JPS62268049A - Ｘ線造影システムに使用する複合電子ビ−ムタ−ゲツト及びその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、高速多部位計算型断層撮影（ＣＴ）
医療走査システムに係り、特に、このような走査システ
ムに用いる電子ビームターゲット構造体に係る。

従来の技術 米国特許第４，３５２，０２１号には、Ｘ線源及びＸ線
検出器が固定されておりそして正確に配置された複数の
ターゲットを横切って電子ビームをスイープすることに
より複数の扇状の放射ビームが発生され、これにより、
各ターゲットが扇状の放射ビームを発生するような高速
Ｘ線走査システムが開示されている。

電子式の走査システムは、単一の電子ビーム管を組み込
んでいる。電子ビームは、適当な磁界及び／又は電界に
よって偏向されて、４つの隣接する半円形のターゲット
リングの１つに可動のＸ線源を形成し、扇状の走査ビー
ムが発生される。

これらのビームを使用して多数の部位における組織の全
体禎を造影することができる。このような電子走査シス
テムは、米国特許第４，０７５，４９２号に開示された
ような公知の機械的な走査システムよりも速度という点
で非常に優れている。

即ち、単一の部位を機械的に走査するのに必要な１秒以
上という時間に比して数分の１秒で成る体積部を走査す
ることができる。このシステムは、裔い正度及び整列を
必要とする可動部の必要性を排除するものである。更に
、スライド式の電気接点のような精巧なシステムも排除
される。スキャナは、心臓のような大きさの領域を包囲
する人体の多数の部位をはゾ同時にｗｔ祭できるという
点で、米国特許第４，１５８，１４２号に開示されたも
のよりも改善されている。スキャナは、８個程度の部位
の像を形成することができる。

このシステムは、ターゲットリングに対向して取り付け
られた複数の検出器を使用している。

これらの検出器は、２つの隣接する部分円リングの配列
体に配置される。各々の配列体は、例えば、４３２個と
いった数の多数の検出器を有しており。

検出器の数は全部で８６４個となる。２つの隣接する検
出器の角度的な分離は、０．５”程度であす、非常に高
い分解能を与える。走査システムには、Ｘ線源及び検出
器の両方に対してコリメータが設けられている。線源の
コリメータは、３０′の開き角度にわたって扇状のビー
ムを発生する。

検出器のコリメータは、交換可能な任意の配列体、即ち
、二重部位検出器配列体、単一部位検出器配列体、及び
高分解能の単一部位検出器配列体を備えている。種々の
走査モードを選択することができ、８個までの部位を１
秒当り少なくとも１回の走査という速度で走査すること
ができる。

上記システムでは、電子ビームターゲットの高い温度に
よってＸ線源の焼損や質低下を招くような問題が生じる
。典型的に、電子ビーム電流は１２０ＫＶにおいてＩＡ
であり、１２０　ＫＷ（７）ビーム電力が１　＋ｎｍ　
Ｘ　１０　ｍｍの典型的な領域の焦点に収束することに
より、このスポットが高い速度でターゲットに沿って移
動したとしても、ターゲットの表面温度が非常に高い値
となる。

米国特許第４，５３１，２２６号には、弧状フレームと
、ここから延びた複数の支持ブラケットとを含むターゲ
ット構造体が開示されている。

各々の支持ブラケットは、少なくとも１つのくぼんだ部
分を有し、この部分は、電子ビームターゲットの表面に
よって必要とされる角度にされた１つの傾斜面を含んで
いる。ブラケットは弧状であるから、傾斜面は実際には
円錐形状である。電子ビームターゲットは、平らな面を
有する部材で構成される。この部材は、傾斜したくぼみ
の壁に平らな面が係合するように上記くぼんだ部分に支
持される。固定手段がターゲットに係合し、ターゲット
の平らな面を傾斜したくぼんだ面と強制係合状態に維持
する。ターゲットの形状は、傾斜したブラケット面の円
錐形状をとる。固定手段は、色々な厚みのターゲットを
受は入れ、ターゲットが熱膨張できるようにする。更に
、各ターゲットは。

現場で容易に交換することができる。便利なことに、多
ターゲット構成においては、各ターゲットが支持ブラケ
ットを電子ビームから遮蔽し、これにより、ブラケット
の加熱を減少すると共にブラケットへのダメージを最小
とすることができる。

前記の″２２６号特許には、各ターゲットセグメントが
ソリッドタングステンシートであるか或いは０ＦＨＣ銅
のような取付基体であってその上にタングステンシート
がプラズマスプレーによって付着されるか又はタングス
テンシートがろう付けされたものであることが開示され
ている。タンタルやモリブデンのような他のＸ線放射面
材料を使用してもよい。然し乍ら、タングステン又はモ
リブデンのシートを支持基体にろう付けしその複合構造
体を所望の形状に成形しようとする際には問題が生じる
。

発明の目的 本発明の目的は、Ｘ線スキャナに使用する改良された複
合電子ビームターゲットを提供することである。

本発明の別の目的は、所望の形状を有する複合電子ビー
ムターゲットを製造する方法を提供することである。

発明の構成 本発明の特徴は、少なくとも１つの個々の金属層を予め
成形しそしてダイクランプにおいてろう付けすることに
よってこれらの層を接合することにある。

簡単に説明すると、本発明によれば、基体を適当な型に
おいて予め成形することによって複合構造体が製造され
る。この予め成形された基体とターゲット材料の層とが
、第２の予め成形された形状を有するダイにおいてろう
付けされる。

本発明の特徴によれば、このダイは、予め成形された基
体とろう付けされた複合シートとがそれらの端において
［平坦化Ｊするのを克服するためにパイ・ラジアルな円
筒形状を有している。従って、ろう付はダイを開いた時
には、ろう付けされた材料の層が所望の形状をとるよう
になり、使用中この形状を維持する。

高い輝度の収束を行なうと共に電子を放射する電子ビー
ムターゲットにおいては、少なくとも１つの層がタング
ステン、タングステン合金、モリブデン又はモリブデン
合金のような耐火金属であり、基体材料が０ＦＨＣ銅又
はチタン−ジルコニウム−モリブデン合金である。タン
グステンは価格が高く、加工性が悪く、もろく、然も、
密度が高いので、これらのターゲットはしばしば積層複
合体とされ、活性層のみがタングステン（又はタングス
テン合金）とされる。隣接する基体材料は、利用できる
接合技術に必要とされる特性や。

熱伝導性、重量、加工特性２等の他の所望の特性に基づ
いて選択される（古典的な接合技術は、とりわけ、鍛造
及びろう付けである）。ろう付けの問題は、多数あり、
膨張の相違や、濡れ特性や。

温度安定性や、ろう付は合金のコスト、等に関連したも
のである。

本発明、その目的及び特徴は、添付図面を参照した以下
の詳細な説明より容易に明らかとなろう。

実施例 第り図を説明すれば、米国特許第４，３５２゜０２１号
に開示されたシステムは、３つの主要な要素、即ち、円
筒部分１２及び半円形の円錐部分１３を含む走査管１１
と、検出器配列体１４と、コンピュータシステム１６と
を具備している。走査管は、電子ビームをターゲットリ
ングに投射し、ターゲットリングからＸａが発生される
。これらのＸ線は、検出器配列体１４によってさえぎら
れる。検出器配列体の出力は、コンピュータシステム１
６に送られる。コンピュータシステムは、後で処理する
ためにデータを記録する複数の記憶ディスク１８を備え
ている。又、コンピュータシステムは、走査管を制御す
る出力も含んでいる。ビデオ表示装置１９は、データを
表示する。

第２図及び第３図には、走査システム及び検出システム
が詳細に示されている。電子ビーム管１１は、円筒端１
２に電子銃２２を収容する真空包囲体２１を備えている
。電子銃は、円筒部分に沿って軸方向の電子ビーム２３
を投射する。収束コイル２４は、ビームをターゲット２
６に収束させる。曲げコイル２７は、ビームが管の部分
円形円錐部に沿って扇状に広がって部分円形のターゲッ
トリングに当たるようにビームを曲げる。ターゲット組
立体２６は、複数の部分円形のターゲットリング２８．
２９．３０及び３１を備えている。

これらターゲットリング２８．２９．３０及び３１の各
々には適当な冷却コイル３２．３３．３４及び３５が組
み合わされており、ターゲットリングを冷却するように
働く。

曲げ磁石は、ビームを偏向するだけでなく、第２図及び
第３図に示す部分円形のターゲットに沿ってビームを速
やかにスイープする。ターゲットリングは直列に走査さ
れ、以下で述べるように多数の部位が検査される。リン
グコリメータ３７．３８．３９及び４０は、ターゲット
リングによって放射されたＸ線をさえぎるように配置さ
れ、１又は２Ｃ１１厚みの平らなビームとして投射され
たＸ線ビームを画成する。このビームの扇状セクタは、
検出器のコリメータ４６を通過し、カーブした検出器配
列体によって検出され、測定値を用いて領域４４の断Ｗ
Ｊ撮影像が再構成される。

第４図はターゲット２８−３１の斜視図であり、その各
々は、弧状であり（例えば、２１０”）であり、ターゲ
ット２８については６つのセグメント２８−１ないし２
８−６といった複数のセグメントで構成される。各セグ
メントは、ソリッドタングステンシートであるか、或い
は、ＯＦＨＣ銅のような取付基体であってその上にプラ
ズマスプレーによってタングステン層が付着されるが又
はタングステンシートがろう付けされたものである。他
のＸ線放射面材料、例えば、タンタルやモリブデンを使
用してもよい。

複合ターゲットセグメントの製造においてこれまでに遭
遇する問題は、所望のターゲット形状を維持しつつター
ゲット材料を支持基体にろう付けすることにある。ろう
付けされた層にはストレスが誘起されるので、複合材料
を形成した後にターゲットを成形することは困難である
。

本発明によれば、少なくとも支持基体を予め成形するこ
とにより所望の最終形状を得ることができると分かった
。予め成形された基体とターゲット材料の層は、特に成
形されたダイにおいて互いにろう付けされる。ろう付は
プロセスの後には、複合構造体をダイから取り外した際
にこの構造体が所望の形状をとることが分かった。

第５図は、第４図の１つのターゲットセグメント２８−
２を示す斜視図であり、モリブデン又はモリブデン合金
のような支持基体５４にろう付けした後のタングステン
又はタングステン合金のような圧延耐火金属５２を含む
複合構造体を示している。ターゲット構造体２８−２の
内部凹面層は「弧状ブラケット」の傾斜面の円錐形状に
一致する。

本発明によれば、適当なダイにおいて少なくとも基体を
最初に予め成形することにより最終的な複合構造体に所
望の形状が実現される。この予めの成形は、冷間成形ダ
イにおいて行なわれ、弾性変形が解除された後に、予め
成形された部分がろう付はダイに適当に嵌合される。次
いで、予め成形された基体及びターゲット材料の層がパ
イラジアルのろう付はダイにおいて積層され、ろう付は
炉内でこのダイに加圧状態に保持される。この更におい
ては全ての層が柔軟なものとなり、ろう付はダイの形状
に合致するようしこなる。ろう付けを行ないそして材料
が冷却した後、ろう付はダイか開けられ、ろう付けされ
た構造体が所望の最終的な形状をとる。ろう付けの前及
びろう付は中に２つの金属層の表面の曲率を強調するこ
とにより、パイラジアルな円筒形状は、ろう付けされた
構造体をダイから取り外す際に該構造体が平らに広がる
のを補償する。即ち、ろう付はダイを開く際に。

積層されたろう付は材料が所望の形状となる。

曲率が１７５インチの凹状のタングステン合金面を有す
るＸ線ターゲットの一実施例においては、ＧＴＥによっ
て供給される長さ１４インチ、巾１．６インチそして厚
み０．１インチのモリブデン合金のストリップＭＴ１０
４より成る基体層が半径１１インチの２部片スチールダ
イにおいて冷間状態で変形された。次いで、ユニオンカ
ーバイト（Ｕｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ）社によって供
給されるバイラシフ／Ｌ／形状（Ｒ１＝６５インチ、Ｒ
２＝４０インチ）のグラファイトグレードから形成され
たろう付はダイか、２つの「サンドイッチ」となるよう
に横に並んで装填され、その各々は、ＭＴ１０４の冷開
成形部片、銀及びパラジウムの１．５ミル厚み合金のフ
ォイル（ＧＴＥＪｅｓｇｏによって供給されるｐａｌｓ
ｉｌ−１０）及び５ＤＣ（Ｖサチューセッツ州、ホリス
トンのＳｃｈｗａｒｚｋｏｐｆ　Ｄａｖｅｌｏｐ＋ｗｅ
ｎｔ　Ｃａｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって供給される長
さ１４インチ。

巾１．６インチ及び厚み０．０２５インチの圧延タング
ステン−レニウム合金のストリップで構成される。

グラファイトのダイがグラファイトの加熱素子を有する
真空炉に装填され、４０１ｂｓのおもりを用いてグラフ
ァイトのダイか圧縮された６次いで、炉内の温度が２０
００°Ｆにゆっくりと上昇され、１０分間維持された。

制御しつつ冷却した後に、グラファイトのダイか解除さ
れ、半径１７５インチの円筒形状のろう付けされたサン
ドインチが得られた。

本発明は、少なくとも２つのろう付けされた金属シート
より成る複合構造体に適用することができる。複合電子
ビームターゲット構造体を製造する本発明の方法では　
ｚｇスキャナの必要とされる用途に対する所要の形状を
有したターゲットを形成することができる。更に、電子
ビームターゲットの製造に圧延タングステンを使用して
コストの節減を計ることができる。ターゲットを補強す
ることにより、高電力のビーム入力中にも形状が変化し
ないようにされる。更に、所与の電力入力におけるター
ゲットの平均体積温度、ひいては、ターゲットの熱膨張
が減少される。

特定の実施例について本発明を説明したが、この説明は
、本発明を解説するものに過ぎず、本発明を何等限定す
るものではない。特許請求の範囲に述べた本発明の真の
精神及び範囲から逸脱せずに種々の変形や応用が当業者
に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多数の電子ビームターゲットを用いた計算型
断層撮影ｘ、ｉ！透過走査システムを示す概略部分斜視
図、 第２図は、第１図のシステムの断面図、第３図は、第１
図のシステムの端面図、第４図は、第１図のシステムの
電子ビームターゲットの斜視図、 第５図は、本発明による第４図の１つのターゲットセグ
メントの斜視図、そして 第６図は、本発明による第５図のターゲットセグメント
を製造するのに有用なダイの断面図である。 １１・・・走査管　　　　１２・・・円筒部分１３・・
・半円形の円錐部分 １４・・・検出器配列体 １６・・・コンピュータシステム １８・・・記憶ディスク １９・・・ビデオ表示装置 ２２・・・電子銃　　　　２３・・・電子ビーム２４・
・・収束コイル　　２６・・・ターゲット２８−３１・
・・部分円形のターゲットリング３２−３５・・・冷却
コイル ３７−４０・・・コリメータ ５ｏ、５２・・・検出器位置 手続補正書（方式） ５２．２．　、： 昭和　　年　　月 １事件の表示　　　昭和６１年特許願第２４１１５２号
３？ｉｌ＋正をする者 事件との関係　　出願人 名　弥　　イメイト四ノ　インコーポレーテッド４代理
人 （１ム」谷：こ反史しし）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンピュータ化された断層撮影に使用する複合電
   子ビーム構造体であって、一般的に円錐形状に合致する
   ような電子ビーム構造体を形成する方法において、 主中心部が所望の円錐形状の半径Ｒ１によって画成され
   そして縁部分が上記Ｒ１より小さい半径Ｒ２によって画
   成されるような断面を有するダイを用意し、 基体材料を予め成形し、 上記ダイにおいて上記基体の上にターゲット材料の層を
   組み立て、そして 上記ダイにおいて上記基体に上記ターゲット材料をろう
   付けし、ろう付けされた複合構造体がダイから取り外さ
   れた際に所望の円錐形状となるようにしたことを特徴と
   する方法。
2. （２）所望の形状にろう付けされた金属シートの複合構
   造体であって、この複合構造体は、２つの金属シートの
   少なくとも一方を予め成形し、予め選択された表面形状
   を有するダイにおいて上記２つの金属シートを組み立て
   、上記ダイにおいて上記２つの金属シートをろう付けす
   ることによって形成され、上記複合構造体は、上記ダイ
   から取り出した際に上記所望の形状となることを特徴と
   する複合構造体。
3. （３）最終的な複合構造体の形状の断面は、半径Ｒ１に
   よって定められ、上記ダイは、主中央部分が上記半径Ｒ
   １によって画成されそして縁部分が上記Ｒ１より短い半
   径Ｒ２によって画成されるような断面を有し、これによ
   り、上記複合構造体は、これをろう付けして上記ダイか
   ら取り外した後に所望の形状となる特許請求の範囲第２
   項に記載の複合金属構造体。