JPH0235417B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円筒状の表面を有する回転陽極を備
え、扇形状にＸ線ビームを放射するＸ線発生装置
に関する。

この種のＸ線発生装置は、光学的断層濃度計と
も称せられる軸方向断面に関する断層撮影装置に
適用される。この撮影装置は、被写体の吸収度を
複数の方向について同時に測定し得るように、扇
形状に放射されたＸ線ビームにおいて断層の切断
面を規定する面内に平行に配置された複数個のＸ
線検出器の列を備える。

従来の光学的断層濃度計は、固定陽極又は回転
陽極を備える従来のＸ線放射管を使用している。
この放射管は、通常、包囲部材で包囲されてお
り、且つ斜めの表面即ち円錐台状表面を有する陽
極の軸に平行な長方形断面の電子ビームを放出す
る直線状の陰極を備えている。即ち、陽極の表面
は、この表面に衝突する電子ビームに対して傾斜
しており、且つ電子ビームが衝突する陽極の表面
即ち熱焦点から放射されるＸ線ビームのうち隔壁
に設けられたスリツトのようなコリメータ（光ビ
ームを平行光線束とする装置）によつて方向が揃
えられたものに対して傾斜している。この場合、
熱焦点における陽極の表面の法線に対する角度の
関数として表わされるＸ線ビームの放射エネルギ
分布は均等ではない。

電子ビームを放出する陰極と陽極の熱焦点とが
形成する面内では、放射されるＸ線ビームの放射
エネルギ分布は変化が大きく、熱焦点における陽
極の表面の法線方向の放射エネルギが最大であ
る。

検出器の列を照射する扇形状のＸ線ビームを生
成するために円錐台状表面を有する陽極を使用す
る場合は、次のような欠点を生ずる。即ち、各検
出器上への熱焦点の射影、即ち見掛け焦点にひず
みが生ずる点、及びこのひずみが、熱焦点におけ
る陽極の表面の法線に対する平均角度差の増加に
つれて増加し、検出器の列のうち端にある検出器
がＸ線ビームの放射エネルギを僅かしか受容しな
い。

また、従来のＸ線放射管は、陽極の回転軸に対
して放射方向に配向した細長い長方形即ちほぼ直
線状の断面の電子ビームが衝突する円錐台状の表
面を有する回転陽極を備える。この放射管では、
陽極の表面に、その母線と一致する直線状の熱焦
点が形成される。この焦点から放射されるＸ線ビ
ームは、焦点の位置において陽極の表面の曲率に
従つて放射方向に放射されるものが適宜選択され
てコリメート（光ビームを平行光線束にする）さ
れ、同種のＸ線放射管においてほぼ針状の電子ビ
ームを使用する場合よりも、均等な放射エネルギ
分布を伴なう扇形状のＸ線ビームが得られる。し
かし乍ら、Ｘ線ビームの放射角度が種々に異なる
ので、放射エネルギ分布の均等性は十分ではな
い。この欠点を解消するために、隅部減衰器を使
用することが提案されている。

また、このＸ線放射管においては、電子ビーム
が陽極の表面に衝突するときに、熱焦点から多数
の２次電子が放出される。二次電子は、陽極と陰
極との間で陽極に向かつて再び加速され、陽極の
表面の焦点外の部位に衝突し、焦点外放射と称す
る二次Ｘ線放射を生起する恐れがある。焦点外放
射は、所望の扇形状のＸ線ビームの質を低下させ
る。

本発明の目的は、電子ビームが陽極の表面に衝
突するときに放出される２次電子が再び陽極の表
面に衝突する際に発生する焦点外放射と称する２
次Ｘ線放射の発生を阻止し、Ｘ線ビームの質の低
下を防止し得るＸ線発生装置を提供することにあ
る。

本発明によれば、前記目的は、円筒状の表面を
有する回転陽極と、前記表面の所定部位に向かつ
て電子ビームを放出する陰極と、前記放出された
電子ビームによつて前記所定部位から放射される
Ｘ線のうち前記所定部位の法線にほぼ沿つたＸ線
が通過する第１の開口部を有しており、前記Ｘ線
を遮蔽する遮蔽板と、前記所定部位のまわりにお
いて前記表面を覆うように前記表面と前記遮蔽板
との間に設けられていると共に前記表面の所定部
位を露出する第２の開口部を有しており、前記表
面に面する一方の面が前記Ｘ線を吸収するように
構成されており、他方の面が前記放出された電子
ビームによつて前記所定部位から放射される二次
電子を吸収するように構成された吸収板とを備え
ており、前記第１の開口部と前記第２の開口部と
は、前記Ｘ線の放射領域を規定するように構成さ
れており、前記陰極は、前記Ｘ線の放射領域の外
部に配置されていることを特徴とするＸ線発生装
置によつて達成される。

本発明の装置によれば、回転陽極の表面に面す
る一方の面がＸ線を吸収するように構成されてお
り、他方の面が二次電子を吸収するように構成さ
れた吸収板が、回転陽極の表面の所定部位のまわ
りにおいて回転陽極の表面を覆つていると共に当
該所定部位を露出する第２の開口部を有するが故
に、電子ビームが回転陽極の表面に衝突するとき
に放出される二次電子が第２の開口部を通過して
吸収板から外側に飛出し、当該第二次電子が陽極
に向かつて再び加速されて、所定部位以外の回転
陽極の表面に衝突しようとするときに吸収板の他
方の面で当該二次電子を吸収し得、二次電子が再
度回転陽極の表面に衝突して焦点外放射と称する
二次Ｘ線放射が生起されるのを阻止し得、しかも
電子ビームが回転陽極の表面に衝突するときに前
述の二次電子と同時に放出されるＸ線ビームのう
ち第２の開口部以外の部分に放出されるＸ線ビー
ムを吸収板の一方の面で吸収し得、Ｘ線ビームの
ノイズが第２の開口部を通過するものを阻止し
得、その結果Ｘ線ビームの焦点ぼけを阻止しＸ線
ビームの質を向上し得る。

加えて、回転陽極が円筒状の表面を有するが故
に、回転陽極の表面の母線に沿つたＸ線放射エネ
ルギ分布を均等とし得、また発生したＸ線ビーム
の検出器への射影形状が、回転陽極の表面の所定
部位の形状に対して歪むのを阻止し得る。

本発明の非限定的具体例を示す添付の図面及び
図面に基づく下記の記載より、本発明が更に十分
に理解され、且つ本発明の別の特徴及び利点が明
らかになるであろう。

図中、同一部材は同一の参照符号で示される。

第１図は、本発明の参考例の軸方向断面図であ
る。第１図では、Ｘ線放射管は、ほぼ円筒状ガラ
ス製の包囲部材１を備えており、包囲部材１の両
端は、ガラスの熱膨張率に近い熱膨張率を持つ金
属合金から成るデイスク３，４を介して金属製の
中空の軸２の両端部を、包囲部材１、軸２及びデ
イスク３，４によつて規定される空間を超真空状
態に維持するように支持している。軸２は、矢印
の方向に冷却流体を流し得る。

軸２は、２個のボールベアリング６，７を介し
て、金属製の中空の軸５を回転自在に支持してい
る。軸５に、銅製の円筒状の回転子８と回転陽極
１０とが固着されている。回転子８は、従来の方
法で包囲部材１に取付けられている図示しない固
定子が生成する回転磁界内に配置されている。公
知の型の回転陽極１０は円筒状の表面を形成して
おり、その母線は回転軸に平行である。

回転陽極１０は、導電材、例えば銅もしくはモ
リブデンの如き金属又は黒鉛からなる円筒体１１
を含んでおり、少くとも電子ビームが衝突する円
筒体１１の円筒状の表面は、タングステンの如き
Ｘ線透過材の層１２で被覆されている。

円筒体１１全体を、Ｘ線透過材で製造してもよ
い。

円筒状の回転陽極を有する従来のＸ線放射管内
で、フイラメント２２は、回転陽極の円筒状の表
面に向き合つて、回転陽極の円筒状の表面に垂
直、即ち回転陽極の回転軸に電子ビームを放出す
るように配置されている。この配置では、円錐台
形の回転陽極を備えるＸ線放射管と同様の欠点が
見られる。なぜなら、この場合、電子ビームが衝
突する熱焦点における回転陽極の表面の法線に対
してほぼ90度に近い角度においては、有効なＸ線
ビームがなくなるからである。即ち、有効なＸ線
ビームと熱焦点に正接する面との角度差が小さい
（約６〜10度）ので、放射エネルギ分布が均等で
ない。

第１図のＸ線放射管においては、Ｘ線ビームの
軸は熱焦点における回転陽極の表面に実質的に垂
直であり、従つて回転陽極１０の回転軸に垂直に
なるように電子ビームを放出するフイラメント２
２と放出された電子ビームを集束させるカツプ状
の集束部材２１とから成る陰極２０は、陽極１０
に対して側方に偏位しており、熱焦点に対向する
スペースは解放されている。このような配置によ
つて、60゜以上の広い開き角を有する扇形状のＸ
線ビームが放射され、放射エネルギ分布は実質的
に均等であり、長方形の見掛け焦点は扇形全体に
亘つている。

陰極を構成するフイラメント２２は、管状の突
出カラー９内に配置されており、カラー９の一端
は気密的に閉鎖されており、気密性の導電路２３
を備える。導電路２３はカラー９の一端の底部内
に接合されており、フイラメント２２と集束部材
２１とを支持すると共に、フイラメント２２に電
圧と電流とを供給するように構成されている。フ
イラメント２２の両端を支持する２つの導電路２
３は、フイラメント２２の電位に対して負の分極
電圧を集束部材２１に印加し得るように、絶縁ス
リーブ２４（第３図参照）を包囲する集束部材２
１の底部を横断している。

包囲部材１は、有効なＸ線を実質的に透過し得
る金属で製造し得る。包囲部材１が熱焦点に対向
する部分にベリリウムの如くＸ線を透過し得る金
属から成る図示しない窓を備えていてもよい。ガ
ラス又はセラミツクの如き絶縁材から成るカラー
が例えばはんだ付けによつて金属製の包囲部材１
に接合され得る。

第１図の参考例では、層１２は突出する２個の
フランジ部１４の間に形成された環状の凹部１３
から成るピツト内に位置しており、これにより層
１２はプーリの形状と同様に回転陽極１０の凹部
１３の底部を包囲して、焦点外放射を著しく減少
させ得る。

第２図は、本発明の具体例である。

この図では、回転陽極１０は、もはやプーリの
形状ではなく完全に円筒状であり、後述する吸収
板としてのセクタ１５を備える。この装置は、第
１図に示す従来のピツトより顕著に効果的であ
る。

焦点外放射を防止するために、回転陽極１０の
回転軸を中心とする断面円弧状のセクタ１５が、
回転陽極１０の円筒状の表面に平行に配置されて
いる。セクタ１５の中央部には、電子ビーム１６
を自由に通過させ、また他方では熱焦点から放出
されるＸ線ビームを自由に通過させるための長方
形の第２の開口部が設けられている。

セクタ１５は、２つの部分Ａ、Ｂからなる。部
分Ａは、黒鉛、チタンの如き軽量材又は他の適宜
な材料からなり、セクタ１５の外表面上において
二次電子を吸収する。二次電子は、回転陽極１０
に対す主電子ビームの熱焦点への衝突によつて放
出され、再び陽極に向かつて加速されて陽極の熱
焦点以外の点に衝突し、焦点外放射を生起する恐
れがある。

部分Ｂは、タングステンの如く高い原子質量を
有する材料から成り、回転陽極１０焦点以外の部
位から放射されるＸ線ビームを吸収する。

部分Ａに対する二次電子の衝突により生起され
る残留Ｘ線ビームの放射を微少とするために、部
分Ａの厚みは、Ｘ線放射管の使用最大電圧の関数
である。

部分Ｂの厚みは、吸収すべき焦点外放射の放射
エネルギの関数であり、従つて、これもまたＸ線
放射管の使用最大電圧の関数である。

最適効率を得るために、部分Ｂは、回転陽極の
円筒状の表面に極め近接して配置されている。例
えば数十ミリメートルの間隔を設けて配置されて
いる。

従つて、唯一つのＸ線ビームを放射する部分
は、回転陽極１０の回転軸方向の長さの最大値に
等しい長さ以下であつて、セクタ１５の開口部の
巾に対応する回転陽極の表面に限定されている。
これにより、扇形状のＸ線ビームの放射１７を可
能にする。

第１図の参考例では、カラー９の軸、従つて層
１２上で回転陽極１０に衝突する電子ビーム１６
の軸は、層１２から放出される開き角αの扇形状
のＸ線ビームの平面内に位置しており、回転陽極
１０の回転軸に垂直である。従つて、ここで問題
になるのは、Ｘ線ビームを放出する焦点に最も近
接して、回転陽極１０の回転軸に沿つた直方形の
第１の開口部としてのスリツト３１を含む遮蔽板
としての隔壁３０を配置するために、集束部材２
１、フイラメント２２を回転陽極１０の回転軸、
即ち母線に垂直な面内で斜め付け、焦点に対向し
たスペースを最も解放させる。層１２上の細長い
長方形即ちほぼ直線状の焦点が回転陽極１０の円
筒状の表面の母線と一致するように、フイラメン
ト２２は、回転陽極１０の回転軸に平行に配向さ
れている。

カラー９の軸は、回転陽極１０の表面の母線に
実質的に配向されている。第１図では、電子ビー
ムの偏位又は集束のための補助電極又は磁気コイ
ルは省略されている。

しかし乍ら、カラー９を回転陽極１０の円筒状
の表面の接線方向に配向すると、隔壁３０を最も
回転陽極１０に近接させ得るが、直線状の熱焦点
の鋭さという見地からは、必ずしも最も有利では
ない。何故なら、陰極２０と陽極１０との間を移
動する電子に作用する電界は、フイラメント２２
の電子の出発エネルギのガウス分布効果を除去せ
ず、この結果、焦点の拡大が生じるからである。

ここで、この参考例に於いて、熱焦点における
回転陽極１０の表面に垂直なＸ線ビームの軸に対
して鋭角又は鈍角を成すカラー９の配向が可能で
あり、また、電子光学業界で公知の従来の電子ビ
ームの偏位及び集束手段を任意に使用して電子ビ
ームが層１２に実質的に垂直に到達するように電
子ビームの軌道を配向し得る。

第２図の具体例では、第１図の参考例に基づい
ているが、この具体例は、カラー９の軸が熱焦点
における回転陽極１０の表面に垂直なＸ線ビーム
の軸に対して鋭角をなしている。従つて、陽極に
衝突する電子ビームが通るセクタ１５の開口部の
巾は、焦点外放射を可能な限り制限するために極
めて狭い。第２図における回転陽極１０として
は、第１図における回転陽極１０のように、環状
の凹所１３を形成すべく円筒体１１とフランジ１
４とからなつてもよい。

第３図は、本発明の他の具体例の軸方向断面図
を示す。この具体例では、陰極２０は、回転陽極
１０の回転軸を含む面内で斜め付けされている。
このことは、扇形状に放出されたＸ線ビームによ
り形成される平面に対するカラー９の傾斜方向に
より示される。

この場合、陰極２０の傾斜は、回転陽極１０の
回転軸と熱焦点における回転陽極１０の表面に対
する法線とを含む平面内で、電子ビームを所定角
度だけ陽極１０の回転軸の方向に斜め付けること
により達成される。回転陽極１０の表面の母線と
一致するほぼ直線状の焦点を得るために、フイラ
メント２２とフイラメントを収納しているカツプ
状の集束部材２１の凹部とは、回転陽極１０の回
転軸と熱焦点における回転陽極１０の表面に対す
る法線とを含む平面内に位置しており、且つ、フ
イラメント２２の中心と焦点の中心とを結ぶ直線
に実質的に垂直に配向されている。

第３図で、回転陽極１０は、回転子１８により
支持されている。回転子１８の回転軸は軸XX′上
にあり、回転子１８自体は金属製のデイスク２６
により支持されている。

デイスク２６と回転子１８との真空を維持し得
る結合は、薄い金属製の回転カラー１９により確
保される。回転子１８は、固定子２５により生成
される回転陽極１０と同じ電位の回転磁界内に配
置されている。

２個の部分Ａ、Ｂを備えている焦点外放射を防
止するセクタ１５は、デイスク２６と一体的であ
り、回転陽極１０と同じ電位に維持されている。

セクタ１５は、焦点外放射を減少させる機能の
他に、回転陽極１０の熱放射を検出する機能を有
してもよい。この場合、回転陽極１０と対面する
セクタ１５の表面が最大となる。即ち、セクタ１
５の表面は、回転陽極１０の円筒状の表面を完全
に覆い、更に回転陽極１０の２個の円形の端面を
も被覆してもよい。

従つてセクタ１５は、回転陽極１０を収納する
中空円筒の形状であつてもよく、セクタ１５の円
筒状の表面及び端面は、夫々回転陽極１０の円筒
状表面及び端面に平行であつてもよい。

回転陽極１０の熱の放出は、この装置内を循環
する冷却流体により確保される。この流体は、陽
極源（接地又は高い正電圧）の種類によつて、水
であつても油であつてもよい。

本発明の具体例は、特に、広い開き角を有する
扇形状のＸ線ビームによつて全部が同時的に照射
される多数のＸ線検出器の列を含む軸方向断面の
断層撮影機器に適用される。

回転陽極１０の駆動は、前述の手段以外のいか
なる手段を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の参考例の軸方向断面図、第
２図は本発明の具体例の横断面図、第３図は本発
明の他の具体例の軸方向断面図である。 １……包囲部材、２……軸、３，４……デイス
ク、１０……回転陽極、２０……陰極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状の表面を有する回転陽極と、前記表面
   の所定部位に向かつて電子ビームを放出する陰極
   と、前記放出された電子ビームによつて前記所定
   部位から放射されるＸ線のうち前記所定部位の法
   線にほぼ沿つたＸ線が通過する第１の開口部を有
   しており、前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽板と、前記所
   定部位のまわりにおいて前記表面を覆うように前
   記表面と前記遮蔽板との間に設けられていると共
   に前記表面の所定部位を露出する第２の開口部を
   有しており、前記表面に面する一方の面が前記Ｘ
   線を吸収するように構成されており、他方の面が
   前記放出された電子ビームによつて前記所定部位
   から放射される二次電子を吸収するように構成さ
   れた吸収板とを備えており、前記第１の開口部と
   前記第２の開口部とは、前記Ｘ線の放射領域を規
   定するように構成されており、前記陰極は、前記
   Ｘ線の放射領域の外部に配置されていることを特
   徴とするＸ線発生装置。 ２ 前記陰極が、前記陽極の回転軸に直交する面
   内において前記法線に対して斜め付けられた位置
   に配置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の装置。 ３ 前記陰極が、前記回転軸と前記法線とを含む
   面内において前記法線に対して斜め付けられた位
   置に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 ４ 前記吸収板が前記陽極と電気的に接続されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第３項のいずれか一項に記載の装置。