JP6821304B2 - 電子銃、x線発生管、x線発生装置およびx線撮影システム - Google Patents
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Description
ターゲットに電子ビームを照射する電子源として、管軸方向に沿ってターゲットに向けて突出させた電子銃を備えたX線発生管が知られている。
特許文献1には、ターゲット側に複数のグリッド電極を備える電子銃とすることにより、ターゲット上に形成される焦点の位置精度とマイクロフォーカス化が図られることが開示されている。
また、かかる電子銃が備える複数のグリッド電極は、それぞれが絶縁性の部材により支持されることにより、電極間の距離が規定されるとともに、各電極に所定の電位が印加されるように構成されている。
特許文献2には、微小焦点化を意図して、管軸方向に延びる絶縁性の支柱に複数のグリッド電極が間隔をあけて支持された電子銃を備えたX線発生管が開示されている。
図1は、本願発明の第1の実施形態に係るX線発生管1が示されている。X線発生管1は、本願発明の基本的な特徴である導電部を備えた透過型のX線発生管である。
次に本願発明のX線発生管の特徴である電子銃について、図1(a)、(d)、(e)〜(h)を用いて説明する。
次に、本願発明の特徴である導電部を備えた第1の実施形態に係るX線発生管について、図1(a)〜(h)の各図を用いてより詳細に説明する。
本願発明者は、絶縁支持部材に支持されたグリッド電極を備える電子銃を有するX線発生管において、X線発生管の駆動履歴に伴う焦点径の変動を確認した。
・焦点径の変動は、休止期間により回復が無く、不可逆的であったこと。
・焦点径の変動量に対する相関係数の二乗R2は、管電圧<曝射強度≒電子線の照射量<電子放出源のフィラメント電流、の順であったこと。
・変動量が大きかったX線発生管の電子銃を解析したところ、グリッド電極間、グリッド電極と電子銃との間のノード間抵抗の減少が認められたこと。
・変動量が大きかったX線発生管の電子銃を分析したところ、絶縁支持部材の表面組成に特定の金属の増加が認められたこと。
・増加が認められた金属は、電子放出部由来の成分Baが支配的であったこと。
次に、図3(a)〜(f)を用いて、本願発明の課題に係る散乱金属粒子の発生と絶縁支持部材上への堆積に係る、本願発明者が推敲した素過程を説明する。
Ba (+e−入射) → Ba+ + 2e― [化2]
一方、発生した金属イオンは、電子銃304bまたはX線発生管301内部の電場から受ける静電力により、図3(d)に示す様に、陰極部材304の側に移動し、その大半が、陰極304に捕獲される。捕獲された金属イオンは、[化3]のように、陰極304上で電子を受け渡され金属層として堆積すると考えられる。
なお、陰極304に堆積する金属は、陰極304を構成する陰極部材304a、電子放出部340の電場規定性能に影響を与えないため許容される。
図4は、第2の実施形態に係るX線発生管1を示すものである。図4(a)〜(h)の各図は、図1(a)〜(h)の呈示の方法に準じている。本実施形態は、図4(d)及び図4(e)〜(h)に示す様に、絶縁支持部材41の外側から見て絶縁支持部材41a〜41dを隠す外周管状部44eを備えている点において第1の実施形態と相違する。
実質的に初速度0で電子放出部40から放出された電子は、電子通過路7を経た後、管電圧Vaの静電ポテンシャルを受けて加速され、運動エネルギーVa(eV)でターゲット5bに入射する。
図5は、第3の実施形態に係るX線発生管1を示すものである。図5(a)〜(h)の各図は、図1(a)〜(h)の呈示の方法に準じている。本実施形態は、図5(d)及び図5(g)に示す様に、導電部を構成する環状部43c、44bの管径方向における位置関係において第1の実施形態、第2の実施形態と相違する。即ち、管径方向において、互いに対向する環状部43c、44bは、陰極4の側に位置する引き出しグリッド電極43の管状部43cが、陽極5の側に位置する集束グリッド電極44の管状部44bより、管径方向において外側に位置している。また、陰極4の側に位置する引き出しグリッド電極43の管状部43cは、陽極5の側に位置する集束グリッド電極44の管状部44bにより、電子通過路7から直視されないように配置されているとも言える。
次に、図6を用いて、本発明のX線発生管を備えたX線発生装置の構成例について説明する。
次に、図7を用いて、本発明のX線発生装置を備えたX線撮影システムの構成例について説明する。
2 絶縁管
4 陰極
4b 電子銃
5 陽極
5b ターゲット
6 導電部
7 電子通過路
40 電子放出部
41 絶縁支持部材
42 グリッド電極
43 引き出しグリッド電極
44 集束グリッド電極
Claims (12)
- 電子の照射によりX線を発生するターゲットと、前記ターゲットと電気的に接続された陽極部材と、を有する陽極と、
電子を放出する電子放出部と、前記電子放出部から放出された前記電子が通過する電子通過路を規定するグリッド電極と、前記電子放出部または他の電極に対して前記グリッド電極を電気的に絶縁しつつ前記グリッド電極を支持する絶縁支持部材と、を有する電子銃と、前記電子銃と接続された陰極部材と、を有する陰極と、
管軸方向において一端が前記陽極部材に他端が前記陰極部材に接続された絶縁管と、を有するX線発生管であって、
前記電子銃は、管径方向の外側から見て前記絶縁支持部材が直視されないように前記絶縁支持部材の管径方向における外側において前記陰極部材に固定された導電性の外周管状部と、前記電子通過路から管径方向の外側に向かってみて前記絶縁支持部材が直視されないように遮る導電部と、を有することを特徴とするX線発生管。 - 前記グリッド電極は、電圧源に電気的に接続され、
前記導電部は、前記グリッド電極の部分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、前記電子通過路を規定する電子通過孔が設けられ、管径方向に延在する環状部と、前記環状部に連なり前記電子通過路に沿って延在する管状部と、を有し、
前記導電部は、前記管状部の少なくとも一部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。 - 前記グリッド電極は、前記環状部が前記電子放出部と対向するように配置され、前記管状部が管軸方向において前記電子放出部に重なるように配置された引き出しグリッド電極を含むことを特徴とする請求項3に記載のX線発生管。
- 前記電子銃は、環状部と管状部とを有する他のグリッド電極を有し、
前記他のグリッド電極と前記グリッド電極は、互いの前記環状部が管軸方向に対向し、互いの前記管状部が管径方向に対向する部分を有することを特徴とする請求項3または4に記載のX線発生管。 - 前記他のグリッド電極と前記グリッド電極において、前記環状部が前記電子放出部に近い側に位置する前記グリッド電極の前記管状部は、前記環状部が前記電子放出部から遠い側に位置する前記グリッド電極の前記管状部より、管径方向において、外側に位置していることを特徴とする請求項5に記載のX線発生管。
- 前記グリッド電極は、前記ターゲットに対向する環状部を有し、前記ターゲット上に形成する焦点の大きさを規定する集束グリッド電極を含み、
前記電子通過路は、前記電子放出部から放出された前記電子が前記集束グリッド電極を通過するまでの通過経路に対応す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。 - 前記外周管状部は、前記グリッド電極の部分であることを特徴とする請求項1に記載のX線発生管。
- 前記導電部は、前記電子通過路の側から運動する散乱金属粒子が、前記絶縁支持部材に堆積するのを抑制するように、前記電子通過路と前記絶縁支持部材との間に位置す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、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するとともに前記X線を透過する支持基板とを有す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。
- 請求項1乃至10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放出部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放出部との間に印加される管電圧を出力する駆動回路と、を備えることを特徴とするX線発生装置。
- 請求項11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線検出装置と、
前記X線発生装置と前記X線検出装置とを連携して制御するシステム制御装置と、
を備えることを特徴とするX線撮影システム。
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