JPS59230300A - Ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は比較的長時間にわたり、／４’ルス的にＸ線を
曝射させるＸ線装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

パルスＸ線を使用し、被検体断層面のあらゆる方向から
のＸ線吸収データを収集してこの収集データをもとに上
記断層面の画像再構成を行い、断層面の組成の状態を検
査するＣＴスキャナやラインセンサを用いるＸ＋１！Ｔ
Ｖ装置などでは比較的、長時間にわたってノクルス的に
Ｘ線を曝射させる必要があシ、従って、陽極の溶融破壊
を防ぐべく、回転陽極式のロータアノードＸ線管を使用
する。

すなわち、このＸ線管は第１図に示す如く、ガラス管１
内に円価台形状の重金属による陽極２を配設すると共に
この陽極２は円垂台の平面部側に回転支持軸３の先端を
固定し、この回転支持軸３の他端側に設けた回転軸受部
３ａをガラス管１を貫通させて配設した支持軸４に係合
させて回転自在に支持させてあシ、更にガラス管１の回
転支持軸３配設位箇外周にコイル５を設けて構成しであ
る。回転支持軸３の前記コイル５対向部には磁極が形成
されていて、コイル５を付勢することによって回転支持
軸３は回転駆動され、陽極２は回転されるようになって
いる。また、ガラス管１内には前記陽極２の斜面に対向
させて電子ビームを放出させるだめの陰極６が設けられ
ていて、この陰極６よシ陽極２０対向斜面に電子ビーム
を放出させることによシ、陽極２の該電子ビーム衝突点
よ、ｌ　Ｘ＠Ｘ　Ｒを曝射させるものである。

このようなＸ線管においては陽ｆｉ！ｉ！２と陰極６と
の間に加える高電圧をスイッチングすることによジノ臂
ルスＸ線を得ている。

そして、陽極２の電子ビーム衝突点（Ｘ線焦点）は電子
ビームによシ赤熱されるが、陽極２が回転することによ
ってＸ線焦点位置は陽極２から見て陽極２上における所
定円軌跡（Ｘ線焦点軌道）上を移動されることになシ、
陽極２は加熱位置が分散されて溶融が抑えられる。

しかし、長時間の加熱によって温度は次第に上昇してゆ
くので、Ｘ線管は管電圧、管電流、曝射時間の積が所定
の許容値を超えないように使用される。一般的にはこれ
をヒートユニ、トと云う単位で規定し、Ｘ線管に応じて
このヒートユニットを定めて、この定めた範囲を超えな
いように使用する。

Ｘ線曝射の停止期間では陽極２は自然冷却されるので、
その冷却された分、ヒートユニットは回復される。

ところで、パルスＸ線の発生タイミングはコントロール
部からのタイミングパルスをトリがとし、制御される。

上述したようにロータアノードＸ線管は陽極２のＸ線焦
点位置に集中する熱を陽極２の回転によって分散させる
ことを目的としておシ、タイミングパルスによってその
パルス幅分の電子ビームを受ける陽極２上の加熱区間は
第２図（、）のｈの如くとなる。そのため、タイミング
によってはｈとｈ′の如く、Ｘ線曝射毎に同じ場所に電
子ビームが当るようになシ、その結果、特定位置が赤熱
されてその部分の溶融や粗れを招く危険がある。これは
、陽極２の熱的保護を目的として回転陽極とし、熱分散
を図る効果が半減されることになシ、Ｘ線管の寿命を短
くすることになる。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、Ｘ線曝射
のタイミングをＸ線管の陽極回転角に対応して制御でき
るようにして陽極の加熱が均等に分散されるようにし、
連続してパルスＸ線５− を曝射する場合に陽極のＸ線焦点軌道上の特定部分が集
中して加熱されるのを抑え部分的な集中加熱によって生
ずる陽極の溶融や粗れを抑えてＸ線管の長寿化を図るこ
とのできるようにしたＸ線装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明は上記目的を達成するため、陰極から
の電子ビームを受けてＸ線に変換する陽極を回転駆動さ
せ、電子ビームによる加熱位置が分散されるようにした
回転陽極式のＸ線管を用いるＸ線装置において、前記Ｘ
線管における陽極の回転角を複数等配して定めた所定回
転角度毎に検出する回転角検出手段と、この回転角検出
手段の検・出出力を前記等配数よシ小さい所定数得る毎
にＸ線曝射指令を与える手段を設けて構成し、陽極の回
転角が複数等配して定めた所定回転角に達する毎にこれ
を検出できるようにすると共にこの検出出力が前記等配
数よシ小さい所定数得られる毎にＸ線曝射指令を発生し
てＸ線管よりノ臂ルスＸ線を発生させるように６− することにより、陽極の特定の位置のみ集中して陰極か
らの電子ビームが当るのを防ぎ、電子ビームによる陽極
の加熱が均等に分散されて行われるようにする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第３図〜第６図を参照
しながら説明する。

第３図は本発明によるロータアノード方式のＸ線管の要
部構造を示す部分図で６Ｄ、図中１はガラス管、２は円
垂台形状の陽極、３は陽極２の支持用の回転支持軸であ
シ、この部分は第１図で示した従来構造と同じである。

本装置においては第１図構成のものに更に陽極２の回転
位置検出用の回転位置検出器例えば光電検出器３１を設
けたものである。光電検出器３１はＸ線管におけるガラ
ス管１の外部の回転支持軸３対応の位置に設けられてお
シ、光を回転支持軸３方向に照射すると共に回転支持軸
３側からの反射光を受けて出力を発生する。

また、回転支持軸３には光電検出器３ノの光軸位置の通
る軌跡上に所定の角度ずつ隔てて光反射体３２を設けて
あり、回転支持軸３０回転によシ光反射体３２が光電検
出器３ノの光軸位置に来る毎に光電検出器３ノの発生し
た光が反射され、光電検出器３ノよシ検出出力が得られ
ることになる。従って、この検出出力によ多回転支持軸
３の回転位置を知ることができる。尚、ｔｌは光電検出
器３ノの照射光、１．は反射光を示している。回転支持
軸３に対する光反射体３２は例えば第４図に示す如き、
位置関係（奇数等配）で設けてあり、説明の便宜上、各
光反射体３２の位置をＳ　、Ｔ　、Ｕ、Ｖ、Ｗで示して
おく。

本発明装置ではこの各光反射体３２の反射による光電検
出器３ノからの検出出力をもとにＸ線曝射が、Ｓ−＋Ｕ
−＋Ｗ−＋Ｔ→■→Ｓ−＋Ｕ・・・の位置順に行われる
ようにし、陽極２上のＸ線焦点を結ぶ位置が所定の順序
で分散され、加熱が平均的に成されるようにするもので
ある。

本発明をＸ線ＣＴスキャナに適用した例を第５図に示す
。

第５図において、５１は第３図で説明したＸ線管であシ
、３ノはその光電検出器である。５２はＸ線管５ノの陽
極を回転駆動させる陽極駆動装置、５３は被検体である
。５４はこの被検体５３を透過したＸ線管５ノからの曝
射Ｘ線を検出する放射線検出器である。Ｘ線管５１から
は所定の扇状の広がりを有する扁平なファンビームＸ線
が出力され、放射線検出器５４はとのファンビームＸ線
を所定の空間分解能をもって検出できるようファンビー
ムの広が９方向に所定のピッチで直列的に配された複数
個の放射線検出素子よシ成るものである。

５５はこの各放射線検出素子の出力を所定の時間積分す
ると共にその積分値をＡ／１）変換してディジタルデー
タに変換するデータ収集部である。

５６は被検体５３を載置すると共に回転させるテーブル
であシ、５７はこのテーブル５６を回転駆動させるテー
ブル駆動装置である。５８はテーブル駆動装置５７に連
動してテーブル９− ５６の回転角を検出して、所定回転角毎にノ４ルス出力
を発生するエンコーダであシ、５９はテーブル駆動装置
５７のコントロールを行うコントローラである。

テーブル駆動装置５７はコントローラ５９より出力され
るドライブパルスによシ規定角度ずつ回転駆動され、従
ってテーブル５６はドライブパルス出力毎に規定角度回
転される。６０は測定開始指令を発生してコントローラ
５９を起動させると共に光電検出器３ノの検出出力を受
ける毎ニコントローラ５９にテーブル駆動指令を与え、
このテーブル駆動指令によシコントローラ５９にドライ
ブパルスを発生させ、また、エンコーダ５８のパルス出
力を受ける毎にデータ収集部５５にデータ収集指令を与
え、また、エンコーダ５８の／４ルス出力が所定値に達
すると測定終了指令を発生すると共に画像再構成指令を
与えるコンソールである。このコンソール６０にはとの
他、Ｘ線条件の設定や再構成画像に対する画像処理、デ
ータの格納や読み出しなどの各種指示を与える機能があ
る。６１はデータ収集部５５で収集されたデータをとシ
込み、コンソール６０から与えられる画像再構成指令に
よって被検体５３の断層面の画像再構成を行う電子計算
機である。６２はこの電子計算機６ノによシ再構成され
た断層面の画像データを受けてこれを像として表示する
表示装置である。

６３は前記コンソール６０の出力する測定開始指令を受
けて動作しコンソール６０から与えられるＸ線条件（管
電圧、管電流）の設定を行うとともにスタータ６４を作
動させ、また、コンソール６０より与えられるエンコー
ダ５８のパルス出力に同期したＸ線曝射パルスによ＃）
Ｘ線曝射出力を発生し、また、コンソール６０からの測
定終了指令によシスタータロ４を停止させ、動作を終了
するＸ線制御器である。前記スタータ６４は陽極駆動装
ｗ５２の駆動制御を行うものである。

６５は高圧制御器であシ、Ｘ線制御器６３から与えられ
るＸ線条件で前記Ｘ線曝射出力を受１１− ける毎に高圧発生器６６の制御を行うものである。また
高圧発生器６６は前記Ｘ線曝射指令毎に前記Ｘ線条件の
管電圧、管電流を発生し、Ｘ線管５１に与えてファンビ
ーム状のパルスＸ線を発生させるものである。

次に上記構成の本装置の作用について説明する。コンソ
ール６０よシ測定開始指令（第６図（ａ））を発生させ
るとＸ線制御器６３、コントローラ５９は動作を開始し
、Ｘ線制御器６３はただちにスタータ６４の作動制御が
成されて、このスタータ６４よシ第６図（ｂ）に示す如
く陽極駆動装置５２に陽極駆動装置駆動出力が与えられ
る。とれによシ、陽極駆動装置５２はＸ線管５ノの陽極
の回転駆動を開始させる。

陽極が回転するとＸ線管５ノに設けた光電検出器３ノに
よシ所定の回転角度、陽極が回転する毎に出力が発生す
る。この出力は第６図（ｄ）の如きであシ、コンソール
６０に与えられる。従って、との光電検出器出力のノ４
ルス周波数を測定すれば陽極の回転数がわかるので、コ
ンソー１２− ル６０には陽極の回転数の測定手段を設けておき、陽極
の回転数が規定の回転数に達して安定した段階で測定動
作をはじめるようにし、安定した条件のもとでのデータ
収集を行えるようにする。

陽極回転数が規定回転数に達して安定すると、第６図（
ｃ）に示す如く前記測定手段よシ出力を発生させるよう
にし、この出力発生期間において光電検出器３ノの出力
が発生するとコンソール６０はテーブル駆動指令をコン
トローラ５９に与えると共にＸ線曝射指令をＸ線制御器
６３に与える。これによシコントローラ５９からは第６
図（、）の如くドライブノ臂ルスが出力され、これによ
ってテーブル駆動装置５７はドライブ／４’ルス入力毎
に規定角度ずつテーブル５６を回転させる。この回転は
エンコーダ５８によって検出され、このエンコーダ５８
の出力を受けてコンソール６０はテーブル５６の回転速
度を測定し、規定の回転速度に達したとき、規定回転速
度領域であることを示す信号（第６図（Ｘ＞　）を発生
すると共にこの信号が発生されている期間、光電１３− 検出器３ノの検出出力を受ける毎にＸ線曝射指令を発生
してＸ線制御器６３に与え、また、該期間（第６図（ｇ
）の発生期間）においてエンコーダ５８からの出力（第
６図（ｆ））を受ける毎にコンソール６０はデータ収集
部５５にデータ収集指令を与える。

これによシ、Ｘ線制御器６３はコンソール６０よシ与え
られたＸ線条件となるように高圧制御器６５を設定し、
且つＸ線曝射指令を受ける毎にＸ線曝射出力を与える。

これにより高圧制御器６５は与えられたＸ線条件で前記
Ｘ線曝射出力が与えられる毎に高圧発生器６６を制御し
、これによって高圧発生器６６から／ｆルス的に上記Ｘ
線条件の管電圧、管電流値の高圧出力が発生し、Ｘ線管
５１に与えられる。するとＸ線管５１からはパルス的に
ファンビームＸ線が曝射され、このＸ線はテーブル５６
上の被検体５３を通って放射線検出器５４に入射して検
出される。

放射線検出器５４は複数の放射線検出素子を１４− 直線的に並設して空間分解能（二次元分解能）を持たせ
た構成となっておシ、一方、Ｘａはファンビーム状で二
次元的な広がシを有しているので、放射線検出器５４の
各放射線検出素子からは被検体５３のＸ線投影方向より
見た各Ｘ線通路（Ｘ線パス）位置のＸ線吸収に対応した
Ｘ線量が検出される。この各Ｘ線量は各々データ収集部
５５に入力される。

データ収集部５５は前記コンソール６０から出力される
データ収集指令を受ける毎にデータ収集を行うもので、
Ｘ線曝射に同期されている。

従って、データ収集部５５は第６図（ｈ）に示す如きＸ
線曝射毎に各放射線検出素子から出力される検出出力を
各々積分し、キの積分値をい変換して各々ディジタルデ
ータ化し、電子計算機６ノに与える。

Ｘ線管５１の陽極は陽極駆動装置５２によ多回転されて
いるので、光電検出器３ノからは陽極が所定回転角度回
転する毎に検出出力が得られ、コンソール６０に入力さ
れる。これによシ、コンソール６０はテーブル駆動指令
を発生し、これによシテーブル５６が所定角度回転した
時点テエンコーダ５８から出力されるパルスにょシコン
ソール６０からＸ線曝射指令とデータ収集指令が出力さ
れて前述のような動作が繰シ返えされる。

とこで、本装置においては光電検出器３ノの出力をコン
ソール６０に送り、これを前記テーブル駆動装置５７の
駆動制御を行うコントローラ５９にテーブル駆動指令と
して与えるが例えば本装置はテーブル５６が０．６°回
転する毎にＸ線曝射を行ってＸ線吸収データを収集する
ようにし、エンコーダ５８からはテーブル５６が０．６
°回転するごとに出力を発生させるようにすると共に光
電検出器３ノの出力はコントローラ５９に対し、０．３
°テーブル５６を回転させるためのパルスとして利用す
るようにする。

従って、光電検出器３ノの出力を１回受ける毎にコンソ
ール６０からコントローラ５９にテーブル駆動指令が与
えられ、これによシコントローラ５９よ多出力されるド
ライブパルスにてテーブル駆動装置５７は０．３°テー
ブル５６を駆動させることになる。そして、ドライブパ
ルスが２回与えられた時点ではじめて０．６°テーブル
が回転され、この時点でエンコーダ５８から出力が発生
される。従って、エンコーダ５８の出力を受けたコンソ
ール６０はデータ収集指令とＸ線曝射指令を発生し、Ｘ
線の曝射とデータ収集が成される。

Ｘ線管５ノにおける陽極２の回転角を検出するための光
反射体３２は陽極の回転支持軸３の周囲に奇数個、等配
で配されておシ、光反射体３２が第４図に示す如く５個
の構成であるとすれば上述の如く光電検出器３ノの出力
が２回得られる毎にＸ線曝射を１回行う結果、第４図の
Ｓ−＋’［Ｊ　−＋　Ｗ−４’ｌ’　−＋　Ｖ　→Ｓ　
４　Ｕ　−＋−Ｆ）順番でＸ線曝射が成されることにな
る。すなわち、陽極２ノ回転ニヨシ光反射体３２がＳ−
＋　Ｔ−＋　Ｕ　−＋　Ｖ　−＋Ｗ−＄８−４Ｔ−＋Ｕ
→・・・の順に光電検出器３１の位置に来るが、テーブ
ル５６は光電検出器３ノの１７− 出力が２回で０．６°回転するので、テーブル５６が０
．６°回転する毎にエンコーダ５８よ多出力が得られる
ようにしたことによシ光反射体３２ひとつおきにＸ線曝
射が繰シ返えされることになる。

その結果、Ｘ線管における陽極２のＸ線焦点を結ぶ位置
は第２図に示す如く光反射体３２の位置に対応した位置
で且つタイミングはＳ−＋Ｕ→Ｗ　−＋　’ｌ”　−＋
　Ｖ　−＋　Ｓ→・・・の順となり、陽極２は加熱され
る位置が均等に分散されるようになる。

従って、Ｘ１ｌＩ管５ノの陽極は偏って加熱されること
がなくなり、陽極の溶融や粗れな抑えて、長寿命化を図
ることができるようになる。

尚、上述のようにしてＸ線曝射とデータ収集をテーブル
５６を回転させながら、０．６°ずつＸ線投影方向を変
えて行い、データ収集が終了した後、すなわち、エンコ
ーダ５８の出力が所定数得られた後にコンソール６０よ
シミ子計算機６ノに画像再構成指令を与えて、収集デー
タをもとに被検体断面の画像再構成処理を実施させ１Ｑ
− る。そして、その再構成した画像のデータを表示装置６
２に与えて画像として表示させることによシ被検体５３
の断面の状態を検査できる。

このようにＸ線管の陽極のＸ線焦点を結ぶ位置を陽極の
回転角に同期してＸ線焦点の結ぶことができる陽極面の
Ｘ線焦点軌道上で均等に分散させるべく制御するように
したので、陽極の加熱は均等に分布され、従って、陽極
の一部が集中的に加熱されて溶融したシ、粗れたシする
のを抑えることができ、従って、Ｘ線管の陽極の損傷を
抑えて長寿命化を図ることができるようになる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実
施し得るものであシ、例えば上記実施例ではＸ線管の回
転支持軸に直接、光反射板を取り付けたが、陽極を回転
駆動するモータが、同期モータである場合、一定のすベ
シを持つ同期速度で回転することから、モータに印加し
ている電源波形の零クロス点を検出するなどすれば、電
源側からその回転位置を検出することができる。

また、テーブル駆動装置はノ４ルスモータヲ用いる方式
の他、同期モータを利用することもでき、同期モータを
利用した場合には前記陽極の駆動用のモータと同一電源
を印加して速度比を機械的に調整するようにすることに
ょシ上述した実施例と同一の効果を得ることができる。

更に上記実施例では陽極の回転角度を光電検出によって
行うようにしたが、陽極を支持する回転支持軸に磁石を
埋め込み、磁気センサにょシミ磁的に検出するようにす
ることもできる。

また、上記実施例では陽極の回転角を奇数等配した所定
回転角度毎に検出するようにしたが、これを偶数等配と
して、各回転角の位置についてほぼ均等に加熱が行われ
るような順序でＸ線焦点が結ばれるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように本発明は陰極からの電子ビームを
受けてＸ線に変換する陽極を回転駆動させ、電子ビーム
による加熱位置が分散されるようにした回転陽極式のＸ
線管を用いるＸ線装置において、前記Ｘ線管における陽
極の回転角を複数等配して定めた所定回転角度毎に検出
する回転角検出手段と、この回転角検出手段の検出出力
を前記等配数より小さい所定数得る毎にＸ線曝射指令を
与える手段を設けて構成し、陽極の回転角が複数等配し
て定めた所定回転角に達する毎にこれを検出できるよう
にすると共にこの検出出力が前記等配数より不さい所定
数得られる毎にＸ線曝射指令を発生してＸ線管よりａ４
ルスＸ線を発生させるようにしたことによシ、陽極の電
子ビームの当る位置はＸ線曝射指令を受ける毎にＸ線焦
点軌道上を所定の順序で変移し、これによって陽極の特
定の位置のみ集中して陰極からの電子ビームが当るのを
防ぐことができ、電子ビームによる陽極の加熱が均等に
分散されて行われるようになシ、従って、陽極の熱によ
る消耗は均等に進むことになシ、これによってＸ線焦点
軌跡位置の特定位置のみが２１− 急激に損傷を受けることがなくなってＸ線管の長寿命化
を図ることができるようになるなどの特徴を有するＸ線
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転陽極式のＸ線管の構造を説明するた
めの図、第２図（、）はこのＸ線管におけるパルスＸ線
曝射毎の陽極上でのＸ線焦点位置の変位の一例を説明す
るだめの図、′第２図（ｂ）は本発明におけるＸ線管の
パルスＸ線曝射毎の陽極上でのＸ線焦点位置の変位を説
明するだめの図、第３図は本発明によるＸａ！管の要部
構成を示す部分図、第４図はその回転角検出系の構成例
を説明するための図、第５図は本発明をＣＴスキャナに
適用した場合のプロ、り構成図、第６図はその動作を説
明するためのタイムチャートである。 ２・・・陽極、３・・・回転支持軸、４・・・支持軸、
５・・・コイル、３ノ・・・光電検出器、３２・・・光
反射体、５１・・・Ｘ線管、５２・・・陽極駆動装置、
５３・・・被検体、５４・・・放射線検出器、５５・・
・データ収集部、５６・・・テーブル、５７・・・テー
ブル駆動装置、５８・・・エンコーダ、５９・・・コン
トローラ、６゜・・・コンソール、６１・・・電子計算
機、６２・・・表示装置、６３・・・Ｘ線制御器、６４
・・・スタータ、６５・・・高圧制御器、６６・・・高
圧発生器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）陰極からの電子ビームを受けてＸ線に変換する陽
   極を回転駆動させ、電子ビームによる加熱位置が分散さ
   れるようにした回転陽極式のＸ線管を用いるＸ線装置に
   おいて、前記Ｘ線管における陽極の回転角を複数等配し
   て定めた所定回転角毎に検出する回転角検出手段と、こ
   の回転角検出手段の検出出力を前記咎配数よシ小さい所
   定数置る毎にＸ線曝射指令を与える手段を設けて構成し
   たことを特徴とするＸ線装置。
2. （２）回転角検出手段はＸ線管の陽極を支持して陽極と
   ともに回転する回転支持軸に設けた光反射体と、Ｘ線管
   の外部にこの光反射体を光電検出する光電検出器とよ多
   構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   Ｘ線装置。
3. （３）回転角検出手段はＸＭＩ管の陽極を支持して陽極
   とともに回転する回転支持軸に設けた磁石と、この磁石
   からの磁力を検知する磁気センサとよ多構成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線装置。
4. （４）陽極の回転駆動を同期モータで行うとともにこの
   同期モータの電源波形の零クロス点を検出してこの検出
   点と同期モータのすベシよυ陽極の回転角を検出する回
   転角検出手段を用いるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のＸ線装置。