JPH11176592A - Ｘ線管内の電子流を制御する方法およびｘ線装置 - Google Patents
Ｘ線管内の電子流を制御する方法およびｘ線装置Info
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- JPH11176592A JPH11176592A JP10230959A JP23095998A JPH11176592A JP H11176592 A JPH11176592 A JP H11176592A JP 10230959 A JP10230959 A JP 10230959A JP 23095998 A JP23095998 A JP 23095998A JP H11176592 A JPH11176592 A JP H11176592A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】対応付けられている集束電極を有しＸ線管の作
動中に連続的に加熱される電子エミッタと陽極との間を
電子ビームの形態でＸ線管内において流れる電子流を制
御するための方法およびこの方法を実施するためのＸ線
装置を、可変の電流制御が一定の焦点合わせ、すなわち
焦点の一定の大きさにおいて可能であるように構成す
る。 【解決手段】 電子ビームが陽極の上の焦点に当たり、
電子エミッタと陽極との間に管電圧が与えられており、
集束電極に与えられている電位がパルス周波数により焦
点の所望の大きさおよび／または管電圧に関係して選ば
れる通過電圧と陽極への電子流を遮断する阻止電圧との
間をパルス状に切換えられ、電子流を制御するためにパ
ルス幅が変調される。
動中に連続的に加熱される電子エミッタと陽極との間を
電子ビームの形態でＸ線管内において流れる電子流を制
御するための方法およびこの方法を実施するためのＸ線
装置を、可変の電流制御が一定の焦点合わせ、すなわち
焦点の一定の大きさにおいて可能であるように構成す
る。 【解決手段】 電子ビームが陽極の上の焦点に当たり、
電子エミッタと陽極との間に管電圧が与えられており、
集束電極に与えられている電位がパルス周波数により焦
点の所望の大きさおよび／または管電圧に関係して選ば
れる通過電圧と陽極への電子流を遮断する阻止電圧との
間をパルス状に切換えられ、電子流を制御するためにパ
ルス幅が変調される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対応付けられてい
る集束電極を有しＸ線管の作動中に連続的に加熱される
電子エミッタと陽極との間を電子ビームの形態でＸ線管
内において流れる電子流を制御するための方法であっ
て、電子ビームが陽極の上の焦点に当たり、電子エミッ
タと陽極との間に管電圧が与えられており、集束電極に
電位が与えられている方法に関する。さらに本発明はこ
の方法を実施するための装置に関する。
る集束電極を有しＸ線管の作動中に連続的に加熱される
電子エミッタと陽極との間を電子ビームの形態でＸ線管
内において流れる電子流を制御するための方法であっ
て、電子ビームが陽極の上の焦点に当たり、電子エミッ
タと陽極との間に管電圧が与えられており、集束電極に
電位が与えられている方法に関する。さらに本発明はこ
の方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在のＸ線管では電子を放出する構成部
分、すなわち電子エミッタ、としてたいてい専ら連続的
に加熱されるタングステンフィラメントが使用される。
管電流、すなわち管電圧を与えられた際に電子エミッタ
から放出される電子流は、タングステンフィラメントを
通って流れる加熱電流により設定されるフィラメントの
温度により決定される。タングステンフィラメントの熱
容量は小さいので、焦点のそれぞれの大きさを保ちなが
ら管電流を加熱電流の変更により迅速に変更することが
可能であり、このことは一連の医学撮像技術にとって必
要である。タングステンよりも低い固有電子仕事関数を
有する材料、たとえばＬａＢ6 から形成された、一般に
タングステンフィラメントよりも明らかに大きい熱容量
を有する連続加熱低温度エミッタでは、管電流の変更が
タングステンフィラメントの場合と等しい速さでは可能
でなく、従って低温度エミッタはどこにでもは使用され
得ない。多くの新しい形式のＸ線管、たとえば中央のエ
ミッタを有する回転バルブ管または斜めボンバードメン
トを有するＸ線管では、少なくとも近似的に円形の断面
を有する電子線を発生するため小さい放出面および高い
放出電子流を有する円形エミッタが必要とされる。公知
のタングステンフィラメントはこのＸ線管ジオメトリに
対しては不適当である。しかし、それ自体は適している
低温度エミッタは、医学撮像技術にとって速く変化する
管電流に伴って必要であるような速い温度の切換わりに
耐えない。それにもかかわらず低温度エミッタが使用さ
れるべきであれば、管電流の制御、すなわち電子流の調
整が加熱電流の変更とは別の仕方で行われなければなら
ない。このことは、電子エミッタの電位とは異なる電位
にある追加的な電極、たとえば前段に接続されている格
子、ヴェーネルト円筒または集束電極、により行われ得
る。しかし、その際の欠点として、追加的な電極により
惹起される電位の歪みが同時に電子線の焦点合わせに影
響し、従って上記の構成は電子流、従ってまた管電流を
選択的にスイッチオンおよびスイッチオフするのには適
しているが、同時に追加的な電極に与えられている電
位、従ってまた管電流に関係して、焦点合わせ、従って
焦点の大きさに望ましくない仕方で影響することなし
に、電子流、従ってまた管電流を可変に制御するのには
適していない。
分、すなわち電子エミッタ、としてたいてい専ら連続的
に加熱されるタングステンフィラメントが使用される。
管電流、すなわち管電圧を与えられた際に電子エミッタ
から放出される電子流は、タングステンフィラメントを
通って流れる加熱電流により設定されるフィラメントの
温度により決定される。タングステンフィラメントの熱
容量は小さいので、焦点のそれぞれの大きさを保ちなが
ら管電流を加熱電流の変更により迅速に変更することが
可能であり、このことは一連の医学撮像技術にとって必
要である。タングステンよりも低い固有電子仕事関数を
有する材料、たとえばＬａＢ6 から形成された、一般に
タングステンフィラメントよりも明らかに大きい熱容量
を有する連続加熱低温度エミッタでは、管電流の変更が
タングステンフィラメントの場合と等しい速さでは可能
でなく、従って低温度エミッタはどこにでもは使用され
得ない。多くの新しい形式のＸ線管、たとえば中央のエ
ミッタを有する回転バルブ管または斜めボンバードメン
トを有するＸ線管では、少なくとも近似的に円形の断面
を有する電子線を発生するため小さい放出面および高い
放出電子流を有する円形エミッタが必要とされる。公知
のタングステンフィラメントはこのＸ線管ジオメトリに
対しては不適当である。しかし、それ自体は適している
低温度エミッタは、医学撮像技術にとって速く変化する
管電流に伴って必要であるような速い温度の切換わりに
耐えない。それにもかかわらず低温度エミッタが使用さ
れるべきであれば、管電流の制御、すなわち電子流の調
整が加熱電流の変更とは別の仕方で行われなければなら
ない。このことは、電子エミッタの電位とは異なる電位
にある追加的な電極、たとえば前段に接続されている格
子、ヴェーネルト円筒または集束電極、により行われ得
る。しかし、その際の欠点として、追加的な電極により
惹起される電位の歪みが同時に電子線の焦点合わせに影
響し、従って上記の構成は電子流、従ってまた管電流を
選択的にスイッチオンおよびスイッチオフするのには適
しているが、同時に追加的な電極に与えられている電
位、従ってまた管電流に関係して、焦点合わせ、従って
焦点の大きさに望ましくない仕方で影響することなし
に、電子流、従ってまた管電流を可変に制御するのには
適していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載されている種類の方法および装置を、可変の電流
制御が一定の焦点合わせ、すなわち焦点の一定の大きさ
において可能であるように構成することである。
に記載されている種類の方法および装置を、可変の電流
制御が一定の焦点合わせ、すなわち焦点の一定の大きさ
において可能であるように構成することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】方法に関して、この課題
は、本発明によれば、対応付けられている集束電極を有
しＸ線管の作動中に連続的に加熱される電子エミッタと
陽極との間を電子ビームの形態でＸ線管内において流れ
る電子流を制御するための方法において、電子ビームが
陽極の上の焦点に当たり、電子エミッタと陽極との間に
管電圧が与えられており、集束電極に与えられている電
位がパルス周波数により焦点の所望の大きさおよび／ま
たは管電圧に関係して選ばれる通過電圧と陽極への電子
流を遮断する阻止電圧との間をパルス状に切換えられ、
電子流を制御するためにパルス幅が変調されることによ
り解決される。
は、本発明によれば、対応付けられている集束電極を有
しＸ線管の作動中に連続的に加熱される電子エミッタと
陽極との間を電子ビームの形態でＸ線管内において流れ
る電子流を制御するための方法において、電子ビームが
陽極の上の焦点に当たり、電子エミッタと陽極との間に
管電圧が与えられており、集束電極に与えられている電
位がパルス周波数により焦点の所望の大きさおよび／ま
たは管電圧に関係して選ばれる通過電圧と陽極への電子
流を遮断する阻止電圧との間をパルス状に切換えられ、
電子流を制御するためにパルス幅が変調されることによ
り解決される。
【０００５】本発明による方法は、Ｘ線管に対するパル
ス幅変調された電流制御が行われる。その際に、集束電
極に与えられている電位は２つの固定的な電圧の間で、
すなわち集束電極から発生された電界が電子エミッタか
ら放出された電子を陽極に到達させる通過電圧と、集束
電極から発生された電界が電子エミッタから放出された
電子を陽極から完全に遮蔽する阻止電圧との間で、パル
ス状に変更される。その際に、本発明によれば、通過電
圧は特定の焦点が設定されるように、すなわち所望の大
きさ焦点が陽極の上に発生されるように選ばれる。焦点
の所望の大きさは通過電圧の高さを選ぶ際の規範であ
る。さらに通過電圧の高さは設定可能な管電圧を有する
Ｘ線管の場合にはそれぞれ存在している管電圧に関係し
ており、この管電圧は同じく通過電圧の高さを選ぶ際に
も考慮に入れるべきである。
ス幅変調された電流制御が行われる。その際に、集束電
極に与えられている電位は２つの固定的な電圧の間で、
すなわち集束電極から発生された電界が電子エミッタか
ら放出された電子を陽極に到達させる通過電圧と、集束
電極から発生された電界が電子エミッタから放出された
電子を陽極から完全に遮蔽する阻止電圧との間で、パル
ス状に変更される。その際に、本発明によれば、通過電
圧は特定の焦点が設定されるように、すなわち所望の大
きさ焦点が陽極の上に発生されるように選ばれる。焦点
の所望の大きさは通過電圧の高さを選ぶ際の規範であ
る。さらに通過電圧の高さは設定可能な管電圧を有する
Ｘ線管の場合にはそれぞれ存在している管電圧に関係し
ており、この管電圧は同じく通過電圧の高さを選ぶ際に
も考慮に入れるべきである。
【０００６】電子エミッタと陽極との間の電子線は、交
互にスイッチオンおよびスイッチオフされ、その際にス
イッチオンの場合に、必要な場合に現在の管電圧を考慮
に入れて焦点のそれぞれ所望の大きさに相応して選ばれ
る通過電圧の結果として陽極の上に所望の大きさの焦点
が発生される。実効的に、すなわち時間的平均として、
流れる管電流の制御はパルス幅変調により、すなわち通
過電圧が集束電極に与えられている時間間隔の継続時間
がそれぞれ所望の管電流に相応して設定されることによ
って行われる。こうして本発明は、焦点の大きさへの影
響なしに、管電流を変更することを可能にする。このこ
とはそれぞれ使用される電子エミッタの形式に無関係
に、すなわち連続的に加熱される低温度エミッタを使用
する場合にも、当てはまる。その際に、パルス幅変調の
結果として、一連の医学撮像技術で必要とされるような
管電流の迅速な変更も、焦点の大きさへの影響なしに、
可能である。
互にスイッチオンおよびスイッチオフされ、その際にス
イッチオンの場合に、必要な場合に現在の管電圧を考慮
に入れて焦点のそれぞれ所望の大きさに相応して選ばれ
る通過電圧の結果として陽極の上に所望の大きさの焦点
が発生される。実効的に、すなわち時間的平均として、
流れる管電流の制御はパルス幅変調により、すなわち通
過電圧が集束電極に与えられている時間間隔の継続時間
がそれぞれ所望の管電流に相応して設定されることによ
って行われる。こうして本発明は、焦点の大きさへの影
響なしに、管電流を変更することを可能にする。このこ
とはそれぞれ使用される電子エミッタの形式に無関係
に、すなわち連続的に加熱される低温度エミッタを使用
する場合にも、当てはまる。その際に、パルス幅変調の
結果として、一連の医学撮像技術で必要とされるような
管電流の迅速な変更も、焦点の大きさへの影響なしに、
可能である。
【０００７】管電流の設定は、管電圧および／または焦
点の大きさを考慮に入れてはいないが、それ自体として
は既に米国特許第 5,617,464号明細書から知られてい
る。
点の大きさを考慮に入れてはいないが、それ自体として
は既に米国特許第 5,617,464号明細書から知られてい
る。
【０００８】その際に本発明の変形例によれば、パルス
周波数は１ｋＨｚよりも高くてよく、その際にこれは特
に１ｋＨｚと１０ｋＨｚとの間の範囲から選ばれてい
る。理想的な場合には、集束電極における電圧の時間的
経過は方形経過に相当する。しかし、このような経過は
実際には正確に実現することはできない。集束電極にお
ける電圧の経過の過度に低い縁急峻度により管電流が徐
々にしか上昇または低下せず、望ましい方形の変化を生
じないことを避けるため、本発明の実施例によれば、集
束電極における電圧が阻止電圧と通過電圧との間を切換
えられるパルス縁急峻度は、集束電極における電圧が阻
止電圧から通過電圧へ、またその逆に切換えられる時間
が１００μｓよりも短いように、特に１０μｓよりも短
いように選ばれ、その際に１０μｓおよびそれよりも短
い範囲内の時間がなお大きい費用なしに達成され得る。
周波数は１ｋＨｚよりも高くてよく、その際にこれは特
に１ｋＨｚと１０ｋＨｚとの間の範囲から選ばれてい
る。理想的な場合には、集束電極における電圧の時間的
経過は方形経過に相当する。しかし、このような経過は
実際には正確に実現することはできない。集束電極にお
ける電圧の経過の過度に低い縁急峻度により管電流が徐
々にしか上昇または低下せず、望ましい方形の変化を生
じないことを避けるため、本発明の実施例によれば、集
束電極における電圧が阻止電圧と通過電圧との間を切換
えられるパルス縁急峻度は、集束電極における電圧が阻
止電圧から通過電圧へ、またその逆に切換えられる時間
が１００μｓよりも短いように、特に１０μｓよりも短
いように選ばれ、その際に１０μｓおよびそれよりも短
い範囲内の時間がなお大きい費用なしに達成され得る。
【０００９】たとえば医学に使用されるようなＸ線装置
では、Ｘ線管の後に検出器システムが接続されている。
いま管電流、従ってまた発生されるＸ線ビームが、前記
の仕方でパルス状に切換えられると、このことは検出器
システムの撮像特性にも影響する。このことを考慮に入
れるため、本発明の変形例によれば、パルス周波数が、
Ｘ線管の後に接続されている検出器システムの撮像周波
数に関係して選ばれ、その際に反復周波数、すなわちパ
ルス周波数は、それが検出器システム、たとえばＸ線フ
ィルム、テレビジョン装置を有する像増幅器などの撮像
周波数のはるかに上に位置しているような大きさに選ば
れるべきであろう。撮像周波数が非常に高い設備に対し
ては、たとえば毎秒４０００までの撮像が行われるコン
ピュータトモグラフでは、本発明により、パルス作動
が、特にＰＬＬ（位相ロックループ）の使用のもとに、
Ｘ線管の後に接続されている検出器システムの撮像作動
と同期化され得る。この仕方で、同期化によりパルス作
動および撮像作動を互いに適応させることが可能であ
り、従って、たとえば撮像あたり集束電極における電圧
の１つまたはそれ以上のパルス状の変更が行われるよう
に、非常に高い撮像周波数の際にもパルス作動を行わせ
ることができる。
では、Ｘ線管の後に検出器システムが接続されている。
いま管電流、従ってまた発生されるＸ線ビームが、前記
の仕方でパルス状に切換えられると、このことは検出器
システムの撮像特性にも影響する。このことを考慮に入
れるため、本発明の変形例によれば、パルス周波数が、
Ｘ線管の後に接続されている検出器システムの撮像周波
数に関係して選ばれ、その際に反復周波数、すなわちパ
ルス周波数は、それが検出器システム、たとえばＸ線フ
ィルム、テレビジョン装置を有する像増幅器などの撮像
周波数のはるかに上に位置しているような大きさに選ば
れるべきであろう。撮像周波数が非常に高い設備に対し
ては、たとえば毎秒４０００までの撮像が行われるコン
ピュータトモグラフでは、本発明により、パルス作動
が、特にＰＬＬ（位相ロックループ）の使用のもとに、
Ｘ線管の後に接続されている検出器システムの撮像作動
と同期化され得る。この仕方で、同期化によりパルス作
動および撮像作動を互いに適応させることが可能であ
り、従って、たとえば撮像あたり集束電極における電圧
の１つまたはそれ以上のパルス状の変更が行われるよう
に、非常に高い撮像周波数の際にもパルス作動を行わせ
ることができる。
【００１０】Ｘ線装置に関して、本発明の課題は、Ｘ線
管を含んでおり、このＸ線管が、対応付けられている集
束電極を有しＸ線管の作動中に連続的に加熱される電子
エミッタと陽極とを有し、電子エミッタと陽極との間を
電子流が電子ビームの形態で流れ、電子ビームが陽極の
上の焦点に当たり、電子エミッタと陽極との間に管電圧
が与えられており、制御装置を含んでおり、この制御装
置により、集束電極に与えられている電位が、パルス周
波数により、焦点の所望の大きさおよび／または管電圧
に関係して選ばれる通過電圧と陽極への電子流を遮断す
る阻止電圧との間を、電子流を制御するために変調可能
なパルス幅によりパルス状に切換可能であることにより
解決される。
管を含んでおり、このＸ線管が、対応付けられている集
束電極を有しＸ線管の作動中に連続的に加熱される電子
エミッタと陽極とを有し、電子エミッタと陽極との間を
電子流が電子ビームの形態で流れ、電子ビームが陽極の
上の焦点に当たり、電子エミッタと陽極との間に管電圧
が与えられており、制御装置を含んでおり、この制御装
置により、集束電極に与えられている電位が、パルス周
波数により、焦点の所望の大きさおよび／または管電圧
に関係して選ばれる通過電圧と陽極への電子流を遮断す
る阻止電圧との間を、電子流を制御するために変調可能
なパルス幅によりパルス状に切換可能であることにより
解決される。
【００１１】本発明による方法に関する説明から明らか
なように、本発明によるＸ線装置における制御装置は、
焦点の大きさへの影響なしに管電流の設定を可能にする
ように構成されている。その際に本発明の特に好ましい
実施例によれば、メモリが設けられており、そのなかに
通過電圧に対する値が焦点の大きさおよび／または管電
圧に関係して記憶されている。制御ユニットはそれぞれ
設定の際に必要な通過電圧として、これをそれぞれ新た
にたとえば計算により求める必要なしに、メモリのなか
に記憶されている、たとえば実験的に求められた値を利
用することができる。
なように、本発明によるＸ線装置における制御装置は、
焦点の大きさへの影響なしに管電流の設定を可能にする
ように構成されている。その際に本発明の特に好ましい
実施例によれば、メモリが設けられており、そのなかに
通過電圧に対する値が焦点の大きさおよび／または管電
圧に関係して記憶されている。制御ユニットはそれぞれ
設定の際に必要な通過電圧として、これをそれぞれ新た
にたとえば計算により求める必要なしに、メモリのなか
に記憶されている、たとえば実験的に求められた値を利
用することができる。
【００１２】Ｘ線管の集束電極が本質的にリング状であ
り、電子エミッタが集束電極のなかに同心的に配置され
ていることは特に有利であることが判明している。
り、電子エミッタが集束電極のなかに同心的に配置され
ていることは特に有利であることが判明している。
【００１３】Ｘ線管の後に接続されている検出器システ
ムの撮像作動とのパルス周波数の同期化が必要であれ
ば、制御装置はこの目的でＰＬＬを有する。
ムの撮像作動とのパルス周波数の同期化が必要であれ
ば、制御装置はこの目的でＰＬＬを有する。
【００１４】
【発明の実施の態様】本発明の他の利点、特徴および詳
細は本発明による方法および本発明によるＸ線装置に関
する実施例および添付図面を以下に説明するなかで明ら
かになる。
細は本発明による方法および本発明によるＸ線装置に関
する実施例および添付図面を以下に説明するなかで明ら
かになる。
【００１５】図１には本発明による、従ってまた本発明
による方法により作動するＸ線装置が示されている。こ
れはＸ線管を有し、その真空ケース１のなかに、連続的
に加熱される、陰極側に配置されている電子エミッタ２
と、これに対応付けられている集束電極３とが配置され
ている。真空ケース１のなかにはさらに、真空ケース１
と固定的に結合されている陽極４が収容されている。Ｘ
線管１はいわゆる回転バルブ管であり、真空ケース１は
回転軸線Ｍの周りを回転し、この回転軸線の上に電子エ
ミッタ２が配置されている。電子エミッタ２から放出さ
れた電子線５を回転軸線Ｍに関して偏心して皿状の陽極
４の上に配置されている焦点ＢＦの上に偏向させ、焦点
合わせするため、真空ケース１を囲むたとえば電磁的な
偏向システム６が設けられている。
による方法により作動するＸ線装置が示されている。こ
れはＸ線管を有し、その真空ケース１のなかに、連続的
に加熱される、陰極側に配置されている電子エミッタ２
と、これに対応付けられている集束電極３とが配置され
ている。真空ケース１のなかにはさらに、真空ケース１
と固定的に結合されている陽極４が収容されている。Ｘ
線管１はいわゆる回転バルブ管であり、真空ケース１は
回転軸線Ｍの周りを回転し、この回転軸線の上に電子エ
ミッタ２が配置されている。電子エミッタ２から放出さ
れた電子線５を回転軸線Ｍに関して偏心して皿状の陽極
４の上に配置されている焦点ＢＦの上に偏向させ、焦点
合わせするため、真空ケース１を囲むたとえば電磁的な
偏向システム６が設けられている。
【００１６】焦点ＢＦから出発するＸ線７は対象８を透
過し、検出器システム９、たとえば像増幅器により検出
される。
過し、検出器システム９、たとえば像増幅器により検出
される。
【００１７】Ｘ線装置はさらに全体として参照符号１０
を付されている制御装置を含んでいる。この制御装置は
Ｘ線装置の作動全体を制御し、また図１中に概要を示さ
れている。
を付されている制御装置を含んでいる。この制御装置は
Ｘ線装置の作動全体を制御し、また図１中に概要を示さ
れている。
【００１８】制御装置１０は焦点ＢＦの大きさ、管電流
Ｉおよび管電圧ＵR に対するたとえば設定ノブ１１、１
２および１３の形態で示されている設定手段を有する。
制御装置１０は、Ｘ線管にその作動のために必要なすべ
ての電圧および電流、たとえば電子エミッタ２と陽極４
との間に与えられている管電圧ＵR 、電子エミッタ２の
作動のために必要な加熱電流ＩH 、偏向システム６の作
動のために必要な電流および後で一層詳細に説明する集
束電極３に供給される集束電圧ＵF を供給する。図１中
においては、このことが制御装置１０およびＸ線管を結
ぶ導線１４および集束電極３を制御装置１０と結ぶ導線
１５により示されている。
Ｉおよび管電圧ＵR に対するたとえば設定ノブ１１、１
２および１３の形態で示されている設定手段を有する。
制御装置１０は、Ｘ線管にその作動のために必要なすべ
ての電圧および電流、たとえば電子エミッタ２と陽極４
との間に与えられている管電圧ＵR 、電子エミッタ２の
作動のために必要な加熱電流ＩH 、偏向システム６の作
動のために必要な電流および後で一層詳細に説明する集
束電極３に供給される集束電圧ＵF を供給する。図１中
においては、このことが制御装置１０およびＸ線管を結
ぶ導線１４および集束電極３を制御装置１０と結ぶ導線
１５により示されている。
【００１９】制御装置１０は、さらに検出器システム９
にその形式に応じて必要な電圧および電流を導線１６を
経て供給する。さらに、後で説明する導線１７を経て制
御装置１０に検出器システム９からの信号、すなわち撮
像周波数に相当する信号も供給されている。
にその形式に応じて必要な電圧および電流を導線１６を
経て供給する。さらに、後で説明する導線１７を経て制
御装置１０に検出器システム９からの信号、すなわち撮
像周波数に相当する信号も供給されている。
【００２０】図２は図１からのＸ線管の陰極装置の構成
を詳細に示す。いまの実施例による電子エミッタ２、た
とえば低温度エミッタは、平らな円形の放出面を有し、
リング状に構成された集束電極３のなかに同心的に配置
されている。その際に集束電極３は真空ケース１に対し
て絶縁体１８により絶縁されている。電子エミッタ２
は、電気絶縁性の真空貫通部２１を通して真空ケース１
から導き出されている接続線１９および２０を経て、加
熱電流ＩH により加熱される。
を詳細に示す。いまの実施例による電子エミッタ２、た
とえば低温度エミッタは、平らな円形の放出面を有し、
リング状に構成された集束電極３のなかに同心的に配置
されている。その際に集束電極３は真空ケース１に対し
て絶縁体１８により絶縁されている。電子エミッタ２
は、電気絶縁性の真空貫通部２１を通して真空ケース１
から導き出されている接続線１９および２０を経て、加
熱電流ＩH により加熱される。
【００２１】電子エミッタ２が加熱されると、特に円形
の放出面の範囲内で電子が放出され、これらの電子は、
少なくとも近似的に円形の断面を有する図２中に破線で
示されている電子ビーム５として、電子エミッタ２と陽
極４との間に管電圧ＵR の結果として存在する電界のな
かで、陽極４に向かう方向に加速される。電子は次いで
この陽極の上で焦点ＢＦに当たる。
の放出面の範囲内で電子が放出され、これらの電子は、
少なくとも近似的に円形の断面を有する図２中に破線で
示されている電子ビーム５として、電子エミッタ２と陽
極４との間に管電圧ＵR の結果として存在する電界のな
かで、陽極４に向かう方向に加速される。電子は次いで
この陽極の上で焦点ＢＦに当たる。
【００２２】集束電極３に焦点合わせ電圧−ＵF の形態
で与えられている電位により、陽極４の上の焦点ＢＦの
大きさを設定することが可能である。そのために集束電
極３は電子エミッタ２の電位にくらべて負の電位にあ
る。このことは、電子エミッタ２と陽極４との間を流れ
る、管電流Ｉに相当する電子流が、電子エミッタ２の電
位にくらべて集束電極３の電位が負であるほど、小さく
なることに通ずる。さらに、集束電極３に与えられてい
る電位は、電子ビーム５の直径ｄ、従ってまた焦点ＢＦ
の大きさ、に影響する。
で与えられている電位により、陽極４の上の焦点ＢＦの
大きさを設定することが可能である。そのために集束電
極３は電子エミッタ２の電位にくらべて負の電位にあ
る。このことは、電子エミッタ２と陽極４との間を流れ
る、管電流Ｉに相当する電子流が、電子エミッタ２の電
位にくらべて集束電極３の電位が負であるほど、小さく
なることに通ずる。さらに、集束電極３に与えられてい
る電位は、電子ビーム５の直径ｄ、従ってまた焦点ＢＦ
の大きさ、に影響する。
【００２３】図３には管電流Ｉおよび電子ビームの直径
ｄが、集束電極３に与えられている負の焦点合わせ電圧
−ＵF の関数として示されている。それによれば、負の
焦点合わせ電圧−ＵF の増大と共に電子ビーム５の直径
ｄ、従ってまた陽極４の上の焦点ＢＦの大きさが、先ず
極小が到達されるまで、減少し、その後に再び直径の増
大が生ずる。この“クロスオーバー”効果は知られてい
る。さらに、図３が示すように、負の焦点合わせ電圧−
ＵF の増大と共に管電流Ｉが減少する。これは、集束電
極３に与えられている負の焦点合わせ電圧−ＵF の結果
として存在している電界が、陽極４に対する電子エミッ
タ２のますます強い遮蔽に通じ、最後には、電子エミッ
タ２の完全な遮蔽が行われ、電子がもはや陽極４へ通さ
れなくなる阻止電圧−ＵS が到達されることによるもの
である。
ｄが、集束電極３に与えられている負の焦点合わせ電圧
−ＵF の関数として示されている。それによれば、負の
焦点合わせ電圧−ＵF の増大と共に電子ビーム５の直径
ｄ、従ってまた陽極４の上の焦点ＢＦの大きさが、先ず
極小が到達されるまで、減少し、その後に再び直径の増
大が生ずる。この“クロスオーバー”効果は知られてい
る。さらに、図３が示すように、負の焦点合わせ電圧−
ＵF の増大と共に管電流Ｉが減少する。これは、集束電
極３に与えられている負の焦点合わせ電圧−ＵF の結果
として存在している電界が、陽極４に対する電子エミッ
タ２のますます強い遮蔽に通じ、最後には、電子エミッ
タ２の完全な遮蔽が行われ、電子がもはや陽極４へ通さ
れなくなる阻止電圧−ＵS が到達されることによるもの
である。
【００２４】集束電極３に与えられている負の焦点合わ
せ電圧−ＵF の時間的経過を示す図４から、集束電極３
が一定の電位にはなく、焦点合わせ電圧ＵF が周期Ｔに
相当するパルス周波数により、少なくとも本質的に方形
の信号経過が生ずるように、図３中にも示されている通
過電圧−Ｕd と同じく図３中にも示されている阻止電圧
−Ｕs との間でパルス状に変更されることは明らかであ
る。
せ電圧−ＵF の時間的経過を示す図４から、集束電極３
が一定の電位にはなく、焦点合わせ電圧ＵF が周期Ｔに
相当するパルス周波数により、少なくとも本質的に方形
の信号経過が生ずるように、図３中にも示されている通
過電圧−Ｕd と同じく図３中にも示されている阻止電圧
−Ｕs との間でパルス状に変更されることは明らかであ
る。
【００２５】その際に通過電圧Ｕd は、それぞれ設定さ
れた管電圧ＵR を考慮に入れて、電子ビーム５の直径ｄ
を焦点ＢＦの所望の大きさに通ずる直径とするように選
ばれている。それぞれ通過電圧Ｕd が集束電極３に与え
られているパルス継続時間ｔ d は、設定ノブ１３により
選ばれた管電圧ＵR および設定ノブ１１により選ばれた
焦点ＢＦの大きさを考慮に入れて、設定ノブ１２により
設定された管電流Ｉに相当する時間的平均値の平均管電
流Ｉが生ずるように設定されている。
れた管電圧ＵR を考慮に入れて、電子ビーム５の直径ｄ
を焦点ＢＦの所望の大きさに通ずる直径とするように選
ばれている。それぞれ通過電圧Ｕd が集束電極３に与え
られているパルス継続時間ｔ d は、設定ノブ１３により
選ばれた管電圧ＵR および設定ノブ１１により選ばれた
焦点ＢＦの大きさを考慮に入れて、設定ノブ１２により
設定された管電流Ｉに相当する時間的平均値の平均管電
流Ｉが生ずるように設定されている。
【００２６】こうしてパルス幅ｔd の変更により、すな
わちパルス幅変調により、焦点ＢＦの大きさに対して支
配的な通過電圧Ｕd が不変にとどまるので、焦点ＢＦの
大きさの変化に通ずることなしに、平均管電流Ｉを変更
し得ることが明らかになる。
わちパルス幅変調により、焦点ＢＦの大きさに対して支
配的な通過電圧Ｕd が不変にとどまるので、焦点ＢＦの
大きさの変化に通ずることなしに、平均管電流Ｉを変更
し得ることが明らかになる。
【００２７】本発明によるＸ線装置の作動は好ましくは
１ｋＨｚよりも高い周波数により行われる。
１ｋＨｚよりも高い周波数により行われる。
【００２８】電子の放出は、焦点合わせ電圧の瞬時値が
−Ｕd であるときにのみ可能であるので、平均管電流Ｉ
は Ｉ＝Ｉd ・（ｔd ／Ｔ） ここで ｔd ＝パルス継続時間 Ｔ ＝周期 Ｉd ＝Ｕd における最大電流 となる。
−Ｕd であるときにのみ可能であるので、平均管電流Ｉ
は Ｉ＝Ｉd ・（ｔd ／Ｔ） ここで ｔd ＝パルス継続時間 Ｔ ＝周期 Ｉd ＝Ｕd における最大電流 となる。
【００２９】この仕方で、与えられた焦点合わせ電圧に
対する管電流ＩをＩ＝０とＩ＝Ｉdとの間で無段階で設
定することができる。
対する管電流ＩをＩ＝０とＩ＝Ｉdとの間で無段階で設
定することができる。
【００３０】設定ノブ１１ないし１３により設定可能な
管電圧ＵR 、管電流Ｉおよび焦点ＢＦの大きさのすべて
の組み合わせに対して、付属の通過電圧−Ｕd およびパ
ルス幅ｔb に対する値が制御装置１０のメモリ２２のな
かに記憶されており、このメモリが設定ノブ１１ないし
１３のそれぞれの位置に関係して、相応の値を発生器回
路２３およびパルス幅変調器２４に供給する。このこと
は図１中に設定ノブ１１ないし１３とメモリ２２との接
続により示されている。
管電圧ＵR 、管電流Ｉおよび焦点ＢＦの大きさのすべて
の組み合わせに対して、付属の通過電圧−Ｕd およびパ
ルス幅ｔb に対する値が制御装置１０のメモリ２２のな
かに記憶されており、このメモリが設定ノブ１１ないし
１３のそれぞれの位置に関係して、相応の値を発生器回
路２３およびパルス幅変調器２４に供給する。このこと
は図１中に設定ノブ１１ないし１３とメモリ２２との接
続により示されている。
【００３１】Ｘ線管に管電圧ＵR および加熱電流ＩH を
供給する発生器回路２３は、次いでパルス幅変調器２４
に相応に設定された通過電圧−Ｕd ならびに阻止電圧−
Ｕsを供給する。パルス幅変調器は、次いでそれぞれ選
ばれた設定に相応するパルス幅ｔb を有する焦点合わせ
電圧−ＵF を発生する。
供給する発生器回路２３は、次いでパルス幅変調器２４
に相応に設定された通過電圧−Ｕd ならびに阻止電圧−
Ｕsを供給する。パルス幅変調器は、次いでそれぞれ選
ばれた設定に相応するパルス幅ｔb を有する焦点合わせ
電圧−ＵF を発生する。
【００３２】前述の実施例の場合には制御装置１０は、
検出器システム９に対する供給回路２５をも含んでい
る。
検出器システム９に対する供給回路２５をも含んでい
る。
【００３３】さらに制御装置１０はＰＬＬ２６を含んで
おり、その出力端はパルス幅変調器２４と接続されてお
り、これにパルス周波数に相応する周期Ｔを有する信号
を供給する。この信号を、ＰＬＬ２６は、クロック発生
器２７からＰＬＬ２６の一方の入力端に供給される、走
査周波数に相当する周波数の信号と、導線１７を経てＰ
ＬＬ２６の他方の入力端に供給される、検出器システム
９の撮像周波数に相当する周波数の信号とから発生す
る。
おり、その出力端はパルス幅変調器２４と接続されてお
り、これにパルス周波数に相応する周期Ｔを有する信号
を供給する。この信号を、ＰＬＬ２６は、クロック発生
器２７からＰＬＬ２６の一方の入力端に供給される、走
査周波数に相当する周波数の信号と、導線１７を経てＰ
ＬＬ２６の他方の入力端に供給される、検出器システム
９の撮像周波数に相当する周波数の信号とから発生す
る。
【００３４】集束電極３に与えられている焦点合わせ電
圧−ＵF のパルスは、検出器システム９の撮像周波数と
同期化されている。
圧−ＵF のパルスは、検出器システム９の撮像周波数と
同期化されている。
【００３５】図４の一部分を強く広げて、パルス継続時
間の範囲内で時間軸ｔを中断して示す図５から明らかに
なるように、焦点合わせ電圧ＵF が阻止電圧Ｕs から通
過電圧Ｕd へ、またその逆に切換えられる継続時間ｔa
は、パルス継続時間ｔd に比較して小さく、また１００
μｓよりも短く、特に１０μｓよりも短い。
間の範囲内で時間軸ｔを中断して示す図５から明らかに
なるように、焦点合わせ電圧ＵF が阻止電圧Ｕs から通
過電圧Ｕd へ、またその逆に切換えられる継続時間ｔa
は、パルス継続時間ｔd に比較して小さく、また１００
μｓよりも短く、特に１０μｓよりも短い。
【００３６】好ましくは電子エミッタ２は、連続的に一
定の加熱電流ＩH を供給される。しかし、本発明の範囲
内で、パルス幅変調による管電流Ｉの設定に加えて加熱
電流ＩH の変更による管電流Ｉの設定を行うことも可能
である。
定の加熱電流ＩH を供給される。しかし、本発明の範囲
内で、パルス幅変調による管電流Ｉの設定に加えて加熱
電流ＩH の変更による管電流Ｉの設定を行うことも可能
である。
【００３７】前述の実施例の場合には、管電圧および焦
点の大きさは設定可能である。しかし本発明は、管電圧
が固定であり、焦点の大きさのみが設定可能であるとき
にも、焦点の大きさが固定であり、管電圧のみが設定可
能であるときにも応用され得る。
点の大きさは設定可能である。しかし本発明は、管電圧
が固定であり、焦点の大きさのみが設定可能であるとき
にも、焦点の大きさが固定であり、管電圧のみが設定可
能であるときにも応用され得る。
【００３８】前述の実施例の場合には、円形断面の電子
ビームを発生する低温度エミッタが設けられている。し
かし、本発明の範囲内で、低温度エミッタとは異なる電
子エミッタも使用され得る。さらに、本発明の範囲内
で、断面が円形ではない電子ビームを発生する電子エミ
ッタも使用され得る。前述の実施例の場合に設けられた
Ｘ線管はいわゆる回転管として構成されている。しか
し、本発明の範囲内で、従来の回転陽極‐または固定陽
極‐Ｘ線管も使用され得る。
ビームを発生する低温度エミッタが設けられている。し
かし、本発明の範囲内で、低温度エミッタとは異なる電
子エミッタも使用され得る。さらに、本発明の範囲内
で、断面が円形ではない電子ビームを発生する電子エミ
ッタも使用され得る。前述の実施例の場合に設けられた
Ｘ線管はいわゆる回転管として構成されている。しか
し、本発明の範囲内で、従来の回転陽極‐または固定陽
極‐Ｘ線管も使用され得る。
【図１】本発明によるＸ線装置の原理的構成を示す概要
図。
図。
【図２】一定に加熱されるエミッタを使用して円形ビー
ムを発生するための陰極構成の断面図。
ムを発生するための陰極構成の断面図。
【図３】集束電極における電圧の関数として管電流およ
び陽極の上の電子ビームの直径を示すグラフ。
び陽極の上の電子ビームの直径を示すグラフ。
【図４】パルス作動中の集束電極における電圧の時間的
経過を示す図。
経過を示す図。
【図５】図４の一部分を時間軸を広げて示す図。
１ 真空ケース ２ 電子エミッタ ３ 集束電極 ４ 陽極 ５ 電子ビーム ６ 偏向システム ７ Ｘ線ビーム ８ 対象 ９ 検出器システム １０ 制御装置 １１〜１３ 設定ノブ １４〜１７ 導線 １８ 絶縁体 １９、２０ 接続線 ２１ 真空貫通部 ２２ メモリ ２３ 発生器回路 ２４ パルス幅変調器 ２５ 供給回路 ２６ ＰＬＬ ２７ クロック発生器
Claims (18)
- 【請求項１】 対応付けられている集束電極を有しＸ線
管の作動中に連続的に加熱される電子エミッタと陽極と
の間を電子ビームの形態でＸ線管内において流れる電子
流を制御するための方法において、電子ビームが陽極の
上の焦点に当たり、電子エミッタと陽極との間に管電圧
が与えられており、集束電極に与えられている電位がパ
ルス周波数により焦点の所望の大きさおよび／または管
電圧に関係して選ばれる通過電圧と陽極への電子流を遮
断する阻止電圧との間をパルス状に切換えられ、電子流
を制御するためにパルス幅が変調されることを特徴とす
るＸ線管内の電子流を制御する方法。 - 【請求項２】 集束電極に与えられている電位を通過電
圧と阻止電圧との間でパルス状に切換えるパルス周波数
が１ｋＨｚよりも高いことを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 パルス周波数が１〜１０ｋＨｚの間であ
ることを特徴とする請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 集束電極に与えられている電位を通過電
圧と阻止電圧（ＵS）との間でパルス状に切換えるパル
スの立ち上がり時間が１００μｓよりも短いことを特徴
とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。 - 【請求項５】 パルスの立ち上がり時間が１０μｓより
も短いことを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 集束電極に与えられている電位を通過電
圧と阻止電圧との間でパルス状に切換えるパルス周波数
が、Ｘ線管の後に接続されている検出器システムの撮像
周波数に関係して選ばれることを特徴とする請求項１な
いし５の１つに記載の方法。 - 【請求項７】 集束電極に与えられている電位を通過電
圧と阻止電圧との間でパルス状に切換えるパルス周波数
が、Ｘ線管の後に接続されている検出器システムの撮像
作動と同期化されることを特徴とする請求項１ないし６
の１つに記載の方法。 - 【請求項８】 パルス作動がＰＬＬの使用のもとに同期
化されることを特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 Ｘ線管を含んでおり、このＸ線管が、対
応付けられている集束電極（３）を有しＸ線管の作動中
に連続的に加熱される電子エミッタ（２）と陽極（４）
とを有し、電子エミッタ（２）と陽極（４）との間を電
子流が電子ビーム（５）の形態で流れ、電子ビームが陽
極（４）の上の焦点に当たり、電子エミッタ（２）と陽
極（４）との間に管電圧（ＵR ）が与えられており、制
御装置（１０）を含んでおり、この制御装置により、集
束電極（３）に与えられている電位（ＵF ）が、パルス
周波数により、焦点の所望の大きさおよび／または管電
圧（ＵR ）に関係して選ばれる通過電圧（Ｕd ）と陽極
への電子流を遮断する阻止電圧（ＵS ）との間を、電子
流を制御するために変調可能なパルス幅によりパルス状
に切換可能であることを特徴とするＸ線装置。 - 【請求項１０】 メモリが設けられており、そのなかに
通過電圧（Ｕd ）に対する値が焦点の大きさおよび／ま
たは管電圧（ＵR ）に関係して記憶されていることを特
徴とする請求項９記載のＸ線装置。 - 【請求項１１】 Ｘ線管の集束電極（３）が本質的にリ
ング状であり、電子エミッタ（２）が集束電極（３）の
なかに同心的に配置されていることを特徴とする請求項
９または１０記載のＸ線装置。 - 【請求項１２】 制御装置（１０）が集束電極（３）に
与えられている電位（ＵF ）を１ｋＨｚよりも高いパル
ス周波数によりパルス状に切換えることを特徴とする請
求項９ないし１１の１つに記載のＸ線装置。 - 【請求項１３】 パルス周波数が１〜１０ｋＨｚの間で
あることを特徴とする請求項１２記載のＸ線装置。 - 【請求項１４】 集束電極（３）に与えられている電位
（ＵF ）を通過電圧（Ｕd ）と阻止電圧（ＵS ）との間
で切換えるパルスの立ち上がり時間が１００μｓよりも
短いことを特徴とする請求項９ないし１３の１つに記載
のＸ線装置。 - 【請求項１５】 パルスの立ち上がり時間が１０μｓよ
りも短いことを特徴とする請求項１４記載のＸ線装置。 - 【請求項１６】 集束電極（３）に与えられている電位
（ＵF ）を通過電圧（Ｕd ）と阻止電圧（ＵS ）との間
でパルス状に切換えるパルス周波数が、Ｘ線管の後に接
続されている検出器システム（９）の撮像周波数に関係
して選ばれることを特徴とする請求項９ないし１５の１
つに記載のＸ線装置。 - 【請求項１７】 集束電極（３）に与えられている電位
（ＵF ）を通過電圧（Ｕd ）と阻止電圧（ＵS ）との間
でパルス状に切換えるパルス周波数が、Ｘ線管の後に接
続されている検出器システム（９）の撮像作動と同期化
されることを特徴とする請求項９ないし１６の１つに記
載のＸ線装置。 - 【請求項１８】 制御装置（１０）がパルス周波数と撮
像作動との同期化のためにＰＬＬを有することを特徴と
する請求項１７記載のＸ線装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19735741.5 | 1997-08-18 | ||
| DE19735741 | 1997-08-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176592A true JPH11176592A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=7839296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10230959A Withdrawn JPH11176592A (ja) | 1997-08-18 | 1998-08-17 | Ｘ線管内の電子流を制御する方法およびｘ線装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6178226B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11176592A (ja) |
| CN (1) | CN1218364A (ja) |
| DE (1) | DE19835450A1 (ja) |
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| JP2007165081A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Shimadzu Corp | Ｘ線発生装置およびこれを備えたｘ線診断装置 |
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| JP2012079695A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-19 | General Electric Co <Ge> | 電子ビーム・システムを動作させる方法及びシステム |
| JP2020518356A (ja) * | 2017-05-04 | 2020-06-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 光子スキャン装置の線量変調 |
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| US6501825B2 (en) | 2001-01-19 | 2002-12-31 | Keymaster Technologies, Inc. | Methods for identification and verification |
| JP4889871B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2012-03-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Ｘ線発生装置 |
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