JPS5845779B2 - Ｘ線源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線管を用いたＸ線源装置に関する。

この発明でい５Ｘ線源装置は、Ｘ線管又はＸ線管を収容
した容器（モノタンクを含む）に、必要に応じてＸ線照
射野を限定して絞り調整する装置を組み合わせて、Ｘ線
をとり出すようにしたものを指す。

周知のように一般にＸ線激装置は、Ｘ線管と、このＸ線
管の陽極ターゲットから発するＸ線を所望の方向と、所
望の照射野でとり出すために、コリメータと称するＸ線
絞り即ちＸ線の不所望な方向と範囲への放射を遮蔽して
照射野を限定する装置とを結合して使用される。

第１図及び第２図に回転陽極型Ｘ線管を用いた装置の場
合を例示する。

図において、符号２１はＸ線管、２２ａは陽極ターゲッ
ト、２２ｂは電子ビーム発生用陰極、２３はＸ線管を収
容する容器、２４は容器に形成されたＸ線放射窓、２５
はコリメータ、２６はＸ線絞り片をあられしている。

このコリメータ２５は容器２３の放射窓の部分のフラン
ジ２７に強固に固定されている。

このようなＸ線源装置からは、Ｘ線放射窓、コリメータ
によって定まる方向と照射野をもつＸ線が外部にとり出
される。

Ｘ線管の管軸Ｏに対してコリメータの中心軸Ｘは通常直
角に交差するように組み合わされ、これは固定されて使
われる。

Ｘ線照射野は必要に応じてコリメータのＸ線絞りを調整
して定める。

ところでこのようなＸ線源装置では、第２図に示すよう
に陽極ターゲット上に形成される電子ビームによる実焦
点（以下単に実焦点と記し、その形状はターゲツト面に
垂直な上面からみた形状としてとり扱う）Ｅｏに対して
、Ｘ線中心放射線方向即ちとり出すＸ線射野の中心線Ｘ
方向からみたＸ線実効焦点（以下単に実効焦点と記す）
は、電子ビーム幅の変化に対応して著しく形状が変化し
てしまう。

例えば大入力で大焦点のときに実効焦点Ｓｉが正方形で
あっても、入力を減少させて同じ陰極からの電子ビーム
を細くしぼり小焦点を得る場合は通常細長い実効焦点Ｓ
２となってしまう。

これは実効焦点の形状が著しく歪んでしまい、最近の０
．１ｍｍから１．２ｍないしは２． Ｏｒｒａｎまでの
可変焦点Ｘ線管の特性としては不向きである。

このため必要とする実効焦点ごとにＸ線管をとりそろえ
たり、交換するようにしているのが実状である。

なお第２図で実効焦点Ｓｌ 、Ｓ２の形状は、放射方
向Ｘかも陽極ターゲット上の実焦点をみた場合の形状を
紙面に対して正面に模写して示したものである。

ところで、このような不都合を解決しようとする提案は
、例えばＵＳＰ２９４２１２６号明細書に示されるよう
な２以上の角度を合せた陽極ターゲットを有するＸ線管
を用い、各傾斜面に選択的に電子ビームをあてるように
するものがある。

しかしながらこれは陽極ターゲットの製作が困難であり
、また傾斜角ターゲツト面の数に対応した選択数しかな
く、さらにまた各傾斜面ごとに場所を違えて電子ビーム
をあてるので焦点の位置が異なり照射野が個々に、ずれ
る重大な欠点がある。

ところでＸ線管の最大入力は実焦点の大きさ、すなわち
ターゲツト面上の電子ビーム衝撃面積が広くなればなる
ほど大きくなるという関係にある。

ここで実焦点の大きさは、そのＸ線管のターゲット角度
如何により、実効焦点寸法と１対１の関係にあるので、
Ｘ吹撮影画質に直接的に影響を及ぼす。

実効焦点寸法を一定にする限り、特定のＸ線管の最大人
力はおのずと決まってしまう。

背反間にある実効焦点寸法と最大入力とはひとつのＸ線
管に於いては不可分なものであり、実効焦点ごとにより
大きな入力を得ろためには、一般に公称寸法の異なる複
数個の実焦点を同じ位置で選択的に結ばせるようにして
いる。

次にその一例を示す。

第３図に示すように、ターゲット角度θが１６°、焦点
軌道半径ｒが４２胴の回転陽極Ｘ線管の場合、小焦点Ｓ
ａの実効焦点寸法が１．ＯＸｌ、Ｏｍｍの最大入力は１
００ｋＶ−０、１ｓｅｃのとき２６０ ｍＡである。

同じ動作条件のもとで、これを越える入力を要するとき
は、並設されているもう一つの大きな焦点ｓｂ例えば２
、ＯＸ２．Ｏｍｍを用いる。

２．ＯＸ２．Ｏｍｍの場合の最大人力は３５０ｍＡであ
り、入力的には使用範囲がひろくなる。

しかし、画質的には、焦点寸法（一辺）が１．ＯＲから
２．０ｒｒｕｎと大きくなるので、品位が低下すること
は避けられず、重大な欠点である。

そこで、同じ実効焦点（上途の例では１．ＯＲ）で、更
に大きな入力を得ようとすれば、すでに述べた通り構造
や性能の異なる別の品種のＸ線管を差し換えて使わなけ
ればならないという不具合がある。

これに該当するＸ線管の例は次の通りである。

ターゲット角度１２°、焦点軌道半径４２ｗφの回転陽
極管で、１００ ｋＶ −０，１ｓｅｃのとき、実効焦
点寸法１．０ｍの最大入力は３５０ ｍＡである。

すなわち、同類のターゲット角度１２°のＸ線管に交換
すれば１．０ｍ焦点で、先の例の場合の２．０ｒｒａｎ
焦点と同等の最大入力３５０ｍＡが得られる。

しかし、一般に緊急でなくとも、短時間にＸ線管の差し
換えは不可能である。

本発明は以上の実状に鑑みてなされたもので、従来の構
造とは根本的に異なり、常に最大の入力（電子ビームに
よるターゲットへの入力電力）の効率でもって実効焦点
形状を常に最適状態に保ちうるようにできるＸ線管を用
いたＸ線源装置を提供するものである。

即ちその特徴とするところは、Ｘ線管の陽極ターゲツト
面の単一の角度をもつ面に複数の電子ビーム実焦点を半
径方向に並べて形成しうるようにしたＸ線管であり、ま
たこのＸ線管とＸ線照射野を限定するコリメータのよう
な装置との交差角度を調整可能にしたものである。

以下図面を参照してその実施例を説明する。

なお同一部分は同一符号であられす。

第４図及び第５図に示す実施例のＸ線源装置は、次のよ
うな構造をなしている。

一般にハウベと称される収納容器３１の内部に、Ｘ線管
３２が収納固定されており：容器３１にはＸ線管３２の
傘形回転陽極ターゲット３３の実焦点Ｅに対応した位置
にＸ線放射窓３４が形成されている。

この放射窓３４を構成する周囲の７ランジ３５の外面は
円柱曲面状に形成されている。

そしてＸ線照射方向及び照射野を限定するための装置即
ちコリメータ３６はフランジ３５０円柱曲面に沿って回
動しうるようにとりつげられている。

このコリメータ３６は所望に応じてＸ線照射野を定めろ
Ｘ線絞り（図示せず）を内蔵しており、その中心軸Ｘ１
はＸ線管の陽極ターゲット上に形成される実焦点Ｅ又
はその付近を中心にしてＸ線管中心軸Ｏと交差しながら
実焦点と管中心軸を含む平面に沿い図の左右に円弧をえ
かくようにして動きうるようになっている。

そこで、Ｘ線管３２は、ターゲット３３につくられてい
る単一の角度θをなす面上に、例として３個の電子ビー
ム実焦点Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃがターゲットの半径方向に並
んで形成するようになっている。

そのためこれに対応して陰極３１は３個の電子放射フィ
ラメント３７ａ、３７ｂ、３７ｃを有してなる。

そしてこれらのフィラメントは各、々独立に動作可能に
なっている。

また３つの実焦点Ｅａ 、Ｅｂ 、Ｅｅはいずれも幅方
向寸法ｔを同じにそろえ、互いに隣接する半径方向の端
が、同時に焦点を形成させたとき電子密度分布が互いの
境界でほぼ均一になるようにする。

つまり、少くとも不連続な分布とならないように接し合
うか、又は−都電なり合うように配置する。

なお符号θはターゲットの傾斜面の接線をあられしてお
り、これはまたターゲット傾斜角度に相当する。

焦点から発生するＸ線はＸ線放射窓、コリメータを経て
外部へ取り出される。

この場合、Ｘ線は傾斜ターゲツト面の接線θより外方へ
放射されないこと当然であり、従ってコリメータの照射
野もこの領域以内に限られる。

この装置は、Ｘ線管の陽極ターゲットの面と、コリメー
タとの相対角度を可変とすることが本質であり、説明で
は便宜的にＸ線管収納容器に対してコリメータの方が移
動するかたちで説明をすすめている。

しかし実際に医療用などに使用する場合は、コリメータ
をＸ線装置の基台などに固定するようにし、これに対し
てＸ線管又はＸ線管収納容器の方を回動するように組み
立てることが実用的である。

さて以上のような構造の本発明用、効果を奏する。

まず、本発明の装置は、焦点形状を最適に保ちながら入
力即ちターゲットへの電子ビーム入力電力を最大限に増
加し、とり出すＸ線量を相対的に増大させることができ
る。

この点についてさらに第４図並びに第６図を参照して説
明する。

まず電子ビーム電流を２６０ｍＡとして１．ＯＸｌ、０
ｒＩｔｊｒＬの正方形の実効焦点を得ぬ場合についての
べると、３つの陰極のうちの１つ、例えば中央の陰極３
７ｂを動作させてターゲツト面上に実焦点Ｅｂを形成す
る。

このとき実焦点の幅ｔは１．０ｍｍ、長さｔは幅ｔより
も長い寸法である。

この場合には、ターゲット傾斜面の接線θに対してコリ
メータ（第４図に点線３６ｂで示す）の中心軸Ｘ１が大
きい角度θ１の位置にする。

なお照射野ｘｂは任意でよい。

これは中心軸Ｘ１の方からみた実焦点形状即ち実効焦点
Ｓ１が正方形で最極の形状をなすところである。

次に電子ビーム電流を上述の場合の３倍即ち約７８０ｍ
Ａという大入力で用いる場合についてのべる。

この場合は３つの陰極スべてを点火し、ターゲツト面上
で半径方向に互いに接し合うように連接する３つの実焦
点Ｅ ａ ） Ｅ ｂ ＩＥｃを形成する。

実焦点の長さは前述の約３倍の長さとなる。

但し幅ｔは変らない。このときはコリメータの中心軸Ｘ
２を角度θ２が前θ１よりも小さい角度のところに移動
する。

この位置は、中心軸Ｘ２の方からみた３つの接し合った
実焦点の形状即ち実効焦点Ｓ２がやはり正方形で最適の
形状をなすところである。

同様にして例えば電子ビーム電流が５２０ ｍＡのとき
は、２つの陰極を動作させ、コリメータの中心軸を移動
して実効焦点Ｓ３が正方形となるところに設定する。

このようにして複数個の電子ビーム焦点即ち実焦点を各
々独立に動作しうるようにし、１つ又は隣り合複数個の
実焦点を形成させるとともにこれに対応してターゲット
傾斜面の接線とＸ線放射中心線則ちコリメータの中心軸
との角度を変えて、実効焦点を最適にしながら最も効率
のよい動作を得ることができる。

勿論実効焦点形状は正方形に限らず、任意の形状でＸ線
をとり出すことが可能であることはいうまでもない。

なお実焦点を３つに１恨定せず、長さ方向即ち半径方向
に細か（分割して形成させると、中心放射線の選択角度
も多くなるので必要とする照射野に見合った任意の角度
に中心放射線を選定でき、この方向の実効焦点寸法が公
称値に適合するよう、１個または長さ方向に連なり、互
いに隣接した複数個の実焦点を同時に形成させることに
より、つねに最適の条件の下で最高の最大入力値を得る
ことが可能である。

上述の例は１種の実効焦点寸法の場合であるが、２種以
上の焦点を組合せたＸ線管の場合も、全く同様に実現で
きる。

実焦点の個々の長さは、互いに一定の比率の関係にある
ことを要しない。

またこれら個々の実焦点幅、寸法も厳密に同一寸法であ
ることを要さず、同時に組合わされたときの実効焦点寸
法が希望する中心放射線方向で公称寸法の公差範囲内に
入ればよい。

本発明で意図する放射方向の可変は、管軸にほぼ平行で
実焦点を含む平面内で十分目的を果せるが、これに加え
て、動作させる実焦点又はその付近を含み、管軸と交わ
る平面内で放射方向を任意に変化できるようにすること
も自由である。

実焦点又はその付近を中心として、中心防射角を自由に
変える方法としては、前述の如くＸ線管装置とコリメー
タとの接合面を、実焦点又はその付近を中心とし、管軸
に垂直な円筒曲面として、互いにスライド可能にする構
造のほか、実焦点部分を中心とする球凸面としてスライ
ド式に可変としてもよい。

具体的にｌ、 Ｘ線管容器放射窓とコリメータの放射口
取付部との両方を曲面状にした場合、そしてアダプタを
介してコリメータをつげるときは、アダプタの放射口取
付部と管容器放射窓とを曲面状にする。

あるいは、Ｘ線管容器は従来の形状のままとし、コリメ
ータ自体が、実焦点に近い部分で放射方向転換でさるよ
うにするか、又はコリメータとアダプタとの接合面で方
向が変えられるように構成する。

さらにまた、上記の組み合わせにしてアダプタ自身がコ
リメータの方向転換を可能にする構造としてもよい。

Ｘ線源装置のＸ線放射方向を実焦点位置を中心に、任意
の方向に選択自在とする手段には、前述つ挙げた構造の
ほか必ずしも、放射口部分を支えとせずに、管容器本体
、管容器支持器、Ｘ線寝台等、Ｘ線装置組込んだとき、
コリメータに接近した各種構造体を支えにしてＸ線管装
置を、焦点位置中心に転回可能とした構造でもよく、個
々に使用目的に最適な構造にすればよい。

なお、本発明は陽極ターゲット自体が単一の傾斜角をも
っているものに限定されず、複数の傾斜角をもっていて
もよく、要はそのうちの単一の傾斜面上に複数個の電子
ビーム焦点（実焦点）を形成するものである。

以上説明したようにこの発明によれば、実用的価値大な
るＸ線源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般のＸ線源装置を示す要部断面図、第２図及
び第３図は各々は第１図のものの動作態様を示す概略図
、第４図は本発明の実施例を示す要部断面図、第５図は
第３図のものの要部を示す概略斜視、第６図は同じくそ
の動作態様を示す概略図である。 ３２・・・Ｘ線管、３３・・・ターゲット、３６・・・
コリメータ（Ｘ線照射野限定装置）、３１・・・陰極、
Ｅ ａ 、Ｅ ｂ 、Ｅ ｃ・・・実焦点、θ・・・タ
ーゲツト面接線Ｘ１ 、Ｘ２・・・コリメータ中心軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管軸に対し所定の接線角度をもって設けられた陽極
   ターゲット、およびこのターゲット上に管軸に対し半径
   方向に細長い電子ビーム焦点をつくるとともにこの電子
   ビーム焦点の寸法を可変できる電子放射部をもつ陰極を
   内蔵してなるＸ線管と、このＸ線管を収容しＸ線の放射
   窓を有するＸ線管収容容器と、このＸ線管収容容器の前
   記Ｘ線放射窓の外側にとりつげられたＸ線照射野限定装
   置とを具備するＸ線源装置において、上記ターゲットは
   単一の角度をなすと共にこのターゲツト面上に半径方向
   に隣接して複数の電子ビーム焦点が各々独立に形成され
   るように構成されてなり、且つ上記Ｘ線管収容容器に対
   してＸ線照射野限定装置をその中心軸の向きが変えられ
   るようにとりつげて上記ターゲツト面接線とＸ線照射野
   限定装置の中心軸との交差角を可変に構成してなること
   を特徴とするＸ線源装置。 ２ 上記Ｘ線管のターゲット上に形成されるＸ線焦点位
   置わ中心にして交差角を変えるように構成された特許請
   求の範囲第１項記載のＸ線源装置。