JPH113797A - Grid controlling rotating anode type x-ray tube - Google Patents

Grid controlling rotating anode type x-ray tube

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JPH113797A
JPH113797A JP15220397A JP15220397A JPH113797A JP H113797 A JPH113797 A JP H113797A JP 15220397 A JP15220397 A JP 15220397A JP 15220397 A JP15220397 A JP 15220397A JP H113797 A JPH113797 A JP H113797A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray image containing as much as possible image information, an X-ray image pick-up device capable of enhancing the quality of a pulse radioscopic image by image processing, and an X-ray tube device appropriate for the image pick-up device. SOLUTION: In an X-ray generator, filaments 51a, 51b, 52 to emit thermal electrons into a container at a high vacuum and an anode 43 opposite to them are provided, the thermal electrons are accelerated by high voltage and made to collide against the anode, and X-ray is generated by braking radiation. In this case, electron impact paths 47, 48, 49 on the anode, which correspond to each filament having different materials and angles, are provided. That is, emitting the thermal electrons from the filaments is made controllable independently, and the anode 43 is made rotatable, and at least one of the filaments is used for pulse radioscopy and at least another one of the filaments is used for X-ray image pick-up.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、医用診断により
有効な画像情報を提供するためのX線を発生するX線管
装置ならびにこのX線管装置を用いたX線像撮像装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray tube apparatus for generating X-rays for providing effective image information by medical diagnosis and an X-ray image pickup apparatus using the X-ray tube apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線像撮像装置は、人体や物体の内部を
調べるために有用であり、人体や物体に照射されたX線
の透過濃度分布あるいはX線像を、電気的画像信号に変
換し、例えばモニタ装置に、X線の透過濃度分布あるい
はX線像をリアルタイムで表示するものである。
2. Description of the Related Art An X-ray image pickup apparatus is useful for examining the inside of a human body or an object, and converts a transmission density distribution or an X-ray image of X-rays applied to the human body or an object into an electric image signal. For example, a transmission density distribution of X-rays or an X-ray image is displayed on a monitor device in real time.

【0003】X線像撮像装置は、X線を発生するX線発
生器と、被撮像対象物すなわち人体を通過したX線発生
器からのX線を検出するX線検出器と、X線検出器を介
してX線から変換された画像信号をリアルタイムでモニ
タ可能とするモニタ装置と、を有している。
An X-ray image pickup apparatus includes an X-ray generator that generates X-rays, an X-ray detector that detects X-rays from an X-ray generator that has passed through an object to be imaged, that is, a human body, and an X-ray detector. And a monitor device capable of monitoring an image signal converted from X-rays through a monitor in real time.

【0004】X線発生器から放射されたX線は、人体を
通過し、透過濃度分布またはX線像としてX線検出器に
入射する。透過濃度分布またはX線像は、X線検出器に
より電気的画像信号に変換され、画像処理装置により所
定の画像処理が施された後、モニタ装置に出力される。
[0004] X-rays emitted from an X-ray generator pass through a human body and enter a X-ray detector as a transmission density distribution or an X-ray image. The transmission density distribution or the X-ray image is converted into an electric image signal by an X-ray detector, subjected to predetermined image processing by an image processing device, and output to a monitor device.

【0005】ところで、被検査対象すなわち検体として
の人体に照射されるX線量は少ないほど人体への影響が
少なく、また最適なタイミングでの撮影を可能とするた
め、カテーテル治療における患者への被爆を低減する方
法として、X線源から放射されるX線のグリッド制御と
X線像増強管により得られたX線像をCCDセンサによ
り電気信号に変換することにより、CCDセンサによる
読み出し時間中は、X線照射を休止することを高速で繰
り替えすパルス透視方法が実現されている。
[0005] Incidentally, the smaller the X-ray dose applied to the human body as a subject to be inspected, that is, the specimen, the smaller the effect on the human body and the more the imaging can be performed at the optimal timing. As a method of reducing, by controlling the grid of the X-rays emitted from the X-ray source and converting the X-ray image obtained by the X-ray image intensifier into an electric signal by the CCD sensor, the reading time by the CCD sensor is A pulse fluoroscopy method has been realized in which the suspension of X-ray irradiation is repeated at high speed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高いコ
ントラストの画像を得るためには、低エネルギーで吸収
線量の多いX線を大量に照射する必要があり、患者の被
爆線量が多くなる問題がある。
However, in order to obtain a high-contrast image, it is necessary to irradiate a large amount of X-rays with low energy and a large amount of absorbed dose, and there is a problem that the radiation dose to the patient increases.

【0007】また、患者の被爆線量を低減するために、
エネルギーサブトラクションの技術を用い、CRスクリ
ーンの間に挟んだ金属板の固有ろ過に基づいて、上下の
CRスクリーンにエネルギー特性の異なる画像を写し、
2つスクリーンのCRの像を取り出して画像処理する方
法も実現されているが、エネルギーサブトラクション画
像を、実時間で観ることはできない。
[0007] In order to reduce the exposure dose to patients,
Using the technology of energy subtraction, based on the inherent filtration of a metal plate sandwiched between CR screens, images with different energy characteristics are transferred to the upper and lower CR screens,
Although a method of taking out two screen CR images and performing image processing has been realized, an energy subtraction image cannot be viewed in real time.

【0008】この発明の目的は、より多くの画像情報を
含んだX線画像を提供し、画像処理によるパルス透視画
像の高画質化を可能なX線像撮像装置およびこの撮像装
置に適したX線管装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an X-ray image capturing apparatus capable of providing an X-ray image containing more image information and improving the quality of a pulse fluoroscopic image by image processing, and an X-ray image suitable for the image capturing apparatus. An object of the present invention is to provide a tube device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、高真空中の容器に熱電子を放
出するフィラメントと電子を集束する集束電極とこれに
対向する陽極を設け、熱電子を高電圧で加速して陽極に
衝突させ、制動輻射によりX線を発生させるものであっ
て、前記フィラメントと前記集束電極との間にバイアス
電圧を印加することにより、電界強度の変化でフィラメ
ントからの熱電子放出を制御可能であるグリッド制御回
転陽極型X線管において、熱電子放出用のフィラメント
を2以上配置し、それぞれのフィラメントごとに加熱用
電源およびバイアス電圧発生回路を独立に接続し、全て
のフィラメントのバイアス電圧を所定時間内に0Vない
し数千Vの範囲で任意に設定可能可能としたことを特徴
とするグリッド制御回転陽極型X線管を提供するもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above problems, and comprises a container in a high vacuum provided with a filament for emitting thermoelectrons, a focusing electrode for focusing electrons, and an anode opposed thereto. A thermoelectron is accelerated at a high voltage and collides with an anode to generate X-rays by bremsstrahlung radiation. By applying a bias voltage between the filament and the focusing electrode, the electric field intensity changes. In a grid-controlled rotary anode X-ray tube that can control thermionic emission from filaments, two or more filaments for thermionic emission are arranged, and a heating power supply and a bias voltage generation circuit are independently provided for each filament. A grid system, wherein bias voltages of all filaments can be set within a range of 0 V to several thousand V within a predetermined time. It is intended to provide a rotating anode X-ray tube.

【0010】またこの発明は、高真空中の容器に熱電子
を放出するフィラメントと電子を集束する集束電極とこ
れに対向する陽極を設け、熱電子を高電圧で加速して陽
極に衝突させ、制動輻射によりX線を発生させるもので
あって、前記フィラメントと前記集束電極との間にバイ
アス電圧を印加することにより、電界強度の変化でフィ
ラメントからの熱電子放出を制御可能であって、陽極を
回転可能としたものグリッド制御回転陽極型X線管にお
いて、パルス透視用のフィラメントと単純撮影用のフィ
ラメントとを有し、これらを独立にグリッド制御可能な
電子銃を有することを特徴とするグリッド制御回転陽極
型X線管を提供するものである。
According to the present invention, a filament which emits thermoelectrons, a focusing electrode which focuses electrons, and an anode opposed thereto are provided in a container in a high vacuum, and the thermoelectrons are accelerated at a high voltage to collide with the anode. X-rays are generated by bremsstrahlung radiation. By applying a bias voltage between the filament and the focusing electrode, it is possible to control thermionic emission from the filament by changing the electric field intensity, A grid-controlled rotary anode X-ray tube comprising a filament for pulse fluoroscopy and a filament for simple imaging, and an electron gun capable of independently controlling these grids. A controlled rotating anode X-ray tube is provided.

【0011】さらにこの発明は、所定の半径および角度
が与えられた第1の電子衝撃軌道面とこの第1の電子衝
撃軌道面の半径、角度あるいは材質の少なくとも一つが
変化された第2の電子衝撃軌道面を一体に有し、回転可
能に形成された回転陽極と、この回転陽極に向けて熱電
子を放出可能、かつ回転陽極の回転軸と平行な方向に、
前記回転陽極のそれぞれの電子衝撃軌道面のそれぞれに
対して独立に設けられ、熱電子を放出する複数のフィラ
メントを一体的に有する陰極と、前記陰極と前記回転陽
極との間に設けられ、前記それぞれのフィラメントから
放出された熱電子が前記回転陽極の前記それぞれのフィ
ラメントに対応する電子衝撃軌道面に到達する量を変更
する制御電極と、前記フィラメントのそれぞれを独立に
加熱するための電源と、前記それぞれの制御電極に独立
にバイアス電圧を供給するバイアス電圧回路と、前記回
転陽極の前記第1および第2の電子衝撃軌道面の内の内
周側に位置する電子軌道面と対応する前記陰極のフィラ
メントによりパルス透視のためのX線を発生し、前記の
フィラメントの内の残りのフィラメントと対応する回転
陽極電子軌道面により撮像用のX線を発生することを特
徴とするグリッド制御回転陽極型X線管を提供するもの
である。
Further, according to the present invention, there is provided a first electron impact orbit surface having a predetermined radius and angle, and a second electron having at least one of a radius, angle and material of the first electron impact orbit surface changed. A rotating anode formed integrally with an impact orbit surface and rotatable, capable of emitting thermoelectrons toward the rotating anode, and in a direction parallel to the rotating axis of the rotating anode,
A cathode provided independently for each of the electron impact orbital surfaces of the rotating anode, and integrally having a plurality of filaments for emitting thermoelectrons, provided between the cathode and the rotating anode, A control electrode for changing the amount of thermoelectrons emitted from each filament reaching the electron impact orbital surface corresponding to the respective filament of the rotating anode; and a power supply for independently heating each of the filaments; A bias voltage circuit for independently supplying a bias voltage to each of the control electrodes; and the cathode corresponding to an electron orbital surface located on an inner peripheral side of the first and second electron impact orbital surfaces of the rotating anode. X-rays for pulsed fluoroscopy are generated by the filament of the rotating anode electron orbit plane corresponding to the remaining filaments among the filaments. Ri is to provide a grid control rotating anode X-ray tube, characterized in that for generating X-rays for imaging.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について詳細に説明する。図1は、この発
明のX線管装置が組み込まれるX線像撮像装置を示す概
略図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an X-ray image pickup device in which the X-ray tube device of the present invention is incorporated.

【0013】図1に示されるように、X線像撮像装置1
は、X線を発生するX線発生器11と、被検査対象とし
ての人体Oを通過したX線発生器11からのX線すなわ
ちX線像を可視光像に変換するX線像増強管13と、X
線像増強管13により可視光像に変換された出力像をモ
ニタ可能するモニタ装置21、並びにモニタ装置21に
対してX線像増強管13により可視光像に変換された出
力像を表示させるために、X線像増強管13の出力像を
撮像して電気的画像信号を出力する撮像装置31を有し
ている。
As shown in FIG. 1, an X-ray image pickup device 1
Is an X-ray generator 11 that generates X-rays, and an X-ray image intensifier tube 13 that converts an X-ray, that is, an X-ray image, from the X-ray generator 11 that has passed through a human body O to be inspected into a visible light image. And X
A monitor device 21 capable of monitoring an output image converted to a visible light image by the line image intensifier tube 13, and for displaying the output image converted to a visible light image by the X-ray image intensifier tube 13 on the monitor device 21. And an imaging device 31 that captures an output image of the X-ray image intensifier tube 13 and outputs an electrical image signal.

【0014】X線発生器11から放射されたX線は、人
体Oを通過し、X線像としてX線像増強管13の入力窓
15に入力される。入力窓15に入力されたX線像は、
X線像増強管13により増強され、X線像増強管13の
出力面17により可視光像に変換されて出力面17から
出力される。
The X-rays emitted from the X-ray generator 11 pass through the human body O and are input to the input window 15 of the X-ray image intensifier tube 13 as an X-ray image. The X-ray image input to the input window 15 is
The image is enhanced by the X-ray image intensifier tube 13, converted into a visible light image by the output surface 17 of the X-ray image intensifier tube 13, and output from the output surface 17.

【0015】X線像増強管13の出力面17の出力像
は、撮像装置31のレンズ33によりカメラ35の撮像
素子37の撮像面に投影される。撮像素子37の撮像面
に投影された可視光像は、撮像素子37により画像信号
に変換され、画像処理装置39により所定の画像処理が
施されて、モニタ装置21に表示される。
The output image of the output surface 17 of the X-ray image intensifier tube 13 is projected on the imaging surface of an imaging device 37 of a camera 35 by a lens 33 of an imaging device 31. The visible light image projected on the imaging surface of the imaging device 37 is converted into an image signal by the imaging device 37, subjected to predetermined image processing by the image processing device 39, and displayed on the monitor device 21.

【0016】図2は、図1に示したX線像撮像装置1に
組み込まれるX線発生管を説明する概略図である。図2
に示されるように、X線発生器41は、熱電子を発生す
る陰極電子銃42、陰極電子銃42から発生された熱電
子を加速して被撮像対象である人体に向けて連続的に放
射する陽極ターゲットすなわち回転陽極43、回転陽極
43を回転可能に保持するとともに回転陽極43を所定
の速度で回転させるためのモータ機構の一部を構成する
ロータ44、ロータ44に所定方向の駆動力を与えるス
テータ45、及びステータ45を除く要素を真空中に維
持する真空外囲器46等により構成されている。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an X-ray generating tube incorporated in the X-ray imaging apparatus 1 shown in FIG. FIG.
As shown in the figure, the X-ray generator 41 accelerates the thermoelectrons generated from the cathode electron gun 42 and the cathode electron gun 42 for generating thermionic electrons, and continuously emits the thermoelectrons toward the human body to be imaged. An anode target, that is, the rotating anode 43, a rotor 44 constituting a part of a motor mechanism for holding the rotating anode 43 rotatably and rotating the rotating anode 43 at a predetermined speed, and applying a driving force in a predetermined direction to the rotor 44. It is composed of a stator 45 to be provided, a vacuum envelope 46 for maintaining elements other than the stator 45 in a vacuum, and the like.

【0017】回転陽極43には、撮影用電子衝撃軌道面
47と、パルス透視用電子衝撃軌道面48,49が設け
られ、図2に示されるような位置関係で陰極電子銃42
から発生された熱電子を真空外囲器46の外部に向けて
放射可能に配置されている。なお、パルス透視用電子衝
撃軌道面48,49は、それぞれ、例えばW(タングス
テン),Mo(モリブデン)あるいはRh(ロジウム)
等により形成される。
The rotating anode 43 is provided with an electron impact orbit surface 47 for photographing and electron impact orbit surfaces 48 and 49 for pulsed fluoroscopy. The cathode electron gun 42 has a positional relationship as shown in FIG.
The thermoelectrons generated from are disposed so as to be able to emit toward the outside of the vacuum envelope 46. The electron impact orbit surfaces 48 and 49 for pulse fluoroscopy are respectively made of, for example, W (tungsten), Mo (molybdenum), or Rh (rhodium).
And the like.

【0018】陰極電子銃42は、図3に詳述するよう、
第1および第2のフィラメント51a,51bおよび第
3のフィラメント52を有し、第1および第2のフィラ
メント51a,51bは、回転陽極43のパルス透視用
電子衝撃軌道面48、49と組み合わせて、パルス透視
時に利用される。なお、第1および第2のフィラメント
51a,51bは、図3に示されるように、同一箇所に
焦点を結ぶように設計されている。また、陰極電子銃4
2とフィラメント51a,51bとを電気的に絶縁し、
相互間に所定のバイアス電圧を印加することで、回転陽
極43に入射される電子が制御される。
The cathode electron gun 42, as described in detail in FIG.
It has first and second filaments 51a and 51b and a third filament 52, and the first and second filaments 51a and 51b are combined with the pulsed fluoroscopic electron impact orbit surfaces 48 and 49 of the rotating anode 43, Used during pulse fluoroscopy. The first and second filaments 51a and 51b are designed to focus on the same location as shown in FIG. In addition, the cathode electron gun 4
2 and the filaments 51a, 51b are electrically insulated,
By applying a predetermined bias voltage to each other, electrons incident on the rotating anode 43 are controlled.

【0019】回転陽極43の撮影用電子衝撃軌道面47
は、第3のフィラメント52と組み合わせてX線撮影に
利用される。また、回転陽極43のパルス透視用電子衝
撃軌道面48,49は、それぞれ異なる角度に形成さ
れ、第1および第2のフィラメントが焦点を結ぶこと
で、異なる実効焦点長さを提供する。なお、2つのパル
ス透視用電子衝撃軌道面48,49は、必要により材質
が変更されてもよい。すなわち上述したW,Moあるい
はRhが、任意の組み合わせにより用いられてもよい。
Electron impact orbit surface 47 for photographing of the rotating anode 43
Is used for X-ray imaging in combination with the third filament 52. In addition, the pulsed electron impact orbital surfaces 48 and 49 of the rotary anode 43 are formed at different angles, respectively, and provide different effective focal lengths when the first and second filaments are focused. The materials of the two pulse fluoroscopic electron impact orbital surfaces 48 and 49 may be changed as necessary. That is, W, Mo, or Rh described above may be used in any combination.

【0020】図4は、図1に示したX線像撮像装置1の
制御系を概略的に示すブロック図である。図4に示され
るように、X線発生器11の陰極電子銃42の第1およ
び第2のフィラメント51a,51bは、加熱用電源6
0に接続されている。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control system of the X-ray imaging apparatus 1 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the first and second filaments 51a and 51b of the cathode electron gun 42 of the X-ray generator 11 are
Connected to 0.

【0021】グリッド電極を兼ねる陰極電子銃42に
は、パルス発生回路61に接続されたバイアス電源回路
62に接続されている。なお、バイアス電源回路62は
グリッドバイアス電圧を、1ミリ秒以下の時間内で、0
Vないし数千Vまで任意に変化可能に形成されている。
また、バイアス電源回路62は、それぞれのフィラメン
ト毎に独立に設置されていることから、万一、一方のフ
ィラメントが断線しても、制御装置側でこれを検知して
その系統を切り離せば、残ったフィラメントは継続使用
可能となり、フェイルセーフ性を提供できる。
The cathode electron gun 42 also serving as a grid electrode is connected to a bias power supply circuit 62 connected to a pulse generation circuit 61. Note that the bias power supply circuit 62 sets the grid bias voltage to 0 within 1 millisecond or less.
It is formed so as to be arbitrarily changeable from V to several thousand volts.
In addition, since the bias power supply circuit 62 is provided independently for each filament, even if one of the filaments is disconnected, if the control device detects this and disconnects the system, the remaining power is retained. The filament can be used continuously, and can provide fail-safe properties.

【0022】パルス発生回路61には、基本クロック発
生回路63と分周回路64により所定の周波数に低減さ
れた透視用パルスP1,P2が供給される。なお、通
常、透視用パルスP1,P2は、同一間隔すなわち同一
周波数に設定され、それぞれが発生されるタイミングが
1/2パルス分ずらされている。すなわち、図5(a)
および図5(b)を用いて以下に説明するよう、一方の
パルスがオンのとき他方のパルスがオフとなり、実質的
に第1および第2のフィラメント51a,51bのそれ
ぞれを交互に駆動するよう、設定されている。また、バ
イアス電源回路62は、パルスP1,P2が供給される
ごとに所定期間、印加されるバイアス電圧出力を低下さ
せることで、対応するフィラメントからの透視用X線の
ための熱電子を、回転陽極43のパルス透視用電子衝撃
軌道面48、49に到達可能とする。これにより、X線
発生器41の外部に、透視用X線が放射される。
The pulse generation circuit 61 is supplied with fluoroscopic pulses P1 and P2 reduced to a predetermined frequency by the basic clock generation circuit 63 and the frequency dividing circuit 64. Normally, the fluoroscopy pulses P1 and P2 are set at the same interval, that is, at the same frequency, and the timing at which they are generated is shifted by 1 / pulse. That is, FIG.
As described below with reference to FIG. 5B and FIG. 5B, when one pulse is on, the other pulse is off, and the first and second filaments 51a and 51b are substantially alternately driven. , Is set. Further, the bias power supply circuit 62 reduces the applied bias voltage output for a predetermined period each time the pulses P1 and P2 are supplied, thereby rotating the thermoelectrons for the fluoroscopic X-rays from the corresponding filament. It is possible to reach the electron impact orbit surfaces 48 and 49 for pulsed fluoroscopy of the anode 43. Thereby, X-rays for fluoroscopy are emitted outside the X-ray generator 41.

【0023】透視用X線が放射されると、撮像装置31
のカメラ35により撮像素子37に結像されたX線像が
モニタ装置21に表示される。再び図4を参照すれば、
X線発生器11の陰極電子銃42の第3のフィラメント
52は、モニタ装置21の近傍に設けられた撮影スイッ
チ23がオンされたことをトリガとしてバイアス電源回
路63から印加されるバイアス電圧出力所定期間を低下
されることで、第3のフィラメント52からの撮影用X
線のための熱電子を回転陽極43の撮影用電子衝撃軌道
面47に到達可能とし、撮影用電子衝撃軌道面47から
外部に向けて放射されるX線によりX線像が撮影され
る。なお、バイアス電源回路65はグリッドバイアス電
圧を、1ミリ秒以下の時間内で、0Vないし数千Vまで
任意に変化可能に形成されている。また、この撮影時に
は、撮像装置31による画像取り込みおよびモニタ装置
21への画像の表示は停止される。
When the fluoroscopic X-rays are emitted, the imaging device 31
The X-ray image formed on the image sensor 37 by the camera 35 is displayed on the monitor device 21. Referring again to FIG.
The third filament 52 of the cathode electron gun 42 of the X-ray generator 11 has a predetermined bias voltage output applied from a bias power supply circuit 63 when the imaging switch 23 provided near the monitor device 21 is turned on. By reducing the period, X for imaging from the third filament 52 can be used.
Thermions for the lines can reach the imaging electron impact orbit surface 47 of the rotating anode 43, and an X-ray image is taken by X-rays emitted from the imaging electron impact orbit surface 47 to the outside. The bias power supply circuit 65 is formed so that the grid bias voltage can be arbitrarily changed from 0 V to several thousand V within a time of 1 millisecond or less. At the time of this photographing, the image capture by the imaging device 31 and the display of the image on the monitor device 21 are stopped.

【0024】以下、図1ないし図5に示したX線像撮像
装置の動作の一例を説明する。第1のフィラメント51
aが透視用X線のための熱電子を出力するタイミング
を、回転陽極43の角度の深い軌道面49の回転周期
に、第2のフィラメント51bが透視用X線のための熱
電子を出力するタイミングを角度が浅い軌道面48の回
転周期に、それぞれに合わせ、図5に示したバイアス制
御すなわちグリッド電圧制御を行えば、第1のフィラメ
ント51aで大きな焦点、第2のフィラメント51bで
小さな焦点を交互に結像させることができる。なお、同
一焦点を作ることもできる。この場合、それぞれのフィ
ラメント51a,51bからの熱電子は、電子集束電極
の第1および第2の軌道面47,48に向けて加速さ
れ、陽極に衝突した時点で制動輻射によりX線を発生す
ることは、周知の通りである。
Hereinafter, an example of the operation of the X-ray imaging apparatus shown in FIGS. 1 to 5 will be described. First filament 51
The second filament 51b outputs thermoelectrons for X-rays for fluoroscopy during the period when a outputs thermoelectrons for X-rays for fluoroscopy in the rotation cycle of the orbital surface 49 of the rotating anode 43 with a deep angle. If the timing is adjusted to the rotation cycle of the orbital surface 48 having a shallow angle, and the bias control, that is, the grid voltage control shown in FIG. 5 is performed, a large focus can be obtained by the first filament 51a and a small focus can be obtained by the second filament 51b. Images can be alternately formed. In addition, the same focus can be created. In this case, the thermoelectrons from the respective filaments 51a and 51b are accelerated toward the first and second orbital surfaces 47 and 48 of the electron focusing electrode, and generate X-rays due to bremsstrahlung when they collide with the anode. This is well known.

【0025】また、第1のフィラメント51aにより熱
電子が発生される時と第2のフィラメント51bにより
熱電子が発生される時の管電圧を変化させることが可能
であれば、異なるエネルギーによる画像を交互に収集可
能となる。
Further, if it is possible to change the tube voltage when the thermoelectrons are generated by the first filament 51a and when the thermoelectrons are generated by the second filament 51b, images with different energies can be formed. It can be collected alternately.

【0026】いずれの場合も、画像取り込み系は、回転
陽極43の1回転ごとに出力される同期信号に同期して
画像を収集する。なお、パルス透視から撮影に移る場合
は、第3のフィラメント52への電源の接続すなわちフ
ィラメントの加熱の開始および電子集束電極の回転の起
動に従いパルス透視用のX線の発生タイミングが変化し
てしまい、サブトラクション映像の収集が困難となるた
め、画像処理を停止するものとする。この場合、像影剤
の陰影が見えれば問題ないので、第1および第2のフィ
ラメント51a,51bとも、小焦点に切り換えること
が望ましい。
In any case, the image capturing system collects images in synchronization with a synchronization signal output every rotation of the rotating anode 43. When the operation shifts from pulse fluoroscopy to imaging, the timing of generation of X-rays for pulse fluoroscopy changes according to the connection of the power supply to the third filament 52, that is, the start of heating of the filament and the start of rotation of the electron focusing electrode. Since it becomes difficult to collect the subtraction video, the image processing is stopped. In this case, there is no problem as long as the shadow of the imaging agent can be seen. Therefore, it is desirable to switch both the first and second filaments 51a and 51b to a small focal point.

【0027】一方、撮影時には、第3のフィラメント5
2の加熱と、グリッドバイアス電圧の印加、および電子
集束電極の回転を立ち上げにつづいて、所定のタイミン
グでグリッドバイアスを0にすることで、X潜像が撮影
される。
On the other hand, at the time of photographing, the third filament 5
After the heating of 2, the application of the grid bias voltage, and the rotation of the electron focusing electrode, the grid bias is set to 0 at a predetermined timing to capture an X latent image.

【0028】以上説明したように、医用X線管装置に利
用する場合、小焦点による高周波成分の多い画像、大焦
点による低周波成分の多い画像、さらにターゲット材質
の違いにより、高エネルギー成分による画像、低エネル
ギー成分による画像を、所定の順で収集可能となり、こ
れらの画像を高周波強調、低周波強調画像の足し算、引
き算や、高エネルギー成分の多いX線と低エネルギー成
分の多いX線による画像の足し算、引き算(エネルギー
サブトラクション)により、邪魔になる骨、または臓器
陰影の消去、ガン病巣部の種留陰影、微小石灰像の強
調、血管内カテーテル治療の場合は、カテーテル陰影の
強調等、より高度な画像処理を行える画像情報の収集が
実時間で可能となる。
As described above, when used in a medical X-ray tube apparatus, an image with many high frequency components due to a small focus, an image with many low frequency components due to a large focus, and an image due to a high energy component due to a difference in target material. , Images with low energy components can be collected in a predetermined order, and these images can be added to and subtracted from high-frequency emphasized and low-frequency emphasized images, and images with X-rays with many high energy components and X-rays with many low energy components Addition and subtraction (energy subtraction) eliminates obstructive bones or organ shadows, shadows of cancer lesions, highlights microcalcifications, and enhances catheter shadows for endovascular catheterization. It is possible to collect image information for performing advanced image processing in real time.

【0029】また、造影剤を用いた血管撮影でパルス透
視からフィルム撮影への切り替え時、単純撮影用焦点を
グリッド制御することで、造影剤投入前に電子集束電極
の陽極回転速度を低速回転から高速回転へ起動すると同
時に、高電圧を維持したままで単純撮影用フィラメント
の本加熱が可能で、フィラメントの加熱立ち上がり時間
が短縮し、造影剤が流れる瞬間の撮影タイミングを逃す
ことがない。
Also, when switching from pulse fluoroscopy to film imaging in angiography using a contrast agent, the focal point for simple imaging is controlled by a grid, so that the anode rotation speed of the electron focusing electrode can be changed from low-speed rotation before the contrast agent is injected. Simultaneously with the start to high-speed rotation, the main heating of the filament for simple imaging can be performed while maintaining the high voltage, and the rise time of heating of the filament is shortened, so that the imaging timing at the moment when the contrast agent flows is not missed.

【0030】なお、上述したX線発生器においては、少
なくとも2個以上設けられた熱電子放出用フィラメント
の陽極に対する取り付け位置を互いに電子集束電極の径
方向にずらし、個々のフィラメントに合わせて異なった
電子衝撃軌道面を形成する、あるいは電子衝撃軌道面の
角度を軌道面毎に変えることにより、任意のX線を得る
ことができる。また、特性X線の利用が有効な場合は、
軌道面の材質を変えることも可能である。
In the above-mentioned X-ray generator, the mounting positions of at least two or more thermionic emission filaments with respect to the anode are shifted from each other in the radial direction of the electron focusing electrode, and are different depending on the individual filaments. Arbitrary X-rays can be obtained by forming the electron impact orbital surface or changing the angle of the electron impact orbital surface for each orbital surface. If the use of characteristic X-rays is valid,
It is also possible to change the material of the raceway surface.

【0031】さらに、電子衝撃軌道面の一部、特に内側
の軌道面については2分割、またはそれ以上に区切り、
各分割位置ごとに角度、さらに必要であれば材質を変え
ることも可能である。
Further, a part of the electron impact orbital surface, particularly the inner orbital surface, is divided into two or more,
It is also possible to change the angle and, if necessary, the material for each division position.

【0032】またさらに、陽極の回転位置を光学的、ま
たは磁気的、電気的方法にて検出し、陽極の回転に同期
して電子銃のグリッドバイアス電圧を制御し、電子集束
電極の電子衝撃軌道面の場所により異なる角度を選ぶこ
とで焦点の長さ方向寸法を変化させることも可能であ
る。
Further, the rotational position of the anode is detected by an optical, magnetic, or electrical method, and the grid bias voltage of the electron gun is controlled in synchronization with the rotation of the anode, so that the electron impact trajectory of the electron focusing electrode is controlled. It is also possible to change the longitudinal dimension of the focal point by choosing different angles depending on the location of the surface.

【0033】さらにまた、幅方向寸法について弱いグリ
ッドバイアス電圧をかけることで制御し、同一のフィラ
メントで軌道面の角度とグリッドバイアス電圧を変化さ
せることで2種類以上の焦点寸法を作り出すことができ
る。
Further, by controlling the width dimension by applying a weak grid bias voltage and changing the angle of the orbital plane and the grid bias voltage with the same filament, two or more focal dimensions can be created.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、この発明のX線管
装置は、陽極の回転に同期した任意のグリッドバイアス
電圧制御と、軌道面の角度、材質を2種類とすること
で、線質と焦点寸法の異なるX線を高速で切り替えなが
ら発生させることができる。
As described above, the X-ray tube apparatus according to the present invention is capable of controlling the grid bias voltage arbitrarily in synchronization with the rotation of the anode, and using two types of orbital surface angles and materials. X-rays having different focal dimensions can be generated while switching at high speed.

【0035】これによるX線像を、X線像増強管とCC
Dカメラによりデジタル画像として取り込み、画像情報
の高周波成分と低周波成分、エネルギーの高いX線によ
る画像と、低いX線による画像とで、サブトラクション
等の画像処理を行うことにより、邪魔になる骨、または
臓器陰影の消去、ガン病巣部の種留陰影、微小石灰像の
強調、血管内カテーテル治療の場合は、カテーテル陰影
の強調等、より高度な画像処理を行える画像情報の収集
が実時間で可能となり、より質の高い診断画像を得るこ
とができる。
The X-ray image thus obtained is converted into an X-ray image intensifier tube and a CC
A digital camera captures a digital image and performs high-frequency and low-frequency components of image information, and performs image processing such as subtraction on an image using high-energy X-rays and an image using low X-rays. Or, in real time, it is possible to collect image information that enables more advanced image processing such as elimination of organ shadows, seed shadows of cancer lesions, enhancement of microcalcifications, and enhancement of catheter shadows in the case of intravascular catheter treatment And a higher quality diagnostic image can be obtained.

【0036】また、造影剤を用いた血管撮影において
は、パルス透視からフィルム撮影への切り替え時、単純
撮影用焦点をグリッド制御することで、造影剤投入前に
電子集束電極の陽極回転速度を低速回転から高速回転へ
起動すると同時に、単純撮影用フィラメントの本加熱が
可能で、フィラメントの加熱立ち上がり時間が短縮し、
造影剤が流れる瞬間の撮影タイミングを逃すことを低減
できる。
Also, in angiography using a contrast agent, when switching from pulse fluoroscopy to film imaging, the focal point for simple imaging is controlled by a grid so that the anode rotation speed of the electron focusing electrode can be reduced before the contrast agent is injected. At the same time as starting from rotation to high-speed rotation, the main heating of the filament for simple photography is possible, shortening the heating rise time of the filament,
It is possible to reduce missed imaging timing at the moment when the contrast agent flows.

【0037】さらに、パルス透視用のフィラメントは、
従来タイプのX線管の電子銃によく見られる様に、V溝
型の電子収束電極構造とすれば、同じ構造のフィラメン
トを2個備えることも可能で、どちらのフィラメントで
も2種類の焦点寸法を構成できる。この場合、左右交互
に使用することでフィラメント寿命の延長をはかった
り、あるいは片方が断線しても、片方の焦点で使用を継
続したりすることが可能となる。
Further, the filament for pulse fluoroscopy is
If a V-groove type electron focusing electrode structure is used, as is often seen in a conventional X-ray tube electron gun, it is possible to provide two filaments of the same structure. Can be configured. In this case, by alternately using the left and right, it is possible to extend the life of the filament, or to continue the use at one focal point even if one is disconnected.

【0038】グリッドバイアス電源を独立して持ってい
るため、片方のフィラメントが断線して電子収束電極と
接触しても、システム側でこれを検知してその系統を切
り離せば、残った焦点はグリッド制御が可能でありフェ
イルセーフ性を提供できる。これにより、被撮像対象で
ある人体の患部に、不所望なX線が照射される時間およ
びX線エネルギー量を低減でき、患者をX線被爆から保
護できる。
Since the grid bias power supply is independent, even if one of the filaments breaks and comes into contact with the electron focusing electrode, if this is detected by the system and the system is cut off, the remaining focus will be the grid. Control is possible and fail-safe property can be provided. As a result, it is possible to reduce the time and the amount of X-ray energy in which an undesired X-ray is irradiated to the affected part of the human body as the imaging target, and protect the patient from X-ray exposure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の形態であるX線発生管が組み
込まれるX線像撮影装置を示す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an X-ray image capturing apparatus in which an X-ray generating tube according to an embodiment of the present invention is incorporated.

【図2】図1に示したX線像撮像装置に組み込まれるX
線発生管を説明する概略図。
FIG. 2 shows an X-ray incorporated in the X-ray image pickup apparatus shown in FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a line generating tube.

【図3】図2に示したX線発生管の電子集束電極と陰極
電子銃の相対位置関係を示す概略図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relative positional relationship between an electron focusing electrode and a cathode electron gun of the X-ray tube shown in FIG.

【図4】図1に示したX線像撮像装置の制御系を概略的
に示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a control system of the X-ray image pickup device shown in FIG.

【図5】図2に示したX線発生管の各フィラメントの出
力を電子集束電極に到達させるためのバイアス電圧の制
御タイミングを示すタイミングチャート。
5 is a timing chart showing a control timing of a bias voltage for causing an output of each filament of the X-ray generating tube shown in FIG. 2 to reach an electron focusing electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 …X線像撮像装置、 11 …X線発生器、 13 …X線像増強管、 21 …モニタ装置、 31 …撮像装置、 42 …陰極電子銃、 43 …電子集束電極、 47 …撮影用電子衝撃軌道面、 48 …パルス透視用電子衝撃軌道面、 49 …パルス透視用電子衝撃軌道面、 51a…第1のフィラメント、 51b…第2のフィラメント、 52 …第3のフィラメント、 60 …加熱用電源、 61 …パルス発生回路、 62 …バイアス電源回路、 65 …バイアス電源回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray imaging device, 11 ... X-ray generator, 13 ... X-ray image intensifier tube, 21 ... Monitor device, 31 ... Imaging device, 42 ... Cathode electron gun, 43 ... Electron focusing electrode, 47 ... Electron for imaging Impact orbital surface, 48: Electron impact orbital surface for pulse fluoroscopy, 49: Electron impact orbital surface for pulsed fluoroscopy, 51a: first filament, 51b: second filament, 52: third filament, 60: power supply for heating .., 61... A pulse generating circuit, 62... A bias power supply circuit, 65.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高真空中の容器に熱電子を放出するフィラ
メントと電子を集束する集束電極とこれに対向する陽極
を設け、熱電子を高電圧で加速して陽極に衝突させ、制
動輻射によりX線を発生させるものであって、前記フィ
ラメントと前記集束電極との間にバイアス電圧を印加す
ることにより、電界強度の変化でフィラメントからの熱
電子放出を制御可能であるグリッド制御回転陽極型X線
管において、 熱電子放出用のフィラメントを2以上配置し、それぞれ
のフィラメントごとに加熱用電源およびバイアス電圧発
生回路を独立に接続し、全てのフィラメントのバイアス
電圧を所定時間内に0Vないし数千Vの範囲で任意に設
定可能可能としたことを特徴とするグリッド制御回転陽
極型X線管。
1. A container in a high vacuum is provided with a filament for emitting thermoelectrons, a focusing electrode for focusing electrons, and an anode facing the same. The thermoelectrons are accelerated at a high voltage to collide with the anode, and are subjected to braking radiation. A grid-controlled rotary anode type X-ray generator for generating X-rays, wherein a bias voltage is applied between the filament and the focusing electrode, whereby thermionic emission from the filament can be controlled by a change in electric field intensity. In the tube, two or more filaments for emitting thermionic electrons are arranged, a heating power supply and a bias voltage generating circuit are independently connected to each filament, and the bias voltage of all filaments is reduced from 0 V to several thousand within a predetermined time. A grid-controlled rotary anode X-ray tube characterized in that it can be set arbitrarily in the range of V.
【請求項2】前記フィラメントは、回転陽極の径方向に
ずらして配置されることを特徴とする請求項1に記載の
グリッド制御回転陽極型X線管。
2. The grid-controlled rotary anode X-ray tube according to claim 1, wherein the filaments are arranged so as to be shifted in a radial direction of the rotary anode.
【請求項3】前記回転陽極は、前記フィラメントのそれ
ぞれに対応して形成された2以上の電子衝撃軌道面を含
むことを特徴とする請求項1または2のいづれかに記載
のグリッド制御回転陽極型X線管。
3. The grid-controlled rotary anode type according to claim 1, wherein the rotary anode includes two or more electron impact orbit surfaces formed corresponding to each of the filaments. X-ray tube.
【請求項4】前記フィラメントは、2以上の焦点寸法を
提供可能であることを特徴とする請求項1ないし3のい
づれかに記載のグリッド制御回転陽極型X線管。
4. A grid-controlled rotary anode X-ray tube according to claim 1, wherein the filament is capable of providing two or more focal dimensions.
【請求項5】前記回転陽極は、前記フィラメントのそれ
ぞれに対応して形成された2以上の同心円上の円弧また
は互いに重なることのない複数の曲線状に形成され、少
なくとも内側に位置する軌道面については2それ以上に
区切りられていることを特徴とする請求項3または4の
いづれかに記載のグリッド制御回転陽極型X線管。
5. The rotating anode is formed in two or more concentric arcs formed corresponding to each of the filaments or in a plurality of curvilinear shapes that do not overlap with each other, and at least a track surface located inside. 5. The grid-controlled rotary anode X-ray tube according to claim 3, wherein the X-ray tube is divided into two or more sections.
【請求項6】高真空中の容器に熱電子を放出するフィラ
メントと電子を集束する集束電極とこれに対向する陽極
を設け、熱電子を高電圧で加速して陽極に衝突させ、制
動輻射によりX線を発生させるものであって、前記フィ
ラメントと前記集束電極との間にバイアス電圧を印加す
ることにより、電界強度の変化でフィラメントからの熱
電子放出を制御可能であって、陽極を回転可能としたも
のグリッド制御回転陽極型X線管において、 パルス透視用のフィラメントと単純撮影用のフィラメン
トとを有し、これらを独立にグリッド制御可能な電子銃
を有することを特徴とするグリッド制御回転陽極型X線
管。
6. A container in a high vacuum is provided with a filament for emitting thermoelectrons, a focusing electrode for focusing electrons, and an anode facing the filament. The thermoelectrons are accelerated at a high voltage to collide with the anode, and are subjected to braking radiation. X-rays are generated, and by applying a bias voltage between the filament and the focusing electrode, it is possible to control thermionic emission from the filament by changing the electric field intensity, and to rotate the anode. A grid-controlled rotary anode X-ray tube comprising: a filament for pulse fluoroscopy; a filament for simple imaging; and an electron gun capable of grid-controlling these independently. X-ray tube.
【請求項7】前記フィラメントは、回転陽極の径方向に
ずらして配置されることを特徴とする請求項6に記載の
グリッド制御回転陽極型X線管。
7. The grid-controlled rotary anode X-ray tube according to claim 6, wherein the filaments are arranged so as to be shifted in a radial direction of the rotary anode.
【請求項8】前記回転陽極は、前記フィラメントのそれ
ぞれに対応して形成された2以上の電子衝撃軌道面を含
むことを特徴とする請求項6または7のいづれかに記載
のグリッド制御回転陽極型X線管。
8. The grid-controlled rotary anode type according to claim 6, wherein said rotary anode includes two or more electron impact orbit surfaces formed corresponding to each of said filaments. X-ray tube.
【請求項9】前記フィラメントは、2以上の焦点寸法を
提供可能であることを特徴とする請求項6ないし8のい
づれかに記載のグリッド制御回転陽極型X線管。
9. The grid-controlled rotary anode X-ray tube according to claim 6, wherein said filament is capable of providing two or more focal dimensions.
【請求項10】前記回転陽極は、前記フィラメントのそ
れぞれに対応して形成された2以上の同心円上の円弧ま
たは互いに重なることのない複数の曲線状に形成され、
少なくとも内側に位置する軌道面については2それ以上
に区切りられていることを特徴とする請求項8または9
のいづれかに記載のグリッド制御回転陽極型X線管。
10. The rotating anode is formed in two or more concentric arcs or a plurality of non-overlapping curved lines formed corresponding to the filaments, respectively.
The track surface located at least inside is divided into two or more.
A grid-controlled rotary anode X-ray tube according to any of the preceding claims.
【請求項11】陰極側高電圧に浮いたグリッドバイアス
電圧のモニタ信号を光ファイバーケーブルで伝送するこ
とを特徴とするグリッド制御装置を含むことを特徴とす
る請求項1または2または6または7のいづれかに記載
のグリッド制御回転陽極型X線管。
11. A grid control device for transmitting a monitor signal of a grid bias voltage floating at a high voltage on the cathode side through an optical fiber cable. 2. A grid-controlled rotary anode X-ray tube according to item 1.
【請求項12】所定の半径および角度が与えられた第1
の電子衝撃軌道面とこの第1の電子衝撃軌道面の半径、
角度あるいは材質の少なくとも一つが変化された第2の
電子衝撃軌道面を一体に有し、回転可能に形成された回
転陽極と、 この回転陽極に向けて熱電子を放出可能、かつ回転陽極
の回転軸と平行な方向に、前記回転陽極のそれぞれの電
子衝撃軌道面のそれぞれに対して独立に設けられ、熱電
子を放出する複数のフィラメントを一体的に有する陰極
と、 前記陰極と前記回転陽極との間に設けられ、前記それぞ
れのフィラメントから放出された熱電子が前記回転陽極
の前記それぞれのフィラメントに対応する電子衝撃軌道
面に到達する量を変更する制御電極と、 前記フィラメントのそれぞれを独立に加熱するための電
源と、 前記それぞれの制御電極に独立にバイアス電圧を供給す
るバイアス電圧回路と、 前記回転陽極の前記第1および第2の電子衝撃軌道面の
内の内周側に位置する電子軌道面と対応する前記陰極の
フィラメントによりパルス透視のためのX線を発生し、
前記のフィラメントの内の残りのフィラメントと対応す
る回転陽極電子軌道面により撮像用のX線を発生するこ
とを特徴とするグリッド制御回転陽極型X線管。
12. A first device having a predetermined radius and angle.
The radius of the electron impact orbit surface and the radius of the first electron impact orbit surface,
A rotating anode formed integrally with a second electron impact orbit surface having at least one of an angle and a material changed, and capable of emitting thermoelectrons toward the rotating anode, and rotating the rotating anode In a direction parallel to the axis, a cathode integrally provided with a plurality of filaments that are independently provided for each electron impact orbital surface of the rotating anode and emit thermoelectrons, and the cathode and the rotating anode And a control electrode for changing the amount of thermionic electrons emitted from the respective filaments reaching the electron impact orbital surface corresponding to the respective filaments of the rotating anode, and independently controlling each of the filaments A power supply for heating; a bias voltage circuit for independently supplying a bias voltage to each of the control electrodes; and a first and second one of the rotating anode. To generate X-rays for the pulse fluoroscopy by the cathode filament and the corresponding electron orbit surface located on the inner peripheral side of the child impact raceway surface,
A grid-controlled rotating anode X-ray tube, wherein X-rays for imaging are generated by a rotating anode electron orbit plane corresponding to the remaining filaments among the filaments.
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