JP2015076359A - X-ray tube apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、Ｘ線管装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an X-ray tube apparatus.
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。 The X-ray tube apparatus includes an X-ray tube. The X-ray tube is configured to generate an X-ray by colliding an electron beam with an anode target. Such an X-ray tube apparatus is used in many applications such as a medical diagnostic apparatus, an industrial nondestructive inspection apparatus, and a material analysis apparatus.
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。 In an X-ray tube apparatus, an electron beam emitted from a cathode is accelerated and focused by a potential gradient between the cathode and the anode target, and typically has an energy of 20 to 150 keV and is substantially perpendicular to the target surface of the anode target. A focal point that forms an X-ray generation source by colliding with (90 ° ± 20 °) is formed. When an electron beam with high energy collides with the focal point, the electron beam is rapidly decelerated by the target material, so that X-rays are emitted. The rate of conversion to X-rays is as small as 1% or less of the kinetic energy of electrons that collide with the anode target. The remaining energy is converted to heat.
そこで、例えばＸ線管のＸ線出力を増大させる技術が開示されている。陽極ターゲットを接地し、ターゲット面に対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点を形成させることにより、Ｘ線放射窓から放出されるＸ線出力を増大させている。電子ビーム強度を同一とした条件において、従来のＸ線管に比べてＸ線出力を最大で１．５倍に増大させることができる。 Therefore, for example, a technique for increasing the X-ray output of the X-ray tube is disclosed. The X-ray output emitted from the X-ray emission window is increased by grounding the anode target and injecting an electron beam at a relatively shallow angle with respect to the target surface to form a focal point. Under the condition that the electron beam intensity is the same, the X-ray output can be increased up to 1.5 times compared to the conventional X-ray tube.
ところで、上記Ｘ線管装置によれば、以下に述べる問題がある。
Ｘ線放射窓は、陽極ターゲットと同電位である。Ｘ線放射窓方向に飛び出した反跳電子はＸ線放射窓を直撃するため、Ｘ線放射窓の加熱を低減させることは困難である。
However, the X-ray tube apparatus has the following problems.
The X-ray emission window is at the same potential as the anode target. The recoil electrons that jump out in the direction of the X-ray emission window directly hit the X-ray emission window, so it is difficult to reduce the heating of the X-ray emission window.
反跳電子は、焦点からＸ線放射窓に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出す。従って、反跳電子がＸ線放射窓を直撃することによるＸ線放射窓の加熱は、従来のＸ線管（ターゲット面にほぼ垂直に電子ビームを入射させるＸ線管）に比べてより深刻である。
上記したことが原因となって、Ｘ線出力を増大させることに限界が生じてしまうという問題がある。
Recoil electrons jump out with an angular distribution that increases in the direction from the focal point toward the X-ray emission window. Therefore, heating of the X-ray emission window due to recoil electrons directly hitting the X-ray emission window is more serious than a conventional X-ray tube (an X-ray tube in which an electron beam is incident substantially perpendicular to the target surface). is there.
Due to the above, there is a problem that there is a limit in increasing the X-ray output.
また、ターゲット面に対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させる手法を、陰極が接地されるＸ線管や、中性点接地のＸ線管に適用できないという問題がある。なお、陽極が接地されるＸ線管の場合、焦点付近の真空外囲器の金属部は陽極ターゲットと同電位であるため、浅い角度でターゲット面に向かって入射させた電子ビームは、電界による作用を受けず、角度がより深い向き（ターゲット面に垂直な向き）に変化することはない。 In addition, there is a problem that the method of injecting an electron beam at a relatively shallow angle with respect to the target surface cannot be applied to an X-ray tube with a cathode grounded or an X-ray tube with a neutral ground. In the case of an X-ray tube whose anode is grounded, the metal part of the vacuum envelope near the focal point is at the same potential as the anode target, so that the electron beam incident on the target surface at a shallow angle is caused by an electric field. It is not affected and the angle does not change to a deeper direction (a direction perpendicular to the target surface).
しかし、陰極が接地されるＸ線管や、中性点接地のＸ線管を利用した場合、電子ビームは、真空外囲器の接地される金属部と陽極ターゲットとの間に作用する電界の影響を強く受けることになる。このため、ターゲット面に向けて電子ビームを浅い角度で入射させようとしても、最終的にターゲット面に衝突入射される電子ビームの角度はより深い向きに変化してしまい、目的とする効果（Ｘ線出力の増大）が全く得られなくなってしまう。 However, when an X-ray tube having a cathode grounded or an X-ray tube having a neutral point ground is used, an electron beam is generated by an electric field acting between a metal part to be grounded of the vacuum envelope and the anode target. It will be strongly influenced. For this reason, even if an electron beam is incident on the target surface at a shallow angle, the angle of the electron beam finally incident on the target surface changes in a deeper direction, and the desired effect (X (Increase in line output) cannot be obtained at all.
また、陰極から出射する電子は、角度分布をもってターゲット面に向かうため、ターゲット面に形成される焦点に形状の歪みや電子密度分布の不均一が生じてしまう。 Further, since electrons emitted from the cathode are directed to the target surface with an angular distribution, shape distortion and non-uniform electron density distribution occur at the focal point formed on the target surface.
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線管への高電圧印加方式の如何にかかわらずに浅い角度でターゲット面に向かって電子ビームを衝突させてＸ線出力を増大させるとともに、焦点の形状の歪みや電子密度分布の不均一性を改善することができるＸ線管装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make an X-ray output by colliding an electron beam toward a target surface at a shallow angle regardless of the method of applying a high voltage to the X-ray tube. An object of the present invention is to provide an X-ray tube apparatus that can increase the distortion of the focal point shape and the non-uniformity of the electron density distribution.
一実施形態に係るＸ線管装置は、
第１方向に電子ビームを放出する電子放出源を有し接地される陰極と、第２方向から前記電子ビームが入射されることにより反跳電子が多く散乱する側となる第３方向に利用Ｘ線束を放出する焦点が形成されるターゲット面を有し正の高電圧が印加される陽極ターゲットと、前記陰極及び前記陽極ターゲットの間に配置され、前記正の高電圧よりも小さい正の集束電圧が印加されて前記電子ビームを集束させる集束電極と、前記陰極、前記陽極ターゲット及び前記集束電極を収容し内部が真空状態であり前記利用Ｘ線束を透過させるＸ線放射窓及び前記Ｘ線放射窓を含む領域の真空側の表面を形成し接地された表面部を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、
前記電子ビームを偏向させ前記電子ビームの進行方向を前記第１方向から前記第２方向に連続的に変化させる磁場を前記陽極ターゲットの表面の近傍の空間につくる磁気偏向部と、を備え、
前記第１方向、第２方向及び第３方向は、第１平面に沿った方向であり、
前記第１方向は、前記陽極ターゲットに向かう方向であり前記第３方向に垂直な方向であり、
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第２平面から前記第２方向がなす角度は、０°より大きく４０°以下であることを特徴としている。
An X-ray tube apparatus according to one embodiment
A cathode having an electron emission source emitting an electron beam in the first direction and grounded, and a third direction used as a side where a lot of recoil electrons are scattered when the electron beam is incident from the second direction X An anode target having a target surface on which a focal point that emits a bundle of rays is formed and a positive high voltage is applied, and a positive focusing voltage that is disposed between the cathode and the anode target and is smaller than the positive high voltage Is applied to the focusing electrode for focusing the electron beam, and the cathode, the anode target, and the focusing electrode are housed in a vacuum state and the X-ray radiation window and the X-ray radiation window allow the utilization X-ray flux to pass therethrough An X-ray tube comprising: a vacuum envelope having a grounded surface portion forming a vacuum side surface of a region including
A magnetic deflection unit that creates a magnetic field in the space near the surface of the anode target that deflects the electron beam and continuously changes the traveling direction of the electron beam from the first direction to the second direction;
The first direction, the second direction, and the third direction are directions along the first plane;
The first direction is a direction toward the anode target and a direction perpendicular to the third direction,
An angle formed by the second direction from a second plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is greater than 0 ° and not more than 40 °.
また、一実施形態に係るＸ線管装置は、
第１方向に電子ビームを放出する電子放出源を有し負の高電圧が印加される陰極と、第２方向から前記電子ビームが入射されることにより反跳電子が多く散乱する側となる第３方向に利用Ｘ線束を放出する焦点が形成されるターゲット面を有し接地され若しくは正の高電圧が印加される陽極ターゲットと、前記陰極及び前記陽極ターゲットの間に配置され、前記負の高電圧よりも大きくかつ前記陽極ターゲットに印加される電圧よりも小さい集束電圧が印加されて前記電子ビームを集束させる集束電極と、前記陰極、前記陽極ターゲット及び前記集束電極を収容し内部が真空状態であり前記利用Ｘ線束を透過させるＸ線放射窓及び前記Ｘ線放射窓を含む領域の真空側の表面を形成し接地された表面部を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、
前記電子ビームを偏向させ前記電子ビームの進行方向を前記第１方向から前記第２方向に連続的に変化させる第１磁場を前記陽極ターゲットの表面の近傍の空間につくる第１磁気偏向部と、
前記焦点から前記Ｘ線放射窓に向かって放出される前記反跳電子を偏向させ前記Ｘ線放射窓から外れた前記表面部の反跳電子捕捉面に衝撃させる第２磁場をつくる第２磁気偏向部と、を備え、
前記第１方向、第２方向及び第３方向は、第１平面に沿った方向であり、
前記第１方向は、前記陽極ターゲットに向かう方向であり前記第３方向に垂直な方向であり、
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第２平面から前記第２方向がなす角度は、０°より大きく４０°以下であることを特徴としている。
An X-ray tube device according to an embodiment
A cathode having an electron emission source that emits an electron beam in the first direction and a negative high voltage applied thereto, and a side that scatters a lot of recoil electrons when the electron beam is incident from the second direction. An anode target that has a target surface on which a focal point that emits a utilization X-ray flux in three directions is formed and is grounded or a positive high voltage is applied, and is disposed between the cathode and the anode target, and the negative high A focusing electrode that focuses the electron beam by applying a focusing voltage that is larger than the voltage and smaller than the voltage applied to the anode target; and accommodates the cathode, the anode target, and the focusing electrode, and the inside is in a vacuum state An X-ray tube comprising: an X-ray radiation window that transmits the utilized X-ray flux; and a vacuum envelope having a grounded surface portion that forms a vacuum-side surface of a region including the X-ray radiation window ,
A first magnetic deflection unit that creates a first magnetic field in a space near the surface of the anode target that deflects the electron beam and continuously changes the traveling direction of the electron beam from the first direction to the second direction;
A second magnetic deflection that creates a second magnetic field that deflects the recoil electrons emitted from the focal point toward the X-ray emission window and impacts the recoil electron trapping surface of the surface portion outside the X-ray emission window. And comprising
The first direction, the second direction, and the third direction are directions along the first plane;
The first direction is a direction toward the anode target and a direction perpendicular to the third direction,
An angle formed by the second direction from a second plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is greater than 0 ° and not more than 40 °.
以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係るＸ線管装置について詳細に説明する。第１の実施形態では、Ｘ線管装置の基本的な概念を説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線管装置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。 Hereinafter, the X-ray tube apparatus according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the first embodiment, the basic concept of the X-ray tube apparatus will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the X-ray tube apparatus according to the first embodiment, as viewed from the direction along the target surface.
図１に示すように、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、高電圧電源１５と、磁気偏向部１１０と、偏向電源１１５と、集束電源１７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、集束電極３７とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
陰極３６は、電子放出源３６ａと、陰極カップ３６ｂとを有している。電子放出源３６ａは、第１方向ｄ１に電子ビームを放出する。電子放出源３６ａは、平板状又はコイル状のフィラメント等で形成されている。陰極カップ３６ｂは、環状に形成され、電子放出源３６ａから陽極ターゲット３５に向かう電子の軌道を囲んでいる。陰極カップ３６ｂには、例えば数ｋＶの電圧が印加される。陰極カップ３６ｂは、電子ビームを集束し、電子ビーム（電子の分布形状）を整形（適正化）する。陰極カップ３６ｂに与える電圧値を変更可能としてもよい。
The
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。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。この実施形態において、陰極３６（電子放出源３６ａ）は接地（接地電位に設定）されている。
A negative voltage relative to the
集束電極３７は、陰極３６と、陽極ターゲット３５との間において、陰極３６から放出される電子ビームを囲うように設けられる。この実施形態において、集束電極３７は、陰極３６から放出される電子ビームを通すための開口部３７ａを有する円環状を成す。開口部３７ａは、例えば陰極３６側から陽極ターゲット３５側に向けて径が拡大する。集束電極３７には陰極３６に対して相対的に正の電圧が印加される。
The focusing
陰極３６から放出される電子ビームは、第１方向ｄ１からずれた方向への成分を含む。この電子ビームが集束電極３７の開口部３７ａを通ると、集束電極３７の作用により電子ビームを構成する電子の方向が第１方向ｄ１に揃い、電子ビームが集束する。
The electron beam emitted from the
集束電極３７に与える電圧値を変更可能としてもよい。上記電圧値の変更により、電子ビームの形状を変更させ、後述する焦点Ｆのサイズを調整することができる。
The voltage value applied to the focusing
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には、第２方向ｄ２から電子ビームが入射されることにより、反跳電子が多く散乱する側となる第３方向ｄ３に利用Ｘ線束を放出する焦点Ｆが形成される。なお、第３方向ｄ３は、Ｘ線の進行方向に平行な方向であり、利用Ｘ線束の中心を通る。
The
ターゲット面３５ｂは平面である。陽極ターゲット３５は、モリブデンなどの金属で形成されている。ターゲット面３５ｂは、タングステンやタングステン合金など陽極ターゲット３５より融点の高い金属で形成されている。陽極ターゲット３５は、反跳電子が衝撃される反跳電子捕捉面３５ｄをさらに有している。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。この実施形態において、陽極ターゲット３５には正の高電圧が印加される。
The
真空外囲器３１は、陽極ターゲット３５、陰極３６及び集束電極３７を収容している。真空外囲器３１は、真空容器３２、Ｘ線放射窓３３及び表面部３４を有している。真空外囲器３１の内部は真空状態である。真空外囲器３１の内部に後述する磁場Ｈａの作用を許可するため、真空容器３２（真空外囲器３１）は、銅、ステンレス、アルミニウム等の非磁性の金属、及びガラス、セラミクス等の絶縁物で形成されている。この実施形態において、真空容器３２は銅で形成されている。真空容器３２は側壁３２ａを有している。
The
Ｘ線放射窓３３は、側壁３２ａの開口部に気密に設けられている。Ｘ線放射窓３３は利用Ｘ線束を透過させるものである。この実施形態において、Ｘ線放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。Ｘ線放射窓３３のＸ線透過方向の厚みは、０．１乃至３ｍｍである。その他、Ｘ線放射窓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、ガラス、アルミナ等のセラミクスのうちの何れか１つを主成分として形成することも可能である。上記のように、Ｘ線放射窓３３を形成する材料は、ベリリウムより安価な材料に代替可能である。
表面部３４は、Ｘ線放射窓３３及び側壁３２ａを含む領域の真空側の表面を形成している。ここでは、表面部３４は、金属で形成され接地されている。表面部３４は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かって放出される反跳電子を押し戻し反跳電子捕捉面３５ｄに衝撃させる。
The
The
磁気偏向部１１０は、真空外囲器３１の外側に配置されている。磁気偏向部１１０は、集束電極３７にて集束された電子ビームを偏向させ電子ビームの進行方向を第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に連続的に変化させる磁場Ｈａを陰極３６と陽極ターゲット面３５ｂとの間の空間全域に亙ってつくる。この実施形態において、磁気偏向部１１０は、磁場Ｈａを陽極ターゲット３５の表面（ターゲット面３５ｂ）に平行で、かつ図１の紙面に垂直となる方向につくる。
The
磁気偏向部１１０は、図示しない２個の磁極と、磁極を接続したヨーク１１２と、ヨーク１１２に巻かれたコイル１１３とを有している。この実施形態において、磁気偏向部１１０は、電磁石を利用しているが、これに限定されるものではなく永久磁石を利用するものであってもよい。
偏向電源１１５は、磁気偏向部１１０のコイル１１３に電流を供給するものである。磁気偏向部１１０及び偏向電源１１５は、偏向磁場発生ユニットを形成している。
The
The
磁気偏向部１１０は、磁場Ｈａにより電子ビームに作用するローレンツ力を利用するものである。電子ビームは磁場Ｈａの影響を常に受けるため、電子ビームの進行方向は第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に連続的に変化し、電子ビームをターゲット面３５ｂに対して浅い角度で入射させることができる。電子ビームの軌道は、サイクロイド曲線もしくはトロコイド曲線に近い曲線となる。一様電界と一様磁界とが直交する単純化した場合に電子ビームの軌道がサイクロイド曲線となることは、例えば下記の文献の第１章１．２節（電界と磁界のあるときの運動）に示されている。
The
基礎電子管工学（山本賢三監訳、昭和４１年廣川書店発行）
原著：Principles of Electron Tubes ( J.W.GEWARTOWSKI ,H.A.WATSON ,1965 , D.VAN NOSTRAND COMPANY,Inc.)
なお、ターゲット面３５ｂへの電子ビームの入射角（第２方向ｄ２の向き）は、磁場Ｈａの大きさを調整することにより、目的とする角度（向き）に設定可能である。
Basic electron tube engineering (translated by Kenzo Yamamoto, published by Yodogawa Shoten in 1966)
Original: Principles of Electron Tubes (JWGEWARTOWSKI, HAWATSON, 1965, D.VAN NOSTRAND COMPANY, Inc.)
The angle of incidence of the electron beam on the
ここで、第１方向ｄ１、第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３は、第１平面Ｓ１に沿った方向である。第１方向ｄ１は、陽極ターゲット３５に向かう方向であり、第３方向ｄ３に垂直な方向である。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２平面Ｓ２とする。第２平面Ｓ２から第２方向ｄ２がなす角度をαとする。第２平面Ｓ２から第３方向ｄ３がなす角度をβとする。
Here, the first direction d1, the second direction d2, and the third direction d3 are directions along the first plane S1. The first direction d1 is a direction toward the
角度αは、０°より大きく４０°以下である（０°＜α≦４０°）。なお、この実施形態において、角度αは、第１方向ｄ１の向き及び磁場Ｈａの大きさに依存している。角度β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２０°であり、角度βは１５°である。 The angle α is greater than 0 ° and not more than 40 ° (0 ° <α ≦ 40 °). In this embodiment, the angle α depends on the direction of the first direction d1 and the magnitude of the magnetic field Ha. The angle β is not particularly limited, but is set within a range of 5 ° to 25 °, for example. In this embodiment, the angle α is 20 ° and the angle β is 15 °.
第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２が下方を示すようにＸ線放射窓３３側から磁場Ｈａに視点をおいた場合を仮定すると、磁気偏向部１１０は、第１平面Ｓ１に垂直な左向きの磁場Ｈａを電子ビームに作用させる。
Assuming that the viewpoint is placed on the magnetic field Ha from the
高電圧電源１５は、陰極３６及び陽極ターゲット３５間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、陽極ターゲット３５にのみ高電圧（正の高電圧）を供給する。
The high
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。
A tube voltage V is applied between the
この実施形態において、高電圧電源１５は、陽極ターゲット３５に＋Ｖの電圧を供給している。陰極３６、及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１の表面部３４は接地されている（０Ｖ）。
In this embodiment, the high
集束電源１７は、陰極３６及び集束電極３７間に集束電圧を供給するためのものである。集束電極３７の電位をＶＦとすると、集束電圧は、ＶＦ−ＶＣである。集束電圧は、陽極ターゲット３５に印加される電圧よりも小さい。
The focusing
このように構成されたＸ線管３０では、例えば、陽極ターゲット３５に＋１００ｋＶ以上の正の高電圧が印加される。陰極３６及び真空外囲器３１の表面部３４は接地されている。陰極３６の電子放出源３６ａには電流が与えられる。集束電極３７には、例えば数ｋＶの正の電圧が印加される。
In the
これにより陰極３６から放出される電子ビームは、集束電極３７により集束された後に磁気偏向部１１０により連続的に偏向され、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線放射窓３３を透過して外部へ放射される。焦点Ｆから放出される反跳電子は反跳電子捕捉面３５ｄに衝撃される。
As a result, the electron beam emitted from the
上記のように構成された第１の実施形態に係るＸ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、磁気偏向部１１０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、集束電極３７と、真空外囲器３１とを備えている。陽極ターゲット３５は正の高電位に設定され、陰極３６と、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１とは接地されている。集束電極３７は上記正の高電位よりも小さい正の電位に設定される。
The
第１方向ｄ１は、ターゲット面３５ｂにほぼ垂直であり、電子ビームは、真空外囲器３１（表面部３４）と陽極ターゲット３５との間に作用する電界の影響を受ける。しかしながら、電子ビームには、磁気偏向部１１０によりターゲット面３５ｂに平行で、かつ第１平面Ｓ１に垂直となる磁場Ｈａを作用させることができる。しかも、磁場Ｈａは、陰極３６と陽極ターゲット面３５ｂとの間の空間全域に亙ってつくることができる。これにより、角度αを２０°とし、第２方向ｄ２から電子ビームをターゲット面３５ｂに入射させることができる。なお、磁場Ｈａは管電圧Ｖに応じて値を設定する必要がある。管電圧を変える場合には、それに応じて磁場Ｈａの値を変更する。
The first direction d1 is substantially perpendicular to the
電子放出源３６ａからの電子ビームは、磁場Ｈａに突入する前に、集束電極３７の作用によってその向きが揃えられる。したがって、ほぼ全ての電子の軌道が実質的に同一のトコロイド様曲線を磁場Ｈａへの突入位置分だけ平行にずらしたものとなる。これにより、焦点Ｆの形状の歪みや焦点Ｆの電子密度分布の不均一性を小さくすることが可能となる。
The direction of the electron beam from the
陰極接地管（陰極３６が接地されるＸ線管３０）であっても、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させることができるため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
Even in the case of a cathode grounded tube (
第２方向ｄ２と、第３方向ｄ３とは同一の第１平面Ｓ１に沿った方向である。このため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を一層増大させることができる。
The second direction d2 and the third direction d3 are directions along the same first plane S1. For this reason, the X-ray output emitted from the
反跳電子は、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散乱することから、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すことになる。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０°より大きく４０°以下の範囲内の何れかである場合（０°＜α≦４０°）に得ることができる。
上記の効果をより高めるためには、角度αが５°より大きく３０°以下の範囲内の何れかである（５°＜α≦３０°）ことがより好ましい。
The recoil electrons are scattered with the angular distribution that increases in the direction from the focal point F toward the
In order to further enhance the above effect, it is more preferable that the angle α is in the range of more than 5 ° and 30 ° or less (5 ° <α ≦ 30 °).
Ｘ線放射窓３３は、反跳電子が多く散乱する側に位置している。しかしながら、表面部３４（Ｘ線放射窓３３）は陰極３６と同電位（接地電位）に設定されているため、表面部３４付近の電界の影響により、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かって放出される反跳電子を押し戻し反跳電子捕捉面３５ｄに衝撃させることができる。
The
これにより、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を防止することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。即ち、Ｘ線放射窓３３の温度上昇を確実に低減することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができ、ひいては真空外囲器３１の真空破壊を防止することができる。
Thereby, the direct hit of the recoil electrons to the
上記のことから、Ｘ線管３０が陰極接地方式である場合においてもターゲット面３５ｂに対する電子ビームの不所望な偏向を抑制しＸ線出力を増大させることができ、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管装置１０を得ることができる。
From the above, even when the
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線放射窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線放射窓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、ガラス、アルミナ等のセラミクスのうちの何れか１つに代替したりすることが可能となる。
In addition, X-rays can be emitted more frequently or X-rays can be continuously emitted for a longer time. Further, the thickness of the
次に、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置１０の磁気偏向部１１０の変形例について説明する。磁気偏向部１１０は、磁場Ｈａを作用させたが、これに限定されるものではなく種々変形可能であり、陰極３６から放出される電子ビームの向き（第１方向ｄ１）に応じて１以上の磁場を作用させ、ターゲット面３５ｂに第２方向ｄ２から電子ビームを入射することができればよい。
Next, a modified example of the
次に、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置１０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。
Next, a modification of the
次に、上述した第１の実施形態に係るＸ線管装置１０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線管装置１０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交流磁場を発生させる偏向部をさらに備えていてもよい。上記偏向部は、焦点位置補正部として機能し、磁気偏向部１１０の磁場Ｈａが作用する空間より陰極３６に近い空間に直流磁場である補正磁場をつくることもできる。これにより、偏向部は、補正磁場を電子ビームに作用させ、電子ビームを偏向させ、焦点Ｆの位置を微調整することができる。
Next, a modified example of the
The
図２は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例を示す模式図であり、ターゲット面３５ｂに沿った方向から見た図である。図３は、図２に示した陽極ターゲット３５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Ｆがターゲット面３５ｂ上を移動する様子を示す図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a modification of the
例えば、図２に示すように、Ｘ線管装置１０は、偏向電源１０５及び偏向電源制御部１０６をさらに備えている。Ｘ線管装置１０は、焦点位置補正部としての偏向部１００をさらに備えている。
For example, as shown in FIG. 2, the
偏向部１００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１００は、集束電極３７よりも陰極３６に近く、かつ磁場Ｈａが作用する空間より狭い空間に磁場Ｈｃを発生させる。偏向部１００は、この磁場Ｈｃを第１方向ｄ１に向かう電子ビームに作用させ、図２に示す偏向角θが得られるよう、上記電子ビームを偏向させる。磁場Ｈｃの向きは、第１平面Ｓ１に垂直な左向き又は右向きに調整可能である。
The deflecting
偏向電源１０５は偏向部１００のコイルに電流を供給するものである。偏向電源制御部１０６は、偏向電源１０５が偏向部１００に供給する電流を制御するものである。偏向部１００、偏向電源１０５及び偏向電源制御部１０６は、焦点位置移動用の偏向磁場発生ユニットを構成している。
The
偏向電源制御部１０６は、焦点Ｆが連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源１０５が偏向部１００に供給する電流を制御することができる。偏向部１００は、制御された電流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１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１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１００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。
The deflection power
また、Ｘ線管装置１０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１００によってターゲット面３５ｂを十分速い速度で走査することにより、焦点Ｆ温度の上昇を軽減することができる。
In addition, when the
Further, the electron beam can reduce the rise in the focus F temperature by scanning the
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１０５は偏向部１００に比較的大きい電流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線管装置１０を実現することができない。
When the angle α is around 90 ° (90 ° ± 20 °), the deflection angle θ of the electron beam needs to be relatively large in order to move the position of the focal point F. For this reason, the
これに対し、０°＜α≦４０°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１０５が偏向部１００に供給する電流を小さくすることができる。言い換えると、焦点Ｆの移動（Ｚ方向への実効焦点の移動、又はＸ方向への実焦点の移動）に必要な偏向パワーは少なくて済む。このため、電子ビームをエネルギ効率よく偏向することができる。ここで、第２平面Ｓ２はＸ−Ｙ平面から傾斜している。焦点Ｆは、ターゲット面３５ｂ上をＸ方向に移動する。なお、偏向電源制御部１０６は、偏向電源１０５が偏向部１００に一定の直流成分の電流を供給するように制御することにより、焦点Ｆの位置を微調整することも可能である。
On the other hand, when 0 ° <α ≦ 40 °, the deflection angle θ of the electron beam for moving the focal point F by the same distance can be made smaller than when the angle α is around 90 °. That is, the current supplied from the
上記第１の実施形態に係るＸ線管装置１０は、他の形態の焦点位置補正部を備えてもよい。例えば焦点位置補正部は、電場を利用して焦点Ｆの位置を微調整するものであってもよい。
The
電場を利用して焦点Ｆの位置を微調整する場合の変形例について説明する。図４は、当該変形例を示す模式図であり、ターゲット面３５ｂに沿った方向から見た図である。
A modification in the case of finely adjusting the position of the focus F using an electric field will be described. FIG. 4 is a schematic view showing the modification, and is a view seen from the direction along the
図４に示すように、Ｘ線管装置１０は、焦点位置補正部としての一対の電極１６１，１６２と、偏向電源１６３と、偏向電源制御部１６４とをさらに備えている。
As shown in FIG. 4, the
電極１６１，１６２は、真空外囲器３１の内部において、陰極３６と集束電極３７との間に配置される。電極１６１，１６２は、集束電極３７よりも陰極３６に近い空間に電場Ｅを発生させる。電極１６１，１６２は、この電場Ｅを第１方向ｄ１に向かう電子ビームに作用させ、偏向角θが得られるよう、上記電子ビームを偏向させる。
The
偏向電源１６３は、電極１６１，１６２に電圧を印加するものである。偏向電源制御部１６４は、偏向電源１６３が電極１６１，１６２に印加する電圧を制御するものである。電極１６１，１６２、偏向電源１６３及び偏向電源制御部１６４は、焦点位置移動用の偏向電場発生ユニットを構成している。
The
偏向電源制御部１６４は、焦点Ｆが連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源１６３が電極１６１，１６２に印加する電圧を制御することができる。電極１６１，１６２に制御された電圧が印加されることにより、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、図３に示したように焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させることができる。
The deflection power
次に、第２の実施形態に係るＸ線管装置について説明する。第２の実施形態では、Ｘ線管装置の基本的な他の概念を説明する。第２の実施形態の概念は、第１の実施形態の概念に類似したものである。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は、第２の実施形態に係るＸ線管装置１０を示す模式図であり、ターゲット面３５ｂに沿った方向から見た図である。
Next, an X-ray tube apparatus according to the second embodiment will be described. In the second embodiment, another basic concept of the X-ray tube apparatus will be described. The concept of the second embodiment is similar to the concept of the first embodiment. In this embodiment, the same functional parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 5 is a schematic diagram showing the
図５に示すように、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、高電圧電源１５と、集束電源１７と、第１磁気偏向部としての磁気偏向部１１０と、偏向電源１１５とを備えている。Ｘ線管装置１０は、さらに高電圧電源１６と、第２磁気偏向部としての磁気偏向部１２０と、偏向電源１２５と、冷却器（クーラーユニット）３と、冷却液７とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
陰極３６には負の高電圧が印加されている。電子放出源３６ａには陰極３６に印加される電圧（負の高電圧）及び電流が供給される。陰極カップ３６ｂには、陰極３６に印加される電圧（負の高電圧）の他、電子ビームを整形するための例えば１０ｋＶ以下の電圧が印加されている。陰極カップ３６ｂに与える電圧値を変更可能としてもよい。
陽極ターゲット３５には正の高電圧が印加される。
A negative high voltage is applied to the
A positive high voltage is applied to the
真空外囲器３１は、真空容器３２、Ｘ線放射窓３３及び表面部３４を有している。真空外囲器３１の内部に磁場Ｈａ及び後述する磁場Ｈｂの作用を許可するため、真空容器３２（真空外囲器３１）は、銅、ステンレス、アルミニウム等の非磁性の金属、及びガラス、セラミクス等の絶縁物で形成されている。この実施形態において、真空容器３２は銅で形成されている。真空容器３２は側壁３２ａ及び上壁３２ｂを有している。
この実施形態において、第３方向ｄ３（利用Ｘ線束の中心）はＸ線放射窓３３の平面に垂直な方向である。
The
In this embodiment, the third direction d3 (the center of the utilized X-ray flux) is a direction perpendicular to the plane of the
表面部３４は、Ｘ線放射窓３３、側壁３２ａ及び上壁３２ｂを含む領域の真空側の表面を形成している。ここでは、表面部３４は、金属で形成され接地されている。表面部３４（上壁３２ｂ）はＸ線放射窓３３から外れた反跳電子捕捉面３４ａを有している。真空容器３２（真空外囲器３１）、特に反跳電子捕捉面３４ａを形成する材料としては、熱伝導性に優れ、かつ比較的安価な銅又は銅合金が好適である。
The
磁気偏向部１１０は、集束電極３７にて集束された電子ビームを偏向させ電子ビームの進行方向を第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に連続的に変化させる磁場（第１磁場）Ｈａを陰極３６と陽極ターゲット面３５ｂとの間の空間全域に亙ってつくる。この実施形態において、磁気偏向部１１０は、磁場Ｈａを陽極ターゲット３５の表面（ターゲット面３５ｂ）に平行で、かつ第１平面Ｓ１に垂直となるようにつくる。
The
角度αは、０°より大きく４０°以下である（０°＜α≦４０°）。なお、この実施形態において、角度αは、第１方向ｄ１の向き及び磁場Ｈａの大きさに依存している。角度β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２０°であり、角度βは１５°である。 The angle α is greater than 0 ° and not more than 40 ° (0 ° <α ≦ 40 °). In this embodiment, the angle α depends on the direction of the first direction d1 and the magnitude of the magnetic field Ha. The angle β is not particularly limited, but is set within a range of 5 ° to 25 °, for example. In this embodiment, the angle α is 20 ° and the angle β is 15 °.
磁気偏向部１２０は、真空外囲器３１の外側に配置されている。磁気偏向部１２０は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かって放出される反跳電子を偏向させＸ線放射窓３３から外れた上壁３２ｂの反跳電子捕捉面３４ａに衝撃させる磁場（第２磁場）Ｈｂをつくる。
The
磁気偏向部１２０は、図示しない２個の磁極と、磁極を接続したヨーク１２２と、ヨーク１２２に巻かれたコイル１２３とを有している。この実施形態において、磁気偏向部１２０は、電磁石を利用しているが、これに限定されるものではなく永久磁石を利用するものであってもよい。
偏向電源１２５は、磁気偏向部１２０のコイル１２３に電流を供給するものである。磁気偏向部１２０及び偏向電源１２５は、偏向磁場発生ユニットを形成している。磁気偏向部１２０は、磁場Ｈｂにより反跳電子に作用するローレンツ力を利用するものである。
The
The
第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２が下方を示すようにＸ線放射窓３３側から磁場Ｈａ及び磁場Ｈｂに視点をおいた場合を仮定すると、磁気偏向部１１０は第１平面Ｓ１に垂直な左向きの磁場Ｈａを電子ビームに作用させ、磁気偏向部１２０は第１平面Ｓ１に垂直な左向きの磁場Ｈｂを反跳電子に作用させる。
Assuming that the viewpoint is placed on the magnetic field Ha and the magnetic field Hb from the
高電圧電源１５、１６は、陰極３６及び陽極ターゲット３５間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は陽極ターゲット３５に高電圧（正の高電圧）を供給し、高電圧電源１６は陰極３６に高電圧（負の高電圧）を供給する。
The high
冷却液７は、反跳電子捕捉面３４ａに重なった上壁３２ｂの外面に位置した冷却路を流れる。冷却液７には、上壁３２ｂに発生する熱の少なくとも一部が伝達される。この実施形態において、上壁３２ｂを壁の一部とする熱伝導性に優れた容器１３０が取り付けられ、冷却路は容器１３０の内部に形成されている。
The
冷却器３は、ホースなどの導管を介して容器１３０に連通されている。冷却器３は、容器１３０内の冷却液７を放熱及び循環させるものである。冷却器３は、ポンプ４及び熱交換器５を有している。ポンプ４は、容器１３０側から取り入れた冷却液７を熱交換器５に吐出し、容器１３０内の冷却液７を循環させる。熱交換器５は、供給される冷却液７を冷却する。
The cooler 3 communicates with the
反跳電子が反跳電子捕捉面３４ａを衝撃することにより、上壁３２ｂ（反跳電子捕捉面３４ａ）に熱が発生するが、上壁３２ｂに発生する熱の少なくとも一部は冷却液７に伝達され、冷却液７を介してＸ線管３０の外部へ放出される。このため、真空容器３２の破損を防止することができ、ひいては真空外囲器３１の真空破壊を防止することができる。
When recoil electrons bombard the recoil
この実施形態において、高電圧電源１５は陽極ターゲット３５に＋Ｖ／２の電圧を供給し、高電圧電源１６は陰極３６に−Ｖ／２の電圧を供給している。Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１の表面部３４は接地されている（０Ｖ）。
In this embodiment, the high
このように構成されたＸ線管３０では、例えば、陽極ターゲット３５に正の高電圧を印加し、陰極３６に負の高電圧を印加する。真空外囲器３１の表面部３４は接地されている。陰極３６の電子放出源３６ａには、電流が与えられる。集束電極３７には、陰極３６に印加される負の高電圧（−Ｖ／２）よりも大きく、かつ陽極ターゲット３５に印加される正の高電圧（＋Ｖ／２）よりも小さい集束電圧が印加される。
In the
これにより陰極３６から放出される電子ビームは、集束電極３７により集束された後に磁気偏向部１１０により連続的に偏向され、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線放射窓３３を透過して外部へ放射される。焦点Ｆから放出される反跳電子は、磁気偏向部１２０により連続的に偏向され、反跳電子捕捉面３４ａに衝撃される。
As a result, the electron beam emitted from the
上記のように構成された第２の実施形態に係るＸ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、磁気偏向部１１０と、磁気偏向部１２０と、冷却器３と、冷却液７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、集束電極３７と、真空外囲器３１とを備えている。陽極ターゲット３５は正の高電位に設定され、陰極３６は負の高電位に設定され、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。集束電極３７は上記負の高電位よりも大きく、かつ上記正の高電位よりも小さい電位に設定される。
The
電子ビームには、磁気偏向部１１０によりターゲット面３５ｂに平行で、かつ第１平面Ｓ１に垂直となる磁場Ｈａを作用させることができる。しかも、磁場Ｈａは、陰極３６と陽極ターゲット面３５ｂとの間の空間全域に亙ってつくることができる。これにより、角度αを２０°とし、第２方向ｄ２から電子ビームをターゲット面３５ｂに入射させることができる。
A magnetic field Ha parallel to the
電子放出源３６ａからの電子ビームは、磁場Ｈａに突入する前に、集束電極３７の作用によってその向きが揃えられる。したがって、ほぼ全ての電子の軌道が実質的に同一のトコロイド曲線を磁場Ｈａへの突入位置分だけ平行にずらしたものとなる。これにより、焦点Ｆの形状の歪みや焦点Ｆの電子密度分布の不均一性を小さくすることが可能となる。
The direction of the electron beam from the
中性点接地管（真空外囲器３１が接地され、陰極３６に−Ｖ／２の電圧が印加され、陽極ターゲット３５に＋Ｖ／２の電圧が印加されるＸ線管３０）であっても、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させることができるため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
Even a neutral point grounding tube (
第２方向ｄ２と、第３方向ｄ３とは同一の第１平面Ｓ１に沿った方向である。このため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を一層増大させることができる。
The second direction d2 and the third direction d3 are directions along the same first plane S1. For this reason, the X-ray output emitted from the
反跳電子は、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散乱することから、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すことになる。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０°より大きく４０°以下の範囲内の何れかである場合（０°＜α≦４０°）に得ることができる。
上記の効果をより高めるためには、角度αが５°より大きく３０°以下の範囲内の何れかである（５°＜α≦３０°）ことがより好ましい。
The recoil electrons are scattered with the angular distribution that increases in the direction from the focal point F toward the
In order to further enhance the above effect, it is more preferable that the angle α is in the range of more than 5 ° and 30 ° or less (5 ° <α ≦ 30 °).
Ｘ線放射窓３３は、反跳電子が多く散乱する側に位置している。しかも、陰極３６は負の高電位に設定され、表面部３４（Ｘ線放射窓３３）は接地電位に設定されている。しかしながら、磁気偏向部１２０による磁場Ｈｂの作用により、反跳電子を偏向させ、反跳電子を反跳電子捕捉面３４ａに衝撃させることができる。
The
これにより、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を低減することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。Ｘ線放射窓３３の温度上昇を低減することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができ、ひいては真空外囲器３１の真空破壊を防止することができる。
Thereby, the direct hit of the recoil electron to the
反跳電子が反跳電子捕捉面３４ａを衝撃することにより、上壁３２ｂ（反跳電子捕捉面３４ａ）に熱が発生するが、上壁３２ｂに発生する熱の少なくとも一部を冷却液７に伝達することができる。このため、真空容器３２の破損を防止することができ、ひいては真空外囲器３１の真空破壊を防止することができる。
When recoil electrons bombard the recoil
なお、磁場Ｈａは管電圧Ｖに応じて値を設定する必要がある。管電圧を変える場合には、それに応じて磁場Ｈａの値を変更する。また、磁場Ｈｂも管電圧Ｖに応じて値を設定することが好ましい。管電圧を変える場合には、それに応じて磁場Ｈｂの値を変更することが好ましい。 The magnetic field Ha needs to be set according to the tube voltage V. When changing the tube voltage, the value of the magnetic field Ha is changed accordingly. The magnetic field Hb is also preferably set according to the tube voltage V. When changing the tube voltage, it is preferable to change the value of the magnetic field Hb accordingly.
上記のことから、Ｘ線管３０が中性点接地方式である場合においてもターゲット面３５ｂに対する電子ビームの不所望な偏向を抑制しＸ線出力を増大させることができ、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管装置を得ることができる。
From the above, even when the
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線放射窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線放射窓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、ガラス、アルミナ等のセラミクスのうちの何れか１つに代替したりすることが可能となる。
In addition, X-rays can be emitted more frequently or X-rays can be continuously emitted for a longer time. Further, the thickness of the
次に、上記第２の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例について説明する。図６は、上記第２の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例を示す模式図であり、ターゲット面３５ｂに沿った方向から見た図である。
Next, a modification of the
図６に示すように、当該変形例に係るＸ線管装置１０においては、集束電極３７が真空外囲器３１の表面部３４に接続されている。すなわち、集束電極３７は、表面部３４と同じく接地されている。当該変形例に係るＸ線管装置１０は、集束電源１７を備えない。集束電極３７が接地されているため、集束電極３７に印加される集束電圧は、陰極３６に印加される負の高電圧よりも大きく、かつ陽極ターゲット３５に印加される正の高電圧よりも小さくなる。このような構成においても、集束電極３７は電子ビームを集束させることができる。
As shown in FIG. 6, in the
第２の実施形態及び上記変形例に係るＸ線管装置１０は、偏向部１００、偏向電源１０５及び偏向電源制御部１０６を有した偏向磁場発生ユニットを備えていてもよい。また、第２の実施形態及び上記変形例に係るＸ線管装置１０は、電極１６１，１６２、偏向電源１６３及び偏向電源制御部１６４を有した偏向電場発生ユニットを備えていてもよい。これらの場合、焦点Ｆの位置を補正することができる。
The
次に、第３の実施形態に係るＸ線管装置について説明する。第３の実施形態では、Ｘ線管装置の基本的な他の概念を説明する。第３の実施形態の概念は、第２の実施形態の概念に類似したものである。この実施形態において、上記第１及び第２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は、第３の実施形態に係るＸ線管装置１０を示す模式図であり、ターゲット面３５ｂに沿った方向から見た図である。
Next, an X-ray tube apparatus according to a third embodiment will be described. In the third embodiment, another basic concept of the X-ray tube apparatus will be described. The concept of the third embodiment is similar to the concept of the second embodiment. In this embodiment, the same reference numerals are given to the same functional parts as those in the first and second embodiments, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 7 is a schematic view showing the
図７に示すように、Ｘ線管装置１０は、高電圧電源１５無しに形成されている以外、図５を用いて説明した上記第２実施形態に係るＸ線管装置と同様に形成されている。Ｘ線管３０は、陽極接地管（陽極ターゲット３５が接地されるＸ線管）である。
As shown in FIG. 7, the
高電圧電源１６は、陰極３６及び陽極ターゲット３５間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１６は陰極３６に高電圧（負の高電圧）を供給する。陽極ターゲット３５及び真空外囲器３１（表面部３４）は接地（接地電位に設定）されている。この実施形態において、高電圧電源１６は陰極３６に−Ｖの電圧を供給している。陽極ターゲット３５及び真空外囲器３１の表面部３４は接地されている（０Ｖ）。
The high
このように構成されたＸ線管３０では、例えば、陰極３６に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の表面部３４は接地されている。陰極３６の電子放出源３６ａには、電流が与えられる。集束電極３７には、陰極３６に印加される負の高電圧（−Ｖ）よりも大きく、かつ陽極ターゲット３５に印加される電圧（０Ｖ）よりも小さい集束電圧が印加される。
In the
これにより陰極３６から放出される電子ビームは、集束電極３７により集束された後に磁気偏向部１１０により連続的に偏向され、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線放射窓３３を透過して外部へ放射される。焦点Ｆから放出される反跳電子は、磁気偏向部１２０により連続的に偏向され、反跳電子捕捉面３４ａに衝撃される。
As a result, the electron beam emitted from the
上記のように構成された第３の実施形態に係るＸ線管装置１０は、高電圧電源１５無しに形成されている以外、上記第２実施形態に係るＸ線管装置と同様に形成されているため、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を低減する効果を得ることができる。なお、磁場Ｈａは管電圧Ｖに応じて値を設定する必要がある。管電圧を変える場合には、それに応じて磁場Ｈａの値を変更する。また、磁場Ｈｂも管電圧Ｖに応じて値を設定することが好ましい。管電圧を変える場合には、それに応じて磁場Ｈｂの値を変更することが好ましい。
The
上記のことから、Ｘ線管３０が陽極接地方式である場合においても、第１および第２の実施形態と同様にして、ターゲット面３５ｂに対して浅い角度で電子ビームを入射させることにより、Ｘ線出力を増大させることができ、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管装置を得ることができる。
From the above, even when the
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線放射窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線放射窓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、ガラス、アルミナ等のセラミクスのうちの何れか１つに代替したりすることが可能となる。
In addition, X-rays can be emitted more frequently or X-rays can be continuously emitted for a longer time. Further, the thickness of the
また、電子放出源３６ａからの電子ビームは、磁場Ｈａに突入する前に、集束電極３７の作用によってその向きが揃えられる。したがって、ほぼ全ての電子の軌道が実質的に同一のトコロイド様曲線を磁場Ｈａへの突入位置分だけ平行にずらしたものとなる。これにより、焦点Ｆの形状の歪みや焦点Ｆの電子密度分布の不均一性を小さくすることが可能となる。
Also, the direction of the electron beam from the
上記第３の実施形態に係るＸ線管装置１０は、偏向部１００、偏向電源１０５及び偏向電源制御部１０６を有した偏向磁場発生ユニットを備えていてもよい。また、上記第３の実施形態に係るＸ線管装置１０は、電極１６１，１６２、偏向電源１６３及び偏向電源制御部１６４を有した偏向電場発生ユニットを備えていてもよい。これらの場合、焦点Ｆの位置を補正することができる。
The
次に、第４の実施形態に係るＸ線管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。ここで、本実施形態に係るＸ線管装置は、上記第１の実施形態に係るＸ線管装置の実施例に相当する。 Next, an X-ray tube apparatus according to a fourth embodiment will be described. In this embodiment, the same functional parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Here, the X-ray tube apparatus according to the present embodiment corresponds to an example of the X-ray tube apparatus according to the first embodiment.
図８は、第４の実施形態に係るＸ線管装置を示す断面図である。図９は、図８の線ＩＸ−ＩＸに沿ったＸ線管装置の断面図であり、一部にＸ線管装置の正面図を含んでいる図である。図１０は、上記第４の実施形態に係るＸ線管装置の一部を示す斜視図であり、磁気偏向部を示す図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing an X-ray tube apparatus according to the fourth embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view of the X-ray tube apparatus taken along line IX-IX in FIG. 8, and includes a part of the front view of the X-ray tube apparatus. FIG. 10 is a perspective view showing a part of the X-ray tube apparatus according to the fourth embodiment, and shows a magnetic deflection unit.
図８、図９及び図１０に示すように、Ｘ線管装置１０は、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、Ｘ線管３０とハウジング２０との間の空間に充填された冷却液６と、回転駆動装置としてのステータコイル９１０と、磁気偏向部１１０とを備えている。図示しないが、Ｘ線管装置１０は、上記高電圧電源１５と、集束電源１７と、偏向電源１１５とをさらに備えている。
As shown in FIGS. 8, 9, and 10, the
ハウジング２０は、ハウジング本体２０ａと、蓋部２０ｂとを有している。ハウジング本体２０ａの開口端の内縁側は、蓋部２０ｂに対向し接触している。ハウジング本体２０ａ及び蓋部２０ｂは、図示しない締め具により締め付けられている。ハウジング本体２０ａ及び蓋部２０ｂ間の隙間は、図示しない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６の漏れを防止する機能を有している。
The
ハウジング２０には、ゴムベローズ（ゴム膜）２１が設けられ、冷却液６の圧力調整が行われている。この実施形態において、ゴムベローズ２１は蓋部２０ｂに設けられている。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。
The
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、非磁性の金属で形成された真空容器３２と、高電圧絶縁部材４０と、絶縁部材３８とを備えている。高電圧絶縁部材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３８には陰極３６が間接的に取り付けられている。
The
陰極３６には集束電極３７が間接的に取り付けられている。図１１は、集束電極３７の取り付け態様の一例を示す断面図である。陰極３６は、電子放出源３６ａと、陽極ターゲット３５側を開放して電子放出源３６ａを収容する陰極カップ３６ｂとを備えている。集束電極３７は、絶縁部材５１を介して陰極カップ３６ｂに取り付けられている。絶縁部材５１は、例えばセラミックなどの絶縁性の材料を環状に形成したものである。
A focusing
陽極ターゲット３５、陰極３６及び集束電極３７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線放射窓３３は、真空容器３２（側壁３２ａ）に気密に設けられている。表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む真空容器３２の内側に設けられ、陰極３６と実質上同電位に設定されている。
The
陽極ターゲット３５は、円環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には、第２方向ｄ２から電子ビームが入射されることにより第３方向ｄ３に利用Ｘ線束を放出する焦点Ｆが形成される（図１）。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。陽極ターゲット３５は、管軸を中心に回転可能である。陽極ターゲット３５には正の高電圧が印加される。
The
陰極３６には電圧供給端子５４が接続されている。電圧供給端子５４は、陰極３６を接地電位に設定する。また、電圧供給端子５４は、集束電源１７に接続されており、集束電極３７に例えば数ｋＶの正の電圧を印加する。
A
Ｘ線管３０は、ロータ９２０、軸受け９３０、固定軸１及び回転体２を備えている。固定軸１は円柱状に形成され、高電圧絶縁部材４０に固定されている。固定軸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、固定軸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、接続部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。
The
高電圧絶縁部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材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。高電圧絶縁部材４０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面４１を有している。この実施の形態において、外部端面４１は平面である。
The high
外部端面４１上には、電圧供給端子４４が設けられている。電圧供給端子４４は固定軸１に接続されている。この実施の形態において、電圧供給端子４４は高電圧供給端子である。電圧供給端子４４は、固定軸１等を介して陽極ターゲット３５に高電圧を供給するものである。
支持部材２５は、円環状に形成されている。支持部材２５は、高電圧絶縁部材４０をハウジング２０に対し液密に支持するものである。
A
The
絶縁部材３８は、真空外囲器３１の一部を形成している。電圧供給端子５４は、絶縁部材３８を貫通して設けられている。真空外囲器３１の外部に露出した電圧供給端子５４は、モールド絶縁部３９で覆われている。モールド絶縁部３９は、ゴム材等のモールド絶縁材で形成されている。このため、電圧供給端子５４は、防水が施され、電気的に絶縁されている。電圧供給端子５４は低膨張合金であるＫＯＶ部材５５で支持されている。ＫＯＶ部材５５及び陰極３６間、並びにＫＯＶ部材５５及び絶縁部材３８間は、ろう付けされている。
The insulating
高電圧コネクタ３００は、有底筒状のハウジング３０１と、ハウジング３０１内にその先端が挿入されたケーブル３０２と、ハウジング３０１内に充填され、ケーブル３０２の端子３０２ａをハウジング３０１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３０３と、この固定部３０３と底部４７の外部端面４１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３０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル３０２は、高電圧ケーブルである。固定部３０３は、電気絶縁材である。
The high-
この実施の形態において、高電圧コネクタ３００の電気絶縁材としての固定部３０３は、底部４７の外部端面４１に間接的に密着されている。なお、固定部３０３は、外部端面４１に直接密着されていても良い。高電圧コネクタ３００は、電圧供給端子４４に高電圧を与えるものである。
In this embodiment, the fixing
このように構成されたＸ線管装置１０は、次のように用いられる。高電圧コネクタ３００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート３０４が、それぞれ固定部３０３と、高電圧絶縁部材４０の外部端面４１とに密着するように押圧する。この実施形態において、陽極ターゲット３５自体がＸ線を遮蔽することができるため、高電圧コネクタ３００はＸ線遮蔽キャップ（Ｘ線遮蔽部）で覆われていない。
The
一方、ケーブル２０２は電圧供給端子５４に接続されている。ケーブル２０２はハウジング２０の外部に引き出されている。
On the other hand, the
冷却液６は、Ｘ線管３０とハウジング２０との間の空間に充填されている。冷却液６としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液６として水系冷却液を用いている。
The cooling
図１０に示すように、磁気偏向部１１０は、真空外囲器３１の外側に配置されている。磁気偏向部１１０は、電子ビームを偏向させ電子ビームの進行方向を第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に連続的に変化させる磁場Ｈａを陽極ターゲット３５の表面の近傍の空間につくる（図１）。
As shown in FIG. 10, the
磁気偏向部１１０は、２個の磁極１１１と、磁極を接続したヨーク１１２と、ヨーク１１２に巻かれたコイル１１３とを有している。この実施形態において、磁気偏向部１１０は、電磁石を利用しているが、これに限定されるものではなく永久磁石を利用するものであってもよい。
The
磁極１１１は、真空外囲器３１（陽極ターゲット３５）と対向した側にテーパ面を有している。第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２が下方を示し第３方向ｄ３が上方を示すようにＸ線放射窓３３側から磁気偏向部１１０に視点をおいた場合を仮定すると、左側の磁極１１１のテーパ面は右上がりであり、右側の磁極１１１のテーパ面は右下がりである。磁気偏向部１１０のコイル１１３には、図示しない偏向電源１１５から電流が与えられる（図１）。
The
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、高電圧電源１５から高電圧コネクタ３００、電圧供給端子４４、固定軸１、軸受け９３０、回転体２及び接続部３５ｃを介して陽極ターゲット３５に正の高電圧を印加する。さらに、集束電源１７から電圧供給端子５４を介して集束電極３７に例えば数ｋＶの正の電圧を印加する。陰極３６及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は、接地されている。
In the
これにより陰極３６から放出される電子ビームは、集束電極３７により集束された後に磁気偏向部１１０により連続的に偏向され、陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに浅い角度で入射される。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線放射窓３３及びＸ線放射窓２４を透過して外部へ放射される。焦点Ｆから放出される反跳電子は反跳電子捕捉面３５ｄに衝撃される。
As a result, the electron beam emitted from the
次に、図１を参照しながら本実施形態に係るＸ線管装置１０について説明する。
第１方向ｄ１、第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３は、第１平面Ｓ１に沿った方向である。第１方向ｄ１は、陽極ターゲット３５に向かう方向であり、第３方向ｄ３に垂直な方向である。第２平面Ｓ２から第２方向ｄ２がなす角度は、０°より大きく４０°以下である。
Next, the
The first direction d1, the second direction d2, and the third direction d3 are directions along the first plane S1. The first direction d1 is a direction toward the
上記のように構成された第４の実施形態に係るＸ線管装置によれば、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、ハウジング２０と、冷却液６と、磁気偏向部１１０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、集束電極３７と、真空外囲器３１とを備えている。陽極ターゲット３５は正の高電位に設定され、陰極３６と、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１とは接地されている。集束電極３７は陽極ターゲット３５に設定される上記正の高電位よりも低い正の電位に設定される。
According to the X-ray tube apparatus according to the fourth embodiment configured as described above, the
第１方向ｄ１は、ターゲット面３５ｂにほぼ垂直であり、電子ビームは、真空外囲器３１（表面部３４）と陽極ターゲット３５との間に作用する電界の影響を受ける。しかしながら、電子ビームには、磁気偏向部１１０によりターゲット面３５ｂに平行で、かつ第１平面Ｓ１に垂直となる磁場Ｈａを作用させることができる。しかも、磁場Ｈａは、陰極３６と陽極ターゲット面３５ｂとの間の空間全域に亙ってつくることができる。これにより、０°＜α≦４０°とし、第２方向ｄ２から電子ビームをターゲット面３５ｂに入射させることができる。
The first direction d1 is substantially perpendicular to the
電子放出源３６ａからの電子ビームは、磁場Ｈａに突入する前に、集束電極３７の作用によってその向きが揃えられる。したがって、ほぼ全ての電子の軌道が実質的に同一のトコロイド曲線を磁場Ｈａへの突入位置分だけ平行にずらしたものとなる。これにより、焦点Ｆの形状の歪みや焦点Ｆの電子密度分布の不均一性を小さくすることが可能となる。
The direction of the electron beam from the
陰極接地管であっても、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させることができるため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
第２方向ｄ２と、第３方向ｄ３とは同一の第１平面Ｓ１に沿った方向である。このため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を一層増大させることができる。
Even in the case of a cathode grounded tube, an electron beam can be made incident on the
The second direction d2 and the third direction d3 are directions along the same first plane S1. For this reason, the X-ray output emitted from the
反跳電子は、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散乱することから、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すことになる。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。
The recoil electrons are scattered with the angular distribution that increases in the direction from the focal point F toward the
上記の効果をより高めるためには、角度αが５°より大きく３０°以下の範囲内の何れかである（５°＜α≦３０°）ことがより好ましい。 In order to further enhance the above effect, it is more preferable that the angle α is in the range of more than 5 ° and 30 ° or less (5 ° <α ≦ 30 °).
Ｘ線放射窓３３は、反跳電子が多く散乱する側に位置している。しかしながら、表面部３４（Ｘ線放射窓３３）は陰極３６と同電位（接地電位）に設定されているため、表面部３４付近の電界の影響により、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かって放出される反跳電子を押し戻し反跳電子捕捉面３５ｄに衝撃させることができる。
The
これにより、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を防止することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。即ち、Ｘ線放射窓３３の温度上昇を確実に低減することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができ、ひいては真空外囲器３１の真空破壊を防止することができる。
Thereby, the direct hit of the recoil electrons to the
さらに、Ｘ線放射窓３３の加熱は抑制されるため、Ｘ線放射窓３３付近の冷却液６の沸騰を抑制することができる。冷却液６の沸騰にともなうガスの発生を抑制でき、Ｘ線の透過率に悪影響はおよばないため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
Furthermore, since heating of the
冷却液６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６は、高電圧絶縁部材４０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。
As the
また、高電圧絶縁部材４０は冷却液６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６に放散でき、高電圧絶縁部材４０に接続された高電圧コネクタ３００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ３００の絶縁性を確保することができる。
Further, since the high
上記のことから、Ｘ線管３０が陰極接地方式である場合においてもターゲット面３５ｂに対する電子ビームの不所望な偏向を抑制しＸ線出力を増大させることができ、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管装置１０を得ることができる。
From the above, even when the
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線放射窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線放射窓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、ガラス、アルミナ等のセラミクスのうちの何れか１つに代替したりすることが可能となる。上記Ｘ線管装置は、特にマンモグラフィー用途のＸ線管装置として最適である。
In addition, X-rays can be emitted more frequently or X-rays can be continuously emitted for a longer time. Further, the thickness of the
ここで、上記第４の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例について説明する。
第４の実施形態に係るＸ線管装置１０は、偏向部１００、偏向電源１０５及び偏向電源制御部１０６を有する偏向磁場発生ユニットを備えていてもよい。
Here, a modified example of the
The
また、第４の実施形態に係るＸ線管装置１０は、電極１６１，１６２、偏向電源１６３及び偏向電源制御部１６４を有する偏向電場発生ユニットを備えていてもよい。この場合において、電極１６１，１６２は、例えば陰極３６と集束電極３７との間に介在させて取り付けてもよい。
Further, the
図１２は、当該変形例に係るＸ線管装置１０における集束電極３７の取り付け態様を示す断面図である。この図に示す例において、電極１６１，１６２は、互いに離間した状態で、絶縁部材５２を介して陰極カップ３６ｂに取り付けられている。集束電極３７は、絶縁部材５２を介して電極１６１，１６２に取り付けられている。絶縁部材５２，５３は、例えばセラミックなどの絶縁性の材料を環状に形成したものである。電極１６１，１６２は、偏向電源１６３から電圧の印加を受けて、電子放出源３６ａから放出される電子ビームに作用する電場Ｅを発生させる。電極１６１，１６２に印加する電圧を制御することで電場Ｅを変化させ、電子ビームを選択的に偏向させることができる。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing how the focusing
また、電極１６１，１６２の機能を集束電極３７に持たせてもよい。図１３は、電極１６１，１６２の機能を集束電極３７に持たせる例を示す断面図である。図１３には、集束電極３７の上面図も併せて示し、この上面図において集束電極３７を破線で示している。この図に示す例において、集束電極３７は、電極１６１として機能する第１部分３７１と、電極１６２として機能する第２部分３７２とを備えている。第１部分３７１及び第２部分３７２は互いに離間している。集束電圧は、第１部分３７１及び第２部分３７２の双方に印加する。このとき、例えば第１部分３７１の電位を第２部分３７２の電位よりも僅かに高く設定することで、第１部分３７１及び第２部分３７２の間に電場Ｅが発生する。第１部分３７１及び第２部分３７２の少なくとも一方の電位を制御することで、電子放出源３６ａから放出される電子ビームに作用する電場Ｅを変化させ、電子ビームを選択的に偏向させることができる。
Further, the function of the
次に、第５の実施形態に係るＸ線管装置について説明する。この実施形態において、上記第４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。ここで、本実施形態に係るＸ線管装置は、上記第２の実施形態に係るＸ線管装置の実施例に相当する。 Next, an X-ray tube apparatus according to a fifth embodiment will be described. In this embodiment, the same functional parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Here, the X-ray tube apparatus according to the present embodiment corresponds to an example of the X-ray tube apparatus according to the second embodiment.
図１４は、第５の実施形態に係るＸ線管装置を示す断面図である。図１５は、図１４の線ＸＶ−ＸＶに沿ったＸ線管装置の断面図であり、一部にＸ線管装置の正面図を含んでいる図である。図１６は、上記第５の実施形態に係るＸ線管装置の一部を示す斜視図であり、磁気偏向部を示す図である。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing an X-ray tube apparatus according to the fifth embodiment. FIG. 15 is a cross-sectional view of the X-ray tube device taken along line XV-XV in FIG. 14, and includes a part of the front view of the X-ray tube device. FIG. 16 is a perspective view showing a part of the X-ray tube apparatus according to the fifth embodiment, and shows a magnetic deflection unit.
図１４、図１５及び図１６に示すように、Ｘ線管装置１０は、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、Ｘ線管３０とハウジング２０との間の空間に充填された冷却液６と、回転駆動装置としてのステータコイル９１０と、磁気偏向部１１０と、磁気偏向部１２０とを備えている。図示しないが、Ｘ線管装置１０は、上記高電圧電源１５と、偏向電源１１５と、高電圧電源１６と、集束電源１７と、偏向電源１２５とをさらに備えている。
As shown in FIGS. 14, 15, and 16, the
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、支持部材２６と、非磁性の金属で形成された真空容器３２と、高電圧絶縁部材４０と、高電圧絶縁部材５０とを備えている。高電圧絶縁部材４０には陽極ターゲット３５が間接的に取り付けられ、高電圧絶縁部材５０には陰極３６が間接的に取り付けられている。また、陰極３６には、例えば図１１に示す態様にて集束電極３７が取り付けられている。真空外囲器３１の内部は真空状態である。
The
この実施形態において、真空容器３２の上壁３２ｂに反跳電子の衝撃を受ける反跳電子捕捉面３４ａが形成されている。反跳電子捕捉面３４ａは、凹凸面である。凹凸面は、上壁３２ｂ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１平面Ｓ１に沿った方向に並べられ、第１平面Ｓ１に垂直な方向に延出して形成されている。反跳電子捕捉面３４ａを凹凸面とすることにより、反跳電子捕捉面３４ａは、多重反射により、反跳電子をより多く捕捉することができる。
In this embodiment, a recoil
Ｘ線放射窓３３は、第１平面Ｓ１に直交する方向に長軸を持つ矩形の平板状に形成されている。Ｘ線放射窓３３は、利用Ｘ線束を透過させる位置に配置されている。ここでは、Ｘ線放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。
The
この実施形態において、陽極ターゲット３５が焦点Ｆから放出する利用Ｘ線束の形状はファンビーム形状である。利用Ｘ線束において、Ｚ方向の長さはＹ方向（第１平面Ｓ１に垂直な方向）の長さより短い（図５）。
In this embodiment, the shape of the utilization X-ray bundle that the
支持部材２６は、円環状に形成され、高電圧絶縁部材５０に気密に接着されている。なお、真空容器３２も高電圧絶縁部材５０に気密に接着されている。支持部材２６は、蓋部２０ｂ（ハウジング２０）の開口に対向している。なお、支持部材２６と対向した側の蓋部２０ｂには円環状の溝部が形成されている。支持部材２６及び蓋部２０ｂ間の隙間は、上記溝部に設けられた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及び蓋部２０ｂ間の隙間から外部への冷却液６の漏れを防止する機能を有している。
The
高電圧絶縁部材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。高電圧絶縁部材５０の内部には電圧供給端子５４が設けられている。電圧供給端子５４は、外部端面５０Ｓを貫通している。電圧供給端子５４は、陰極３６に接続されている。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、陰極３６に負の高電圧を印加する。また、電圧供給端子５４は、集束電源１７に接続されており、例えば陰極３６に印加される負の高電圧よりも大きく、かつ陽極ターゲット３５に印加される正の高電圧よりも小さい電圧を集束電極３７に印加する。
The high
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と高電圧絶縁部材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。
The high-
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、高電圧絶縁部材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。
In this embodiment, the fixing
このように構成されたＸ線管装置１０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、高電圧絶縁部材５０の外部端面５０Ｓとに密着するように押圧する。
The
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。
An
冷却液６は、ハウジング２０内に充填されている。このため、上壁３２ｂの外面に位置するように、ハウジング２０内に冷却液６の流れる冷却路を形成することができる。冷却液６としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。ここでは、冷却液６として水系冷却液を用いている。
The cooling
ハウジング２０には、冷却液６の導入部２０ｉ及び排出部２０ｏが形成されている。導入部２０ｉは、上壁３２ｂに対向して位置している。ハウジング２０の外部には、図５に示した冷却器３が設けられ、ハウジング２０の導入部２０ｉ及び排出部２０ｏに連結されている。このため、冷却液６は、導入部２０ｉからハウジング２０内に導入され、排出部２０ｏからハウジング２０外に排出される。
The
冷却液６は、導入部２０ｉから上壁３２ｂの外面に噴出される。冷却液６は、上壁３２ｂの外面に垂直な方向に噴出される。反跳電子が衝撃され、熱を発生する上壁３２ｂの外面に衝突噴流を作用させることができるため、上壁３２ｂを冷却し易くすることができる。
The
磁気偏向部（第２磁気偏向部）１２０は、真空外囲器３１の外側に配置されている。磁気偏向部１１０は磁場（第１磁場）Ｈａをつくり、磁気偏向部１２０は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かって放出される反跳電子を偏向させＸ線放射窓３３から外れた表面部３４の反跳電子捕捉面３４ａに衝撃させる磁場（第２磁場）Ｈｂをつくる（図５）。
The magnetic deflection unit (second magnetic deflection unit) 120 is disposed outside the
磁気偏向部１２０は、２個の磁極１２１と、磁極を接続したヨーク１２２と、ヨーク１２２に巻かれたコイル１２３とを有している。この実施形態において、磁気偏向部１２０は、電磁石を利用しているが、これに限定されるものではなく永久磁石を利用するものであってもよい。
The
磁極１２１は、真空外囲器３１（陽極ターゲット３５）と対向した側にテーパ面を有している。第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２が下方を示し第３方向ｄ３が上方を示すようにＸ線放射窓３３側から偏向部１００に視点をおいた場合を仮定すると、左側の磁極１２１のテーパ面は右上がりであり、右側の磁極１２１のテーパ面は右下がりである。磁気偏向部１２０のコイル１２３には、図示しない偏向電源１２５から電流が与えられる（図５）。
The
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、高電圧電源１６から高電圧コネクタ２００に所定の高電圧を印加し、高電圧電源１５から高電圧コネクタ３００に所定の高電圧を印加する。さらに、集束電源１７から電圧供給端子５４を介して集束電極３７に例えば数ｋＶの正の電圧を印加する。
In the
高電圧コネクタ３００に印加される高電圧は、電圧供給端子４４、固定軸１、軸受け９３０、回転体２及び接続部３５ｃを介して陽極ターゲット３５に与えられる。陽極ターゲット３５の電位は、＋Ｖ／２に設定される。Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は、接地されている。
The high voltage applied to the
これにより陰極３６から放出される電子ビームは、集束電極３７により集束された後に磁気偏向部１１０により連続的に偏向され、陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに浅い角度で入射される。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線放射窓３３及びＸ線放射窓２４を透過して外部へ放射される。焦点Ｆから放出される反跳電子は、磁気偏向部１２０により連続的に偏向され、上壁３２ｂの反跳電子捕捉面３４ａに衝撃される。
As a result, the electron beam emitted from the
次に、図５を参照しながら本実施形態に係るＸ線管装置１０について説明する。
第１方向ｄ１、第２方向ｄ２及び第３方向ｄ３は、第１平面Ｓ１に沿った方向である。第１方向ｄ１は、陽極ターゲット３５に向かう方向であり、第３方向ｄ３に垂直な方向である。第２平面Ｓ２から第２方向ｄ２がなす角度は、０°より大きく４０°以下である。
Next, the
The first direction d1, the second direction d2, and the third direction d3 are directions along the first plane S1. The first direction d1 is a direction toward the
上記のように構成された第５の実施形態に係るＸ線管装置によれば、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、ハウジング２０と、冷却液６と、磁気偏向部１１０と、磁気偏向部１２０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、集束電極３７と、真空外囲器３１とを備えている。陽極ターゲット３５は正の高電位に設定され、陰極３６は負の高電位に設定され、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。集束電極３７は陰極３６に設定される負の高電位よりも大きく、かつ陽極ターゲット３５に設定される正の高電位よりも小さい電位に設定される。
According to the X-ray tube apparatus according to the fifth embodiment configured as described above, the
第１方向ｄ１は、ターゲット面３５ｂにほぼ垂直であり、電子ビームは、真空外囲器３１（表面部３４）と陽極ターゲット３５との間に作用する電界の影響を受ける。しかしながら、電子ビームには、磁気偏向部１１０によりターゲット面３５ｂに平行で、かつ第１平面Ｓ１に垂直となる磁場Ｈａを作用させることができる。しかも、磁場Ｈａは、陰極３６と陽極ターゲット面３５ｂとの間の空間全域に亙ってつくることができる。これにより、０°＜α≦４０°とし、第２方向ｄ２から電子ビームをターゲット面３５ｂに入射させることができる。
The first direction d1 is substantially perpendicular to the
電子放出源３６ａからの電子ビームは、磁場Ｈａに突入する前に、集束電極３７の作用によってその向きが揃えられる。したがって、ほぼ全ての電子の軌道が実質的に同一のトコロイド様曲線を磁場Ｈａへの突入位置分だけ平行にずらしたものとなる。これにより、焦点Ｆの形状の歪みや焦点Ｆの電子密度分布の不均一性を小さくすることが可能となる。
The direction of the electron beam from the
中性点接地管であっても、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させることができるため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
第２方向ｄ２と、第３方向ｄ３とは同一の第１平面Ｓ１に沿った方向である。このため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を一層増大させることができる。
Even in the case of a neutral point grounding tube, an electron beam can be made incident on the
The second direction d2 and the third direction d3 are directions along the same first plane S1. For this reason, the X-ray output emitted from the
反跳電子は、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散乱することから、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すことになる。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。
The recoil electrons are scattered with the angular distribution that increases in the direction from the focal point F toward the
上記の効果をより高めるためには、角度αが５°より大きく３０°以下の範囲内の何れかである（５°＜α≦３０°）ことがより好ましい。 In order to further enhance the above effect, it is more preferable that the angle α is in the range of more than 5 ° and 30 ° or less (5 ° <α ≦ 30 °).
Ｘ線放射窓３３は、反跳電子が多く散乱する側に位置している。しかも、陰極３６は負の高電位に設定され、表面部３４（Ｘ線放射窓３３）は接地電位に設定されている。しかしながら、磁気偏向部１２０による磁場Ｈｂの作用により、反跳電子を連続的に偏向させ、反跳電子を反跳電子捕捉面３４ａに衝撃させることができる。
The
これにより、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を低減することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。Ｘ線放射窓３３の温度上昇を低減することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができ、ひいては真空外囲器３１の真空破壊を防止することができる。
Thereby, the direct hit of the recoil electron to the
磁極１２１はテーパ面を有しているため、磁場Ｈｂを反跳電子により有効に作用させることができ、より多くの反跳電子を反跳電子捕捉面３４ａや、反跳電子捕捉面３４ａから外れた表面部３４の内面に衝撃させることができる。
Since the
さらに、Ｘ線放射窓３３の加熱は抑制されるため、Ｘ線放射窓３３付近の冷却液６の沸騰を抑制することができる。冷却液６の沸騰にともなうガスの発生を抑制でき、Ｘ線の透過率に悪影響はおよばないため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
Furthermore, since heating of the
反跳電子が反跳電子捕捉面３４ａを衝撃することにより、特に上壁３２ｂに熱が発生するが、上壁３２ｂに発生する熱の少なくとも一部を冷却液６に伝達することができる。しかも、上壁３２ｂに衝突噴流を作用させることができるため、上壁３２ｂを冷却し易くすることができる。このため、真空容器３２の破損を防止することができ、ひいては真空外囲器３１の真空破壊を防止することができる。
When the recoil electrons impact the recoil
冷却液６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６は、高電圧絶縁部材４０及び高電圧絶縁部材５０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。
As the
また、高電圧絶縁部材４０及び高電圧絶縁部材５０は冷却液６に接するため、陽極ターゲット３５からの熱及び陰極３６からの熱を効果的に冷却液６に放散でき、高電圧絶縁部材４０に接続された高電圧コネクタ３００の温度や、高電圧絶縁部材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、３００の絶縁性を確保することができる。
In addition, since the high
上記のことから、Ｘ線管３０への高電圧印加方式の如何にかかわらずにターゲット面３５ｂに対する電子ビームの不所望な偏向を抑制しＸ線出力を増大させることができ、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管装置を得ることができる。
From the above, regardless of the method of applying a high voltage to the
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線放射窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線放射窓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、ガラス、アルミナ等のセラミクスのうちの何れか１つに代替したりすることが可能となる。上記Ｘ線管装置は、特にＣＴ用途のＸ線管装置として最適である。
In addition, X-rays can be emitted more frequently or X-rays can be continuously emitted for a longer time. Further, the thickness of the
ここで、上記第５の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例について説明する。図１７は、上記第５の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例の一部を示す斜視図であり、磁気偏向部１４０を示す図である。
Here, a modified example of the
図１７に示すように、図１６に示した磁気偏向部１１０及び磁気偏向部１２０は共用されていてもよい。磁気偏向部１４０は、上記磁気偏向部１１０及び磁気偏向部１２０の機能を兼ねている。磁気偏向部１４０がつくる磁場は、電子ビームの進行方向を第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に連続的に変化させ、かつ、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かって放出される反跳電子を偏向させ反跳電子捕捉面３４ａに衝撃させる。
As shown in FIG. 17, the
また、第２の実施形態において図６を用いて説明したように、集束電極３７を真空外囲器３１の表面部３４に接続してもよい。
Further, as described with reference to FIG. 6 in the second embodiment, the focusing
また、上記第５の実施形態に係るＸ線管装置１０は、偏向部１００、偏向電源１０５及び偏向電源制御部１０６を有する偏向磁場発生ユニットを備えていてもよい。
The
また、上記第５の実施形態に係るＸ線管装置１０は、電極１６１，１６２、偏向電源１６３及び偏向電源制御部１６４を有する偏向電場発生ユニットを備えていてもよい。この場合において、電極１６１，１６２は、第４の実施形態において図１２を用いて説明したように陰極３６と集束電極３７との間に絶縁部材５２，５３を介して取り付けてもよい。また、第４の実施形態において図１３を用いて説明したように、電極１６１，１６２の機能を集束電極３７に持たせてもよい。
In addition, the
次に、第６の実施形態に係るＸ線管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。ここで、本実施形態に係るＸ線管装置は、上記第２の実施形態に係るＸ線管装置の他の実施例に相当する。 Next, an X-ray tube apparatus according to a sixth embodiment will be described. In this embodiment, the same reference numerals are given to the same functional parts as those in the fifth embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Here, the X-ray tube apparatus according to the present embodiment corresponds to another example of the X-ray tube apparatus according to the second embodiment.
図１８は、第６の実施形態に係るＸ線管装置を示す断面図である。図１９は、図１８の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿ったＸ線管装置の断面図であり、一部にＸ線管装置の正面図を含んでいる図である。図２０は、上記第６の実施形態に係るＸ線管装置の一部を示す斜視図であり、磁気偏向部、導入部及び排出部を示す図である。 FIG. 18 is a cross-sectional view showing an X-ray tube apparatus according to the sixth embodiment. FIG. 19 is a cross-sectional view of the X-ray tube apparatus taken along line XIX-XIX in FIG. 18, and includes a part of the front view of the X-ray tube apparatus. FIG. 20 is a perspective view showing a part of the X-ray tube apparatus according to the sixth embodiment, and shows a magnetic deflection part, an introduction part, and a discharge part.
この実施形態においては、冷却液６に絶縁油を使用している。Ｘ線管装置１０は、容器１３０を備えている。この実施形態において、上壁３２ｂを壁の一部とする熱伝導性に優れた容器１３０が取り付けられ、冷却路は容器１３０の内部に形成されている。
In this embodiment, insulating oil is used for the
冷却器３は、ホースなどの導管を介して容器１３０に連通されている（図７）。冷却器３は、容器１３０内の冷却液７を放熱及び循環させるものである。この実施形態においては、冷却液７に水系冷却液を使用している。冷却器３は、排出部２０ｏから取り入れた冷却液７を冷却し、導入部２０ｉから容器１３０内に吐出する。
The cooler 3 is communicated with the
上記のように構成された第６の実施形態に係るＸ線管装置１０によれば、上壁３２ｂを冷却する構成以外、上記第５実施形態に係るＸ線管装置１０と同様に形成されているため、上記第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
According to the
また、容器１３０を利用することにより、上壁３２ｂを冷却液７（絶縁油）ではなく、冷却液６（水系冷却液）で冷却することができるため、上壁３２ｂを冷却し易くすることができる。
Further, by using the
上記のことから、Ｘ線管３０への高電圧印加方式の如何にかかわらずにターゲット面３５ｂに対する電子ビームの不所望な偏向を抑制しＸ線出力を増大させることができ、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管装置１０を得ることができる。
From the above, regardless of the method of applying a high voltage to the
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線放射窓３３の厚みを減少させたり、Ｘ線放射窓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、ガラス、アルミナ等のセラミクスのうちの何れか１つに代替したりすることが可能となる。
In addition, X-rays can be emitted more frequently or X-rays can be continuously emitted for a longer time. Further, the thickness of the
ここで、上記第６の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例について説明する。図２１は、上記第６の実施形態に係るＸ線管装置１０の変形例の一部を示す斜視図であり、磁気偏向部１４０を示す図である。
Here, a modified example of the
図２１に示すように、図２０に示した磁気偏向部１１０及び磁気偏向部１２０は共用されていてもよい。磁気偏向部１４０は、上記磁気偏向部１１０及び磁気偏向部１２０の機能を兼ねている。磁気偏向部１４０がつくる磁場は、集束電極３７により集束された電子ビームの進行方向を第１方向ｄ１から第２方向ｄ２に連続的に変化させ、かつ、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かって放出される反跳電子を連続的に偏向させ反跳電子捕捉面３４ａに衝撃させる。
As shown in FIG. 21, the
また、第２の実施形態において図６を用いて説明したように、集束電極３７を真空外囲器３１の表面部３４に接続してもよい。
Further, as described with reference to FIG. 6 in the second embodiment, the focusing
また、第６の実施形態に係るＸ線管装置１０は、偏向部１００、偏向電源１０５及び偏向電源制御部１０６を有する偏向磁場発生ユニットを備えていてもよい。
Further, the
また、第６の実施形態に係るＸ線管装置１０は、電極１６１，１６２、偏向電源１６３及び偏向電源制御部１６４を有する偏向電場発生ユニットを備えていてもよい。この場合において、電極１６１，１６２は、第４の実施形態において図１２を用いて説明したように陰極３６と集束電極３７との間に絶縁部材５２，５３を介して取り付けてもよい。介在させて取り付けてもよい。また、第４の実施形態において図１３を用いて説明したように、電極１６１，１６２の機能を集束電極３７に持たせてもよい。
In addition, the
ここで、上記した第１乃至第６の実施形態およびその変形例において共通であるが、焦点Ｆの形状および電子放出源３６ａの形状の関係について、図３を使って説明する。電子放出源３６ａは平面Ｓ１に平行となる方向に長手方向を有している。このような矩形もしくは長円形状の電子放出源３６ａとしては、例えばコイルフィラメントや平板フィラメントなどを使用することができる。磁場Ｈａが全く作用しない場合には、図示しないが、通常のＸ線管と同様、電子放出源３６ａの直下のターゲット面３５ｂ上に矩形もしくは長円形状の焦点Ｆ0が形成される。この焦点Ｆ0の形状は、図３の焦点Ｆと類似の矩形もしくは長円形状である。磁場Ｈａが作用すると、焦点Ｆ0と類似形状で、かつ焦点Ｆ0よりもＸ線放射窓３３側に近づく位置に焦点Ｆが形成される。電子放出源の形状を矩形もしくは長円形状とすることで電子放出量が大きくなり、高い管電流を得る上で有利である。
Here, although common to the first to sixth embodiments and the modifications thereof, the relationship between the shape of the focal point F and the shape of the
なお、電子放出源３６ａは、平面Ｓ１に平行となる方向に長手方向を有する複数の焦点を配置し、それらを交互に、又は同時に動作させることもできる。
In addition, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
例えば、上記で説明した実施形態では磁場Ｈａは陰極３６と陽極ターゲット面３５ｂとの間の空間全域に亙ってつくられているが、磁場Ｈａは少なくとも陽極ターゲット面３５ｂを含み、その近傍の空間につくられていればよい。
For example, in the embodiment described above, the magnetic field Ha is generated over the entire space between the
また例えば、Ｘ線管装置１０は、閉塞機構をさらに備えていてもよい。閉塞機構は、Ｘ線放射窓３３がハウジング２０の開口部を通ってハウジング２０の外部に露出した状態で、上記開口部及び真空外囲器３１間を液密に閉塞する。Ｘ線放射窓３３の過熱を防止することができるため、Ｘ線放射窓３３を冷却液６に浸漬されないように構成することも可能である。上記のような構造のメリットを次に挙げる。
For example, the
（冷却液６が水系の場合）：冷却液６に溶け出した金属がＸ線放射窓３３に堆積してＸ線透過を低下させる不具合や、冷却液６中に発生した気泡がＸ線放射窓３３の表面に集まってＸ線透過を局部的に増加させたりすることによるＸ線画像異常の発生を防止できる。
(When the cooling
（冷却液６が絶縁油の場合）：Ｘ線放射窓３３の表面での冷却液６の炭化物の堆積や、冷却液６に溶け出したＸ線遮蔽材料である鉛のＸ線放射窓３３の表面への堆積によりＸ線透過を低下させる不具合の発生を防止できる。
本発明の実施形態は、上述したＸ線管装置１０に限定されるものではなく、固定陽極型Ｘ線管を備えたＸ線管装置など、各種のＸ線管装置に適用可能である。
(When the
Embodiments of the present invention are not limited to the
３…冷却器、４…ポンプ、５…熱交換器、６，７…冷却液、９…集束電極、１０…Ｘ線管装置、１５，１６…高電圧電源、１７…集束電源、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、３２ａ…側壁、３２ｂ…上壁、３３…Ｘ線放射窓、３４…表面部、３４ａ…反跳電子捕捉面、３５…陽極ターゲット、３５ａ…ターゲット層、３５ｂ…ターゲット面、３５ｄ…反跳電子捕捉面、３６…陰極、３６ａ…電子放出源、３６ｂ…陰極カップ、４０，５０…高電圧絶縁部材、１００，１１０，１２０，１４０…磁気偏向部、１３０…容器、Ｆ…焦点、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向、ｄ３…第３方向、Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ…磁場、Ｓ１…第１平面、Ｓ２…第２平面、α…角度、β…角度。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Cooler, 4 ... Pump, 5 ... Heat exchanger, 6, 7 ... Coolant, 9 ... Focusing electrode, 10 ... X-ray tube apparatus, 15, 16 ... High voltage power supply, 17 ... Focusing power supply, 20 ...
Claims (18)
前記電子ビームを偏向させ前記電子ビームの進行方向を前記第１方向から前記第２方向に連続的に変化させる磁場を前記陽極ターゲットの表面の近傍の空間につくる磁気偏向部と、を備え、
前記第１方向、第２方向及び第３方向は、第１平面に沿った方向であり、
前記第１方向は、前記陽極ターゲットに向かう方向であり前記第３方向に垂直な方向であり、
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第２平面から前記第２方向がなす角度は、０°より大きく４０°以下であることを特徴とするＸ線管装置。 A cathode having an electron emission source emitting an electron beam in the first direction and grounded, and a third direction used as a side where a lot of recoil electrons are scattered when the electron beam is incident from the second direction X An anode target having a target surface on which a focal point that emits a bundle of rays is formed and a positive high voltage is applied, and a positive focusing voltage that is disposed between the cathode and the anode target and is smaller than the positive high voltage Is applied to the focusing electrode for focusing the electron beam, and the cathode, the anode target, and the focusing electrode are housed in a vacuum state and the X-ray radiation window and the X-ray radiation window allow the utilization X-ray flux to pass therethrough An X-ray tube comprising: a vacuum envelope having a grounded surface portion forming a vacuum side surface of a region including
A magnetic deflection unit that creates a magnetic field in the space near the surface of the anode target that deflects the electron beam and continuously changes the traveling direction of the electron beam from the first direction to the second direction;
The first direction, the second direction, and the third direction are directions along the first plane;
The first direction is a direction toward the anode target and a direction perpendicular to the third direction,
An X-ray tube apparatus characterized in that an angle formed by the second direction from a second plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is greater than 0 ° and not greater than 40 °.
前記表面部は、前記焦点から前記Ｘ線放射窓に向かって放出される前記反跳電子を押し戻し前記反跳電子捕捉面に衝撃させることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。 The anode target further has a recoil electron capture surface on which the recoil electrons are bombarded,
2. The X-ray tube apparatus according to claim 1, wherein the surface portion pushes back the recoil electrons emitted toward the X-ray emission window from the focal point and bombards the recoil electron capturing surface.
前記電子ビームを偏向させ前記電子ビームの進行方向を前記第１方向から前記第２方向に連続的に変化させる第１磁場を前記陽極ターゲットの表面の近傍の空間につくる第１磁気偏向部と、
前記焦点から前記Ｘ線放射窓に向かって放出される前記反跳電子を偏向させ前記Ｘ線放射窓から外れた前記表面部の反跳電子捕捉面に衝撃させる第２磁場をつくる第２磁気偏向部と、を備え、
前記第１方向、第２方向及び第３方向は、第１平面に沿った方向であり、
前記第１方向は、前記陽極ターゲットに向かう方向であり前記第３方向に垂直な方向であり、
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第２平面から前記第２方向がなす角度は、０°より大きく４０°以下であることを特徴とするＸ線管装置。 A cathode having an electron emission source that emits an electron beam in the first direction and a negative high voltage applied thereto, and a side that scatters a lot of recoil electrons when the electron beam is incident from the second direction. An anode target that has a target surface on which a focal point that emits a utilization X-ray flux in three directions is formed and is grounded or a positive high voltage is applied, and is disposed between the cathode and the anode target, and the negative high A focusing electrode that focuses the electron beam by applying a focusing voltage that is larger than the voltage and smaller than the voltage applied to the anode target; and accommodates the cathode, the anode target, and the focusing electrode, and the inside is in a vacuum state An X-ray tube comprising: an X-ray radiation window that transmits the utilized X-ray flux; and a vacuum envelope having a grounded surface portion that forms a vacuum-side surface of a region including the X-ray radiation window ,
A first magnetic deflection unit that creates a first magnetic field in a space near the surface of the anode target that deflects the electron beam and continuously changes the traveling direction of the electron beam from the first direction to the second direction;
A second magnetic deflection that creates a second magnetic field that deflects the recoil electrons emitted from the focal point toward the X-ray emission window and impacts the recoil electron trapping surface of the surface portion outside the X-ray emission window. And comprising
The first direction, the second direction, and the third direction are directions along the first plane;
The first direction is a direction toward the anode target and a direction perpendicular to the third direction,
An X-ray tube apparatus characterized in that an angle formed by the second direction from a second plane in contact with the target surface at a position where the focal point is formed is greater than 0 ° and not greater than 40 °.
前記Ｘ線管と前記ハウジングとの間の空間に充填された冷却液と、
前記Ｘ線放射窓が前記開口部を通って前記ハウジングの外部に露出した状態で、前記開口部及び真空外囲器間を液密に閉塞する閉塞機構と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は８に記載のＸ線管装置。 A housing having an opening and containing the X-ray tube;
A coolant filled in a space between the X-ray tube and the housing;
A closing mechanism that liquid-tightly seals between the opening and the vacuum envelope in a state where the X-ray radiation window is exposed to the outside of the housing through the opening. The X-ray tube apparatus according to claim 1 or 8.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021199562A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | エナジェティック・テクノロジー・インコーポレーテッド | X-ray generation device |
| CN115841935A (en) * | 2023-02-20 | 2023-03-24 | 安徽科昂新材料科技有限公司 | X-ray source device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51121465U (en) * | 1975-03-24 | 1976-10-01 | ||
| JPS57107264U (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | ||
| US5828727A (en) * | 1996-07-04 | 1998-10-27 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray tube |
| JP2012178047A (en) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Murata Mach Ltd | Image processor and image processing method |
| JP2013137987A (en) * | 2011-11-28 | 2013-07-11 | Toshiba Corp | X-ray tube device |
-
2013
- 2013-10-11 JP JP2013213583A patent/JP2015076359A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51121465U (en) * | 1975-03-24 | 1976-10-01 | ||
| JPS57107264U (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | ||
| US5828727A (en) * | 1996-07-04 | 1998-10-27 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray tube |
| JP2012178047A (en) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Murata Mach Ltd | Image processor and image processing method |
| JP2013137987A (en) * | 2011-11-28 | 2013-07-11 | Toshiba Corp | X-ray tube device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021199562A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | エナジェティック・テクノロジー・インコーポレーテッド | X-ray generation device |
| US11164713B2 (en) | 2020-03-31 | 2021-11-02 | Energetiq Technology, Inc. | X-ray generation apparatus |
| CN115841935A (en) * | 2023-02-20 | 2023-03-24 | 安徽科昂新材料科技有限公司 | X-ray source device |
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