JPH0636719A - X線発生装置用フィラメント - Google Patents

X線発生装置用フィラメント

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JPH0636719A
JPH0636719A JP20965792A JP20965792A JPH0636719A JP H0636719 A JPH0636719 A JP H0636719A JP 20965792 A JP20965792 A JP 20965792A JP 20965792 A JP20965792 A JP 20965792A JP H0636719 A JPH0636719 A JP H0636719A
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Hitoshi Sakurai
仁 桜井
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Rigaku Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 棒状のX線発生装置用フィラメントにおい
て、ターゲット方向に多量の熱電子を効率良く放出で
き、ターゲット上での焦点形状が明確で且つ輝度分布が
均一になるようにする。 【構成】 コイル状でない棒状のフィラメント2の先端
に、直線的な電子放射部3を設ける。この電子放射部3
は長方形断面を有しており、そして、ターゲット7に向
いた正面のフィラメント全表面に対する割合が大きくな
るように形成される。また、電子放射部3を台形や半円
形の断面に形成でき、その場合にはターゲット7に向い
た正面以外の面がターゲットに対して後方に傾斜して形
成される。さらにまた、電子放射部3のターゲット7に
向いた正面を波形の形状に形成することができ、その場
合には、その表面積が増大される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線発生装置に用いら
れて熱電子を放出するフィラメント、特にコイル状では
ない棒状のフィラメントに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、種々のX線利用機器において
は、X線源としてX線発生装置を備えている。このX線
発生装置は、フィラメントに電流を供給して加熱するこ
とによりそのフィラメントから熱電子を発生する。そし
て、フィラメントとターゲットとの間に印加される高電
圧でこの熱電子を加速してターゲットに衝突させ、この
場合の衝突エネルギによりX線を発生する。加速された
熱電子を金属製のターゲットの一点に集中して焦点を結
ぶように、フィラメントの外側に配置されたウエネルト
筒に負の電位を与える。
【0003】ここでフィラメントは、電流の供給により
効率良く加熱して多量の熱電子を発生するため、一般に
は図8に示すように、タングステン等の材料をコイル状
に巻いたコイルフィラメント51が使用されている。し
かし、このコイルフィラメント51によると、そのコイ
ル形状のため、ターゲット57に向かう熱電子の発生が
軸方向Xにおいて不均一になるので、図9に示すように
ターゲット上の焦点Fの長手方向Xにおいて熱電子が縞
状の衝突状態になる。また、図10に示すようにターゲ
ット57へ向かう電子流をコイル断面方向から見た場
合、コイル51の全周方向へ飛び出す熱電子をターゲッ
ト57の方向に向けて効率良く規定寸法に絞るための最
適なウエネルト55の形状が得難く、そのためターゲッ
ト57上での電子密度分布に、図11に示すような濃淡
のムラが生じる。以上のような長手方向に沿った電子密
度の不均一及びそれと直交する方向の電子密度の不均一
により、X線を均一な強度で発生することが難しいとい
う不具合がある。
【0004】そこで近年、上記コイルフィラメントの不
具合を解消する対策として、棒状フィラメントを用いる
ことが提案されている。この従来例は、例えば図6及び
図7に示すように、熱電子の加熱発生特性の優れたラン
タンヘキサボライド(LaB6 )等の材料で、正方形断
面の棒状フィラメント21を加工し、この棒状フィラメ
ント21を直線的な焦点を結ぶようにU字形に屈曲し、
先端に直線的な電子放射部22を設けてある。これによ
り、棒状フィラメント21において先端の電子放射部2
2から均一に熱電子を放出して、ターゲット23の焦点
Cの電子衝突状態を均一化し、これに伴いX線の強度も
均一化するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のものにあっては、フィラメントの軸方向(長手方
向)の電子密度分布は均一になるがフィラメントの断面
方向からの熱電子を見ると、棒状フィラメント21の電
子放射部22の断面形状が正方形であるから、この電子
放射部22から四方に熱電子A,Bが均等に放出し、タ
ーゲット方向の有効な熱電子Aは全体のほぼ1/4にな
り、さらに、左右方向に出た多量の余分な熱電子がウエ
ネルトにより無理にターゲット方向に曲げられるため、
ターゲット上での電子密度分布が均一にならず、焦点C
の形成を乱して明確な形が得られなくなる。また、管電
流を増やすため、すなわちX線強度を上げるためには、
棒状フィラメント21の加熱温度を上げて熱電子量を増
大するが、この場合には、棒状フィラメント21の寿命
が短くなる。
【0006】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、棒状フィラメントを使用する場合において、ターゲ
ット方向に多量の熱電子を効率良く放出し、焦点形状が
明確で、且つ輝度分布の均一なX線発生装置用フィラメ
ントを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載のX線発生装置用フィラメントは、対
陰極に対向する部分に直線的な電子放射部が設けられた
棒状のX線発生装置用フィラメントであって、この電子
放射部のうちのターゲットに向いた正面が平面であっ
て、その正面の幅が、ターゲットに対向しない左右の面
の幅よりも広いことを特徴としている。
【0008】請求項2記載のX線発生装置用フィラメン
トは、対陰極に対向する部分に直線的な電子放射部が設
けられた棒状のX線発生装置用フィラメントであって、
この電子放射部のうちのターゲットに向いた正面が平面
であって、ターゲットに対向しない面がターゲットに対
して後方に傾斜することを特徴としている。
【0009】請求項3記載のX線発生装置用フィラメン
トは、対陰極に対向する部分に直線的な電子放射部が設
けられた棒状のX線発生装置用フィラメントであって、
この電子放射部のターゲットに向いた正面が、波形に形
成されることを特徴としている。
【0010】
【作用】請求項1記載のX線発生装置用フィラメントに
おいては、棒状フィラメントの電子放射部で、ターゲッ
トに向いた正面のフィラメント全表面に対する割合が大
きくなり、これにより正面から多量の有効な熱電子がタ
ーゲットに効率良く放出されるようになる。
【0011】請求項2記載のX線発生装置用フィラメン
トにおいては、棒状フィラメントの電子放射部の正面か
らはターゲットに有効な熱電子が放出される。またこの
正面以外の面からの余分な熱電子は、ターゲットと反対
方向に放出され、これにより余分な熱電子によるターゲ
ットの焦点形成の乱れが少なくなる。
【0012】請求項3記載のX線発生装置用フィラメン
トにおいては、棒状フィラメントの電子放射部のターゲ
ットに向いた正面が波形で表面積が増大することで、有
効な熱電子量が更に増すようになる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0014】図1において、X線発生装置と共に第1の
実施例について説明する。ランタンヘキサボライド(L
aB6 )から成る棒状フィラメント2がU字形に屈曲さ
れ、その先端(下端)に直線的な電子放射部3が設けら
れている。そしてこの棒状フィラメント2が取付け具4
によりウエネルト5の内部に収容設置され、先端の電子
放射部3のみがウエネルト5の底部5aの長方形状の貫
通穴6に配置されて、熱電子を放出することが可能にな
っている。ウエネルト5の電子放射部3には金属製、例
えば銅(Cu)製のターゲット7が対向して、有効な熱
電子を衝突することが可能に配設される。
【0015】棒状フィラメント2には電流供給回路8が
接続されている。棒状フィラメント2とターゲット7と
の間には電圧印加回路9が接続され、その電圧印加回路
9により棒状フィラメント2に負の高電圧が印加される
ようになっている。ターゲット7はアースされている。
【0016】棒状フィラメント2において特に電子放射
部3は、図2に示すように断面形状が長方形に形成され
る。即ち、4つの面3a〜3dがいずれも平面であり、
ターゲット7に向く面である正面3a及びその裏面3b
の幅d1が、左右の面3c,3dの幅d2よりも大きく
なっている。
【0017】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ず電流供給回路8により棒状フィラメント2にフ
ィラメント電流Iを供給することで、棒状フィラメント
2が加熱して、電子放射部3の4つの面3a〜3dの長
手方向に均一に熱電子を生じる。このとき電圧印加回路
9により棒状フィラメント2に負の高電圧が印加され、
これにより棒状フィラメント2の電子放射部3から熱電
子が加速して放出される。そしてこの熱電子が、ターゲ
ット7に高速で衝突して直線的な焦点Cを結ぶようにな
り、この場合の衝突エネルギによりX線Dが均一の強度
で発生される。
【0018】電子放射部3は、正面3aと裏面3bが左
右の面3c,3dに比べて幅が広く形成されているた
め、正面3aのフィラメント全表面に対する割合が増大
して、多量の有効な熱電子Aが効率良く放出される。タ
ーゲット方向に向かう多量の電子流をウエネルト筒に印
加した負電圧によって絞り、ターゲット上に効率良く規
定の寸法に焦点を形成させることができる。従来の正方
形断面の場合における1/4の割合に比べて、正面3a
の面積が大幅に増大し、これに伴い有効な熱電子Aの量
が多くなることがわかる。また、棒状フィラメント2の
電子放射部3からの有効な熱電子Aの利用効率が良くな
ることで、フィラメント温度をあまり上げなくても済む
ようになる。
【0019】上記電子放射部3においては裏面3bから
余分な熱電子Bが多く放出されるが、この熱電子Bはウ
エネルト5の内部で消滅される。また左右の面3c,3
dの全表面積に対する割合は、上述と逆に小さくなるた
め、この面3c,3dからの余分な熱電子Bの放出は少
なくなる。そしてこの余分な熱電子Bが、ウエネルトに
より軌道を曲げられてターゲットに届いたとしても、そ
の熱電子量は少ないため、焦点Cの形成を乱すことが少
なくなる。
【0020】図3は、本発明に係るフィラメントの第2
実施例を示している。このフィラメントは棒状フィラメ
ント2の電子放射部3において、ターゲット7に向いた
正面3aの面積が大きく、左右の面3c’,3d’の面
積が小さくて、しかもターゲットに対して後方に傾斜さ
れ、裏面3bの面積が小さくなって、台形の断面に形成
されている。
【0021】図4はフィラメントについての第3実施例
を示しており、このフィラメントでは、電子放射部3が
正面3a以外を円形の面3eにしてあり、つまり半円形
の断面に形成されている。
【0022】第2実施例(図3)では、正面3a以外の
特に傾斜した左右の面3c’,3d’から余分な熱電子
Bが、ターゲット7と反対方向に傾いて放出される。ま
た、第3実施例(図4)では、円形の面3eから余分な
熱電子Bが、ターゲット7と反対方向に均一に分散して
放出される。このためいずれの場合も、余分な熱電子B
の跳ね返りによるターゲット7への衝突はほとんど無く
なって、焦点Cは余分な熱電子Bにより乱されること無
く明確に形成されるようになり、これに伴いX線焦点の
輝度分布が均一になる。
【0023】図5において、本発明の第4実施例につい
て説明する。この実施例では、電子放射部3が略半円形
の断面に形成され、更にターゲット7に向いた正面3a
が凹凸10により波形に形成される。この実施例では、
正面3aの表面積が平面の場合に比べて大幅に増大し、
これにより正面3aからの有効な熱電子量が更に増すこ
とになる。
【0024】以上、本発明の実施例について説明した
が、電子放射部3の断面形状はこれらに限定されない。
また、棒状フィラメント2の全体の形状が異なるものに
も同様に適応することができる。
【0025】棒状フィラメントを形成する材料は、ラン
タンヘキサボライド(LaB6 )に限定されない。例え
ば、タングステン(W)を基材とする合金材料によって
形成することもできる。
【0026】
【発明の効果】請求項1記載のX線発生装置用フィラメ
ントによれば、棒状フィラメントの電子放射部が特にタ
ーゲット方向の面積を大きくした形状に形成されるの
で、有効な熱電子を効率良く放出することができて、X
線発生の性能が向上する。熱電子の放出効率の増大によ
りフィラメント温度を上げる必要が無くなるので、棒状
フィラメントの長寿命化が期待される。電子放射部のタ
ーゲット方向の面は平面であるから、バイアス電圧をか
けた場合の焦点の絞り効果が大きい。
【0027】請求項2記載のX線発生装置用フィラメン
トによれば、電子放射部のターゲット方向以外の面が後
方に傾斜して形成されるので、余分な熱電子による焦点
の乱れが少なくなって、焦点形成が改善される。
【0028】請求項3記載のX線発生装置用フィラメン
トによれば、電子放射部のターゲット方向の面が波形に
形成されるので、その面の表面積を容易に増大すること
ができる。ターゲット方向の面の表面積の増大により、
有効な熱電子量を大幅に増すことが可能になる。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るX線発生装置用フィラメントの第
1実施例を示す斜視図である。
【図2】同実施例の電子放射部の斜視図である。
【図3】本発明に係るX線発生装置用フィラメントの第
2実施例についての電子放射部の斜視図である。
【図4】本発明に係るX線発生装置用フィラメントの第
3実施例についての電子放射部の斜視図である。
【図5】本発明に係るX線発生装置用フィラメントの第
4実施例についての電子放射部の斜視図である。
【図6】従来の棒状フィラメントの一例の斜視図であ
る。
【図7】同電子放射部の斜視図である。
【図8】従来のコイル状フィラメントの一例の側面図で
ある。
【図9】従来の熱電子の焦点形状の一例を示す図であ
る。
【図10】図8における矢印X方向からフィラメントを
見た場合の図である。
【図11】従来の熱電子の焦点形状の他の一例を示す図
である。
【符号の説明】
2 棒状フィラメント 3 電子放射部 3a 電子放射部の正面 3b 電子放射部の裏面 3c,3d 電子放射部の左右の面 7 ターゲット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対陰極に対向する部分に直線的な電子放
    射部が設けられた棒状のX線発生装置用フィラメントに
    おいて、この電子放射部のうちのターゲットに向いた正
    面が平面であって、その正面の幅が、ターゲットに対向
    しない左右の面の幅よりも広いことを特徴とするX線発
    生装置用フィラメント。
  2. 【請求項2】 対陰極に対向する部分に直線的な電子放
    射部が設けられた棒状のX線発生装置用フィラメントに
    おいて、この電子放射部のうちのターゲットに向いた正
    面が平面であって、ターゲットに対向しない面がターゲ
    ットに対して後方に傾斜することを特徴とするX線発生
    装置用フィラメント。
  3. 【請求項3】 対陰極に対向する部分に直線的な電子放
    射部が設けられた棒状のX線発生装置用フィラメントに
    おいて、この電子放射部のターゲットに向いた正面が、
    波形に形成されることを特徴とするX線発生装置用フィ
    ラメント。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08159992A (ja) * 1994-09-27 1996-06-21 Technos:Kk 表面欠陥評価装置
FR2758590A1 (fr) * 1997-01-20 1998-07-24 Siemens Automotive Sa Dispositif de commande d'un moteur a combustion interne a allumage commande et injection directe
KR100382773B1 (ko) * 2000-09-04 2003-05-09 기초과학지원연구소 선 집속된 엑스-선 발생장치
JP2014013757A (ja) * 2012-07-03 2014-01-23 General Electric Co <Ge> X線管の熱的に安定な陰極を製造する装置及び方法
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US10269529B2 (en) 2013-10-29 2019-04-23 Varex Imaging Corporation Method of designing X-ray tube having planar emitter with tunable emission characteristics

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