(57)【要約】【課題】陽極から発生する反跳電子のＸ線照射窓への入射量を低減し、Ｘ線照射窓の機械的強度の信頼性を向上することが可能なＸ線管装置及びＸ線撮影装置を提供することである。【解決手段】  電子ビームを放出する陰極と、前記電子ビームを衝突させ、該衝突位置を焦点位置とするＸ線ビームを発生させる陽極ターゲットと、前記Ｘ線ビームを取り出すＸ線照射窓とを備えたＸ線管装置であって、前記陽極ターゲットと前記Ｘ線照射窓を形成する部材との間に、絶縁物で形成される遮蔽体を形成したＸ線管装置である。【選択図】図１
2010186661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを放出する陰極と、前記電子ビームを衝突させ、該衝突位置を焦点位置とするＸ線ビームを発生させる陽極ターゲットと、前記Ｘ線ビームを取り出すＸ線照射窓とを備えたＸ線管装置であって、
前記陽極ターゲットと前記Ｘ線照射窓を形成する部材との間に、絶縁物で形成される遮蔽体を形成したことを特徴とするＸ線管装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線管装置において、
前記遮蔽体の表面における沿面電位を制御する手段を備えることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＸ線管装置において、
前記遮蔽体は、当該遮蔽体の保持電荷を所定値以下に保持する手段を備えることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の内の何れか１項に記載のＸ線管装置と、該Ｘ線管装置と対向配置されるＸ線検出手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管装置及びそれを用いたＸ線撮影装置に係り、特に陽極から発生する反跳電子のＸ線照射窓への入射量を低減させるＸ線管装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線管装置は、例えば特許文献１に開示されるように、陰極と陽極を真空外囲器で支持し、該真空外囲器内部を真空気密に保持する構成となっている。真空外囲器の一部は絶縁物で構成されており、陰極と陽極の絶縁を保つ構成としている。陰極と陽極間には通常１２０〜１３０ｋＶの電圧を印加して使用する。このために特許文献１に記載のＸ線管装置では、陽極近傍に反跳電子を捕獲する電極（以下、コレクタと記す）を配置している。該Ｘ線管装置では、陽極から発生する反跳電子の軌道上にコレクタを配置することで、反跳電子の捕獲を行い、Ｘ線照射窓への入射を低減している。このときコレクタへ入射した反跳電子によりコレクタが発熱するため、コレクタを冷却する必要がある。このためにＸ線管を冷却するための冷媒とは別系統の冷媒を用いて冷却している。
【０００３】
また、特許文献２に記載のＸ線管装置のように、真空外囲器外部よりＸ線照射窓近傍にノズルを設け冷媒の流速を上げ、Ｘ線照射窓近傍の温度を低減することでろう付け部の熱応力を小さくしているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３４３４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のＸ線管装置では、コレクタの冷却が必要となるため、コレクタ冷却用の冷媒を設ける必要がある。すなわち、コレクタを冷却するための機構をＸ線管装置に形成する必要があり、Ｘ線管装置の構造が複雑化してしまう。
【０００６】
また、特許文献２に記載のＸ線管装置では、流速を大きくするには限界があるため、陽極接地型Ｘ線管装置のように反跳電子の入射量が多い場合に、冷却能力が不足してしまうという可能性がある。
【０００７】
本発明はこれらの未解決の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、陽極から発生する反跳電子のＸ線照射窓への入射量を低減し、Ｘ線照射窓の機械的強度の信頼性を向上することが可能なＸ線管装置及びＸ線撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決すべく、電子ビームを放出する陰極と、前記電子ビームを衝突させ、該衝突位置を焦点位置とするＸ線ビームを発生させる陽極ターゲットと、前記Ｘ線ビームを取り出すＸ線照射窓とを備えたＸ線管装置であって、前記陽極ターゲットと前記Ｘ線照射窓を形成する部材との間に、絶縁物で形成される遮蔽体を形成したＸ線管装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、陽極から発生する反跳電子のＸ線照射窓への入射量を低減し、機械的強度の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１のＸ線管装置の概略構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施形態１のＸ線照射窓の概略構成を説明するための断面図である。
【図３】電子の入射エネルギーと絶縁物の帯電電荷との関係を説明するための二次電子放出効率グラフである。
【図４】本発明の実施形態２のＸ線管装置におけるＸ線照射窓の概略構成を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態３のＸ線管装置におけるＸ線照射窓の概略構成を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態４のＸ線管装置におけるＸ線照射窓の概略構成を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態５のＸ線ＣＴ装置の概略構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明が適用された実施形態の例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
〈実施形態１〉
図１は本発明の実施形態１のＸ線管装置の概略構成を説明するための断面図であり、実施形態１のＸ線管装置は陽極接地型回転陽極Ｘ線管装置である。なお、実施形態１のＸ線管装置においては、陽極ターゲット１０２の近傍に配置され、反跳電子を捕獲する電極（コレクタ）が不要である。また、後に詳述するＸ線照射窓１０５を除く構成は従来と同様の構成となっているので、詳細な説明は省略する。
【００１３】
図１に示すように、実施形態１のＸ線管装置は、陰極１０１、陽極ターゲット１０２、及びロータ１０３が高真空を維持するためのステンレス（ＳＵＳ）製の真空外囲器１０４内に封入される構成となっている。真空外囲器１０４にはＸ線照射窓１０５が設けられ、当該真空外囲器１０４は管容器１０６内部に収納され、Ｘ線照射窓１０５に対応する位置に管容器１０６の窓部１１０が形成される構成となっている。すなわち、本発明の実施形態１のＸ線管装置は、管容器１０６と真空外囲器１０４との二重構造となっており、内部が真空に保持される真空外囲器１０４と管容器１０６との間には絶縁性の冷媒１０７が循環可能に封入される構成となっている。
【００１４】
陰極１０１は陰極支持体１０８によって支持される構成となっており、陰極１０１から放出される電子（熱電子）が電子ビームとして陽極ターゲット１０２の電子ビーム衝突面側に衝突する位置に固定される構成となっている。
【００１５】
陽極ターゲット１０２は、ロータ１０３と連結されて回転体を構成している。この回転体は、図示しない回転支持機構によって回転可能に支持されている。すなわち、回転支持機構の一端側に陽極ターゲット１０２の中心位置が配置される構成となっており、他端側にロータ１０３が配置される構成となっている。このような構成により、陰極１０１から放出される電子ビームが衝突する陽極ターゲット１０２の電子ビーム衝突面側の位置（電子ビームの衝突位置）を順次移動させる構成となっている。電子ビームが衝突した陽極ターゲット１０２には焦点が形成され、この焦点からＸ線（Ｘ線ビーム）が発生する。該Ｘ線ビームは真空外囲器１０４のＸ線照射窓１０５を通過した後に、管容器１０６に形成される窓部１１０を通過し、外部に照射される構成となっている。
【００１６】
ロータ１０３を囲む位置には、誘導磁界を発生するステータ１０９が配置されている。ステータ１０９の図示しないコイルには、誘導磁界を発生させるために約５００Ｖの電圧が印加される構成となっており、絶縁が必要となる。そのため、管容器１０６内すなわち管容器１０６で囲まれる領域の内で真空外囲器１０４の領域内を除く領域は、例えば周知の絶縁油等の絶縁性の冷媒１０７が充填されており、該絶縁性の冷媒１０７を循環させることにより管容器１の内部で発生する熱を冷却する構成となっている。さらに、絶縁性の冷媒１０７を冷却するために、図示しない周知の外部冷却器が設けられている。
【００１７】
図２は本発明の実施形態１のＸ線照射窓の概略構成を説明するための断面図であり、以下、図２に基づいて実施形態１のＸ線照射窓の詳細構成を説明する。
【００１８】
図２に示すように、実施形態１のＸ線照射窓１０５は真空外囲器１０４の円形の開口部に絶縁部材２０１が配置される構成となっている。該絶縁部材２０１は一端側が開口され、該開口面と対向する他端側（底部側）の面が閉口された低い略円筒状の構成である。すなわち、側壁面が真空外囲器１０４の開口部と同じ円筒形状に構成され、開口側と底部側との内周側の大きさが同じとなるように、底部から側壁部が垂直に形成される構成となっている。また、開口部の辺縁部位は底部側に近い側よりも側壁部が厚くなるように形成されている。さらには、実施形態１のＸ線照射窓１０５では、側壁部の外周面側には外周面を１周する凸状部が形成される構成となっている。さらには、該凸状部よりも開口部に近い側の側壁部の厚さが底部に近い側よりも厚くなるように形成されている。
【００１９】
このような構成の絶縁部材２０１の開口側は真空外囲器１０４に固着され、真空外囲器１０４内の真空を保持する構成となっている。すなわち、実施形態１のＸ線照射窓１０５では、絶縁部材２０１にスリットが形成されない構成となっているので、真空側である真空外囲器１０４の内部側と外部側（冷媒１０７が充填される管容器１０６側）とを絶縁部材２０１で分離する構成となっている。
【００２０】
また、実施形態１のＸ線放射窓１０５では、例えばステンレス製の円筒状の支持部材２０２の一端側が絶縁部材２０１に固着される構成となっている。また、支持部材２０２の内周側にステンレス製の凹型形状（カップ形状）の凹型部材２０３が嵌合され、該凹型部材２０３も絶縁部材２０１に固着される構成となっている。さらには、支持部材２０２と凹型部材２０３とは溶接され、固着される構成となっている。
【００２１】
また、実施形態１のＸ線照射窓１０５では、凹型部材２０３の底面部にはスリット２０４が形成されており、該スリット２０４を塞ぐようにして凹型部材の内面にはＢｅ（ベリリウム）製のＸ線照射窓部材２０５がろう付けされ、固着される構成となっている。特に、本願発明のＸ線管装置では、Ｘ線照射窓部材２０３として、Ｘ線の透過性は良好であるが、比重が軽く、部分的に加熱されると破損しやすい、すなわち溶接のように温度耐性が高い固着法を用いることができないＢｅ（ベリリウム）を用いているので、ろう付けでの固着となっている。
【００２２】
また、実施形態１の絶縁部材２０１はセラミックスを用いて形成する構成としたが、これに限定されることはなく、アルミナやガラス等の蒸気圧が低く、高融点の絶縁体ならセラミックス以外でもよい。
【００２３】
次に、図３に電子の入射エネルギーと絶縁物の帯電電荷との関係を説明するための二次電子放出効率グラフを示し、以下、図１〜３に基づいて、実施形態１のＸ線管装置の動作を説明する。
【００２４】
ステータ１０９のコイルに電流が流され、ロータ１０３と共に陽極ターゲット１０２が回転すると共に、陰極１０１の図示しないフィラメントに加熱電流が流される。さらには、陰極１０１には負の高電圧が印可されと共に、陽極ターゲット１０２は接地電位に維持されることにより、陰極１０１から熱電子が飛び出し電子ビームとなり陽極ターゲット１０２に衝突することによりＸ線（Ｘ線ビーム）が発生する。このとき、陽極ターゲット１０２に衝突した電子の内で４５％程度の電子は陽極ターゲット１０２での散乱等で反跳電子となり、該反跳電子の一部はＸ線照射窓１０５へ入射することとなる。
【００２５】
ここで実施形態１のＸ線照射窓１０５は絶縁部材２０１が陽極ターゲット１０２側に配置される構成となっているので、Ｘ線照射窓１０５に入射した反跳電子は絶縁部材２０１に入射することとなる。このとき、図３に示すように、絶縁物で形成される絶縁部材２０１は電子の入射エネルギーによって、帯電電荷が正または負となる。ここで、殆どの絶縁物の二次電子放出係数は、電子の入射エネルギーが数ｋＶ以上で１以下となる。一方、陽極ターゲット１０２から発生する反跳電子のエネルギーの殆どは数ｋＶ以上なので、絶縁部材２０１は負に帯電する。すなわち、絶縁部材２０１に所定量の電子が入射すると絶縁部材２０１が負に帯電するために、以降に入射しようとする反跳電子を反発させる効果を有することとなる。その結果、以降入射してくる反跳電子の絶縁部材２０１への入射量を低減すことができ、絶縁部材２０１自身の温度上昇を抑制することができる。ここで実施形態１では、陽極ターゲット１０２と凹型部材２０３及びＸ線照射窓部材２０５との間に絶縁部材２０１が配置される構成となっているので、凹型部材２０３及びＸ線照射窓部材２０５への反跳電子の入射量も低減させることができ、凹型部材２０３及びＸ線照射窓部材２０５の温度上昇も抑制することが可能となる。
【００２６】
また、実施形態１のＸ線管装置では、一端が絶縁部材２０１に接続され、他端が真空外囲器１０４に接続されるサージアレスタ２０６を備える構成となっている。該サージアレスタ２０６の動作は、サージ電圧による点弧後、抵抗が通常動作中の数ＧΩから１Ω未満の値まで瞬間的に切り換わることである。さらには、障害が消滅すると、再びもとの高インピーダンス状態に復帰する。周知のガス封入サージアレスタをサージアレスタ２０６として用いた場合には、電圧の立ち上がりでガスアレスタの放電開始電圧に達するまでの時間には、電流は流れず、ガスアレスタが点弧されると、グロー放電領域に入り、電圧はグロー電圧まで降下する。ガスアレスタに流れる電流がさらに増加すると、アーク放電領域へ移行する。アーク放電が終わると、グロー放電領域を経由して消弧する。サージアレスタのサージ電圧は一般的に数ｋＶであるので、絶縁物の電位を高くするために複数を直列に接続し使用することにより、所望のサージ電圧を得ることが可能である。
【００２７】
実施形態１では前述のサージアレスタ２０６を用いるので、絶縁部材２０１の帯電量が許容値を越えた場合にはサージアレスタ２０６を介して絶縁部材２０１の沿面に帯電した電荷が放電され、絶縁破壊を防ぐことができる。なお、絶縁部材２０１の沿面に帯電した電荷を放電する手段として、サージアブソーバ等でもよい。
【００２８】
例えば、前述するように、陽極ターゲット１０２へ衝突した電子の約４５％が反跳電子として反跳する場合、焦点面から等方的に反跳すると、Ｘ線放射窓１０５へ入射する反跳電子は立体角で決まりおよそ２０％となる。Ｘ線照射窓１０５の近傍に絶縁部材２０１が形成されない従来のＸ線管装置では、Ｘ線の出力条件が１２０ｋＶ、２５０ｍＡの場合、Ｘ線照射窓１０５へ入射するエネルギーは１２０ｋＶ×２５０ｍＡ×４５％×２０％＝２．７ｋＷとなる。
【００２９】
一方、Ｘ線照射窓１０５の近傍に比誘電率９のアルミナを用いたセラミックスの絶縁部材２０１を設けた実施形態１のＸ線管装置では、Ｘ線照射窓１０５へ入射した反跳電子の付着率を０．００１％とすると、アルミナは２０ｋＶ／ｓで電圧が上昇する。また、絶縁部材２０１沿面の電圧を最大３０ｋＶ以下になるようにした場合、反跳電子の入射エネルギーは約２ｋＷｓとなり、従来のＸ線管装置のＸ線照射窓へ入射するエネルギーよりも約２５％低減できる。なお、反跳電子の付着率はアルミナ表面の抵抗率によって決まり、該付着率は絶縁部材２０１の表面に付着させる金属膜の量などによって決定される。また、前述するように、実施形態１では絶縁部材２０１の最大電圧はサージアレスタ２０６によって制限を設ける構成である。従って、Ｘ線が照射している期間は絶縁部材２０１へ電子が供給されるため、絶縁部材２０１の電圧はサージアレスタ２０６で制限される３０ｋＶを維持することができる。
【００３０】
以上説明したように、実施形態１のＸ線管装置では、電子ビームを放出する陰極１０１と、電子ビームを衝突させ該衝突位置を焦点位置とするＸ線ビームを発生させる陽極ターゲット１０２と、Ｘ線ビームを取り出すＸ線照射窓１０５とを備え、陽極ターゲット１０２とＸ線照射窓１０５との間に絶縁物で形成される絶縁部材２０１をする構成となっているので、反跳電子が絶縁部材２０１に所定量入射すると当該絶縁部材２０１自身が負に帯電するために、以降に入射しようとする反跳電子を反発させる効果を有することとなり、以降入射してくる反跳電子の絶縁部材２０１及び凹型部材２０３並びにＸ線照射窓部材２０５への入射量を低減すことができ、絶縁部材２０１自身及び凹型部材２０３並びにＸ線照射窓部材２０５の温度上昇を抑制することができるので、Ｘ線照射窓のろう付け部分の機械的強度の信頼性を向上することができる。
【００３１】
なお、実施形態１のＸ線管装置においては、絶縁部材２０１の帯電に伴う沿面放電の発生を防止するために、サージアレスタ２０６を設け絶縁部材２０１沿面の電圧が沿面破壊電圧以下となるよう制御する構成としたが、これに限定されることなく、後述するように、絶縁部材２０１の電位を制御する又は絶縁部材２０１の沿面における絶縁耐力を向上させる等の方法を用いることにより、サージアレスタ２０６を設けることなく沿面放電の発生を防止できる。
【００３２】
〈実施形態２〉
図４は本発明の実施形態２のＸ線管装置におけるＸ線照射窓の概略構成を説明するための図であり、特に図４（ａ）はＸ線照射窓の上面図であり、図４（ｂ）はＸ線照射窓の断面図である。以下、図４（ａ）（ｂ）に基づいて実施形態２のＸ線管装置について説明する。ただし、実施形態２のＸ線管装置はＸ線放射窓１０５を形成する絶縁部材４０１の構成及びサージアレスタを用いない構成を除く他の構成は、実施形態１のＸ線管装置と同様の構成である。従って、以下の説明では、絶縁部材４０１の構成について詳細に説明する。
【００３３】
まず、前述の実施形態１の絶縁部材２０１上で発生する沿面放電について説明する。前述するように、絶縁部材２０１には反跳電子が入射し負の電位となる。このときの絶縁部材２０１の電位Ｖは平行平板コンデンサモデルで考えると、下記の式（１）となる。ただし、式（１）において、Ｑは帯電量、ｄは絶縁部材と陽極の距離、εは絶縁部材の誘電率、Ｓは絶縁部材の表面積である。
【００３４】
Ｖ＝Ｑｄ／（εＳ）  ・・・  式（１）
この式（１）から絶縁部材２０１の電位Ｖは、入射電子の付着率、絶縁部材２０１の表面積により任意に設定することができることが分かる。実施形態２のＸ線管装置では、入射電子の付着率を制御することにより、絶縁部材４０１の帯電に伴う当該絶縁部材４０１表面における絶縁物電子付着量を制御し、絶縁部材４０１上での沿面放電を防止するものである。
【００３５】
次に、実施形態２のＸ線管装置における絶縁部材４０１の構成について説明する。図４（ａ）（ｂ）に示すように、実施形態２の絶縁部材４０１は陽極ターゲット１０３側の平坦面部分である沿面に円弧形状の金属薄膜４０２ａ〜４０２ｃが形成される構成となっている。すなわち、実施形態２の絶縁部材４０１では、当該絶縁部材４０１への入射電子の付着率を制御する手段として、導電性を有する金属薄膜４０２ａ〜４０２ｃを用いるものである。
【００３６】
金属薄膜４０２ａ〜４０２ｃを絶縁部材４０１の陽極ターゲット１０３側に形成した場合、金属薄膜４０２ａ〜４０２ｃが形成される領域は導体領域となるので、例えば金属薄膜４０２ａ〜４０２ｃの幅を一定とした場合、金属薄膜４０２ａと金属薄膜４０２ｂとの間隔、及び金属薄膜４０２ｂと金属薄膜４０２ｃとの間隔がそれぞれ小さくなるように金属薄膜を形成した時には電子付着率は低下し、間隔が大きくなるように形成した時には電子付着率は高くなる。なお、式（１）に示すように、絶縁部材４０１の電位は帯電量、絶縁部材と陽極の距離、絶縁部材の誘電率、及び絶縁部材の表面積等によって変化することとなるので、金属薄膜４０２ａ〜４０２ｃの太さや配置間隔は適宜実験等に基づいて決定するものである。
【００３７】
〈実施形態３〉
図５は本発明の実施形態３のＸ線管装置におけるＸ線照射窓の概略構成を説明するための図であり、特に図５（ａ）はＸ線照射窓の上面図であり、図５（ｂ）はＸ線照射窓の断面図である。以下、図５（ａ）（ｂ）に基づいて実施形態３のＸ線管装置について説明する。ただし、実施形態３のＸ線管装置はＸ線放射窓１０５を形成する絶縁部材５０１の構成及びサージアレスタを用いない構成を除く他の構成は、実施形態１のＸ線管装置と同様の構成である。従って、以下の説明では、絶縁部材５０１の構成について詳細に説明する。
【００３８】
実施形態３のＸ線管装置では、前述する式（１）に基づいて、絶縁部材２０１の沿面の表面積を制御することにより、絶縁部材５０１の帯電に伴う当該絶縁部材５０１上での沿面放電を防止するものである。以下、実施形態３のＸ線管装置における絶縁部材５０１の構成について説明する。
【００３９】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、実施形態３の絶縁部材５０１は、陽極ターゲット１０３側の面部分に同心円形状の段差５０２ａ〜５０２ｄが形成される構成となっている。すなわち、実施形態３の絶縁部材５０１では、当該絶縁部材５０１への入射電子の付着率を制御する手段として、段差５０２ａ〜５０２ｄを形成することにより、絶縁部材５０１の陽極ターゲット１０３に対向する側の表面積を増大させるものである。
【００４０】
特に、実施形態３のＸ線管装置では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、陽極ターゲット１０３側の面が中心部から離れるに従って段階的に同心円状に広がる形状、すなわち直径が異なる円柱を４個の円柱を重ね合わせたような形状とするものである。
【００４１】
絶縁部材２０１の陽極ターゲット１０３側の面である沿面を前述する形状とすることにより、平坦領域５０２ａと平坦領域５０２ｂ、及び平坦領域５０２ｂと平坦領域５０２ｃとの段差で形成される側壁面の分だけ、実施形態１の絶縁部材２０１よりも表面積を増加することができるので、絶縁部材５０１の帯電に伴う当該絶縁部材５０１表面における絶縁物電子付着量を増加させることが可能となり、絶縁部材５０１上での沿面放電を防止することが可能となる。
【００４２】
なお、前述する実施形態３のＸ線管装置における絶縁部材５０１では、テーパー状の段差を形成することによって、当該絶縁部材５０１の表面積を制御（増大）する構成としたが、これに限定されることはなく、表面に凹凸を形成することによっても沿面の表面積を増大させることができる。
【００４３】
また、セラミック表面を改質してセラミックの表面抵抗を制御する技術として、例えば周知のサンドブラスト処理等を行い絶縁部材５０１の表面抵抗を制御することにより、入射電子の付着率を制御して絶縁物電子付着量を制御し、絶縁部材５０１上での沿面放電を防止することも可能である。
【００４４】
また、実施形態３においても、式（１）に示すように、絶縁部材５０１の電位は帯電量、絶縁部材と陽極の距離、絶縁部材の誘電率、及び絶縁部材の表面積等によって変化することとなるので、平坦領域（段差）の数、及び段差の高低差は適宜実験等に基づいて決定するものである。
【００４５】
〈実施形態４〉
図６は本発明の実施形態４のＸ線管装置におけるＸ線照射窓の概略構成を説明するための図であり、特に図６（ａ）はＸ線照射窓の上面図であり、図６（ｂ）はＸ線照射窓の断面図である。以下、図６に基づいて実施形態４のＸ線管装置について説明する。ただし、実施形態４のＸ線管装置はＸ線放射窓１０５を形成する絶縁部材６０１の構成及びサージアレスタを用いない構成を除く他の構成は、実施形態１のＸ線管装置と同様の構成である。従って、以下の説明では、絶縁部材６０１の構成について詳細に説明する。
【００４６】
実施形態４のＸ線管装置では、周知の技術を用いて絶縁部材２０１の表面形状を制御することにより、絶縁部材６０１の帯電に伴う当該絶縁部材６０１上での沿面放電の原因となる電子の流れを制御するものである。
【００４７】
実施形態４のＸ線管装置における絶縁部材６０１の構成について説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、実施形態４の絶縁部材６０１では、陽極ターゲット１０３側の平面部分である沿面に円形状の凹部６０３が形成される構成となっている。特に、実施形態４の絶縁部材６０１では沿面放電を防ぐ方法として、絶縁物（絶縁部材６０１）の電位を制御するのではなく、絶縁物沿面の絶縁耐力を向上することにより、沿面放電を回避するものである。すなわち、沿面放電は絶縁物上を電子が雪崩現象で増幅しながら移動することで発生するので、実施形態４では、その前駆現象となる少量の電子の移動を防ぐことで沿面の絶縁耐力を向上させるものである。
【００４８】
実施形態４の絶縁部材６０１では、沿面部６０２ａ、６０２ｂにおける電子が移動する際の軌道を阻害する凹部６０３を形成することにより、当該絶縁部材６０１の沿面絶縁耐力を向上させることができるので、絶縁部材６０１上での沿面放電を防止することができる。
【００４９】
なお、実施形態４のＸ線管装置では、絶縁部材６０１の平坦面に凹部６０３を形成することによって、当該絶縁部材６０１表面における沿面放電の原因となる少量の電子の移動を防止する構成としたが、これに限定されることはなく、絶縁部材６０１の平坦面に電子の移動を阻害する形状の凸部又は凹凸部を設ける構成としてもよい。
【００５０】
また、実施形態４においても、式（１）に示すように、絶縁部材６０１の電位は帯電量、絶縁部材と陽極の距離、絶縁部材の誘電率、及び絶縁部材の表面積等によって変化することとなるので、凹部の数及び形状は適宜実験等に基づいて決定するものである。
【００５１】
〈実施形態５〉
図７は本発明の実施形態５のＸ線ＣＴ装置の概略構成を説明するための図である。図７に示すＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管装置７０１を除く他の構成は従来のＸ線ＣＴ装置と同様の構成となる。なお、本発明のＸ線管装置の適用範囲はＸ線ＣＴ装置に限定されることはなく、他のＸ線撮影装置にも適用可能である。
【００５２】
図７から明らかなように、実施形態５のＸ線ＣＴ装置はＸ線ビームを発生する実施形態１〜４の何れかのＸ線管装置７０１と、該Ｘ線管装置７０１に対向配置されるＸ線検出器７０２とで撮影系が形成される。該撮影系は回転体７０３に収納され、該回転体７０３と共に高速回転される。また、回転体７０３には電源７０４、７０５と、錘７０６も収納される構成となっている。該回転体７０３は床面に立設される筐体７０７に回転可能に取り付けられ、モータ７０８により高速回転され、架台７０９に搭載される被検者７１２の周囲３６０度からの回転撮影を可能としている。
【００５３】
被検者７１２の周囲３６０度から撮影されたＸ線像は画像処理装置７１０で周知の再構成演算等が行われて被検者７１２の断層像や３次元像等が生成され、モニタ７１１に表示される。
【００５４】
このとき、実施形態５のＸ線ＣＴ装置では、本願発明の（実施形態１〜４）のＸ線管装置を用いる構成となっているので、多量のＸ線ビームを長時間出力することができる。その結果、被検者７１２のスキャン（ＣＴ撮影）に要する時間を短縮することが可能となり、心臓等の比較的動きの速い臓器であってもモーションアーチファクトを抑えた再構成画像を得ることができる。
【００５５】
さらには、被検者７１２のスキャン（ＣＴ撮影）に要する時間を短縮することが可能となるので、被検者７１２の負担を低減できると共に、より多くの被検者のＸ線ＣＴ撮影を行うことができる。
【００５６】
さらには、Ｘ線管装置７０１の重量を軽量化できるので、回転体７０３にかかる負荷を低減できるので、さらに高速に回転体７０３（撮影系）を回転させることが可能となり、さらなる撮影時間の短縮が可能となる。
【００５７】
また、実施形態１〜４のＸ線管装置を用いるので、Ｘ線ＣＴ装置本体の機械定な信頼性も向上させることができる。
【００５８】
なお、実施形態１〜４のＸ線照射窓では絶縁部材の底部にスリットを設けない構成としたが、これに限定されることはなく、底部にスリットを形成することにより、Ｘ線ビームはスリットを通してＸ線が照射されるので、絶縁部材であるセラミックス部による減衰の影響を受けることなくＸ線を照射することができる。
【００５９】
また、実施形態２〜４のＸ線管装置においてはサージアレスタを設けない構成としたが、これに限定されることはなく、実施形態１のＸ線管装置同様に、サージアレスタを設けてもよい。この場合、サージアレスタは補助的な役割となる。
【００６０】
さらには、本願発明のＸ線管装置は陽極接地型Ｘ線管装置であり、従来の中性点接地型Ｘ線管装置に比較すると、陽極接地型Ｘ線管装置では陰極のみに−１５０Ｖを印可し、他の構成部位の電位はアース電位となるので、陰極から放出される電子が陽極ターゲットに衝突するのみならず、様々な部位に電子が反跳電子として入射し、従来よりも他の構成部品を加熱してしまう。このため、陽極接地型Ｘ線管装置に本願発明を適用した場合に、前述した顕著な効果を得ることができる。しかしながら、本願発明の適用対象は陽極接地型Ｘ線管装置に限定されることはなく、中性点接地型Ｘ線管装置にも適用可能である。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０１・・・陰極、１０２・・・陽極ターゲット、１０３・・・ロータ
１０４・・・真空外囲器、１０５・・・Ｘ線照射窓、１０６・・・管容器
１０７・・・冷媒、１０８・・・陰極支持体、１０９・・・ステータ
１１０・・・窓部、２０１・・・絶縁部材、２０２・・・支持部材
２０３・・・凹型部材、２０４・・・スリット２０４、２０５・・・Ｘ線照射窓部材
２０６・・・サージアレスタ、４０１・・・絶縁部材
４０２ａ〜４０２ｃ・・・金属薄膜、５０１・・・絶縁部材
５０２ａ〜５０２ｄ・・・段差、６０１・・・絶縁部材
６０２ａ、６０２ｂ・・・沿面部、６０３・・・凹部、６０３、７０１・・・Ｘ線管装置
７０２・・・Ｘ線検出器、７０３・・・回転体、７０４、７０５・・・電源
７０７・・・筐体、７０８・・・モータ、７０９・・・架台、７１０・・・画像処理装置
７１１・・・モニタ、７１２・・・被検者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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