JPH0613008A - Ｘ線管 - Google Patents
Ｘ線管Info
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- JPH0613008A JPH0613008A JP5095455A JP9545593A JPH0613008A JP H0613008 A JPH0613008 A JP H0613008A JP 5095455 A JP5095455 A JP 5095455A JP 9545593 A JP9545593 A JP 9545593A JP H0613008 A JPH0613008 A JP H0613008A
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- ray tube
- housing
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- H01J35/00—X-ray tubes
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- H01J35/06—Cathodes
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- H01J35/00—X-ray tubes
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- H01J35/165—Vessels; Containers; Shields associated therewith joining connectors to the tube
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- H05G—X-RAY TECHNIQUE
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- H05G1/08—Electrical details
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- H05G1/30—Controlling
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- H01J2235/162—Rotation
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- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】パワーの大きなＸ線管を提供すること。
【構成】トロイダル状のＸ線管ハウジング（Ａ）は真空
にされた内部を有する。アノードと密に熱連通する冷却
流体通路が画定されるように、ウィンドに密に隣接する
ハウジングに環状アノード（Ｂ）が接続される。大径の
環状アノードを中心に電子ビーム（２２）を回転させる
環状リング（３０）または真空ハウジング内にカソード
アセンブリ（３２）が取り付けられる。図１および図２
の実施例では環状リングは磁気的に浮揚（４０）され、
モータ（５０）により回転される。発生したＸ線がＸ線
管内でコリメートされフィルタ処理されるよう、電子エ
ミッタまたはカソードカップ（３２）に密に隣接するコ
リメータ（６２）およびフィルタ（６４）がカソードア
センブリと共に回転される。
にされた内部を有する。アノードと密に熱連通する冷却
流体通路が画定されるように、ウィンドに密に隣接する
ハウジングに環状アノード（Ｂ）が接続される。大径の
環状アノードを中心に電子ビーム（２２）を回転させる
環状リング（３０）または真空ハウジング内にカソード
アセンブリ（３２）が取り付けられる。図１および図２
の実施例では環状リングは磁気的に浮揚（４０）され、
モータ（５０）により回転される。発生したＸ線がＸ線
管内でコリメートされフィルタ処理されるよう、電子エ
ミッタまたはカソードカップ（３２）に密に隣接するコ
リメータ（６２）およびフィルタ（６４）がカソードア
センブリと共に回転される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＸ線またはガンマ線発生
技術に関する。本発明は、ＣＴスキャナ用のＸ線管と共
に用いる特定の用途があるので、特にこれを参照して説
明する。しかしながら本発明は、他の用途用のＸ線発生
に関連した用途も有すると解すべきである。
技術に関する。本発明は、ＣＴスキャナ用のＸ線管と共
に用いる特定の用途があるので、特にこれを参照して説
明する。しかしながら本発明は、他の用途用のＸ線発生
に関連した用途も有すると解すべきである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、患者はＣＴスキャナの中心ボア
内の水平コーチ上にうつ伏せ状態に位置しており、Ｘ線
管は回転自在なガントリー部分に取り付けられた高速で
患者の回りを回転する。より高速のスキャンをするに
は、Ｘ線管をより高速で回転させなければならない。し
かしながら、Ｘ線管をより速く回転すると、Ｘ線管の出
力を上げない限り像ごとの純放射線量が減少してしま
う。ＣＴスキャナが高速になるにつれて、単位時間当た
り、より多くの放射線を発生するより大きなＸ線管が必
要であった。当然ながら慣性力も大きくなる。
内の水平コーチ上にうつ伏せ状態に位置しており、Ｘ線
管は回転自在なガントリー部分に取り付けられた高速で
患者の回りを回転する。より高速のスキャンをするに
は、Ｘ線管をより高速で回転させなければならない。し
かしながら、Ｘ線管をより速く回転すると、Ｘ線管の出
力を上げない限り像ごとの純放射線量が減少してしま
う。ＣＴスキャナが高速になるにつれて、単位時間当た
り、より多くの放射線を発生するより大きなＸ線管が必
要であった。当然ながら慣性力も大きくなる。
【０００３】ＣＴスキャナ等用の高性能Ｘ線管は、固定
カソードと、回転するアノードディスクを一般に含み、
いずれも真空ハウジング内に収納される。強度のより強
いＸ線ビームを発生すると、アノードディスクの加熱が
強くなる。真空を介して周辺の流体に熱を放射すること
により充分な時間をかけてアノードディスクを冷却する
には、しだいに大きなアノードディスクを備えたＸ線管
を製造しなければならない。
カソードと、回転するアノードディスクを一般に含み、
いずれも真空ハウジング内に収納される。強度のより強
いＸ線ビームを発生すると、アノードディスクの加熱が
強くなる。真空を介して周辺の流体に熱を放射すること
により充分な時間をかけてアノードディスクを冷却する
には、しだいに大きなアノードディスクを備えたＸ線管
を製造しなければならない。
【０００４】アノードディスクが大きくなればなる程、
大きいＸ線管が必要となり、Ｘ線管は現在のＣＴスキャ
ナのガントリーの小さい閉空間に容易に嵌合できない。
第４世代のスキャナでは、より大きなＸ線管と頑丈な支
持構造体を組み込むには放射線検出器を大きな径で移動
させなければならない。これにより、同じ解像度を得る
には、より多くの検出器が必要となり、Ｘ線管と検出器
の間の通路長さも長くなる。通路長さが長くなると、放
射線の発散も大きくなったり、像データも劣化すること
もある。取り大きなＸ線管が必要となるだけでなく、発
生する多量の熱を除去するのにより大きな熱交換構造体
が必要となる。
大きいＸ線管が必要となり、Ｘ線管は現在のＣＴスキャ
ナのガントリーの小さい閉空間に容易に嵌合できない。
第４世代のスキャナでは、より大きなＸ線管と頑丈な支
持構造体を組み込むには放射線検出器を大きな径で移動
させなければならない。これにより、同じ解像度を得る
には、より多くの検出器が必要となり、Ｘ線管と検出器
の間の通路長さも長くなる。通路長さが長くなると、放
射線の発散も大きくなったり、像データも劣化すること
もある。取り大きなＸ線管が必要となるだけでなく、発
生する多量の熱を除去するのにより大きな熱交換構造体
が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一本のＸ線管を被検体
のまわりに回転する代わりに、被検体のまわりにリング
状に配置したＸ線管のスイッチング可能なアレイ、例え
ば５つまたは６つのＸ線管を使用することが提案されて
いる。しかしながら、管が回転しなければ限られたデー
タしか発生せず、限られた解像度しか得られない。Ｘ線
管が回転すれば、管のすべてを移動させる上で同様な機
械上の問題が生じる。
のまわりに回転する代わりに、被検体のまわりにリング
状に配置したＸ線管のスイッチング可能なアレイ、例え
ば５つまたは６つのＸ線管を使用することが提案されて
いる。しかしながら、管が回転しなければ限られたデー
タしか発生せず、限られた解像度しか得られない。Ｘ線
管が回転すれば、管のすべてを移動させる上で同様な機
械上の問題が生じる。
【０００６】更にＸ線管のウェル部内に患者を収容でき
るよう充分大きなマウス部を備えたほぼベル状の真空Ｘ
線管エンベロープを製造することも提案されている。ベ
ルの頂点にＸ線ビーム源が配置され、マウスのアノード
リングに衝突する電子ビームをベルまで発生させるよう
になっている。真空ベル状のエンベロープのまわりにＸ
線ビームをスキャンするための電子回路が設けられる。
この設計の問題は、約２７０°のスキャニングしかでき
ないことである。別の問題点は、走査電子ビームを収容
するのに極めて大きな真空スペースは、真空状態を維持
することが困難であることである。手間がかかり、複雑
な真空ポンプが必要である。別の問題は、焦点からずれ
た放射線に対する対策がないことである。
るよう充分大きなマウス部を備えたほぼベル状の真空Ｘ
線管エンベロープを製造することも提案されている。ベ
ルの頂点にＸ線ビーム源が配置され、マウスのアノード
リングに衝突する電子ビームをベルまで発生させるよう
になっている。真空ベル状のエンベロープのまわりにＸ
線ビームをスキャンするための電子回路が設けられる。
この設計の問題は、約２７０°のスキャニングしかでき
ないことである。別の問題点は、走査電子ビームを収容
するのに極めて大きな真空スペースは、真空状態を維持
することが困難であることである。手間がかかり、複雑
な真空ポンプが必要である。別の問題は、焦点からずれ
た放射線に対する対策がないことである。
【０００７】核科学に関するＩＥＥＥトランザクション
「高速コンピュータ断層撮像のための新設計」１９７９
年４月、ＮＳ−２６巻、第２号において、マイデン・シ
ェップおよびチョー氏は、カソードを大径アノードリン
グのまわりに回転させることにより円錐の、すなわちベ
ル形状の上記管の寸法を小さくすることを提案してい
る。しかしながら、これらの設計はいくつかの工学上の
欠陥を有しているので、商業的に製造されていない。
「高速コンピュータ断層撮像のための新設計」１９７９
年４月、ＮＳ−２６巻、第２号において、マイデン・シ
ェップおよびチョー氏は、カソードを大径アノードリン
グのまわりに回転させることにより円錐の、すなわちベ
ル形状の上記管の寸法を小さくすることを提案してい
る。しかしながら、これらの設計はいくつかの工学上の
欠陥を有しているので、商業的に製造されていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決した新規でかつ改良されたＣＴスキャナを提供するも
のである。
決した新規でかつ改良されたＣＴスキャナを提供するも
のである。
【０００９】本発明の一つの特徴によれば、大径の管状
の真空にされたハウジングが提供される。Ｘ線を環状ハ
ウジングの中心軸に向けるよう環状ウィンドに隣接して
ハウジング内にアノードターゲットが配置される。電子
源からターゲットアノードまでの短距離を走行する電子
ビームを発生するよう、アノードに密に隣接して電子源
が配置される。アノードのまわりに電子ビームを回転す
るための手段が設けられ、冷却流体を受けるための通路
がアノードに沿ってかつアノードと密な熱連通をするよ
う画定される。
の真空にされたハウジングが提供される。Ｘ線を環状ハ
ウジングの中心軸に向けるよう環状ウィンドに隣接して
ハウジング内にアノードターゲットが配置される。電子
源からターゲットアノードまでの短距離を走行する電子
ビームを発生するよう、アノードに密に隣接して電子源
が配置される。アノードのまわりに電子ビームを回転す
るための手段が設けられ、冷却流体を受けるための通路
がアノードに沿ってかつアノードと密な熱連通をするよ
う画定される。
【００１０】一つの実施例では、電子ビーム回転手段で
はハウジングのまわりに回転できるよう、機械的または
磁気的ベアリングに取り付けられた環状カソードアセン
ブリを含む。別の実施例では、Ｘ線ビームは調節自在で
ある。ある実施例では各々径の異なる複数のアノードが
設けられる。各アノードには少なくとも一つのカソード
フィラメントまたは他の制御可能な電子源が関連する。
別の実施例ではウィンドアセンブリがカソードアセンブ
リと共に回転できる。寸法の異なる複数のウィンドのそ
れぞれに電子源が関連しており、別の実施例ではアノー
ド面が移動自在となっている。
はハウジングのまわりに回転できるよう、機械的または
磁気的ベアリングに取り付けられた環状カソードアセン
ブリを含む。別の実施例では、Ｘ線ビームは調節自在で
ある。ある実施例では各々径の異なる複数のアノードが
設けられる。各アノードには少なくとも一つのカソード
フィラメントまたは他の制御可能な電子源が関連する。
別の実施例ではウィンドアセンブリがカソードアセンブ
リと共に回転できる。寸法の異なる複数のウィンドのそ
れぞれに電子源が関連しており、別の実施例ではアノー
ド面が移動自在となっている。
【００１１】別の実施例ではターゲットアノードと実質
的に同じ径の環状リング内に固定カソードが設けられ、
電子ビームをターゲットに通過させるようカソードの小
さい部分だけを選択的にゲート制御するための複数のゲ
ート制御グリッドが設けられる。回転カソードの実施例
のより限定された特徴によれば、カソードアセンブリは
ハウジング内で磁気的に浮揚される環状リングを含む。
的に同じ径の環状リング内に固定カソードが設けられ、
電子ビームをターゲットに通過させるようカソードの小
さい部分だけを選択的にゲート制御するための複数のゲ
ート制御グリッドが設けられる。回転カソードの実施例
のより限定された特徴によれば、カソードアセンブリは
ハウジング内で磁気的に浮揚される環状リングを含む。
【００１２】本発明の別の特徴によれば、カソードリン
グアセンブリはハウジングの外部の環状ステータとハウ
ジングの内部に配置された環状ロータを有するブラッシ
ュレス誘導モータによって駆動される。本発明の別の特
徴によれば、多数のカソードカップが設けられる。各カ
ソードカップはカソードフィラメントまたは他の電子エ
ミッタと発生した電子ビームを合焦するための適当なグ
リッドを含む。これら多数のカソードカップは種々の所
定ビーム焦点およびその他の特性を有する。
グアセンブリはハウジングの外部の環状ステータとハウ
ジングの内部に配置された環状ロータを有するブラッシ
ュレス誘導モータによって駆動される。本発明の別の特
徴によれば、多数のカソードカップが設けられる。各カ
ソードカップはカソードフィラメントまたは他の電子エ
ミッタと発生した電子ビームを合焦するための適当なグ
リッドを含む。これら多数のカソードカップは種々の所
定ビーム焦点およびその他の特性を有する。
【００１３】本発明の別の特徴によれば、ハウジングに
近いロータの金属部品はカソードカップから絶縁され、
ハウジングの電位近くに保持される。本発明の更に限定
された特徴によれば、カソードアセンブリはアイソレー
ショントランスによりロータからフィラメント電流制御
回路からアイソレートされる。このアイソレーショント
ランスはフィラメント電流制御回路のスイッチおよびそ
の他部品がより低いアンペアおよび電圧で作動できるよ
うにする。
近いロータの金属部品はカソードカップから絶縁され、
ハウジングの電位近くに保持される。本発明の更に限定
された特徴によれば、カソードアセンブリはアイソレー
ショントランスによりロータからフィラメント電流制御
回路からアイソレートされる。このアイソレーショント
ランスはフィラメント電流制御回路のスイッチおよびそ
の他部品がより低いアンペアおよび電圧で作動できるよ
うにする。
【００１４】本発明の別の特徴によれば、環状ハウジン
グは焼き付いたカソードカップの修理および交換を容易
とするためのアクセスパネルを含む。本発明の別の特徴
によれば、電子を放出する固定高温カソードに接続され
た高電圧部分によりカソードアセンブリに高電圧が加え
られる。このカソードアセンブリは高温カソードに密に
隣接し、好ましくはこれを部分的に囲む環状プレートを
含む。グリッド制御、ミリアンペア安定化および能動的
フィルタリングのため一つ以上のグリッドがフィラメン
トを囲むことが好ましい。高温カソードとプレートとの
間の電子の移動により、カソードアセンブリはほぼ１０
０ｋＶの大きさのＸ線管作動電圧までカソードアセンブ
リがドライブされる。カソードカップをグリッド制御し
てオン、オフするのに他の高温フィラメント、グリッド
およびプレートアセンブリを用いてもよい。
グは焼き付いたカソードカップの修理および交換を容易
とするためのアクセスパネルを含む。本発明の別の特徴
によれば、電子を放出する固定高温カソードに接続され
た高電圧部分によりカソードアセンブリに高電圧が加え
られる。このカソードアセンブリは高温カソードに密に
隣接し、好ましくはこれを部分的に囲む環状プレートを
含む。グリッド制御、ミリアンペア安定化および能動的
フィルタリングのため一つ以上のグリッドがフィラメン
トを囲むことが好ましい。高温カソードとプレートとの
間の電子の移動により、カソードアセンブリはほぼ１０
０ｋＶの大きさのＸ線管作動電圧までカソードアセンブ
リがドライブされる。カソードカップをグリッド制御し
てオン、オフするのに他の高温フィラメント、グリッド
およびプレートアセンブリを用いてもよい。
【００１５】本発明の別の特徴によれば、焦点ずれ放射
線低減器すなわちフィルタが回転カソードアセンブリと
共に回転できるようこの回転カソードアセンブリに取り
付けられる。本発明の別の更に限定された特徴によれ
ば、外部からエンベロープへのカソード電流を回転カソ
ードアセンブリに流すための電流カプリング手段が設け
られる。受けた電流をカソードまたはカソードグリッド
の選択可能な一つに選択的に向けるのをカソードアセン
ブリに複数の磁気制御されるスイッチが取り付けられ
る。カソードが回転する際、磁気制御スイッチが通る通
路に隣接するハウジングに隣接して、環状電磁石が固定
的に配置される。これら電磁石のリングはスイッチを開
閉して電流を選択したカソードまたはグリッドに向ける
よう、選択的に付勢される。
線低減器すなわちフィルタが回転カソードアセンブリと
共に回転できるようこの回転カソードアセンブリに取り
付けられる。本発明の別の更に限定された特徴によれ
ば、外部からエンベロープへのカソード電流を回転カソ
ードアセンブリに流すための電流カプリング手段が設け
られる。受けた電流をカソードまたはカソードグリッド
の選択可能な一つに選択的に向けるのをカソードアセン
ブリに複数の磁気制御されるスイッチが取り付けられ
る。カソードが回転する際、磁気制御スイッチが通る通
路に隣接するハウジングに隣接して、環状電磁石が固定
的に配置される。これら電磁石のリングはスイッチを開
閉して電流を選択したカソードまたはグリッドに向ける
よう、選択的に付勢される。
【００１６】固定カソード実施例のより限定された特徴
によれば、環状カソードは多数のカソードセグメントを
含む。各カソードセグメントは電子ビームをアノードに
向けるよう選択的にゲート処理される。本発明の別の特
徴によれば、ビームをゲート制御し、ビームを合焦し、
ビームをアノードのセグメントのまわりの円周に沿って
スイープするよう、各カソードセグメントに隣接してグ
リッドが設けられる。
によれば、環状カソードは多数のカソードセグメントを
含む。各カソードセグメントは電子ビームをアノードに
向けるよう選択的にゲート処理される。本発明の別の特
徴によれば、ビームをゲート制御し、ビームを合焦し、
ビームをアノードのセグメントのまわりの円周に沿って
スイープするよう、各カソードセグメントに隣接してグ
リッドが設けられる。
【００１７】当業者であれば下記の好ましい実施例の詳
細な説明を読めば、本発明の更に別の特徴が明らかとな
ろう。本発明は、種々の部品およびそれらの配列を変え
ることもできるし、種々の工程およびそれらの順序をか
えることもできる。添付図面は単に実施例の例示のため
のものであり、本発明を限定するものではない。
細な説明を読めば、本発明の更に別の特徴が明らかとな
ろう。本発明は、種々の部品およびそれらの配列を変え
ることもできるし、種々の工程およびそれらの順序をか
えることもできる。添付図面は単に実施例の例示のため
のものであり、本発明を限定するものではない。
【００１８】
【実施例】図１を参照すると、トロイダル状ハウジング
Ａは、大きい、全体がドーナツ形状の内部空間を画定
し、トロイダル状ハウジングの内部空間内にアノードＢ
が取り付けられ、このアノードはその空間の円周方向に
伸びている。電子の少なくとも一つのビームを発生する
ようトロイダル状ハウジングの内部空間内にロータ手段
Ｃが配置され、手段Ｄが電子ビームをアノードＢのまわ
りに選択的に回転させる。
Ａは、大きい、全体がドーナツ形状の内部空間を画定
し、トロイダル状ハウジングの内部空間内にアノードＢ
が取り付けられ、このアノードはその空間の円周方向に
伸びている。電子の少なくとも一つのビームを発生する
ようトロイダル状ハウジングの内部空間内にロータ手段
Ｃが配置され、手段Ｄが電子ビームをアノードＢのまわ
りに選択的に回転させる。
【００１９】より詳細に述べれば、アノードＢは、電子
ビームが衝突するようになっているタングステン面１０
を有するタングステンのディスクである。ハウジングお
よびアノードは、環状の冷却流体路すなわちチャンネル
１２を画定し、このチャンネルはアノード面、特にアノ
ードの裏面に沿って密に熱連通する。このアノードは、
大きな連続した部材すなわち組み立てられた形態の多数
の部分で構成できる。またこのアノードは、冷却流体と
の熱連通を促進するため、任意に内部通路、フィン等を
有してもよい。流体循環手段１４は、固定されたアノー
ドおよびハウジングを通して熱交換機１６に流体を循環
させ、ターゲットアノードを低温に保持する。
ビームが衝突するようになっているタングステン面１０
を有するタングステンのディスクである。ハウジングお
よびアノードは、環状の冷却流体路すなわちチャンネル
１２を画定し、このチャンネルはアノード面、特にアノ
ードの裏面に沿って密に熱連通する。このアノードは、
大きな連続した部材すなわち組み立てられた形態の多数
の部分で構成できる。またこのアノードは、冷却流体と
の熱連通を促進するため、任意に内部通路、フィン等を
有してもよい。流体循環手段１４は、固定されたアノー
ドおよびハウジングを通して熱交換機１６に流体を循環
させ、ターゲットアノードを低温に保持する。
【００２０】ハウジング内には、ターゲットアノードＢ
に密に隣接してウィンド２０が画定されている。このウ
ィンドは、電子ビームとタングステンターゲットアノー
ドとの相互作用により発生されるＸ線ビーム２２が中心
ボア２６を通ってトロイダル管の中心軸心２４を横断す
るような向きに進むよう位置している。ハウジングには
真空手段、好ましくは一つ以上のイオンポンプ２８が相
互に接続され、ハウジング内の真空を維持するようにな
っている。
に密に隣接してウィンド２０が画定されている。このウ
ィンドは、電子ビームとタングステンターゲットアノー
ドとの相互作用により発生されるＸ線ビーム２２が中心
ボア２６を通ってトロイダル管の中心軸心２４を横断す
るような向きに進むよう位置している。ハウジングには
真空手段、好ましくは一つ以上のイオンポンプ２８が相
互に接続され、ハウジング内の真空を維持するようにな
っている。
【００２１】図１および図２の実施例では、カソードア
センブリは、トロイダル状ハウジングの内部のまわりを
延びる環状リング３０を含む。カソードリングにはカッ
プ３２ａおよび３２ｂを含む複数のカソードカップ３２
が取り付けられている。カソードカップ３２の各々はカ
ソードフィラメント３４およびグリッドアセンブリ３６
を含む。グリッドは、電子ビームをオン、オフするよう
ゲート制御するためのグリッドと、ラジアル方向の電子
ビームの幅を合焦するためのグリッドアセンブリと、円
周方向の電子ビームの大きさを合焦するためのグリッド
アセンブリを含むことが好ましい。
センブリは、トロイダル状ハウジングの内部のまわりを
延びる環状リング３０を含む。カソードリングにはカッ
プ３２ａおよび３２ｂを含む複数のカソードカップ３２
が取り付けられている。カソードカップ３２の各々はカ
ソードフィラメント３４およびグリッドアセンブリ３６
を含む。グリッドは、電子ビームをオン、オフするよう
ゲート制御するためのグリッドと、ラジアル方向の電子
ビームの幅を合焦するためのグリッドアセンブリと、円
周方向の電子ビームの大きさを合焦するためのグリッド
アセンブリを含むことが好ましい。
【００２２】好ましい実施例では、カソードカップ３２
の各々は、種々の所定のフォーカス特性の一つを備えた
グリッドアセンブリを有する。このようにカソードカッ
プを選択することによりＸ線ビームの焦点スポットの異
なる大きさを選択できる。また第１のカソードが焼損し
た場合にバックアップカソードカップとなるように最も
一般的に使用される寸法で合焦されるカソードカップを
多数設けてもよい。
の各々は、種々の所定のフォーカス特性の一つを備えた
グリッドアセンブリを有する。このようにカソードカッ
プを選択することによりＸ線ビームの焦点スポットの異
なる大きさを選択できる。また第１のカソードが焼損し
た場合にバックアップカソードカップとなるように最も
一般的に使用される寸法で合焦されるカソードカップを
多数設けてもよい。
【００２３】ハウジング内にはベアリング手段４０によ
りカソードリング３０が回転自在に支持されている。好
ましい実施例では、ベアリング手段は磁気浮揚ベアリン
グである。真空中で絶縁状態となるよう適当に調製され
たケイ素鉄または他の材料の薄いリング４２が長手方向
に重ねられ、ベアリングのラジアル部分に対するシリン
ダを形成している。更に真空中で使用するよう適当に調
製したケイ素鉄または他の材料の薄いフープ体がベアリ
ングの軸方向部分に対する密な入れ子式のシリンダを形
成するよう組み立てられている。吸引力をバランスさせ
て、カソードリングをトロイダル真空空間の中心に正確
に吊り下げ、カソードリングを軸方向の中心に位置させ
るよう近接センサおよび適当なフィードバック回路によ
り受動機素および能動機素、例えば永久磁石４４および
電磁石４６が制御される。セラミック製の絶縁体４８
は、カソードの電位にできる環状リング３０の部分とカ
ソードから鉄リング４２をアイソレートする。このアイ
ソレーションにより、鉄リングはハウジングの電位に保
持されるので、リング４２と磁石４４、４６とハウジン
グとの間でのアークの発生を防止できる。
りカソードリング３０が回転自在に支持されている。好
ましい実施例では、ベアリング手段は磁気浮揚ベアリン
グである。真空中で絶縁状態となるよう適当に調製され
たケイ素鉄または他の材料の薄いリング４２が長手方向
に重ねられ、ベアリングのラジアル部分に対するシリン
ダを形成している。更に真空中で使用するよう適当に調
製したケイ素鉄または他の材料の薄いフープ体がベアリ
ングの軸方向部分に対する密な入れ子式のシリンダを形
成するよう組み立てられている。吸引力をバランスさせ
て、カソードリングをトロイダル真空空間の中心に正確
に吊り下げ、カソードリングを軸方向の中心に位置させ
るよう近接センサおよび適当なフィードバック回路によ
り受動機素および能動機素、例えば永久磁石４４および
電磁石４６が制御される。セラミック製の絶縁体４８
は、カソードの電位にできる環状リング３０の部分とカ
ソードから鉄リング４２をアイソレートする。このアイ
ソレーションにより、鉄リングはハウジングの電位に保
持されるので、リング４２と磁石４４、４６とハウジン
グとの間でのアークの発生を防止できる。
【００２４】ブラシレスの大径の誘導モータ５０は、ハ
ウジングに固定的に取り付けられたステータ５２とカソ
ードリングに接続されたロータ５４から成る。このモー
タは、ハウジングのトロイダル状真空内でカソードアセ
ンブリＣを所定速度で回転させる。磁気浮揚システムが
故障した場合、カソードリングを支持するための機械式
ローラベアリング５６が設けられている。この機械式ロ
ーラベアリングはカソードリングが固定ハウジングおよ
び他の構造物と相互作用するのを防止する。角度位置モ
ニタ手段５８は、カソードアセンブリの角度位置すなわ
ちアノード表面上のＸ線ビームのアペックス位置をモニ
タする。セラミック製絶縁体４８は、カソード電位から
ロータ５４と角度位置モニタもアイソレートする。
ウジングに固定的に取り付けられたステータ５２とカソ
ードリングに接続されたロータ５４から成る。このモー
タは、ハウジングのトロイダル状真空内でカソードアセ
ンブリＣを所定速度で回転させる。磁気浮揚システムが
故障した場合、カソードリングを支持するための機械式
ローラベアリング５６が設けられている。この機械式ロ
ーラベアリングはカソードリングが固定ハウジングおよ
び他の構造物と相互作用するのを防止する。角度位置モ
ニタ手段５８は、カソードアセンブリの角度位置すなわ
ちアノード表面上のＸ線ビームのアペックス位置をモニ
タする。セラミック製絶縁体４８は、カソード電位から
ロータ５４と角度位置モニタもアイソレートする。
【００２５】カソードカップと共に回転する支持体６０
が各カソードカップアセンブリ３２の各々に隣接して設
けられている。この支持体６０は、焦点ずれ放射線制限
手段すなわちコリメータ６２、例えばＸ線ビームの長さ
および幅を制限する鉛プレートの対を担持する。これと
は異なり、焦点ずれ放射線制限手段は、１つ以上の穴開
き鉛またはタングステン−タンタルプレートを含んでも
よい。ウィンド内またはこれに隣接して支持体にフィル
タまたはコンペンセータ６４が取り付けられ、発生した
Ｘ線ビームをフィルタリングし、ビームの硬度補正等を
行う。コンペンセータの材料としては酸化ベリリウムが
好ましい。
が各カソードカップアセンブリ３２の各々に隣接して設
けられている。この支持体６０は、焦点ずれ放射線制限
手段すなわちコリメータ６２、例えばＸ線ビームの長さ
および幅を制限する鉛プレートの対を担持する。これと
は異なり、焦点ずれ放射線制限手段は、１つ以上の穴開
き鉛またはタングステン−タンタルプレートを含んでも
よい。ウィンド内またはこれに隣接して支持体にフィル
タまたはコンペンセータ６４が取り付けられ、発生した
Ｘ線ビームをフィルタリングし、ビームの硬度補正等を
行う。コンペンセータの材料としては酸化ベリリウムが
好ましい。
【００２６】電流源７０は、所定のカソードカップを作
動するためのＡＣ電流を発生する。このＡＣ電流は、ハ
ウジング内部に取り付けられた固定された環状のコンデ
ンサプレートまたは誘導コイル７２に送られる。カソー
ドリングにより支持されたマッチング用回転コンデンサ
プレートまたは誘導コイル７４が、固定カソードプレー
トに密に隣接して取り付けられている。この回転カソー
ドプレートは、一連の磁気制御スイッチ７６に電気的に
接続されている。スイッチ７６の各々は、カソードカッ
プのうちの一つに接続されている。ハウジングに沿って
複数の環状電磁石７８が固定的に取り付けられている。
電気制御手段８０は、一つ以上の電磁石を作動させ、磁
気制御スイッチを開閉し、カソードカップのうちのいず
れかを選択できる。
動するためのＡＣ電流を発生する。このＡＣ電流は、ハ
ウジング内部に取り付けられた固定された環状のコンデ
ンサプレートまたは誘導コイル７２に送られる。カソー
ドリングにより支持されたマッチング用回転コンデンサ
プレートまたは誘導コイル７４が、固定カソードプレー
トに密に隣接して取り付けられている。この回転カソー
ドプレートは、一連の磁気制御スイッチ７６に電気的に
接続されている。スイッチ７６の各々は、カソードカッ
プのうちの一つに接続されている。ハウジングに沿って
複数の環状電磁石７８が固定的に取り付けられている。
電気制御手段８０は、一つ以上の電磁石を作動させ、磁
気制御スイッチを開閉し、カソードカップのうちのいず
れかを選択できる。
【００２７】これとは異なり、外部スイッチは複数の固
定コンデンサリングのうちの一つに電力を与える。複数
のマッチング用回転リングの各々は、異なるカソードカ
ップに接続されている。また更に別案として、容量性カ
ップリングを誘導性カップリング、例えば回転環状２次
巻線上に空隙を介して密に隣接し、空隙を横断するよう
に取り付けた固定環状１次巻線と置換してもよい。
定コンデンサリングのうちの一つに電力を与える。複数
のマッチング用回転リングの各々は、異なるカソードカ
ップに接続されている。また更に別案として、容量性カ
ップリングを誘導性カップリング、例えば回転環状２次
巻線上に空隙を介して密に隣接し、空隙を横断するよう
に取り付けた固定環状１次巻線と置換してもよい。
【００２８】アノードおよびカソードは、相対的に高い
電圧差、代表的には１００ｋＶの大きさの電圧差に維持
される。図１の実施例では、固定ハウジングおよびアノ
ードはユーザーの安全のためアース電位に保持される。
回転カソードは、ハウジングに対して−１００〜−２０
０ｋＶの大きさのバイアスがかけられる。この目的のた
め、高電圧部９０は、真空ダイオードアセンブリの高温
カソード９２に印加される高電圧を発生する。この高圧
電源は、高圧ケーブルおよび終端の問題を防止するよう
高温カソードに直接取り付けられるコンパクトで高周波
タイプのものであることが好ましい。高温カソードフィ
ラメント９２は、仕事関数の低いタイプのものであるこ
とが好ましい。トロイダル状すなわちドーナツ形状のプ
レート９４の円形チャンネルは、高温カソードフィラメ
ントを部分的に囲む。このトロイダルプレートは、カソ
ードアセンブリと共に回転できるようカソードフィラメ
ントに取り付けられる。セラミック製または他の材料製
の熱絶縁プレートまたは手段９６は、好ましくはトロイ
ダルプレートを回転カソードからアイソレートする。ト
ロイダルプレートから回転カソードアセンブリの他の部
分に薄いワイヤすなわちメタルフィルム９８により電流
が流れ、熱伝達を制限するグリッド制御、ｍＡ調節およ
び能動的フィルタリングのため一つ以上のグリッド９９
が高温フィラメント９２を囲む。
電圧差、代表的には１００ｋＶの大きさの電圧差に維持
される。図１の実施例では、固定ハウジングおよびアノ
ードはユーザーの安全のためアース電位に保持される。
回転カソードは、ハウジングに対して−１００〜−２０
０ｋＶの大きさのバイアスがかけられる。この目的のた
め、高電圧部９０は、真空ダイオードアセンブリの高温
カソード９２に印加される高電圧を発生する。この高圧
電源は、高圧ケーブルおよび終端の問題を防止するよう
高温カソードに直接取り付けられるコンパクトで高周波
タイプのものであることが好ましい。高温カソードフィ
ラメント９２は、仕事関数の低いタイプのものであるこ
とが好ましい。トロイダル状すなわちドーナツ形状のプ
レート９４の円形チャンネルは、高温カソードフィラメ
ントを部分的に囲む。このトロイダルプレートは、カソ
ードアセンブリと共に回転できるようカソードフィラメ
ントに取り付けられる。セラミック製または他の材料製
の熱絶縁プレートまたは手段９６は、好ましくはトロイ
ダルプレートを回転カソードからアイソレートする。ト
ロイダルプレートから回転カソードアセンブリの他の部
分に薄いワイヤすなわちメタルフィルム９８により電流
が流れ、熱伝達を制限するグリッド制御、ｍＡ調節およ
び能動的フィルタリングのため一つ以上のグリッド９９
が高温フィラメント９２を囲む。
【００２９】図３の実施例ではハウジングＡに対し−１
００から−２００ｋＶに保持されているカソードカップ
３２はハウジングと同じ電位、好ましくはアース電位に
保持されている回転環状リング３０の残りから完全にア
イソレートされる。より詳細に述べれば、トロイダル状
リング９４は金属ストラップ１００によりバヨネットま
たは他のクイックコネクタ１０２に接続されている。カ
ソードアセンブリはコネクタ１０２に受け入れられる嵌
合コネクタを有する。このようにしてカソードカップは
トロイダル状リング９４と同じ電位に保持される。フィ
ラメント３４は一端がカソードカップに接続され、他端
が２次コイル１０４の巻線に接続される。導電性ストラ
ップ１００、カソードカップおよびトロイダル状リング
９４を環状リング３０の残りから絶縁するセラミック製
絶縁体１０６の管状部分のまわりに２次コイルが巻かれ
ている。電圧アイソレーショントランス内のセラミック
管１０６はその良好な磁束伝達特性および電気絶縁特性
によりフェライト材料であることが好ましい。
００から−２００ｋＶに保持されているカソードカップ
３２はハウジングと同じ電位、好ましくはアース電位に
保持されている回転環状リング３０の残りから完全にア
イソレートされる。より詳細に述べれば、トロイダル状
リング９４は金属ストラップ１００によりバヨネットま
たは他のクイックコネクタ１０２に接続されている。カ
ソードアセンブリはコネクタ１０２に受け入れられる嵌
合コネクタを有する。このようにしてカソードカップは
トロイダル状リング９４と同じ電位に保持される。フィ
ラメント３４は一端がカソードカップに接続され、他端
が２次コイル１０４の巻線に接続される。導電性ストラ
ップ１００、カソードカップおよびトロイダル状リング
９４を環状リング３０の残りから絶縁するセラミック製
絶縁体１０６の管状部分のまわりに２次コイルが巻かれ
ている。電圧アイソレーショントランス内のセラミック
管１０６はその良好な磁束伝達特性および電気絶縁特性
によりフェライト材料であることが好ましい。
【００３０】管状絶縁部材１１０は２次巻線１０４を囲
み、１次巻線１１２を支持する。このようにフィラメン
トの電圧をフィラメント電流制御装置からアイソレート
する電圧アイソレーショントランスが製造されている。
１次巻線の一端はロータＣはトロイダル状導電性部分１
１４に接続され、他端はリードスイッチ７６の一つに接
続されている。リードスイッチ７６を選択的に開閉する
ことにより導電性または容量性パワー伝達手段７２、７
４からのパワーが１次巻線に選択的に送られる。１次巻
線と２次巻線はアイソレーショントランスにより電流が
大きくなるように異なる巻線比を有することが好まし
い。
み、１次巻線１１２を支持する。このようにフィラメン
トの電圧をフィラメント電流制御装置からアイソレート
する電圧アイソレーショントランスが製造されている。
１次巻線の一端はロータＣはトロイダル状導電性部分１
１４に接続され、他端はリードスイッチ７６の一つに接
続されている。リードスイッチ７６を選択的に開閉する
ことにより導電性または容量性パワー伝達手段７２、７
４からのパワーが１次巻線に選択的に送られる。１次巻
線と２次巻線はアイソレーショントランスにより電流が
大きくなるように異なる巻線比を有することが好まし
い。
【００３１】アイソレーショントランスは２次巻線１０
４およびカソードフィラメント３４により誘導される４
〜５アンペアおよび高くても１０アンペアよりも低いア
ンペアでリードスイッチ７６が作動できるようにするも
のである。更にアイソレーショントランスはスイッチ７
６が２次巻線１０４の−１００〜−２００ｋＶよりもか
なり低いわずか数百ボルトのＡＣで作動できるようにす
る。
４およびカソードフィラメント３４により誘導される４
〜５アンペアおよび高くても１０アンペアよりも低いア
ンペアでリードスイッチ７６が作動できるようにするも
のである。更にアイソレーショントランスはスイッチ７
６が２次巻線１０４の−１００〜−２００ｋＶよりもか
なり低いわずか数百ボルトのＡＣで作動できるようにす
る。
【００３２】ロータの導電性部分１１４はセラミック製
絶縁管１０６および１１０を用いていても帯電する傾向
があり、最終的にはカソードの電位に達すると解すべき
である。これは一部はセラミック製絶縁体の有限の抵抗
によるものである。ハウジングＡと導電性ロータ部分１
１４との間で電位を平衡させるため、パワー伝達手段７
２、７４と導電性部分１１４すなわちアースとの間にフ
ィラメント１１６が接続される。これによりフィラメン
ト１１６に電流が流れ、電子が加熱されて除かれ、環状
リング３０上の余分な電荷がハウジングに運ばれる。こ
のようにして回転部分の電位がアース電位に保持され
る。
絶縁管１０６および１１０を用いていても帯電する傾向
があり、最終的にはカソードの電位に達すると解すべき
である。これは一部はセラミック製絶縁体の有限の抵抗
によるものである。ハウジングＡと導電性ロータ部分１
１４との間で電位を平衡させるため、パワー伝達手段７
２、７４と導電性部分１１４すなわちアースとの間にフ
ィラメント１１６が接続される。これによりフィラメン
ト１１６に電流が流れ、電子が加熱されて除かれ、環状
リング３０上の余分な電荷がハウジングに運ばれる。こ
のようにして回転部分の電位がアース電位に保持され
る。
【００３３】磁束シールド１１８、好ましくはフェライ
ト材料はカソードアセンブリ３２とトロイダルリング９
４を囲み、磁束のアイソレーションを行う。これとは異
なり、磁束シールド１１８は金属製の導電性材料から製
造してもよい。
ト材料はカソードアセンブリ３２とトロイダルリング９
４を囲み、磁束のアイソレーションを行う。これとは異
なり、磁束シールド１１８は金属製の導電性材料から製
造してもよい。
【００３４】３ 図３、４および５の実施例において、
ハウジングＡもトロイダル状である。アノードＢも環状
であり、ハウジングの一部と共に冷却路１２を画定して
いる。タングステンのアノード表面１０は、カソードか
らの電子ビームにより励起されると、Ｘ線ビームを発生
するようカソードアセンブリＣに向けて配置されてい
る。カソードアセンブリは、ハウジングの回りでリング
状に互いに密に隣接して配置された多数のカソードカッ
プを含む。各カソードカップは、カソードフィラメント
１２２を含み、このフィラメントは、励起流により加熱
されて熱電子放出を行う。グリッドアセンブリは発生さ
れた電子ビームをアノードに対して円周方向に合焦する
一対のグリッド１２４と、電子ビームを径方向に合焦す
るための一対のグリッド１２６から成る。ゲート電極１
２８は、電子ビームがアノードに到達するのを選択的に
可能としたり、阻止したりする。好ましい実施例では、
スイッチング手段１３０は、ゲートグリッド１２８の各
々を電子ビームを通過できるように逐次スイッチングす
る。このように電子ビームは、アノードのまわりでステ
ップ操作または他の所定パターンで移動される。
ハウジングＡもトロイダル状である。アノードＢも環状
であり、ハウジングの一部と共に冷却路１２を画定して
いる。タングステンのアノード表面１０は、カソードか
らの電子ビームにより励起されると、Ｘ線ビームを発生
するようカソードアセンブリＣに向けて配置されてい
る。カソードアセンブリは、ハウジングの回りでリング
状に互いに密に隣接して配置された多数のカソードカッ
プを含む。各カソードカップは、カソードフィラメント
１２２を含み、このフィラメントは、励起流により加熱
されて熱電子放出を行う。グリッドアセンブリは発生さ
れた電子ビームをアノードに対して円周方向に合焦する
一対のグリッド１２４と、電子ビームを径方向に合焦す
るための一対のグリッド１２６から成る。ゲート電極１
２８は、電子ビームがアノードに到達するのを選択的に
可能としたり、阻止したりする。好ましい実施例では、
スイッチング手段１３０は、ゲートグリッド１２８の各
々を電子ビームを通過できるように逐次スイッチングす
る。このように電子ビームは、アノードのまわりでステ
ップ操作または他の所定パターンで移動される。
【００３５】バイアス合焦制御回路１３２は、グリッド
ペア１２４、１２６に適当なバイアス電圧をかけて、カ
ソードカップにたいするアノード上の所定の点で所定の
ビーム寸法に電子ビームを合焦する。バイアス合焦制御
回路１３２は、グリッド１２４、１２６間のバイアス電
圧を徐々にまたは増分的にシフトし、カソードカップの
円周長さに一致するアノードの円弧セグメントに沿って
電子ビームを連続的にまたは複数の位置に複数のステッ
プで電子ビームをスウィープすなわちスキャンする。ス
イッチング手段１３０が次のカソードカップをスイッチ
ングするごとにビームスキャニング手段１３４が所定の
円周ビーム位置の各々に沿って電子ビームをスウィープ
するようにさせる。
ペア１２４、１２６に適当なバイアス電圧をかけて、カ
ソードカップにたいするアノード上の所定の点で所定の
ビーム寸法に電子ビームを合焦する。バイアス合焦制御
回路１３２は、グリッド１２４、１２６間のバイアス電
圧を徐々にまたは増分的にシフトし、カソードカップの
円周長さに一致するアノードの円弧セグメントに沿って
電子ビームを連続的にまたは複数の位置に複数のステッ
プで電子ビームをスウィープすなわちスキャンする。ス
イッチング手段１３０が次のカソードカップをスイッチ
ングするごとにビームスキャニング手段１３４が所定の
円周ビーム位置の各々に沿って電子ビームをスウィープ
するようにさせる。
【００３６】高電圧手段１４０は、ハウジングに対する
高電圧のバイアスをカソードアセンブリＣにかける。セ
ラミック絶縁層１４２は、カソードカップをハウジング
に対して−１００ｋＶの大きさの電位に維持できるよう
ハウジングからカソードカップを絶縁する。オペレータ
の安全のため、ハウジングはアース電位に保持し、カソ
ードカップはハウジングおよびアノードに対し−１００
ｋＶの大きさのバイアスをかけることが好ましい。これ
とは異なり、アノードをハウジングから電気的に絶縁
し、ハウジングに対し正の電圧のバイアスをかけてもよ
い。かかる実施例では、冷却流体がアノードとハウジン
グをショートさせないように冷却流体を誘電体にするこ
とが必要である。
高電圧のバイアスをカソードアセンブリＣにかける。セ
ラミック絶縁層１４２は、カソードカップをハウジング
に対して−１００ｋＶの大きさの電位に維持できるよう
ハウジングからカソードカップを絶縁する。オペレータ
の安全のため、ハウジングはアース電位に保持し、カソ
ードカップはハウジングおよびアノードに対し−１００
ｋＶの大きさのバイアスをかけることが好ましい。これ
とは異なり、アノードをハウジングから電気的に絶縁
し、ハウジングに対し正の電圧のバイアスをかけてもよ
い。かかる実施例では、冷却流体がアノードとハウジン
グをショートさせないように冷却流体を誘電体にするこ
とが必要である。
【００３７】カソードカップのすべてのフィラメント
は、同時にドライブすることが好ましい。更にスイッチ
ング手段１３０は、高圧電源１４０をカソードカップ１
２０の各々に逐次スイッチングする。このように一時期
には、カソードカップのうちの一つまたは小グループし
かＸ線ビームおよびＸ線を発生するのに充分な高電圧に
アノードに対し維持されない。当然ながら、グリッド１
２８または個々のカソードカップ（またはその双方）に
バイアスをかけることにより電子ビームおよびＸ線ビー
ムを制御してもよい。
は、同時にドライブすることが好ましい。更にスイッチ
ング手段１３０は、高圧電源１４０をカソードカップ１
２０の各々に逐次スイッチングする。このように一時期
には、カソードカップのうちの一つまたは小グループし
かＸ線ビームおよびＸ線を発生するのに充分な高電圧に
アノードに対し維持されない。当然ながら、グリッド１
２８または個々のカソードカップ（またはその双方）に
バイアスをかけることにより電子ビームおよびＸ線ビー
ムを制御してもよい。
【００３８】各々のカソードセグメントまたはカップ
は、スロットごとにフィラメントが直列または並列接続
されたラジアルスロットをもうけることが好ましい。か
かるスロットおよびフィラメント部分は所望のセグメン
トからグリッド電圧を除いた時ターゲットローディング
に好ましいラインフォーカス電子ビームを自然に発生す
る。このラジアル方向にスロットの設けられた部分は、
アノードトラックを横断させる焦点スポットのスイープ
を容易にするよう半分に分割され、適当に絶縁される。
これらの半分割体は、焦点スポットの大きさを変えるの
にも使用できる。
は、スロットごとにフィラメントが直列または並列接続
されたラジアルスロットをもうけることが好ましい。か
かるスロットおよびフィラメント部分は所望のセグメン
トからグリッド電圧を除いた時ターゲットローディング
に好ましいラインフォーカス電子ビームを自然に発生す
る。このラジアル方向にスロットの設けられた部分は、
アノードトラックを横断させる焦点スポットのスイープ
を容易にするよう半分に分割され、適当に絶縁される。
これらの半分割体は、焦点スポットの大きさを変えるの
にも使用できる。
【００３９】主カソード構造体と同じようにエミッタの
後方にあり、よりゆるやかな電位および局部的に制御さ
れるグリッドにより加速される第２カソード構造体によ
り、フィラメント、より一般的には電子エミッタを加熱
するよう更に変更することも可能である。このような構
造体により得られる利点の一つは、低温の、仕事関数の
低いフィラメントを使用できる点にある。これにより加
熱電流の要件がかなり低くなる。電子エミッタは極めて
均一に加熱できるので、極めて均一な焦点スポッとが得
られる。これらエミッタは、タングステンリボンまたは
低い有効熱質量の他の適当な形状と材料から製造できる
ので、エミッタは極めて短時間に作動温度まで昇温で
き、第２フィラメントのグリッド制御だけでよいので、
電子エミッタへの加熱エネルギーは著しく低くなり、信
頼性も高まる。
後方にあり、よりゆるやかな電位および局部的に制御さ
れるグリッドにより加速される第２カソード構造体によ
り、フィラメント、より一般的には電子エミッタを加熱
するよう更に変更することも可能である。このような構
造体により得られる利点の一つは、低温の、仕事関数の
低いフィラメントを使用できる点にある。これにより加
熱電流の要件がかなり低くなる。電子エミッタは極めて
均一に加熱できるので、極めて均一な焦点スポッとが得
られる。これらエミッタは、タングステンリボンまたは
低い有効熱質量の他の適当な形状と材料から製造できる
ので、エミッタは極めて短時間に作動温度まで昇温で
き、第２フィラメントのグリッド制御だけでよいので、
電子エミッタへの加熱エネルギーは著しく低くなり、信
頼性も高まる。
【００４０】図７を参照すると、複数のアノード１０、
１０’および１０''の各々は対応するウィンド２０、２
０’および２０''に隣接してステップ状に取り付けられ
ている。環状リング３０にはカソードカップ３２、３
２’および３２''が取り付けられている。環状リング３
０は上記のように磁気ベアリングに回転自在に取り付け
られることが好ましい。これとは別に、図３〜５を参照
して説明したように、環状リング３０のまわりに多数の
カソードカップを配置してもよい。オペレータが複数の
作動モードを選択できるよう各カソードカップは磁気ス
イッチ制御装置８０により制御される。例えば、マルチ
スライス撮像のために３つのカソードカップのすべてを
同時に作動できる。各コリメータは異なる寸法または形
状のＸ線ビームを発生するよう異なる開口の大きさを有
することができる。別例としては、各アノードカソード
カップの組み合わせはこれに連動する異なるフィルタま
たはコンペンセータ６４’、６４''を有してもよい。
１０’および１０''の各々は対応するウィンド２０、２
０’および２０''に隣接してステップ状に取り付けられ
ている。環状リング３０にはカソードカップ３２、３
２’および３２''が取り付けられている。環状リング３
０は上記のように磁気ベアリングに回転自在に取り付け
られることが好ましい。これとは別に、図３〜５を参照
して説明したように、環状リング３０のまわりに多数の
カソードカップを配置してもよい。オペレータが複数の
作動モードを選択できるよう各カソードカップは磁気ス
イッチ制御装置８０により制御される。例えば、マルチ
スライス撮像のために３つのカソードカップのすべてを
同時に作動できる。各コリメータは異なる寸法または形
状のＸ線ビームを発生するよう異なる開口の大きさを有
することができる。別例としては、各アノードカソード
カップの組み合わせはこれに連動する異なるフィルタま
たはコンペンセータ６４’、６４''を有してもよい。
【００４１】図８を参照すると、アノードアセンブリは
電子源に対して移動できる面１０を有する。図８に示し
た実施例では冷却流体チャンネル１２を画定する周辺構
造体に沿うアノード表面１０は仮想線で示した誇張した
程度まで選択的に回転自在または傾斜自在である。この
表面は回転するかわりに曲がってもよい。またアノード
表面はその位置を変えると電子ビームを受けているアノ
ード表面の特性が代わるように単一平面以外の面にして
もよい。
電子源に対して移動できる面１０を有する。図８に示し
た実施例では冷却流体チャンネル１２を画定する周辺構
造体に沿うアノード表面１０は仮想線で示した誇張した
程度まで選択的に回転自在または傾斜自在である。この
表面は回転するかわりに曲がってもよい。またアノード
表面はその位置を変えると電子ビームを受けているアノ
ード表面の特性が代わるように単一平面以外の面にして
もよい。
【００４２】
【効果】本発明の利点の一つは従来使用されている１２
５mmおよび１７５mmのアノードＸ線管よりもパワーが大
きいことである。 本発明の別の利点はアノードを効率的に冷却する工夫が
されていることである。 本発明の別の利点は容易に高速でスキャンできることで
ある。 本発明の別の利点はベアリングの摩耗が少なく、管の寿
命が長いことである。 本発明の別の利点は管を現場で修理できることである。 以上で好ましい実施例を参照して本発明について説明し
たが、上記の詳細な説明を読めば変形例および変更例は
明らかとなろう。本発明は添付した特許請求の範囲また
はその均等物の範囲内でこれら変形例、変更例のすべて
を含むものと解される。
５mmおよび１７５mmのアノードＸ線管よりもパワーが大
きいことである。 本発明の別の利点はアノードを効率的に冷却する工夫が
されていることである。 本発明の別の利点は容易に高速でスキャンできることで
ある。 本発明の別の利点はベアリングの摩耗が少なく、管の寿
命が長いことである。 本発明の別の利点は管を現場で修理できることである。 以上で好ましい実施例を参照して本発明について説明し
たが、上記の詳細な説明を読めば変形例および変更例は
明らかとなろう。本発明は添付した特許請求の範囲また
はその均等物の範囲内でこれら変形例、変更例のすべて
を含むものと解される。
【図１】本発明に係わるトロイダル状の回転カソードＸ
線管の横断面図である。
線管の横断面図である。
【図２】図１のＸ線管の正面図である。
【図３】回転構造体からカソードがアイソレートされて
いる実施例詳細図である。
いる実施例詳細図である。
【図４】図１のトロイダルＸ線管の別の実施例の横方向
断面図である。
断面図である。
【図５】図４の管の一部を断面図にした正面図である。
【図６】図４及び図５のカソードカップの一方の斜視図
である。
である。
【図７】多数のアノード管のアノード／カソードカップ
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図８】移動自在なアノード管のアノード／カソードカ
ップ部分の断面図である。
ップ部分の断面図である。
Ａ トロイダル状Ｘ線管のハウジング Ｂ 管状アノード Ｃ カソードアセンブリ １２ 冷却流体通路 ２２ 電子ビーム ３０ 管状リング ３２ カソードアセンブリ ５０ モータ ６２ コリメータ ６４ フィルタ ７６ 磁気制御スイッチ １０４、１１２ トランス １２４、１２６ グリッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レスター ミラ− アメリカ合衆国 イリノイ州 60563，ネ イパーヴィル，エヌ．メイン ストリート 1022
Claims (30)
- 【請求項１】 真空にされた内部を有する全体がトロイ
ダル状のハウジングと、熱を除去するようアノード表面
に隣接して冷却流体を循環させることができる冷却流体
通路と熱連通し、トロイダル状ハウジングの内部に取り
付けられた環状アノード表面と、 トロイダル状ハウジング内に配置されアノード表面に衝
突する電子ビームを形成するよう電子を放出するための
手段を含むカソードアセンブリと、 電子ビームをアノード表面のまわりの少なくとも多数の
点に移動させるための手段とから成るＸ線管。 - 【請求項２】 カソードアセンブリはハウジング内に回
転自在に配置された環状リングに取り付けられ、 電子ビームを移動するための手段は環状リングを回転さ
せるためのモータ手段を含む請求項１に記載のＸ線管。 - 【請求項３】 環状リングはベアリングに取り付けら
れ、 モータ手段はハウジングに固定的に取り付けられた環状
ステータと環状リングに取り付けられたロータを含む請
求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項４】 ハウジング内で環状リングを回転自在に
支持するための磁気浮揚ベアリング手段を更に含む請求
項２に記載のＸ線管。 - 【請求項５】 磁気浮揚ベアリング手段が故障したとき
アノードリングを支持するための機械式ベアリング手段
を更に含む請求項４に記載のＸ線管。 - 【請求項６】 ハウジングに取り付けられた固定コンデ
ンサプレートに容量結合するよう環状リングに取り付け
られた環状リング回転コンデンサプレートを更に含み、
この回転コンデンサプレートはこれに印加される電力を
制御するよう電子放出手段に接続され、固定カソードプ
レートはＡＣ電源に接続されている請求項２に記載のＸ
線管。 - 【請求項７】 ハウジングに取り付けられた固定インダ
クタと誘導結合されるよう環状リングに取り付けられた
環状インダクタを更に含み、このインダクタはこれを通
過する電流を制限するよう電子放出手段に接続されてい
る請求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項８】 電子放出手段に隣接する環状リングに取
り付けられた支持手段を更に含み、この支持手段は焦点
ずれ放射線コリメータ手段およびＸ線ビームをフィルタ
処理するためのフィルタ手段の少なくとも一方を支持
し、この支持手段はフィルタ手段およびコリメータ手段
が電子ビームと共に回転するようにアノード手段に密に
隣接してコリメータ手段およびフィルタ手段を支持する
請求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項９】 環状リングは導電性部分と、この導電性
部分をハウジングとほぼ同じ電位に保持するための手段
を含む請求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項１０】 導電性環状リングをハウジングと同じ
電位に保持するための手段は、ハウジングに導かれる電
子を遊離するよう加熱されるフィラメントを含む請求項
９に記載のＸ線管。 - 【請求項１１】 カソードアセンブリとこれを流れる電
流を制御するための回路とをアイソレートするためのア
イソレーショントランスを更に含む請求項９に記載のＸ
線管。 - 【請求項１２】 環状リングにより支持された複数の電
子放出手段と、 電子放出手段と外部電流源とを選択的に結合するための
結合手段と、 電流放出手段の間に供給される電流を選択的にスイッチ
ングするための環状リングに支持されたスイッチング手
段とから成る請求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項１３】 スイッチング手段は環状リングと共に
回転できるよう取り付けられた複数の磁気制御スイッチ
と、ハウジングに取り付けられた複数の環状電磁石を含
み、各環状電磁石は制御磁界を選択的に供給するための
磁気制御スイッチのうちの一つの回転通路に密に隣接し
て配置される請求項１２に記載のＸ線管。 - 【請求項１４】 ハウジングに対して負の高電圧のバイ
アスをカソードアセンブリにかけるための高電圧源を更
に含む請求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項１５】 高電圧バイアス手段はハウジングに支
持された少なくとも一つの高温カソードと、環状リング
が回転する際にトロイダルプレートが高温カソードに密
に隣接し続けるように環状リングに支持され、かつ高温
カソードを少なくとも部分的に囲む一部がトロイダル状
の電子受けプレートとを含む請求項１０に記載のＸ線
管。 - 【請求項１６】 高温カソードと受けプレートとの間に
設けられたグリッドを更に含む請求項１１に記載のＸ線
管。 - 【請求項１７】 高圧電源手段は高電圧のバイアスをか
けられ、カソードアセンブリに電気的に接続された手段
を含み、更にこの高電圧バイアス手段とカソードと両者
の間の電気接続部を環状リングの他の部分から絶縁する
ための電気絶縁手段を更に含む請求項１４に記載のＸ線
管。 - 【請求項１８】 カソードアセンブリはカソードカップ
を含み、更にカソードカップと電気接続部を電気的かつ
機械的に接続するためのクイック接続カップリングを更
に含む接続１７に記載のＸ線管。 - 【請求項１９】 絶縁手段の少なくとも一部のまわりに
延び、一端が電気接続部に接続され、他端がカソードア
センブリに接続された２次巻線と、 ２次巻線を囲む第２電気絶縁手段と、 電気アイソレーショントランスを画定するよう２次巻線
を囲む第２絶縁手段を囲む１次巻線を更に含む請求項１
７記載のＸ線管。 - 【請求項２０】 １次巻線はカソードアセンブリを通る
電流を制御するための手段に接続された請求項１９に記
載のＸ線管。 - 【請求項２１】 ハウジングに対する環状リングの角度
位置を表示するエンコードされた信号を発生するための
位置エンコーダを更に含む請求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項２２】 電子放出手段と共に回転するよう電子
放出手段に隣接して環状リングに取り付けられたコリメ
ータおよびフィルタの少なくとも一方を支持するための
手段を更に含む請求項２に記載のＸ線管。 - 【請求項２３】 第２冷却流体通路と熱連通するようト
ロイダルハウジングの内部に取り付けられた第２アノー
ド表面と、 第２アノード表面に衝突する第２電子ビームを選択的に
形成するようカソードアセンブリに取り付けられた第２
電子放出手段とを更に含む請求項１に記載のＸ線管。 - 【請求項２４】 第１および第２アノード表面は異なる
径の同心状円形環状体である請求項２３に記載のＸ線
管。 - 【請求項２５】 カソードアセンブリに取り付けられ、
第１アノード表面に隣接して配置された第１フィルタお
よびコリメータアセンブリと、 第２アノード表面に隣接してカソードアセンブリに取り
付けられた第２フィルタおよびコリメータアセンブリと
を更に含む請求項２３に記載のＸ線管。 - 【請求項２６】 カソードアセンブリはアノード表面に
対向してハウジング内の環状リング内に配置された多数
の電子放出手段を含み、回転手段は電子放出手段が電子
を放出するように選択的にさせるための電気スイッチン
グ手段を含む請求項１に記載のＸ線管。 - 【請求項２７】 電子放出手段の各々はゲートグリッド
を含み、スイッチング手段は電子ビームが放出手段から
アノードに進むことができたりできなかったりするよう
にゲートグリッドに選択的にバイアスをかける請求項２
６に記載のＸ線管。 - 【請求項２８】 各放出手段によって発生された電子ビ
ームをアノード表面の円弧セグメントに沿って選択的に
走査するためのバイアス手段を更に含む請求項２７に記
載のＸ線管。 - 【請求項２９】 放出手段の各々はハウジングから、か
つ互いに絶縁されており、スイッチング手段は少なくと
も一つの選択された放出手段とアノード表面との間のバ
イアス電圧を選択的にスイッチングする請求項２６に記
載のＸ線管。 - 【請求項３０】 カソードアセンブリは電子ビームを放
出するよう通過する電流により加熱されるカソードフィ
ラメントを保持するカソードカップを含み、 カソードカップは第１電気絶縁体に取り付けられ、 電子ビームを移動するための手段は第１絶縁体を支持す
る環状リングと、環状リングを回転させるためのモータ
手段を含み、 環状リングはトロイダル状ハウジング内で磁気的に浮揚
され、 カソードフィラメントの一端はカソードカップに接続さ
れ、カソードフィラメントの他端は第１絶縁手段の一部
のまわりに延びる第２巻線に接続され、 環状リングから絶縁された第１絶縁手段を貫通し、カソ
ードカップからカソード電圧までバイアスされた手段に
延び、第２巻線が接続された電気コネクタと２次巻線を
囲む第２電気絶縁手段と、 ２次巻線からアイソレートされるよう第２電気絶縁手段
のまわりに巻かれた１次巻線とから成り、この１次巻線
はカソードフィラメントを流れる電流を制御するための
手段に接続され、よってカソードフィラメントを通る電
流を制御するための手段はカソードフィラメントよりア
イソレートされる請求項１に記載のＸ線管。
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