(57)【要約】【課題】Ｘ線の強度のバラツキを改善することができ、多様なエネルギー特性を有するＸ線を選択的に活用することのできる、Ｘ線管を提供することを課題とする。【解決手段】本発明によれば、電子を放出する陰極部と、表面が電子の放出方向に並んで配置され、電子と衝突してＸ線を放出する陽極部と、陰極部と陽極部との間に介在され、電子が陽極部の表面と衝突するように電子の進行方向を調節するガイド部と、を含むＸ線管を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する陰極部と、
表面が前記電子の放出方向に並んで配置され、前記電子と衝突してＸ線を放出する陽極部と、
前記陰極部と前記陽極部との間に介在され、前記電子が前記陽極部の表面と衝突するように、前記電子の進行方向を調節するガイド部と、
を含むことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
前記ガイド部がマグネットを含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記陽極部が互いに異なる材質の複数のターゲットを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線管。
【請求項４】
前記複数のターゲットが、前記電子の放出方向に沿って一列に整列されることを特徴とする請求項３に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記Ｘ線の移動経路上に配置され、制動輻射をフィルタリングするフィルタ部をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記陰極部がカーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、Ｘ線管は、陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）と陽極（Ａｎｏｄｅ）との間に高電圧が印加される場合、フィラメントの陰極から発生した熱電子（ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ）が金属物質の陽極と衝突し、金属内の電子との衝突によりＸ線を発生させる原理を用いる。
【０００３】
Ｘ線管内は、電子がターゲットに移動する間に分子との衝突による運動エネルギーの減少や偏向（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を低減するために真空状態に維持される。ターゲットは薄い金属膜で形成され、その厚さは電子の透過深さ及びターゲットから発生した熱の吸収能力を考慮して決定される。
【０００４】
Ｘ線管は、陽極の動作方式に応じて固定型Ｘ線管と回転型Ｘ線管に分けられる。回転型Ｘ線管は、陽極が回転しながらターゲットから発生した熱を分散させる機能を有すること以外は、固定型Ｘ線管と概ね同様である。
【０００５】
このような従来のＸ線管の場合には、図１に示すように、ターゲットから発生したＸ線が中心線から陰極側に行くほど強度が大きくなって実効焦点寸法（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｃａｌ  ｓｐｏｔ  ｓｉｚｅ）が大きくなり、逆に、陽極側に行くほどＸ線強度が弱くなって実効焦点寸法が小さくなる陽極効果が発生する。
【０００６】
このため、実際に放射線技師らは、Ｘ線撮影装置を運用する際に、厚い部位を測定するときには陰極側へ、薄い部位を測定するときには陽極側へ移動しながら撮影する。このように、Ｘ線強度のバラツキは陽極の傾斜角によるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした従来技術の問題点を解決するために、本発明は、Ｘ線強度のバラツキを改善できるＸ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、電子を放出する陰極部と、表面が電子の放出方向に並んで配置され、電子と衝突してＸ線を放出する陽極部と、陰極部と陽極部との間に介在され、電子が陽極部の表面と衝突するように、電子の進行方向を調節するガイド部と、を含むＸ線管が提供される。
【０００９】
ガイド部はマグネットを含むことができ、陽極部は互いに異なる材質の複数のターゲットを備えることができる。ここで、複数のターゲットは、電子の放出方向に沿って一列に整列されることができる。
【００１０】
一方、Ｘ線の移動経路上に配置されるフィルタ部をさらに備えることができ、陰極部はカーボンナノチューブを含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、Ｘ線強度のバラツキを改善することができ、多様なエネルギー特性を有するＸ線を選択的に活用することができる。
【００１２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来技術にかかるＸ線管による陽極効果を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例によるＸ線管の構造を示す図である。
【図３】図３は、図２のターゲットアレイを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定の実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するにあたって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１５】
以下、本発明によるＸ線管の好ましい実施例について、添付図面を参照して詳細に説明し、本発明を説明するに当たって、同一または対応の構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施例によるＸ線管の構造を示す図である。図３は、図２のターゲットアレイを示す平面図である。図２及び図３を参照すると、陰極部１０、電子放出部１２、陽極部２０、ターゲットアレイ２２、ガイド部３０、フィルタ部４０が示されている。
【００１７】
図２に示すように、本実施例によるＸ線管は、陰極部１０、陽極部２０、ガイド部３０、及びフィルタ部４０を主な構成とする。
【００１８】
陰極部１０は真空状態のハウジング（図示せず）の内側に配置されて電子を発生する。このような陰極部１０は電子を放出する電子放出部１２と、電子放出部１２から発生された電子を一定の方向に集束する集束装置（図示せず）から構成される。
【００１９】
電子放出部１２の例としては、タングステンのような材質のコイル状のフィラメントが挙げられる。電流がフィラメントに流れると、フィラメントは加熱され、加熱されたフィラメントは全方向に電子を放出することになり、これを一定の方向に集束して陽極部２０に正確に伝達するために集束装置が利用される。
【００２０】
一方、電子放出部１２として、上述したフィラメントの他にカーボンナノチューブを用いることもできる。カーボンナノチューブを用いる場合、室温にて電子放出が可能であるため、光源が長寿命化され、また、電子放出効率に非常に優れて、高輝度、高効率のＸ線発生が可能となり、コンパクトな大きさで製造可能であるため、商品価値を向上させることができるという利点がある。
【００２１】
陽極部２０は、陰極部１０から放出された電子と衝突してＸ線２４，２４’を放出する。そのため、陽極部２０には金属材質のターゲット部２２が備えられる。ここで、ターゲット部２２は陰極部１０から放出される電子の放出方向に並んで配置される。具体的には、図２に示すように、電子の最初の放出方向とターゲット部２２の表面とが互いに平行となる。ここでいう平行とは、必ずしも数学的に正確な平行を意味するものではなく、設置上の誤差範囲などを考慮した実質的な平行を指す。
【００２２】
一方、陰極部１０と陽極部２０との間にはガイド部３０が設けられて陰極部１０から放出される電子の移動経路１４を制御する。このようなガイド部３０としては、Ｎ極とＳ極を有するマグネット、より詳しくは電磁石を用いることができる。陰極部１０の前方に電磁石を用いたガイド部３０を配置すると、陰極部１０周囲の磁場の強さ及び方向などを調節できるようになり、その結果、陰極部１０から放出される電子の移動経路１４を調節できるようになる。
【００２３】
本実施例によれば、ターゲット部２２が陰極部１０から放出される電子の放出方向に並んで配置されるため、ガイド部３０は電子の移動経路１４をターゲット部２２の方向に屈折させて電子がターゲット部２２に衝突するようにできる。ここで、陰極部１０の周囲の磁場の強さを調節すると、電子の移動経路１４の屈折程度を調節できるようになり、電子が衝突するターゲット部２２の位置も調節が可能となる。
【００２４】
この点を活用して、本実施例では、ターゲット部２２として、異なる材質の複数のターゲット２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅで構成されたターゲットアレイ２２を提示する。本実施例では、従来技術のような単一の材質からなるターゲットを使用せずに、複数の材質のターゲットを使用することで、一つのＸ線管から多様な特性を有するＸ線（Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｘ−ｒａｙｓ）及び制動輻射（Ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ）が得られる。
【００２５】
ここで、複数のターゲット２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを電子の放出方向に沿って一列に整列すると、陰極部１０の周囲の磁場の強さだけを変更することにより、電子が衝突するターゲットを決定できるようになる。より具体的には、磁場の強さを弱くして、陰極部１０から最も遠いターゲット２２ａの表面に電子を衝突させることができ、逆に磁場の強度を強くして陰極部１０に近いターゲット２２ｅに電子を衝突させることができる。図３には、互いに異なる材質のターゲット２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが一列に配置されたターゲット部２２が示されており、代表的なターゲット物質の原子番号及びＫ−α線のエネルギーを下記の表１に示す。
【００２６】
【表１】
2010147017.tif 000003
【００２７】
ターゲット部２２にはターゲットベース２６が結合されてもよいが、このようなターゲットベース２６としては、放熱効果を考慮して熱伝導度が高くて、原子番号が小さい物質（Ｚ＜１０）を用いればよい。
【００２８】
上述したように、電子の放出方向とターゲット部２２の表面が互いに平行になるようにした後、ガイド部３０により電子の入射方向をターゲットの法線方向に近接するようにすれば、図１に示されたように、陽極の傾斜面による陽極効果を改善することができる。具体的に、第１に、陰極側に行くほど実効焦点寸法が大きくなる現象を低減することができ、第２に、陽極の傾斜面による実効焦点寸法の変化を低減することができ、第３に、陰極側に行くほどＸ線の強度が増加し、陽極側に行くほどＸ線の強度が減少するＸ線強度のバラツキを低減することができる。
【００２９】
一方、ターゲット部２２と電子の衝突により陽極部２０から発生するＸ線２４，２４’の移動経路上には、制動輻射をフィルタリングするためのフィルタ部４０が配置されてもよい。通常、Ｘ線撮影において、診断に適したＸ線の強度は２０％未満の特性Ｘ線と８０％以上の制動輻射からなるが、上述したフィルタ部４０を用いると、制動輻射をフィルタリングすることにより、特性Ｘ線だけを用いた単色Ｘ線（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ  Ｘ−ｒａｙｓ）を実現することができる。その結果、高鮮明度（ｓｈａｒｐｎｅｓｓ）及び高コントラストが確保できる。
【００３０】
上述したように、本実施例によるＸ線管は、Ｘ線強度のバラツキを改善でき、多様なエネルギー特性を有するＸ線を選択的に活用することができる。さらに、特性Ｘ線だけを用いた単色Ｘ線を実現でき、高鮮明度及び高コントラストが確保できる。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載された範囲に限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることは、当業者にとって明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３２】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置における動作、手順、ステップ、および工程等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「先ず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１０  陰極部
１２  電子放出部
２０  陽極部
２２  ターゲットアレイ
２４，２４’  Ｘ線
２６  ターゲットベース
３０  ガイド部
４０  フィルタ部
【図１】
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【図２】
2010147017.tif 000005
【図３】
2010147017.tif 000006