JPS5927074B2 - Ｘ線管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線管におけるリボン状電子ビームの゛偏向に
関し、さらに詳細には例えば走査放射線装置において使
用されるＸ線管のビーム偏向に関するものである。

１またはそれ以上の放射線ビームが被検査体の横断面を
横切る方向に走査されるようになされた例えば特願昭４
９−９９４４３号に記載されているような走査放射線写
真装置においては、Ｘ線ビームに対して非機械的な走査
を与えるのが好都合であることがありうる。

そのような走査は、延長されたアノードターゲットを横
切る方向に典型的にはリボン状の入射電子ビームを走査
させて入射点従って放出されるＸ線の位置を変化させる
ようにすることによって実現されうる。

このような走査Ｘ線管を使用した典型的な装置が特願昭
５０−１３６１２７号に記載されている。

このような走査の過程においては、非偏向時に平担なリ
ボン状ストリップであるようになされた電子ビームが走
査磁界のために歪まされて、その結果、Ｘ線ビームに歪
みを生せしめることがありうる。

Ｘ線ビームの歪みはリボン状の電子ビームがアノードに
傾斜角度をもって入射する結果としても発生しうるもの
である。

しかしながら、所望のＸ線分布を保持するために、走査
時にターゲットに対する電子ビームの入射を同じ配向状
態に維持することが望ましい。

電子ビームを走査させることは例えはテレビジョンや電
子ビーム溶接技術においてよく知られている。

そのような走査は通常円形状に対称な電子ビームの歪み
を与えることになりうる。

典型的には反対方向の歪みを導入することによって、前
記のような歪みを補正するための円形状に対称なコイル
装置を用いる方法が提案されている。

典型的な構成が、電子ビーム溶接に関する英国特許第１
０７８８２６号に記載されている。

その英国特許の明細書には、被加工物に対する走査時に
電子ビームに円形横断面を維持するようにその電子ビー
ムを予め歪ませるために用いられる６個のコイルを円形
状に対称に配置することが示されている。

しかしながら、英国特許第１０７８８２６号および他の
刊行物は、頌斜されたＸ線ターゲットに対する被走査リ
ボン状電子ビームの入射の領域の配向を維持することが
望ましいということについては伺ら教示していない。

また、それらの先行文献はこれを実現するための適当な
手段についても何ら教示していない。

本発明の目的は、上述のようなＸ線管において上記入射
の領域の正しい配向を維持するための手段を提供するこ
とを目的とするものである。

本発明によれば、ビームの進行方向に直交する第１の方
向に比較的狭くかつ該第１の方向および前記進行方向に
直交する第２の方向に比較的幅広いリボン状電子ビーム
の放出源と、前記第１の方向に延長せしめられかつ前記
第２の方向に対して傾斜せしめられた表面を有しており
、入射する電子に応答して前記第２の方向でありうる選
択された方向に関してＸ線を照射せしめるようになされ
たターゲットと、前記第１の方向に該ターゲットに沿っ
てビームの入射の領域を走査するように電子ビームを偏
向させる手段と、偏向されたビームの入射の領域が偏向
されていないビームの入射の領域に実質的に平行な直線
領域にあるように前記電子ビームの形状を前記偏向に依
存して変化させるための補正手段とを包含するＸ線管が
提供される。

本発明の１つの実施例においては、前記補正手段は、前
記電子ビームを、該電子ビームが受けた偏向歪にもとづ
く屈曲とは反対方向に屈曲せしめることによって、偏向
の程度に依存した前記入射の領域の屈曲を補正するよう
になされる。

本発明の他の実施例においては、前記補正手段は、前記
偏向に比例した角度だけ、前記電子ビームを前記偏向さ
れないビームに対して傾斜させて前記ターゲットの表面
の傾斜された配向にかかわらず前記偏向されたビームの
入射の領域を前記偏向されないビームのそれと実質的に
平行に維持するようになされる。

前記補正手段は、電子ビームを頌斜させるとともに、電
子ビームを、電子ビームが受けた偏向歪にもとづく屈曲
とは反対方向に屈曲せしめて偏向歪を打消すのが好まし
い。

以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。

第１図には、走度用Ｘ線管を含むコンピユータ化された
軸線方向断層写真（ＣＡＴ）用走査装置として知られて
いる型式の放射線写真装置の典型的な例が示されている
。

横断面で示されている被検査体１は、横断面で示されて
いる適当な形状のベッド２上に支持されている。

Ｘ線に対する吸収の点で人体の組織に類似した物質３は
、被検査体１とベッド２との間にそれら間の間隙から空
気を実質的に排除するために配置されている。

物質３はまた被検査体のまわりにも部分的に延長せしめ
られて放射線にほぼ円形の横断面を与えるようになされ
ている。

被検査体はストラップ４のような手段によって所望の位
置にしっかりと保持される。

ベッド２と被検査体１は回転部材６の開孔５内に挿入さ
れ、被検査体の所望の部分がその開孔の中心に位置決め
される。

回転部材６は、被検査体の長手力向即ち図面の長面に直
交する方向の軸線のまわりで回転するようになされてい
る。

その目的のために、回転部材６はそれの周面に形成され
た歯車歯に係合する３個の歯車８ａ、８ｂ、８ｃによっ
て支持されている。

それらの歯車８は装置の主フレームに承支されている。

回転部材６は、それの周囲をめぐりかつ図面の平面に対
して直交する方向に歯車８から偏位された位置において
該周囲に係合する有歯ベルトを介してモータ１０によっ
て駆動される。

回転部材６はまたＸ線１３の放射線源１２と、検知器の
列１４と、それらの検知器に関連せしめられたコリメー
ク１４′とを担持している。

放射線源１２は細長いターゲット・アノード構体１５，
１６と、電子ビーム１８を発生する電子銃１７と、偏向
コイル１９とを包含している。

偏向コイル１９はトロイダル状のものとして示されてい
るが、必要に応じそれにかえてサドル状コイルまたは偏
向板を用いてもよい。

Ｘ線の扇形１３ａおよび１３ｃを発生する両端放射線源
スポット位置２０ａ、２０ｃが示されており、これから
れかるように、放射線源スポットの任意の位置において
、Ｘ線の扇形１３は被検査体を包含しかつ検知器１４に
入射するようになされている。

それらの検知器は放射線源スポット２０の任意の位置に
対して放射線を受取ることができなけれはならないこと
およびコリメータ１４′はそれを許容するのに適したも
のでなけれはならないことが理解されるであろう。

動作時においては、検知器（典型的な例では２００個設
けられる）が放射線源スポット２０から放射線を受取る
。

モータ１０は回転部材６とその上に取付けられた装置と
を回転させ、そして検知器の出力が適当な期間にわたっ
て積分されて、個々のビーム通路に沿って被検査体中を
通る放射線に関連した出力信号が得られる。

スポット２０は回転運動と予め定められた関係をもって
ターゲット・アノード構体１５，１６に沿っても移動さ
れ、所望の配向をもって上記ビーム通路を被検査体中に
与える。

然る後、上記出力信号は例えば特願昭４９−４７０３２
号に記載されているようにして（全体として３６で示さ
れている処理回路で）処理されて、表示ユニット３７上
に表示するために被検査体の１つの領域における放射線
の吸収の分布が与えられうる。

放射線源スポットと回転との間の適当な関係は特願昭５
０−１３６１２７号に記載されている。

回転部材６は、彫り込み線を有する透明基板である目盛
２１をも担持している。

フォトセル・光源ユニット２２は上記彫り込み線による
光通路の断続によって生ぜしめられかつ回転を表わす信
号を与える。

これらの信号は、出力信号を積分するために処理回路３
６に包含されている積分器を動作させるために用いられ
る。

それらの信号はまたタイミングパルス整形回路２３にも
与えられ、その整形回路はコントロールスイッチ２４か
ら始動および停市信号をも受取る。

回路３２からの整形されたパルスは、放射線源スポット
を回転と関連づけるためにＸ線管１２のコイル１９に与
えるための偏向波形を発生させるようになされた主タイ
ミング回路２５に供給される。

タイミング信号を発生させかつ放射線源スポット走査を
制御するためにそれらのタイミング信号を使用する方法
としては、必要に応じて任意適当なものを用いうろこと
が理解されるであろう。

Ｘ線管１２の構成要素の配向は簡明のために第１図にお
けるごとく示されたが、後で示される配向のほうがより
実用的であることに注意すべきである。

Ｘ線管１２についてさらに詳細にみると、そのＸ線管は
第２図に簡略化された形で示されており、そこでは、本
発明を理解するのに不必要な管の外被体（エンベロープ
）や冷却用接続具等のような構成要素は省略されている
。

本発明の説明を助けるために、Ｘ、ｙおよび２方向にお
ける直角座標軸が示されている。

電子ビーム１８は適当に集束されて図示された座標のＸ
方向における小さい寸法の領域においてターゲット１５
に衝突するようになされている。

タングステンで形成されうるターゲット１５は、電子銃
１７に対して適当な正の電位を有するアノード部材１６
に組み込まれている。

アノード部材１６は銅で形成されうるものでありかつ適
当に冷却される。

アノード部材とターゲットは任意適当な公知のＸ線源の
ものと同様の横断面を有しうるものである。

しかしながら、本発明においては、それらはＸ方向に延
長せしめられた長さを有している。

第１図において概略的なトロイダル状として示された電
子ビーム走査手段１９は電子ビームをターゲット１５に
沿ってＸ方向に走査して、そのターゲットに沿った一連
の位置（それらの位置のうちの幾つかが１８ａ、１８ｂ
および１８ｃで示されいる）を採らしめるために設けら
れている。

Ｘ線１３は、１０キロ電子ボルトの領域のエネルギーを
有する電子によって発生される場合には、電子ビームが
ターゲットに衝突する点において、その電子ビームに対
して約５０°の角度をなしてターゲットから放出される
。

放射線源から放出されたＸ線を矢印１３で示された所定
の方向に実質的に制限するための手段（これについては
後でさらに説明する）が設けられており、そしてこれら
のＸ線は適当な窓を通じてＸ線管から外に出るようにな
されている。

前述のように必要とされた直線走査運動は偏向手段１９
がターゲット１５に沿って電子ビームを適当に走査せし
めるようにすることによって与えられる。

放射線源と検知器の配列は前述のように第１図において
Ｘ方向に示された共通の軸線のまわりで回転される。

放出されたＸ線を所望の領域に制限するための適当なコ
リメータ機構が、座標’ｘｔＹおよび２で示されている
ように第２図に関連せしめられた第３図に示されている
。

Ｘ方向におけるＸ線ビームの走査は吸収シールド２７の
スリット２６によって制限されて、そのＸ線ビームが、
Ｘ方向には、被検査体１の検査されるべき領域の所要の
厚さよりも大きい領域に照射しないようになされる。

吸収シールド２７はもし所望されればＸ線管の壁に設け
られてもよくあるいはそのＸ線管の内部または外部に設
けられてもよい。

スリット２６は所望の範囲の走査を許容するように選定
された長さを有している。

このコリメータ機構は図面に示されているようにＸ方向
におけるビームのある程度の拡がりを許容することが理
解されるであろう。

この拡がりが全検知器配列に照射するのに必要な拡がり
より大きい場合には、そのような拡がりを制限するため
に他のコリメータ（図示せず）が設けられうる。

さらに、Ｘ線系統の扇形ビームにおけるエネルギーの角
度分布に基因する誤差は吸収係数のマツプを計算する場
合に補償されうる。

その目的のために、系統がまず較正される。

即ち、放射線源と検知器との間の吸収を既知とした状態
でＸ線分布が測定される。

アノード部材１６とターゲット１５の形状は走査Ｘ線源
の任意所要の適用に適合するように選定されうる。

これまで説明してきた構成はすべての必須不可欠の点に
おいて特願昭５０−１０３８８３号および特願昭５０−
１３６１２７号に記載されているものと同様である。

典型的な実施例においては、電子ビーム１８は、第３ａ
図に示されているようにＸ方向に所望の厚さを有するＸ
線ビームを発生するためにＸ方向に直交する線に沿って
ターゲット１５に入射するようにリボン状をなしている
。

ターゲット１５上におけるＸ線源の走査のすべての位置
に対して、そのターゲットに対する電子の入射線は、Ｘ
線ビームの望ましくない歪みを防上するためにＸ方向に
対して直交する状態にあることが必要とされる。

しかしながら、２つの要因がこの入射線を乱そうとする
。

それらの要因は両方ともビームの形を後述するように変
化させるべく電子ビーム走査機構を修正することによっ
て補正される。

しかしながら、これら２つの要因は実際には異なる作用
をなすものであるから、個々に説明することにする。

リボン状の電子ビームは、電子の進行方向に直交する１
つの方向に大きい寸法を有しかつ直交方向に比較的狭く
なっている薄いスｔ−ＩＪツブの形をなしている。

リボンの幅と呼ばれうる大きい寸法の方向はこの実施例
では２方向として与えられているものであり、厚さと呼
ばれうる狭い寸法とビームの進行方向とは直交関係にあ
り、従ってそれらはそれぞれＸ方向およびＸ方向である
。

第４図を参照すると、偏向されていないビームが１８で
示されており、この場合、ビームの進行方向即ちｙ軸は
紙面に垂直に入り込む方向であり、ｙ軸、ｙ軸は図示の
ごとくである。

走査の目的のためには、ビームはＸ方向に左右に偏向さ
れかつ２軸に平行な状態に保持されなけれはならない。

しかしながら、正弦波電流分布の典型的な公知の偏向コ
イルによって偏向すると、左右における偏向されたビー
ム１８Ｌおよび１８Ｒのようにビーム形状に歪みが生じ
てしまう。

従って、ターゲット１５に対するビーム１８Ｌおよび１
８Ｒの入射線についてもそれに対応する歪みが生ずる。

ビーム幅はその幅と偏向角度の二乗に依存した大きさだ
け減少され、そしてその偏向角度とビーム幅の二乗に比
例する大きさだけ屈曲される。

電子ビームの幅の変化は公知の手段によって補正されう
るが、しかしながら、その手段は上記の屈曲を補正しな
いから、本発明の一局面においてはそのような補正を与
えることが意図されている。

本発明はビーム幅の変化に対する補正をも与えうるもの
であることに注意されるべきである。

本発明のこの局面のための構成が第５図に示されている
。

トロイダル磁気コア３３上に巻線３１ａ。３１ｂ、３１
ｃおよび３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けられている。

この磁気コアは主走査コイルに使用されるものと同じも
のであってもよくあるいは別個に設けられてもよい。

上記巻線はビームの寸法と実質的に同じコアの長さを占
めるようになされている。

外側部分３１ａ、３１ｃおよび３２ａ。３２ｃはそれぞ
れ同じ方向にＴ回巻回されていてビームの外側部分を１
つの方向に偏向させ、他方、中心部分３１ｂおよび３２
ｂはそれぞれ反対方向に２Ｔ回巻回されていてビームの
中心部分を反対方向に偏向させる。

このようにして発生される磁界が破線で示されており、
このような構成は第４図に示された屈曲を補正すること
がわかるであろう。

コイルに流される電流は主走査電流と同じ波形を有しか
つ適切な補正に適した振幅を有している。

Ｘ線ビームの歪みの第２の形態は使用されるＸ線ターゲ
ットの配置およびそのターゲットに対する偏向された電
子ビームの入射に基因して生ずる。

この点の構成については第６図に斜視図で示されている
。

第６図において実線で示された表面ＨＭＬＫは、電子が
右側から入射するターゲット１５の表面の一部分を表わ
している。

電子ビームの可能な位置が矢印線で示されており、破線
はこの構成の幾何学的形状についての理解を助けるため
に示されているものである。

直角記号もそれと同じ目的のために示されているもので
ある。

ターゲットＨＭＬＫは、放出されたＸ線を所望の下方向
に照射させるためにｘｚ平面ＨＩＪＫに対して角度αだ
け傾斜されている。

偏向されていないビーム１８はＢＲにおいて平面ＨＩＪ
Ｋと交差しそしてｚｙ面内にあってＺ軸に対して角度α
だけ傾斜された線ＢＳにおいてターゲットに入射する。

勿論、偏向されるビームは同じ放射線源によって放出さ
れかつ異なる点において平面ＨＩＪＫと交差する。

しかしながら、幾何学的形状の観点からは、偏向された
ビーム１８Ｒが同じ線ＢＲ上で平面ＨＩＪＫと交差し、
偏向がｘｙ平面内のみにあるように放射線源を動かすこ
とによって角度θの偏向が得られたと考えるのが都合が
よい。

その場合には、偏向されたビーム１８Ｒは線ＢＧ上でタ
ーゲットに衝突しかつそのターゲットが傾斜しているが
ために、線ＢＧはＸ方向に傾斜していることが明らかで
あろう。

このことは補正することを所望されるＸ線ビームの望ま
しくない歪みを生せしめるものであり、理想的な状況は
ターゲットに対するビームの入射線が常にｙｚ平面内に
あるということである。

ビームが線ＢＳに平行な線ＮＧに入射すれは、ビーム偏
向角度θの場合に所望の効果が得られることが明らかで
あろう。

そのことが該当するところの偏向されたビーム１８Ｒ′
は線ＢＲに対して角度βだけ傾斜された線ＮＲにおいて
平面ＨＩＪＫと交差することも明らかであろう。

事実、その偏向されたビームを２方向に対して角度βだ
け傾斜させることによって補正が実現される。

上記の状況の幾何学的な点について解析すると、となる
。

従って、本発明の装置は、偏向角度θとターゲラｔ−１
１−Ｊ斜角度αに関して式（１）によって定義された角
度βだけ偏向ビームを回転させるようになされているも
のである。

第７図に示された構成には、第５図のコア３３に類似し
たトロイダルコア３６上に巻装された４つのコイル３４
ａ、３４ｂおよび３５ａ、３５ｂが設けられている。

一対のコイルの各半分ａおよびｂは等しい巻数を有して
おり、それら２つの半分は破線で示されている磁界パタ
ーンを与えるように互いに逆関係に接続されている。

ｔａｎαが一定であるとしてｔａｎθに比例する走査電
流は、すべての走査位置についてビームを垂直方向に保
持するために適当な振幅でもってコイルに供給される。

上記の実施例の双方について示されたトロイダルコアは
必要に応じて主走査コイルの巻線に先行しうるかあるい
はそれに包含されうろことが理解されるであろう。

同様の結果を得るためにはトロイドにかえて四角形のヨ
ークとサドル型のコイルを用いてもよく、あるいは同じ
結果を得るために静電型の偏向機構を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＸ線管を用いた典型的な装置を示
す図、第２図および第３図はそのようなＸ線管の基本的
な動作を説明するための図、第４図は電子ビームの歪み
の一形態を説明するための図、第５図はこの歪みを補、
正するために用いられるコイル構成を示す図、第６図は
ターゲットにおける入射領域ｔこ対する電子ビームの偏
向の作用を示す図、第７図はこの作用を補正するために
用いられるコイル構成を示す図である。 １・・・・・・被検査体、２・・・・・・ベッド、５・
・・・・・開孔、６・・・・・・回転部材、１２・・・
・・・放射線源（Ｘ線管）、１３・・・・・・Ｘ線、１
４・・・・・・検知器の列、１４′・・・・・・コリメ
ータ、１５，１６・・・・・・ターゲット・アノード構
体、１７・・・・・・電子銃、１８・・・・・・電子ビ
ーム、１９・・・・・・偏向コイル、２０・・・・・・
放射線源スポット、２２・・・・・・フォトセル・光源
ユニット、２３・・・・・・タイミングパルス整形回路
、２６・・・・・・スリット、２７・・・・・・吸収シ
ールド、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ・・・・・・巻線、３
２ａ、３２ｂ、３２ｃ・・・・・・巻線、３３・・・・
・・トロイダル磁気コア、３４ａ、３４ｂ・・・・・・
コイル、３５ ａ 、 ３５ ｂ・・−−コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ビームの進行方向に直交する第１の方向に比較的狭
   くかつ該第１の方向および前記進行方向に直交する第２
   の方向に比較的幅広いリボン状電子ビームの放出源と、
   前記第１の方向に延長せしめられかつ前記第２の方向に
   対して傾斜せしめられた表面を有しており、入射する電
   子に応答して前記第２の方向でありうる選択された方向
   に関してＸ線を照射せしめるようになされたターゲット
   と、前記第１の方向に該ターゲットに沿ってビームの入
   射の領域を走査するように電子ビームを偏向させる手段
   と、偏向されたビームの入射の領域が偏向されていない
   ビームの入射の領域に実質的に平行な直線領域にあるよ
   うに前記電子ビームの形状を前記偏向に依存して変化さ
   せるための補正手段とを包含するＸ線管。 ２ 前記補正手段は、前記電子ビームを、該電子ビーム
   が受けた偏向歪にもとづく屈曲とは反対方向に屈曲せし
   めることによって、前記偏向の程度に関連した前記入射
   の領域の屈曲を補正するようになされている特許請求の
   範囲第１項に記載されたＸ線管。 ３ 前記補正手段が前記ビームの中心部分を１つの方向
   にそして両端部分を反対方向に附加的に偏向させて前記
   反対方向の屈曲を与えるようになされている特許請求の
   範囲第２項に記載されたＸ線管。 ４ 前記補正手段は前記第１の方向における前記ビーム
   の各側に複数のコイルを包含している特許請求の範囲第
   ３項に記載されたＸ線管。 ５ 前記補正手段が、隣接コイルが逆極性の磁界を発生
   するようになされた６個のコイルを有している特許請求
   の範囲第４項に記載されたＸ線管。 ６ 前記コイルは前記偏向手段を形成するようにもなさ
   れたコイル系統に包含されている特許請求の範囲第４汁
   たは５項に記載されたＸ線管。 ７ 前記補正手段は前記偏向に依存した角度だけ、前記
   偏向されていないビームに対して前記電子ビームを傾斜
   させて、前記ターゲットの表面の傾斜した配向に拘らず
   、前記偏向されたビームの入射領域を前記偏向されない
   ビームのそれに対して実質的に平行状態に維持するよう
   になされている特許請求の範囲第１項に記載されたＸ線
   管。 ８ 前記補正手段は前記電子ビームを偏向されていない
   ビームに対して角度βだけ傾斜させる（ただしβはｔａ
   ｎ’（ｔａｎθ・ｔａｎα）として与えられ、θは偏向
   角度であり、αはターゲットの表面が前記第２の方向に
   対して傾斜される角度である）ようになされている特許
   請求の範囲第７項に記載されたＸ線管。 ９４つのコイルを包含しており、それらのコイルは前記
   第１の方向における前記ビームの各側に２つずつ配置さ
   れていて、隣接コイルが逆極性の磁界を発生するように
   なされている特許請求の範囲第７または８項に記載され
   たＸ線管。 和前記補正手段は、補正磁界を発生して前記ビ−ムを前
   記偏向されていないビームに対して傾斜させかつ該ビー
   ムを、該ビームが前記偏向手段によって受けた偏向歪に
   もとづく屈曲とは反対方向に屈曲せしめることにより、
   前記偏向されたビームの入射の領域を前記偏向されてい
   ないビームのそれに対して実質的に平行に維持するよう
   になされたコイルを包含している特許請求の範囲第７〜
   ９項のうちの１つに記載されたＸ線管。