JP2009158138A - X線管及びx線ct装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】X線管1において、通電によって電子を放出するコイルフィラメント15と、電子が入射することによりX線を出射するアノードとを設け、コイルフィラメント15からアノードに向かう経路Lに沿って、経路Lを挟んでX方向に配列された一対のXエレクトロード16a及び16bと、経路Lを挟んでY方向に配列された一対のYエレクトロード17a及び17bとをこの順に設ける。そして、各Xエレクトロード16a及び16b、各Yエレクトロード17a及び17bの電位は、相互に独立して制御可能とする。また、Xエレクトロード16における経路Lに面した端面Txは、アノード側が広がるように、Z方向に対して傾斜させる。
【選択図】図1
Description
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るX線管の電子銃を模式的に例示する斜視断面図であり、
図2乃至図4は、本実施形態に係るX線管を例示する断面図であり、図2は図1に示すA−A’線による断面図であり、図3はB−B’線による断面図であり、図4はC−C’線による断面図である。
なお、図1においては、本実施形態の特徴を強調して示すために、各部の寸法比を、図2〜図4に示すものとは異ならせている。また、後述する絶縁ブロック13a、13b、13cを破線で示している。
図1に示すように、電子銃11においては、一方の端部が開口された円筒状のシールド12が設けられている。シールド12内には、底面側から開口部側に向かって、絶縁ブロック13a、ウエネルト14、コイルフィラメント15、絶縁ブロック13b、一対のXエレクトロード(第1電極部材)16a及び16b(以下、総称して「Xエレクトロード16」ともいう)、絶縁ブロック13c、一対のYエレクトロード(第2電極部材)17a及び17b(以下、総称して「Yエレクトロード17」ともいう)が、この順に配列されて収納されている。
図5は、本実施形態に係るX線管の動作を例示する図である。
以下、図1〜図5を参照して説明する。
先ず、真空シールドチャンバ21内を真空とする。次に、アノード22とウエネルト14との間に、ウエネルト14を負極としアノード22を正極とする電圧を印加する。例えば、アノード22に接地電位を印加し、ウエネルト14に−150kVの電位を印加する。また、シールド12に接地電位を印加する。これにより、真空シールドチャンバ21内に、ウエネルト14からアノード22に向かう電界が形成される。また、コイルフィラメント15の電位は、ウエネルト14の電位よりもやや正極側の電位、例えば、−140kVとする。一方、X線管1の外部から回転軸23を回転させ、アノード22を回転させる。
本実施形態においては、電子銃11が可変焦点フィラメント式電子銃となっており、電子ビームの実焦点FEBの位置及び大きさを変化させることができる。このとき、各Xエレクトロード16の電位及び各Yエレクトロード17の電位を、相互に独立して制御できるため、実焦点FEBの位置及び大きさを、X方向及びY方向で相互に独立して制御することができる。これにより、実効焦点FXBの位置及び大きさを、相互に独立して制御することができる。
図6(a)〜(c)、図7(a)〜(c)、図8(a)〜(c)、図9(a)〜(c)、図10(a)及び(b)、図11(a)及び(b)は、電子ビームの軌道のシミュレーション結果を例示する図である。
図6〜図9における左側の図は、Y方向又はX方向から電子ビームを見た図であり、右側の図は、−Z方向から実焦点を見た図である。また、図10及び図11においては、電子ビームの他に、電界ポテンシャルの等電位面も示している。
本シミュレーションは、電子ビームの実焦点の位置をX方向において変化させたものである。
本シミュレーションの結果を図6(a)〜(c)に示す。
本シミュレーションは、電子ビームの実焦点の位置をY方向において変化させたものである。
本シミュレーションの結果を図7(a)〜(c)に示す。
本シミュレーションは、電子ビームの実焦点の大きさをX方向において変化させたものである。
本シミュレーションの結果を図8(a)〜(c)に示す。
本シミュレーションは、電子ビームの実焦点の大きさをY方向において変化させたものである。
本シミュレーションの結果を図9(a)〜(c)に示す。
本シミュレーションは、電子光学系の電界分布を変化させたものである。
本シミュレーションの結果を、図10(a)及び(b)並びに図11(a)及び(b)に示す。
図12は、本実施形態に係るX線管を例示する断面図であり、
図13は、本実施形態における電磁偏向器を例示する正面図である。
図12に示すように、本実施形態に係るX線管2においては、前述の第1の実施形態に係るX線管1の構成に加えて、真空シールドチャンバ21の外部に電磁偏向器30が設けられている。電磁偏向器30の形状は経路Lを囲むような円環状であり、そのZ方向における位置はYエレクトロード17とアノード22との間である。
図14(a)及び(b)並びに図15(a)及び(b)は、電子ビームの軌道のシミュレーション結果を例示する図であり、図14(a)及び(b)は、電子ビームをX方向に偏向させた結果を示し、図15(a)及び(b)は、電子ビームをY方向に偏向させた結果を示す。
本シミュレーションの方法は、前述の第1の実施形態における図6及び図7に示すシミュレーションの方法と同様である。
図14及び図15に示すように、本実施形態においても、電子ビームEBの実焦点FEBの位置を、効果的に制御することができた。
本実施形態に係るX線管おいては、前述の第1又は第2の実施形態に係るX線管の構成に加えて、ウエネルト14の電位を制御することができる。これにより、ウエネルト14に更に負の電位を重畳する。この結果、Y方向における実焦点FEBの大きさをより小さくすることができる。ウエネルト14に重畳的に印加する電位は、例えば、0〜−500V、例えば、−300Vとする。すなわち、ウエネルト14の電位を、−150.0kV〜−150.5kV程度の範囲で制御し、例えば、−150.3kVとする。
本実施形態は、前述の第1の実施形態に係るX線管を搭載したX線CT装置の実施形態である。
図16は、本実施形態に係るX線CT装置を例示する図である。
図17(a)〜(c)は、本実施形態に係るX線CT装置の動作を例示する図であり、(a)は斜視図であり、(b)はX線管の円軌道の半径方向から見た図であり、(c)は、この円軌道の中心軸方向から見た図である。
Claims (7)
- 通電によって電子を放出するフィラメントと、
前記電子が入射することによりX線を出射するアノードと、
前記フィラメントから前記アノードに向かう経路を挟んで相互に対向した一対の第1電極部材と、
前記第1電極部材と前記アノードとの間に設けられ、前記第1電極部材が配列された方向及び前記経路が延びる方向の双方に対して交差した方向に配列され、前記経路を挟んで相互に対向した一対の第2電極部材と、
を備え、
各前記第1電極部材及び各前記第2電極部材の電位は、相互に独立して制御可能であることを特徴とするX線管。 - 前記第1電極部材における前記経路に面した端面は、一対の前記第1電極部材における前記アノード側の部分間の距離が前記フィラメント側の部分間の距離よりも大きくなるように、前記経路が延びる方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1記載のX線管。
- 前記一対の第1電極部材は、前記フィラメントが延びる方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1または2に記載のX線管。
- 前記一対の第2電極部材における前記経路に面した端面は、一対の前記第2電極部材における前記アノード側の部分間の距離が前記フィラメント側の部分間の距離よりも大きくなるように、前記経路が延びる方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のX線管。
- 前記第2電極部材と前記アノードとの間に設けられた電磁偏向器をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のX線管。
- 前記フィラメントから見て前記アノードの反対側に設けられ、前記アノードの電位よりも負の電位が印加されるウエネルトをさらに備え、
前記ウエネルトの電位は制御可能であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のX線管。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載のX線管と、
検査対象物を挟んで前記X線管に対向する位置に配置されたX線検出手段と、
前記X線管及び前記X線検出手段に前記検査対象物の周囲を回転させる駆動手段と、
前記X線管の各前記第1電極部材及び各前記第2電極部材の電位を制御する制御手段と、
前記X線検出手段の検出結果に基づいて画像を構成する画像構成手段と、
を備えたことを特徴とするX線CT装置。
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