WO2019035240A1 - X線管 - Google Patents
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Definitions
- Embodiments of the present invention relate to x-ray tubes.
- X-ray tubes are used in applications such as diagnostic imaging.
- the cathode of such an X-ray tube is equipped with two electron guns.
- Each electron gun has a filament coil that emits electrons, and a focusing groove that focuses the emitted electrons.
- the two electron guns share one focusing electrode.
- a focus is formed on the target surface by the electrons emitted and focused from the respective electron guns colliding with the target surface of the anode target.
- the two electron guns are positioned with their focal points positioned at an angle, so that they can be focused at the same position on the target surface.
- the target plane is inclined at an angle called a target angle in the main radiation direction.
- the target surface and the surface on the side opposite to the target surface of the electron gun are inclined by approximately the target angle.
- the flight distance of electrons emitted from one end is different from the flight distance of electrons emitted from the other end, so that the focal point has a distorted shape. Therefore, in order to correct such focal point distortion, a technique is known in which the entire electron gun is inclined at an appropriate angle with respect to the main radiation direction.
- FIG. 1 is a schematic configuration view showing an X-ray tube according to an embodiment.
- FIG. 2 is an enlarged view of the cathode and the anode shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view showing the cathode shown in FIG.
- FIG. 4 is a view showing the cathode and the anode and is a view for explaining a first angle.
- FIG. 5 is a front view showing the cathode and the anode and is a view for explaining a second angle.
- FIG. 6 is a diagram showing the cathode and the anode, and is a diagram for explaining the relationship between the first linear distance and the second linear distance.
- FIG. 1 is a schematic configuration view showing an X-ray tube according to an embodiment.
- FIG. 2 is an enlarged view of the cathode and the anode shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view showing the cathode shown in FIG.
- FIG. 4 is a view showing the catho
- FIG. 7 is a view showing the cathode and the anode and is a view for explaining the relationship between the third linear distance and the fourth linear distance.
- FIG. 8 is a view showing a filament coil, a first focusing groove and a first storage groove vertically projected on a virtual plane parallel to the first inclined plane of the embodiment.
- FIG. 9 is a view showing a filament coil, a second focusing groove and a second storage groove vertically projected on a virtual plane parallel to the second inclined plane of the embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing the cathode along the line XX in FIG. FIG.
- FIG. 11 is a view showing a filament coil, a first focusing groove, and a first storage groove vertically projected on a virtual plane parallel to the first inclined plane in the modification of the embodiment.
- FIG. 12 is a view showing a filament coil, a second focusing groove, and a second storage groove vertically projected on a virtual plane parallel to the second inclined plane in the above modification.
- FIG. 13 is a plan view showing a cathode of an X-ray tube according to a comparative example of the above embodiment.
- FIG. 14 is a cross-sectional view showing the cathode along line XIV-XIV of FIG. FIG.
- FIG. 15 is a view showing a filament coil, a first focusing groove, and a first storage groove vertically projected on a virtual plane parallel to the first inclined plane in the comparative example.
- FIG. 16 is a view showing a filament coil, a second focusing groove, and a second storage groove vertically projected on a virtual plane parallel to the second inclined plane in the comparative example.
- An X-ray tube is An anode having a target surface for emitting X-rays in a main radiation direction from a first focal point formed by the collision of electron beams, and a first filament disposed opposite to the target surface of the anode and emitting the electron beam And a focusing electrode for focusing the electron beam emitted from the first filament, wherein the focusing electrode has a valley bottom farthest from the first focal point, and the valley bottom from the valley bottom.
- An axis parallel to the X-ray tube axis passing through the center of the first focal point is taken as a reference axis.
- a plane including the reference axis and the main radiation direction is taken as a first reference plane.
- a first angle formed by a first extension line and a second extension line which intersect with the reference axis on the opposite side of the X-ray radiation side, the first extension line being along the first reference surface Is a virtual straight line extending from the boundary between the valley bottom portion and the first inclined plane, and the second extension line is a virtual straight line extending from the target plane along the first reference plane and the target plane.
- Let the first angle be ⁇ 1. ⁇ 1> 0 °.
- the first focusing groove has a long axis. One end of the first focusing groove on the first extension line side is closer to the first reference surface than the other end of the first focusing groove.
- FIG. 1 is a schematic configuration view showing an X-ray tube 1 according to an embodiment.
- the X-ray tube 1 includes a cathode 2, an anode 3, a vacuum envelope 4, and a plurality of pin assemblies 15.
- the cathode 2 has a filament (electron emission source) that emits electrons and a focusing electrode.
- the cathode 2 has a first filament and a second filament.
- the plurality of pin assemblies 15 includes two pin assemblies 15 for providing a negative high voltage and filament current to the first filament, and two pin assemblies for providing a negative high voltage and filament current to the second filament. And at least one pin assembly 15 for applying a negative high voltage to the focusing electrode.
- the focusing electrode pin assembly 15 also has a function of supporting the focusing electrode and fixing the focusing electrode.
- the anode 3 has an anode extension 3d connected to the target body 3a and the target body 3a.
- the target body 3a has a target layer 3b in which electrons collide.
- the surface of the target layer 3 b on which electrons collide is the target surface 3 c.
- the target body 3a is formed of a high thermal conductivity metal such as molybdenum (Mo), copper (Cu) and their alloys.
- the target layer 3 b is formed of a metal having a melting point higher than that of the material used for the target body 3 a.
- the target body 3a is formed of copper or a copper alloy
- the target layer 3b is formed of a tungsten alloy.
- the anode extension 3d is formed in a cylindrical shape and utilizes copper or a copper alloy.
- the anode extension 3d fixes the target body 3a.
- the anode 3 emits X-rays by the electrons emitted from the filament and focused by the focusing electrode impacting the target surface 3c.
- the vacuum envelope 4 has a glass container 4a and a metal container 4b.
- the metal container 4 b is airtightly connected to the glass container 4 a on the one hand, and is airtightly connected to the anode 3 on the other hand.
- the glass container 4a is formed using, for example, borosilicon glass.
- the glass container 4a can be formed, for example, by airtightly bonding a plurality of glass members by melting. Since the glass container 4a has X-ray transparency, X-rays emitted from the anode 3 pass through the glass container 4a and are emitted to the outside of the vacuum envelope 4.
- the metal container 4b is airtightly fixed to at least one of the target body 3a and the anode extension 3d.
- the metal container 4b is airtightly connected to the target body 3a by brazing.
- the metal container 4b and the glass container 4a are airtightly connected by sealing.
- the metal container 4b is annularly formed.
- the metal container 4b is formed using Kovar.
- the vacuum envelope 4 accommodates the cathode 2 and the target body 3a, and is formed so that the anode extension 3d is exposed.
- a plurality of pin assemblies 15 are airtightly attached to the vacuum envelope 4.
- Each pin assembly 15 has a cathode pin or the like, and is located inside and outside of the vacuum envelope 4.
- the Z axis is an axis parallel to the X-ray tube axis A
- the X axis is an axis orthogonal to the Z axis
- the Y axis is an axis orthogonal to both the X axis and the Z axis.
- the main radiation direction d of the X-ray described later is parallel to the X axis.
- the voltage and current output from the power supply unit outside the X-ray tube 1 are applied to the pin assembly 15 for the filament and thus to the filament. Thereby, the filament emits electrons (thermoelectrons).
- the power supply unit also applies a predetermined voltage to the cathode 2 and the anode 3. In the present embodiment, a negative high voltage is applied to the cathode 2 and a positive high voltage is applied to the anode 3. Since an X-ray tube voltage (tube voltage) is applied between the anode 3 and the cathode 2, electrons emitted from the filament are accelerated and are incident on the target surface 3c as an electron beam. That is, an X-ray tube current (tube current) flows from the cathode 2 to the focal point on the target surface 3c.
- a focusing electrode at a cathode potential can focus an electron beam (electrons) traveling from the filament to the anode 3.
- the target surface 3 c emits X-rays by the incidence of the electron beam, and the X-rays emitted from the focal point pass through the vacuum envelope 4 and are emitted to the outside of the X-ray tube 1.
- FIG. 2 is an enlarged view of the cathode 2 and the anode 3 shown in FIG.
- the cathode 2 shows a cross-sectional shape along the YZ plane passing through a reference axis RA described later
- the anode 3 shows a state seen from the front.
- the cathode 2 is emitted from a filament coil 5 as a first filament emitting electrons, a filament coil 6 as a second filament emitting electrons, a filament coil 5 and a filament coil 6 And a focusing electrode 10 for focusing the electrons.
- the focusing electrode 10 has a flat front surface 10A, a first inclined plane 11, a first focusing groove 21, a first accommodation groove 31, a second inclined plane 12, a second focusing groove 22, and a second accommodation groove. And 32. Assuming that the boundary between the first inclined plane 11 and the second inclined plane 12 is referred to as a valley bottom portion, the first inclined plane 11 and the second inclined plane 12 are inclined obliquely from the valley bottom portion M to the anode 3 respectively. It's up.
- the valley bottom portion M is a line segment parallel to a first reference plane S1 described later.
- the front surface 10A is closest to the anode 3 among the cathodes 2 (focusing electrodes 10).
- the front surface 10A is parallel to the XY plane.
- the front surface 10A and the valley bottom portion M may not be parallel to the XY plane.
- the first inclined plane 11 and the second inclined plane 12 are inclined from the XY plane so that the two electron guns can form the focal point F at the same position.
- the valley bottom portion M is located on the XZ plane passing through the reference axis RA. Of the distances from the focal point F to the first inclined plane 11 or the second inclined plane 12, the distance to the valley bottom portion M is the longest.
- the first focusing groove 21 opens in the first inclined plane 11.
- the first storage groove 31 is opened at the bottom surface 21 b of the first focusing groove 21 and stores the filament coil 5.
- the second focusing groove 22 is open to the second inclined plane 12.
- the second storage groove 32 opens at the bottom surface 22 b of the second focusing groove 22 and stores the filament coil 6.
- the first inclined plane 11 is parallel to the bottom surface 21b
- the second inclined plane 12 is parallel to the bottom surface 22b. Therefore, the opening 31 o of the first accommodation groove 31 is parallel to the opening 21 o of the first focusing groove 21, and the opening 32 o of the second accommodation groove 32 is parallel to the opening 22 o of the second focusing groove 22.
- the bottom surface 21 b is parallel to the first inclined plane 11, and the bottom surface 22 b is parallel to the second inclined plane 12.
- the filament coil 5 extends along a virtual plane parallel to the opening 31o.
- the filament coil 6 extends along a virtual plane parallel to the opening 32o.
- the focal point for emitting X-rays in the main radiation direction by the electrons emitted from the filament coil 5 being incident on the target surface 3c is taken as a first focal point F1.
- a focal point for emitting an X-ray in the main radiation direction as the electron emitted from the filament coil 6 is incident on the target surface 3c is taken as a second focal point F2.
- the center position of the first focus F1 and the center position of the second focus F2 are the same.
- the dimensions of the first focus F1 and the dimensions of the second focus F2 are different. This is because in the present embodiment, the structures of the two electron guns are different. As described later, for example, the dimensions of the filament coil 5 and the dimensions of the filament coil 6 are different.
- the reference axis RA is an axis passing through the center of the first focal point F1 and parallel to the X-ray tube axis A.
- the reference axis RA is also an axis passing through the center of the second focal point F2 and parallel to the X-ray tube axis A.
- a plane including the reference axis RA and the main radiation direction is referred to as a first reference plane S1.
- An imaginary plane located on the same plane as the front surface 10A is referred to as a second reference plane S2.
- FIG. 3 is a plan view showing the cathode 2 shown in FIG. 2, and is an XY plan view showing the cathode 2 viewed from the anode 3 side.
- the first inclined plane 11 has a first end 11e1 located on the valley bottom M side and a second end 11e2 located on the opposite side of the valley bottom M. doing.
- the first inclined plane 11 is uniformly inclined from the first end 11e1 to the second end 11e2.
- the second inclined plane 12 has a first end 12e1 located on the valley bottom M side and a second end 12e2 located on the opposite side of the valley bottom M.
- the second inclined plane 12 is uniformly inclined from the first end 12e1 to the second end 12e2.
- the first focusing groove 21, the second focusing groove 22, the first receiving groove 31 and the second receiving groove 32 each have a major axis.
- each of the filament coil 5 and the filament coil 6 is formed to extend linearly, and has a major axis.
- the respective major axes of the first accommodation groove 31 and the filament coil 5 are orthogonal to the reference axis RA and parallel to the first reference plane S1.
- the major axes of the second accommodation groove 32 and the filament coil 6 are orthogonal to the reference axis RA and parallel to the first reference plane S1.
- the major axes of the first focusing groove 21 and the second focusing groove 22 are not parallel to the first reference plane S1.
- the first focusing groove 21 has one end 21 e 1 and the other end 21 e 2.
- the first storage groove 31 has one end 31e1 and the other end 31e2.
- the filament coil 5 has one end 5e1 and the other end 5e2.
- the second focusing groove 22 has one end 22e1 and the other end 22e2.
- the second storage groove 32 has one end 32e1 and the other end 32e2.
- the filament coil 6 has one end 6e1 and the other end 6e2.
- FIG. 4 is a diagram showing the cathode 2 and the anode 3 and is a diagram for explaining the first angle ⁇ 1.
- the cathode 2 shows a front view
- the anode 3 shows a cross-sectional shape along the XZ plane passing through the reference axis RA.
- the figure shows the main radiation direction d of X-rays and the like.
- the main radiation direction d is a direction on the XZ plane passing through the reference axis RA, and is a direction along the central axis of the utilization X-ray flux.
- the main radiation direction is perpendicular to the reference axis RA.
- the shape viewed from the outside of the X-ray tube 1 along the main radiation direction d which passes through the center of the focal point and perpendicularly intersects the reference axis RA is called the effective focal point. It is done.
- an angle formed by the first extension line E1 and the second extension line E2 which intersect on the side opposite to the X-ray radiation side with respect to the reference axis RA is taken as a first angle ⁇ 1.
- the first extension line E1 is an imaginary straight line extending from the valley bottom portion M (or generally, the boundary between the valley bottom portion M and the first inclined plane 11) along the first reference plane S1.
- the second extension line E2 is an imaginary straight line extending from the target surface 3c along the first reference surface S1 and the target surface 3c. ⁇ 1> 0 °.
- the first angle ⁇ 1 is an acute angle (0 ° ⁇ 1 ⁇ 90 °). That is, the front surface 10A and the valley bottom portion M are not parallel to the target surface 3c.
- a plane including the reference axis RA and orthogonal to the first reference plane S1 is taken as a third reference plane S3.
- one end 21e1 of the first focusing groove 21 on the first extension line E1 side is connected to the first reference plane S1 from the other end 21e2 of the first focusing groove 21. It is close.
- one end 22e1 on the first extension line E1 side of the second focusing groove 22 is closer to the first reference plane S1 than the other end 22e2 of the second focusing groove 22.
- FIG. 5 is a front view showing the cathode 2 and the anode 3 and is a view for explaining the second angle ⁇ 2 and the third angle ⁇ 3.
- an angle formed by a third extension line E3 and a fourth extension line E4 intersecting at the side beyond the cathode 2 and the anode 3 toward the reference axis RA in the Y axis is taken as a second angle ⁇ 2.
- the third extension line E3 is an imaginary straight line extending from the first inclined plane 11 along the third reference plane S3 and the first inclined plane 11.
- the fourth extension line E4 is an imaginary straight line extending from the target surface 3c along the third reference surface S3 and the target surface 3c. ⁇ 2> 0 °.
- the second angle ⁇ 2 is an acute angle (0 ° ⁇ 2 ⁇ 90 °).
- an angle formed by a fifth extension line E5 and a sixth extension line E6 intersecting on the side beyond the cathode 2 and the anode 3 from the reference axis RA is a third angle ⁇ 3.
- the fifth extension line E5 is an imaginary straight line extending from the second inclined plane 12 along the third reference plane S3 and the second inclined plane 12.
- the sixth extension line E6 is an imaginary straight line extending from the target surface 3c along the third reference surface S3 and the target surface 3c. ⁇ 3> 0 °.
- the third angle ⁇ 3 is an acute angle (0 ° ⁇ 3 ⁇ 90 °).
- the filament coil 5, the first accommodation groove 31 and the first focusing groove 21 are located closer to the third extension line E3 than the first reference surface S1.
- the filament coil 6, the second accommodation groove 32, and the second focusing groove 22 are located closer to the fifth extension line E5 than the first reference surface S1.
- FIG. 6 is a diagram showing the cathode 2 and the anode 3, and is a diagram for explaining the relationship between the first linear distance D1 and the second linear distance D2.
- a linear distance from one end 5e1 of the filament coil 5 to one end F1e1 on the second extension line E2 side of the first focal point F1 is taken as a first linear distance D1.
- a linear distance from the other end 5e2 of the filament coil 5 to the other end F1e2 of the first focal point F1 is taken as a second linear distance D2. Then, D1 ⁇ D2.
- FIG. 7 is a diagram showing the cathode 2 and the anode 3, and is a diagram for explaining the relationship between the third linear distance D3 and the fourth linear distance D4.
- a linear distance from one end 6e1 of the filament coil 6 to one end F2e1 of the second focal point F2 on the second extension line E2 side is taken as a third linear distance D3.
- a linear distance from the other end 6e2 of the filament coil 6 to the other end F2e2 of the second focal point F2 is taken as a fourth linear distance D4.
- FIG. 8 is a view showing the filament coil 5, the first focusing groove 21 and the first storage groove 31 vertically projected on a virtual plane parallel to the first inclined plane 11.
- the major axis of the first focusing groove 21 is inclined from the major axis of the first storage groove 31.
- the major axis of the filament coil 5 and the major axis of the first storage groove 31 are parallel.
- one end 21 e 1 of the first focusing groove 21 is closer to the first reference plane S 1 than the other end 21 e 2 of the first focusing groove 21.
- an angle at which the major axis of the first focusing groove 21 intersects the major axis of the first accommodation groove 31 (filament coil 5) is taken as a fourth angle ⁇ 4.
- the fourth angle ⁇ 4 is an acute angle (0 ° ⁇ 4 ⁇ 90 °).
- FIG. 9 is a view showing the filament coil 6, the second focusing groove 22 and the second storage groove 32 vertically projected on a virtual plane parallel to the second inclined plane 12.
- the major axis of the second focusing groove 22 is inclined from the major axis of the second storage groove 32.
- the major axis of the filament coil 6 and the major axis of the second accommodation groove 32 are parallel.
- the one end 22e1 of the second focusing groove 22 is closer to the first reference plane S1 than the other end 22e2 of the second focusing groove 22.
- an angle at which the major axis of the second focusing groove 22 intersects with the major axis of the second accommodation groove 32 (filament coil 6) is taken as a fifth angle ⁇ 5.
- the fifth angle ⁇ 5 is an acute angle (0 ° ⁇ 5 ⁇ 90 °).
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing the cathode 2 along the line XX in FIG. As shown in FIG. 10, this view is also a cross section along an axis A5 along which the filament coil 5 extends.
- the axis A5 is parallel to the bottom surface 21b of the first focusing groove 21. The reason is that the focal point is focused to a certain width.
- the bottom surface 21b of the first focusing groove 21 is parallel to the second reference plane S2.
- filament legs L1 and L2 are connected.
- the filament legs L1 and L2 support the filament coil 5.
- the filament legs L1 and L2 extend along the Z axis. As such, each of the filament legs L1, L2 is perpendicular to the axis A5.
- each of the filament legs L1, L2 is kept perpendicular to the axis A5. Therefore, in the present embodiment, a general filament assembly can be used as it is.
- holes 10h1 and 10h2 for passing the filament legs L1 and L2 are formed.
- the holes 10h1 and 10h2 extend along the Z axis in the same manner as the filament legs L1 and L2.
- the matter regarding the filament coil 5 grade mentioned above is applicable similarly about the filament coil 6 grade.
- the X-ray tube 1 is equipped with the cathode 2 and the anode 3.
- the cathode 2 has a filament coil 5 and a focusing electrode 10 including a front surface 10A, a first inclined plane 11, a first focusing groove 21 and a first receiving groove 31.
- the anode 3 has a target surface 3c. ⁇ 1> 0 ° and ⁇ 2> 0 °.
- the filament coil 5, the first storage groove 31 and the first focusing groove 21 are located closer to the third extension line E3 than the first reference surface S1.
- the first storage groove 31 is not inclined to the main radiation direction d, and the first focusing groove 21 is inclined to the main radiation direction d.
- the one end 21 e 1 of the first focusing groove 21 on the first extension line E 1 side is closer to the first reference plane S 1 than the other end 21 e 2 of the first focusing groove 21.
- FIG. 13 is a plan view showing the cathode 2 of the X-ray tube 1 according to a comparative example of the above embodiment.
- the first focusing groove 21 and the second focusing groove 22 extend parallel to the X axis.
- the filament coil 5 and the first storage groove 31 extend in one direction inclined from the X axis.
- the filament coil 6 and the second storage groove 32 extend in another direction inclined from the X axis.
- the X-ray tube according to the comparative example is roughly different from the X-ray tube 1 according to the above embodiment.
- FIG. 14 is a cross-sectional view showing the cathode along line XIV-XIV of FIG.
- the axis A 5 of the filament coil 5 is parallel to the bottom surface 21 b of the first focusing groove 21.
- the bottom surface 21b of the first focusing groove 21 is not parallel to the second reference plane S2.
- the filament legs L1 and L2 extend along the Z axis.
- the holes 10h1 and 10h2 also extend along the Z axis. Therefore, each of the filament legs L1 and L2 is inclined at an angle other than 90 ° with respect to the axis A5. For this reason, in the present comparative example, it is difficult to use a general filament assembly as it is. In this comparative example, it is necessary to newly prepare a filament assembly in which the inclination angles of the filament legs L1 and L2 with respect to the axis A5 are taken into consideration.
- FIG. 15 is a view showing the filament coil 5, the first focusing groove 21 and the first storage groove 31 vertically projected on a virtual plane parallel to the first inclined plane 11 in the comparative example.
- the major axis of the first storage groove 31 is inclined from the major axis (the valley bottom portion M) of the first focusing groove 21.
- the major axis of the filament coil 5 and the major axis of the first storage groove 31 are parallel.
- the other end 31 e 2 of the first storage groove 31 is closer to the first reference surface S 1 than the one end 31 e 1 of the first storage groove 31.
- an angle at which the major axis of the first focusing groove 21 intersects the major axis of the first accommodation groove 31 (filament coil 5) is taken as a sixth angle ⁇ 6.
- the sixth angle ⁇ 6 is an acute angle (0 ° ⁇ 6 ⁇ 90 °).
- FIG. 16 is a view showing the filament coil 6, the second focusing groove 22 and the second storage groove 32 vertically projected on a virtual plane parallel to the second inclined plane 12 in the comparative example.
- the major axis of the second accommodation groove 32 is inclined from the major axis (the valley bottom portion M) of the second focusing groove 22.
- the major axis of the filament coil 6 and the major axis of the second accommodation groove 32 are parallel.
- the other end 32e2 of the second accommodation groove 32 is closer to the first reference surface S1 than the one end 32e1 of the second accommodation groove 32.
- an angle at which the major axis of the second focusing groove 22 intersects with the major axis of the second accommodation groove 32 is taken as a seventh angle ⁇ 7.
- the seventh angle ⁇ 7 is an acute angle (0 ° ⁇ 7 ⁇ 90 °).
- FIG. 8 of the above embodiment illustrates the case where the first storage groove 31 and the filament coil 5 are not inclined
- FIG. 9 illustrates the case where the second storage groove 32 and the filament coil 6 are not inclined. It is not something to be done.
- not only the first focusing groove 21 but also the filament coil 5 and the first storage groove 31 may be inclined.
- the other end 31 e 2 of the first accommodation groove 31 is closer to the first reference surface S 1 than the one end 31 e 1 of the first accommodation groove 31.
- An angle formed by the major axis of the first focusing groove 21 with respect to a reference line RL1 parallel to the first reference plane S1 (the valley bottom portion M) is an eighth angle ⁇ 8.
- An angle formed by the major axis of the first storage groove 31 Is the ninth angle ⁇ 9.
- ⁇ 8 ⁇ 4 and in comparison with FIG. 15, ⁇ 9 ⁇ 6.
- the other end 32e2 of the second accommodation groove 32 is closer to the first reference surface S1 than the one end 32e1 of the second accommodation groove 32.
- An angle formed by the major axis of the second focusing groove 22 with a reference line RL2 parallel to the first reference plane S1 (the valley bottom portion M) is a tenth angle ⁇ 10, and an angle formed by the major axis of the second storage groove 32. Is the eleventh angle ⁇ 11. In comparison with FIG. 9, ⁇ 10 ⁇ 5, and in comparison with FIG. 16, ⁇ 11 ⁇ 7.
- the focusing groove of at least one electron gun of the X-ray tube 1 may be inclined as shown in FIG. 8, FIG. 9, FIG. 11, and FIG. . Therefore, the X-ray tube 1 may be equipped with an electron gun in which none of the focusing groove, the storage groove and the filament coil are inclined.
- the valley bottom part M may be a flat surface perpendicular
- the cathode 2 may be provided with another electron gun in the flat bottom portion M.
- the flat front surface 10A may not be present.
- the embodiment of the present invention is not limited to the fixed anode X-ray tube 1 described above, but is applied to various fixed anode X-ray tubes, rotary anode X-ray tubes and other X-ray tubes. It is possible.
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- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
実施形態によれば、X線管は、ターゲット面を有する陽極と、第1フィラメント及び集束電極を有する陰極と、を備える。前記集束電極は、谷底部分と、この谷底部分から前記陽極の方向に斜めにせり上がる第1傾斜平面と、第1集束溝と、第1収納溝と、を含む。θ1>0°である。前記第1集束溝は、長軸を有する。前記第1集束溝の第1延長線側の一端部は、前記第1集束溝の他端部より第1基準面に近接している。
Description
本発明の実施形態は、X線管に関する。
一般に、X線管は、画像診断などの用途で使われている。このようなX線管の陰極は、2個の電子銃を備えている。各電子銃は、電子を放出するフィラメントコイルと、放出された電子を集束する集束溝と、を有している。2個の電子銃は1個の集束電極を共用している。各電子銃から放出され集束された電子が陽極ターゲットのターゲット面に衝突することにより、ターゲット面上に焦点が形成される。2個の電子銃は、ターゲット面上の同じ位置に焦点を形成できるように、焦点を挟んで位置し、それぞれ傾けて配置されている。
ターゲット面は、主放射方向にターゲット角度と呼ぶ角度傾いている。主放射方向及びX線管軸の両方に直交する方向からみた場合、ターゲット面と、電子銃のターゲット面と対向する側の面とは、概略ターゲット角度分傾いている。フィラメントコイルの長さ方向の両端のうち、一端から放出される電子の飛行距離と、他端から放出される電子の飛行距離とが異なるため、焦点は歪んだ形状になる。そこで、このような焦点形状の歪を補正するため、電子銃全体を主放射方向に対して適当な角度に傾ける技術が知られている。
一実施形態に係るX線管は、
電子ビームの衝突によって形成される第1焦点から主放射方向にX線を放射するターゲット面を有する陽極と、この陽極の前記ターゲット面に対向して配置され、前記電子ビームを放出する第1フィラメントと、この第1フィラメントから放出された前記電子ビームを集束させる集束電極と、を有する陰極であって、前記集束電極は、前記第1焦点から最も遠い谷底部分と、この谷底部分から前記陽極の方向に斜めにせり上がる第1傾斜平面と、この第1傾斜平面に開口した第1集束溝と、この第1集束溝の底面に開口し前記第1フィラメントを収納する第1収納溝とを含む、前記陰極と、を備える。前記第1焦点の中心を通りX線管軸に平行な軸を基準軸とする。前記基準軸と前記主放射方向とを含む平面を第1基準面とする。前記基準軸に対して前記X線を放射する側の反対側において交わる第1延長線と第2延長線とがなす第1角度であって、前記第1延長線は前記第1基準面に沿って前記谷底部分と前記第1傾斜平面との境界から延びる仮想上の直線であり、前記第2延長線は前記第1基準面及び前記ターゲット面に沿って前記ターゲット面から延びる仮想上の直線である、前記第1角度をθ1、とする。θ1>0°である。前記第1集束溝は、長軸を有する。前記第1集束溝の前記第1延長線側の一端部は、前記第1集束溝の他端部より前記第1基準面に近接している。
電子ビームの衝突によって形成される第1焦点から主放射方向にX線を放射するターゲット面を有する陽極と、この陽極の前記ターゲット面に対向して配置され、前記電子ビームを放出する第1フィラメントと、この第1フィラメントから放出された前記電子ビームを集束させる集束電極と、を有する陰極であって、前記集束電極は、前記第1焦点から最も遠い谷底部分と、この谷底部分から前記陽極の方向に斜めにせり上がる第1傾斜平面と、この第1傾斜平面に開口した第1集束溝と、この第1集束溝の底面に開口し前記第1フィラメントを収納する第1収納溝とを含む、前記陰極と、を備える。前記第1焦点の中心を通りX線管軸に平行な軸を基準軸とする。前記基準軸と前記主放射方向とを含む平面を第1基準面とする。前記基準軸に対して前記X線を放射する側の反対側において交わる第1延長線と第2延長線とがなす第1角度であって、前記第1延長線は前記第1基準面に沿って前記谷底部分と前記第1傾斜平面との境界から延びる仮想上の直線であり、前記第2延長線は前記第1基準面及び前記ターゲット面に沿って前記ターゲット面から延びる仮想上の直線である、前記第1角度をθ1、とする。θ1>0°である。前記第1集束溝は、長軸を有する。前記第1集束溝の前記第1延長線側の一端部は、前記第1集束溝の他端部より前記第1基準面に近接している。
以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、一実施形態に係るX線管1を示す概略構成図である。
図1に示すように、X線管1は、陰極2と、陽極3と、真空外囲器4と、複数のピンアセンブリ15と、を備えている。陰極2は、電子を放出するフィラメント(電子放出源)と、集束電極と、を有している。本実施形態において、陰極2は、第1フィラメント及び第2フィラメントを有している。複数のピンアセンブリ15は、第1フィラメントに負の高電圧及びフィラメント電流を与えるための2個のピンアセンブリ15と、第2フィラメントに負の高電圧及びフィラメント電流を与えるための2個のピンアセンブリ15と、集束電極に負の高電圧を与えるための1個のピンアセンブリ15と、を少なくとも有している。なお、集束電極用のピンアセンブリ15は、集束電極を支持し、集束電極を固定する機能も有している。
図1に示すように、X線管1は、陰極2と、陽極3と、真空外囲器4と、複数のピンアセンブリ15と、を備えている。陰極2は、電子を放出するフィラメント(電子放出源)と、集束電極と、を有している。本実施形態において、陰極2は、第1フィラメント及び第2フィラメントを有している。複数のピンアセンブリ15は、第1フィラメントに負の高電圧及びフィラメント電流を与えるための2個のピンアセンブリ15と、第2フィラメントに負の高電圧及びフィラメント電流を与えるための2個のピンアセンブリ15と、集束電極に負の高電圧を与えるための1個のピンアセンブリ15と、を少なくとも有している。なお、集束電極用のピンアセンブリ15は、集束電極を支持し、集束電極を固定する機能も有している。
陽極3は、ターゲット本体3a及びターゲット本体3aに接続された陽極延出部3dを有している。ターゲット本体3aは、電子が衝突するターゲット層3bを有している。ターゲット層3bのうち電子が衝突する側の面は、ターゲット面3cである。ターゲット本体3aは、モリブデン(Mo)、銅(Cu)それらの合金等の高熱伝導性金属で形成されている。ターゲット層3bは、ターゲット本体3aに利用する材料より融点の高い金属で形成されている。例えば、ターゲット本体3aは銅や銅合金で形成され、ターゲット層3bはタングステン合金で形成されている。陽極延出部3dは円柱状に形成され、銅や銅合金を利用している。陽極延出部3dは、ターゲット本体3aを固定している。陽極3は、上記フィラメントから放出され上記集束電極によって集束された電子がターゲット面3cに衝撃することによりX線を放出する。
真空外囲器4は、ガラス容器4a及び金属容器4bを有している。金属容器4bは、一方でガラス容器4aに気密に接続され、他方で陽極3に気密に接続されている。ガラス容器4aは、例えば硼珪素ガラスを利用して形成されている。ガラス容器4aは、例えば複数のガラス部材を溶融により気密に接合し形成することができる。ガラス容器4aはX線透過性を有しているため、陽極3から放出されたX線はガラス容器4aを透過して真空外囲器4の外側に放出される。金属容器4bは、ターゲット本体3a及び陽極延出部3dの少なくとも一方に気密に固定されている。ここでは、金属容器4bは、ターゲット本体3aにろう付けにより気密に接続されている。また、金属容器4bとガラス容器4aは封着により気密に接続されている。本実施形態において、金属容器4bは環状に形成されている。また、金属容器4bは、コバールを利用して形成されている。
真空外囲器4は、陰極2及びターゲット本体3aを収納し、陽極延出部3dが露出するように形成されている。真空外囲器4には、複数のピンアセンブリ15が気密に取り付けられている。各ピンアセンブリ15は、カソードピンなどを有し、真空外囲器4の内部及び外部に位置している。
なお、Z軸はX線管軸Aに平行な軸であり、X軸はZ軸に直交する軸であり、Y軸はX軸及びZ軸の両方に直交する軸である。後述するX線の主放射方向dはX軸と平行である。
なお、Z軸はX線管軸Aに平行な軸であり、X軸はZ軸に直交する軸であり、Y軸はX軸及びZ軸の両方に直交する軸である。後述するX線の主放射方向dはX軸と平行である。
X線管1の外側の電源ユニットから出力される電圧及び電流は、フィラメント用のピンアセンブリ15に与えられ、ひいてはフィラメントに与えられる。これにより、フィラメントは電子(熱電子)を放出する。上記電源ユニットは陰極2及び陽極3にも所定の電圧を与える。本実施形態において、陰極2には負の高電圧が印加され、陽極3には正の高電圧が印加される。陽極3及び陰極2間にX線管電圧(管電圧)が加えられるため、フィラメントから放出された電子は、加速され、電子ビームとしてターゲット面3cに入射される。すなわち、陰極2からターゲット面3c上の焦点にX線管電流(管電流)が流れる。
陰極電位となる集束電極は、フィラメントから陽極3に向かう電子ビーム(電子)を集束させることができる。
ターゲット面3cは電子ビームが入射されることによりX線を放出し、焦点から放出されたX線は真空外囲器4を透過しX線管1の外側に放出される。
ターゲット面3cは電子ビームが入射されることによりX線を放出し、焦点から放出されたX線は真空外囲器4を透過しX線管1の外側に放出される。
図2は、図1に示した陰極2及び陽極3を拡大して示す図である。図中、陰極2は後述する基準軸RAを通るY-Z平面に沿った断面形状を示し、陽極3は正面から見た状態を示している。
図2に示すように、陰極2は、電子を放出する第1フィラメントとしてのフィラメントコイル5と、電子を放出する第2フィラメントとしてのフィラメントコイル6と、フィラメントコイル5及びフィラメントコイル6から放出された電子を集束させる集束電極10と、を有している。集束電極10は、平坦な前面10Aと、第1傾斜平面11と、第1集束溝21と、第1収納溝31と、第2傾斜平面12と、第2集束溝22と、第2収納溝32と、を含んでいる。第1傾斜平面11と第2傾斜平面12との境界を谷底部分と呼ぶことにすれば、第1傾斜平面11及び第2傾斜平面12はそれぞれ、谷底部分Mから陽極3の方向に斜めにせり上がっている。谷底部分Mは、後述する第1基準面S1に平行な線分である。
図2に示すように、陰極2は、電子を放出する第1フィラメントとしてのフィラメントコイル5と、電子を放出する第2フィラメントとしてのフィラメントコイル6と、フィラメントコイル5及びフィラメントコイル6から放出された電子を集束させる集束電極10と、を有している。集束電極10は、平坦な前面10Aと、第1傾斜平面11と、第1集束溝21と、第1収納溝31と、第2傾斜平面12と、第2集束溝22と、第2収納溝32と、を含んでいる。第1傾斜平面11と第2傾斜平面12との境界を谷底部分と呼ぶことにすれば、第1傾斜平面11及び第2傾斜平面12はそれぞれ、谷底部分Mから陽極3の方向に斜めにせり上がっている。谷底部分Mは、後述する第1基準面S1に平行な線分である。
前面10Aは、陰極2(集束電極10)のうち、陽極3に最も近接している。この実施形態において、前面10Aは、X-Y平面に平行である。但し、前面10A及び谷底部分Mは、X-Y平面に平行でなくともよい。2個の電子銃が同じ位置に焦点Fを形成できるよう、第1傾斜平面11及び第2傾斜平面12は、X-Y平面から傾いている。谷底部分Mは、基準軸RAを通るX-Z平面上に位置している。
焦点Fから第1傾斜平面11または第2傾斜平面12までの距離のうち、谷底部分Mまでの距離が最も長い。
焦点Fから第1傾斜平面11または第2傾斜平面12までの距離のうち、谷底部分Mまでの距離が最も長い。
第1集束溝21は、第1傾斜平面11に開口している。第1収納溝31は、第1集束溝21の底面21bに開口しフィラメントコイル5を収納している。第2集束溝22は、第2傾斜平面12に開口している。第2収納溝32は、第2集束溝22の底面22bに開口しフィラメントコイル6を収納している。
第1傾斜平面11は底面21bと平行であり、第2傾斜平面12は底面22bと平行である。このため、第1収納溝31の開口31oは、第1集束溝21の開口21oと平行であり、第2収納溝32の開口32oは、第2集束溝22の開口22oと平行である。言い換えると、底面21bは第1傾斜平面11と平行であり、底面22bは第2傾斜平面12と平行である。フィラメントコイル5は、開口31oと平行な仮想平面に沿って延在している。フィラメントコイル6は、開口32oと平行な仮想平面に沿って延在している。
ターゲット面3cに形成される焦点Fのうち、フィラメントコイル5から放出された電子がターゲット面3cに入射されることにより主放射方向にX線を放射する焦点を第1焦点F1とする。一方、フィラメントコイル6から放出された電子がターゲット面3cに入射されることにより主放射方向にX線を放射する焦点を第2焦点F2とする。本実施形態において、第1焦点F1の中心位置と、第2焦点F2の中心位置とは、同じである。但し、第1焦点F1の寸法と、第2焦点F2の寸法とは、異なっている。本実施形態において、2個の電子銃の構造が異なっているためである。後述するが、例えば、フィラメントコイル5の寸法と、フィラメントコイル6の寸法とは、異なっている。
ここで、上記基準軸RAは、第1焦点F1の中心を通りX線管軸Aに平行な軸である。本実施形態において、第1焦点F1と第2焦点F2の中心位置とが同一のため、基準軸RAは、第2焦点F2の中心を通りX線管軸Aに平行な軸でもある。また、基準軸RAと主放射方向とを含む平面を第1基準面S1とする。前面10Aと同一平面上に位置する仮想上の平面を第2基準面S2とする。
図3は、図2に示した陰極2を示す平面図であり、陰極2を陽極3側からみた状態を示すX-Y平面図である。
図3及び図2に示すように、第1傾斜平面11は、谷底部分M側に位置した第1端縁11e1と、谷底部分Mとは反対側に位置した第2端縁11e2と、を有している。第1傾斜平面11は、第1端縁11e1から第2端縁11e2に向かって均一に傾斜している。同様に、第2傾斜平面12は、谷底部分M側に位置した第1端縁12e1と、谷底部分Mとは反対側に位置した第2端縁12e2と、を有している。第2傾斜平面12は、第1端縁12e1から第2端縁12e2に向かって均一に傾斜している。
図3及び図2に示すように、第1傾斜平面11は、谷底部分M側に位置した第1端縁11e1と、谷底部分Mとは反対側に位置した第2端縁11e2と、を有している。第1傾斜平面11は、第1端縁11e1から第2端縁11e2に向かって均一に傾斜している。同様に、第2傾斜平面12は、谷底部分M側に位置した第1端縁12e1と、谷底部分Mとは反対側に位置した第2端縁12e2と、を有している。第2傾斜平面12は、第1端縁12e1から第2端縁12e2に向かって均一に傾斜している。
図3に示すように、第1集束溝21、第2集束溝22、第1収納溝31及び第2収納溝32は、それぞれ長軸を有している。また、フィラメントコイル5及びフィラメントコイル6は、それぞれ、直線状に延出して形成され、長軸を有している。第1収納溝31及びフィラメントコイル5のそれぞれの長軸は、基準軸RAに直交し第1基準面S1に平行である。同様に、第2収納溝32及びフィラメントコイル6のそれぞれの長軸は、基準軸RAに直交し第1基準面S1に平行である。
本実施形態において、第1集束溝21及び第2集束溝22のそれぞれの長軸は、第1基準面S1に平行ではない。
本実施形態において、第1集束溝21及び第2集束溝22のそれぞれの長軸は、第1基準面S1に平行ではない。
ここで、第1集束溝21は、一端部21e1及び他端部21e2を有している。第1収納溝31は、一端部31e1及び他端部31e2を有している。フィラメントコイル5は、一端部5e1及び他端部5e2を有している。
また、第2集束溝22は、一端部22e1及び他端部22e2を有している。第2収納溝32は、一端部32e1及び他端部32e2を有している。フィラメントコイル6は、一端部6e1及び他端部6e2を有している。
また、第2集束溝22は、一端部22e1及び他端部22e2を有している。第2収納溝32は、一端部32e1及び他端部32e2を有している。フィラメントコイル6は、一端部6e1及び他端部6e2を有している。
図4は、陰極2及び陽極3を示す図であり、第1角度θ1を説明するための図である。図中、陰極2は正面から見た状態を示し、陽極3は基準軸RAを通るX-Z平面に沿った断面形状を示している。また、図には、X線の主放射方向dなどを示している。
主放射方向dは、基準軸RAを通るX-Z平面上の方向であり、利用X線束の中心軸に沿った方向である。本実施例では、主放射方向は、基準軸RAに垂直である。一般に、ターゲット面3c上に形成される焦点を、焦点の中心を通り、かつ基準軸RAと垂直に交差する主放射方向dに沿ってX線管1の外側から見た形状は実効焦点と呼ばれている。
主放射方向dは、基準軸RAを通るX-Z平面上の方向であり、利用X線束の中心軸に沿った方向である。本実施例では、主放射方向は、基準軸RAに垂直である。一般に、ターゲット面3c上に形成される焦点を、焦点の中心を通り、かつ基準軸RAと垂直に交差する主放射方向dに沿ってX線管1の外側から見た形状は実効焦点と呼ばれている。
図4に示すように、基準軸RAに対してX線を放射する側の反対側において交わる第1延長線E1と第2延長線E2とがなす角度を第1角度θ1とする。第1延長線E1は、第1基準面S1に沿って谷底部分M(または一般的には谷底部分Mと第1傾斜平面11との境界線)から延びる仮想上の直線である。第2延長線E2は、第1基準面S1及びターゲット面3cに沿ってターゲット面3cから延びる仮想上の直線である。
θ1>0°である。本実施形態において、第1角度θ1は鋭角である(0°<θ1<90°)。すなわち、前面10A及び谷底部分Mはターゲット面3cと平行ではない。
ここで、基準軸RAを含み第1基準面S1に直交する平面を第3基準面S3とする。
θ1>0°である。本実施形態において、第1角度θ1は鋭角である(0°<θ1<90°)。すなわち、前面10A及び谷底部分Mはターゲット面3cと平行ではない。
ここで、基準軸RAを含み第1基準面S1に直交する平面を第3基準面S3とする。
図3及び図4に示すように、上記のことから、第1集束溝21の第1延長線E1側の一端部21e1は、第1集束溝21の他端部21e2より第1基準面S1に近接している。同様に、第2集束溝22の第1延長線E1側の一端部22e1は、第2集束溝22の他端部22e2より第1基準面S1に近接している。
図5は、陰極2及び陽極3を示す正面図であり、第2角度θ2及び第3角度θ3を説明するための図である。
図5に示すように、Y軸において、基準軸RAから向かって陰極2及び陽極3を越えた側において交わる第3延長線E3と第4延長線E4とがなす角度を第2角度θ2とする。第3延長線E3は、第3基準面S3及び第1傾斜平面11に沿って第1傾斜平面11から延びる仮想上の直線である。第4延長線E4は、第3基準面S3及びターゲット面3cに沿ってターゲット面3cから延びる仮想上の直線である。
θ2>0°である。本実施形態において、第2角度θ2は鋭角である(0°<θ2<90°)。
図5に示すように、Y軸において、基準軸RAから向かって陰極2及び陽極3を越えた側において交わる第3延長線E3と第4延長線E4とがなす角度を第2角度θ2とする。第3延長線E3は、第3基準面S3及び第1傾斜平面11に沿って第1傾斜平面11から延びる仮想上の直線である。第4延長線E4は、第3基準面S3及びターゲット面3cに沿ってターゲット面3cから延びる仮想上の直線である。
θ2>0°である。本実施形態において、第2角度θ2は鋭角である(0°<θ2<90°)。
同様に、Y軸において、基準軸RAから向かって陰極2及び陽極3を越えた側において交わる第5延長線E5と第6延長線E6とがなす角度を第3角度θ3とする。第5延長線E5は、第3基準面S3及び第2傾斜平面12に沿って第2傾斜平面12から延びる仮想上の直線である。第6延長線E6は、第3基準面S3及びターゲット面3cに沿ってターゲット面3cから延びる仮想上の直線である。
θ3>0°である。本実施形態において、第3角度θ3は鋭角である(0°<θ3<90°)。
θ3>0°である。本実施形態において、第3角度θ3は鋭角である(0°<θ3<90°)。
図2、図3及び図5に示すように、上記のことから、フィラメントコイル5、第1収納溝31及び第1集束溝21は、第1基準面S1より第3延長線E3側に位置している。一方、フィラメントコイル6、第2収納溝32及び第2集束溝22は、第1基準面S1より第5延長線E5側に位置している。
図6は、陰極2及び陽極3を示す図であり、第1直線距離D1と第2直線距離D2との関係を説明するための図である。
図6に示すように、フィラメントコイル5の一端部5e1から第1焦点F1の第2延長線E2側の一端部F1e1までの直線距離を第1直線距離D1とする。フィラメントコイル5の他端部5e2から第1焦点F1の他端部F1e2までの直線距離を第2直線距離D2とする。すると、D1<D2である。
図6に示すように、フィラメントコイル5の一端部5e1から第1焦点F1の第2延長線E2側の一端部F1e1までの直線距離を第1直線距離D1とする。フィラメントコイル5の他端部5e2から第1焦点F1の他端部F1e2までの直線距離を第2直線距離D2とする。すると、D1<D2である。
図7は、陰極2及び陽極3を示す図であり、第3直線距離D3と第4直線距離D4との関係を説明するための図である。
図7に示すように、フィラメントコイル6の一端部6e1から第2焦点F2の第2延長線E2側の一端部F2e1までの直線距離を第3直線距離D3とする。フィラメントコイル6の他端部6e2から第2焦点F2の他端部F2e2までの直線距離を第4直線距離D4とする。すると、D3<D4である。
図7に示すように、フィラメントコイル6の一端部6e1から第2焦点F2の第2延長線E2側の一端部F2e1までの直線距離を第3直線距離D3とする。フィラメントコイル6の他端部6e2から第2焦点F2の他端部F2e2までの直線距離を第4直線距離D4とする。すると、D3<D4である。
図8は、第1傾斜平面11に平行な仮想平面に垂直投影されたフィラメントコイル5、第1集束溝21及び第1収納溝31を示す図である。
図8に示すように、第1集束溝21の長軸は第1収納溝31の長軸から傾斜している。フィラメントコイル5の長軸と第1収納溝31の長軸とは平行である。また、上述したように、第1集束溝21の一端部21e1は第1集束溝21の他端部21e2より第1基準面S1に近接している。
ここで、図8の垂直投影図において、第1集束溝21の長軸と、第1収納溝31(フィラメントコイル5)の長軸とが交差する角度を第4角度θ4とする。本実施形態において、第4角度θ4は鋭角である(0°<θ4<90°)。
図8に示すように、第1集束溝21の長軸は第1収納溝31の長軸から傾斜している。フィラメントコイル5の長軸と第1収納溝31の長軸とは平行である。また、上述したように、第1集束溝21の一端部21e1は第1集束溝21の他端部21e2より第1基準面S1に近接している。
ここで、図8の垂直投影図において、第1集束溝21の長軸と、第1収納溝31(フィラメントコイル5)の長軸とが交差する角度を第4角度θ4とする。本実施形態において、第4角度θ4は鋭角である(0°<θ4<90°)。
図9は、第2傾斜平面12に平行な仮想平面に垂直投影されたフィラメントコイル6、第2集束溝22及び第2収納溝32を示す図である。
図9に示すように、第2集束溝22の長軸は第2収納溝32の長軸から傾斜している。フィラメントコイル6の長軸と第2収納溝32の長軸とは平行である。また、上述したように、第2集束溝22の一端部22e1は第2集束溝22の他端部22e2より第1基準面S1に近接している。
ここで、図9の垂直投影図において、第2集束溝22の長軸と、第2収納溝32(フィラメントコイル6)の長軸とが交差する角度を第5角度θ5とする。本実施形態において、第5角度θ5は鋭角である(0°<θ5<90°)。
図9に示すように、第2集束溝22の長軸は第2収納溝32の長軸から傾斜している。フィラメントコイル6の長軸と第2収納溝32の長軸とは平行である。また、上述したように、第2集束溝22の一端部22e1は第2集束溝22の他端部22e2より第1基準面S1に近接している。
ここで、図9の垂直投影図において、第2集束溝22の長軸と、第2収納溝32(フィラメントコイル6)の長軸とが交差する角度を第5角度θ5とする。本実施形態において、第5角度θ5は鋭角である(0°<θ5<90°)。
図10は、図3の線X-Xに沿って陰極2を示す断面図である。図10に示すように、この図は、フィラメントコイル5が延在する軸A5に沿った断面でもある。軸A5は、第1集束溝21の底面21bと平行になっている。なぜなら、焦点を一定の幅に集束させるためである。図10で見た場合、第1集束溝21の底面21bは、第2基準面S2と平行である。
フィラメントコイル5の両端に、フィラメントレグL1,L2が接続されている。フィラメントレグL1,L2は、フィラメントコイル5を支持している。フィラメントレグL1,L2は、Z軸に沿って延在している。そのため、フィラメントレグL1,L2の各々は、軸A5と垂直である。
ここで、フィラメントコイル5及びフィラメントレグL1,L2の集合体をフィラメント集合体と呼ぶこととする。一般的なフィラメント集合体において、フィラメントレグL1,L2の各々は、軸A5と垂直に保たれている。このため、本実施形態では、一般的なフィラメント集合体をそのまま使用することが可能である。
集束電極10には、フィラメントレグL1,L2を通すための孔10h1,10h2が形成されている。孔10h1,10h2は、フィラメントレグL1,L2と同様、Z軸に沿って延在している。孔10h1,10h2のための孔開け加工を行う際、Z軸から傾斜した方向に孔を開ける必要は無い。そのため、追加の段取り時間を掛けて角度方向を位置決めする必要は無い。
なお、上述したフィラメントコイル5などに関する事項は、フィラメントコイル6などに関しても同様に適用可能である。
なお、上述したフィラメントコイル5などに関する事項は、フィラメントコイル6などに関しても同様に適用可能である。
上記のように構成された一実施形態に係るX線管1によれば、X線管1は、陰極2と、陽極3と、を備えている。陰極2は、フィラメントコイル5と、前面10A、第1傾斜平面11、第1集束溝21及び第1収納溝31を含む集束電極10と、を有している。陽極3は、ターゲット面3cを有している。
θ1>0°及びθ2>0°である。フィラメントコイル5、第1収納溝31及び第1集束溝21は、第1基準面S1より第3延長線E3側に位置している。第1収納溝31を主放射方向dに対して傾斜させず、第1集束溝21を主放射方向dに対して傾斜させている。そして、第1集束溝21の第1延長線E1側の一端部21e1は、第1集束溝21の他端部21e2より第1基準面S1に近接している。
θ1>0°及びθ2>0°である。フィラメントコイル5、第1収納溝31及び第1集束溝21は、第1基準面S1より第3延長線E3側に位置している。第1収納溝31を主放射方向dに対して傾斜させず、第1集束溝21を主放射方向dに対して傾斜させている。そして、第1集束溝21の第1延長線E1側の一端部21e1は、第1集束溝21の他端部21e2より第1基準面S1に近接している。
これにより第1焦点F1の形状の歪を補正することができる。すなわち、θ4=0°である場合と比較して、第1焦点F1の形状の歪を抑制することができる。上記のことから、焦点形状の歪を低減できるX線管1を得ることができる。
次に、上記実施形態に係るX線管1と比較するため、比較例のX線管について説明する。図13は、上記実施形態の比較例に係るX線管1の陰極2を示す平面図である。
図13に示すように、第1集束溝21及び第2集束溝22は、X軸に平行に延在している。フィラメントコイル5及び第1収納溝31は、X軸から傾斜した一方向に延在している。また、フィラメントコイル6及び第2収納溝32は、X軸から傾斜した別の方向に延在している。上記の点で、比較例に係るX線管は、上記実施形態に係るX線管1と大まかに相違している。
図13に示すように、第1集束溝21及び第2集束溝22は、X軸に平行に延在している。フィラメントコイル5及び第1収納溝31は、X軸から傾斜した一方向に延在している。また、フィラメントコイル6及び第2収納溝32は、X軸から傾斜した別の方向に延在している。上記の点で、比較例に係るX線管は、上記実施形態に係るX線管1と大まかに相違している。
図14は、図13の線XIV-XIVに沿って陰極を示す断面図である。図14に示すように、フィラメントコイル5の軸A5は、第1集束溝21の底面21bと平行になっている。しかしながら、図14で見た場合、第1集束溝21の底面21bは、第2基準面S2と平行ではない。
フィラメントレグL1,L2は、Z軸に沿って延在している。なお、孔10h1,10h2もZ軸に沿って延在している。そのため、フィラメントレグL1,L2の各々は、軸A5に対して、90°以外の角度で傾斜している。このため、本比較例では、一般的なフィラメント集合体をそのまま使用することは困難である。本比較例では、軸A5に対するフィラメントレグL1,L2の各々の傾斜角度を加味したフィラメント集合体を新しく作製する必要がある。
また、本比較例において、孔10h1,10h2が延在する方向を調整することで、上述した一般的なフィラメント集合体を使用することは可能である。しかしながら、集束電極10に対する孔開け加工に当たって角度方向の位置決めが必要となる。そのため、追加の段取り時間を掛けて角度方向を位置決めする必要が生じる。
なお、上記比較例にてフィラメントコイル5などに関する事項は、フィラメントコイル6などに関しても同様に適用可能である。
なお、上記比較例にてフィラメントコイル5などに関する事項は、フィラメントコイル6などに関しても同様に適用可能である。
図15は、上記比較例において、第1傾斜平面11に平行な仮想平面に垂直投影されたフィラメントコイル5、第1集束溝21及び第1収納溝31を示す図である。
図15に示すように、第1収納溝31の長軸は第1集束溝21の長軸(谷底部分M)から傾斜している。フィラメントコイル5の長軸と第1収納溝31の長軸とは平行である。また、第1収納溝31の一端部31e1より第1収納溝31の他端部31e2の方が、第1基準面S1に近接している。
ここで、図15の垂直投影図において、第1集束溝21の長軸と、第1収納溝31(フィラメントコイル5)の長軸とが交差する角度を第6角度θ6とする。本比較例において、第6角度θ6は鋭角である(0°<θ6<90°)。
図15に示すように、第1収納溝31の長軸は第1集束溝21の長軸(谷底部分M)から傾斜している。フィラメントコイル5の長軸と第1収納溝31の長軸とは平行である。また、第1収納溝31の一端部31e1より第1収納溝31の他端部31e2の方が、第1基準面S1に近接している。
ここで、図15の垂直投影図において、第1集束溝21の長軸と、第1収納溝31(フィラメントコイル5)の長軸とが交差する角度を第6角度θ6とする。本比較例において、第6角度θ6は鋭角である(0°<θ6<90°)。
図16は、上記比較例において、第2傾斜平面12に平行な仮想平面に垂直投影されたフィラメントコイル6、第2集束溝22及び第2収納溝32を示す図である。
図16に示すように、第2収納溝32の長軸は第2集束溝22の長軸(谷底部分M)から傾斜している。フィラメントコイル6の長軸と第2収納溝32の長軸とは平行である。また、上述したように、第2収納溝32の一端部32e1より第2収納溝32の他端部32e2の方が、第1基準面S1に近接している。
ここで、図16の垂直投影図において、第2集束溝22の長軸と、第2収納溝32(フィラメントコイル6)の長軸とが交差する角度を第7角度θ7とする。本比較例において、第7角度θ7は鋭角である(0°<θ7<90°)。
図16に示すように、第2収納溝32の長軸は第2集束溝22の長軸(谷底部分M)から傾斜している。フィラメントコイル6の長軸と第2収納溝32の長軸とは平行である。また、上述したように、第2収納溝32の一端部32e1より第2収納溝32の他端部32e2の方が、第1基準面S1に近接している。
ここで、図16の垂直投影図において、第2集束溝22の長軸と、第2収納溝32(フィラメントコイル6)の長軸とが交差する角度を第7角度θ7とする。本比較例において、第7角度θ7は鋭角である(0°<θ7<90°)。
本発明の実施形態を説明したが、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、上記実施形態の図8では第1収納溝31及びフィラメントコイル5を傾けない場合を例示し、図9では第2収納溝32及びフィラメントコイル6を傾けない場合を例示したが、これらに限定されるものではない。
図11に示すように、第1集束溝21だけではなく、フィラメントコイル5及び第1収納溝31が傾いていてもよい。この場合、第1収納溝31の一端部31e1より第1収納溝31の他端部31e2の方が、第1基準面S1に近接している。第1基準面S1(谷底部分M)に平行な基準線RL1に対して、第1集束溝21の長軸が成す角度は第8角度θ8であり、第1収納溝31の長軸が成す角度は第9角度θ9である。図8と比較するとθ8<θ4であり、図15と比較するとθ9<θ6である。
図12に示すように、第2集束溝22だけではなく、フィラメントコイル6及び第2収納溝32が傾いていてもよい。この場合、第2収納溝32の一端部32e1より第2収納溝32の他端部32e2の方が、第1基準面S1に近接している。第1基準面S1(谷底部分M)に平行な基準線RL2に対して、第2集束溝22の長軸が成す角度は第10角度θ10であり、第2収納溝32の長軸が成す角度は第11角度θ11である。図9と比較するとθ10<θ5であり、図16と比較するとθ11<θ7である。
図11に示すように、第1集束溝21だけではなく、フィラメントコイル5及び第1収納溝31が傾いていてもよい。この場合、第1収納溝31の一端部31e1より第1収納溝31の他端部31e2の方が、第1基準面S1に近接している。第1基準面S1(谷底部分M)に平行な基準線RL1に対して、第1集束溝21の長軸が成す角度は第8角度θ8であり、第1収納溝31の長軸が成す角度は第9角度θ9である。図8と比較するとθ8<θ4であり、図15と比較するとθ9<θ6である。
図12に示すように、第2集束溝22だけではなく、フィラメントコイル6及び第2収納溝32が傾いていてもよい。この場合、第2収納溝32の一端部32e1より第2収納溝32の他端部32e2の方が、第1基準面S1に近接している。第1基準面S1(谷底部分M)に平行な基準線RL2に対して、第2集束溝22の長軸が成す角度は第10角度θ10であり、第2収納溝32の長軸が成す角度は第11角度θ11である。図9と比較するとθ10<θ5であり、図16と比較するとθ11<θ7である。
X線管1が複数の電子銃を備える場合、X線管1の少なくとも1つの電子銃の集束溝が図8、図9、図11、及び図12に示したように傾斜していればよい。このため、X線管1は、集束溝、収納溝及びフィラメントコイルの何れも傾斜していない電子銃を備えていてもよい。
また、上記実施形態では谷底部分Mが線状である場合を例示したが、谷底部分Mは第1基準面S1に垂直な平坦面であってもよい。この場合、陰極2は、平坦な谷底部分Mに、別の電子銃を備えていてもよい。
さらにまた、上記実施形態では集束電極10は平坦な前面10Aを有する場合を例示したが、平坦な前面10Aは存在しなくてもよい。
本発明の実施形態は、上述した固定陽極型のX線管1に限定されるものではなく、各種の固定陽極型のX線管や回転陽極型のX線管およびその他のX線管に適用可能である。
本発明の実施形態は、上述した固定陽極型のX線管1に限定されるものではなく、各種の固定陽極型のX線管や回転陽極型のX線管およびその他のX線管に適用可能である。
Claims (10)
- 電子ビームの衝突によって形成される第1焦点から主放射方向にX線を放射するターゲット面を有する陽極と、
この陽極の前記ターゲット面に対向して配置され、前記電子ビームを放出する第1フィラメントと、この第1フィラメントから放出された前記電子ビームを集束させる集束電極と、を有する陰極であって、前記集束電極は、前記第1焦点から最も遠い谷底部分と、この谷底部分から前記陽極の方向に斜めにせり上がる第1傾斜平面と、この第1傾斜平面に開口した第1集束溝と、この第1集束溝の底面に開口し前記第1フィラメントを収納する第1収納溝とを含む、前記陰極と、を備え、
前記第1焦点の中心を通りX線管軸に平行な軸を基準軸、
前記基準軸と前記主放射方向とを含む平面を第1基準面、
前記基準軸に対して前記X線を放射する側の反対側において交わる第1延長線と第2延長線とがなす第1角度であって、前記第1延長線は前記第1基準面に沿って前記谷底部分と前記第1傾斜平面との境界から延びる仮想上の直線であり、前記第2延長線は前記第1基準面及び前記ターゲット面に沿って前記ターゲット面から延びる仮想上の直線である、前記第1角度をθ1、とすると、
θ1>0°であり、
前記第1集束溝は、長軸を有し、
前記第1集束溝の前記第1延長線側の一端部は、前記第1集束溝の他端部より前記第1基準面に近接している、X線管。 - 前記谷底部分は前記第1基準面に平行な線分である、請求項1に記載のX線管。
- 前記谷底部分は前記第1基準面に垂直な平坦面である、請求項1に記載のX線管。
- 前記第1収納溝の開口は、前記第1集束溝の開口と平行であり、
前記第1フィラメントは、前記基準軸に直交し前記第1基準面に平行な方向に延在し、かつ、前記第1収納溝の開口と平行な仮想平面に沿って延在している、請求項1に記載のX線管。 - 前記第1フィラメントは、長軸を有し、
前記第1フィラメントの前記第1延長線側の一端部から前記第1焦点の前記第2延長線側の一端部までの第1直線距離をD1、
前記第1フィラメントの他端部から前記第1焦点の他端部までの第2直線距離をD2、とすると、
D1<D2である、請求項1に記載のX線管。 - 前記第1収納溝は、前記基準軸に直交し前記第1基準面に平行な長軸を有する、請求項1に記載のX線管。
- 前記第1収納溝は、長軸を有し、
前記第1集束溝の長軸は前記第1収納溝の長軸から傾斜している、請求項1に記載のX線管。 - 前記第1収納溝は、長軸を有し、
前記第1フィラメントは、前記第1収納溝の長軸と平行な長軸を有する、請求項1に記載のX線管。 - 前記第1収納溝は、長軸を有し、
前記第1収納溝の前記第1延長線側の一端部より前記第1収納溝の他端部の方が、前記第1基準面に近接している、請求項1に記載のX線管。 - 前記第1傾斜平面は、前記谷底部分側に位置した第1端縁と、前記谷底部分とは反対側に位置した第2端縁と、を有し、前記第1端縁から前記第2端縁に向かって均一に傾斜している、請求項1に記載のX線管。
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