JPH0670921A

JPH0670921A - 回転陰極ｘ線管

Info

Publication number: JPH0670921A
Application number: JP4254068A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Tonami; 寛道戸波
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】回転陰極への熱の蓄積を低減する回転陰極Ｘ
線管を提供する。【構成】環状の真空容器内には陽極が固設され、それ
に対向するフィラメントを支持する回転陰極４が浮上さ
れるように構成されている。回転陰極４の外周辺には、
相互に絶縁された複数枚の磁性板を積層して形成された
回転駆動用部材１４ａ〜１４ｄが設けられ、それに対向
するように回転駆動用電磁石１７ａ〜１７ｆも設けられ
ている。この回転駆動用電磁石１７ａ〜１７ｆは、対向
する電磁石ごとに磁場の切り替えが可能に構成されてい
る。回転陰極４の回転は、回転駆動用電磁石１７ａ〜１
７ｆに磁場を順次発生させるように切替え、回転駆動用
部材１４ｂ〜１４ｄを磁力で吸引して行なう。従って、
回転陰極４に渦電流を発生させて回転させるのに比べ、
回転陰極４の熱の蓄積を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検体の全周方向か
らＸ線を照射して高速に断層撮影を行なう超高速Ｘ線Ｃ
Ｔ装置に使用される回転陰極Ｘ線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年提案されている回転陰極Ｘ線管は、
被検体の全周囲を取り囲む環状の真空容器内に、磁気浮
上される環状の回転陰極と、設置固定される環状の固定
陽極とを対向配置したもので、回転陰極には、熱電子を
固定陽極に向けて放出するフィラメントが取り付けられ
ている。フィラメントから熱電子を固定陽極に向けて放
出させながら回転陰極を高速回転させると、熱電子と固
定陽極との衝突点（Ｘ線焦点）は被検体の周囲で円軌道
を描き、被検体の全周方向からＸ線が曝射される。

【０００３】ところで、この回転陰極は、インダクショ
ンモータの原理を利用して回転駆動される。すなわち、
真空容器の外部に設けたステータから回転陰極に磁場を
与え、回転陰極に渦電流を発生させることに基づく電磁
力によって回転陰極を回転させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、回転陰極の回転駆動力を得るために、
回転陰極に渦電流を流すので、真空中に浮上している回
転陰極に熱が蓄積し易くなり、そのため、回転陰極等か
らガスが発生して真空容器内の真空度が劣化したり、回
転陰極が熱膨張してＸ線焦点がずれたりして、撮影した
断層像の画質を損なうという問題点がある。

【０００５】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、回転陰極への熱の蓄積を低減して回
転陰極の回転を行なう回転陰極Ｘ線管を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、Ｘ線発生用の電子線放出
部を支持して回転する環状の回転陰極と、前記回転陰極
の対向位置に固定設置される環状の固定陽極とを環状の
真空容器に内装し、前記回転陰極に電力を供給する給電
部を前記回転陰極の外部に設置してある回転陰極Ｘ線管
において、相互に絶縁された複数枚の磁性板を重ね合わ
せて形成した回転駆動用部材を前記回転陰極に周設し、
前記回転駆動用部材に対向して固設した複数個の電磁石
を順次切り替えて、順次発生する磁場によって前記回転
駆動用部材を吸引して前記回転陰極を回転させるもので
ある。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、Ｘ線発生
用の電子線放出部を支持して回転する環状の回転陰極
と、前記回転陰極の対向位置に固定設置される環状の固
定陽極とを環状の真空容器に内装し、前記回転陰極に電
力を供給する給電部を前記回転陰極の外部に設置してあ
る回転陰極Ｘ線管において、前記回転陰極に設けた電磁
石と、前記電磁石に対向して固設した駆動用電磁石との
磁極を切り替えて、それぞれの電磁石の反発力と吸引力
により前記回転陰極を回転させるものである。

【０００８】

【作用】この発明の作用は次のとおりである。すなわ
ち、請求項１に記載の発明によれば、回転陰極の回転駆
動は、回転陰極に周設した回転駆動用部材を、その回転
駆動用部材に対向して固設した複数個の電磁石の磁場を
順次切り替えて、その順次発生する磁場に回転駆動用部
材を吸引させることにより得ており、しかも、回転駆動
用部材は相互に絶縁された複数枚の磁性板を重ね合わせ
て形成しているので、回転駆動用部材に渦電流が発生す
るのが防止され、回転陰極への熱の蓄積を低減すること
ができる。

【０００９】また、請求項２に記載の発明によれば、回
転陰極に設けた電磁石と、その電磁石に対向して固設し
た駆動用電磁石との磁極を切り替えて、それぞれの電磁
石の反発力と吸引力により回転陰極を回転させているの
で、回転陰極の発熱が低減される。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１はこの発明の第一実施例に係る回転陰極
Ｘ線管の概略構成を示す断面図である。図中、符号１は
環状の真空容器を示し、この真空容器１は被検体の全周
囲を取り囲む。真空容器１の内部は真空ポンプ２によっ
て１０^-6〜１０^-7torrの真空状態に維持されている。真
空容器１内は環状の遮蔽板３によって２室に分離されて
おり、外周室１ａには回転陰極４の回転駆動機構を設
け、内周室１ｂにはＸ線発生機構を設けている。この遮
蔽板３は、Ｘ線を遮蔽するとともに磁気シールド効果を
も有する例えばフェライト系ステンレス鋼等で形成され
ている。

【００１１】回転陰極４は非磁性材の例えばアルミニウ
ム等で形成され、内周部には熱電子放出用のフィラメン
ト５が取り付けられている。このフィラメント５に対向
するように環状の陽極６が真空容器１の内周壁に傾斜さ
れて設置固定されている。そして、フィラメント５から
放出された熱電子が陽極６に衝突して発生したＸ線は、
真空容器１の内周壁に設けられた環状のＸ線透過窓７か
ら真空容器１外に放出される。このＸ線透過窓７はＸ線
を透過するアルミニウム等で形成されている。また、フ
ィラメント５に対して熱電子発生用の電力は、給電部８
から供給されている。

【００１２】給電部８は、回転陰極４に略等間隔に立設
された複数本の支柱９に、回転陰極４と略同芯状に巻回
された２次コイル１０と、その２次コイル１０を挟み込
むとともに、支柱９の回転移動を許容する複数個のコア
１１に巻回された１次コイル１２によって構成されてい
る。１次コイル１２には図示しない交流電源が接続され
ており、一方、２次コイル１０はフィラメント５に接続
されている。回転陰極４の回転中、１次コイル１２に通
電すると２次コイル１０に電流が誘起され、フィラメン
ト５から熱電子が放出されるように構成されている。

【００１３】回転陰極４の外周部には、環状の姿勢制御
用部材１３がフランジ状に取り付けられている。この姿
勢制御用部材１３は、相互に絶縁された磁性板（例え
ば、けい素鋼板等）を積層して形成されている。また、
回転陰極４の外周辺には、回転駆動用部材１４ａ〜１４
ｄが４個所、９０°ピッチで配されている。この回転駆
動用部材１４ａ〜１４ｄは、上述の姿勢制御用部材１３
と同様に相互に絶縁された磁性板を積層して形成されて
いる。

【００１４】一方、上述した遮蔽板３上には回転陰極浮
上用の電磁石１５が姿勢制御用部材１３の下方において
数個所に設けられ、真空容器１の内周壁には案内用の電
磁石１６が姿勢制御用部材１３を挟むように数個所に設
けられている。すなわち、回転陰極浮上用の電磁石１５
によって浮上させられた回転陰極４は、案内用の電磁石
１６が姿勢制御用部材１３を磁力で引っ張り合うことに
より姿勢を保持した状態で回転させられる。

【００１５】真空容器１の外周壁内面には回転駆動用部
材１４ａ〜１４ｄに対向するように、回転駆動用電磁石
１７ａ〜１７ｆが６個所、６０°ピッチで配されてい
る。この回転駆動用電磁石１７ａ〜１７ｆは、図２に示
すように、１７ａと１７ｄ、（図中、Ｕ、Ｕ’）１７ｂ
と１７ｅ（Ｗ、Ｗ’）、１７ｃと１７ｆ（Ｖ、Ｖ’）が
それぞれ１組となり、各組ごとに電源１８から順次電流
を与えるようにスイッチ１９を切替えて、順次磁場を発
生させていくように構成されている。

【００１６】このような構成によって、回転陰極４を以
下のように回転させる。まず、回転陰極４を回転陰極浮
上用の電磁石１５で浮上させ、案内用の電磁石１６で、
回転陰極４の姿勢を整える。次に、図３（ａ）に示すよ
うに、回転駆動用電磁石１７ｃ、１７ｆに磁場を発生さ
せ、回転駆動用部材１４ｂ、１４ｄを磁力で吸引し、次
に、図３（ｂ）に示すように、回転駆動用電磁石１７
ｃ、１７ｆの磁場を無くし、回転駆動用電磁石１７ｂ、
１７ｅに磁場を発生させて回転駆動用部材１４ａ、１４
ｃを磁力で吸引する。さらに、図３（ｃ）に示すよう
に、回転駆動用電磁石１７ｂ、１７ｅの磁場を無くし、
回転駆動用電磁石１７ａ、１７ｄに磁場を発生させて回
転駆動用部材１４ｂ、１４ｄを磁力で吸引する。以後、
同様に回転駆動用電磁石１７ａ〜１７ｆを各組（Ｕ
Ｕ’、ＷＷ’、ＶＶ’）ごとに切り替えて、回転駆動用
部材１４ｂ〜１４ｄを磁力で吸引することによって、回
転陰極４を回転させる。この回転時において、回転駆動
用部材１４ａ〜１４ｄには磁場が与えられることになる
が、相互に絶縁された磁性板を積層した構造であるの
で、渦電流の発生が抑えられ、渦電流による発熱が防止
される。また、姿勢制御用部材１３も相互に絶縁された
磁性板を積層した構造であるので、回転駆動用部材１４
ａ〜１４ｄと同様に、回転陰極浮上用の電磁石１５や案
内用の電磁石１６からの磁場による渦電流の発生が抑え
られる。従って、回転陰極４に熱が蓄積するのを低減す
ることができる。

【００１７】なお、この第一実施例では、回転駆動用電
磁石を６個、回転駆動用部材を４個として構成したが、
この発明はこれに限らず、磁場を切り替えてその吸引力
により回転陰極を回転させることができる構成であれ
ば、回転駆動用電磁石や回転駆動用部材の数を変えても
よい。

【００１８】次に、第二実施例について図４ないし図６
を参照して説明する。この第二実施例装置は、回転陰極
の回転駆動機構が上述した第一実施例と異なり、また、
その回転駆動機構への給電部、回転陰極の回転速度検出
機構及びその検出した回転速度に基づく回転駆動制御部
が設けられていることが特徴である。以下、それら特徴
的部分の構成について詳述する。なお、第一実施例と同
じ符号を用いているものは、第一実施例と同じ構成であ
るので、ここでの説明は省略する。また、フィラメント
５への給電部８は、回転陰極４の内周辺側に取り付けて
構成している。

【００１９】図４、図５に示すように、真空容器１の外
周壁内面には、３個の電磁石２０ａ〜２０ｃからなる駆
動用電磁石２０が２個、回転陰極４を挟むように対向し
て取り付けられている。両端の電磁石２０ａ、２０ｃの
磁力は、真ん中の電磁石２０ｂの磁力の半分になるよう
に、例えば、供給する電流量を変えたり、コイルの巻回
数を変えたりして構成さている。また、これらの電磁石
２０ａ〜２０ｃの磁極は切り替えられるように、供給す
る電流の方向を切り替えられる構成である。

【００２０】この駆動用電磁石２０に対向するように、
回転陰極４の外周辺には、複数個の電磁石２１が等ピッ
チで配されている。これらの電磁石２１は隣合うもの同
士の磁極が互いに反転するように、例えば、供給する電
流の方向を変えたり、コイルの巻回方向を変えたりして
構成されている。また、この電磁石２１の磁芯は、相互
に絶縁された磁性板を積層して構成されている。この各
電磁石２１には、給電部２２から電力が供給されてい
る。

【００２１】給電部２２は、フィラメト５に給電する給
電部８と略同様の構成であり、コア２３に巻回された１
次コイル２４と、その１次コイル２４から所定のギャッ
プを開けて回転陰極４に取り付けられた複数本の支柱２
５に、回転陰極４と略同芯状に巻回された２次コイル２
６とによって構成されている。１次コイル２４は真空容
器１の外部に設けられた交流電源（図示せず）から電流
を供給され、１次コイル２４で発生した磁場により電磁
誘導を受けて２次コイル２６に電流が流れる。この電流
を図示しない電流回路を介して上述した電磁石２１に供
給するように構成されている。なお、１次コイル２４に
供給する電力量は後述する駆動制御部３１（図６参照）
により調節され、各電磁石２１の磁力を変化させること
ができる。

【００２２】また、回転陰極４の回転速度を検出する速
度検出部２７も設けられている。この速度検出部２７
は、図６に示すように、例えば、回転陰極浮上用の電磁
石１５が取り付けられていない部分に、光センサ２８を
回転陰極４の１個所に設けた反射板２９に向けて設置し
て回転陰極４の回転数を検出してカウント部３０でカウ
ントする。その結果は駆動制御部３１に送られ、駆動制
御部３１では、所定時間におけるカウント数から回転陰
極４の回転速度を検出し、その回転速度に基づいて、給
電部２２の１次コイル２４への給電量を調整回路３２で
調整する。例えば、回転陰極４の回転の開始時には、給
電量を最大値にし、回転陰極４が定常回転を行なうよう
になれば、１次コイル２４への給電を減少させる等の制
御を行なう。

【００２３】回転陰極４の回転は、図５に示すように、
駆動用電磁石２０と回転陰極４に設けられた各電磁石２
１にそれぞれの磁極の磁場を発生させて行なう。図に示
す状態では、駆動用電磁石２０ａ、２０ｂは電磁石２１
ａと反発するとともに電磁石２０ｃは電磁石２１ｂと反
発し、一方、電磁石２０ｂは電磁石２１ｂに吸引される
ことにより、回転陰極４は矢印方向に回転する。また、
電磁石２０ｂが電磁石２１ｂの上部にくると、電磁石２
０ｂの磁極を「Ｓ」から「Ｎ」に切り替えることによ
り、電磁石２０ａは電磁石２１ｂに、電磁石２０ｃは電
磁石２１ｃにそれぞれ吸引され、電磁石２０ｂは電磁石
２１ｂに反発するので、回転陰極４は矢印方向に導かれ
る。さらに、電磁石２０ａが電磁石２１ｂの上方にくる
と、電磁石２０ａの磁極を「Ｓ」から「Ｎ」に切り替
え、電磁石２０ｃの磁極を「Ｎ」から「Ｓ」に切り替え
ることにより、電磁石２０ａ、２０ｂは電磁石２１ｂと
反発するとともに電磁石２０ｃは電磁石２１ｃと反発
し、一方、電磁石２０ｂは電磁石２１ｃに吸引されるこ
とにより、回転陰極４は矢印方向に回転する。このよう
に、駆動用電磁石２０ａ〜２０ｃの磁極を順次切り替え
て、駆動用電磁石２０と回転陰極４に設けられた電磁石
２１と間の反発力と吸引力により、回転陰極４を回転駆
動する。なお、もう１個の駆動用電磁石２０も同様に磁
極を切り替えて、回転陰極４を回転させている。また、
電磁石２０ａ、２０ｃの磁力を電磁石２０ｂの磁力の半
分にしていることにより、回転陰極４の回転をより滑ら
かに行なうことができる。この回転中、電磁石２１の磁
芯は相互に絶縁された磁性板を積層した構造であるの
で、渦電流の発生が抑えられ、渦電流による発熱が防止
される。また、上述したように、回転陰極４の回転速度
に応じて、電磁石２１への給電量の調節も行なわれてい
るので、電磁石２１に無駄な電力を供給するのを防止す
るとともに、必要以外に磁場を発生させないようにする
ことができ、電磁石２１自体の発熱も低減することがで
きる。従って、回転陰極４に熱が蓄積するのを低減する
ことができる。

【００２４】なお、この第二実施例では、駆動用電磁石
２０の磁極を順次切り替える構成にしたが、図７に示す
ように、回転陰極４に並設した電磁石２０の磁極を切り
替える構成にしてもよい。

【００２５】また、第二実施例では、回転陰極４に磁極
の異なる電磁石２１を並設し、その電磁石に近接して駆
動用電磁石２０を固定するように構成したが、この発明
はこれに限らず、実施例と構成を逆に、すなわち、図８
に示すように、駆動用電磁石と同様の複数個の電磁石４
０を回転陰極４に固設し、磁極の異なる電磁石４１が隣
接するように回転陰極４の周囲に並設して構成し、回転
陰極４に固設した電磁石４０の磁極を順次切り替えて、
その反発力と吸引力によって回転陰極４を回転させても
よい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、回転陰極の回転駆動は、回転
陰極に周設した回転駆動用部材を、その回転駆動用部材
に対向して固設した複数個の電磁石の磁場を順次切り替
えて、その順次発生する磁場に回転駆動用部材を吸引さ
せることにより得ており、しかも、回転駆動用部材は相
互に絶縁された複数枚の磁性板を重ね合わせて形成して
いるので、回転駆動用部材に渦電流が発生するのが防止
され、従って、回転陰極への熱の蓄積を低減することが
でき、回転陰極の熱の蓄積に伴う真空度の劣化や回転陰
極の熱膨張によるＸ線焦点の精度のずれ等も防止できる
ので、断層像の画質の劣化が防止される。

【００２７】また、請求項２に記載の発明によれば、回
転陰極に設けた電磁石と、その電磁石に対向して固設し
た駆動用電磁石との磁極を切り替えて、それぞれの電磁
石の反発力と吸引力により回転陰極を回転させる構成と
したので、回転陰極の発熱が低減される。従って、回転
陰極の熱の蓄積に伴う真空度の劣化や回転陰極の熱膨張
によるＸ線焦点の精度のずれ等も防止できるので、断層
像の画質の劣化が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例に係る回転陰極Ｘ線管の
概略構成を示す断面図である。

【図２】第一実施例装置の回転駆動機構の構成を示す図
である。

【図３】第一実施例装置の回転駆動の動作を説明するた
めの図である。

【図４】第二実施例装置の概略構成を示す一部断面図で
ある。

【図５】第二実施例装置の回転駆動機構の構成を示す図
である。

【図６】第二実施例装置の速度検出部の構成を示す図で
ある。

【図７】第二実施例装置の変形例の回転駆動機構の構成
を示す図である。

【図８】第二実施例装置の変形例の回転駆動機構の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１ … 真空容器４ … 回転陰極５ … フィラメント（電子線放出部）６ … 陽極（固定陽極）１３ … 姿勢制御用部材１４ａ〜１４ｄ … 回転駆動用部材１７ａ〜１７ｆ … 回転駆動用電磁石２０ … 駆動用電磁石２１ … 電磁石８、２２ … 給電部２７ … 速度検出部３１ … 駆動制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線発生用の電子線放出部を支持して回
転する環状の回転陰極と、前記回転陰極の対向位置に固
定設置される環状の固定陽極とを環状の真空容器に内装
し、前記回転陰極に電力を供給する給電部を前記回転陰
極の外部に設置してある回転陰極Ｘ線管において、相互に絶縁された複数枚の磁性板を重ね合わせて形成し
た回転駆動用部材を前記回転陰極に周設し、前記回転駆
動用部材に対向して固設した複数個の電磁石を順次切り
替えて、順次発生する磁場によって前記回転駆動用部材
を吸引して前記回転陰極を回転させることを特徴とする
回転陰極Ｘ線管。
【請求項２】Ｘ線発生用の電子線放出部を支持して回
転する環状の回転陰極と、前記回転陰極の対向位置に固
定設置される環状の固定陽極とを環状の真空容器に内装
し、前記回転陰極に電力を供給する給電部を前記回転陰
極の外部に設置してある回転陰極Ｘ線管において、前記回転陰極に設けた電磁石と、前記電磁石に対向して
固設した駆動用電磁石との磁極を切り替えて、それぞれ
の電磁石の反発力と吸引力により前記回転陰極を回転さ
せることを特徴とする回転陰極Ｘ線管。