JP2020530180A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

高品質のＸ線イメージングを達成するために、Ｘ線発生装置においてＸ線の生成を制御できることは重要である。これはＸ線発生装置により達成され、該Ｘ線発生装置は、電子の進路を生成するための電界エミッタのアレイ；ターゲット材料であって、生成された電子がそれに対して入射したことに反応してＸ線光子を放出するように構成されたＸ線光子生成材料を含む、ターゲット材料；磁界発生装置のアレイであって、該磁界発生装置のアレイは、１つ以上の電子の進路によるＸ線光子の生成を減ずるために、電界エミッタのアレイから生成された電子の進路に影響を及ぼし、結果として１つ以上の進路をＸ線光子生成材料から逸らすことが可能である、磁界発生装置のアレイ、を含み、前記Ｘ線発生装置は、さらに、１つ以上の電子エミッタによって放出された電荷の量を測定するために配置された検出回路、および、測定された電荷の量に応じて磁界発生装置のアレイを制御するための制御装置を包含する。【選択図】図１、図３

Description

本発明はＸ線発生装置に関する。

具体的に、排他的にではないが、本発明は、複数のＸ線源を含み、個々のＸ線源のオン・オフを切り替えて個々のＸ線源がＸ線を放出する時間を可変に制御する手段を有する、Ｘ線発生装置と、そのようなＸ線発生装置を作動させる方法とに関する。本発明はクロース・ピッチ・スケールのＸ線発生装置における特定ではあるが、排他的ではない有用性を見出す。

近年、クロース・ピッチ・スケールのＸ線源の開発が進歩しており、その結果、今ではＸ線源の間の距離が典型的には約１００μｍから１ｃｍもしくはそれ以上である複数のＸ線源の製造が可能となっている。

そのような二次元Ｘ線源の例は、ＷＯ２０１１０１７６４５Ａ２において提供されており、そこでは、すべてのＸ線源が同時に操作される、すなわち、Ｘ線放出電界放出を開始する時点で、表面電子が各電界エミッタにおいて発生し、電子がターゲット材料に衝突するとＸ線光子（制動放射）が複数の場所から同時に放出される。

特定のＸ線撮像モダリティにとっては、複数のＸ線源内の個々のＸ線源を作動させるシーケンスを制御できることが好ましい場合がある。例えば、ラスタ走査として知られ、多くの電子画像装置で使用されている連続した行ごとの方法でＸ線源を作動させることが有利かもしれない。

ＷＯ２０１５１３２５９５Ａ１は、高電圧スイッチングに依存しない機構を介して、複数のＸ線源の個々の作動を選択的に制御することによりこれを行う手段を説明している。

しかしながら、Ｘ線光子を発生させるために使用される複数の電子放出源内の電流の変動が、結果として生じるＸ線放射の信号のアウトプットのフラックス変動に直接変換される可能性があり、それゆえに、Ｘ線撮像モダリティにおける精細さを決定する際に、Ｘ線放射の有用性を減じることが明らかになってきている。

これらの電流変動は、熱ノイズ、電気ノイズ、真空変動、内在的な電子エミッタ物理、およびこれらの要因のいくつかの同時的な相互作用を含む様々な基礎的現象、から生じる可能性がある。電界増強放出源では、電圧変動と微視的なエミッタ表面の変化が主な懸念事項であり得る。

これらの電流変動を克服することは、本発明のひとつの目的である。

第１の態様において、本発明はＸ線発生装置を提供し、該Ｘ線発生装置は、電子の進路を生成するための電界放出エミッタのアレイ；ターゲット材料であって、生成された電子がその上に入射することに反応してＸ線光子を放出するように構成されたＸ線光子生成材料を含む、ターゲット材料；磁界発生装置のアレイであって、電界エミッタから生成された電子の進路に影響を及ぼし、結果として、１つ以上の進路がＸ線光子生成材料から逸らされることで、結果として、前記１つ以上の電子の進路によるＸ線光子の生成を減じる、磁界発生装置のアレイ、を含み、前記Ｘ線発生装置は、さらに、１つ以上の電子エミッタから放出された電荷の量を計測するよう配置された感知回路、および、計測された電荷の量に応じて磁界発生装置を制御する制御装置を含む。

このように、個々のＸ線源のそれぞれを作動させることは動的に決定された時間継続し、この動的に決定されたＸ線作動時間は、関連する電子エミッタの電荷が所定の閾値を超えていると感知回路が判定するまで継続する。このことは、各々の電子エミッタの個別の制御（および、従って各々の電子エミッタから放出される電子の進路からのＸ線光子の発生）を可能にし、結果として、各々のエミッタへの電源供給がわずかに異なり、および、それ故に、隣接するエミッタと比べて、より多いまたはより少ない電子、従ってＸ線を生成する場合でも各エミッタにより生成されるＸ線の総量は制御される。

言いかえれば、このシステムがなければ、Ｘ線光子の設定値が必要とされ、且つ、タイマーがそこでの発生を制御するために使用される場合、一部のエミッタは期待以下の働きをし、および、他のエミッタは光子を集団として一定の割合で生成することなく、過剰に働く場合がある。すべてのエミッタにわたって整合性を確保するために個々のエミッタそれぞれに対する電力の供給を管理しなければならないことは、高価かつ困難と考えられ、それを回避するためには、本システムは、各々のエミッタを個別にモニタリングし、Ｘ線を生成するその作動（つまり、そのオンかオフかを）を制御することにより、単純であるが効果的な解決策を提供する。

電荷の量が１つ以上の進路において前もって定義した閾値を超過していると感知回路によって測定される場合に、１つ以上の磁界発生装置を制御し、それによって電子の１つ以上の進路から結果として生じるＸ線光子の生成を抑制するために、制御装置が配置される場合がある。その減少を合計するとＸ線光子が生成されないということにもなり得る。電子の進路の各々が１つ以上の磁界発生装置により受け持たれる場合がある。

測定された電荷の量は電流の積分または総和であり得；Ｑ＝∫Ｉｄｔ、式中、積分は時間間隔にわたる積分である。電荷に敏感な増幅器と回路が使用されてもよい。また、電流に比例し、および積分された供給電気の特徴が測定されてもよい。他の方法は、コンデンサーを荷電すること、次に、コンデンサーに存在していた電荷を測定するために１つ以上の抵抗器を介して放電時間を測定することを含んでいる。

特定の時間にわたって電流を測定することは望まれる場合がある。これをするために、電流または電荷のいずれかはその時間（例えば１００ミリセカンド）内に測定される場合がある。しかしながら、電流の単純な直接測定がないので、感知抵抗器がその感知抵抗器にわたる電圧降下を測定するために使用されてもよい。感知抵抗器の抵抗がシステム抵抗の残りよりもはるかに小さければ、感知抵抗器にわたる電圧降下は供給電圧と比較して小さく、および、前記測定は装置の機能を損なわない。

感知回路は、１つ以上の電子エミッタのための１つの電源と電子エミッタの間に配置されてもよい。感知回路は、供給された電流に比例する電圧降下を測定する場合がある。それは感知抵抗器にわたるこの電圧降下を測定する場合がある。代わりに、または、それに加え、感知回路は、１つ以上の電子エミッタとターゲット材料の間に配置されてもよい。代わりに、または、それに加え、感知回路は、１つ以上の電子エミッタと、エミッタおよびターゲット材料の中間の制御グリッドの間に配置される場合がある。これらの最後の２つの状況において、感知回路は実際の電流を測定する場合がある。

電子的感知回路は、ダイオードまたはトリオードのソース電流の測定の手段によって関連する電子エミッタの電荷を決定するように構成される場合がある。電子的感知回路はダイオードまたはトリオードのシンク電流の測定の手段によって関連する電子エミッタの電荷を決定するように構成される場合がある。電子的感知回路はトリオード・グリッド（「ゲート」または「サプレッサ」としても知られている）の電流の測定の手段によって関連する電子エミッタの電荷を決定するように構成される場合がある。

ターゲット材料は、さらに非光子生成材料を包含してもよく、磁界発生装置によって１つ以上の電子の進路が逸らされ、結果として前記１つ以上の電子の進路によるＸ線光子の生成を減じる。非光子生成材料は間質性吸収材料を包含するか、間質性吸収材料である。用語「非光子生成材料」は「非光子放出材料」を意味するとも了解される場合がある。これらの用語は、いくつかの光子が放出される場合があるが、光子生成材料によって生成された／放出されたよりも、実質的に低い割合（およそ数マグニチュードだけ）で放出される場合がある可能性を考慮に入れる。非光子生成材料が、他のターゲットの領域の場合よりも、より少ない、および、より低いエネルギーの光子を生成する低原子数の第一の部分の材料の組合せを包含することはありえる。その後、これらの光子は、高い原子数の材料を持つ第２の部分において吸収される。実際上、十分な厚さの単一材料は、また非光子生成材料として役立つ場合がある。さらに、あらゆる方向に放射される光子は、いかなる材料に対しても生成され得ることが、理解される。電子の進路の方向と反対の方向に移動するいくつかの光子が生成される場合がある。これら「後ろ向きの」、光子は撮像の光束に寄与しない場合があり、従って、重要ではない。

Ｘ線発生装置は、電界エミッタのアレイに対する電力の供給を変更せず、言いかえれば、１つ以上の電子エミッタに供給された電力を切るなど、高電圧のスイッチングなしで、Ｘ線の発生が制御可能となるように配置される場合がある。

磁界発生装置は通電可能なソレノイド・コイルであってもよい。永久磁石、および、それらを電子の進路／電子エミッタ対して相対的に動かす機構など、他のタイプの磁界発生装置は考えられる。

磁界発生装置は、電子の進路をデフォーカスする場合がある。

ターゲット材料のＸ線光子生成材料は、離散領域の規則的なパターンで配置されてもよい。電子エミッタのアレイは二次元の方法で配置されてもよい。同様に、ターゲット材料は二次元であってもよい。

ターゲット材料の離散領域の直径と、規則的なパターンにおけるターゲット材料の隣接する離散領域の間の距離との比率は、ほぼ１：１００である場合がある。１：５０と１：２００の間などの他の範囲が考慮に入れられる。

ターゲット材料の各離散領域は直径がおよそ１００μｍの円であってもよい。八角形および六角形といった他の形が考慮に入れられる。

ターゲット材料は、タングステン、または、モリブデン、金、タングステン合金などの相対的に高い原子数がある別の材料でもよい。用語「相対的に高い」は、鉄元素より高いことを意味する場合がある。

ターゲット材料は、３から１２μｍの範囲の厚さを有している場合があるが、他の範囲も考えられる。

非光子生成材料は、シリコンであってよいが、カーボン、グラファイト、カーボングラファイト複合物、ベリリウム銅などのベリリウム合金、アルミニウム及びアルミニウム合金などの他の低原子数材料または低原子数材料の組み合わせが使われてもよい。用語「相対的に低い」は、鉄元素より低い、および／または上記の「相対的に高い」原子のターゲット材料より低いことを意味する場合がある。

シリコン、または他のそのような低い原子の材料は５０から５００μｍの範囲の厚みを有している場合があるが、他の範囲が考慮に入れられる。シリコン、または他のそのような低い原子の材料は、高い原子の材料が埋め込まれている基質である場合がある。

ターゲット材料は、さらに、電界エミッタから離れた側、つまり、ターゲットの後ろに置かれたＸ線吸収物質の薄シートを包含する場合がある。この薄シートはアルミニウムを包み、０．１ｃｍから１ｃｍの範囲の厚み有している場合があるが、銅、アルミニウム複合体および合金のような他の材料および厚みは考えられる。このシートは、高原子数の材料に当たる電子の動きによって生成された非常に低いエネルギーのＸ線光子を吸収する場合がある。この層は、結像に寄与しないが、さもなくば患者または標的への照射量増大させる低いエネルギーのＸ線を吸収することにより、スペクトルを「硬化」または「堅くする」ことを可能にする場合がある。また、この「硬化」層を低い原子の材料領域に組み込むことも可能である。

複数の磁気レンズが、複数の磁界発生装置に隣接して配置されてもよく、該複数の磁気レンズは、使用時にそれらが磁界のフラックスをエミッタ・アレイの中心へ集中させるように配置されている。

制御装置はまた、各々の磁界発生装置を制御する場合がある。あるいは、個別の制御装置がこの目的に対して使用される場合がある。制御はその作動状況（オン／オフ）および／または、電子エミッタに対するその位置と関係する場合がある。

制御装置は、隣接した磁界発生装置が互いに１ｍｓから５ｍｓ以内のラスタ・シーケンスにおいて作動可能となるように構成される場合がある。

代わりに、または、加えて、制御装置は多くの磁界発生装置を同時に作動させるように構成される場合がある。これは、磁界発生装置が生成しなければならない磁界を縮小する場合があり、これにより、ピーク電流の処理をより単純にし、熱放散をより容易にする場合がある。さらに、それは、エミッタ領域に対して磁界を集中し、かつ隣接するエミッタに寄生する磁界を縮小することに役立つ場合がある。

制御装置は、クロック信号によって同期されるよう多くの磁界発生装置を同時に作動するように構成される場合がある。

第２の態様では、本発明は、物体のＸ線像を得る方法を提供し、該方法は第１の態様に従ってＸ線発生装置を提供するステップ；Ｘ線検出器を提供するステップ；およびＸ線発生装置を作動させるステップであって、それによりＸ線光子がＸ線源アレイとＸ線検出器の間に配置した物体を通り抜ける、ステップ、を含む。

感知回路が１つ以上の電子エミッタによって放出された電荷の量を測定する場合があり、制御装置が測定された電荷の量に応じて磁界発生装置のアレイを制御する場合がある。

制御装置は、各々の電子エミッタによって放出された電荷の量が所定のものとなるよう磁界発生装置のアレイを制御する場合がある。言いかえれば、既に放出されていた量が所定の閾値に達する場合、制御装置は、電子エミッタからの電荷の放出を止める場合がある。

電子がデフォーカスされるか逸らされるかどうかは、電界エミッタの位置合わせに対する磁界発生装置の相対的な位置合わせによって決定される場合がある。磁界発生装置が電界エミッタおよびターゲット領域と軸状の位置合わせにある場合、磁界発生装置を通じて印加された電流は電子をフォーカスさせる場合がある。磁界発生装置が電界エミッタの直接の位置合わせとターゲット領域の間で横方向にオフセットされて空間的に配置される場合、それらによって印加された電流は電子をデフォーカスし、および逸らす場合がある。

電界エミッタに対して磁界発生装置をオフセットさせることは、ソレノイド・コイルを通じて印加された電流なしで、それらが取ったであろうコースからに十分に逸らすために、ソレノイド・コイルである磁界発生装置を通じて要求される電流密度を減らす場合があることが分かった。この理由で、ソレノイド・コイルが電界エミッタからオフセットされることは有益な場合があるが、ソレノイド・コイルを電界エミッタと一直線上に位置づけることは、本発明を同じ基本の方法で作動させるが、より高いソレノイド電流を必要とする場合がある。オフセット・コイルの付加的な有益性は、磁界発生装置がＸ線のための出射進路を妨害していないので、これにより明らかな出射進路を確保できる場合があるということである。好ましいオフセットは、磁界発生装置およびターゲット形状の機能であり、１−３ｍｍの範囲内である場合があるが、他のオフセットの寸法も可能である。

用語「デフォーカスする」とは、１つの磁界発生装置の影響下における電子の分布の横断面プロファイルの面積または直径のいずれかの増加を意味する場合がある。いわば最適であるデフォーカスするオフセットの特定の比率は、他の要因の中でも、ターゲットのサイズ、ターゲットまでの距離（カソードとアノードの間隔）及びエミッタのピッチに依存する場合がある。実際では、ソレノイドの「オン」状態と「オフ」状態の間で放出される光子の数における高いコントラスト比が得られるまで、磁界発生装置とターゲットのパラメータが調整される場合がある。この比は典型的に１：１００であるが、他の比は有用である。

電子の進路が、Ｘ線光子生成材料に衝突するために、磁界発生装置によって能動的にまたは受動的に逸らされる場合があることは理解されるであろう。言いかえれば、それは、逸らされていない、または逸らされた電子の進路のどちらかであってよく、Ｘ線生成材料に向けられる場合がある。

本発明の、上述および他の特性、機能および利点は、例として本発明の原理を例証する添付図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。本発明の範囲を制限せずに、例示のためにのみ、この説明は与えられる。下に引用された参照数字は添付図面を指す。
図１はＸ線発生装置の略図である。 図２は、電子エミッタおよび関連するソレノイド・コイルの略図である。 図３は回路図の一例である。

本発明は特定の図面について説明されるが、本発明はそれに制限されず、従って特許請求の範囲によってのみ制限される。説明された図面は単に概略的なものであり、非限定的である。各図面は、本発明の機能のすべてを含んでいない場合があり、および、従って必ずしも本発明の実施形態であると考えられる必要はない。図面では、要素のいくつかのサイズは、説明の目的のために誇張され、縮尺どおりに描かれない場合がある。寸法および相対的な寸法は本発明の現実の実施化には相当しない。

さらに、本明細書および特許請求の範囲における第１、第２、第３、などの用語は同様の要素間の識別のために使われるのであって、必ずしもシーケンスを時間的に、空間的に、順序付けにおいて、または他の方法のいずれにかにおいて、説明するためではない。そのように使用される用語は、適切な状況のもとで交換可能であり、本明細書で記述または説明された以外の順序での動作も可能であると理解されるべきである。

さらに、該説明と請求項において、上（ｔｏｐ）、下（ｂｏｔｔｍ）、の上に（ｏｖｅｒ）、の下に（ｕｎｄｅｒ）、などの用語は叙述的な目的のために使用され、および必ずしも相対的な位置を記述するためではない。そのように使用される用語は、適切な状況のもとで交換可能であり、本明細書で記述または説明された以外の向きでの動作も可能であると理解されるべきである。

特許請求の範囲において使用される「含む」という用語は、その後に列挙される手段に制限されるとは解釈されるものではなく；それは他の要素またはステップを除外しない。それは、従って、明示された機能、整数、ステップ、またはコンポーネントの存在を言及されたとおりに特定すると解釈されるべきであるが、１つ以上の他の機能、整数、ステップ、またはコンポーネント、またはそれらのグループの存在または追加を妨げるものではない。従って、語句「手段ＡおよびＢを包含する装置」の適用範囲は、コンポーネントＡおよびＢからのみ成る装置に制限されるべきでない。それは、本発明に関して、装置の唯一の関連するコンポーネントがＡとＢであることを意味する。

同様に、本明細書において使用される用語「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」が接続だけを指すよう制限されると解釈されるべきではないことに留意されたい。従って、語句「装置Ｂに接続された装置Ａ」の範囲は、装置Ａのアウトプットが装置Ｂのインプットに直接接続される装置またはシステムに制限されるべきでない。それは、ＡのアウトプットとＢのインプットの間に進路があること意味しており、それは他の装置または手段を含む進路でもあり得る。「接続された」は、２つ以上の要素が物理的または電気的のいずれかの直接の接触状態にあるか、２つ以上の要素が直接的に物理接触または電機接触していること、あるいは、２つの要素が互いに直接の接触状態にはないが、依然として互いに協同するか相互作用することを意味する場合がある。例えば、無線の接続性は考えられる。

本明細書を通じて「１つの実施形態」または「態様」への言及は、実施形態または態様に関連して記載された機能、構造、または特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態または態様に含まれることを意味する。従って、「１つの（ａｎ）実施形態では」、「一実施形態では」、または「１つの（ａｎ）態様で」、という句の、本明細書を通じた様々な場所での出現は、必ずしもすべて同じ実施形態または態様を指さないが、異なる実施形態または態様を指す場合がある。さらに、本発明のいかなる実施形態またはいかなる態様の特定の機能、構造、または特性は、本開示から当業者にとって明白となるよう、１つ以上の実施形態または態様において、あらゆる相応しい方法で組み合わされる場合がある。

同様に、本明細書では、本発明の様々な機能は、開示を簡略化し、および、１つまたはそれ以上の様々な進歩性のある態様についての理解を支援する目的のために、単一の実施形態、図、またはその説明において時々一緒にまとめられることが理解されるだろう。この開示の方法は、しかしながら、請求された発明が、各請求項で明示的に詳述されるよりも多くの機能を必要とするという意図を反映していると解釈されるべきではない。さらに、あらゆる個別の図面または態様の説明も、必ずしも本発明の実施形態であると考えられる必要はない。むしろ、その後の請求項が反映するように、進歩性のある態様は、先に開示された１つの態様のすべての機能よりも少ない機能の中にある。従って、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、これによって、この詳述に明らかに組み入れられ、各請求項は、本発明の個別の実施形態としてそれ自体で存在している。

さらに、当業者によって理解されるように、本明細書で説明された幾つかの実施形態が他の実施形態に含まれる幾つかの機能を含む一方で、異なる実施形態の機能の組み合わせは本発明の範囲内にあり、かつ、別のさらなる実施形態を形成することを意味する。例えば、後述の特許請求の範囲の中で、請求された実施形態のいずれかが、あらゆる組み合わせにおいて使用されることができる。

本明細書で提供された説明において、多数の特定の詳細は明らかにされる。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の細部なしで実施される場合があると理解される。他の実例では、この説明についての理解を不明瞭にしないために、周知の方法、構造および技術は詳細に示されていない。

本発明の議論において、反対に述べられていない限り、パラメータの許容範囲の上限または下限の代替値の開示は、前記値のうちの１つの値が他方の値より非常に好ましいという示唆と結び付けられて、前記代替物の非常に好ましいものとあまり好ましくないものとの間にある前記パラメータの各中間値は、それ自体、前記あまり好ましくない値よりも好ましく、および前記あまり好ましくない値と前記中間値との間に位置する各値に対してもよりも好ましい、という暗黙の陳述として解釈されるべきである。

用語「少なくとも１つ」の使用は、特定の状況で１つだけを意味する場合がある。用語「いかなる（ａｎｙ）」の使用は、ある状況で「すべての（ａｌｌ）」および／または「各（ｅａｃｈ）」を意味する場合がある。

本発明の原理は、本発明の典型的な機能に関する少なくとも１つの図面の詳細な説明によってここで説明される。本発明の基本的概念または技術的な教示から逸脱することなく、当業者の知識に従って他の配置を構成可能であることが明らかであり、本発明は付属の特許請求の範囲の項目によってのみ制限される。

図１では、発生装置１０は、電子エミッタ２０のアレイおよび電源２００を含めた概略のフォーマットで示される。使用時に、個々の電子エミッタは、電子の進路６０および８０を生成する場合がある。電子の進路６０がターゲット３０に置かれたＸ線光子生成材料３２の領域に命中する場合、Ｘ線光子７０が生成される。しかしながら、電子の進路８０がターゲット３０に置かれた吸収材料３４の領域に命中する場合、Ｘ線光子は生成されない。

電子の進路は、電子エミッタ２０に対してターゲット３０の「後ろ」に配置された磁界発生装置４０によって制御される場合がある。磁界発生装置４０は、代わりに、あるいは同様に、ターゲット３０に対して電子エミッタ２０の「後ろ」に配置されることが可能である。それらはエミッタのすぐそばに隣接する場合がある。

制御グリッド５０は、電子エミッタ２０とターゲット材料３０との間に位置する場合がある。これは放出フィールドを制御するために使用される場合がある。

発生装置１０は、制御線１２０、１３０によって電子エミッタ２０および磁界発生装置４０に接続された制御装置９０を含む。制御装置９０は、各電子エミッタ２０および各磁界発生装置４０を独立的に、および個々に制御する場合がある。

さらに、発生装置１０は、１つ以上の電子エミッタ２０によって放出された電荷の量を測定するための電子的感知回路１１０（点線で示される）を含んでいる。この電荷は、感知抵抗器の両端にわたる電圧降下と供給された電流のいずれか１つ以上を測定することにより決定される場合がある。この回路は電源２００とエミッタ２０との間に接続される場合がある。代わりに、または、加えて、それは、ダイオード配列の場合はターゲット３０、またはトリオード配列の場合は制御グリッド５０と、エミッタ２０との間で接続される場合がある。

磁界発生装置は、二次元の８×８アレイに配置された６４のソレノイド・コイルを含む場合がある。この配列では、ソレノイド間の１ｃｍのピッチで、Ｘ線エミッタの「後ろ」に（電子エミッタ２０に対して）それらを置くことは可能である。ｉ×ｊのコイル配列とともに、ｍ×ｎのＸ線エミッタの一般的な配置を考えることは可能である。１例において、コイル配列は、ｍ＋１×ｎ＋１（すなわちｉ＝ｍ＋１およびｊ＝ｎ＋１）である。前記アレイは、一般的にはＸ線エミッタからの特定の距離に位置し、コイルによって発生した磁界が、必要に応じて電子ビームの向きを変える、またはフォーカス／デフォーカスするのに十分なものとなるようにする。７×７グリッドなどの他の実施形態もまた考えられる。アレイは４１×４１のコイルのアレイに伴う４０×４０グリッドのＸ線エミッタなど、より大きい場合がある。Ｘ線エミッタおよび磁気発生装置の他の構成は考えられる。Ｘ線は、コイル間のターゲットから離れて行く場合がある。

必要な磁界を発生させるための、および制御する多くの方法が存在する。コイルと電流電源の場合には、多くの制御機構を具体例によって考慮することができる。個別のコイル駆動ＩＣを通じてソレノイド・コイルに電力が供給される場合があり、該ＩＣは、各コイルにより発生する磁気と同様に、引き出された電力の量を制御することができる。これらのＩＣの性質および機能は制御装置９０によって操られる場合がある。ソレノイド・コイルは、個別に、または四重極を形成するために４つ組で動作することがある。コイルの他の構成または組み合わせが、必要な磁界を発生させるために使用される場合がある。

これに対する代替の方法は、大きなスイッチング・アレイとして働くマルチプレクサー装置の使用を通じて、個別の電力線であり得る。実施される画像診断法に従った望ましい走査シーケンスを達成するために各ソレノイドに対して個別に電力を提供できるようにする、という同じ目的（ｐｕｒｐｏｓｅ）に、他の機構および装置が役立つ場合がある。

図２に示される１つの構成（正確な縮尺ではない）において、４つのソレノイド・コイル４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄは、各電子エミッタ２０のまわりに配置され、２つ（４０Ａ、４０Ｂ）は該エミッタの上方に、および２つ（４０Ｃ、４０Ｄ）は該エミッタの下方に配置されている。また、さらに４つのソレノイド・コイル４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈを含むことは可能であり、結果として４つが該エミッタの上方、４つが該エミッタの下方にある。この配置は、意図したエミッタ領域の外側においてさらなるフィールド抑制を提供する場合がある。

コイルは、様々な異なる方向へ電子ビームを向ける様々な（＋／−）配置で極性化される場合がある。例えば、コイル４０Ｆ、４０Ａ、４０Ｃおよび４０Ｄは、＋２．８Ａで極性化される場合があり、コイル４０Ｅ、４０Ｂ、４０Ｄ、および４０Ｇは、−２．８Ａで極性化される場合がある。

電子エミッタは、上面を有する焦電性結晶と該焦電性結晶の上面を被覆する電導膜で形成される場合がある。焦電性結晶は、該焦電性結晶中にて鋭い頂部または***線を有するμｍスケールの露出した領域として形成された複数のエミッタを含み得る。焦電性結晶は、該焦電性結晶に隣接する加熱器／冷却器により数分の周期で交互に加熱・冷却され、その結果、該焦電性結晶において自発的な電荷極性化が生じる場合がある。自発的な電荷極性化は焦電性結晶の上面および下面において垂直の電界を発生させる場合があり、その場合には、該焦電性結晶の露出面では、該露出面の鋭い頂部または***線によって電界が増強され、それによりその位置から表面電子の電界放出を引き起こす。焦電性結晶はニオブ酸リチウムである場合がある。

電子の加速度／速度は、装置中の陰極および陽極の間の電位差を制御すること、または、ゲートが含まれている場合は、陰極とゲートと陽極との間の電位差の制御により影響を受ける場合がある。

一例の感知回路１１０は、図３で概略的に示される。コイル４０は制御線１３０を介して制御装置９０によって制御可能である。制御装置９０は、ライン１００経由で比較器回路１７０から情報を得て、１７０は積分回路１５０から入力を受け入れる。比較器回路は、さらに積分回路１５０から受けとった測定された全電荷と、メモリーまたは固体素子１４０によって提供された閾値を比較する。比較器回路はｏｐ−アンプ、トランジスター、及び抵抗器とコンデンサーの組み合わせを包含する場合がある。

積分回路１５０は、高圧電源２００と電子エミッタ２０との間に接続された電流測定抵抗器１６０から情報を受け取る。この電流測定（感知）抵抗器にわたる電圧は積分回路１５０によって積分される。積分回路はｏｐ−アンプ、トランジスターおよび抵抗器／コンデンサーの組み合わせを含む場合がある。エミッタ（陰極）２０は、ターゲット（陽極）に引き付けられる電子を放出する。オプションのゲート１８０はエミッタ２０とコイル４０との間に配置される場合がある。コイル４０は制御装置９０によって制御されるのであり、および、コイル４０は、電子エミッタによって必要な量の電荷（閾値）が消費されたと比較器回路１７０によって通知された該制御装置への応答として、電子のフローを特定のターゲット材料から離れるように、または、特定のターゲット材料に向かうように働きかけることがある。その閾値に到達するまで、電子の進路は、制御装置の命令に従ってコイルによって生成されたりされなかったりする磁束によって制御されて、異なる経路を辿り、異なるターゲット材料に衝突する場合がある。言いかえれば、磁界発生装置によって生成された磁界／フラックスは、ターゲットの背後から「通り抜けて達し」、電子の１つ以上の進路の方向に影響を与える場合がある。

Claims (24)

1. Ｘ線発生装置であって、該Ｘ線発生装置は、電子の進路を生成するための電界エミッタのアレイ：ターゲット材料であって、生成された電子がそれに対して入射することに反応してＸ線光子を放出するよう構成されたＸ線光子生成材料を含む、ターゲット材料；磁界発生装置のアレイであって、該磁界発生装置のアレイは、１つ以上の電子の進路によるＸ線光子の生成を減ずるために、電界エミッタのアレイから生成された電子の進路に影響を及ぼし、結果として１つ以上の進路をＸ線光子生成材料から逸らすことが可能である、磁界発生装置のアレイ、を含み、前記発生装置はさらに、１つ以上の電子エミッタから放出された電荷の量を計測するために配置された感知回路、および、測定された電荷の量に応じて磁界発生装置のアレイを制御する制御装置を包含することを特徴とする、Ｘ線発生装置。
2. 制御装置は、電荷の量が１つ以上の進路において感知回路で測定され、前もって定義した閾値を越える時に、１つ以上の磁界発生装置を制御し、それにより電子の１つ以上の進路から生じるＸ線光子の生成を減らすために配置されることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. １つ以上の電子エミッタの電源と１つ以上の電子エミッタとの間に感知回路が配置されることを特徴とする、請求項１および請求項２のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
4. さらに電子エミッタとターゲット材料との間に位置する放出フィールド制御グリッドを包含し、および、感知回路が１つ以上の電子エミッタのための電源と前記制御グリッドの間に配置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
5. ターゲットはさらに非光子生成材料を包含し、その上に磁界発生装置によって、電子の１つ以上の進路が逸らされ、結果としてＸ線光子の生成を減らすことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
6. 電界エミッタのアレイに対する電力の供給を変更せずにＸ線の生成が制御可能であるように配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
7. 磁界発生装置は通電可能なソレノイド・コイルであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
8. 磁界発生装置が電子の進路の焦点をずらすことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
9. ターゲット材料中のＸ線光子生成材料は規則的なパターンの離散領域に配置されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
10. ターゲット材料の離散領域の直径と、規則的なパターンにおけるターゲット材料の隣接する離散領域の間の距離との比率は、ほぼ１：１００であることを特徴とする、請求項９に記載のＸ線発生装置。
11. ターゲット材料の離散的な領域は各々およそ１００μｍの直径を持つ円であることを特徴とする、請求項９および請求項１０のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
12. ターゲット材料は３から１２μｍの範囲内の厚みを持つことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
13. 請求項４に直接または間接的に従属する場合、非光子生成材料はシリコンであることを特徴とする、請求項５から１２のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
14. 前記シリコンが５０から５００μｍの範囲内の厚みを持つことを特徴とする、請求項１３に記載のＸ線発生装置。
15. ターゲット材料が、電界エミッタから遠い側に置かれたＸ線吸収材料の薄シートをさらに包含することを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
16. 前記Ｘ線吸収物質は０．１ｃｍから１ｃｍの範囲内の厚みのアルミニウムを包含することを特徴とする、請求項１５に記載のＸ線発生装置。
17. 複数の磁気レンズが、複数の磁界発生装置に隣接して配置され、該磁気レンズが、使用時にフィールド・フラックスをエミッタ・アレイの中心に向けて集めるように配置されていることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
18. 制御装置が各磁界発生装置をも制御することを特徴とする、請求項１から１７のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
19. 制御装置が、隣接した磁界発生装置が互いに１ｍｓから５ｍｓ内のラスター・シーケンスで作動可能となるように構成されることを特徴とする、請求項１８に記載のＸ線発生装置。
20. 制御装置が多くの磁界発生装置を同時に作動させるように構成されることを特徴とする、請求項１８および請求項１９のいずれか１つに記載のＸ線発生装置。
21. 制御装置が、多くの磁界発生装置を、クロック信号によって同期されるのと同時に作動させるように、該制御装置が構成されることを特徴とする、請求項２０に記載のＸ線発生装置。
22. 物体のＸ線像を得る方法であって、該方法は、請求項１から２１のいずれか１つに記載のＸ線発生装置を提供するステップ；Ｘ線検出器を提供するステップ；前記Ｘ線発生装置を作動させるステップであって、それによりＸ線源アレイとＸ線検出器の間に配置した物体をＸ線光子が通り抜ける、ステップ、を含む方法。
23. 感知回路は、１つ以上の電子エミッタによって放出された電荷の量を測定し、および、制御装置は、測定された電荷の量に応じて磁界発生装置のアレイを制御することを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
24. 制御装置は、結果として各電子エミッタによって放出される電荷の量が所定のものとなるように磁界発生装置のアレイを制御することを特徴とする、請求項２２と請求項２３のいずれか１つに記載の方法。

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