JP2012084436A - Ｘ線管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線透過窓への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓の温度上昇を確実に低減することができるＸ線管装置を提供する。
【解決手段】 Ｘ線管装置は、Ｘ線管及び偏向部を備えている。Ｘ線管は、陽極ターゲット３５と、第１方向ｄ１に向けて電子ビームを放出する陰極と、焦点Ｆから第２方向ｄ２に向かう方向が中心位置を通るように配置されたＸ線透過窓３３を有した真空外囲器と、を具備している。偏向部は、電子ビームを偏向させ、ターゲット面３５ｂに、第３方向ｄ３に向けて入射させる。角度βは、−３０°乃至＋３０°の範囲内の何れかであり、角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線管装置に関する。

Ｘ線管装置は、Ｘ線管を備えている。Ｘ線管は、陽極ターゲットに電子ビームを衝突させてＸ線を発生する構成になっている。このようなＸ線管装置は、医療用の診断装置あるいは工業用の非破壊検査装置や材料分析装置など、多くの用途に利用されている。

Ｘ線管装置では、陰極から放射された電子ビームは、陰極と陽極ターゲット間の電位勾配により加速、集束され、典型的には２０〜１５０ｋｅＶのエネルギを持って、陽極ターゲットのターゲット面にほぼ垂直（９０°±２０°）に衝突してＸ線発生源となる焦点を形成する。焦点に高いエネルギを持った電子ビームが衝突すると、電子ビームはターゲット材により急速に減速されるためＸ線が放出される。Ｘ線に変換される割合は、陽極ターゲットに衝突する電子の運動エネルギの中の１％以下とわずかである。残りのエネルギは熱に変換される。

特開２００２−２１６６８３号公報

ところで、ターゲット面から広い角度範囲に亘って、反跳電子は、焦点から飛び出す。従って、Ｘ線透過窓方向に飛び出した反跳電子は、Ｘ線透過窓を直撃し、Ｘ線透過窓を加熱することになり、その結果、Ｘ線管内の真空度が低下して放電を起こしたり、Ｘ線透過窓が破損してしまう恐れがあった。Ｘ線透過窓の温度上昇は、特にＸ線透過窓が陽極ターゲットと同電位である場合に深刻である。

そして、上記したＸ線透過窓の加熱が原因となって、Ｘ線出力を増大させるために電子ビーム出力をより増加させたり、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させることに限界が生じてしまうという問題がある。さらに、Ｘ線透過窓の加熱は、冷却液中に溶け出したＸ線遮蔽材料である鉛や、Ｘ線管や冷却器の配管の材料である銅などの重金属がＸ線透過窓の外側に堆積する現象を促進し、短期間でＸ線透過窓のＸ線透過特性が損なわれてしまうという問題もある。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、Ｘ線透過窓への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓の温度上昇を確実に低減することができるＸ線管装置を提供することにある。

一実施形態に係るＸ線管装置は、
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出する焦点が形成されるターゲット面を有した陽極ターゲットと、第１方向に向けて電子ビームを放出する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から第２方向に向かう方向が中心位置を通るように配置されたＸ線透過窓を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、
前記陰極から放出される電子ビームを偏向させ、前記電子ビームを、前記ターゲット面に、前記第１方向とは異なる第３方向に向けて入射させる偏向部と、を備え、
前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面に接する平面を第１平面、前記焦点を通り前記ターゲット面の上方を向き前記第１平面に垂直な方向を第４方向、
前記第２方向及び第４方向を含む平面を第２平面、
前記第３方向及び第４方向を含む平面を第３平面、
とすると、
前記第３平面が、前記第２平面に対して内側になす角度は、−３０°乃至＋３０°の範囲内の何れかであり、
前記第３方向が前記第１平面からなす角度は、５°乃至６０°の範囲内の何れかであることを特徴としている。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線装置を示す模式図であり、ターゲット面に垂直な方向から見た図である。 図２は、図１に示したＸ線装置を示す他の模式図であり、ターゲット面に沿った方向から見た図である。 図３は、図１及び図２に示した陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点を形成している様子を示す図である。 図４は、第２の実施形態に係るＸ線装置の陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点を形成している様子を示す図である。 図５は、第３の実施形態に係るＸ線装置の陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点を形成している様子を示す図である。 図６は、第４の実施形態に係るＸ線装置の陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点を形成している様子を示す図である。 図７は、第５の実施形態に係るＸ線装置の陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点を形成している様子を示す図である。 図８は、第６の実施形態に係るＸ線装置の陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点を形成している様子を示す図である。 図９は、上記第１の実施形態に係るＸ線装置の変形例を示す模式図であり、上記陰極の位置を変更し、第３方向の向きを変更する様子を示す図である。 図１０は、図９に示したＸ線装置を示す他の模式図であり、ターゲット面に沿った方向から見た図である。 図１１は、上記第１の実施形態に係るＸ線装置の他の変形例を示す模式図であり、ターゲット面に沿った方向から見た図である。 図１２は、図１１に示した陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点がターゲット面上を移動する様子を示す図である。 図１３は、第７の実施形態に係るＸ線装置のＸ線管装置を示す断面図である。 図１４は、図１３の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿ったＸ線管装置を示す断面図である。 図１５は、第８の実施形態に係るＸ線装置のＸ線管装置を示す断面図である。 図１６は、第９の実施形態に係るＸ線装置のＸ線管装置を示す断面図である。 図１７は、図１６の線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿ったＸ線管装置を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係るＸ線装置について詳細に説明する。第１の実施形態では、Ｘ線装置の基本的な概念を説明する。
図１、図２及び図３に示すように、Ｘ線装置は、Ｘ線管装置１０を備えている。Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、偏向部７０と、を備えている。Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。

陽極ターゲット３５は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット面３５ｂを有している。ターゲット面３５ｂは、陰極３６から放射される電子ビームが入射されることによりＸ線を放出する焦点Ｆが形成される。この実施形態において、ターゲット面３５ｂは平面である。陽極ターゲット３５は、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット３５には、陰極３６に対して相対的に正の電圧が印加される。

陰極３６は、第１方向ｄ１に向けて電子ビームを放出する。陰極３６には、陽極ターゲット３５に対して相対的に負の電圧が印加される。陰極３６の電子放出源３６ａには陰極３６に印加される電圧及び電流が供給される。電子放出源３６ａは、電極や、コイル状のフィラメント等で形成されている。ここでは、電子放出源３６ａは、コイル状のフィラメントで形成されている。

真空外囲器３１は、陽極ターゲット３５及び陰極３６を収容している。真空外囲器３１は、真空容器３２、Ｘ線透過窓３３及び金属表面部３４を有している。真空外囲器３１の内部は真空状態である。真空容器３２は、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属、及びガラス、セラミクス等の絶縁物で形成されている。

Ｘ線透過窓３３は、焦点Ｆから第２方向ｄ２に向かう方向が中心位置を通るように配置されている。Ｘ線透過窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線透過窓３３は、ベリリウムで形成されている。Ｘ線透過窓３３のＸ線透過方向の厚みは、０．１乃至２ｍｍである。その他、Ｘ線透過窓３３は、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、クロム鋼、鉄合金のうちの何れか１つを主成分として形成することも可能である。金属表面部３４は、真空側のＸ線透過窓３３の表面側を含む真空外囲器３１の内側に設けられている。ここでは、金属表面部３４は、接地電位（０Ｖ）に設定されている。

偏向部７０は、陰極３６から放出される電子ビームを偏向させ、上記電子ビームを、ターゲット面３５ｂに、第１方向ｄ１とは異なる第３方向ｄ３に向けて入射させる。この実施形態において、偏向部７０は、磁気偏向部であり、より詳しくは永久磁石である。偏向部７０は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。偏向部７０は、磁場Ｈａ１により運動する電子に作用するローレンツ力を利用するものである。ここでは、偏向部７０は、電子ビームを９０°近く偏向させている。

ここで、焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂに接する平面を第１平面Ｓ１とする。焦点Ｆを通りターゲット面３５ｂの上方を向き第１平面Ｓ１に垂直な方向を第４方向ｄ４とする。第２方向ｄ２及び第４方向ｄ４を含む平面を第２平面Ｓ２とする。第３方向ｄ３及び第４方向ｄ４を含む平面を第３平面Ｓ３とする。

また、第３方向ｄ３が第１平面Ｓ１からなす角度をαとする。第３平面Ｓ３が、第２平面Ｓ２に対して内側になす角度をβとする。第２方向ｄ２が第１平面Ｓ１からなす角度をγとする。

角度αは、特に限定されるものではないが、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度αは、後述する電子ビームをエネルギ効率よく偏向する点において、５°乃至４０°の範囲内の何れかであるとより好ましい。なお、角度αは、第１方向ｄ１及び磁場Ｈａ１の向きに依存している。角度γは、特に限定されるものではないが、例えば、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。この実施形態において、角度αは３０°であり、角度βは０°であり、角度γは１５°である。
なお、磁場Ｈａ１は、第１平面Ｓ１に平行であり、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に垂直である。

Ｘ線管３０には、高電圧電源１５が接続されている。高電圧電源１５は、陰極３６及び陽極ターゲット３５に高電圧を供給するためのものである。この実施形態において、高電圧電源１５は、陰極３６にのみ高電圧を供給する。

Ｘ線管３０の陰極３６及び陽極ターゲット３５間に、管電圧Ｖが印加されている。陽極ターゲット３５の電位をＶＡ、陰極３６の電位をＶＣとすると、管電圧Ｖは、ＶＡ−ＶＣである。管電圧Ｖは、２０ｋＶ乃至１５０ｋＶである。

この実施形態において、高電圧電源１５は、陰極３６に−Ｖの電圧を供給している。陽極ターゲット３５、及びＸ線透過窓３３を含む真空外囲器３１の金属部は接地されている（０Ｖ）。

陰極３６の電位は、−Ｖに限定されるものではなく、−Ｖ乃至０Ｖの範囲内の何れかに設定されていればよい（−Ｖ≦ＶＣ≦０）。陽極ターゲット３５の電位は、接地電位に限定されるものではなく、接地電位以上、＋Ｖ以下の範囲内の何れかに設定されていればよい（０≦ＶＡ≦＋Ｖ）。

特に、陰極３６の電位が−Ｖ乃至−Ｖ／２の範囲内の何れかに設定され（−Ｖ≦ＶＣ≦−Ｖ／２）、陽極ターゲット３５の電位が接地電位以上、＋Ｖ／２以下の範囲内の何れかに設定されていれている（０≦ＶＡ≦＋Ｖ／２）場合、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができる。

このように構成されたＸ線管３０では、例えば、陰極３６に−１００ｋＶ以上の負の高電圧を印加する。陽極ターゲット３５及び真空外囲器３１は接地されている。陰極３６の電子放出源３６ａには、±１００Ｖ以下の低電圧及び電流がさらに与えられる。

これにより陰極３６から放出される電子ビームは、偏向部７０により偏向され、陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに入射される。そして、ターゲット面３５ｂに形成される焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線透過窓３３を透過して外部へ放射される。

上記のように構成された第１の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５と、Ｘ線透過窓３３を含む真空外囲器３１とは接地されている。

第１方向ｄ１は、ターゲット面３５ｂに垂直であるが、偏向部７０による磁場Ｈａ１の作用により、角度αを３０°とすることができる。反跳電子は、焦点Ｆから第３平面Ｓ３に沿って入射電子があたかもターゲット面３５ｂで鏡面反射する方向に最も多くなり、かつ電子が入射してくる方向で最も少なくなるような角度分布をもって飛び出すものである。電子ビームは、Ｘ線透過窓３３側からターゲット面３５ｂに入射されるため、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線透過窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線透過窓３３の破損を防止することができる。なお、焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どは、Ｘ線透過窓３３から外れた真空容器３２の内面に衝撃を与えることとなる。上記の効果は、角度αが５°乃至６０°の範囲内の何れかである場合に得ることができる。

また、角度αは３０°であり、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。上記の効果は、角度αが５°乃至６０°の範囲内の何れかである場合に得ることができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料を、より安価なアルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、クロム鋼、鉄合金のうちの何れか１つに代替することが可能となる。

次に、第２の実施形態に係るＸ線装置について説明する。第２の実施形態では、Ｘ線装置の構成の基本的な他の概念を説明する。この実施形態において、上記第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、Ｘ線装置は、陰極３６の位置が異なっている点と、偏向部７０が電子ビームに作用させる磁場Ｈａ１の大きさが異なっている点以外、上記第１の実施形態のＸ線装置と同様に形成されている。

陰極３６は、第２平面Ｓ２に沿い、Ｘ線透過窓３３側に向かう第１方向ｄ１に電子ビームを放出する。磁場Ｈａ１は、第１平面Ｓ１に平行であり、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に垂直である。偏向部７０は、ここでは、電子ビームを１８０°近く偏向させている。角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度βは０°である。角度γは、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。

上記のように構成された第２の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１方向ｄ１は、第２平面Ｓ２に沿い、Ｘ線透過窓３３側に向かう方向であるが、偏向部７０による磁場Ｈａ１の作用により、角度αを５°乃至６０°の範囲内の何れかとすることができる。このため、第２の実施形態に係るＸ線装置は、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、陰極３６を、第１平面Ｓ１に沿って平行となるように寝かせた状態にして配置することができるため、第４方向ｄ４に立たせた状態にして配置した場合に比べて、第４方向ｄ４に沿ったＸ線管３０のサイズをよりコンパクトにすることができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

次に、第３の実施形態に係るＸ線装置について説明する。第３の実施形態では、Ｘ線装置の構成の基本的な他の概念を説明する。この実施形態において、上記第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、Ｘ線装置は、陰極３６の位置が異なっている点と、偏向部７０が電子ビームに作用させる磁場Ｈａ１の向き及び大きさが異なっている点以外、上記第１の実施形態のＸ線装置と同様に形成されている。

陰極３６は、第１平面Ｓ１に平行であり、第３平面Ｓ３に垂直となる第１方向ｄ１に電子ビームを放出する。偏向部７０は、第４方向ｄ４の逆方向から傾斜した方向に磁場Ｈａ１を作用させる。磁場Ｈａ１は、第３平面Ｓ３に平行であり、第１方向ｄ１及び第３方向ｄ３を含む平面に垂直である。偏向部７０は、ここでは、電子ビームを９０°偏向させている。角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度βは０°である。角度γは、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。

上記のように構成された第３の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１方向ｄ１は、第３平面Ｓ３に垂直であるが、偏向部７０による磁場Ｈａ１の作用により、角度αを５°乃至６０°の範囲内の何れかとすることができる。このため、第３の実施形態に係るＸ線装置は、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、陰極３６を、第１平面Ｓ１に平行となるように寝かせた状態にして配置することができるため、第４方向ｄ４に沿ったＸ線管３０のサイズをよりコンパクトにすることができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

次に、第４の実施形態に係るＸ線装置について説明する。第４の実施形態では、Ｘ線装置の構成の基本的な他の概念を説明する。この実施形態において、上記第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６に示すように、Ｘ線装置は、陰極３６の位置が異なっている点と、他の偏向部をさらに備えている点以外、上記第３の実施形態のＸ線装置と同様に形成されている。

陰極３６は、第１平面Ｓ１に平行であり、Ｘ線透過窓３３側に向かう第１方向ｄ１に電子ビームを放出する。第１の偏向部は、第４方向ｄ４の逆方向に磁場Ｈａ１を作用させる。第１の偏向部は、ここでは、電子ビームを９０°偏向させている。

第２の偏向部は、磁場Ｈａ１によって偏向された電子ビームをさらに偏向させ、上記電子ビームを、ターゲット面３５ｂに、第１方向ｄ１とは異なる第３方向ｄ３に向けて入射させる。この実施形態において、２つの偏向部は、磁気偏向部であり、より詳しくは永久磁石である。２つの偏向部は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。
角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度βは０°である。角度γは、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。

上記のように構成された第４の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１方向ｄ１は、Ｘ線透過窓３３側に向かう方向であるが、第１の偏向部による磁場Ｈａ１の作用及び第２の偏向部による磁場Ｈａ２の作用により、角度αを５°乃至６０°の範囲内の何れかとすることができる。このため、第４の実施形態に係るＸ線装置は、上述した第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、陰極３６を、第１平面Ｓ１に平行となるように寝かせた状態にして配置することができるため、第４方向ｄ４に沿ったＸ線管３０のサイズをよりコンパクトにすることができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

次に、第５の実施形態に係るＸ線装置について説明する。第５の実施形態では、Ｘ線装置の構成の基本的な他の概念を説明する。この実施形態において、上記第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように、Ｘ線装置は、陰極３６の位置が異なっている点と、偏向部７０が電子ビームに作用させる磁場Ｈａ１の向き及び大きさが異なっている点以外、上記第３の実施形態のＸ線装置と同様に形成されている。

陰極３６は、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に垂直であり、第１平面Ｓ１から角度αだけ傾斜した第１方向ｄ１に電子ビームを放出する。偏向部７０は、第４方向ｄ４の逆方向に磁場Ｈａ１を作用させる。偏向部７０は、ここでは、電子ビームを９０°偏向させている。角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度βは０°である。角度γは、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。

上記のように構成された第５の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１方向ｄ１は、第３平面Ｓ３に垂直であるが、第１平面Ｓ１から角度αだけ傾斜していることにより、また、偏向部７０による磁場Ｈａ１の作用により、角度αを５°乃至６０°の範囲内の何れかとすることができる。このため、第５の実施形態に係るＸ線装置は、上述した第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、陰極３６を、第１平面Ｓ１に平行となるように寝かせた状態にして配置することができるため、第４方向ｄ４に沿ったＸ線管３０のサイズをよりコンパクトにすることができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

次に、第６の実施形態に係るＸ線装置について説明する。第６の実施形態では、Ｘ線装置の構成の基本的な他の概念を説明する。この実施形態において、上記第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示すように、Ｘ線装置は、陰極３６の位置が異なっている点と、磁場Ｈａ２の向き及び大きさが異なっている点以外、上記第４の実施形態のＸ線装置と同様に形成されている。

陰極３６は、第１平面Ｓ１から角度αだけ傾斜し、Ｘ線透過窓３３側に向かう第１方向ｄ１に電子ビームを放出する。第１の偏向部は、第４方向ｄ４の逆方向に磁場Ｈａ１を作用させる。第１の偏向部は、ここでは、電子ビームを９０°偏向させている。

第２の偏向部は、磁場Ｈａ１によって偏向された電子ビームをさらに偏向させ、上記電子ビームを、ターゲット面３５ｂに、第１方向ｄ１とは異なる第３方向ｄ３に向けて入射させる。この実施形態において、２つの偏向部は、磁気偏向部であり、より詳しくは永久磁石である。２つの偏向部は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。

第２の偏向部は、第４方向ｄ４の逆方向に磁場Ｈａ２を作用させ、電子ビームを９０°偏向させている。
角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度βは０°である。角度γは、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。

上記のように構成された第６の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１方向ｄ１は、Ｘ線透過窓３３側に向かう方向であるが、偏向部７０による磁場Ｈａ１の作用及び他の偏向部による磁場Ｈａ２の作用により、角度αを５°乃至６０°の範囲内の何れかとすることができる。このため、第６の実施形態に係るＸ線装置は、上述した第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、陰極３６を、第１平面Ｓ１に平行となるように寝かせた状態にして配置することができるため、第４方向ｄ４に沿ったＸ線管３０のサイズをよりコンパクトにすることができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

次に、上述した第１乃至第６の実施形態に係るＸ線装置の角度βの変形例について説明する。
角度βは、０°に限らず、−３０°乃至＋３０°の範囲内の何れかであってもよい。このように、角度βを設定しても、焦点Ｆに大きなぼけや歪みが生じたりしないため、より良いＸ線撮影画像の取得への寄与を維持することができる。又、このように角度βを設定しても、Ｘ線透過窓３３を衝撃する反跳電子の数が増大することはないため、Ｘ線透過窓３３の温度低減の効果を維持することができる。

角度βを−３０°乃至＋３０°の範囲内の何れかに設定するための手法としては、（１）例えば、図９及び図１０に示すように、陰極３６の位置を変更して第３方向ｄ３の向きを変更することや、（２）陰極３６の位置を変えず、Ｘ線透過窓３３の位置を変更して第２方向ｄ２の向きを変更することや、（３）１以上の磁場を作用させることにより、第３方向ｄ３を所望の向きに設定することにより、対応することができる。上記（３）においては、磁場の替わりに電界を利用することにより、対応することも可能である。

次に、上述した第１乃至第６の実施形態に係るＸ線装置のターゲット面３５ｂの変形例について説明する。ターゲット面３５ｂは、平面に限らず、円錐面や、円周面であってもよい。

ターゲット面３５ｂが円錐面の場合とは、例えば、Ｘ線管３０が回転陽極型のＸ線管であり、陽極ターゲット３５が円盤状に形成され、ターゲット面３５ｂが、陽極ターゲット３５の一端面を形成している場合が挙げられる。

ターゲット面３５ｂが円周面の場合とは、例えば、Ｘ線管３０が回転陽極型のＸ線管であり、陽極ターゲット３５が円盤状に形成され、ターゲット面３５ｂが、陽極ターゲット３５の外周面を形成している場合が挙げられる。

次に、上述した第１乃至第６の実施形態に係るＸ線装置の変形例であり、ターゲット面３５ｂ上を焦点Ｆを移動させる場合ついて説明する。
Ｘ線装置は、焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を周期的に移動するように電子ビームを偏向させる他の偏向部をさらに備えていてもよい。上記他の偏向部は、偏向部７０の磁場Ｈａ１が作用する領域（磁場Ｈａ２が作用する場合においては磁場Ｈａ１、Ｈａ２が作用する領域）より陰極３６に近い領域で、電子ビームを偏向させるものである。

例えば、図１１及び図１２に示すように、Ｘ線装置は、Ｘ線管装置１０の他、偏向電源８１及び偏向電源制御部８２をさらに備えている。Ｘ線管装置１０は、他の偏向部としての偏向部８０をさらに備えている。

偏向部８０は、偏向部７０の磁場Ｈａ１が作用する領域より陰極３６に近い領域で、電子ビームを偏向させるものである。偏向部８０は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。偏向部８０は、第１方向ｄ１に向かう電子ビームに磁場Ｈｂ１を作用させ、偏向角θが得られるよう、上記電子ビームを偏向させるものである。

偏向電源８１は偏向部８０に電圧を供給するものである。偏向電源制御部８２は、偏向電源８１が偏向部８０に供給する電圧を制御するものである。偏向部８０、偏向電源８１及び偏向電源制御部８２は、焦点位置移動用の偏向磁場発生ユニットを形成している。

偏向電源制御部８２は、焦点Ｆが連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源８１が偏向部８０に供給する電圧を制御することができる。偏向部８０は、制御された電圧が供給されることにより、陰極３６から放出される電子ビームを第３平面Ｓ３に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第３平面Ｓ３に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させることができる。言い換えると、偏向部８０は、電子ビームをターゲット面３５ｂ上を周期的（連続的又は間欠的）に走査させることができる。

また、Ｘ線装置をＣＴ装置に搭載した場合、焦点位置を切り替えながらスキャンを行うことができるため、フライングフォーカス（焦点位置シフト）方式のＣＴ装置に応用することができる。

さらに、電子ビームは、偏向部８０によってターゲット面３５ｂを十分速い速度で走査されるため、焦点Ｆ温度の上昇を軽減することができる。そのため、電子ビームを走査しない場合には陽極ターゲットが溶けてしまい実用できない固定陽極型のＸ線装置の場合でも、使用を可能とすることができる。

角度αが９０°付近（９０°±２０°）の場合、焦点Ｆの位置を移動させるため、電子ビームの偏向角θを比較的大きくする必要がある。このため、偏向電源８１は偏向部８０に比較的高い電圧を供給する必要がある。この場合、電子ビームをエネルギ効率よく偏向できるＸ線装置を実現することができない。

これに対し、角度αが５°乃至６０°の範囲内の何れかである場合、特に、５°乃至４０°の範囲内の何れかである場合、角度αを９０°付近とした場合に比べ、焦点Ｆを同じ距離だけ移動させるための電子ビームの偏向角θを小さくすることができる。すなわち、偏向電源８１が偏向部８０に供給する電圧を低くできることから、電子ビームをエネルギ効率よく偏向することができる。

次に、第７の実施形態に係るＸ線装置について説明する。この実施形態において、Ｘ線管は回転陽極型のＸ線管であり、以下、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型のＸ線装置について説明する。この実施形態において、上記第５の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１３及び図１４に示すように、Ｘ線装置は、Ｘ線管装置１０を備えている。図示しないが、Ｘ線装置は、上述した偏向電源８１及び偏向電源制御部８２も備えている。Ｘ線管装置１０は、矩形箱状のハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７と、回転駆動装置としてのステータコイル９１０と、捕捉体６０と、偏向部７０と、他の偏向部としての偏向部８０と、焦点位置補正部９０とを備えている。

ハウジング２０は、分断された２つの分割部２０ａ、２０ｃを有している。分割部２０ａは、開口端の外縁側に枠部２０ｂを有している。分割部２０ｃは、開口端の外縁側に枠部２０ｄを有している。枠部２０ｄは、枠部２０ｂに対向した側に形成された枠状の溝部が形成されている。

分割部２０ａ、２０ｃは、枠部２０ｂ、２０ｄが対向するよう接触され、図示しない締め具により締め付けられている。枠部２０ｂ及び枠部２０ｄ間の隙間は、上記溝部に設けられた枠状のＯリングにより液密にシールされている。上記Ｏリングは、ハウジング２０外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。
ハウジング２０には、ゴムベローズ２１が設けられ、冷却液７の圧力調整が行われている。ハウジング２０は、Ｘ線を透過しハウジング２０外部に放射するＸ線放射窓２４を有している。

Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、金属で形成された真空容器３２と、支持部材４０と、絶縁部材５０とを備えている。この実施形態において、絶縁部材５０は、高電圧絶縁部材で形成されている。支持部材４０には陽極ターゲット３５が間接的に取り付けられ、絶縁部材５０には陰極３６が間接的に取り付けられている。陰極３６は、陽極ターゲット３５に電子ビームを放射するものである。陽極ターゲット３５及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。

真空外囲器３１の内部は真空状態である。Ｘ線透過窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線透過窓３３は、ベリリウムで形成されている。金属表面部３４は、真空側のＸ線透過窓３３の表面側を含む真空容器３２の内側に設けられ、接地電位に設定される。

陽極ターゲット３５は、円盤状に形成されている。陽極ターゲット３５は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット層３５ａを有している。ターゲット層３５ａは、陰極３６から放射される電子ビームが衝突されることによりＸ線を放出する。ターゲット層３５ａは、モリブデン、モリブデン合金、タングステン合金等の金属で形成されている。ターゲット層３５ａはターゲット面３５ｂを有している。ターゲット面３５ｂは円錐面である。陽極ターゲット３５は、回転軸Ａ（管軸）を中心に回転可能である。この実施形態において、陽極ターゲット３５は接地電位に設定される。

陰極３６には陰極支持部材３７が接続されている。電圧供給端子５４は、陰極支持部材３７の内部を通って陰極３６に接続されている。電圧供給端子５４は、陰極３６に負の高電圧を印加するともに陰極３６の電子放出源３６ａに電圧及び電流を供給するものである。

真空容器３２の内側には、集束電極９が位置している。集束電極９は、電子ビームを集束するものである。集束電極９は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極９は、例えば、陰極支持部材３７に取り付けられている。集束電極９には、調整された負の高電圧が供給される。

真空容器３２の内側には、加速電極８が位置している。加速電極８は、陰極３６及び集束電極９から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲み、電子ビームを加速させてターゲット面３５ｂに入射させるものである。図示しないが、加速電極８は真空容器３２に取り付けられ、加速電極８の電位は真空容器３２及び陽極ターゲット３５と同電位（接地電位）に固定されている。

Ｘ線管３０は、ロータ９２０、軸受け９３０、固定体１及び回転体２を備えている。固定体１は円柱状に形成され、支持部材４０に固定されている。固定体１は回転体２を回転可能に支持する。回転体２は筒状に形成され、固定体１と同軸的に設けられている。回転体２の外面にロータ９２０が取り付けられている。回転体２及び陽極ターゲット３５は、継手部３５ｃを介して接合されている。回転体２は、陽極ターゲット３５とともに回転可能に設けられている。

支持部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。支持部材４０は、筒部４６と、筒部４６の一端側を閉塞した底部４７とで形成されている。筒部４６の他端は、真空容器３２に気密に接合されている。

支持部材２６は、円環状に形成され、真空容器３２に気密に接続されている。支持部材２６は絶縁部材５０に接着されている。支持部材２６は、分割部２０ａ（ハウジング２０）に対向している。支持部材２６は、分割部２０ａと対向した側に形成された円環状の溝部を有している。支持部材２６及び分割部２０ａ間の隙間は、上記溝部に設けられた円環状のＯリングによりシールされている。上記Ｏリングは、支持部材２６及び分割部２０ａ間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。

絶縁部材５０は、支持部材２６に気密に取り付けられ、真空外囲器３１の一部を形成している。絶縁部材５０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面５０Ｓを有している。この実施形態において、外部端面５０Ｓは平面である。

絶縁部材５０の内部には、陰極３６に接続され、外部端面５０Ｓ側へ導出する電圧供給端子５４が設けられている。この実施形態において、電圧供給端子５４は高電圧供給端子である。電圧供給端子５４は、外部端面５０Ｓを貫通して設けられ、陰極３６に高電圧を供給するものである。

ケーブル１０２は、ハウジング２０の開口部に設けられた絶縁部材２０ｅにより固定されている。ケーブル１０２は、固定体１に電気的に接続されている。ケーブル１０２は、固定体１等を介して陽極ターゲット３５を接地電位に設定する他、真空容器３２（真空外囲器３１）等を接地電位に設定するものである。

高電圧コネクタ２００は、有底筒状のハウジング２０１と、ハウジング２０１内にその先端が挿入されたケーブル２０２と、ハウジング２０１内に充填され、ケーブル２０２の端子をハウジング２０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部２０３と、この固定部２０３と絶縁部材５０の外部端面５０Ｓとの間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート２０４とを備えている。この実施形態において、ケーブル２０２は高電圧ケーブルである。固定部２０３は、電気絶縁材である。

この実施形態において、高電圧コネクタ２００の電気絶縁材としての固定部２０３は、絶縁部材５０の外部端面５０Ｓに間接的に密着されている。なお、固定部２０３は、外部端面５０Ｓに直接密着されていても良い。高電圧コネクタ２００は、電圧供給端子５４に高電圧を与えるものである。

このように構成されたＸ線管装置１０では、次のように用いられる。高電圧コネクタ２００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート２０４が、それぞれ固定部２０３と、絶縁部材５０の外部端面５０Ｓとに密着するように押圧する。

Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ４００は、高電圧コネクタ２００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ４００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。

冷却液７は、ハウジング２０内に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たしている。冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。

図７、図１３及び図１４に示すように、陰極３６は、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に垂直であり、第１方向ｄ１に電子ビームを放出する。

偏向部７０（永久磁石）は、ヨーク７１で接続されている。偏向部７０は、第５の実施形態と異なり、第４方向ｄ４の逆方向から傾斜した方向であり、回転軸Ａに沿った方向に磁場Ｈａ１を作用させる。偏向部７０は、ここでは、電子ビームを９０°偏向させている。角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度βは０°である。角度γは、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。

偏向部８０は、偏向部７０の磁場Ｈａ１が作用する領域より陰極３６に近い領域で、電子ビームを偏向させるものである。偏向部８０は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。偏向部８０は、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に平行であり、回転軸Ａに垂直な方向に磁場Ｈｂ１を作用させるものである。

偏向部８０は、第１方向ｄ１に向かう電子ビームに磁場Ｈｂ１を作用させて電子ビームを第１平面Ｓ１から角度αだけ傾斜してターゲット面３５ｂに入射させ、かつ焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を周期的に移動するように上記電子ビームを偏向させるものである。焦点Ｆは、第３平面Ｓ３に沿ったターゲット面３５ｂ上を移動することになる。

焦点位置補正部９０は、真空容器３２の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。焦点位置補正部９０は、偏向部７０の磁場Ｈａ１が作用する領域より陰極３６に近い領域に、補正磁場Ｈｃ１を発生させる。焦点位置補正部９０は、偏向部８０と同一平面上に位置し、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に平行であり、回転軸Ａに平行となる方向に補正磁場Ｈｃ１を作用させるものである。補正磁場Ｈｃ１は、磁場Ｈｂ１に直交している。焦点位置補正部９０は、焦点Ｆの位置を微調整するものである。

図示しないが、Ｘ線装置は、焦点位置補正部９０に電圧を供給する補正電源と、補正電源が焦点位置補正部９０に供給する電圧を制御する補正電源制御部とをさらに備えている。焦点位置補正部９０、補正電源及び補正電源制御部は、焦点位置補正用の他の偏向磁場発生ユニットを形成している。

捕捉体６０は、真空容器３２に気密に接合され、真空外囲器３１の一部を形成している。捕捉体６０は、銅、銅合金、グリッドコップ、モリブデン、モリブデン合金、銅タン（スポンジ構造のタングステン材に銅を含浸させた材料）等の金属で形成可能である。捕捉体６０は、陽極ターゲット３５に対向配置されている。捕捉体６０は、焦点Ｆから飛び出す反跳電子を捕捉するものである。捕捉体６０は、陽極ターゲット３５に対向した側に、凹凸面６０Ｓを有している。凹凸面６０Ｓは、捕捉体６０の表面に形成された複数の突出部で形成されている。複数の突出部は、第３平面Ｓ３に沿った方向に並べられ、第３平面Ｓ３に垂直な方向に延出して形成されている。

焦点Ｆから飛び出した反跳電子の半分は捕捉体６０で捕捉され、残りの半分は捕捉体６０で反射される。しかしながら、捕捉体６０は凹凸面６０Ｓを有しているため、多重反射により、反跳電子の残りの半分も凹凸面６０Ｓで、より多く捕捉することができる。

捕捉体６０の内部は、冷却液７の流路を形成している。捕捉体６０が反跳電子を捕捉することにより加熱されても、冷却液７により、捕捉体６０、特に凹凸面６０Ｓを冷却することができる。捕捉体６０は、ハウジング２０の内部に開口した取入口及び吐出口を有している。捕捉体６０の吐出口とハウジングに設けられた排出口２０ｏは、ホース等により連結されている。

ハウジング２０の外部には、図示しない冷却機構が設けられている。冷却機構は、ハウジング２０の導入口２０ｉ及び排出口２０ｏに連結されている。冷却機構は、冷却液７の流れをハウジング２０内及び捕捉体６０内に作り出す冷却液循環ポンプと、冷却液７の熱を外部に放出する熱交換器と、を有している。このため、冷却液７は、導入口２０ｉからハウジング２０内に導入され、排出口２０ｏからハウジング２０外に排出される。

この実施形態において、冷却液７は、ハウジング２０内に導入された後に捕捉体６０内に導入されるが、これに限らず、捕捉体６０内に導入された後にハウジング２０内に導入されてもよい。

このように構成されたＸ線管装置１０では、ステータコイル９１０に所定の電流を印加することでロータ９２０が回転し、陽極ターゲット３５が回転する。次に、高電圧コネクタ２００に所定の高電圧を印加する。

ケーブル１０２を介し、固定体１、軸受け９３０、回転体２、継手部３５ｃ、及び陽極ターゲット３５は接地電位に設定される。高電圧コネクタ２００に印加された高電圧は、電圧供給端子５４を介して陰極３６に与えられる。Ｘ線透過窓３３を含む真空外囲器３１は、接地されている。陰極３６の電位は、−Ｖに設定される。陽極ターゲット３５の電位は、接地電位に設定される。

これにより、陰極３６から放出された電子ビームは、磁場Ｈａ１により偏向され、陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに入射され、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆが形成される。焦点Ｆの位置は、補正磁場Ｈｃ１により補正することが可能である。そして、焦点Ｆは、磁場Ｈｂ１により、ターゲット面３５ｂ上を周期的に移動する。焦点Ｆから放射されるＸ線は、Ｘ線透過窓３３及びＸ線放射窓２４を透過して外部へ放射される。

上記のように構成された第７の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５及びＸ線透過窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。

第１方向ｄ１は、第３平面Ｓ３に垂直であるが、偏向部７０による磁場Ｈａ１の作用により、角度αを５°乃至６０°の範囲内の何れかとすることができる。このため、第７の実施形態に係るＸ線装置は、上述した第５の実施形態と同様の効果を得ることができ、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができる。

また、陽極ターゲット３５の上方へ散乱する反跳電子は、捕捉体６０により捕捉することができるため、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。

さらに、陰極３６を、第１平面Ｓ１に概ね平行となるように寝かせた状態にして配置することができるため、回転軸Ａに沿ったＸ線管３０のサイズをよりコンパクトにすることができる。

偏向部８０は、電子ビームをターゲット面３５ｂ上を周期的（連続的又は間欠的）に走査させることができる。Ｘ線装置をＣＴ装置に搭載した場合、焦点位置を切り替えながらスキャンを行うことができるため、フライングフォーカス方式のＣＴ装置に応用することができる。また、電子ビームは、偏向部８０によってターゲット面３５ｂを十分速い速度で走査されるため、焦点Ｆ温度の上昇を軽減することができる。

角度αが５°乃至６０°の範囲内の何れかである場合、特に、５°乃至４０°の範囲内の何れかである場合、角度αを９０°付近とした場合に比べ、焦点Ｆを同じ距離だけ移動させるための電子ビームの偏向角θを小さくすることができる。すなわち、偏向電源８１が偏向部８０に供給する電圧を低くできることから、電子ビームをエネルギ効率よく偏向することができる。

冷却液７として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液７は、真空容器３２、捕捉体６０、支持部材４０、絶縁部材５０、支持部材２６に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい（絶縁油の約２倍）ため、Ｘ線管３０の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。

支持部材４０は冷却液７に接するため、陽極ターゲット３５からの熱を効果的に冷却液７に放散することができる。支持部材２６は冷却液７に接するため、陰極３６から絶縁部材５０に伝わった熱を効果的に冷却液７に放散でき、絶縁部材５０に接続された高電圧コネクタ２００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ２００の絶縁性を確保することができる。

捕捉体６０や真空容器３２は、焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どが衝撃したり、高温となった陽極ターゲット３５からの熱輻射を受けて加熱されたりするが、真空容器３２の外面や捕捉体６０の内部は冷却液７に接するため、これらの熱を効果的に冷却液７に放散することができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを低減させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

次に、第８の実施形態に係るＸ線装置について説明する。この実施形態において、Ｘ線管は回転陽極型のＸ線管であり、以下、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型のＸ線装置について説明する。この実施形態において、上記第７の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、焦点位置補正部９０は、ヨーク７１に巻かれたコイルで形成されている。焦点位置移動用の他の偏向磁場発生ユニットは、焦点位置補正部９０（コイル）に定電流を与えることが可能である。これにより、焦点位置補正部９０は、偏向部７０の磁場Ｈａ１に重畳する補正磁場Ｈｃ１を発生させることができる。

上記のように構成された第８の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５及びＸ線透過窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。

この実施形態の焦点位置補正部９０は、第７の実施形態と同様に、焦点Ｆの位置を微調整することができるものである。このため、第８の実施形態に係るＸ線装置は、上述した第７の実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを低減させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

次に、第９の実施形態に係るＸ線装置について説明する。この実施形態において、Ｘ線管は回転陽極型のＸ線管であり、以下、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型のＸ線装置について説明する。この実施形態において、上記第１の実施形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第９の実施形態に係るＸ線装置は、図１６及び図１７に示す通りであり、Ｘ線装置の構成は、上述した実施形態を参照することにより、図１６及び図１７より了解できるものである。以下、Ｘ線装置の偏向部７０、偏向部８０及び焦点位置補正部９０について説明する。

図３、図１６及び図１７に示すように、偏向部７０は、陰極３６から放出される電子ビームを偏向させ、上記電子ビームを、ターゲット面３５ｂに、第１方向ｄ１とは異なる第３方向ｄ３に向けて入射させる。この実施形態において、偏向部７０は、磁気偏向部であり、より詳しくは永久磁石である。偏向部７０は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。偏向部７０は、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に垂直な方向に磁場Ｈａ１を利用させる。ここでは、偏向部７０は、電子ビームを９０°偏向させている。角度αは、５°乃至６０°の範囲内の何れかである。角度βは０°である。角度γは、５°乃至２５°の範囲内に設定されている。

偏向部８０は、偏向部７０の磁場Ｈａ１が作用する領域より陰極３６に近い領域で、電子ビームを偏向させるものである。偏向部８０は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。偏向部８０は、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に平行であり、回転軸Ａに垂直な方向に磁場Ｈｂ１を作用させるものである。

偏向部８０は、第１方向ｄ１に向かう電子ビームに磁場Ｈｂ１を作用させ、焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を周期的に移動するように上記電子ビームを偏向させるものである。焦点Ｆは、ターゲット面３５ｂ上を、第３平面Ｓ３に垂直な方向に移動することになる。

焦点位置補正部９０は、真空外囲器３１の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。焦点位置補正部９０は、偏向部７０の磁場Ｈａ１及び偏向部８０の磁場Ｈｂ１が作用する領域より陰極３６に近い領域に、補正磁場Ｈｃ１を発生させる。焦点位置補正部９０は、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に垂直であり、回転軸Ａに直交する方向に補正磁場Ｈｃ１を作用させるものである。補正磁場Ｈｃ１は、磁場Ｈｂ１に直交している。焦点位置補正部９０は、焦点Ｆの位置を微調整するものである。

さらに、焦点位置補正部９０は、他の偏向部として機能し、焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を周期的に移動するように電子ビームを偏向させるものであってもよい。この場合、焦点位置補正部９０は、磁場Ｈａ１、Ｈｂ１が作用する領域より陰極３６に近い領域に、磁場Ｈｂ２を作用させ、電子ビームを偏向させるものである。

焦点位置補正部９０は、第２平面Ｓ２及び第３平面Ｓ３に垂直であり、回転軸Ａに直交する方向に磁場Ｈｂ２を作用させるものである。

焦点位置補正部９０は、第１方向ｄ１に向かう電子ビームに磁場Ｈｂ２を作用させ、焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を周期的に移動するように上記電子ビームを偏向させるものである。焦点Ｆは、ターゲット面３５ｂ上を、第３平面Ｓ３に沿った方向に移動することになる。

上記のように構成された第９の実施形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５及びＸ線透過窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。

第９の実施形態に係るＸ線装置は、偏向部７０により電子ビームを偏向することができるため、上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができる。

上記したことから、Ｘ線透過窓３３への反跳電子の直撃を抑制し、Ｘ線透過窓３３の温度上昇を確実に低減することができるＸ線装置を得ることができる。また、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亘ってＸ線を連続的に放出させたりすることが可能となる。さらに、Ｘ線透過窓３３の厚みを低減させたり、Ｘ線透過窓３３を形成する材料をより安価な材料に代替することが可能となる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、偏向部７０は、永久磁石に限らず、電子ビームを偏向させる磁場を作用させるものであればよい。また、偏向部７０、偏向部８０及び焦点位置補正部９０は、磁気偏向部に限らず、静電偏向部であってもよい。例えば、偏向部７０が静電偏向部の場合、偏向部７０は、電子ビームの軌道を取り囲むように真空容器３２の内側に設けられ、電子ビームに電界を作用させることにより、電子ビームを偏向させることができる。
この発明は、上記Ｘ線管装置及びＸ線装置に限らず、各種Ｘ線管装置及びＸ線装置に適用することができる。

１…固定体、２…回転体、７…冷却液、１０…Ｘ線管装置、２０…ハウジング、２４…Ｘ線放射窓、３０…Ｘ線管、３１…真空外囲器、３２…真空容器、３３…Ｘ線透過窓、３４…金属表面部、３５…陽極ターゲット、３５ａ…ターゲット層、３５ｂ…ターゲット面、３６…陰極、３６ａ…電子放出源、４０…支持部材、５０…絶縁部材、６０…捕捉体、６０Ｓ…凹凸面、７０…偏向部、７１…ヨーク、８０…偏向部、８１…偏向電源、８２…偏向電源制御部、９０…焦点位置補正部、１０２…ケーブル、２００…高電圧コネクタ、２０２…ケーブル、Ａ…回転軸、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向、ｄ３…第３方向、ｄ４…第４方向、Ｆ…焦点、Ｈａ１，Ｈａ２，Ｈｂ１，Ｈｂ２，Ｈｃ１…磁場、Ｓ１…第１平面、Ｓ２…第２平面、Ｓ３…第３平面、α，β，γ…角度、θ…偏向角。

Claims (16)

1. 電子ビームが入射されることによりＸ線を放出する焦点が形成されるターゲット面を有した陽極ターゲットと、第１方向に向けて電子ビームを放出する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から第２方向に向かう方向が中心位置を通るように配置されたＸ線透過窓を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、
   前記陰極から放出される電子ビームを偏向させ、前記電子ビームを、前記ターゲット面に、前記第１方向とは異なる第３方向に向けて入射させる偏向部と、を備え、
   前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面に接する平面を第１平面、前記焦点を通り前記ターゲット面の上方を向き前記第１平面に垂直な方向を第４方向、
   前記第２方向及び第４方向を含む平面を第２平面、
   前記第３方向及び第４方向を含む平面を第３平面、
   とすると、
   前記第３平面が、前記第２平面に対して内側になす角度は、−３０°乃至＋３０°の範囲内の何れかであり、
   前記第３方向が前記第１平面からなす角度は、５°乃至６０°の範囲内の何れかであることを特徴とするＸ線管装置。
2. 前記ターゲット面は、平面であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。
3. 前記ターゲット面は、円錐面であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。
4. 前記ターゲット面は、円周面であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。
5. 前記偏向部は、永久磁石であり、磁場により電子に作用するローレンツ力を利用することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＸ線管装置。
6. 前記焦点の位置を微調整する焦点位置補正部をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載のＸ線管装置。
7. 前記焦点位置補正部は、前記偏向部の磁場に重畳する補正磁場を発生させることを特徴とする請求項６に記載のＸ線管装置。
8. 前記焦点位置補正部は、前記偏向部の磁場が作用する領域より前記陰極に近い領域に、補正磁場を発生させることを特徴とする請求項６に記載のＸ線管装置。
9. 前記焦点が前記ターゲット面上を周期的に移動するように前記電子ビームを偏向させる他の偏向部をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のＸ線管装置。
10. 前記他の偏向部は、前記偏向部の磁場が作用する領域より前記陰極に近い領域で、前記電子ビームを偏向させることを特徴とする請求項９に記載のＸ線管装置。
11. 前記他の偏向部は、さらに、前記焦点の位置を微調整することを特徴とする請求項９に記載のＸ線管装置。
12. 前記陽極ターゲットに対向配置され、前記焦点から飛び出す反跳電子を捕捉する捕捉体をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のＸ線管装置。
13. 前記第２方向が前記第１平面からなす角度は、５°乃至２５°の範囲内の何れかであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のＸ線管装置。
14. 前記第３方向が前記第１平面からなす角度は、５°乃至４０°の範囲内の何れかであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載のＸ線管装置。
15. 前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
    前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部に嵌合され、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
    前記固定体及び回転体間に設けられた軸受けと、をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載のＸ線管装置。
16. 前記Ｘ線透過窓は、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、クロム鋼、鉄合金のうちの何れか１つを主成分として形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載のＸ線管装置。

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