JPH11185680A - X-ray tube assembly - Google Patents

X-ray tube assembly

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JPH11185680A
JPH11185680A JP34739697A JP34739697A JPH11185680A JP H11185680 A JPH11185680 A JP H11185680A JP 34739697 A JP34739697 A JP 34739697A JP 34739697 A JP34739697 A JP 34739697A JP H11185680 A JPH11185680 A JP H11185680A
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JP
Japan
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anode
ray tube
target
tube assembly
detector
Prior art date
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Pending
Application number
JP34739697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Thomas L Toth
トーマス・ルイス・トス
Willi Walter Hampel
ウィリ・ウォルタ・ハンペル
Gravel Steven
スティーブン・グラヴェル
Wayne F Block
ウェイン・エフ・ブロック
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a X-ray tube structure to reduce extrafocal radiation which is X-ray radiation from a site inside a X-ray tube other than a focal spot. SOLUTION: In an X-ray tube having an anode assembly with an anode, and a cathode assembly generating a converged X-ray beam directed to the anode, a cut-out part 28 for reducing extrafocal radiation is provided on the upper face of an anode target 12b for generating an X-ray when an electron beam is accelerated so that an electron collides.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一般にX線管に関す
るものであり、更に詳しくは焦点外放射を低減するため
のX線管ターゲットに関するものである。
The present invention relates generally to x-ray tubes, and more particularly to x-ray tube targets for reducing out-of-focus radiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線管は、医学的診断用イメージング用
途、医療用途、並びに様々な医学的試験および材料分析
用途に不可欠なものになっている。典型的なX線管は、
焦点スポットで発生する熱を分配するための回転陽極構
造を含む。陽極は誘導電動機によって回転駆動される。
誘導電動機は、円板形陽極ターゲットを支持する片持ち
ばり式軸に組み立てられた円筒形ロータを含むと共に、
ロータを収容するX線管の細長の首部の周りを囲む、銅
巻線を備えたステータ鉄心を含む。回転陽極組立体のロ
ータは、それを囲むステータによって駆動される。X線
管の陰極が収束した電子ビームを供給し、該電子ビーム
は加速されて大きな陽極・陰極間真空ギャップを横切
り、陽極への衝突時にX線を発生する。
BACKGROUND OF THE INVENTION X-ray tubes have become essential for medical diagnostic imaging applications, medical applications, and various medical testing and material analysis applications. A typical X-ray tube is
Includes a rotating anode structure for distributing the heat generated at the focal spot. The anode is rotationally driven by an induction motor.
The induction motor includes a cylindrical rotor assembled on a cantilever beam shaft supporting a disk-shaped anode target,
Includes a stator core with copper windings surrounding an elongated neck of the x-ray tube containing the rotor. The rotor of the rotating anode assembly is driven by a surrounding stator. The cathode of the X-ray tube provides a focused electron beam that is accelerated across a large anode-cathode vacuum gap and generates X-rays upon impact on the anode.

【0003】X線像、特にコンピュータ断層撮影(C
T)像を劣化させる要因の一つは、焦点外放射、すなわ
ち焦点スポット以外のX線管内の箇所からのX線放射で
ある。この焦点外放射の殆どは、焦点スポットから散乱
してターゲットおよびX線管の他の箇所に当たる電子に
よって引き起こされる。CTにおいては、この焦点外放
射は、特に頭部走査において骨脳界面付近で画像にアー
ティファクトを生じさせ、これは外傷を不明瞭にし、或
いは誤った医学的な問題として現れることがある。ソフ
トウエアの補正アルゴリズムを備えた現在のX線管設計
は、余り満足できない。開発中の新しいCT装置は、多
スライス検出器に対応する広いX線ビームを使用し且つ
形状を短くしているので、焦点外放射の影響が大きくな
っている。特に重要な点は、検出器のz軸方向に均一な
X線ビームが必要とされていることである。焦点外放射
は余分な不均一さを生じさせ、これにより一層広いコリ
メーションが必要になり、従って、不均一さを防止する
ために患者のX線被曝線量が増大する。不均一さの増大
はまた、巧妙なソフトウエアの補正およびコリメーショ
ン装置の必要性を増す。
[0003] X-ray images, especially computed tomography (C
T) One of the factors that degrade the image is out-of-focus radiation, that is, X-ray radiation from a location in the X-ray tube other than the focal spot. Most of this out of focus radiation is caused by electrons scattered from the focal spot and striking the target and other parts of the X-ray tube. In CT, this out-of-focus radiation produces image artifacts near the bone-brain interface, especially in head scans, which can obscure the trauma or manifest itself as a false medical problem. Current X-ray tube designs with software correction algorithms are less than satisfactory. The new CT device under development uses a wide X-ray beam corresponding to the multi-slice detector and has a short shape, so that the influence of out-of-focus radiation is increased. Of particular importance is the need for a uniform x-ray beam in the z-direction of the detector. Out-of-focus radiation creates extra non-uniformities, which require wider collimation, and thus increase the patient's X-ray exposure to prevent non-uniformities. Increasing non-uniformity also increases the need for sophisticated software correction and collimation equipment.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、焦点外放射を
低減するX線管構造を提供することが望ましい。
Accordingly, it is desirable to provide an X-ray tube structure that reduces out of focus radiation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明では、標準的なX
線管に比べて大幅に焦点外放射を低減するために、陽極
の上部に切取り部を設ける。本発明の一面によれば、陽
極を持つ陽極組立体、および陽極へ差し向けられる収束
したX線ビームを発生する陰極組立体を有するX線管組
立体において、陽極組立体が、電子ビームを加速して電
子が衝突した時にX線を発生する陽極ターゲットを含
み、この陽極ターゲットの上面に、焦点外放射を低減す
るための切取り部が設けられる。
According to the present invention, a standard X
A cutout is provided at the top of the anode to significantly reduce out-of-focus radiation compared to a tube. According to one aspect of the invention, in an X-ray tube assembly having an anode assembly having an anode and a cathode assembly for producing a focused X-ray beam directed to the anode, the anode assembly accelerates the electron beam. And an anode target that generates X-rays when electrons collide with the target. A cutout is provided on the upper surface of the anode target to reduce out-of-focus radiation.

【0006】従って、本発明によれば、標準的なX線管
に比べて大幅に焦点外放射が低減される。別の利点は、
検出器のz軸位置につれての焦点外放射強度の変動が低
減することにより、多スライスCTシステムで補正のた
めの多数の核(kernel)が必要でなくなることで
ある。更に、焦点外放射の低減により、多スライスCT
システムで必要とされるX線ビーム本影(umbra)
区域の平坦さが改善され、これにより患者の過剰なX線
被曝線量が最少になる。
Therefore, according to the present invention, the out-of-focus radiation is significantly reduced as compared with a standard X-ray tube. Another advantage is that
The reduced variation in out-of-focus radiation intensity with the detector z-axis position eliminates the need for multiple kernels for correction in multi-slice CT systems. In addition, multi-slice CT
X-ray beam umbra required by the system
The flatness of the area is improved, thereby minimizing excessive x-ray exposure of the patient.

【0007】本発明の他の目的および利点は、添付の図
面を参照した以下の説明から明らかになろう。
[0007] Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明は、回転陽極組立体および
陰極組立体を用いる回転型X線管に関する。本発明の目
的は、X線管の焦点外放射を低減することである。図面
を参照して説明すると、図1は従来の典型的なX線管陽
極組立体10を示す。X線管陽極組立体10は、典型的
には、焦点スポット16で発生する熱を分配するため
に、心棒14を持つ回転ターゲット組立体12を含む。
典型的なX線管は、更に、陽極・陰極間真空ギャップを
横切って加速されてターゲットに衝突することによりX
線を発生するよう収束した電子ビームを発生するX線管
陰極組立体(図示していない)を含む。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a rotating X-ray tube using a rotating anode assembly and a cathode assembly. It is an object of the present invention to reduce out-of-focus radiation of an X-ray tube. Referring to the drawings, FIG. 1 shows a typical conventional X-ray tube anode assembly 10. X-ray tube anode assembly 10 typically includes a rotating target assembly 12 having a mandrel 14 to distribute heat generated at focal spot 16.
A typical X-ray tube is further accelerated across an anode-cathode vacuum gap and impinges on a target by X-rays.
An X-ray tube cathode assembly (not shown) that produces a focused electron beam to produce the radiation.

【0009】陽極組立体10は誘導電動機によって回転
駆動され、誘導電動機は典型的には片持ちばり式軸20
の周りに組み立てられた円筒形ロータ18を含む。片持
ちばり式軸20は、心棒14およびハブ22を介して円
筒形ロータ18および軸受組立体24に接続された円板
形陽極ターゲット22を支持する。軸受組立体24は回
転を容易にする軸受を含んでいる。回転陽極組立体10
の円筒形ロータ18は誘導電動機のステータによって駆
動され、また円筒形ロータ18は陽極電位にある。
The anode assembly 10 is rotationally driven by an induction motor, which is typically a cantilevered shaft 20.
Including a cylindrical rotor 18 assembled therearound. The cantilevered shaft 20 supports a disk-shaped anode target 22 connected to a cylindrical rotor 18 and a bearing assembly 24 via a mandrel 14 and a hub 22. Bearing assembly 24 includes bearings that facilitate rotation. Rotating anode assembly 10
Is driven by the stator of the induction motor, and the cylindrical rotor 18 is at anodic potential.

【0010】ここで図2を参照して説明すると、焦点外
放射はターゲット12aの上面32aによって最も強く
放出される傾向がある。従来のX線管では、ターゲット
12aの上面32aのほぼ全体からの焦点外放射を検出
器26で見ることができる。検出器26で見ることが出
来る焦点軌道面積とターゲットの上面32aの面積との
比が減少するにつれて、ターゲットの上面32aで発生
される焦点外放射を阻止することがより重要になる。
Referring now to FIG. 2, out-of-focus radiation tends to be emitted most strongly by the upper surface 32a of the target 12a. In a conventional X-ray tube, out-of-focus radiation from almost the entire upper surface 32a of the target 12a can be viewed by the detector 26. As the ratio of the focus trajectory area visible at the detector 26 to the area of the target upper surface 32a decreases, it becomes more important to block out-of-focus radiation generated at the target upper surface 32a.

【0011】図3を参照すると、図2に示したような標
準的なX線管陽極構造によって生じる焦点外放射を低減
するための本発明によるターゲット12bが示されてい
る。ターゲットの上面には切取り部28が設けられてお
り、切取り部28は検出器26からターゲット12bの
上面への視線を遮るように、すなわち検出器26からタ
ーゲット12bの上面が見えないようにして、検出器2
6がターゲットの上面からの焦点外放射を受けないよう
にする。図2および図3から判るように、図2に示され
たナット30が図3のターゲット12bから除かれてお
り、これにより切取り部28は陽極組立体の上面全体を
隠す。
Referring to FIG. 3, there is shown a target 12b according to the present invention for reducing out-of-focus radiation caused by a standard x-ray tube anode structure as shown in FIG. A cutout portion 28 is provided on the upper surface of the target, and the cutout portion 28 blocks the line of sight from the detector 26 to the upper surface of the target 12b, that is, the upper surface of the target 12b is not visible from the detector 26, Detector 2
6 do not receive out-of-focus radiation from the top surface of the target. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the nut 30 shown in FIG. 2 has been removed from the target 12b of FIG. 3, so that the cutout 28 obscures the entire top surface of the anode assembly.

【0012】本発明の好ましい実施態様では、切取り部
28の深さは検出器26からターゲット12bの上面が
見えなくなる最小の深さにする。最小深さは、一実施例
では約2.3mmであり、X線管の形状に応じてこれよ
り深くまたは浅くなる。最小深さよりも浅い切取り部で
も、検出器で受け取る焦点外放射を低減し得るが、焦点
外放射を見えなくするという点では有効ではない。逆に
切取り部の深さが最小深さよりも深い場合は、焦点外放
射を見えなくするという点では最小深さの場合と同じ効
果を持つが、深さが深くなるにつれてターゲットの強度
および熱容量が損なわれる恐れがある。従って、切取り
部の深さは、その面が検出器の縁から見て隠れるような
深さで、切取りがターゲットの陽極の熱容量に悪影響を
及ぼさない程度になるように計算される。
In a preferred embodiment of the present invention, the depth of the cutout 28 is such that the top of the target 12b is not visible from the detector 26. The minimum depth is about 2.3 mm in one embodiment, and may be deeper or shallower depending on the shape of the x-ray tube. Cutouts shallower than the minimum depth can reduce the out-of-focus radiation received by the detector, but are ineffective in making the out-of-focus radiation invisible. Conversely, if the depth of the cutout is greater than the minimum depth, the effect is the same as that of the minimum depth in that the out-of-focus radiation is invisible, but the strength and heat capacity of the target increase as the depth increases. May be damaged. Accordingly, the depth of the cutout is calculated such that its surface is hidden from the edge of the detector, and such that the cutout does not adversely affect the heat capacity of the target anode.

【0013】ターゲットの切取り部28は様々な形状に
してよいと考えられるが、図3に示されるように方形に
するのが、例えば湾曲面よりも検査および加工が容易で
ある。典型的には、切取りは、陽極組立体に取り付ける
前の、ターゲットの最終処理段階で行われる。本発明で
は、陽極上面からの放射が遮られて検出器に達しないの
で、焦点外放射を低減する利点がえられる。本発明によ
り、より均一なX線ビームが得られ、従って部分的な線
量が低くなり、更に焦点外放射の強度が検出器のz軸位
置に左右されないようになるという利点がえられる。
Although it is contemplated that the target cutout 28 may be of various shapes, a rectangular shape as shown in FIG. 3 is easier to inspect and process than, for example, a curved surface. Typically, cutting is performed at the final processing stage of the target, before attaching to the anode assembly. The present invention has the advantage of reducing out-of-focus radiation since radiation from the top surface of the anode is blocked and does not reach the detector. The present invention has the advantage that a more uniform X-ray beam is obtained, thus lowering the fractional dose and making the intensity of the out-of-focus radiation independent of the z-axis position of the detector.

【0014】本発明を特定の好ましい実施態様について
詳述したが、本発明の趣旨および範囲内で種々の変更お
よび変形をなし得ることが理解されよう。例えば、本発
明は、ターゲットの上面にチタン、黒鉛、セラミックな
どの低原子番号の材料を利用することを含み得る。
While the invention has been described in detail with reference to certain preferred embodiments, it will be understood that various changes and modifications may be made within the spirit and scope of the invention. For example, the present invention may include utilizing a low atomic number material such as titanium, graphite, ceramic, etc. on the top surface of the target.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の典型的なX線管陽極組立体の断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a typical conventional X-ray tube anode assembly.

【図2】図1のX線管陽極組立体の従来のターゲット組
立体部分を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a conventional target assembly part of the X-ray tube anode assembly of FIG. 1;

【図3】図1のX線管陽極組立体に使用するための本発
明によるターゲット組立体の側面図である。
FIG. 3 is a side view of a target assembly according to the present invention for use in the X-ray tube anode assembly of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 X線管陽極組立体 12 回転型ターゲット組立体 12a、12b ターゲット 14 心棒 16 焦点スポット 18 円筒形ロータ 20 片持ちばり式軸 22 ハブ 24 軸受組立体 26 検出器 28 切取り部 32a ターゲットの上面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 X-ray tube anode assembly 12 Rotary target assembly 12a, 12b Target 14 Mandrel 16 Focus spot 18 Cylindrical rotor 20 Cantilever shaft 22 Hub 24 Bearing assembly 26 Detector 28 Cutout 32a Target upper surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリ・ウォルタ・ハンペル アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、セイ ント・フランシス、サウス・ロワ・アヴェ ニュー、3686番 (72)発明者 スティーブン・グラヴェル アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、メク オン、ノース・ソーラー・アヴェニュー、 11754番 (72)発明者 ウェイン・エフ・ブロック アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、サセ ックス、パイン・テラス、ダブリュー236、 エヌ6210(番地なし) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing the front page (72) Inventor Willi Walta Hampel United States, Wisconsin, Saint Francis, South Lower Avenue, No. 3686 (72) Inventor Stephen Gravel Mech, Wisconsin, United States On, North Solar Avenue, No. 11754 (72) Inventor Wayne F. Block, Wisconsin, United States, Sassex, Pine Terrace, W236, N6210 (no address)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 陽極を持つ陽極組立体、および前記陽極
へ差し向けられる収束したX線ビームを発生する陰極組
立体を有するX線管組立体において、 前記陽極組立体が、電子ビームを加速して電子が衝突し
た時にX線を発生する陽極ターゲットを含み、この陽極
ターゲットの上面に、焦点外放射を低減するための切取
り部が設けられていることを特徴とするX線管組立体。
An X-ray tube assembly having an anode assembly having an anode and a cathode assembly for producing a focused X-ray beam directed to the anode, wherein the anode assembly accelerates an electron beam. An X-ray tube assembly comprising: an anode target that generates X-rays when electrons collide with the target; and a cutout for reducing out-of-focus radiation is provided on an upper surface of the anode target.
【請求項2】 更に、前記陽極ターゲットによって発生
されたX線を受ける検出器を含んでいる請求項1記載の
X線管組立体。
2. The X-ray tube assembly according to claim 1, further comprising a detector for receiving X-rays generated by said anode target.
【請求項3】 前記切取り部の形状が方形である請求項
2記載のX線管組立体。
3. The X-ray tube assembly according to claim 2, wherein the shape of the cutout is rectangular.
【請求項4】 前記検出器が前記陽極ターゲットの上面
に沿った視線に沿って配置されている請求項3記載のX
線管組立体。
4. The X according to claim 3, wherein the detector is arranged along a line of sight along an upper surface of the anode target.
Wire tube assembly.
【請求項5】 前記切取り部の面が、前記検出器から前
記陽極ターゲットの上面への視線を遮るのに充分な深さ
を有する請求項4記載のX線管組立体。
5. The X-ray tube assembly according to claim 4, wherein a surface of the cutout has a depth sufficient to block a line of sight from the detector to an upper surface of the anode target.
【請求項6】 前記切取り部の深さが、前記検出器から
前記陽極ターゲットの上面への視線を遮る最小深さであ
る請求項5記載のX線管組立体。
6. The X-ray tube assembly according to claim 5, wherein a depth of the cutout is a minimum depth that blocks a line of sight from the detector to an upper surface of the anode target.
【請求項7】 前記切取り部が、前記陽極ターゲットか
らの焦点外放射を前記検出器に達しないように阻止する
構成を有する請求項4記載のX線管組立体。
7. The X-ray tube assembly according to claim 4, wherein the cutout is configured to prevent out-of-focus radiation from the anode target from reaching the detector.
JP34739697A 1997-12-17 1997-12-17 X-ray tube assembly Pending JPH11185680A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005203358A (en) * 2003-12-10 2005-07-28 General Electric Co <Ge> Method and apparatus for generating x-ray beam
JP2010198778A (en) * 2009-02-23 2010-09-09 Shimadzu Corp X-ray tube device

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