JP6316019B2 - X線発生管、該x線発生管を備えたx線発生装置及びx線撮影システム - Google Patents
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Description
前記グリッド電極は、前記電子源から放出された電子源側電子線束の一部が、前記電子通過口を通過して、前記グリッド電極よりも前記ターゲット側において、ターゲット側電子線束を形成し、前記ターゲットに照射されるように、前記ターゲットと前記電子源との間に位置し、
前記電子源側電子線束は電流密度分布を有し、
前記グリッド電極は開口率の分布を有し、
前記電流密度が最大の領域は、前記開口率分布が最小である領域に重なっており、
前記X線発生管は、前記電子源側電子線束を集束する集束レンズ電極をさらに含み、
前記集束レンズ電極は、前記集束レンズ電極と前記ターゲットとの間に、前記ターゲット側電子線束のビーム径が最小となる仮想点であるクロスオーバーを有し、
前記集束レンズ電極は、さらに、前記クロスオーバーと共役な位置にクロスオーバー共役点を有し、
前記集束レンズ電極は、さらに、前記電子源の側において、前記ターゲット上の焦点中心と共役な位置に焦点中心共役点を有し、
前記グリッド電極は、前記クロスオーバー共役点から前記焦点中心共役点までの区間に位置していることを特徴とする。
図1(a)及び(b)は、本発明のX線発生管100の第1の実施形態について説明する図であり、本発明の説明に必要となる各部品の配置を模式図として示したものである。なお、図1(a)において、本参考例のX線発生管の胴部を構成する絶縁管は省略されている。X線発生管100を構成する電子源101及び陽極104は、不図示の絶縁管に固定される。また、本実施形態のX線発生管は、ターゲット105の電子入射面の対向面からX線を取り出す透過型の構成を示しているが、本発明は、反射型のX線発生管にも適用可能である。
図6は、X線束をX線透過窓13の前方に向けて取り出すX線発生装置10の実施形態が示されている。本実施形態のX線発生装置10は、X線透過窓13を有する収納容器11内部に、X線源であるX線発生管100及びX線発生管100を駆動するための駆動回路5を有している。
次に、図7を用いて、本発明のX線発生管100を備えるX線撮影システム1の構成例について説明する。
本実施例のX線発生管100について図1(a)を用いて説明する。なお、各部品はグリッド電極110の電子通過口111を除き、中心軸106に対して軸対称となる形状を有している。電子源101には直径2mmの一般的に利用される平面型の含浸型陰極を使用し、そこから0.8mm離間した位置に、図1(b)のような75μmの厚さを有するグリッド電極110を配置した。
比較例として、直径300μm、ピッチ350μmで、均一に正方配置された電子通過口211を有するグリッド電極210を有したX線発生管200を作成した。比較例のX線発生管200は、図2(a)のようなガウス分布状のX線強度を呈した。本比較例のX線発生管200のターゲット205へのエネルギー投入量の最大値は1.5kWであった。この結果、実施例1のX線発生管100は、比較例のX線発生管200に比べて約13%のX線の高出力化が可能となった。
グリッド電極110として、図3(a)のように電子通過口111をハニカム状に配列させたこと以外は実施例1と同様のグリッド電極を用意し、さらに実施例1と同様にX線発生管を作製しテストを行った。その結果、本実施例においても、図2(b)のようなX線強度分布を示し、最大で1.7kWのエネルギー投入が可能であった。
グリッド電極110として、図5(b)と同一の位置に電子通過口111を有するが、中心部付近の開口部の直径が異なる図5(b)のようなグリッド電極110を作製した。本グリッド電極110は、中心部の開口部、及び、それに上下左右方向に隣接する4つの開口部の直径が100μm、中心部の開口部に対し、斜め方向に隣接する4つの開口部の直径が200μmの開口部を有する以外は図3(a)と同等である。本グリッド電極110を用意し、実施例1と同様にX線発生管を作製しテストを行った。その結果、本実施例においても、最大で1.7kWのエネルギー投入が可能であった。
Claims (17)
- 電子線の照射によりX線を発生するターゲットと、前記ターゲットに対向する電子源と、複数の電子通過口を有するグリッド電極と、を備えたX線発生管であって、
前記グリッド電極は、前記電子源から放出された電子源側電子線束の一部が、前記電子通過口を通過して、前記グリッド電極よりも前記ターゲット側において、ターゲット側電子線束を形成し、前記ターゲットに照射されるように、前記ターゲットと前記電子源との間に位置し、
前記電子源側電子線束は電流密度分布を有し、
前記グリッド電極は開口率の分布を有し、
前記電流密度が最大の領域は、前記開口率分布が最小である領域に重なっており、
前記X線発生管は、前記電子源側電子線束を集束する集束レンズ電極をさらに含み、
前記集束レンズ電極は、前記集束レンズ電極と前記ターゲットとの間に、前記ターゲット側電子線束のビーム径が最小となる仮想点であるクロスオーバーを有し、
前記集束レンズ電極は、さらに、前記クロスオーバーと共役な位置にクロスオーバー共役点を有し、
前記集束レンズ電極は、さらに、前記電子源の側において、前記ターゲット上の焦点中心と共役な位置に焦点中心共役点を有し、
前記グリッド電極は、前記クロスオーバー共役点から前記焦点中心共役点までの区間に位置していることを特徴とするX線発生管。 - 前記電子源側電子線束が有する前記電流密度分布は、前記電子源側電子線束のビーム径方向における電子線の照射密度分布であることを特徴とする請求項1に記載のX線発生管。
- 前記グリッド電極は、前記ビーム径方向において開口率の分布を有することを特徴とする請求項2に記載のX線発生管。
- 前記ターゲット側電子線束のビーム中心の電流密度は、前記電子源側電子線束のビーム中心の電流密度より低いことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記開口率分布は、前記電子通過口の面密度分布、前記電子通過口の開口面積分布の少なくともいずれかを有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記開口率分布は、前記電子通過口の面密度分布と前記電子通過口の開口面積分布とにより形成されたものであることを特徴とする請求項5に記載のX線発生管。
- 前記X線発生管は、前記電子源の引き出し電極をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記グリッド電極は、前記焦点中心共役点に重なるように位置していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記電子源は、含侵型の熱陰極であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記ターゲットは、前記グリッド電極に対向する側に設けられたターゲット層と、前記ターゲット層を支持する透過基板からなる透過型ターゲットであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記透過基板は、ダイアモンド基板であることを特徴とする請求項10に記載のX線発生管。
- 前記ダイアモンド基板は、500μmから2mmの基板厚を有していることを特徴とする請求項11に記載のX線発生管。
- 前記ダイアモンド基板は、多結晶ダイアモンド、または、単結晶ダイアモンドであることを特徴とする請求項11に記載のX線発生管。
- 前記ターゲット層は、タンタル、タングステン、モリブデン、銀、金、レニウムの群から選択された金属を少なくとも含有することを特徴とする請求項10乃至13のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 前記ターゲット層の層厚は、1μm以上12μm以下であることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載のX線発生管。
- 請求項1乃至15のいずれか1項に記載のX線発生管と、
前記ターゲットと前記電子源とのそれぞれに電気的に接続され、前記ターゲットと前記電子源との間に印加される管電圧を出力する駆動回路と、
前記グリッド電極と前記ターゲットとの間の電圧を規定するグリッド電位回路と
を備えていることを特徴とするX線発生装置。 - 請求項16に記載のX線発生装置と、前記X線発生装置から放出され被検体を透過したX線を検出するX線検出器とを備えていることを特徴とするX線撮影システム。
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