JP6667366B2 - Ｘ線発生管、ｘ線発生装置、およびｘ線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、非破壊Ｘ線撮影等に適用できるＸ線発生装置、および該Ｘ線発生装置を備えるＸ線撮影システム関するものである。

非破壊Ｘ線検査システム等のＸ線発生装置に適用される透過型Ｘ線発生管が知られている。透過型Ｘ線発生管は、電子ビームが照射される側に配置されたターゲット層と、かかるターゲット層を支持する支持基板と、を有する透過型ターゲットを備える。かかる透過型ターゲットは、透過型Ｘ線発生管の陽極の部分を構成し、ターゲット層で発生したＸ線が支持基板を透過して管外部へ放射される。

透過型ターゲットを端窓として配置するように、収納容器に透過型Ｘ線発生管を収納する形態をとることにより、被写体と電子焦点とを近接させ、高い倍率のＸ線撮影を実現する透過型Ｘ線発生管が知られている。一方で、透過型Ｘ線発生管は、ターゲット層の層厚方向で制限されるＸ線の自己吸収を考慮してターゲット層の層厚は１５μｍ以下程度に設定される。

電子焦点で発生する熱負荷は、ターゲット層の層厚方向から基板、ターゲット層の層面方向に放熱させるものの伝熱量に制限があり、ターゲット層の熱損傷に起因して透過型ターゲットの寿命を制限する場合があった。

特許文献１には、電子ビームに対してローレンツ力を及ぼす磁力線を発生する磁気偏向部を備えたＸ線発生管が開示されている。特許文献１には、さらに、電子ビームをローレンツ力で偏向させて電子焦点の位置を移動させること、さらには、熱損傷を受けていない領域に電子焦点の位置を移動させることで、Ｘ線発生性能を回復させることが開示されている。

特開２００９−４３７４１号公報

しかしながら、磁気偏向部を有する透過型Ｘ線発生管において、磁気による焦点位置移動作用が変動し、所定のＸ線発生性能にまで回復しない場合、または、Ｘ線撮影品質が変動する場合があるという課題があった。かかる、課題は、比透磁率の高い被検体を高倍率で撮影する場合、即ち、比透磁率の高い被検体を端窓に近接して撮影する場合に、多く認められた。

本発明の第一に係るＸ線発生管は、電子放出部と静電レンズ電極とを有した電子銃を備えた陰極と、ターゲット層と前記ターゲット層を支持し、前記ターゲット層で発生したＸ線を通過させる支持基板とを備えた陽極と、管軸方向における一端と他端とがそれぞれ前記陰極と前記陽極に接続される絶縁管と、管径方向において前記絶縁管の外側に位置し、管軸方向において前記電子放出部と前記ターゲット層との間に配置される磁気偏向部と、を備え、管軸方向において前記磁気偏向部より前記陽極の側に位置し、管径方向において前記磁気偏向部より内側に位置する部分を有する磁気シールド部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の第二に係るＸ線発生管は、電子銃と、電子銃を保持する陰極部材と、を有した陰極と、電子の照射を受けてＸ線を発生する透過型ターゲットと前記透過型ターゲットを保持する陽極部材と、を有した陽極と、管軸方向における一端と他端とがそれぞれ前記陰極と前記陽極に接続される絶縁管と、管径方向において前記絶縁管の外側に位置し、管軸方向において前記電子放出部と前記ターゲット層との間に配置される磁気偏向部と、管軸方向において前記磁気偏向部より前記透過型ターゲットの側に位置し、管径方向において前記磁気偏向部より前記絶縁管の管軸中心に近い側に位置する部分を有する磁気シールド部と、を備えることを特徴とするものである。

さらに、本発明の第三に係るＸ線発生装置は、電子銃と、電子銃を保持する陰極部材と、有した陰極と、電子の照射を受けてＸ線を発生する透過型ターゲットと前記透過型ターゲットを保持する陽極部材と、を有した陽極と、管軸方向における一端と他端とがそれぞれ前記陰極と前記陽極に接続される絶縁管と、を備えたＸ線発生管と、
管径方向において前記絶縁管の外側に位置し、管軸方向において前記陰極と前記陽極との間に配置される磁気偏向部と、管軸方向において前記磁気偏向部より前記陽極の側に位置し、管径方向において前記磁気偏向部より内側に位置する部分を有する磁気シールド部と、前記Ｘ線発生管と前記シールド部とを収納する収納容器と、を備え、前記磁気シールド部は、前記収納容器に固定されていることを特徴とするものである。

本発明のＸ線発生管によれば、磁気シールド部が磁力線を吸収するため、磁気偏向部が発生する磁力線は、曝射の対象物である被検体側へ伸び難くなり、被検体磁気偏向部が発生する偏向磁場による被検体の帯磁が制限される。その結果、比透磁率が高い被検体を拡大撮影する場合においても、被検体が電子ビーム軌道に及ぼすローレンツ力が制限されるため電子線焦点の変動が抑制され、安定してＸ線撮影を行う被検体ことが可能となる。

本発明の第１の実施形態を説明するための模式図（ａ）、断面図（ｂ）、（ｃ）である。 本発明の第２の実施形態を説明するための模式図（ａ）、断面図（ｂ）、（ｃ）である。 本発明の第３の実施形態を説明するための模式図（ａ）、断面図（ｂ）、（ｃ）である。 本発明の磁気偏向部６の磁石部の配置例（ａ）〜（ｄ）を示す模式図である。 第１の実施形態の偏向部保持部７を説明するための模式図（ａ）と断面図（ｂ）である。 磁気シールド効果を説明する第１の実施形態（ａ）（ｂ）と参考形態（ｃ）（ｄ）の模式図である。 本発明の第４の実施形態に係るＸ線発生装置を説明するための模式図である。 本発明の第５の実施形態に係るＸ線発生装置を説明するための模式図である。 本発明の第６の実施形態に係るＸ線撮影システムを説明するための模式図である。

以下に、本発明に係る実施形態ついて図面を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
図１（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線発生管１について説明する模式図である。

Ｘ腺発生管１は、陰極２、陽極５、絶縁管３により構成される外囲器を備えている。外囲器の内部は、電子放出部とターゲットとの間の距離よりも電子の平均自由行程長を長くするために、真空に排気され気密に保持されている。

＜＜陰極＞＞
陰極２は、絶縁管３と接続される導電性の陰極部材２ａと電子銃２ｂとを備えることにより、Ｘ線発生管１の陰極電位を規定する電極であり、かつ外囲器を構成する構造部材でもある。電子銃２ｂは、導電性を有し陰極部材２ａに接続される管状部材２ｅと、管状部材２ｅの内部において、電子放出部２ｃ、静電レンズ電極２ｄを備えている。電子放出部２ｃ、静電レンズ電極２ｄは、管状部材２ｅの内部において、管軸方向に沿って陰極部材２ａから陽極５に向かって順に配置されている。電子銃２ｂは、管状部材２ｅにより陰極部材２ａに固定されている。陰極部材２ａは、外囲器を真空に保持するための強度と、電子銃２ｂを陰極電位を規定するための導電性と、絶縁管３と気密状態を維持するための線膨張係数と、を備えた材料が適用される。陰極部材２ａの具体的な材料としては、モリブデン、タングステン、ステンレス、銅等の高融点金属が適用される。

電子放出部２ｃは、金属熱陰極、酸化物陰極や、含浸型陰極等で構成され、管径方法における大きさは管電流量に応じてφ０．１ｍｍ〜φ５ｍｍ等とされる。また、電子放出部２ｂは、平面状、ピアース型電子銃でみられるような凹面状、ショットキー電子銃のような針状等の形状がとられる。

静電レンズ電極２ｄは、電子放出部２ｃから放出された電子を所定の電子線束に集束させターゲット層５ｃに照射するように、ビームプロファイルを規定するために電子放出部２ｃと透過型ターゲット５ｂとの間に設けられた中間電極である。静電レンズ電極２ｄは、他の電子銃２ｂを構成する部材と同様に、耐熱性、非磁性、線膨張係数整合等の要請から、モリブデンやタングステ等の金属材料で構成される。

＜＜陽極＞＞
陽極５は、絶縁管３と接続される導電性の陽極部材５ａと陽極部材５ａに電気的に接続される透過型ターゲット５ｂとを備えることにより、Ｘ線発生管１の陽極電位を規定する電極であり、かつ外囲器を構成する構造部材でもある。透過型ターゲット５ｂは、電子の照射によりＸ線を発生するターゲット層５ｃと、ターゲット層５ｃを支持すとともに、支持した側と反対側に発生したＸ線を通過させる支持基板５ｄと、を有している。透過型ターゲット５ｂは、支持基板５ｄと陽極部材５ａとがろう材を介して接合されることにより一体化される。

陽極部材５ａは、外囲器を真空に保持するための強度と、透過型ターゲット５ｂを陽極電位に規定するための導電性と、絶縁管３と気密状態を維持するための線膨張係数と、を備えた材料が適用される。陽極部材５ａの具体的な材料としては、モリブデン、タングステン、ステンレス、銅等の高融点金属が適用される。

陽極５と陰極２との間に印加する管電圧によって、透過型ターゲット５ｂで発生するＸ線の所定の放射エネルギーを設定することが可能である。管電圧は、透過方向における厚さ、被検体の大きさ等、ターゲット層５ｃ、支持基板５ｄ等を考慮して適宜設定され、１０ｋＶ〜２００ｋＶが選択される。

ターゲット層５ｃは、Ｘ線発生効率や耐熱性を考慮して、タングステン、レニウム、モリブデン等の高密度、高融点の材料が選択される。ターゲット層５ｃの厚さは、自己減衰を考慮して、Ｘ線を効率よく管外部へ放射するために、０．５μｍ〜１５μｍの範囲で設定されている。

支持基板５ｄは、ターゲット層５ｃで発生したＸ線を効率よく管外部へ放射するため、ダイアモンド、グラファイト等の炭素同素体、ベリリウム等の軽元素材料が適用される。支持基板５ｄの厚さは、真空を維持する耐大気圧性能やＸ線透過性等から適切に設定すればよく、０．１〜３ｍｍの範囲で設定すればよい。支持基板５ｄは、ターゲット層５ｃで発生したＸ線をＸ線発生管１の外部に取り出すための、Ｘ線透過窓としても機能している。

＜＜絶縁管＞＞
絶縁管３は、管軸方向における一端と他端とがそれぞれ、陰極部材２ａと陽極部材５ａとに接続され、陰極２と陽極５は互いに電気的に絶縁されている。

絶縁管３は、電気的な絶縁性、気密性、耐熱性、陰極２、陽極５との線膨張係数整合性を有するように選択され、マルチフォーム、パイレックス（登録商標）、石英等のガラス材料や、アルミナ、ステアタイト等のセラミック材料を主成分として含有する。

＜＜磁気偏向部＞＞
次に、磁気偏向部６について図１（ａ）〜（ｃ）と図６（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

磁気偏向部６は、Ｘ線発生管１の管径方向において絶縁管３の管外（外側）であって、かつ、管軸方向において電子放出部２ｃと透過型ターゲット５ｂとの間に配置されている。このように磁気偏向部６を配置することにより、電子ビームＥＢに対してローレンツ力による軌道偏向作用を効果的に働かせることが可能となる。即ち、磁気偏向部６は、図１（ｂ）に記載の管軸中心ｔｃ近傍に形成される電子ビームＥＢに対してローレンツ力を作用させるように配置される。磁気偏向部６は、磁性材料が適用され、フェライト磁石、アルニコ磁石（Ａｌ・Ｎｉ・Ｃｏ）、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石の他、電磁石が適用される。

また、本実施形態の磁気偏向部６は、図１（ｂ）のように、電子ビームに対して、管径方向の磁力線成分（破線矢印）が発生するよう、Ｘ線発生管１の周方向に離散的に配置されていればよい。本実施形態における磁気偏向部６は、管軸中心ｔｃを挟んで対向する位置に、互いが逆極性となる向きに２つの磁気偏向部６が配置されている。２つの磁気偏向部６は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、陽極部材５ａに接続された偏向部支持体７によって、管周方向において１８０度をなす位置にそれぞれ支持されている。

本実施形態の偏向部支持体７は、磁気偏向部６を支持する支持部材７ａ、磁石部６ａ，６ｂを管径方向の内側に押し付けるばね部材７ｃ、ばね部材７ｃの反力を保持する固定部材７ｄ、支持部材７ａを陽極部材５ａと接続支持する接続部材７ｂ、とを有している。支持部材７ａは、磁石部６ａ，６ｂ、ばね部材７ｃが配置される複数の穴部７０ａ〜７０ｈが設けられている。本実施形態では、磁石部６ａ，６ｂが配置される穴部７０を変更することにより、４５度毎に、電子焦点の位置を変更することが可能となる。また、偏向部支持体を、絶縁管の管軸中心に対して同軸に回転されるように配置されている不図示の形態も、電子焦点の位置を変更させることが可能となる点で、本発明の態様に含まれる。

偏向部支持体７は、磁気偏向部６が発生する磁力線への影響が小さい非磁性材料であることが好ましい。ここで非磁性材料とは、常磁性や反磁性の性質を呈する材料を意味する。非磁性材料の比透磁率は、０．９９以上１．０１以下の範囲であれば、陽極部材５ａより前方にある磁界に対して電子ビームの軌道の変動影響はほとんど受けない。なお、比透磁率とは、材料の透磁率μと、真空の透磁率μ_０により、μ／μ_０で算出される無次元量である。常磁性を示す材料としては、モリブデンやタングステン、ＳＵＳ３０４等の非磁性のステンレス等がある。反磁性を示す材料としては、銅や銀等がある。また、偏向部支持体７は、それらの合金等から構成されていてもよい。なお、図５（ａ）、（ｂ）に示した偏向部支持体７の構造や構成等は、これに限定されるものではなく、磁気偏向部６が支持されていて、ローレンツ力により電子ビームの偏向量や偏向方向を制御できればよい。

図４（ａ）〜（ｄ）に、陽極５の所定ピッチで管周方向に磁気偏向部６を複数配置した第１の実施形態の変形例を示す。図４（ａ）は、直線状に延びる磁力線成分４ａが、電子ビーム、即ち、管中心軸ｔｃを通過するように、管中心軸ｔｃ側に磁極Ｓを向けて磁気偏向部６を管外部の管周方向に１つ配置した形態である。同様にして、直線状に延びる磁力線成分４ａが、管中心軸ｔｃを通過するように、管中心軸ｔｃ側に磁極Ｎを向けて磁気偏向部６を管外部の管周方向に１つ配置した形態も本発明の態様に含まれる。

また、図４（ｂ）は、管径方向に、極性が異なる磁極Ｎ，Ｓが対向するように、磁石部６ａ、６ｂを配置した形態である。本実施形態は、直線性の高い磁力線成分４ｂを管中心軸ｔｃ付近に形成することが出来る点により、管径方向における電子焦点のオフセット量（移動量）を大きくすることが可能となる点で好ましい態様である。

また、図４（ｃ）、（ｄ）は、図４（ｂ）の一対の磁気偏向部６ａ，６ｂのそれぞれを、直列に配置した変形例と、併設した変形例を示すものである。図４（ｃ）、（ｄ）に示す変形例はいずれも、管径方向における電子焦点の偏向量をより一層大きくすることが可能となる点で好ましい態様である。

なお、磁気偏向部６の配置形態は、Ｘ線発生管１を構成する部品の配置や、必要とするビーム照射位置の移動量等から適切に設定すればよく、これに限定されるものではない。

＜＜磁気シールド部＞＞
次に、本発明の特徴である磁気シールド部８について図１（ａ）、（ｃ）を用いて説明する。

本実施形態の磁気シールド部８は、図１（ａ）、（ｃ）に示すように、陽極部材５ａの真空側において管軸中心ｔｃを囲むように陽極部材５ａの真空側に固定された、平板状であって環状の磁性部材である。磁気シールド部８は、管軸方向において磁気偏向部６よりも陽極５の側であって、部材Ｘ線発生管１の管径方向において磁気偏向部６よりも内側に配置された部分を有している。また、磁気シールド部８は、Ｘ線発生管１の管径方向において磁気偏向部６よりも内側に配置された部分を有している。磁気シールド部８は、図１（ｃ）に示す様に、電子ビームＥＢが通過可能なように設けられた開口部８ａと、開口部８ａを囲む環状部８ｂとを有している。

次に、磁気シールド部８の磁気シールド効果について、図６（ａ）〜（ｄ）を用いて詳しく説明する。図６（ａ）は、第１の実施形態における磁力線（６ｍ、９ｐｍ、９ｉｍ）と電子線ＥＢとの相互作用を説明する模式図であり、図６（ｂ）は、本実施形態における電子焦点ＦＳ０の移動効果を説明する為にターゲット層５ｃを拡大した部分拡大図である。また、図６（ｃ）、（ｄ）は、磁気シールド部８を有さない点においてのみ構成が第１の実施形態と相違する参考形態に関する模式図と部分拡大図である。

磁気シールド部８を本実施形態のように配置することにより、管外部の曝射領域に存在する磁力線の一部が磁気シールド部８に吸収され、管軸中心ｔｃ近傍に漏れる磁力線が低減される。この結果、被検体９の比透磁率、磁性を帯びた被検体の配置等の影響による電子ビームに及ぼすローレンツ力は抑制され、電子焦点の位置は所定の偏向量だけ移動し、Ｘ線発生源の位置に依存せずに再現性よくＸ線撮影を行うことが可能となる。

ここで、管外部の曝射領域に存在する磁力線９ｐｍ、９ｉｍ、の要因としては、帯磁した被検体９と陽極５との近接配置が考えられる。被検体９の帯磁は、被検体に含まれる高透磁率部材、磁気偏向部６由来の磁場、が考えられる。比透磁率が高く帯磁しやすい材料は、鉄、ニッケル、コバルト等が含まれる。

なお、磁気シールド部８を本実施形態のように配置することにより、磁気偏向部６が発生する磁力線６ｍの一部は磁気シールド部８に吸収され、電子ビームＥＢと磁力線６ｍとの間に働くローレンツ力は僅かながら低減される。しかしながら、電子ビームＥＢに対して磁気偏向部６が形成する磁力線６ｍに対して、磁気シールド部８は遮るような配置をとらない為、磁気シールド部８による磁力線６ｍの低減作用は限定的である。従って、図６（ｂ）のように、磁気シールド部８を設けた形態において、外部磁場９ｐｍの影響を受けずに磁気偏向部６の作用により所定の位置ＦＳ１に電子焦点ＦＳ０を移動させ、透過型ターゲット５ｂの実効的な寿命を長くする事が可能となる。

ここで、管外の磁界から陽極部材５ａに対して斜めに侵入し管軸中心ｔｃ近傍の電子ビームＥＢにローレンツ力を及ぼす磁力線９ｉｍを考える。磁気シールド部８の環状部８ｂが、磁力線９ｉｍの電子ビームＥＢへの侵入を遮る配置をとることにより、磁力線６ｍが被検体９に及ぼす磁化作用と、被検体９からの磁力線９ｉｍは、磁気シールド部８により減衰される。なお、開口部８ａにおいて管外部から漏れ入る磁力線９ｐｍと管軸方向ｔｃとは略平行な関係にあり、電子ビームＥＢにローレンツ力が発生し難いため、磁気シールド部８は管軸中心ｔｃと交差する領域で開口されている。

一方、図６（ｃ）のように、磁気シールド部を有さない参考形態では、管外部の曝射領域に存在する磁力線の一部９ｉｍが磁気シールド部に吸収されずに、管軸中心ｔｃ近傍に位置する電子ビームに影響を及ぼす。この結果、被検体９の比透磁率、磁性を帯びた被検体９の配置等の影響により、電子焦点の位置は所定の偏向量に加えて、管外部からの磁力線成分９ｉｍのローレンツ力分だけさらに移動する。管外部からの磁力線成分９ｉｍのローレンツ力を受けた場合、図６（ｄ）に示すように、磁気偏向部６の有無に対応した電子焦点の位置は、ＦＳ５１、ＤＳ５０といずれも不必要な焦点移動が発生する。かかる参考形態では、焦点移動量が変動するため、Ｘ線撮影の再現性、安定性が低下するものとなる。

以上説明したとおり、磁気シールド部８を備えた本実施形態のＸ線発生管１は、磁気偏向部６によるローレンツ力は電子ビーム偏向作用を発現するとともに、選択的に陽極部材５ａより前方に位置する被検体からの漏れるローレンツ力の影響は低減される。

磁気シールド部８は、比透磁率が１よりも十分に大きいことが好ましく、１０以上の材料で構成される。高透磁率材料は、鉄、コバルト、ニッケルから少なくとも１つ選択された磁性金属、磁性金属の珪素鋼、磁性金属の炭素鋼、ＳＵＳ４２０等の磁性ステンレス、モネル等の合金、フェライト磁石、パーマロイ磁石等の永久磁石、及び、それらの組合せが含まれる。

材料の透磁率μは、コイル内部に材料を挿入し、コイルに電流を流すことにより発生する磁界Ｈに対して、発生した磁束密度Ｂを磁気センサー等によって検出することで、μ＝Ｂ／Ｈから算出できる。磁束密度を検出する磁気センサーとしては、ホール素子や磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子、超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）等が用いられる。磁気シールド効果は、一般に磁気シールド部８の透磁率μ［Ｈ／ｍ］と、厚さｄ［ｍ］の積μ×ｄ［Ｈ］が大きいほど高くなる。μ×ｄ［Ｈ］は１×１０^−８以上１×１０^−４以下が好ましい。一方、磁気シールド効果を高くすると、電子ビームＥＢに対する磁力線６ｍも低減し、電子ビームの偏向量が小さくなるため、より好ましいμ×ｄ［Ｈ］の範囲は１×１０^−７以上１×１０^−５以下となる。本願明細書においては、厚さｄは、管軸方向（図１のＺ方向）に沿った長さで規定される。

磁気偏向部６の磁石の種類や配置形態、磁気シールド部８の材料や厚さ、形状、必要とするビーム照射位置の移動量等から適切に設定すればよく、これに限定されるものではない。

＜第２の実施形態＞
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線発生管１について説明する模式図を示すものである。図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、管軸方向に沿って見た時に、磁気シールド部８が、磁気偏向部６と管径方向において重なる部分１６ａ，１６ｂを有する点において、第１の実施形態と相違する。重なる部分１６ａ，１６ｂは、絶縁管３と気密に接続されている。

本実施形態では、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、磁気シールド部８が、磁気偏向部６と管径方向に沿って重なる部分１６ａ，１６ｂを有する構成となっている。これにより、第１の実施形態に比べてより大きな磁気シールド効果が得られる。これにより、被検体９の比透磁率や、撮影位置等によらず、Ｘ線発生源の位置安定性をさらに高めることが可能となる。

＜第３の実施形態＞
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係るＸ線発生管１について説明する模式図を示すものである。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、陽極部材５ａが、磁気シールド性を有する材料で構成されている点以外は、第１の実施形態と同様である。

なお、磁気シールド部８は、第１〜第３の実施形態においては陽極５を構成しているが、陽極部材に対して絶縁された中間電極（不図示）としても良い。磁気シールド部が陽極部材に対して絶縁された態様の場合は、外囲器内に配置し、管軸方向において陽極部材より電子放出部側に配置することが、放電を抑制する点において好ましい。

＜第４の実施形態＞
図７は、本発明の第４の実施形態に係るＸ線発生装置１０１の構成図である。Ｘ線発生装置１０１は、第１の実施形態に記載のＸ線発生管１と、Ｘ線発生管１を駆動する駆動回路１０３と、それらを収納する容器１０２で構成されている。

駆動回路１０３には、陽極５と陰極２との間に管電圧回路を印加する管電圧回路（不図示）と、電子銃２ｂを所定の曝射強度と曝射時間となるように駆動する電子銃駆動回路（不図示）とが含まれる。駆動回路１０３とＸ線発生管１を除いた収納容器１０２の余空間には、絶縁性流体（不図示）が充填されている。絶縁性流体としては鉱油、シリコーン油などの絶縁油や、ＳＦ６などの絶縁ガスなどが用いられる。陽極５は収納容器１０２を介してアース１０５に接地されている。これにより、被検体の比透磁率や、撮影位置等によらず、Ｘ線発生源の位置安定性が高いＸ線発生装置１０１を実現することが可能となる。

＜第５の実施形態＞
図８は、本発明の第５の実施形態に係るＸ線発生装置１１０の構成を示す構成図である。Ｘ線発生管１１は、第４の実施形態のＸ線発生管１が磁気シールド部８を備えない代わりに、収納容器１０２の一部に磁気シールド部８が固定されている点が、第４の実施形態と相違する。本実施形態においては、磁気シールド部８が収納容器１０２に固定されているが、磁気偏向部６を収納容器１０２に固定する形態も本願発明に含まれる。

＜第６の実施形態＞
図９は、本発明の第６の実施形態に係る放射線撮影システムの構成図である。システム制御ユニット２０２は、第４の実施形態で説明した放射線発生装置１０１と、Ｘ線検出器２０７、信号処理部２０８からなる放射線検出装置２０６とを連携制御する。システム制御ユニット２０２から、Ｘ線発生装置１０１へ出力する制御信号により、Ｘ線発生装置１０１から放射されるＸ線が制御される。Ｘ線発生装置１０１から放出されたＸ線は、被検体２０９を透過して、Ｘ線検出器２０７で検出される。Ｘ線検出器２０７は、検出したＸ線を画像信号に変換し、信号処理部２０８に出力する。信号処理部２０８は、システム制御ユニット２０２による制御の下、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御ユニット２０２に出力する。システム制御ユニット２０２は、処理された画像信号に基いて、表示装置２０３に画像を表示させるための表示信号を表示装置２０３に出力し、記録装置２０５に画像データを保管する。表示装置２０３は、表示信号に基づく画像を、被検体２０９の撮影画像としてスクリーンに表示する。

これにより、被検体９の比透磁率や、撮影位置等によらずに撮影品質の再現性、安定性が高いＸ線撮影システムを構築することが可能となる。

１ Ｘ線発生管
２ 陰極
２ａ 陰極部材
２ｂ 電子銃
２ｃ 電子放出部
２ｄ 静電レンズ電極
３ 絶縁管
５ 陽極
５ａ 陽極部材
５ｃ ターゲット層
５ｄ 支持基板
６ 磁気偏向部
８ 磁気シールド部

Claims (22)

1. 電子銃と、電子銃を保持する陰極部材と、を有した陰極と、電子の照射を受けてＸ線を発生する透過型ターゲットと前記透過型ターゲットを保持する陽極部材と、を有した陽極と、管軸方向における一端と他端とがそれぞれ前記陰極と前記陽極に接続される絶縁管と、管径方向において前記絶縁管の外側に位置し、管軸方向において前記電子放出部と前記ターゲット層との間に配置される磁気偏向部と、管軸方向において前記磁気偏向部より前記透過型ターゲットの側に位置し、管径方向において前記磁気偏向部より内側に位置する部分を有する磁気シールド部と、を備えることを特徴とするＸ線発生管。
2. 前記磁気シールド部は、管軸方向から見たときに、管径方向において前記磁気偏向部と重なる部分をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生管。
3. 前記磁気シールド部の透磁率μ［Ｈ／ｍ］と、管軸方向における厚さｄ［ｍ］を与えたとき、
   積μ×ｄ［Ｈ］は、１×１０−８以上１×１０−４以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線発生管。
4. 前記磁気シールド部の比透磁率は、１０以上である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。
5. 前記磁気シールド部は、鉄、コバルト、ニッケルから少なくともいずれか１が選択された磁性金属、磁性金属の珪素鋼、磁性金属の炭素鋼、磁性ステンレス、フェライト、パーマロイのいずれかを含む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。
6. 前記磁気偏向部は、フェライト磁石、アルニコ磁石（Ａｌ・Ｎｉ・Ｃｏ）、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石、および、電磁石のいずれかを少なくとも備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
7. 前記磁気偏向部は、管周方向に所定のピッチで複数配置されている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。
8. 前記絶縁管の管外であって、管軸方向において前記陰極と前記陽極との間に、前記磁気偏向部を支持する偏向部支持体をさらに備え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。
9. 前記偏向部支持体は、前記磁気偏向部が配置される部分を複数、有していることを特徴とする請求項８に記載のＸ線発生管。
10. 前記偏向部支持体は、前記絶縁管の管軸中心に対して同軸に回転されるように配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載のＸ線発生管。
11. 前記偏向部支持体は、０．９９以上１．０１以下の範囲の比透磁率を有していることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
12. 前記偏向部支持体は、常磁性または反磁性を呈する材料であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
13. 前記偏向部支持体は、モリブデン、タングステン、非磁性のステンレス、銅、銀の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
14. 前記透過型ターゲットは、電子の照射によりＸ線を発生するターゲット層と、前記ターゲット層を支持し前記ターゲット層で発生したＸ線を通過させる支持基板と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
15. 前記電子銃は、電子放出部と、前記電子放出部から放出された電子を所定の電子線束に集束する静電レンズ電極と、を有していることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のＸ線発生管と、
    前記陽極と前記陰極に電圧を印加する駆動回路と、
    前記Ｘ線発生管と前記駆動回路とを収納する収納容器と、
    を備えることを特徴とするＸ線発生装置。
17. 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、
    前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器とを、連携して制御する制御ユニットと、
    を備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
18. 電子銃と、電子銃を保持する陰極部材と、有した陰極と、電子の照射を受けてＸ線を発生する透過型ターゲットと前記透過型ターゲットを保持する陽極部材と、を有した陽極と、管軸方向における一端と他端とがそれぞれ前記陰極と前記陽極に接続される絶縁管と、を備えたＸ線発生管と、
    管径方向において前記絶縁管の外側に位置し、管軸方向において前記陰極と前記陽極との間に配置される磁気偏向部と、管軸方向において前記磁気偏向部より前記陽極の側に位置し、管径方向において前記磁気偏向部より内側に位置する部分を有する磁気シールド部と、前記Ｘ線発生管と前記シールド部とを収納する収納容器と、を備え、前記磁気シールド部は、前記収納容器に固定されていることを特徴とするＸ線発生装置。
19. 前記磁気偏向部は、前記収納容器に固定されていることを特徴とする請求項１８に記載のＸ線発生装置。
20. 請求項１８または１９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、
    前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出器とを、連携して制御する制御ユニットと、
    を備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
21. 電子銃と、電子銃を保持する陰極部材と、を有した陰極と、電子の照射を受けてＸ線を発生する透過型ターゲットと前記透過型ターゲットを保持する陽極部材と、を有した陽極と、管軸方向における一端と他端とがそれぞれ前記陰極と前記陽極に接続される絶縁管と、管径方向において前記絶縁管の外側に位置し、管軸方向において前記電子放出部と前記ターゲット層との間に配置される磁気偏向部と、管軸方向において前記磁気偏向部より前記透過型ターゲットの側に位置し、管径方向において前記磁気偏向部より前記絶縁管の管軸中心に近い側に位置する部分を有する磁気シールド部と、を備えることを特徴とするＸ線発生管。
22. 請求項２１に記載のＸ線発生管と、前記Ｘ線発生管を収納する収納容器と、を備えることを特徴とするＸ線発生装置。

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