６，７８）の両側に配置された一対の長さバイアス電極（６２）と、
    各フラットフィラメント（６８，７６，７８）上において、各フラットフィラメント（６８，７６，７８）の電子放出表面に隣接して配置され、前記幅バイアス電極（６４）に平行に走る一対の接地された金属特徴（８２）と、
    を備え、各フラットフィラメント（６８，７６，７８）上の前記一対の接地された金属特徴（８２）は、それぞれの前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）の前記電子放出表面に対して突出しているか、または上昇している、Ｘ線管。
11. 前記一対の接地された金属特徴（８２）の対が、動作中に前記フラットフィラメント（６８，７６，７８）と同じ電位にある、請求項９または１０に記載のＸ線管。
12. 前記第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）と前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）とは、動作中、各フラットフィラメント（６８，７６，７８）の電子放出表面が前記アノード（１６）上の焦点位置に向けられるように、互いに角度をつけられている、請求項９乃至１１のいずれかに記載のＸ線管。
13. 前記第１のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、第１のサイズ範囲内で前記アノード（１６）上に焦点を生成するようなサイズであり、前記第２のフラットフィラメント（６８，７６，７８）は、前記第１のサイズ範囲と部分的に重なる第２のサイズ範囲内で前記アノード（１６）上に焦点を生成するようなサイズである、請求項９乃至１２のいずれかに記載のＸ線管。
14. ターゲット（１６）上に電子ビーム焦点を生成する方法であって、
    前記ターゲット（１６）上の前記電子ビーム焦点のサイズを指定する入力を受け取るステップと、
    カソードアセンブリ（１４）の第１のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）又は前記第１のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）とは異なる長さを有する第２のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）を選択的に動作させて、前記ターゲット（１６）上の前記入力によって指定された前記サイズの電子ビーム焦点スポットを生成するステップと、
    を含み、
    前記入力が第１の焦点スポットサイズを指定する場合、前記第１のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）が選択され、
    前記入力が第２の焦点スポットサイズを指定する場合、前記第１のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）と前記第２のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）とが選択され、
    前記入力が第３の焦点スポットサイズを指定した場合、前記第２のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）が選択され、
    前記第２の焦点スポットサイズを指定する前記入力に対して、前記第１のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）と前記第２のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）を選択するステップが、前記第１のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）または前記第２のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）のうちの１つが作動していないときに第２の焦点スポットサイズの生成を可能にするように、前記第１のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）または前記第２のエミッタフィラメント（６８，７６，７８）の故障を考慮する、方法。

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