JPH01146234A

JPH01146234A - Ｘ線管装置

Info

Publication number: JPH01146234A
Application number: JP30528987A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Ono; 勝弘小野; Hiroyuki Sugiura; 弘行杉浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1987-12-02
Publication date: 1989-06-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明はＸ線管装置に係り、特にその陰極構体の改良
に関する。

（従来の技術）一般にＸ線管装置は、例えばＸ線診断装置に取付けて医
療用に利用されているが、胃の検診などの場合には、従
来、第５図に示すようなＸ線管装置が用いられている。

このＸ線管装置はいわゆる回転陽極型で、真空外囲器３
１内に陰極構体３２と傘形陽極ターゲット３３が管軸か
ら偏心して相対向配設されている。

そして陽極ターゲット３３は、ステータ３４により電磁
誘導で回転駆動されるロータ３５により回転するように
なっている。

さて、従来から使用されているＸ線管装置の陰極構体３
２は、第６図に断面で示すように構成され、集束電極１
０２の集束溝１０６内に陰極フィラメント１０１が配設
されている。この陰極フィラメント１０１は、熱電子を
放出するためタングステンコイルからなり、熱電子を集
束電極１０２により集束させる。このため、陰極フィラ
メント１０１と集束電極１０２は略同電位に設定されて
いる。尚、図中、破線１０３は集束電極１０２の近傍の
等電位曲線を表わし、符号１０４は陰極フィラメント１
０１のほぼ中央部から放出された電子の軌跡を表わし、
符号１０５は陰極フィラメント１０１の側面に近い所か
ら放出された電子の軌跡を表わしている。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来の陰極構体３２においては、陰極フィラメント
１０１をほぼ温度制限領域で使用するため、陰極フィラ
メント１０１の近傍の電界を強くする目的で、この陰極
フィラメント１０１の一部を集束電極１０２の中に突出
させている。このため陰極フィラメント１０１の近傍の
等電位曲線は、破線１０３で示すように陰極フィラメン
ト１０１の中央で脹らんだ形となり、陰極フィラメント
１０１の略側壁から放出された電子１０５は側方に向う
ことになる。この電子１０５と、陰極フィラメント１０
１の略中央部から放出されて前方に向う電子１０４とを
、同一方向に集束させることが出来ず、図示したように
これらの軌跡は軸上で交差する。従って、およそ全ての
電子をある程度集束させた位置では、図示したように双
峰性の電子強度分布１０７を示す。

ところが上記のように、陰極フィラメント１０１から放
出された電子を集束電極１０２によって充分小さく集束
出来ないので、陽極ターゲット３３の位置で小さな焦点
を得るために、小さな陰極を用いる必要がある。従って
、陰極温度を高めないと十分な高密度の電子を得ること
が出来ず、陰極フィラメント１０１の信頼性に問題があ
った。

又、陽極ターゲット３３の位置での電子の進行方向が揃
わないため、微小焦点が得られず、更に、電子分布にシ
ャープさがなく、所望した電子分布を得ることが出来な
い。このために十分な高解像度を得ることと、陽極ター
ゲット３３上での電子入射による温度上昇の最高値を低
下させて入射電子量を増大させることとを両立させるこ
とが出来ない。これらは、陽極ターゲット３３から発生
するＸ線によって投影画像を作る場合に、解像度の増大
とフォトンノイズの減少の妨害となり、十分に鮮明な画
像を得ることが出来ない。

この欠点を除去する方法としては、平板状の陰極フィラ
メントを使用することが考えられ、この例として特開昭
５５−６８０５６号公報に開示されている提案がある。

この平板状陰極フィラメントを有する従来例は、第７図
及び第８図に示すように構成され、図中の符号２０１は
帯状平成からなり口状に形成された陰極フィラメントで
、その両端が一対のフィラメント支持柱２１５．２１５
に固定され、通電により直熱され熱電子を放出する。こ
の場合、Ｘ線管装置の動作中の陰極フィラメント２０１
の熱膨張により、破線２０１ａに示すように、中央部即
ち７代子放出部が湾曲すると共に上方に大きくずれてし
まう。又、両脚部も外方に変形する。特に電子放出部の
位置がフィラメント温度の変化に伴って変化すると、集
束電極２０２の集束溝２０６との相対位置関係が変化し
、陽極ターゲット２０８上の焦点形状が変化してしまう
。このことは又、焦点形状のみならず焦点幅Ｗの大きさ
な変化として現われるので、微小焦点の実現の妨げとな
る。

尚、第７図中、破線２０３は集束電極２０２の近傍の等
電位曲線を表わし、符号２０４は陰極フィラメント２０
１のほぼ中央部から放出された電子の軌跡を表わし、符
号２０５は陰極フィラメント２０１の側面に近い所から
放出された電子の軌跡を表わし、符号２０７は電子強度
分布を表わしている。

この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、陰極
フィラメントの形状を改良することによリ、均一な強度
分布を有するＸ線焦点と十分なＸ線強度を得、且つ陰極
フィラメントのスペースファクターが向上し、コンパク
トなＸ線管装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明は、平板状陰極フィラメントが、電子ビーム軸
に垂直に形成された高温になる熱電子放出部と、この熱
電子放出部から垂直に折曲されると共に内側に折り返さ
れたＵ字状又はＶ字状脚部と、この脚部から熱電子放出
部と略平行に延びてフィラメント支持柱に固着された固
定部とからなるＸ線管装置である。

（作用）この発明によれば、熱電子放出部が平板状であるので、
熱電子の放出方向が一致しており、電子の集束性が良（
、均一な電子強度分布を有するＸ線焦点を得ることが出
来る。更に、熱電子放出部が高温度、例えば２８００℃
になった場合でも、脚部の熱膨張が吸収され、位置の変
化は極めて小さくなる。従って、従来この分野で認めら
れていた焦点の範囲を狭く抑えることが出来、許容され
る入力パワーが上昇し、同一の公称焦点サイズでのＸ線
出力が増加する。又、熱電子放出方向の厚みが薄く出来
、スペースファクターが改善される。

特に、乳房診断用Ｘ線装置に使用した場合には、陽極タ
ーゲット表面から陰極構体の後面までの距離を、出来る
限り短くすることが重要な意味を持つ。

Ｘ線管の入力値が大きい場合やターゲット角度が小さい
場合には、熱電子放出部を長くする必要がある。しかる
に、この発明では、熱電子放出部を機械的に支持する固
定部及びフィラメント支持柱が熱電子放出部の後方にあ
るため、長手方向の長さが短く出来、陽極ターゲットの
焦点軌道半径を大きくすることが出来る。従って、同一
焦点サイズで多大なＸ線出力を得ることが出来、フォト
ンノイズの少ない鮮明なＸ線画像を得ることが出来る。

更に、このようにしても、熱遮蔽板により熱電子放出部
からの熱輻射がフィラメン、ト支持柱に伝わらないため
、変形等がない信頼度の高いＸ線管装置を提供すること
が出来る。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に説
明する。尚、同一部分は同一符号で表す。

この発明を、例えば乳房撮影用として陽極電圧３０　Ｋ
　Ｖ、−最大陽極電流３００ｍＡＳＸ線焦点が５０μｍ
乃至０．５ｍｍの範囲で変えられるＸ線管装置に適用し
た場合を例に示す。

即ち、この発明によるＸ線管装置の要部は第１図乃至第
４図に示すように構成され、図示しない真空外囲器内に
陽極ターゲット３３及びこれに対向して陰極構体３００
が設けられている。この陰極構体３００は、一対のフィ
ラメント支持柱３０２．３０２に支持された陰極フィラ
メント３０１、熱遮蔽Ｆｆ７．３１８、熱伝達体３１６
及びこれらの前方に設けられた集束電極３０３からなっ
ている。

この場合、陰極フィラメント３０１は第１図及び第２図
から明らかなように平板状にして、例えば幅りが約２ｍ
ｍであり、厚さが０．０１２ｍｍ程度のタングステン薄
板からなっている。そして、高温に加熱されて熱電子を
放出するための熱電子放出部３０１ａと、この熱電子放
出部３０１ａの両端からそれぞれ垂直に折曲されると共
に内側に折り返されたＵ字状又はＶ字状脚部３０１ｂ。

３０１ｂと、この脚部３０１ｂ、３０１ｂからそれぞれ
熱電子放出部３０１ａと略平行に延びて一対のフィラメ
ント支持柱３０２．３０２に固着された固定部３０１ｃ
、３０１ｃとからなっている。

尚、この固定部３０１ｃ、３０１ｃは、フィラメント支
持柱３０２．３０２に溶接され電気的に接続されるが、
溶接し易いように、その幅は熱電子放出部３０１ａの幅
より広くしである。又、Ｕ字状又は７字状の脚部３０１
ｂ、３０１ｂは、熱膨張差を完全に吸収出来るように、
温度分布に応じて長さの組み合わせを選んでいる。

更に、陰極フィラメント３０１の材料は、純タングステ
ンの他、レニウムを１〜５％程度含有するタングステン
やランタンモリブデンのような高融点合金材を使用する
ことも出来る。そして、その厚さが５μｍ乃至５０μｍ
の範囲に設定されている。

第２図には、上記のような陰極フィラメント３０１の展
開図を示しているが、これは製造時において既述の材質
のシートを例えばレーザ加工により切断加工した状態に
相当する。図中の破線の箇所で折り曲げて、第１図のよ
うに形成される訳である。

このような陰極フィラメント３０１を取囲むように、電
子ビームを集束する集束電極３０３が配設され、この集
束電極３０３にフィラメント支持柱３０２．３０２の少
なくとも一方が絶縁性支持体（図示せず）を介して固定
されている。更に、集束電極３０３には、陰極フィラメ
ント３０１の熱電子放出部３０１ａに対向して、電子ビ
ーム制限孔３０４が形成されている。この電子ビーム制
限孔３０４は熱電子放出部３０１ａの面積より小さい面
積の例えば長方形にして、熱電子放出部３０１ａの約０
．７ｍｍ（寸法ｄ＋）前方に位置しており、熱電子放出
部３０１ａ側の開口面は熱電子放出部３０１ａと実質的
に平行となっている。

このような電子ビーム制゛限孔３０４に連続して、その
前方に集束溝３０５が集束電極３０３に穿設されている
。この集束溝３０５は電子ビーム制限孔３０４より径大
な例えば長方形にして、電子ビーム制限孔３０４、熱電
子放出部３０１ａと共に同軸的に形成され、深さ（ｄ２
）が十分深い寸法に形成されている。そして、集束溝３
０５の底面は、電子ビーム制限孔３０４にかけてテーバ
状に形成されている。このテーバ面の中心軸（ｃ）　方
向に沿う寸法は、深さ（ｄ２）に対して数分の１以下の
僅かな寸法となるように形成されている。

更にこの発明では、第１図、第３図、第４図から明らか
なように陰極フィラメント３０１の熱電子放出部３０１
ａと固定部３０１ｃ、３０１ｃとの間に、熱遮蔽板３１
８が配設されている。この熱遮蔽板３１８は熱伝達体３
１６に接合され、熱電子放出部３０１ａから輻射される
熱を受取り外部に放散する。このようにしてフィラメン
ト支持柱３０２．３０２の過熱が防止される。

又、第３図中の符号３０６は交流電源、３０７及び３０
８は直流電源である。

尚、上記以外は従来のＸ線管装置（第５図）と同様構成
ゆえ、詳細な説明を省略する。

（変形例）上記実施例では、陰極フィラメント３０１は全体が同一
の幅としたが、その幅は途中で特に脚部３０１ｂ、３０
１ｂで幅広にすると、都合の良い温度分布が得られる。

更に、陰極フィラメント３０１の厚さは変化させても良
い。特に、熱電子放出部３０１ａの一部又は全部を脚部
３０１ｂ、３０１ｂより肉薄にすると、更に良好な温度
分布が得られる。又、脚部３０１ｂ、３０１ｂの幅及び
厚さは、熱電子放出部３０１ａより異なっても良い。

［発明の効果］この発明によれば、次のような優れた効果が得られる。

■均一な電子強度分布を有するＸ線焦点が得られ、Ｘ線
画像の解像度が向上する。　■Ｘ線焦点のサイズのバラ
ツキが少なくなり、高精度のＸ線強度制御が出来る。

■熱電子放出部の長平方向の陰極構体の長さが短くなり
、陰極構体をより外側に位置させることが出来るため、
いわゆる焦点の軌道半径を大きく出来、同一焦点に対し
て陽極ターゲツ゛トの限界入力値を増すことが出来る。

■陰極フィラメントの熱膨張による変形が防止出来、十
分な信頼性のあるＸ線管装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るＸ線管装置の要部（
陰極フィラメント付近）を示す斜視図、第２図はこの発
明で用いる陰極フィラメントを示す展開図、第３図及び
第４図はこの発明の一実施例に係るＸ線管装置の陰極構
体を示す断面図、第５図は従来のＸ線管装置の全体を示
す概略構成図、第６図及び第７図は従来のＸ線管装置の
陰極構体（２例）を示す断面図、第８図は第・７図の要
部（陰極フィラメント付近）を示す断面図である。３１・・・真空外囲器、３３・・・陽極ターゲット、３
００・・・陰極構体、３０１・・・陰極フィラメント、
３０１ａ・・・熱電子放出部、３０１ｂ・・・脚部、３
０１Ｃ・・・固定部、３０２・・・フィラメント支持柱
、３１８・・・熱遮蔽板。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空外囲器内に陰極構体と陽極ターゲットが対向
して配設され、上記陰極構体はフィラメント支持柱に支
持された平板状陰極フィラメント及びその前方に設けら
れた集束電極を備えてなるＸ線管装置において、上記平板状陰極フィラメントは、電子ビーム軸に垂直に
形成された高温になる熱電子放出部と、この熱電子放出
部から垂直に折曲されると共に内側に折り返されたＵ字
状又はＶ字状脚部と、この脚部から上記熱電子放出部と
略平行に延びて上記フィラメント支持柱に固着された固
定部とからなることを特徴とするＸ線管装置。
（２）上記熱電子放出部と上記固定部との間に熱遮蔽板
が配設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項記載のＸ線管装置。
（３）上記平板状陰極フィラメントは、タングステン又
はその合金からなる特許請求の範囲第１項又は第２項記
載のＸ線管装置。
（４）上記平板状陰極フィラメントは、その厚さが５μ
ｍ乃至５０μｍの範囲に設定されてなる特許請求の範囲
第１項又は第２項又は第３項記載のＸ線管装置。