JPS5822880B2 - Ｘ線ビ−ム発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｘ線の発生装置に関し、特に対称型ビーム発
射装置を有するＸ線発生装置に関する。

Ｘ線発生装置は、一般にハウジング内を流動する誘電性
の流体により冷却されるＸ線管を内部に遮蔽して取付け
る遮蔽ハウジングを有する。

Ｘ線管は、通常、抜気したエンベロープで、高エネルギ
ーの電子を軸方向に離間したアノードの傾斜させたター
ゲツト面に発射するための電子発射用カンードがその内
部に設けられている。

この様に、傾斜したターゲツト面から発射しハウジング
内の半径方向に整合されたポートを経て発散ビームで輻
射するＸ線が生成される。

一般に、前記ポートは凹状を呈し、Ｘ線管の焦点面に向
って凹入してビームの透過を減少させるＸ線透過窓を有
する。

この窓はＸ線管の非常に正電位の高いアノードに接近し
ているため、間管の壁面に隣接する平担面を設けた形造
の容易な誘電性材料から作られるのが普通である。

その結果この窓を通過する発散するＸ、線ビームはビー
ム角度の関数であるＸ線の強さの不均等な分布を有する
事が判っている。

ビームの発散角度が大きげれば大きい程、ビームの縁部
に隣接するＸ線の吸収が多くなる。

発散ビームのＸ線のこの角度により選好する吸収は、実
質的に均等な入射Ｘ線ビーム断面を有する事が望ましい
ある診断法においては特に問題となる。

例えば、コンピユータ化された断層撮影における照射患
者においては、１チの約半分のＸ線吸収の差異を検出す
る事が望ましい。

従って、Ｘ線発生装置から発射される発散ビームのＸ線
の角度選好吸収を最少限度に抑制するための装置を有す
るＸ線発生装置の提供が望まれている。

従って、本発明は、ハウジング内に遮蔽する様。

取付けられたＸ線管の傾斜したターゲツト面上の焦点域
に対して半径方向に整合された位置関係で対称的に配置
されたＸ線透過装置を有する遮蔽ハウジングを有するＸ
線発生装置を提供する。

前記ハウジングは、閉鎖端部な有し、その内部で長手方
向にＸ線管を配置させた中空の金属製シリンダからなる
。

Ｘ線管は、軸方向に延在するアノード・シリンダが電子
発射用カソードに対して軸方向に離間された位置関係に
配置された傾斜したターゲツト面を有する抜気した管状
のエンベロープを有する定常アノード型のものでよい。

カソードからの電子は、ターゲツト面の傾斜に対して長
手方向又は横断方向に延在する長形の焦点域上に静電作
用的に集束出来る。

従って、Ｘ線透過装置は、傾斜したターゲツト面上の焦
点域と半径方向に整合された対称位置関係に配置された
ハウジング壁面の一部からなるポートを有する。

このポートは、所望の強さのＸ線を扇形状のビームに発
射し得る予め定めた厚さの残りの壁面を提供するため、
ハウジング壁面に適当な深さに切込んだ狭い溝からなる
。

この結果生じる扇形ビームは、これが患者の選択された
部分を通過して円弧状の検出器列に衝突する如きコンピ
ユータ化された断層撮影において有効である。

あるいは又、Ｘ線管は、回転自在のアノード・ディスク
の周部に隣接する環状の傾斜したターゲット・トラック
上の焦点域と離間された整合関係に電子発射用カソード
が配置される抜気された管・状のエンベロープを有する
回転アノード型のものでも良い。

焦点域は、長形でターゲツト面の傾斜に沿って延在し、
あるいはこのターゲツト面を横断する方向に延在する。

従って、Ｘ線透過装置は、焦点域と整合された円節状の
ハウジング壁面の一部の開口上に適当に固定されるプレ
ートを有する。

このプレートは、回転自在のターゲット°ディスクの局
部に隣接する焦点域に対して対称的に配置されるＸ線透
過壁面の肉厚をその底部に有する腔部が設けられている
。

この様に、この腔部は、円弧状の溝を形成する即ち球状
に彎曲した形態を有し、プレートはハウジング壁面の開
口中心の周囲に回転可能である。

本発明をより良（理解するため、以下の詳細な説明を照
合され度い。

同一番号は同じ部分を示す添付図面において第１図乃至
第３図においては、閉鎖端部を有し例えばアルミニュー
ムの如き堅固な材料から作られる中空の円筒状ハウジン
グを有するＸ線発生装置２０が示される。

ハウジング２２は、Ｘ線を透過しない材料、例えば鉛の
如き材料から作られた耐Ｘ線ライニング２４を有する如
き適当な装置により遮蔽されている。

ハウジング２２内の従来周知の装置により遮蔽する様取
付けられているのは、長手方向に配置されたＸ線管２６
で、これは、例えば、本願発明の譲受人に譲渡されたＧ
、 Ｗ、スティーン（Ｓｔｅｅｎ）の米国特許第２８８
６７２４号に開示される如き定常アノード型式のもので
良い。

ハウジング２２は、それぞれＸ線管２６のアノードとカ
ンード電極と電気的に結合する従来側１知の１対の離間
されたレセプタクル２８と３０が設けられている事が望
ましい。

Ｘ線管２６は、公知の装置（図示せず）によりハウジン
グ内を流動させられる例えば油の如き誘電性の冷却用流
体３２により包囲される。

Ｘ線管２６は、例えば、鉛分を含まないガラスの如きＸ
線透過材料から作られた抜気された管状のエンベロープ
３４を有する。

その一端部から前記エンベロープ３４内に軸方向に延在
しているのは電子発射用カソード３６で、これは集束用
カーブ３９内に支持された横断方向に配置されたフィラ
メント３８からなる。

フィラメント３８は、飼えばタングステンの如きＸ線を
透過する材料から作られた傾斜したターゲツト面４０と
離間位置で整合された関係に配置されている。

ターゲツト面４０はカソード３６から軸方向に離間され
た包囲するフィト４４上の半径方向に整合された開口４
２の方向に傾斜している。

ブード４４は、エンベロープ３４の他端部から軸方向に
延在するアノード・シリンダ４６の内端部を形成する。

アノード４６とカソード３６は従来周知の手段によりＸ
線管２６の作用中適当な電位を与えるため各レセプタク
ル２８．３０に対して電気的に結合されている。

作用については、フィラメント３８は加熱され。

てカップ３９によりビームに集束されてターゲツト面４
０に向けて静電的に加速される電子を発射する。

その結果、ビーム中の高エネルギの電子は、第２図に示
される小さな面積の如き適当な形態を有する焦点域４８
の傾斜ターゲツト面４０上に衝。

突する。

あるいは、第４ａ図に示す如く、焦点域４８はターゲツ
ト面４０の傾斜に沿つで長手方向に延在する狭い矩形を
構成する。

・又、第４ｂ図に示す如く、焦点域４８はターゲツト面
４０の傾斜を横切って延在する狭い矩形を構成する。

然し、。各瞬間にはターゲツト面４０の物質内では焦点
域４８からあらゆる方向で外方に向けて輻射するＸ線が
発生される。

半径方向に整合された開口４２の方向に輻射するＸ線は
、エンベロープ３４の整合部分および誘電性流体３２を
半径方向にも通過。

する発散ビーム５０でこれを通過する。

本発明によれば、ハウジング２２は、焦点域４８と半径
方向に整合されたその壁部において焦点域４８の中心と
略々同心状の円弧状ポート５２を配置する。

このポート５２は、ハウジング２２の円筒壁部の横断方
向に切込んだ溝状腔部５４を有し、略々均等な厚さを有
しかつ焦点域４８に対して対称的に配置された円弧状壁
面５６を前記腔部の底部に提供する。

腔部５４と半径方向に整合されているのは、ハウジング
２２の耐Ｘ線ライニング２４における同形状の開口５７
である。

従って、開口４２を通過するビーム５０のＸ線も又、エ
ンベロープ３４、誘電性流体３２および壁面５６の略々
均等な肉厚を通過する従って、ライニング２４の開口５
７とポート５２の溝状腔部５４は、略々均等な断面強度
を持ってＸ線発生装置２０から発射する扇形ビーム５１
を許容するコリメータ装置として作用する。

又、非常に正電位の強いアノード・シリンダに対する円
弧状壁面５６の対称性は例えば従来の凹入ポートの凹入
窓により惹起される電場の歪みの場合とは対称的に、略
略均等な静電場をその間に維持する。

円弧状壁面５６の肉厚は、望ましい周波数以上のＸ線の
透過により決定出来る。

この様に、壁面５６は、ビーム５０中の「軟」Ｘ線を吸
収しながら「硬」Ｘ線を通過させ得る十分な厚さを与え
られる。

従って壁面５６は、予め定めたレベル以上の各エネルギ
を通するＸ線の通過を許容するフィルタとして作用する
。

別のフィルタ作用が必要な場合、例えばベリリュームの
如き適当な材料から作られたフィルタ５８をフード４４
の開口４２に配置出来る。

その結果、予め定めた数値以下の各周波数を有するＸ線
はＸ線管２６内のビーム５０からフィルタ出来る。

第５図に示す如く、コンピユータ化された断層撮影装置
６０は、その円弧状のポート５２上に従来周知のコリメ
ータ６２を載置する前述のＸ線発生装置２０を包含する
。

コリメータは、Ｘ線発生装置２０から発射される扇形ビ
ーム５１の断面積サイズを制御する様調整される。

その結果、コリメータ６２から出る規準補正された扇形
ビニム５１ａが患者の平坦面６４を通過し、゛検出器６
８の円弧状列６６上に衝突する。

従って、検出器６８は、結合用導体７０を介して公如の
方法で記憶および処理を行う適当なコンピュータ７２に
通じる各出力信号を生成する。

従ってＸ線発生器２０は、部分６４の周囲で１つの角度
方向に付勢回転され、検出器列６６はこれに対応する反
対の角度方向に回転される。

この様に、検出器６８は一連の順次の信号をコンピュー
タ７２に供給し、□このコンピュータは前記信号を処理
した後、□電気的に結合された表示モニタ７４上に平坦
部分６４の画像を生じる。

本発明のＸ線発生装置２０により生じた扇形ビーム５１
の均等性のため、前述の断層撮影装置は、患者の平坦部
６４において１係の約半分の大きさで吸収差異を検出す
る様作用可能となる。

比較のために、第６図乃至第８図には、Ｘ線発生装置２
０と構造的に似ているが従来の凹入ポート８１を設けた
ハウジング８２を有するＸ線発生装置８０を示す。

この様に、ハウジング８２はその内部に前述のＸ線管２
６を長手方向に配置しＸ線を透過しない材料から作られ
た内側のライニング８４を有する中空のシリンダを有す
る。

又、ハウジング８２は、その間に流動する誘電性の冷却
用流体３２を有し、かつそれぞれ離間されたレセプタク
ル８６，８８が設げられている。

レセプタクル８６．８８は、電子ビームを傾斜したター
ゲツト面４０の焦点域４８上に指向するためのＸ線管２
６のアノード４６とカソード３６にそれぞれ接続されて
いる。

その結果、焦点域４８から発射する発散Ｘ線ビーム５０
は、フード４４の開口４２を通過し、次いでエンベロー
プ３４０半径方向に整合された各部と誘電性の冷却用流
体３２を通過する。

ハウジング８０の整合された円筒状壁面部分には、矩形
状の外周部と円筒状の内周部を有する外方に延在するフ
ランジ９０が設けられている。

フランジ９０の外周部は、これに固定された矩形状板９
４により所定位置に保持される例えば鉛の様なＸ線を透
過する材料のカラー９２により囲繞されている。

前記板９４は凹入窓９６の環状７ランジ９５に当接し、
ハウジング８２の壁面の円形の開口を取囲むフランジ９
０の内周部の肩部に０リング９８を押圧する。

凹入窓９６は、ライニング８４の適当な形状の開口を経
て延在し、エンベロープ３４に隣接する窓９６の略々平
坦な円形表面１００を支持する内側にテーパ状を呈する
環状壁面９７を有する。

非常に正電位の高いアノード４６に隣接する平坦面１０
０の附近となるために窓９６は例えばポリカーボネート
樹脂材料の如きこれも又誘電性のＸ線を透過する材料か
ら作られる事が望ましい。

保持板９４は、例えば鉛の如きＸ線を透過させない材料
から作られ、窓９６の平坦面１００と略々整合される中
心開口１０２を有する。

この様に、焦点域４８から発射する発散ビーム５０は、
窓９６の平坦面１００を通過し、Ｘ線発生装置７８から
板９４の開口１０２を経てほぼ円錐形のビーム５３とし
て送出される。

従って、ビーム５０の外周部に隣接するＸ線は、ビーム
５０の軸の中心線に隣接するＸ線と比較して、それぞれ
誘電性の流体３２と平担面１０００更に厚い厚さをある
角度で通過する。

その結果、ビーム５０の最も大きな角度で発最するＸ線
は中心方向に指向されるＸ線よりも大きな吸収を受け、
このためビーム５３の入射断面を不均等なものとする事
になる。

従って、Ｘ線発生装置８０から出るＸ線ビーム５３は、
患者における吸収差が１％の半分程度である事が重要な
第５図に示すコンピユータ化された断層撮影装置に用い
るためには入射断面の均等性のため１％の約半分の大き
さで吸収差異を検出する様作用可能なＸ線発生装置２０
かも発射されるＸ線ビーム５１程適幽でない。

第１図および第２図においては、ポート５２における窓
５６０円弧状形態のために、ビーム５０の中心方向に指
向されるＸ線に比較して最も大きな角度で発散するＸ線
がそれぞれ誘電性流体３２と窓５６の絡路等しい厚さを
通過する事が確実になる事に留意され度い。

第９図および第１０図においては、ハウジング８２と構
造的には似ているが本発明によるポート１０８を設けた
ハウジング１０６を有するＸ線発生装置１０４からなる
別の実施態様が示されている。

この様に、“ハウジング１０６は、閉塞端部を有し例え
ばアルミニュームの如き堅固な材料から作られた中空シ
リンダを有する。

ハウジング１０６も又、例えば鉛の如きＸ線を透過させ
ない材料から作られた内側ライニング１０９を有し、そ
れぞれ離間されたレセプタクル１１０，１１２が設けら
れる。

ハウジング１０６の従来周知の装置により遮蔽されて取
付けられているのはＸ線管１１４で、これは列えば回転
するアノード型式のものでよく、誘電性の冷却用流体１
１６がハウジング１０６を流動する。

Ｘ線管１１４は、横断方向に配置されたアノード・ディ
スク１２０を包囲する球状に彎曲した中心部を有する事
が望ましい抜気されたガラス球１１Ｂを含む。

ディスク１２０は、周知の方法でその軸心の周囲に回転
するように軸１２２上に取付けられ、その外周部に隣接
して例えばタングステンの如きＸ線発射材料から作られ
た傾斜した環状のターゲツト面１２４を支持する。

電子を発射するカソード１２６は、ハウジング１０６の
ポート１０８と半径方向に整合されたターゲツト面１２
４の焦点域１２８上に電子ビームを指向する！様に配置
されている。

焦点域１２６は、例えば狭い矩形状の形態を有し、その
長手方向寸法は、第１１ａ図にターゲツト面１２４の傾
斜に沿って配置される様に示され、かつ第１１ｂ図にタ
ーゲツト面１２４の傾斜に対して直交する様に配置され
する様示されている。

焦点域１２８上に衝突する電子の結果、発散するＸ線ビ
ーム１３０はこの焦点域から射出されてエンベロープ１
１８の整合された各部および誘電性の流体１１６を通過
してＸ線発生装置１０４からポート１０８を通って外に
出する。

ポート１０８は、ハウジング１０６の壁面とＸ線ライニ
ング１０９を貫通して延在する開口を囲繞する外方に延
在するフランジ１３２を有するノ１ウジング１０６の壁
部な含む。

フランジ１３２は、ＳＸ線を透過させないカラー１３１
により囲繞される矩形状の外周部と、肩部１３４を設け
た円形状の内周部とを有する。

例えばねじ（図示せず）等によりフランジ１３２の外表
面に取外し自在に取付けられているのは保持板１３６で
、この保持板ＳはＸ線を透過する窓１３８の環状のフラ
ンジ１３７を肩部１３４上に定置されたＯリング１３９
に押圧する。

窓１３８は、焦点域１２８の中心に対して対称的に配置
された円弧状の壁面１４０を有し、ビーム１３０の所望
の波長のＸ線をＸ線発生装置Ｊ１０４から発射させるに
十分な厚さを有する。

この様に、第９図および第１０図に示す如く壁面１４０
は、焦点域１２８の中心と同心の球状の曲率を有し、例
えばアルミニュームの如き導伝性を有する材料、又は例
えばポリカーボネート樹脂の！如き誘電性材料から作ら
れる。

従って発散するビーム１３０のＸ線は、誘電性流体１１
６および窓１３８の壁面１４２の略々等しい厚さを通過
する。

その結果、窓１３８から発射される円錐状のＸ線ビーム
１３０は、中心方向に指向したＸ線と略々。

等しい経路長さを走゛るビームの最も大きな角度のＸ線
のため、強さ即ちエネルギの略々均等な断面分布を有す
る。

あるいは又、第１２図および第１３図に示す如く、窓１
３８は内表面に横断方向に配置された円弧状の底部を有
する溝１４４を有する中実の半球状の板１４２を有する
。

保持板１３６は取外しが可能で、半球状の板１４０はフ
ランジ１３２内で回転出来、必要に応じてＸ線管１１４
の軸心に対して溝１４４を指向させる。

この様に、溝１４４は、例えば第１２図に示す様にＸ線
管１１４の軸心と略々平行に配置出来、あるいは、例え
ば第１３図に示す様にＸ線管１１４の軸心に対して略略
直角になる様に配置出来る。

溝１４４により提供される円弧状の壁面は、焦点域１２
８に対して対称的に配置され、ビーム１３０における所
望の波長のＸ線をＸ線発生装置１０４かも発射させるに
十分な厚さである。

従って、半球状の板１４２の溝１４４は、第１図に示さ
れるＸ線発生装置２０により発生された扇形ビームに似
た略々均等な断面を有する扇形ビームを送出する。

従って、Ｘ線発生装置１０４の溝を設けた半球状の窓１
３８により形成基れた扇形ビームも又、例えば第５図に
示される如きコンピユータ化された断層撮影装置におい
て使用するのに適している。

この様に、本文において、ハウジング内のＸ線管の傾斜
したターゲツト面の焦点域と半径方向に整合する様に対
称的に配置されたＸ線透過窓を有するＸ線遮蔽ハウジン
グを有するＸ線ビーム発生装置が開示される。

Ｘ線管は、例えば定常アノード型式又は回転アノード型
式である。

文意は、例えば、ハウジング壁面の一体部分を有し、ノ
・ウジング壁面の開口に適当に配置された板を有する。

従って、定常アノード即ち第１図に示すＸ線管は第９図
に示すハウジング型式において使用出来、第９図に示さ
れるＸ線管は第１図に示すノ１ウジングの型式に使用出
来る。

前述の事から、本発明の全ての目的は、本文に記述し図
示した構造により達成された事が判るであろう。

然しなから、又頭書の特許請求の範囲に示された如き本
発明の主旨から逸脱する事なく多くの変更が当業者によ
り可能である事も明らかであろう。

従って、本文に記述し図示した全ての事；柄は限定の意
図よりもむしろ例示的なものとして解釈されるべきであ
る事も了解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＸ線発生装置の一部軸方向断面を呈す
る平面図、第２図は第１図の矢印の方向から見た線２−
２に関する断面図、第３図は第２図の矢印の方向から見
た線３−３に関する部分立面図、第４ａ図および第４ｂ
図は第１図に示され・る定常ターゲットの別の焦点域を
示す図、第５図は第１図に示すＸ線発生装置を実施する
コンピユータ化された断層撮影装置の略図、第６図は従
来の型式のＸ線発生装置の平面図、第７図は第６図に示
されたハウジングのポートの部分拡大断面図、第８図は
第６図の矢印の方向から見た線８−８に関する部分立面
図、第９図は本発明の別のＸ線発生装置の一部断面平面
図、第１０図は第９図に示されるハウジングの部分拡大
断面図、第１１ａ図乃至第１１ｂ図は第９図に示された
回転ターゲツト面の別の焦点域を示す図、第１２図は第
９図の矢印の方向から見た線１２−１２に関する部分立
面図、および第１３図は９０°回転された第１２図の窓
を示す第１２図と類似の図である。 ２０・・・Ｘ線発生装置、２２・・・ハウジング、２４
・・・耐Ｘ線ライニング、２６・・・Ｘ線管、２８．３
０−レセプタクル、３２・・・誘電性冷却用流体、３４
・・・エンベロープ、３６・・・カソード、３８・・・
フィラメント、３９・・・集束カップ、４０・司頃斜タ
ーゲット面、４２・・・開口、４４・・・フード、４６
・・・アノード・シリンダ、４８・・・焦点域、５０・
・・発散ビーム、５１・・・扇形ビーム、５２・・・円
弧状ポート、５４・・・腔部、５６・・・円弧状壁面、
５７・・・開口、５８・・・フィルタ、６０・・・断層
撮影装置、６２・・・コリメータ、６６・・・検出器列
、６８・・・検出器、７０・・・導体、７２・・・コン
ピュータ、７４・・・表示モニタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発散するＸ線ビームをエンベロープから外方に指向
   させる様配置されたターゲツト面を内部に有する管状の
   エンベロープを含むＸ線管と、前記Ｘ線管を包囲する様
   配置され、前記ターゲツト面に対して円弧状に配置され
   て所望の形態を１有するビームの少なくとも一部の射出
   を許容するためのＸ線透過装置を含むＸ線遮蔽ノへウジ
   ングとを設ける事を特徴とするＸ線ビーム発生装置。 ２ 前記Ｘ線透過装置が内部に腔部を有するハウジング
   の一部を含み、その底壁面はＸ線を透過する窓を有する
   前記１項記載のＸ線ビーム発生装置。 ３ 前記ハウジングの一部が溝を有し、その底壁面はタ
   ーゲツト面に対して円弧状である前記２項記載のＸ線ビ
   ーム発生装置。 ４ 前記底壁面が、前記Ｘ線管のエンベロープに対して
   横断方向に配置される前記３項記載のＸ線ビーム発生装
   置。 ５ 前記底壁面が、前記Ｘ線管のエンベロープに対して
   軸心方向に配置される前記３項記載のＸ線ビーム発生装
   置。 ６ 前記底壁面が、前記ターゲツト面に対して球状に彎
   曲される前記２項記載のＸ線ビーム発生装置。 ７ 前記ターゲツト面はその面上に１個の焦点域を備え
   、前記Ｘ線透過装置は前記焦点域に対して対称的に配置
   されて略等しい経路長さに沿って発散ビームのＸ線の射
   出を許容する前記１項記載のＸ線ビーム発生装置。 ８ Ｘ線透過装置が、焦点域の中心に対して略々同心状
   の円弧形態を有するＸ線透過窓を含む前記７項記載のＸ
   線ビーム発生装置。 ９ ハウジングは閉鎖した端部を有する中空シリンダを
   含み、Ｘ線透過装置は内部に腔部を配置させたシリンダ
   の円筒状壁面部分を含み、その底壁面は所要の波長を有
   するＸ線の通過を許容する十分な厚さの円弧状壁面を有
   する前記７項記載のＸ線ビーム発生装置。 １０前記円弧状壁面が扇形のＸ線ビームの射出を許容す
   る矩形状を有する前記９項記載のＸ線ビーム発生装置。