JPH10106462A

JPH10106462A - エックス線管

Info

Publication number: JPH10106462A
Application number: JP9261845A
Authority: JP
Inventors: Schalt Peter; シャルトペーター; Hell Erich; ヘルエーリヒ
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1998-04-24
Also published as: DE19639920C2; US5812632A; DE19639920A1

Abstract

(57)【要約】【課題】回転陽極を備えたエックス線管を、比較的簡
単な構造で、作動中、広範囲に、その大きさと形状を変
えることができる焦点を、線焦点の形状で陽極上に形成
することができるように構成すること。【解決手段】真空にされたケーシングを有するエック
ス線管であって、真空ケーシング内に、真空ケーシング
と固定接続されていて、電子を放射する陰極と、駆動装
置を介して回転することができる回転陽極とが配設され
ており、回転陽極の陽極板上に、電磁場を用いて加速さ
れた電子ビームが入射し、通電コイル素子を用いて電子
ビームの偏向及び焦点化用の電磁系を有しており、陰極
は、回転対称の円形ビームを形成し、陽極板の回転軸
は、電子ビームの軸線に対して平行に陽極板周縁の平均
半径だけずらされており、電磁系は、電子ビームの横断
面を変形する非２極の４極磁場を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空にされたケー
シングを有するエックス線管であって、前記真空ケーシ
ング内に、該真空ケーシングと固定接続されていて、電
子を放射する陰極と、駆動装置を介して回転することが
できる回転陽極とが配設されており、該回転陽極の陽極
板上に、電磁場を用いて加速された電子ビームが焦点内
に入射し、更に前記電子ビームの偏向及び焦点化用の電
磁系を有するエックス線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療診断用の高性能エックス線管は、陰
極及び陽極がケーシングと固定接続されていて、エック
ス線管の作動中、このエックス線管と一緒に回転する回
転球管として構成されているか、又は、ケーシングと陰
極が固定されていて回転陽極のみがケーシング内で回転
するように作動される回転陽極方式に応じて構成されて
いる。実質的に、陽極の構成により、管の負荷能力が決
まる。その際、陽極には、２つの逆の条件が立てられ
る。つまり、一方では、小さな焦点と共に、高ＭＴＦ
（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ−Ｆｕｎ
ｋｔｉｏｎ、空間周波数伝達特性）用の元素材料が加え
られる必要があり、他方では、撮影時間を小さくするた
めに高エックス線流にする必要がある。しかし、両条件
は、同時に充足することはできず、その結果、用途に応
じて、解像度とエックス線出力との間の最善の妥協点を
調整する必要がある。そのために、最新のエックス線装
置では、複数の焦点の大きさが選択され、その際、通常
のように、今日では、２つ、又は３つの量が設けられて
いる。技術的問題点は、種々の大きさの焦点となるよう
な形式で実施することにある。

【０００３】幾つかの最新のエックス線管は、特殊な焦
点ヘッドを有しており、その焦点ヘッド内には、各焦点
の大きさに対して、幾つかのタングステンコイルが組み
込まれている。その際、種々の焦点は、このコイルの切
換によって実施される。しかし、この焦点ヘッドの算出
及び製造は、非常にコスト高であり、タイプの多様性が
非常に大きい。更に、狭い許容偏差を非常に正確に保持
する必要がある。と言うのは、完成した管では、焦点の
大きさの調整は最早できないからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の課題
は、回転陽極を備えたエックス線管を、比較的簡単な構
造で、作動中、広範囲に、その大きさと形状を変えるこ
とができる焦点を、線焦点の形状で陽極上に形成するこ
とができるように構成することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、陰極は、電子ビームを先ず少なくともほぼ円形横
断面状に形成し、陽極板の回転軸は、電子ビームの軸線
に対して平行に陽極板周縁の平均半径だけずらされてお
り、電磁系は、前記電子ビームの横断面を変形する非２
極の４極磁場を形成するように構成されていることによ
り解決される。

【０００６】電子ビームの軸線は、回転陽極の回転軸に
対してずらされており、且つ、４極磁場は、非２極であ
るので、電子ビームは、陰極から到来して直線飛行方向
で回転陽極の傾斜した陽極板縁上に、偏向されずに入射
する。４極磁場は、専ら、先ず、丸い電子ビームを一方
向に焦点化し、それに対して垂直方向には焦点化しない
ようにするために使用される。広がりｘ＝ｙ＝ｒの円形
横断面の電子ビームから、焦点強度１／ｆで長さＬのド
リフト区間の４極磁場を貫通後、電子ビームは、寸法ｘ
＝ｒ・（１−Ｌ／ｆ）及びｙ＝ｒ・（１＋Ｌ／ｆ）の、
ほぼ楕円横断面となる。

【０００７】４極磁場によって作用する、電子ビームの
横断面形状の変化を、それぞれの必要性に適合させるこ
とができるようにするために、非２極の４極磁場の磁場
強度の調整用の手段が設けられている。

【０００８】電磁系がアース電位に接続されている場
合、それにより、加速電極の機能は充足される。複数コ
イル素子のコイル素子全体を有する電磁系が適切な極性
で並列接続されていて適切な巻回数を有している場合、
コイル素子は、直流電流源によって制御することができ
る。場合によっては、電磁系により、ＣＴ管で用いられ
ている焦点の掃引を行うこともできる。但し、その際、
少なくとも１つのコイル素子の場合に、このコイル素子
に４極磁場の形成のために供給される直流電流に、焦点
の掃引用の交流電流が重畳される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例では、ケーシング
は、回転陽極軸線に対して平行にずらされている付加部
を、コイル素子用のくびれ部を備えた陰極を収容するた
めに有している。この構成によって、コイル素子は、４
極磁場の形成のためのコイル素子は、電子ビームの軸線
の極めて近傍に配設することができるようになり、その
結果、比較的小さな電流強度で、さほど大きなコイルを
用いないでも、強い４極磁場を達成することができる。
電子ビームは、ほぼ直線状に陽極板縁に入射するので、
つまり、狭幅部の領域内で、付加部の内経を極めて小さ
くする必要がある。

【００１０】４極磁場用のコイル素子は、ケーシングが
少なくとも部分的に囲む、有利な場合には、ほぼ円筒形
状の、場合によっては、分割された環として構成された
共通担体に配設することができる。

【００１１】結局、本発明の範囲内には、担体（例え
ば、鉄ヨークの形状での）を、ケーシングの方に向いた
極突起部を有していて、これにコイル素子を取り付ける
ようにすることもできる。

【００１２】

【実施例】図１には、固定設置されて真空にされたケー
シング２を有する回転陽極エックス線管１が示されてお
り、このケーシング内には、回転軸３を中心にして、回
転陽極の陽極板４が回転するように支承されている。５
及び６は、陽極板４の軸７の回転支承用のボールベアリ
ングが示されている。陽極板４用の駆動系の回転子は、
８で示されている。駆動系の固定子は、ケーシング２の
外側にあり、図１には示されていない。

【００１３】回転軸３に対してずらされて、ケーシング
２には、付加部９が配設されており、この付加部は、陰
極絶縁体１０内に装着された陰極１１及び所属の焦点電
極１２を収容している。陰極１１と焦点電極１２を有す
る電子ビーム発生系（公知のＰｉｅｒｃｅ−電子銃の形
式で構成することができる）は、円形横断面の電子ビー
ム１３を発生する。電子ビーム１３は、上述のような、
回転軸３に対する付加部９のずれによって、陽極板４の
斜め陽極板縁１４上に入射し、そこで、ケーシング２の
側壁１６のビーム出口窓１５から出射するエックス線ビ
ーム１７を発生する。付加部９には、くびれ部１８が設
けられており、このくびれ部の周囲には、非２極の４極
磁場の発生用の電磁系１９が配設されており、このくび
れ部により、先ず、電子ビーム１３の円形横断面を一方
向では焦点化し、他方向では焦点化しないようにし、そ
の結果、エックス線管の焦点の、外部から制御可能な単
一のパラメータによって、連続的に広範囲内に調整する
ことができるようになる。焦点化電極１２に印加される
焦点化電圧（電子ビームの横断面の大きさ乃至焦点の面
積）及び４極磁場の磁場強度（電子ビーム乃至焦点の横
断面の長さ／幅比）を変えることによって、各用途に対
して、ＩＥＣ規格３３６の焦点を形成することができ
る。

【００１４】必要な場合、焦点の面積を調整することが
できるためには、焦点化電極１２には、焦点化電圧源２
４が配属されており、この電圧源は、焦点化電極１２
に、調整可能な焦点化電圧を給電し、その際、焦点化電
圧を調整することができるということは、焦点化電圧源
２４に配属された矢印によって示されている。

【００１５】電子ビーム発生系の製造過程で場合によっ
て生じる不正確さは、少なくとも部分的に事後的に電気
的に焦点化電圧及び４極磁場によって補正することがで
き、つまり、破棄率を小さくすることができるようにな
る。

【００１６】非２極の４極磁場の発生用の電磁系１９
は、アース電位に接続されていて、円筒状且つ円形に構
成された鉄ヨークの形式であって、その内側に配設され
た、半径状に突出した４つの極突起部２１を備えた担体
２０を有している。この極突起部２１は、相互に均等に
それぞれ角度９０度だけ間隔を離されていて、ほぼ矩形
横断面を有している。相互に対向し合っている極突起部
２１の間隔は、担体２０がこの領域の周囲に配設されて
いるので、付加部９の円筒状のくびれ部１８の外経に相
応するように選定されている。こうすることにより、担
体２０は、図示していない形式で分割構成され、担体を
くびれ部１８内に装着した後、場合によっては図示して
いない適切な手段によって一緒に保持される。極突起部
２１の終端には、それぞれコイル素子２２が設けられて
おり、これは、図２では、略示されているにすぎない。
このコイル素子２２（単一巻線から構成することもでき
る）は、直流電流が通電されており、電子ビームの横断
面を変えるために使われる４極磁場の形成のために使わ
れる。

【００１７】この４極磁場は、図３に示されている。そ
こでは、極Ｉ及びIIIは、それぞれＮ極であり、極II及
びIVは、Ｓ極である。発生された４極磁場は、電子ビー
ムが１方向で焦点化されず、即ち、電子ビームは、１方
向で相互に引かれず、それに対して垂直方向に一緒に案
内され、その結果、その幅が減少する。このようにし
て、線状焦点の形式で焦点を形成することができる。こ
の際、電子ビームの横断面は変わらず、単に、長さと幅
の比が変わるにすぎない。電子ビームの横断面の大きさ
は、何れにせよ、焦点化電圧源２４を用いて調整可能で
ある。

【００１８】一般的には、電磁系１９は、陽極板縁１４
上に形成された線状焦点（ｌｉｎｅｆｏｃｕｓ）が陽極
板４の回転軸３に関して半径状に延びているように配設
される。

【００１９】電磁系１９は、例えば、以下のように形成
することができる。即ち、 −コイル素子２０は、Ｎ極及びＳ極（図３）の構成のた
めに、コイル素子の、それぞれの巻回方向を考慮して直
列に接続される、 −Ｓ極に配属されたコイル素子２０の巻回数は、同等の
大きさである、 −Ｓ極に配属されているコイル素子２０の巻回数は、同
等の大きさである、 −直列に接続されたコイル素子２０は、図１に示されて
いるのと同様に、直流電流源２３によって給電され、こ
の電流源は、直流電流を給電し、その電流の強さは、４
極磁場の、従って、焦点の面積の磁場強度を変えるため
に調整することができ、そのことは、直流電流源２３に
配属された矢印によって示されている。

【００２０】その際、焦点の長さ／幅比は、電流強度を
介して制御することができ、つまり、焦点は、電流強度
を高くすればする程、長くされる。電流強度の所与の最
小値で生じる長さ／幅比は、一方では、Ｓ極と、他方で
は、Ｎ極で生じるコイル素子２０の巻回数を制御するこ
とができる。

【００２１】陽極板縁１４上での接線方向で焦点を掃引
する場合、つまり、このことは、例えば、コンピュータ
ートモグラフィで所望であり、全てのコイル素子２０の
既述のような直列接続は除外される。むしろ、所望の調
節装置に応じて、両Ｎ又はＳ極に配属されているコイル
素子２０は、図４にブロック接続図の形式で示されてい
るようにして、別個の直流電圧源２５及び２６が必要で
あり、これらの電圧源２５及び２６は、交流電流源２７
によって変調され、その際、直流電圧源２５と交流電圧
源２７との間に接続されたインバーター２８の結果、逆
位相で変調が行われる。その際、交流電流の振幅は、焦
点の移動の振幅を決め、交流電流の周波数は、焦点が移
動される周波数を決める。

【００２２】他の両コイル素子２２は、既述の実施例の
場合、共通の直流電流源２９によって給電される。

【００２３】直流電流源２５，２６及び２９によって送
出された直流電流の電流強度は、調整することができ、
そのことは、直流電流源２５，２６及び２９に配属され
た相応の矢印によって示されている。その際、直流電流
源２５及び２６によって送出された直流電流の電流強度
の調整は、この電流強度が交流電流源２７を用いた逆位
相変調によって生じる差が常に等しいように行われ、こ
のことは、図２には、直流電流源２５及び２６の電流強
度を調整することができることを示した矢印が破線によ
って相互に接続されていることによって示されている。

【００２４】極突出部２１を備えた担体２０は、ラミネ
ート又は純鉄又はフェライトから形成されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】非２極の４極磁場の形成用の、本発明の回転陽
極エックス線管の略図、

【図２】図１のエックス線管の電磁系の斜視図及びブロ
ック図、

【図３】電磁系によって発生された４極磁場を示す図

【符号の説明】

１エックス線管２ケーシング３回転軸４陽極板５ボールベアリング６ボールベアリング７軸８回転子９付加部１０陰極絶縁体１１陰極１２焦点化電極１３電子ビーム１４陽極板縁１５ビーム出口窓１６側壁１７エックス線ビーム１８くびれ部１９電磁系２０担体２１極突起部２２コイル素子２３直流電流源２５直流電圧源２６電圧源２７交流電圧源２８インバータ２９直流電流源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空にされたケーシングを有するエック
ス線管であって、前記真空ケーシング内に、該真空ケー
シングと固定接続されていて、電子を放射する陰極と、
駆動装置を介して回転することができる回転陽極とが配
設されており、該回転陽極の陽極板上に、電磁場を用い
て加速された電子ビームが焦点内に入射し、更に前記電
子ビームの偏向及び焦点化用の電磁系を有するエックス
線管において、陰極（１１）は、電子ビーム（１３）を
先ず少なくともほぼ円形横断面状に形成し、陽極板
（４）の回転軸（３）は、電子ビーム（１３）の軸線に
対して平行に陽極板周縁（１４）の平均半径だけずらさ
れており、電磁系（１９）は、前記電子ビームの横断面
を変形する非２極の４極磁場を形成するように構成され
ていることを特徴とするエックス線管。
【請求項２】非２極の４極磁場の磁場強度の調整用手
段（２３；２５，２６，２９）が設けられている請求項
１記載のエックス線管。
【請求項３】ケーシング（２）は、陽極板（４）の回
転軸に対して平行にずらされている、陰極（１１）及び
焦点電極（１２）の収容用の付加部（９）を有してお
り、該付加部（９）は、電磁系（１９）用のくびれ部を
有している請求項１又は２記載のエックス線管。
【請求項４】電磁系（１９）は、電流が通電されたコ
イル素子（２２）を有しており、該コイル素子（２２）
は、付加部（９）を少なくとも部分的に囲む共通担体
（２０）に配設されている請求項１〜３迄の何れか１記
載のエックス線管。
【請求項５】担体（２０）は、ほぼ円筒状の環として
構成されている請求項４記載のエックス線管。
【請求項６】担体（２０）は、付加部（９）側に極突
起部（２１）を有しており、該極突起部には、コイル素
子（２２）が取り付けられている請求項１又は３記載の
エックス線管。
【請求項７】担体（２０）及び極突起部（２１）は、
ラミネート又は純鉄製である請求項４〜６迄の何れか１
記載のエックス線管。
【請求項８】担体（２０）と極突起部（２１）は、フ
ェライトから形成されている請求項４〜７迄の何れか１
記載のエックス線管。
【請求項９】少なくとも１つのコイル素子（２２）の
場合、該コイル素子（２２）に４極磁場の形成のために
供給される直流電流に、焦点の掃引用の交流電流が重畳
されている請求項１〜８迄の何れか１記載のエックス線
管。