JPH0415982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、位置及び寸法が調整可能である焦点
を有するＸ線管に関する。

従来のＸ線管は、高電圧の作用下に陽極構造に
あたるようにした電子ビームの発生源を有する。
この陽極は投射電子と応動してＸ線を発生する。
複数のビーム路に沿つてＸ線ビームを発生させる
ため、Ｘ線管中に多数の焦点を有するようにする
ことは公知である。

多焦点型Ｘ線管の一つは複数の独立的に調整し
うる加熱陰極を使用するものである。このような
装置の一つの例はドイツ特許第406067号に開示さ
れるものであつて、陰極加熱フイラメントが別々
の加熱流源から供給されるか、或いはスイツチを
経て通常の電源と直列に接続され加熱電流を選択
的に供給されるようにするものである。別の例は
米国特許第3452232号に開示される装置であつて、
多数の陰極を使用し、多数の焦点ができるように
するため陰極のそれぞれはフイラメント素子を有
するように構成されている。

多焦点型装置の別の共通的なタイプは、単一の
陰極構造或いは複数の陰極構造のいずれかと共に
複数のフイラメント素子を使用するものである。
このような装置の例としては米国特許第4315154
号、米国特許第4109151号及び米国特許第3649861
号が挙げられる。

可動型焦点を得るための別の技術は米国特許第
4128781号に開示されるものである。この特許に
よれば、Ｘ線管においてＸ線管自体を移動させる
ことなく焦点を空間的に移動させることは、陰極
を陽極に関しアーチ形の流路に沿い移動させるこ
とにより可能となる。同様の装置は米国特許第
4072875号においても開示されており、これによ
れば陽極をＸ線管の他の部分に対して相対的に移
動させることにより、陽極に対する電子ビームの
投射点を変更するようにしたものである。

更に、単一の電子ビームを選択された焦点域に
偏向させることにより多焦点型とすることもでき
る。この例は米国特許第4048496号であつて、標
的位置列における選択可能位置に電子ビームを投
射して選択された波長スペクトルのＸ線を発生さ
せることのできるＸ線管を開示している。この特
許におけるビームは偏向板２６を使用することに
より投射される。別の例は米国特許第4229657号
であつて、電子ビームを偏向させて標的陽極上に
可動インパクトゾーンを生じさせるようにしたも
のである。偏向装置は磁気系を使用しており、こ
れは連続的或いは同時的にいくつかの方向に光子
の投射を生起させる回転磁界を採用するものであ
る。最後に米国特許第3250916号は、単一陰極構
造が単一フイラメントから単一の電子ビームを発
生するようにし、また一対の偏向板が陰極の両側
に位置しており、可変電位を偏向板に与えるため
偏向板が導電支持体により外部導線に接続されて
いるようにした装置を示している。偏向板におけ
る電位は、フイラメントからの連続的な或いは断
続的な電子ビームが陽極の標的上で相互に離れた
二つの焦点の間で交互に変更しうるように、変え
ることができる。

上述した各種の装置は、複数の陰極、複数のフ
イラメント、或いは電子ビームを偏向させるため
の偏向板の使用が必要であり、従つて比較的多数
の構造素子を要する点で有利ではない。

更に偏向板を使用する装置、例えば米国特許第
4048496号及び米国特許第3250916号においては、
偏向板が陰極から比較的間隔をおいて配置されて
いるため、電子ビームが偏向域に入る時間までに
相当量のエネルギーを使用し、そのためのビーム
を偏向させるために相当の電圧が必要である、と
いう難点がある。また陰極と陽極の間に偏向板を
配置しなければならないため、陰極と陽極の間に
比較的広いスペースが必要であり、そのため適用
分野によつては寸法の問題が生じる。更に陰極と
陽極との間のスペースが大きいことによつて通常
よりも大きい焦点寸法を招来することになり、こ
のことは一方でこの過大な焦点を補正するために
複雑で高価な電子ビーム光学装置が必要となる。
回転陽極標的を使用するある種の高電力分野にお
いては、陽極の過熱を避けるため格子制御が必要
になる。別々の偏向電極を使用する上述装置は更
に別の難点を有する。即ち格子制御のためには全
部で５本の導線−２本はフイラメントのため、１
本は陰極カツプのため、二本は偏向電極のため−
が必要であり、一方従来型のＸ線管及び高電圧素
子は４本の導線しか使用していない；従つて５本
線型の装置は、高電圧電力をＸ線管に供給する高
電圧ケーブル及びコネクターに関して複雑さと費
用を更に課するものである。また例えば米国特許
第3250916号においては、開示の発明は立体鏡式
放射線写真に関するものであつて、焦点相互の間
の間隔は両眼の間の距離、即ち眼幅に対応する；
陰極と陽極の間の距離が大きいことはこのような
利用のためには適しているけれども、距離が大き
いことは焦点間の距離が極めて小さくなければな
らない場合、例えば１〜２mmのオーダーである場
合のような利用については不適当である。

従つて本発明の一つの目的は、従来の多焦点型
Ｘ線装置にみられる上述難点を除去することであ
る。

そのため、本発明によれば構成素子の数が少な
く構造が単純化した多焦点型Ｘ線装置が提供され
る。

本発明の更に別の目的は、単一の陰極、単一の
フイラメント、及び陰極構造と一体的な偏向手段
を有する多焦点型Ｘ線装置を提供することであ
る。

本発明の更に別の目的は、電子ビームの偏向
が、比較的狭い陰極−陽極間隔を有する装置で達
成するようにした多焦点Ｘ線装置を提供すること
である。

本発明の更に別の目的は、電子ビームの偏向が
比較的小さなバイアス電位の適用で達成すること
のできる多焦点Ｘ線装置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、電子ビームが多数の
焦点へ偏向され、また格子制御が単に四本の導線
の使用により達成することができる多焦点Ｘ線装
置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、焦点の寸法を小さな
バイアス電位の適用により変化させることのでき
る多焦点Ｘ線装置を提供することである。

本発明のそのほかの目的、特徴及び利点は、本
発明の説明及び特許請求の範囲を検討することに
より当業者により明らかになるであろう。

簡単にいうと、本発明の上述及びその他の目
的、特徴及び利点は、その一つの局面において
は、投射される電子ビームに応動してＸ線を発生
する陽極、及び陰極に投射する電子を放出する電
子放射手段を有する陰極、とが配置されている真
空チヤンバを有するＸ線管を提供することにより
解決される。

斯る本発明のＸ線管は、真空チヤンバ内に陰極
と陽極とを所定間隔をおき配置し、該陰極が陽極
にむけて電子を放射する電子放射手段を有し、前
記陽極が電子放射手段から放射される電子に応動
してＸ線を発生する、調整可能な焦点を有するＸ
線管において、前記陰極がフイラメントからなる
電子放射手段と、該フイラメントの長手方向に沿
いほぼ平行で相互に絶縁された複数個の部分から
なる陰極カツプとにより構成され、個別的、選択
的に前記陰極カツプの複数個の部分の異なる一個
に電位を与える手段により、前記フイラメントか
ら放射される電子ビームの陽極上の焦点距離およ
び位置を制御させることを特徴とする。電子放出
手段は好ましくは単一のフイラメントである。陰
極カツプは相互に絶縁された第一及び第二部分を
有し、電子放出手段或いはフイラメントは陰極カ
ツプの前記第一及び第二部分の少なくとも一方か
ら絶縁されているようにする。陰極カツプの第一
及び第二部分の間の絶縁状態は、両者の間に間隙
を設けることによつて達成される。或いは電子放
出手段或いはフイラメントは、陰極カツプの両部
の双方から絶縁されるようにしてもよい。バイア
ス手段はフイラメントと陰極カツプとの間に電圧
を加え、陽極に対する電子ビーム放射域の寸法及
び位置を変えるために設けられる。このバイアス
手段は、フイラメントと陰極カツプ第一部分との
間に電圧を加える第一バイアス手段、及びフイラ
メントと陰極カツプ第二部分との間に電圧を加え
る第二バイアス手段とからなるようにしてもよ
い。或いはバイアス手段はフイラメントと陽極と
の間の電流を遮断するように操作しうるものであ
つてもよい。陽極は陰極に対して相対的に静止し
うるものであつても回転可能なものであつてもよ
い。

第１図の従来技術による多焦点Ｘ線管１９にお
いては、単一の陰極構造１は一本のフイラメント
３から一本の電子ビームを発生する。一対の偏向
板１１及び１３が陰極３の両側に配置されてお
り、それぞれ導電支持部１５及び１７により、偏
向板１１及び１３に可変電位を供給するための外
部導線と接続している。偏向板１１及び１３にお
ける電位は、フイラメント３からの連続的或いは
断続的ビームが、陽極５の離れた位置にある焦点
７及び９の間で交互にスイツチできるようになつ
ている。ここで、格子制御が第１図に示す装置で
必要な場合、フイラメント３の一側部と陰極カツ
プ１との間の図示のような電気的接続は遮断さ
れ、五番目の導線が陰極カツプに接続されなけれ
ばならないことが理解されるべきである。

第２図は本発明によるＸ線管の構造を示すもの
であつて焦点位置は、僅かの電圧を陰極バイアス
カツプに加えることにより陽極に沿つて移動させ
ることができる。第２図は好ましい実施態様を示
すものであつて、陰極バイアスカツプ３３はフイ
ラメント３１の長手方向に沿い平行に延びた〓間
２８により相互に及びフイラメント３１から絶縁
された第一部分２７及び第二部分２９を有する。
フイラメント３１が加熱されると電子をビーム２
５の形で発生し、ビームは焦点２３を限定する域
で陽極２１に放射される。陽極２１は一般的にタ
ングステン或いはタングステン合金で製造され、
静止或いは回転しうる。

フイラメント３１は陰極カツプ３３の二つの部
分２７，２９の少なくとも一つと絶縁されていな
ければならない。或いはフイラメント３１は陰極
カツプ部分の両方から絶縁されていてもよい。

第３図は電子ビーム２５が陽極２１に向かう際
の流れ路を制御する電気回路３５を示す。電気回
路３５はフイラメント３１に対して陰極カツプ部
分２７及び２９をそれぞれ駆動するためのバイア
スサプライ３７及び３９を含む。高電圧サプライ
４３は陽極２１をフイラメント３１に関し正に励
振する。グリツドドライブ４１はパルス駆動し、
陰極カツプ部分２７及び２９に関しフイラメント
３１が正にバイアスするように、電子ビーム２５
をオンオフ作動させる。約４キロボルトの陽バイ
アスは、陽極電圧が150キロボルトにセツトされ
るとこの電子流を遮断する。陰極バイアスカツプ
電極２７及び２９はフイラメント３１に関しこれ
と等しくバイアスされるか或いは負にバイアスさ
れる。例えば、もし陰極バイアスカツプ２７がフ
イラメント電位であり陰極バイアスカツプ２９が
負電位であるとすると、陽極における焦点位置は
第２図の右に、また第３図の上方にシフトする。
陰極バイアスカツプ２７及び２９の電位が逆転す
ると、焦点の偏向方向もまた逆転する。フイラメ
ントに対して陰極カツプが極く近接しているため
約1000ボルトのバイアスをかけるだけでビームは
約１mm偏向する。このことは第１図に示すような
装置の場合、装置内のビームを偏向させるために
は必要な電圧が数10キロボルトである状態と較べ
られる。

本発明によれば焦点の寸法及び位置は例えば第
２図に示す陰極バイアスカツプ２７を上述のよう
にフイラメント電位に固定するよりも、負電圧
（例えば約500〜1000ボルト）に固定し、同時に反
対の陰極バイアスカツプ２９は負の数100キロボ
ルトに固定することにより制御できる。これらの
電位に陰極バイアスカツプがセツトされると焦点
位置が上述の如く制御され、更にその寸法は、二
つの負にバイアスされた陰極バイアスカツプ２７
及び２９の焦点効果によるそのシフト方向と平行
方向に小径化する。

バイアスサプライ３７及び３９はコンピユータ
により制御され、焦点２３の幅及び焦点を多数の
位置に位置決めするための自動制御が行われる。

好ましい実施態様においては、本発明による陰
極構造が従来型の回転陰極方式Ｘ線管に組み込ま
れ、焦点の位置及び幅は制御可能に変更しうる。
このようなＸ線管はCTスキヤナー分野の利用に
特に効果的であつて、この場合、CT画像の空間
的解像は二つの或いは多数の焦点を有するＸ線管
を利用することにより改善される。

格子作用が本発明のＸ線管を特定分野で利用す
る際に望ましい時には、四本の導線をＸ線管中に
使用するだけでよい。このような構成は第１図に
示す公知技術による構成と対照的であつて、公知
技術においては、格子制御のためには全体で五本
の導線が必要である。なぜならフイラメント３の
片側と陰極カツプ１の電気接続が遮断され、５番
目の導線を陰極カツプに接続しなければならない
からである；従つて偏向電極それぞれに一本の導
線が必要であり、更に三本の導線がフイラメント
と陰極カツプに必要である。

以上の説明から当業者によつて本発明の基本的
な特徴を容易に理解することができ、また本発明
の特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明
を様々の使用条件に適合させるために種々の変更
を加えることができよう。

本発明によれば、陰極カツプ自体に電子ビーム
を偏向させる機能を具備せしめたので、従来の多
焦点型Ｘ線管にみられる陰極と陽極との間に配置
される偏向板が不要であつて、構成素子数を減ず
ることができるとともに陰極と陽極との間のスペ
ースを短縮でき、構造簡素かつコンパクトであつ
て、しかも焦点距離の短縮化に伴い光学装置とし
て安価な多焦点型Ｘ線管を提供できる。

又、陰極カツプのバイアス部分とフイラメント
とが従来装置の偏向板の場合に較べて接近するの
で、フイラメントから放射される電子ビームの偏
向を比較的小さなバイアス電位で達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は偏向板が陰極と陽極の間に配置されて
いる、公知技術による多焦点Ｘ線管の一つの例の
説明断面図；第２図は本発明装置の横断面図；ま
た第３図は第２図の装置を制御する回路の説明図
である。 図中の番号１は陰極カツプ、３はフイラメン
ト、５は陽極、７及び９は焦点、１１及び１３は
偏向プレートである。また番号２１は陽極、２３
は焦点、２５は電子ビーム、２７は陰極バイアス
カツプ３３の第一部分、２９は第二部分、３１は
フイラメント、３３は陰極バイアスカツプであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空チヤンバ内に陰極と陽極とを所定間隔を
   おき配置し、該陰極が陽極にむけて電子を放射す
   る電子放射手段を有し、前記陽極が電子放射手段
   から放射される電子に応動してＸ線を発生する、
   調整可能な焦点を有するＸ線管において、前記陰
   極がフイラメントからなる電子放射手段と、該フ
   イラメントの長手方向に沿いほぼ平行で相互に絶
   縁された複数個の部分からなる陰極カツプとによ
   り構成され、個別的、選択的に前記陰極カツプの
   複数個の部分の異なる一個に電位を与える手段に
   より、前記フイラメントから放射される電子ビー
   ムの陽極上の焦点距離および位置を制御させるこ
   とを特徴とするＸ線管。 ２ 前記フイラメントが単一であり、前記陰極カ
   ツプの複数個の部分が第一部分および第二部分で
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   Ｘ線管。 ３ 前記陰極カツプの第一部分と第二部分との絶
   縁手段は、その両部分の間で前記フイラメントの
   長手方向に沿い平行に延びた〓間により構成され
   ることを特徴とする請求項２記載のＸ線管。 ４ 前記フイラメントが前記陰極カツプの複数個
   の部分の少なくとも一個から絶縁されていること
   を特徴とする請求項１記載のＸ線管。 ５ 前記フイラメントと陰極カツプとの間に電位
   を与えるバイアス手段を備えたことを特徴とする
   請求項２記載のＸ線管。 ６ 前記バイアス手段が陰極カツプの第一部分に
   電位を与える手段であつて、前記フイラメントお
   よび第二部分の電位に対して負特性であり、それ
   により前記フイラメントから放射される電子ビー
   ムの焦点位置を陽極上の第二部分方向へ移動せし
   めることを特徴とする請求項５記載のＸ線管。 ７ 前記バイアス手段が陰極カツプの第二部分に
   電位を与える手段であつて、前記フイラメントお
   よび第一部分の電位に対して負特性であり、それ
   により前記フイラメントから放射される電子ビー
   ムの焦点位置を陽極上の第一部分方向へ移動せし
   めることを特徴とする請求項５記載のＸ線管。 ８ 前記バイアス手段が、陰極カツプの第一部分
   へ前記フイラメントの電位に対して負特性の電位
   を与え、かつ第二部分へ第一部分の電位に対して
   負特性の電位を与える手段であつて、それにより
   前記電子ビームの焦点距離を短縮せしめるととも
   に焦点位置を陽極上の第一部分方向へ移動せしめ
   ることを特徴とする請求項５記載のＸ線管。 ９ 前記バイアス手段が、陰極カツプの第二部分
   へ前記フイラメントの電位に対して負特性の電位
   を与え、かつ第一部分へ第二部分の電位に対して
   負特性の電位を与える手段であつて、それにより
   前記電子ビームの焦点距離を短縮せしめるととも
   に焦点位置を陽極上の第二部分方向へ移動せしめ
   ることを特徴とする請求項５記載のＸ線管。 １０ 前記陽極が陰極に対して回転可能であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のＸ線管。