JPWO2019151251A1 - Ｘ線管の制御方法及びｘ線管の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分散Ｘ線源を採用できる可能性を高めることのできるＸ線撮影装置及びトモシンセシス画像の合成方法を提供する。【解決手段】本発明によるＸ線管の制御方法は、カソード部及びゲート電極を有する電子放出部１０、カソード部と対向するアノード面を有するアノード部１１、アノード面に配置されたターゲットを含み、カソード部にグランド電位を供給するとともに、ゲート電極にゲート電圧を供給する制御装置２とともに用いられるＸ線管１の制御方法である。制御装置２は、カソード部と制御装置２との間に流れるカソード電流Ｉｃを検出するとともに、ゲート電極と制御装置２との間に流れるゲート電流Ｉｇを検出し、検出したカソード電流Ｉｃ及びゲート電流Ｉｇに基づいて、高電圧発生器Ｐからアノード部１１に向かって流れるアノード電流Ｉａを取得し、取得したアノード電流Ｉａに基づいてゲート電極にゲート電圧Ｖｇを供給する。【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線管の制御方法及びＸ線管の制御装置に関する。

従来のＸ線管は電子放出素子としてフィラメントを用いており、このフィラメントから出る熱電子を電子源としている。これに対し、近年では、電子放出素子として冷カソードを用いるＸ線管（冷カソード形Ｘ線管）もいくつか提案されてきている（例えば、特許文献１〜３）。

米国特許第７７７８３９１号明細書 米国特許第７８０９１１４号明細書 米国特許第７８２６５９５号明細書

ところで、冷カソード形Ｘ線管のようなカソード接地型のＸ線管では、ゲート電極に印加するゲート電圧を固定した状態だと、アノードに流れる電流（アノード電流）が経時的に変化してしまう。アノード電流を安定させるためにはゲート電圧の適応制御を行う必要があるが、アノード電流をリアルタイムに精度よく計測することは困難であるため、従来はゲート電圧の適応制御を行うことが困難で、その結果としてアノード電流を安定させることができていなかった。

したがって、本発明の目的は、アノード電流を安定させることのできるＸ線管の制御方法及びＸ線管の制御装置を提供することにある。

本発明によるＸ線管の制御方法は、カソード部及びゲート電極を有する電子放出部、前記カソード部と対向するアノード面を有するアノード部、及び前記アノード面に配置されたターゲットを含み、前記カソード部にグランド電位を供給するとともに、前記ゲート電極にゲート電圧を供給する制御装置、及び、前記グランド電位より高い電源電圧を前記アノード部に供給する高電位発生器とともに用いられるＸ線管の制御方法であって、前記制御装置が、前記カソード部と前記制御装置との間に流れるカソード電流を検出するとともに、前記ゲート電極と前記制御装置との間に流れるゲート電流を検出すること、前記制御装置が、検出した前記カソード電流及び前記ゲート電流に基づいて、前記高電圧発生器から前記アノード部に向かって流れるアノード電流を取得すること、及び、前記制御装置が、取得した前記アノード電流に基づいて前記ゲート電極に前記ゲート電圧を供給すること、を備えるＸ線管の制御方法である。

本発明によるＸ線管の制御装置は、カソード部及びゲート電極を有する電子放出部、前記カソード部と対向するアノード面を有するアノード部、及び前記アノード面に配置されたターゲットを含むＸ線管の制御装置であって、グランド電位より高い電源電圧を前記アノード部に供給する高電位発生器とともに用いられ、前記カソード部に前記グランド電位を供給するとともに、前記ゲート電極にゲート電圧を供給するよう構成され、前記カソード部と前記制御装置との間に流れるカソード電流、及び、前記ゲート電極と前記制御装置との間に流れるゲート電流に基づいて前記高電圧発生器から前記アノード部に向かって流れるアノード電流を取得し、取得した前記アノード電流に基づいて前記ゲート電極に前記ゲート電圧を供給する、Ｘ線管の制御装置である。

本発明によれば、カソード電流及びゲート電流からアノード電流を求め、その結果に基づいてゲート電圧を生成することができるので、アノード電流を直接計測せずとも、アノード電流を安定させることが可能になる。

（ａ）は、本発明の実施の形態による冷カソード形Ｘ線管１の構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した電子放出部１０の模式的な断面図である。 本発明の第１の実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。 図２に示したゲート電圧補正量取得部３７に予め格納されるゲート電圧補正マップの例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。 図４に示したゲート電圧補正量取得部３７ａに予め格納されるゲート電圧補正マップの例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。 本発明の第４の実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。 図７に示したフォーカス電圧取得部５０に予め格納されるフォーカススポット補正マップの例を示す図である。 本発明の第５の実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による冷カソード形Ｘ線管１の模式的な断面図である。同図に示すように、Ｘ線管１は、電子放出部１０と、アノード部１１と、ターゲット１２と、フォーカス構造１３とが筐体１５の内部に配置された構造を有している。同図には、Ｘ線管１の制御装置２についても図示している。

筐体１５は、ガラス、セラミックス、及びステンレスのいずれかにより構成される密閉部材である。図示していないが筐体１５にはバルブが設けられており、必要に応じ、このバルブを通じて筐体１５の内部の排気及び筐体１５の内部へのガス注入が行われる。例えば、制御装置２の制御によってＸ線管３を動作させる前には、真空ポンプを用いて排気することによって、筐体１５内を真空状態とする。

図１（ｂ）は、電子放出部１０の模式的な断面図である。同図に示すように、電子放出部１０は、カソード部２０と、カソード部２０の上面に配置される複数の電子放出素子２１と、マトリクス状に配置された複数の開口部２２ｈを有するゲート電極２２とを備えて構成される。複数の電子放出素子２１はそれぞれスピント型の冷カソードであり、開口部２２ｈ内に１つずつ配置される。各電子放出素子２１の上端は、開口部２２ｈ内に位置している。カソード部２０には制御装置２からグランド電位ＧＮＤが供給され、ゲート電極２２には制御装置２からゲート電圧Ｖｇが供給される。

アノード部１１は、電子放出部１０と対向して配置されたアノード面１１ａを有する金属部材であり、具体的には銅（Ｃｕ）によって構成される。アノード部１１には、グランド電位より高い電源電圧Ｖａが高電圧発生器Ｐから供給される。したがって、図１（ｂ）に示したゲート電極２２がオンとなっている場合、高電圧発生器Ｐからアノード部１１、電子放出部１０、カソード部２０を通って電流（アノード電流）が流れることになる。このとき、図１（ｂ）に示した各電子放出素子２１から複数の電子が放出される。これらの電子はアノード面１１ａに衝突し、アノード部１１内を通って高電圧発生器Ｐに吸収される。アノード面１１ａは、図１（ａ）に示すように、電子の移動方向（図面上では、左から右に向かう方向）に対して傾斜して形成されている。

ターゲット１２は、電子を受けてＸ線を発生する材料によって構成された部材であり、アノード面１１ａのうち各電子放出素子２１から放出された電子が直接衝突する部分を覆うように配置される。ターゲット１２がアノード面１１ａ上に配置されていることから、アノード面１１ａに衝突する複数の電子の一部又は全部はターゲット１２を通過し、通過の際に、ターゲット１２内でＸ線が発生する。こうして発生したＸ線の放射方向は、アノード面１１ａの傾斜のために図面下向きとなる。

フォーカス構造１３は、電子放出部１０から放出された電子の軌道を修正する機能を有する構造物であり、電子放出部１０と、アノード面１１ａに配置されるターゲット１２との間に配置される。フォーカス構造１３は窓１３ｈを有しており、電子放出部１０から放出された電子は、この窓１３ｈを通ってターゲット１２に向かう。フォーカス構造１３には、制御装置２からフォーカス電圧Ｖｆが供給される。このフォーカス電圧Ｖｆは、フォーカス構造１３による電子軌道の修正量を制御する役割を果たす。なお、フォーカス構造１３は２つ以上の領域に分かれていてもよく、その場合、各領域に異なるフォーカス電圧Ｖｆを印加することで、アノード面１１ａにおける電子線の焦点位置を調整することが可能になる。

制御装置２は、予め書き込まれたプログラム又は外部からの指示に従って動作するプロセッサであり、カソード部２０にグランド電位ＧＮＤを供給する機能、ゲート電極２２にゲート電圧Ｖｇを供給する機能、及び、フォーカス構造１３に対してフォーカス電圧Ｖｆを供給する機能を有する。制御装置２は、このうちゲート電圧Ｖｇについて、供給のオンオフと、アノード電流を安定させるための適応制御とを行うよう構成される。Ｘ線管１は、制御装置２の制御によってゲート電極２２へのゲート電圧Ｖｇの供給が開始された場合に動作中となり、Ｘ線の放射を開始する。ゲート電圧Ｖｇの適応制御については、後述する。

図２は、本実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、本実施の形態による制御装置２は機能的に、コントローラ３０、パルス生成器３１、ゲート電流検出器３２、グランド／バイアス電源３３、カソード電流検出器３４、アノード電流演算器３５、電流比較器３６、ゲート電圧補正量取得部３７、ゲート電圧生成器３８を有して構成される。なお、これらの機能部の一部又はすべてをハードウェアによって実現することとしてもよく、後述する第３の実施の形態では、そのようにして構成した制御装置２の例を取り上げる。

コントローラ３０は、制御装置２内の各部の制御及び各部へのデータの供給を行う機能部である。コントローラ３０による各部の制御には、パルス生成器３１の出力のオンオフ制御が含まれる。また、コントローラ３０による各部へのデータの供給には、ゲート電圧補正量取得部３７及びゲート電圧生成器３８へのゲート電圧Ｖｇの供給と、電流比較器３６へのアノード電流Ｉａの目標値Ｉｄの供給とが含まれる。また、コントローラ３０には、ゲート電流検出器３２からゲート電圧Ｖｇの現在値が供給される。コントローラ３０がゲート電圧補正量取得部３７及びゲート電圧生成器３８に供給するゲート電圧Ｖｇは、このゲート電圧Ｖｇの現在値である。

パルス生成器３１は、任意のパルス高及びデューティー比を有するゲート電圧パルスを生成し、電子放出部１０内のゲート電極２２（図１（ｂ）を参照）に供給する機能部である。なお、ゲート電圧パルスを単一パルスとする場合もあり、そのような場合の「デューティー比」は「パルス幅」を意味する。パルス生成器３１が生成するゲート電圧パルスのパルス高及びデューティー比は、ゲート電圧生成器３８により制御される。この制御により、ゲート電極２２に対して任意のゲート電圧Ｖｇを供給することが実現される。また、パルス生成器３１の出力は、コントローラ３０によってオンオフ制御される。パルス生成器３１の出力がオンとなっている場合、Ｘ線管１からＸ線が放射される。一方、パルス生成器３１の出力がオフとなっている場合、Ｘ線管１によるＸ線の放射は停止状態となる。

ゲート電流検出器３２は、ゲート電極２２と制御装置２との間に流れるゲート電流Ｉｇを検出するとともに、ゲート電極２２に印加されるゲート電圧Ｖｇを検出する機能部である。検出されたゲート電流Ｉｇはアノード電流演算器３５に供給され、検出されたゲート電圧Ｖｇはコントローラ３０に供給される。

グランド／バイアス電源３３は、所定のグランド電位ＧＮＤを生成し、電子放出部１０内のカソード部２０（図１（ｂ）を参照）に供給する機能部である。

カソード電流検出器３４は、カソード部２０と制御装置２との間に流れるカソード電流Ｉｃを検出する機能部である。検出されたカソード電流Ｉｃは、アノード電流演算器３５に供給される。

アノード電流演算器３５は、カソード電流検出器３４から供給されたカソード電流Ｉｃ、及び、ゲート電流検出器３２から供給されたゲート電流Ｉｇの差分Ｉｃ−Ｉｇを算出することにより、高電圧発生器Ｐからアノード部１１に向かって流れるアノード電流Ｉａを算出する機能部である。このように、Ｘ線管１のアノード電流Ｉａは、カソード電流Ｉｃ及びゲート電流Ｉｇからの演算によって求めることができる。

電流比較器３６は、コントローラ３０から供給される目標値Ｉｄに対するアノード電流Ｉａの誤差を算出する機能部である。具体的には、アノード電流Ｉａの誤差として、アノード電流演算器３５によって算出されたアノード電流Ｉａと、コントローラ３０から供給される目標値Ｉｄとの差分Ｉｄ−Ｉａを算出する。

ゲート電圧補正量取得部３７は、アノード電流Ｉａを目標値Ｉｄに近づけるために必要なゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを取得する機能部である。そのためにゲート電圧補正量取得部３７は、ゲート電圧Ｖｇ及びアノード電流Ｉａの誤差の組み合わせに対応付けてゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを記憶するゲート電圧補正マップを予め記憶している。

図３は、ゲート電圧補正量取得部３７に予め格納されるゲート電圧補正マップの例を示す図である。同図に示すように、ゲート電圧補正マップは、一方の軸にアノード電流Ｉａの誤差Ｉｄ−Ｉａを、他方の軸にゲート電圧Ｖｇを有する２次元のマップであり、各交点にゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇが格納されている。ゲート電圧補正量取得部３７は、電流比較器３６によって算出された差分Ｉｄ−Ｉａと、コントローラ３０から供給されているゲート電圧Ｖｇの現在値とに基づいて、ゲート電圧補正マップからゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを取り出すことにより、アノード電流Ｉａを目標値Ｉｄに近づけるために必要な補正量ΔＶｇを取得するよう構成される。

ゲート電圧生成器３８は、ゲート電圧補正量取得部３７によって取得された補正量に基づいて、ゲート電圧Ｖｇを生成する機能部である。具体的には、コントローラ３０から供給されるゲート電圧Ｖｇに補正量ΔＶｇを加算することによって、ゲート電圧Ｖｇを生成する。そして、生成したゲート電圧Ｖｇがゲート電極２２に印加されることとなるよう、パルス生成器３１が生成するゲート電圧パルスのパルス高及びデューティー比を制御する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、カソード電流Ｉｃ及びゲート電流Ｉｇからアノード電流Ｉａを求め、その結果に基づいてゲート電圧Ｖｇを生成することができるので、アノード電流Ｉａを直接計測せずとも、アノード電流Ｉａを安定させることが可能になる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、ゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを決定するためにＸ線管１の温度も用いる点で、第１の実施の形態と相違する。以下、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付したうえで、相違点に着目して詳しく説明する。

図４は、本実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、本実施の形態による制御装置２は、温度計測器３９を有する点、及び、ゲート電圧補正量取得部３７に代えてゲート電圧補正量取得部３７ａを有する点で、図２に示した第１の実施の形態による制御装置２と相違する。

温度計測器３９は、Ｘ線管１の温度Ｔを計測する機器である。温度計測器３９は、Ｘ線管１に接触して計測するタイプ（抵抗温度計など）のものであってもよいし、接触せずに計測するタイプ（赤外放射計など）のものであってもよい。或いは、複数のタイプの温度計を組み合わせて、温度計測器３９を構成することとしてもよい。接触して計測するタイプの温度計測器３９を用いる場合には、熱をよく通し、電気絶縁性に優れた絶縁材を介して、温度計測器３９をＸ線管１に接触させることが好ましい。また、接触せずに計測するタイプの温度計測器３９を用いる場合には、アノード面１１ａ上のフォーカススポットから電子放出部１０の表面が受けている熱放射の量を計測し、計測結果からＸ線管１の温度Ｔを推定することが好ましい。

ゲート電圧補正量取得部３７ａは、ゲート電圧Ｖｇ、アノード電流Ｉａの誤差Ｉｄ−Ｉａ、及びＸ線管１の温度Ｔの組み合わせに対応付けてゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを記憶するゲート電圧補正マップを予め記憶している。

図５は、ゲート電圧補正量取得部３７ａに予め格納されるゲート電圧補正マップの例を示す図である。同図に示すように、ゲート電圧補正量取得部３７ａに予め格納されるゲート電圧補正マップは、図３に示したゲート電圧補正マップを温度Ｔごとに設けたものとなっている。ゲート電圧補正量取得部３７ａは、電流比較器３６によって算出された差分Ｉａ−Ｉａと、コントローラ３０から供給されているゲート電圧Ｖｇの現在値と、温度計測器３９によって計測されたＸ線管１の温度Ｔとに基づいて、ゲート電圧補正マップからゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを取り出すことにより、ゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを取得するよう構成される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、Ｘ線管１の温度Ｔにも基づいて、ゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを取得することが可能になる。冷カソード形のＸ線管１は放出電子量の温度依存性が大きく、使用環境の温度変化や、Ｘ線管１自体の発熱、使用時のアノード部１１からの放射熱による影響（特にＸ線強度への影響）が無視できないが、本実施の形態によれば、Ｘ線管１の温度によらずアノード電流Ｉａを一定に保つことができるので、Ｘ線管１の温度がＸ線の放出電子量に与える影響を低減することが可能になる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、制御装置２の機能の一部をアナログ回路によって構成する点で、第１の実施の形態と相違する。以下、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付したうえで、相違点に着目して詳しく説明する。

図６は、本実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、本実施の形態による制御装置２は、コントローラ４０、ゲート電圧生成器４１、グランド／バイアス電源４２、双方向電流検出器４３、Ｉ−Ｖ変換回路４４、パルス生成器４５を有して構成される。

コントローラ４０は、パルス生成器４５の出力のオンオフ制御を行う機能と、アノード電流Ｉａの目標値Ｉｄを示す電圧値Ｖ_Ｉｄを生成し、パルス生成器４５に対して供給する機能とを有するマイコンである。ゲート電圧生成器４１は、固定電圧値であるゲート電圧Ｖｇを生成し、パルス生成器４５に供給する回路である。

グランド／バイアス電源４２は、所定のグランド電位ＧＮＤを生成し、電子放出部１０内のカソード部２０（図１（ｂ）を参照）に供給する電源回路である。

双方向電流検出器４３は、カソード部２０と制御装置２との間に流れるカソード電流Ｉｃと、ゲート電極２２と制御装置２との間に流れるゲート電流Ｉｇとの差分Ｉｃ−Ｉｇを検出することにより、高電圧発生器Ｐからアノード部１１に向かって流れるアノード電流Ｉａを検出する回路である。検出されたアノード電流Ｉａは、Ｉ−Ｖ変換回路４４に供給される。

Ｉ−Ｖ変換回路４４は、入力電流値を電圧値に変換して出力する回路である。本実施の形態では、入力電流値は、双方向電流検出器４３から供給されるアノード電流Ｉａの電流値となる。Ｉ−Ｖ変換回路４４は、アノード電流Ｉａの電流値を所定の変換方法によって変換することによって得た電圧値Ｖ_Ｉａ（フィードバック電圧）をパルス生成器４５に供給するよう構成される。

パルス生成器４５は、ゲート電圧生成器４１から供給されるゲート電圧Ｖｇ、Ｉ−Ｖ変換回路４４から供給される電圧値Ｖ_Ｉａ、及び、コントローラ４０から供給される電圧値Ｖ_Ｉｄに基づいて発生中のゲート電圧パルスの電圧を修正し、電子放出部１０内のゲート電極２２（図１（ｂ）を参照）に供給することにより、ゲート電極２２にゲート電圧Ｖｇを供給する回路である。具体的に説明すると、パルス生成器４５は、ゲート電圧Ｖｇに基づいてゲート電圧パルスを生成し、そのパルス高及びデューティー比を電圧値Ｖ_Ｉａ及び電圧値Ｖ_Ｉｄの差分Ｖ_Ｉｄ−Ｖ_Ｉａに応じて調整するよう構成される。この調整は、例えば、差分Ｖ_Ｉｄ−Ｖ_Ｉａが大きいほど（つまり、アノード電流Ｉａが小さいほど）大きなゲート電圧Ｖｇがゲート電極２２に印加されることとなるように実行される。これにより、ゲート電極２２にゲート電圧Ｖｇを供給するとともに、その電圧値をアノード電流Ｉａの誤差Ｉｄ−Ｉａに応じて調整することが実現される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、アナログ回路を含んで構成した制御装置２により、アノード電流Ｉａの誤差Ｉｄ−Ｉａに応じたゲート電圧Ｖｇの調整を行うことができる。したがって、第１の実施の形態よりさらに速やかに、同一パルス出力内において、アノード電流Ｉａを安定させることが可能になる。また、本実施の形態によれば、第１の実施の形態で発生し得る演算遅延の発生を回避することができるとともに、制御装置２のためのコストを第１の実施の形態に比べて低減することが可能になる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、アノード電流Ｉａの調整に合わせ、図１（ａ）に示したフォーカス構造１３に供給するフォーカス電圧Ｖｆの調整を行う点で、第１の実施の形態と相違する。以下、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付したうえで、相違点に着目して詳しく説明する。

初めに、フォーカス電圧Ｖｆの調整を行うことの意義について説明する。（高電圧発生器Ｐの）電源電圧Ｖａやアノード電流Ｉａを変化させると、アノード面１１ａ上におけるフォーカススポットのサイズも変化する。これは必ずしも望ましいことではなく、電源電圧Ｖａやアノード電流Ｉａを変化させても、フォーカススポットのサイズは一定を保つことが好ましい。そこで本実施の形態による制御装置２は、フォーカススポットのサイズを所望の値にすることのできるフォーカス電圧Ｖｆを、電源電圧Ｖａ及びアノード電流Ｉａの組み合わせに対応付けて予め記憶する。そして、実際に計測された電源電圧Ｖａ及びアノード電流Ｉａに基づいてフォーカス電圧Ｖｆを調節することにより、フォーカススポットのサイズを安定させる。

図７は、本実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、本実施の形態による制御装置２は、フォーカス電圧取得部５０及びフォーカス電圧生成器５１を有する点で、第１の実施の形態による制御装置２と相違する。

本実施の形態によるコントローラ３０は、第１の実施の形態で説明した機能に加え、フォーカス電圧生成器５１の出力のオンオフを制御する機能と、フォーカス電圧取得部５０に電源電圧Ｖａの現在値を供給する機能とを有して構成される。

フォーカス電圧取得部５０は、フォーカススポットのサイズを一定に保つために必要なフォーカス電圧Ｖｆを取得する機能部である。そのためにフォーカス電圧取得部５０は、電源電圧Ｖａ及びアノード電流Ｉａの組み合わせに対応付けてフォーカス電圧Ｖｆを記憶するフォーカススポット補正マップを予め記憶している。

図８は、フォーカス電圧取得部５０に予め格納されるフォーカススポット補正マップの例を示す図である。同図に示すように、フォーカススポット補正マップは、一方の軸にアノード電流Ｉａを、他方の軸に電源電圧Ｖａを有する２次元のマップであり、各交点にフォーカス電圧Ｖｆの値が格納されている。フォーカス電圧取得部５０は、アノード電流演算器３５によって算出されたアノード電流Ｉａと、コントローラ３０から供給されている電源電圧Ｖａの現在値とに基づいて、フォーカススポット補正マップからフォーカス電圧Ｖｆの値を取り出すことにより、フォーカススポットのサイズを一定に保つために必要なフォーカス電圧Ｖｆを取得するよう構成される。

フォーカス電圧生成器５１は、コントローラ３０によって出力がオンとされている場合に、フォーカス電圧取得部５０によって取得された値のフォーカス電圧Ｖｆを生成し、フォーカス構造１３に供給する機能部である。こうしてフォーカス構造１３に供給されるフォーカス電圧Ｖｆにより、フォーカススポットのサイズが一定に保たれることになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電源電圧Ｖａ及びアノード電流Ｉａの組み合わせに対応付けてフォーカス電圧Ｖｆを記憶するフォーカススポット補正マップを用いてフォーカス電圧Ｖｆを決定しているので、電源電圧Ｖａ及びアノード電流Ｉａによらず、フォーカススポットのサイズを一定に保つことが実現される。

なお、図８に示したフォーカス電圧生成器５１は、実際には、第１乃至第３の実施の形態による制御装置２にも設けられるものであるが、第１乃至第３の実施の形態では図示及び説明を省略している。第１乃至第３の実施の形態においては、フォーカス電圧Ｖｆの具体的な値は、コントローラ３０からフォーカス電圧生成器５１に供給される固定値となる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、トモシンセシス撮影を撮影するために用いられる分散Ｘ線源(Distributed X-ray Source)を構成する複数のＸ線管１を１つの制御装置２によって制御する点で、第４の実施の形態と相違する。以下、第４の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付したうえで、相違点に着目して詳しく説明する。

図９は、本実施の形態による制御装置２の機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、本実施の形態による制御装置２は、複数のパルス生成器３１を有する点、ゲート電圧補正量取得部３７に代えてゲート電圧補正量取得部３７ｂを有する点、フォーカス電圧取得部５０に代えてフォーカス電圧取得部５０ａを有する点で、第４の実施の形態による制御装置２と相違する。なお、ゲート電圧生成器３８の出力端は複数のパルス生成器３１に共通に接続され、グランド／バイアス電源３３の出力端は複数のＸ線管１のカソード部２０に共通に接続され、フォーカス電圧生成器５１の出力端は複数のＸ線管１のフォーカス構造１３に共通に接続される。

本実施の形態によるコントローラ３０は、複数のパルス生成器３１のオンオフを順次切り替えることにより、複数のＸ線管１を１つずつ順次に動作中状態とする。これにより、分散Ｘ線源を構成する複数のＸ線管１から順次Ｘ線が照射され、複数の角度からのＸ線画像を得ることが可能になる。

ゲート電圧補正量取得部３７ｂは、上述したゲート電圧補正マップを複数のＸ線管１ごとに予め記憶するよう構成される。そして制御装置２は、複数のＸ線管１ごとに、ゲート電圧補正量取得部３７ｂにより、アノード電流演算器３５が算出したアノード電流Ｉａと該アノード電流Ｉａの目標値Ｉｄとの差分Ｉｄ−Ｉａ、及び、ゲート電流検出器３２が検出したゲート電圧Ｖｇの現在値に基づいて、対応するゲート電圧補正マップからゲート電圧Ｖｇの補正量ΔＶｇを取り出し、ゲート電圧生成器３８により、取り出された補正量ΔＶｇに基づいてゲート電圧Ｖｇを生成する処理を行う。これにより、各Ｘ線管１の能力にバラツキがあったとしても、第１の実施の形態と同様に、各Ｘ線管１で流れるアノード電流Ｉａを安定させることが可能になる。

また、フォーカス電圧取得部５０ａは、上述したフォーカススポット補正マップを複数のＸ線管１ごとに予め記憶するよう構成される。そして制御装置２は、複数のＸ線管１ごとに、フォーカス電圧取得部５０ａにより、アノード電流演算器３５が算出したアノード電流Ｉａ、及び、（高電圧発生器Ｐの）電源電圧Ｖａの現在値に基づいて、対応するフォーカススポット補正マップからフォーカス電圧Ｖｆの値を取り出し、フォーカス電圧生成器５１により、取り出されたフォーカス電圧Ｖｆの値に基づいてフォーカス構造１３にフォーカス電圧Ｖｆを供給する処理を行う。これにより、各Ｘ線管１の能力にバラツキがあったとしても、第４の実施の形態と同様に、各Ｘ線管１におけるフォーカススポットのサイズを一定に保つことが実現される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、分散Ｘ線源を構成する複数のＸ線管１のそれぞれに流れるアノード電流Ｉａを安定させることが可能になるとともに、それら各Ｘ線管１におけるフォーカススポットのサイズを一定に保つことが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。

例えば、上記各実施の形態では、ゲート電圧補正マップ及びフォーカススポット補正マップを予め制御装置２内に記憶しておくこととしたが、電流比較器３６で得られるアノード電流Ｉａの誤差Ｉｄ−Ｉａを基に、リアルタイムでゲート電圧補正マップ及びフォーカススポット補正マップの少なくとも一方を修正していくこととしてもよい。

１ カソード形Ｘ線管
２ 制御装置
１０ 電子放出部
１１ アノード部
１１ａ アノード面
１２ ターゲット
１３ フォーカス構造
１３ｈ 窓
１５ 筐体
２０ カソード部
２１ 電子放出素子
２２ ゲート電極
２２ｈ 開口部
３０，４０ コントローラ
３１，４５ パルス生成器
３２ ゲート電流検出器
３３，４２ グラント／バイアス電源
３４ カソード電流検出器
３５ アノード電流演算器
３６ 電流比較器
３７，３７ａ，３７ｂ ゲート電圧補正量取得部
３８，４１ ゲート電圧生成器
３９ 温度計測器
４３ 双方向電流検出器
４４ Ｉ−Ｖ変換回路
４５ パルス生成器
５０，５０ａ フォーカス電圧取得部
５１ フォーカス電圧生成器
ＧＮＤ グランド電位
Ｉａ アノード電流
Ｉｃ カソード電流
Ｉｄ アノード電流Ｉａの目標値
Ｉｇ ゲート電流
Ｐ 高電圧発生器
Ｔ 温度
Ｖａ 電源電圧
Ｖｆ フォーカス電圧
Ｖｇ ゲート電圧
ΔＶｇ ゲート電圧Ｖｇの補正量

Claims (9)

1. カソード部及びゲート電極を有する電子放出部、
   前記カソード部と対向するアノード面を有するアノード部、及び
   前記アノード面に配置されたターゲットを含み、
   前記カソード部にグランド電位を供給するとともに、前記ゲート電極にゲート電圧を供給する制御装置、及び、前記グランド電位より高い電源電圧を前記アノード部に供給する高電位発生器とともに用いられるＸ線管の制御方法であって、
   前記制御装置が、前記カソード部と前記制御装置との間に流れるカソード電流を検出するとともに、前記ゲート電極と前記制御装置との間に流れるゲート電流を検出すること、
   前記制御装置が、検出した前記カソード電流及び前記ゲート電流に基づいて、前記高電圧発生器から前記アノード部に向かって流れるアノード電流を取得すること、及び、
   前記制御装置が、取得した前記アノード電流に基づいて前記ゲート電極に前記ゲート電圧を供給すること、
   を備えるＸ線管の制御方法。
2. 前記制御装置は、
   前記ゲート電圧及び前記アノード電流の誤差の組み合わせに対応付けて前記ゲート電圧の補正量を記憶するゲート電圧補正マップを予め記憶し、
   取得した前記アノード電流と該アノード電流の目標値との差分、及び、前記ゲート電圧の現在値に基づいて、前記ゲート電圧補正マップから前記ゲート電圧の補正量を取り出し、
   取り出した前記ゲート電圧の補正量に基づいて前記ゲート電圧を生成する、
   請求項１に記載のＸ線管の制御方法。
3. 前記Ｘ線管はさらに、前記Ｘ線管の温度を計測する温度計測器とともに用いられ、
   前記ゲート電圧補正マップは、前記ゲート電圧、前記アノード電流の誤差、及び前記Ｘ線管の温度の組み合わせに対応付けて前記ゲート電圧の補正量を記憶するよう構成され、
   前記制御装置は、取得した前記アノード電流と該アノード電流の目標値との差分、前記ゲート電圧の現在値、及び、前記温度計測器によって計測された前記Ｘ線管の温度に基づいて、前記ゲート電圧補正マップから前記ゲート電圧の補正量を取り出す、
   請求項２に記載のＸ線管の制御方法。
4. 前記Ｘ線管はさらに、前記電子放出部と前記ターゲットとの間に配置されたフォーカス構造を含み、
   前記制御装置は、
   前記電源電圧及び前記アノード電流の組み合わせに対応付けてフォーカス電圧の値を記憶するフォーカススポット補正マップを予め記憶し、
   取得した前記アノード電流、及び、前記電源電圧の現在値に基づいて、前記フォーカススポット補正マップから前記フォーカス電圧の値を取り出し、
   取り出した前記フォーカス電圧の値に基づいて、前記フォーカス構造にフォーカス電圧を供給する、
   請求項１に記載のＸ線管の制御方法。
5. 前記制御装置は、
   複数の前記Ｘ線管それぞれの前記ゲート電極に対してゲート電圧を順次供給するよう構成され、
   前記ゲート電圧及び前記アノード電流の誤差の組み合わせに対応付けて前記ゲート電圧の補正量を記憶するゲート電圧補正マップを前記複数のＸ線管ごとに予め記憶し、
   前記複数のＸ線管ごとに、取得した前記アノード電流と該アノード電流の目標値との差分、及び、前記ゲート電圧の現在値に基づいて、対応する前記ゲート電圧補正マップから前記ゲート電圧の補正量を取り出し、取り出した前記ゲート電圧の補正量に基づいて前記ゲート電圧を生成する処理を行う、
   請求項１に記載のＸ線管の制御方法。
6. 前記複数のＸ線管はそれぞれ、前記電子放出部と前記ターゲットとの間に配置されたフォーカス構造をさらに含み、
   前記制御装置は、
   前記電源電圧及び前記アノード電流の組み合わせに対応付けてフォーカス電圧の値を記憶するフォーカススポット補正マップを前記複数のＸ線管ごとに予め記憶し、
   前記複数のＸ線管ごとに、取得した前記アノード電流、及び、前記電源電圧の現在値に基づいて、対応する前記フォーカススポット補正マップから前記フォーカス電圧の値を取り出し、取り出した前記フォーカス電圧の値に基づいて、前記フォーカス構造にフォーカス電圧を供給する処理を行う、
   請求項５に記載のＸ線管の制御方法。
7. カソード部及びゲート電極を有する電子放出部、
   前記カソード部と対向するアノード面を有するアノード部、及び
   前記アノード面に配置されたターゲットを含むＸ線管の制御装置であって、
   グランド電位より高い電源電圧を前記アノード部に供給する高電位発生器とともに用いられ、
   前記カソード部に前記グランド電位を供給するとともに、前記ゲート電極にゲート電圧を供給するよう構成され、
   前記カソード部と前記制御装置との間に流れるカソード電流、及び、前記ゲート電極と前記制御装置との間に流れるゲート電流に基づいて前記高電圧発生器から前記アノード部に向かって流れるアノード電流を取得し、取得した前記アノード電流に基づいて前記ゲート電極に前記ゲート電圧を供給する、
   Ｘ線管の制御装置。
8. 前記カソード電流を検出するカソード電流検出器と、
   前記ゲート電流を検出するゲート電流検出器と、
   前記カソード電流検出器によって検出された前記カソード電流、及び、前記ゲート電流検出器によって検出された前記ゲート電流の差分を算出することにより前記アノード電流を算出するアノード電流演算器と、
   前記ゲート電圧及び前記アノード電流の誤差の組み合わせに対応付けて前記ゲート電圧の補正量を記憶するゲート電圧補正マップを予め記憶し、取得した前記アノード電流と該アノード電流の目標値との差分、及び、前記ゲート電圧の現在値に基づいて、前記ゲート電圧補正マップから前記ゲート電圧の補正量を取得するゲート電圧補正量取得部と、
   前記ゲート電圧補正量取得部によって取得された前記補正量に基づいて前記ゲート電圧を生成するゲート電圧生成器と、
   を含む請求項７に記載のＸ線管の制御装置。
9. 前記カソード電流及び前記ゲート電流の差分を検出する双方向電流検出器と、
   前記差分を電圧値に変換することにより、前記ゲート電圧を補正するためのフィードバック電圧を取得するＩ−Ｖ変換回路と、
   固定電圧値、前記Ｉ−Ｖ変換回路によって取得された前記フィードバック電圧、及び、前記アノード電流の目標値に基づいて、前記ゲート電極に前記ゲート電圧を供給するパルス生成器と、
   を含む請求項７に記載のＸ線管の制御装置。

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