JP4018165B2

JP4018165B2 - Ｘ線イメージ管装置

Info

Publication number: JP4018165B2
Application number: JP12147695A
Authority: JP
Inventors: 宏久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: DE69628971D1; US5757118A; EP0743670B1; JPH08315757A; DE69628971T2; EP0743670A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｘ線による診断や検査などに使用されるＸ線イメージ管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線イメージ管装置について図９を参照して説明する。Ｘ線イメージ管９０は、それを収容する円筒状の筐体９１の内部に配置されている。Ｘ線イメージ管９０を構成する真空容器９２は、その前面がＸ線を透過し大気側に突出する球面状をしたＸ線入力窓９３になっている。入力窓９３の裏面すなわち真空領域側には、直接又は別に近接して置かれた球面状入力基板面に入力スクリーン９４が形成されている。入力スクリーン９４は入力蛍光体層や光電面からなり、入力窓９３を通して入力するＸ線像を電子像に変換する。なお入力スクリーン９４で変換された電子像を構成する電子は、真空容器９２の内側に配列された複数個の電極９５で加速集束され、点線Ｙで示すように進行し出力スクリーン９６に入射する。出力スクリーン９６は、電子像を例えば光学像に変換する。この光学像はレンズ９７で結像されＣＣＤ型ＴＶカメラ９８に入力される。ＴＶカメラ９８は、光学像を電気信号に変換しＣＲＴモニタ９９に送る。そしてモニタ９９は、電気信号を画像として再生する。このようにして再生された画像はＸ線診断や検査などに利用される。なお、矢印Ｆは、外部磁界による磁力線を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｘ線診断や検査などに利用されるＸ線イメージ管装置は、使用される場所での地磁気や近接する電気機器で発生する磁界があるとその影響を受ける。これにより、出力画像に回転歪やいわゆるＳ字歪と呼ばれるねじれ現象が生じる。このような歪を防ぐために、例えば、Ｘ線イメージ管の周囲に磁気シールドが施される。しかし、Ｘ線イメージ管の周囲には十分な厚さの磁気シールド筒体を配置することができるが、Ｘ線が入射する入力窓の部分に厚い磁気シールド板を配置すると、入射Ｘ線の不所望な吸収や散乱が起り不具合が生じる。そのため、Ｘ線イメージ管の入力窓を通して外部磁界が内部に入り込み、回転歪やＳ字歪を発生させる。
【０００４】
ここで、回転歪やＳ字歪の発生について簡単に説明する。例えば、Ｘ線イメージ管の入力窓を通して磁力線が入ると、この磁力線と入力スクリーンから発生する電子の軌道とが交差する場合がある。両者が交差する結果として、電子にローレンツ力が働きその軌道が曲げられる。Ｘ線イメージ管の中心軸に対して外部磁界の磁力線が平行である場合、Ｘ線イメージ管の入力スクリーンの中心部から出た電子はその軌道が磁力線と平行であるため、その軌道に影響をほとんど受けない。
【０００５】
しかし、入力スクリーンの中心部以外の領域では、侵入磁界の磁力線Ｆが図示のように周囲の磁気シールド筒体に引っ張られることと、入力窓が凸球面になっていることから、電子の軌道と磁力線が比較的大きい角度で交差する。このため外部磁界の影響を受けて電子の軌道は曲がる。したがって、出力画像に全体として回転方向のねじれが生じる。また、入力スクリーンの中心部と周辺部との間の中間領域から出る電子は、周辺部から出る電子よりも侵入磁界と交差し続ける距離が長いため、この中間領域から出る電子の軌道の曲りが大きく、それによって出力画像にＳ字歪が生じる。
【０００６】
なお、このような外部磁界による画像歪を解消する方法として、補正用の電磁コイルを配置し、それに直流電流を流して逆磁界を発生させて外部磁界を打ち消す方法がある。しかしこの方法の場合は、電磁コイルが発生する磁界と外部から入ってくる磁界の大きさ及び方向が等しくないと、侵入磁界が完全に打ち消されずその効果には限界がある。
【０００７】
また、入力窓の囲りに補正用電磁コイルを配置するとともに外部磁界の大きさと方向を複数組の磁気センサで検出し、検出された信号を演算処理して撮像管ＴＶカメラの電子軌道を制御して画像歪を補正する方法も、例えば特開平２−２１０７４４号公報において提案されている。しかし、この方法の場合は、磁気センサや演算、制御装置などが必要であり、構成が複雑で高価となる。
【０００８】
この発明は、上記した欠点を解決するもので、簡単な構造で外部磁界の侵入による出力画像の歪の発生を防止できるＸ線イメージ管装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線イメージ管の入力窓の前方に強磁性体薄板を配置するとともにこのＸ線イメージ管を囲むように配置した磁気シールド筒体の入力窓側端部の内側領域で且つこの入力窓の主要部を囲むように電磁コイルを配置したＸ線イメージ管装置である。また、強磁性体薄板は、好ましくは初透磁率μ₀が１０００以上の材料であって且つその厚さが２００μｍ以下としたＸ線イメージ管装置である。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、後に詳しく述べるように、入力窓前面に配置し外部磁界を幾分通す強磁性体薄板と電磁コイルとの組合わせにより、侵入外部磁界で生じる回転歪及びＳ字歪を解消する内部磁界が得られ、歪のほとんどない出力画像を得ることができる。
【００１１】
【実施例】
本発明の一実施例について、図１を参照して説明する。Ｘ線イメージ増強管１０は、アルミニウムで構成された略円筒状の筐体１１の内部に配置されている。Ｘ線イメージ管の一部を構成する真空容器１２は、その前面が大気側に突出した球面状のアルミニウム製のＸ線入力窓１３になっている。この入力窓１３の裏面には入力スクリーン１４が形成されている。入力スクリーン１４は入力蛍光体層や光電面からなり、入力窓１３を通して入力するＸ線像を電子像に変換する。また、入力スクリーン１４に対向するように真空容器１２の他端部に出力スクリーン１５が設けられている。この出力スクリーン１５は、電子像を光学的あるいは電気的な像に変換する機能を有している。なお、Ｘ線イメージ管の管内には、所定箇所に陽極を含む複数の加速集束電極１８（同図にはその一部のみ図示）が配置されている。
【００１２】
略円筒状の筐体１１の内壁には、Ｘ線シールド層１１ａ、及び磁気シールド層１１ｂが内張りされている。Ｘ線シールド層１１ａには鉛が使用されている。また磁気シールド層１１ｂには、Ｎｉ−Ｆｅ合金の強磁性材料である「パーマロイ」が使用され、約１ｍｍの厚さに構成されている。なお、この磁気シールド層１１ｂは、Ｘ線イメージ管１０の入力窓１３の近傍から出力スクリーン１５の近傍まで筐体１１の内面のほぼ全体に沿って配置されている。さらにまた、筐体１１の入力側の開口端部には、同じく「パーマロイ」からなる短円筒状の入力側フランジ部１１ｃが入力窓１３を取り巻くように固定され、筐体の一部を構成している。比較的厚肉の強磁性体からなるこの入力側フランジ部１１ｃは、磁気シールド層１１ｂと磁気的に接続されており、Ｘ線イメージ管の外周を囲む磁気シールド筒体を構成している。
【００１３】
そこで、筐体の端部を構成する短円筒状の入力側フランジ部１１ｃの先端開口部に、焼き入れ、焼鈍処理した約５０μｍの厚さの「パーマロイ」からなる強磁性体薄板１６が磁気的及び機械的に結合固定されている。そしてまた、筐体の入力側端部とＸ線イメージ管１０との間の空間、とくにこの実施例では入力窓１３の主要部すなわち入力スクリーンが形成された領域を取り囲むフランジ部１１ｃの内側空間に、電磁コイル１７が配置されている。この電磁コイル１７は、導線を数１０ターン巻いた空芯コイルであり、これに図示しない外部電源から数ｍＡ乃至数１００ｍＡの直流電流を供給するようになっている。なお、この電磁コイル１７は、Ｘ線イメージ管１０の真空容器１２の胴部の入力スクリーンに近い領域の外周壁と筐体内壁との間に配置してもよい。
【００１４】
上記した構成のＸ線イメージ管装置の動作において、Ｘ線は強磁性体薄板１６及びＸ線イメージ管の入力窓１３を通過して入力スクリーン１４に入力される。そして、入力スクリーン１４においてＸ線像は電子像に変換され管内に放出される。入力スクリーン１４から出た電子は、真空容器１２の内部に配列された加速集束電極１８で加速集束され、矢印Ｙのように進行し出力スクリーン１５に入射される。そして、光学的あるいは電気的な像に変換され出力される。
【００１５】
この場合、電磁コイル１７に供給する直流電流を適当に調整することにより、Ｘ線イメージ管の出力画像の回転歪やＳ字歪をほぼ完全に解消して、高画質の出力画像を得ることができる。
【００１６】
次に本発明によりＸ線イメージ管内への外部磁界の侵入が生じるにもかかわらず回転歪やＳ字歪がほとんどない高画質の出力画像を得ることができる理由を説明する。
【００１７】
まず参考として、外部磁界が全く存在しない場合のＸ線イメージ管装置の出力画像は、図４に示すように、歪のない画像となる。すなわち、同図は、完全に磁気シールドして外部磁界のない室内空間にＸ線イメージ管装置を配置し、Ｘ線イメージ管の入力窓の前方に等間隔で直角に交差する格子パターンを置き、この格子パターンを通してＸ線を入射させて得た出力画像のＣＲＴモニタ表示画像である。この場合は、同図から、回転歪やＳ字歪が発生せず、出力画像が格子パターンを忠実に再生表示していることがわかる。
【００１８】
次に比較例として、図９に示した従来の構成でそのＸ線イメージ管の管軸に平行に１ガウスの外部磁界を印加した場合を、図５に示す。この場合、外部磁界の磁力線は、図９に符号Ｆで示すように、周辺側ほどイメージ管の外周に配置された磁気シールド筒体に向かって曲がっている。そのため、再生された格子パターンに強いＳ字歪が生じているとともに全体的に格子パターンが時計回りにねじれている。
【００１９】
さらに比較例として示す図６は、図２に示す従来の構成で補正用の電磁コイルに所定の直流電流を流した場合である。すなわち、図２は、Ｘ線イメージ管装置の入力側を半断面した図で、２０はＸ線イメージ管、２１はアルミニウムで構成された筐体、２１ａはＸ線シールド層、２１ｂは磁気シールド層、２１ｃは筐体及びＸ線シールドの一部を構成するフランジ部、２３はイメージ管の前面入力窓、２４は入力スクリーン、２５は補正用の電磁コイルをあらわしている。
【００２０】
同図の構成において、電磁コイル２５に外部磁界と逆向きの磁力線Ｆを発生するように直流電流を流す。この電磁コイル２５によって発生される磁力線Ｆは、外部磁界の一部を打ち消すようになり、得られる格子パターンの出力像は図６に示すようになる。すなわち、回転方向のねじれの歪はほぼ解消されるが、Ｓ字歪はほとんど解消されない。
【００２１】
一方、補正用の電磁コイルを配置せずにＸ線イメージ管入力窓の前方に薄い磁気シールド板を配置した場合は、図７に示すような格子パターンの出力画像となる。同図から、回転方向のねじれの歪はほとんど解消されず、Ｓ字歪はかなり改善されるもののまだ相当発生していることがわかる。これは、入力窓前方の磁気シールド板が外部磁界を完全に遮蔽できず、Ｘ線イメージ管の内部に侵入する磁界があるためである。
【００２２】
そこで、図１及び図３に示す本発明のＸ線イメージ管装置によると、図８に示すように、回転方向のねじれ歪及びＳ字歪がほぼ完全に解消されて、外部磁界がまったくない場合の出力画像である図４とほとんど変わらない忠実性のすぐれた格子パターン出力画像が得られた。とくに注目できることは、図７に示した出力画像に存在するＳ字歪を本発明により解消することができる点である。その理由を次に定性的に説明する。
【００２３】
すなわち、出力画像にＳ字歪が生じる原因は、前にも述べたように、入力スクリーンの中心部及び周辺部から出る電子に比べて、入力スクリーンの半径方向の中間部から出る電子の方が外部から侵入する磁界から相対的に大きい回転方向のローレンツ力を受けるからである。この入力スクリーンの中間部から出る電子に対しては、補正用の電磁コイルによる補正磁界はＳ字歪を解消する作用をほとんど示さないもの考えられる。その理由は、図２に示すように、電磁コイル２５による補正磁界の磁力線Ｆと入力スクリーンの中間部から出た電子ｅの進行方向とが交差する角度は小さく、したがって中間部から出た電子ｅはこの補正磁界では逆回転方向すなわちＳ字歪を矯正する方向の曲げ力をほとんど受けないからである。
【００２４】
それに対して本発明による場合は、図３に示すように、入力窓１３の前方に強磁性体薄板１６があるため電磁コイル１７による補正磁界の磁力線Ｆが入力スクリーンの中間部領域からそのまま強磁性体薄板１６に向かい、入力スクリーンの中間部から出た電子ｅの進行方向と大きい角度で交差する。したがって、この中間領域から出た電子ｅは、図２の場合よりも反時計方向の回転力を相対的に強く受けてＳ字歪が補正される。このような回転力の程度は、電磁コイル１７による補正磁界の強さ、及び強磁性体薄板１６の初透磁率、厚さなどで決まるので、これらを適当に設定することにより出力画像の歪を完全に解消することができる。
Ｘ線イメージ管装置においては、当然のことながら、入射Ｘ線の強磁性体薄板１６や入力窓１３での吸収或いは散乱を極力小さくする必要があるので、実用し得る強磁性体薄板１６は、それを考慮したものとする必要がある。上記実施例に述べた「パーマロイ」は、初透磁率μ₀が約８０００である。その適当な厚さは、９インチサイズ又はそれ以下の小型サイズのＸ線イメージ管の場合では３０〜７０μｍの範囲、また、９インチを超える大型サイズのＸ線イメージ管の場合では７０〜１５０μｍの範囲が適当である。強磁性体薄板は、十分高いＸ線透過率を持つように薄く構成する上から、初透磁率μ₀が１０００以上、より好ましくは２０００以上の材料を使用し、またその厚さは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下にするこしが適当である。なお、強磁性材料の薄板を単体で使用する場合は、その機械的強度を考慮して２０μｍ以上の厚さにすることが好ましい。なおまた、Ｘ線吸収、散乱の少ない例えばプラスチックスの薄板に蒸着等で２０μｍよりも薄く強磁性体被膜を形成して使用してもよい。
【００２５】
さらにまた、Ｘ線イメージ管の外周に配置する磁気シールド筒体と前面の強磁性体薄板とを、同一又は類似の強磁性体材料、或いは同一又は類似の初透磁率をもつ材料で構成する場合は、強磁性体薄板の厚さを、概ね、磁気シールド筒体の厚さの１．５％以上、２０％以下の範囲に定めることが望ましい。それによって、上述のような歪のない出力画像を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡単な構造で回転歪やＳ字歪を解消し得るＸ線イメージ管装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略の構成図である。
【図２】従来のＸ線イメージ管装置の動作を説明する図である。
【図３】本発明の一実施例の動作を説明する図である。
【図４】Ｘ線イメージ管の出力画像を説明する図である。
【図５】Ｘ線イメージ管に発生する画像歪を説明する図である。
【図６】Ｘ線イメージ管に発生する画像歪を説明する図である。
【図７】Ｘ線イメージ管に発生する画像歪をを説明する図である。
【図８】本発明におけるＸ線イメージ管装置で得られる画像を説明する図である。
【図９】従来例を示す概略の構成図である。
【符号の説明】
１０…Ｘ線イメージ管
１１…筐体
１１ａ…Ｘ線シールド層
１１ｂ…磁気シールド層
１２…真空容器
１３…入力窓
１４…入力スクリーン
１５…出力スクリーン
１６…強磁性体薄板
１７…電磁コイル
１８…電極

Claims

Ｘ線像が入力する入力窓を一端に有する真空容器、前記入力窓を通して入力するＸ線像を電子像に変換する入力スクリーン、前記電子像を構成する電子を加速集束する電極、及び前記電極で加速集束された電子による電子像を光学的または電気的な出力像に変換する出力スクリーンを備えるＸ線イメージ管と、前記Ｘ線イメージ管の外周に配置された磁気シールド筒体とを具備したＸ線イメージ管装置において、前記磁気シールド筒体の前記入力窓側端部の内側領域で且つ前記入力窓の主要部を囲むように電磁コイルが配置されるとともに、この電磁コイルによる補正磁界の磁力線が前記入力スクリーンから出た電子の進行方向と所定の角度で交差して前記入力スクリーンの中間部から出た電子が回転力を受けてＳ字歪が補正されるように前記Ｘ線イメージ管の入力窓の前方に強磁性体薄板が配置されることを特徴とするＸ線イメージ管装置。
強磁性体薄板は、初透磁率μ₀ が１０００以上の材料であって且つその厚さが２００μｍ以下である請求項１記載のＸ線イメージ管装置。
強磁性体薄板及び磁気シールド筒体は同一又は類似の強磁性材料で構成されるとともに、前記強磁性体薄板の厚さは前記磁気シールド筒体の厚さの１．５％以上、２０％以下の範囲になっている請求項１記載のＸ線イメージ管装置。