(57)【要約】【課題】Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管及びＸ線管装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管３０は、電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面３５ｂを有した陽極ターゲット３５と、第１角度αをなした方向からターゲット面に電子ビームを入射させ、ターゲット面に焦点Ｆを形成する陰極３６と、陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、ターゲット面から第２角度βをなした方向に位置したＸ線放射窓３３と、真空側のＸ線放射窓の表面側を含む内側に設けられ、陰極と同電位に設定された金属表面部３４と、を有した真空外囲器３１と、を備えている。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。【選択図】図１
2010262784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、
前記ターゲット面から第１角度をなした方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、
前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記ターゲット面から第２角度をなした方向に位置したＸ線放射窓と、真空側の前記Ｘ線放射窓の表面側を含む内側に設けられ、前記陰極と同電位に設定された金属表面部と、を有した真空外囲器と、を備え、
前記第１角度は、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、前記第２角度は、５°乃至２５°の範囲の何れかであるＸ線管。
【請求項２】
前記陰極は、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道に垂直な方向における断面形状が円形の電子ビームを放射し、
前記焦点は、長軸を有した楕円形状に形成され、
前記第１角度及び第２角度は、前記長軸からなす角度である請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記焦点及び陰極間に位置し、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道を取り囲み、前記陽極ターゲットに取り付けられた集束電極をさらに備えている請求項１に記載のＸ線管。
【請求項４】
真空側の前記Ｘ線放射窓の表面の中心点から延びた垂線、並びに前記ターゲット面若しくはターゲット面と同一平面上に位置し前記ターゲット面から外れた延長平面が交差する交点は、前記陰極からみて前記焦点より遠くに位置している請求項１に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記交点は、前記垂線及び延長平面が交差した点である請求項４に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記焦点及びＸ線放射窓間に位置し、前記真空外囲器に取り付けられ、前記焦点と対向し前記陰極と同電位に設定された等電位面と、前記等電位面の一部を貫通して形成され前記焦点から前記Ｘ線放射窓に向かうＸ線を通過させるＸ線通過孔と、を有した等電位面形成電極をさらに備え、
前記焦点及びＸ線放射窓の中心点を結ぶ線、並びに前記Ｘ線通過孔が交差する点を第１交点、前記等電位面に垂直な方向に前記第１交点から延びた垂線、並びに前記ターゲット面若しくはターゲット面と同一平面上に位置し前記ターゲット面から外れた延長平面が交差する点を第２交点とすると、
前記第２交点は、前記陰極からみて前記焦点より遠くに位置している請求項１に記載のＸ線管。
【請求項７】
前記第２交点は、前記垂線及び延長平面が交差した点である請求項６に記載のＸ線管。
【請求項８】
前記焦点及びＸ線放射窓の中心点を結ぶ線は、真空側の前記Ｘ線放射窓の表面の中心点から延びた垂線に重なっている請求項６に記載のＸ線管。
【請求項９】
前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部を貫通して形成され、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
前記固定体及び回転体間に設けられた軸受けと、
前記焦点及び陰極間に位置し、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道を取り囲み、前記固定体に取り付けられた集束電極と、をさらに備えている請求項１に記載のＸ線管。
【請求項１０】
前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、内面に軸受面を含み、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部を貫通して形成され、外面に前記軸受面と対向した他の軸受面を含み、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
前記軸受面及び他の軸受面間の隙間に充填され、前記軸受面及び他の軸受面とともに動圧すべり軸受けを形成する液体金属潤滑材と、
前記焦点及び陰極間に位置し、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道を取り囲み、前記固定体に取り付けられた集束電極と、をさらに備えている請求項１に記載のＸ線管。
【請求項１１】
前記軸受面及び他の軸受面の少なくとも一方は、螺旋状に形成された溝を有している請求項１０に記載のＸ線管。
【請求項１２】
前記陽極ターゲットは、前記真空外囲器に対して静止している請求項１に記載のＸ線管。
【請求項１３】
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面から第１角度をなした方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記ターゲット面から第２角度をなした方向に位置したＸ線放射窓と、真空側の前記Ｘ線放射窓の表面側を含む内側に設けられ、前記陰極と同電位に設定された金属表面部と、を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管を備え、
前記第１角度は、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、前記第２角度は、５°乃至２５°の範囲の何れかであるＸ線管装置。
【請求項１４】
高電圧絶縁材で形成された導入路と、
高電圧絶縁材で形成された排出路と、
前記導入路に冷却液を送出し、前記排出路から冷却液を取込み、冷却液を循環させるポンプユニットと、をさらに備え、
前記陽極ターゲットは、内部に設けられ、前記導入路及び排出路に繋げられ、冷却液が循環する通路を有している請求項１３に記載のＸ線管装置。
【請求項１５】
前記焦点が前記ターゲット面上を連続的又は間欠的に移動するように前記陰極から放射される電子ビームを偏向させる偏向制御部をさらに備えている請求項１３に記載のＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線管及びＸ線管を備えたＸ線管装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管装置は、Ｘ線管を備えている。Ｘ線管は、陽極ターゲットに電子ビームを衝突させてＸ線を発生する構成になっている。このようなＸ線管装置は、医療用の診断装置あるいは工業用の非破壊検査装置や材料分析装置など、多くの用途に利用されている。
【０００３】
Ｘ線管装置では、陰極から放射された電子ビームは、陰極と陽極ターゲット間の電位勾配により加速、集束され、典型的には２０〜１５０ｋｅＶのエネルギを持って、陽極ターゲットのターゲット面にほぼ垂直（９０°±２０°）に衝突してＸ線発生源となる焦点を形成する。焦点に高いエネルギを持った電子ビームが衝突すると、電子ビームはターゲット材により急速に減速されるためＸ線が放出される。Ｘ線に変換される割合は、陽極ターゲットに衝突する電子の運動エネルギの中の１％以下とわずかである。残りのエネルギは熱に変換される。
【０００４】
一方、ターゲット面に衝突する電子ビームの約５０％が後方（電子ビームの入射側）へ散乱されることが知られている。後方に散乱した電子（以下、反跳電子と称する）は、一旦、ターゲット面から遠ざかるが、再び陰極と陽極ターゲット間の電位勾配により陽極ターゲット側に加速され、ほとんどは再びターゲット面の焦点近傍に衝突する。この、反跳電子のターゲット面への再衝突の結果、ターゲット面が加熱されて焦点温度を上昇させてしまう。
【０００５】
これにより、陰極及び陽極ターゲット間に放電が発生し易くなったり、焦点が形成されるターゲット面に荒れが引き起こされ、Ｘ線の出力低下を招いてしまう。さらに、焦点以外からＸ線が放射されるため、Ｘ線画像の明瞭度が損なわれてしまう。即ち、反跳電子は、利用可能なＸ線の発生に寄与せず、ターゲット面を加熱するのみである。このため、上記反跳電子は、Ｘ線出力を増大させるために電子ビーム出力をより増加させたり、より頻繁にＸ線を放出させたり、より長時間に亙ってＸ線を連続的に放出させるといった、Ｘ線管装置の高性能化のための障害となっている。
【０００６】
そこで、Ｘ線管のＸ線出力を増大させる目的で、陰極及び陽極ターゲット間に反跳電子を捕捉するシールド構造体を配置する技術（方式１）が開示されている（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【０００７】
方式１のＸ線管では、陰極及び陽極ターゲット間に、陽極ターゲットと同電位か、又は陰極電位及び陽極電位のほぼ中間電位が供給されるシールド構造体が配置されている。シールド構造体は中心に電子ビームを通過させる開口部を有している。これにより、反跳電子の多くはシールド構造体に衝突して捕捉されるため、ターゲット面に再衝突する反跳電子を減少させることができる。
【０００８】
その他、Ｘ線管のＸ線出力を増大させる技術（方式２）が開示されている（例えば、特許文献５乃至９参照）。
【０００９】
方式２のＸ線管は、焦点とＸ線放射窓との位置関係は、方式１のＸ線管を含む従来のＸ線管とほぼ同様である。方式２のＸ線管は、従来の他のＸ線管と異なり、ターゲット面に対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点を形成させることにより、Ｘ線放射窓から放出されるＸ線出力を増大させている。電子ビーム強度を同一とした条件において、方式２のＸ線管は、方式１のＸ線管を含む従来のＸ線管に比べてＸ線出力を最大で１．５倍に増大させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４３０９６３７号明細書
【特許文献２】米国特許第５６８９５４２号明細書
【特許文献３】米国特許第６２１５８５２号明細書
【特許文献４】米国特許第６７１４６２６号明細書
【特許文献５】米国特許第３７１９８４６号明細書
【特許文献６】米国特許第４６０７３８０号明細書
【特許文献７】米国特許第５１２８９７７号明細書
【特許文献８】米国特許第５８２８７２７号明細書
【特許文献９】米国特許第７０６８７４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
方式１のＸ線管によれば、以下に述べる問題がある。  
焦点で発生した反跳電子は電子ビームの入射方向と反対の方向に、ほぼ入射電子と同じエネルギを持ってターゲット面から広い角度範囲に亙って飛び出す。従って、Ｘ線放射窓に向かって飛び出した反跳電子は、依然としてＸ線放射窓を直撃するため、Ｘ線放射窓の加熱を低減させることは困難である。
【００１２】
Ｘ線放射窓が加熱されると、Ｘ線放射窓が破損する恐れがある。例えば、Ｘ線放射窓に亀裂や変形が生じる。このため、真空外囲器の気密性が悪化する恐れがある。また、Ｘ線放射窓付近において、Ｘ線放射窓の熱により冷却液が沸騰し、ガスが発生すると、Ｘ線の透過率が場所により変化し、Ｘ線画像の明瞭度が損なわれる恐れがある。  
上記したことが原因となって、Ｘ線出力を増大させることに限界が生じてしまうという問題がある。この問題は、特にＸ線放射窓が陽極と同電位である場合に深刻である。
【００１３】
方式２のＸ線管によれば、以下に述べる問題がある。  
方式２のＸ線管において、Ｘ線放射窓の電位は、陽極ターゲットと同電位か、もしくは陰極電位及び陽極電位のほぼ中間の電位である。Ｘ線放射窓方向に飛び出した反跳電子はＸ線放射窓を直撃するため、Ｘ線放射窓の加熱を低減させることは困難である。
【００１４】
反跳電子は、焦点からＸ線放射窓に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。従って、反跳電子がＸ線放射窓を直撃することによるＸ線放射窓の加熱は、方式１のＸ線管を含む従来のＸ線管に比べてより深刻であると予想される。  
上記したことが原因となって、Ｘ線出力を増大させることに限界が生じてしまうという問題がある。この問題は、特にＸ線放射窓が陽極と同電位である場合に深刻である。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管及びＸ線管装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係るＸ線管は、
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、
前記ターゲット面から第１角度をなした方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、
前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記ターゲット面から第２角度をなした方向に位置したＸ線放射窓と、真空側の前記Ｘ線放射窓の表面側を含む内側に設けられ、前記陰極と同電位に設定された金属表面部と、を有した真空外囲器と、を備え、
前記第１角度は、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、前記第２角度は、５°乃至２５°の範囲の何れかである。
【００１６】
また、本発明の他の態様に係るＸ線管装置は、
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面から第１角度をなした方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記ターゲット面から第２角度をなした方向に位置したＸ線放射窓と、真空側の前記Ｘ線放射窓の表面側を含む内側に設けられ、前記陰極と同電位に設定された金属表面部と、を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管を備え、
前記第１角度は、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、前記第２角度は、５°乃至２５°の範囲の何れかである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管及びＸ線管装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線管を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線管を示す模式図である。
【図３】上記第１、第２の実施の形態、方式１の比較例１乃至３及び方式２の比較例１乃至３の陰極電圧、Ｘ線放射窓を含む真空外囲器の電圧、陽極ターゲット電圧、反跳電子捕獲構造体電圧及び等電位面形成電極を表で示した図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るＸ線管を含むＸ線管装置を示す断面図である。
【図５】上記第３の実施の形態に係るＸ線管において、ターゲット面に形成された焦点の形状を示す斜視図である。
【図６】上記第３の実施の形態に係るＸ線管の軸受けの変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るＸ線管を含むＸ線管装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係るＸ線管を含むＸ線管装置を示す断面図である。
【図９】図８に示したＸ線管装置を示す他の断面図である。
【図１０】図８に示したＸ線管の一部を拡大して示した断面図である。
【図１１】上記第５の実施の形態のＸ線管装置の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１１に示したＸ線管装置を示す他の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係るＸ線管について詳細に説明する。第１の実施の形態では、Ｘ線管の基本的な概念を説明する。  
図１に示すように、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。
【００２０】
陽極ターゲット３５は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット面３５ｂを有している。ターゲット面３５ｂは、陰極３６から放射される電子ビームが入射されることによりＸ線を放出する。陽極ターゲット３５は、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット３５には相対的に正の電圧が印加される。
【００２１】
陰極３６は、ターゲット面３５ｂから第１角度αをなした方向からターゲット面３５ｂに電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。陰極３６には相対的に負の電圧が印加され、陰極３６の図示しないフィラメント（電子放出源）には陰極３６に印加される電圧及び電流が供給される。
【００２２】
真空外囲器３１は、陽極ターゲット３５及び陰極３６を収容している。真空外囲器３１は、真空容器３２、Ｘ線放射窓３３及び金属表面部３４を有している。真空外囲器３１の内部は真空状態である。真空容器３２は、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成されている。Ｘ線放射窓３３は、ターゲット面３５ｂから第２角度βをなした方向に位置している。Ｘ線放射窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む真空外囲器３１の内側に設けられ、陰極３６と同電位に設定されている。
【００２３】
この実施の形態において、真空容器３２及びＸ線放射窓３３は金属で形成されているため、真空外囲器３１は、真空側の金属表面部３４だけでなく全体が金属で形成されている。
【００２４】
第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。この実施の形態において、α＝２０°、β＝１５°である。
【００２５】
真空側のＸ線放射窓３３の表面の中心点から延びた垂線をＬＰ１、ターゲット面３５ｂと同一平面上に位置しターゲット面３５ｂから外れた延長平面をＳとする。垂線ＬＰ１、並びにターゲット面３５ｂ若しくは延長平面Ｓが交差する交点をＰＡとする。交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。この実施の形態において、交点ＰＡは、垂線ＬＰ１及び延長平面Ｓが交差した点である。
【００２６】
図１及び図３に示すように、Ｘ線管３０の陰極３６及び陽極ターゲット３５間に、管電圧Ｖが印加されている。陽極ターゲット３５の電位をＶＡ、陰極３６の電位をＶＣとすると、管電圧Ｖは、ＶＡ−ＶＣである。この実施の形態において、管電圧Ｖは、２０ｋＶ〜４０ｋＶである。陰極３６及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている（０Ｖ）。陽極ターゲット３５には＋２０ｋＶ〜４０ｋＶの電圧＋Ｖが印加されている。
【００２７】
このように構成されたＸ線管３０では、陽極ターゲット３５に＋２０ｋＶ〜４０ｋＶの高電圧を印加する。陰極３６及び真空外囲器３１は接地されている。陰極３６のフィラメントには、±１００Ｖ以下の低電圧及びフィラメント電流が与えられる。
【００２８】
これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに電子ビームが放射され、ターゲット面３５ｂに形成される焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線放射窓３３を透過して外部へ放射される。
【００２９】
上記のように構成されたＸ線管３０によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む金属表面部３４は、陰極３６と実質上同電位に設定されている。
【００３０】
反跳電子は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、真空側のＸ線放射窓３３の表面側は、陰極３６と同電位に設定されているため、Ｘ線放射窓３３付近の電界の影響により、反跳電子を押し戻すことができる。Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるため、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。
【００３１】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【００３２】
またさらに、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【００３３】
交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。このため、Ｘ線放射窓３３は、反跳電子をターゲット面３５ｂに再衝突させないように押し戻すことができる。上記実施の形態では、交点ＰＡは、垂線ＬＰ１及び延長平面Ｓが交差した点であるため、ターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を一層抑制することができる。この場合、反跳電子の殆どは、陽極ターゲット３５の側面や裏面に衝撃を与えることとなる。  
上記したことから、Ｘ線放射窓３３の過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができるＸ線管３０を得ることができる。
【００３４】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るＸ線管について説明する。第２の実施の形態では、Ｘ線管の構成の基本的な他の概念を説明する。第２の実施の形態の概念は、第１の実施の形態の概念に類似したものである。この実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。  
図２に示すように、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１と、等電位面形成電極６０とを備えている。
【００３５】
等電位面形成電極６０は焦点Ｆ及びＸ線放射窓３３間に位置している。等電位面形成電極６０は真空外囲器３１に取り付けられている。等電位面形成電極６０は、等電位面６１及びＸ線通過孔６２を有している。等電位面６１は、焦点Ｆと対向している。等電位面６１は、陰極３６及び真空外囲器３１と同電位に設定されている。Ｘ線通過孔６２は、等電位面６１の一部を貫通して形成されている。Ｘ線通過孔６２は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かうＸ線を通過させるものである。
【００３６】
この実施の形態において、等電位面形成電極６０は、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成されている。このため、等電位面形成電極６０は、等電位面６１だけでなく全体が金属で形成されている。
【００３７】
第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。この実施の形態において、α＝２０°、β＝１０°である。
【００３８】
焦点Ｆ及びＸ線放射窓３３の中心点を結ぶ線をＬＣとする。線ＬＣ及びＸ線通過孔６２が交差する点を第１交点Ｐ１とする。等電位面６１に垂直な方向に第１交点Ｐ１から延びた垂線をＬＰ２とする。垂線ＬＰ２、並びにターゲット面若しくは延長平面Ｓが交差する点を第２交点Ｐ２とする。
【００３９】
第２交点Ｐ２は、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。この実施の形態において、第２交点Ｐ２は、垂線ＬＰ２及び延長平面Ｓが交差した点である。線ＬＣは、真空側のＸ線放射窓３３の表面の中心点から延びた垂線ＬＰ１に重なっている。
【００４０】
図２及び図３に示すように、Ｘ線管３０の陰極３６及び陽極ターゲット３５間に、管電圧Ｖが印加されている。この実施の形態において、管電圧Ｖは、２０ｋＶ〜４０ｋＶである。陰極３６、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１及び等電位面形成電極６０は接地されている（０Ｖ）。陽極ターゲット３５には＋２０ｋＶ〜４０ｋＶの電圧＋Ｖが印加されている。
【００４１】
このように構成されたＸ線管３０では、陽極ターゲット３５に＋２０ｋＶ〜４０ｋＶの高電圧を印加する。陰極３６、真空外囲器３１及び等電位面形成電極６０は接地されている。陰極３６のフィラメントには、±１００Ｖ以下の低電圧及びフィラメント電流が与えられる。
【００４２】
これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに電子ビームが放射され、ターゲット面３５ｂに形成される焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線通過孔６２を通過し、Ｘ線放射窓３３を透過して外部へ放射される。
【００４３】
上記のように構成されたＸ線管３０によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１と、等電位面形成電極６０とを備えている。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。等電位面６１及び金属表面部３４は、陰極３６と実質上同電位に設定されている。
【００４４】
反跳電子は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、焦点Ｆ及びＸ線放射窓３３間に位置した等電位面形成電極６０の等電位面６１は、陰極３６と同電位に設定されているため、等電位面形成電極６０付近の電界の影響により、反跳電子を押し戻すことができる。Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるため、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。
【００４５】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【００４６】
またさらに、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【００４７】
第２交点Ｐ２は、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。このため、Ｘ線放射窓３３は、反跳電子をターゲット面３５ｂに再衝突させないように押し戻すことができる。上記実施の形態では、第２交点Ｐ２は、垂線ＬＰ２及び延長平面Ｓが交差した点であるため、ターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を一層抑制することができる。この場合、反跳電子の殆どは、陽極ターゲット３５の側面や裏面に衝撃を与えることとなる。
【００４８】
線ＬＣは、垂線ＬＰ１に重なっている。このため、Ｘ線放射窓３３によるＸ線吸収量を最小にすることできる。このことは、この実施の形態のＸ線管３０（管電圧Ｖ＝２０ｋＶ〜４０ｋＶ）のように、Ｘ線のエネルギが比較的小さいＸ線管に特に効果的である。  
上記したことから、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管３０を得ることができる。
【００４９】
ここで、本願発明者は、Ｘ線管に印加する電圧を変えた場合のＸ線放射窓３３の状態を調査するため、上記第１、第２の実施の形態のＸ線管３０と、下記方式１の比較例１乃至３及び方式２の比較例１乃至３のＸ線管とを比較した。  
図３に示すように、方式１の比較例１乃至３のＸ線管は、陰極及び陽極ターゲット間に配置され、反跳電子を捕獲する反跳電子捕獲構造体を有している。方式２の比較例１乃至３のＸ線管は、ターゲット面に対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点を形成するものである。
【００５０】
（方式１の比較例１）
陰極には電圧−Ｖ／２が印加されている。Ｘ線放射窓を含む真空外囲器は接地されている（０Ｖ）。陽極ターゲット及び反跳電子捕獲構造体には電圧＋Ｖ／２が印加されている。
【００５１】
（方式１の比較例２）
陰極には電圧−Ｖ／２が印加されている。Ｘ線放射窓を含む真空外囲器及び反跳電子捕獲構造体は接地されている（０Ｖ）。陽極ターゲットには電圧＋Ｖ／２が印加されている。
【００５２】
（方式１の比較例３）
陰極には電圧−Ｖが印加されている。Ｘ線放射窓を含む真空外囲器、陽極ターゲット及び反跳電子捕獲構造体は接地されている（０Ｖ）。
【００５３】
（方式２の比較例１）
陰極には電圧−Ｖ／２が印加されている。Ｘ線放射窓を含む真空外囲器は接地されている（０Ｖ）。陽極ターゲットには電圧＋Ｖ／２が印加されている。
【００５４】
（方式２の比較例２）
陰極には電圧−Ｖ／２が印加されている。Ｘ線放射窓を含む真空外囲器及び陽極ターゲットには電圧＋Ｖ／２が印加されている。
【００５５】
（方式２の比較例３）
陰極には電圧−Ｖが印加されている。Ｘ線放射窓を含む真空外囲器及び陽極ターゲットは接地されている（０Ｖ）。
【００５６】
方式１の比較例１乃至３及び方式２の比較例１乃至３のＸ線管を調査したところ、各Ｘ線管は、ターゲット面へ再衝突する反跳電子を減少させるように形成されていることが分かる。しかしながら、各Ｘ線管において、陰極の電圧と、Ｘ線放射窓を含む真空外囲器の電圧とは異なっている。これらのＸ線管において、Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制できず、Ｘ線放射窓３３が加熱されることとなる。このため、これらのＸ線管において、Ｘ線放射窓３３が破損する恐れがある。
【００５７】
上記のことから、方式１の比較例１乃至３及び方式２の比較例１乃至３のＸ線管では、Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制できないため、Ｘ線放射窓が加熱され、延いてはＸ線放射窓が破損してしまう。
【００５８】
次に、この発明の第３の実施の形態に係るＸ線管について説明する。この実施の形態において、Ｘ線管は回転陽極型のＸ線管であり、以下、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型のＸ線管装置について説明する。この実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
図４に示すように、Ｘ線管装置１０は、一端が閉塞された筒状のハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７と、回転駆動装置としてのステータコイル９１０とを備えている。ハウジング２０には、ゴムベローズ２１が設けられ、冷却液７の圧力調整が行われている。ハウジング２０は、Ｘ線をハウジング２０外部に放射する放射窓２４を有している。
【００６０】
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、金属で形成された真空容器３２と、高電圧絶縁部材４０と、絶縁部材３８とを備えている。高電圧絶縁部材４０には陽極ターゲット３５が間接的に取り付けられ、絶縁部材３８には陰極３６が間接的に取り付けられている。陰極３６は、陽極ターゲット３５に電子ビームを放射するものである。陽極ターゲット３５及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。
【００６１】
真空外囲器３１の内部は真空状態である。Ｘ線放射窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む真空容器３２の内側に設けられ、陰極３６と実質上同電位に設定されている。
【００６２】
陽極ターゲット３５は、円環状に形成されている。陽極ターゲット３５は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット層３５ａを有している。ターゲット層３５ａは、陰極３６から放射される電子ビームが衝突されることによりＸ線を放出する。ターゲット層３５ａは、モリブデン、モリブデン合金、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット３５は、管軸を中心に回転可能である。陽極ターゲット３５には相対的に正の電圧が印加される。
【００６３】
陰極３６には電圧供給端子５４が接続されている。電圧供給端子５４は、陰極３６に相対的に負の電圧を印加するともに陰極３６の電子放出源（図示せず）に電圧及び電流を供給するものである。
【００６４】
Ｘ線管３０は、ロータ９２０、軸受け９３０、固定体１及び回転体２を備えている。固定体１は円柱状に形成され、高電圧絶縁部材４０に固定されている。固定体１は回転体２を回転可能に支持する。回転体２は筒状に形成され、固定体１と同軸的に設けられている。回転体２の外面にロータ９２０が取り付けられている。回転体２及び陽極ターゲット３５は、継手部３５ｃを介して接合されている。回転体２は、陽極ターゲット３５とともに回転可能に設けられている。
【００６５】
高電圧絶縁部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材４０は、筒部４６と、筒部４６の一端側を閉塞した底部４７とで形成されている。高電圧絶縁部材４０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面４１を有している。この実施の形態において、外部端面４１は平面である。
【００６６】
外部端面４１上には、電圧供給端子４４が設けられている。電圧供給端子４４は固定体１に接続されている。この実施の形態において、電圧供給端子４４は高電圧供給端子である。電圧供給端子４４は、固定体１等を介して陽極ターゲット３５に高電圧を供給するものである。  
支持部材２５は、円環状に形成されている。支持部材２５は、高電圧絶縁部材４０をハウジング２０に対し液密に支持するものである。
【００６７】
絶縁部材３８は、真空外囲器３１の一部を形成している。電圧供給端子５４は、絶縁部材３８を貫通して設けられている。真空外囲器３１の外部に露出した電圧供給端子５４は、モールド絶縁部３９で覆われている。モールド絶縁部３９は、ゴム材等のモールド絶縁材で形成されている。このため、電圧供給端子５４は、防水が施され、電気的に絶縁されている。電圧供給端子５４は低膨張合金であるＫＯＶ部材５５で支持されている。ＫＯＶ部材５５及び陰極３６間、並びにＫＯＶ部材５５及び絶縁部材３８間は、ろう付けされている。
【００６８】
高電圧コネクタ１００は、有底筒状のハウジング１０１と、ハウジング１０１内にその先端が挿入されたケーブル１０２と、ハウジング１０１内に充填され、ケーブル１０２の端子１０２ａをハウジング１０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部１０３と、この固定部１０３と底部４７の外部端面４１との間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート１０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル１０２は、高電圧ケーブルである。固定部１０３は、電気絶縁材である。
【００６９】
この実施の形態において、高電圧コネクタ１００の電気絶縁材としての固定部１０３は、底部４７の外部端面４１に間接的に密着されている。なお、固定部１０３は、外部端面４１に直接密着されていても良い。高電圧コネクタ１００は、電圧供給端子４４に高電圧を与えるものである。
【００７０】
このように構成されたＸ線管装置では、次のように用いられる。高電圧コネクタ１００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート１０４が、それぞれ固定部１０３と、高電圧絶縁部材４０の外部端面４１とに密着するように押圧する。
【００７１】
Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ３００は、高電圧コネクタ１００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ３００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。
【００７２】
なお、陽極ターゲット３５をモリブデンやモリブデン合金で形成した場合、陽極ターゲット３５はＸ線を遮蔽することができる。この場合、Ｘ線管装置１０にＸ線遮蔽キャップ３００は設けなくとも良い。  
ケーブル２０２は電圧供給端子５４に接続されている。ケーブル２０２はハウジング２０の外部に引き出されている。
【００７３】
焦点Ｆ及び陰極３６間には、集束電極９が位置している。集束電極９は、電子ビームを集束するものである。集束電極９は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極９は、固定体１に取り付けられている。
【００７４】
冷却液７は、ハウジング２０内に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たしている。冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。
【００７５】
このように構成されたＸ線管装置１０では、ステータコイル９１０に所定の電流を印加することでロータ９２０が回転し、陽極ターゲット３５が回転する。次に、高電圧コネクタ１００に所定の高電圧を印加する。高電圧コネクタ１００に印加される高電圧は、電圧供給端子４４、固定体１、軸受け９３０、回転体２及び継手部３５ｃを介して陽極ターゲット３５及び集束電極９に与えられる。陰極３６及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は、接地されている。
【００７６】
これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに電子ビームが放射され、ターゲット面３５ｂに形成された焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線放射窓３３及び放射窓２４を透過して外部へ放射される。
【００７７】
次に、図１を参照しながら図４のＸ線管装置１０について説明する。  
陰極３６は、ターゲット面３５ｂから第１角度αをなした方向からターゲット面３５ｂに電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。Ｘ線放射窓３３は、ターゲット面３５ｂから第２角度βをなした方向に位置している。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。
【００７８】
真空側のＸ線放射窓３３の表面の中心点から延びた垂線をＬＰ１、ターゲット面３５ｂと同一平面上に位置しターゲット面３５ｂから外れた延長平面をＳとする。垂線ＬＰ１、並びにターゲット面３５ｂ若しくは延長平面Ｓが交差する交点をＰＡとする。交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。この実施の形態において、交点ＰＡは、垂線ＬＰ１及びターゲット面３５ｂが交差した点である。
【００７９】
次に、陰極３６の電子放出源、電子ビーム及び焦点Ｆについて説明する。  
図５に示すように、陰極３６の電子放出源は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道に垂直な方向における断面形状が円形の電子ビームを放射する。このため、電子放出源は、フィラメントではなく、円盤状の電極で形成されている。第１角度αで電子ビームを入射させて焦点Ｆが形成されるため、焦点Ｆは長軸Ａを有した楕円形状に形成される。第１角度α及び第２角度βは、長軸Ａからなす角度である。
【００８０】
上記のように構成されたＸ線管３０及びＸ線管装置１０によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む金属表面部３４は、陰極３６と同電位に設定されている。
【００８１】
反跳電子は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、真空側のＸ線放射窓３３の表面側は、陰極３６と同電位に設定されているため、Ｘ線放射窓３３付近の電界の影響により、反跳電子を押し戻すことができる。Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるため、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。
【００８２】
さらに、Ｘ線放射窓３３の加熱は抑制されるため、Ｘ線放射窓３３付近の冷却液７の沸騰を抑制することができる。冷却液７の沸騰にともなうガスの発生を抑制でき、Ｘ線の透過率に悪影響はおよばないため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【００８３】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【００８４】
またさらに、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。  
交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。このため、Ｘ線放射窓３３は、反跳電子をターゲット面３５ｂに再衝突させないように押し戻すことができる。
【００８５】
冷却液７として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液７は、高電圧絶縁部材４０に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい（絶縁油の約２倍）ため、Ｘ線管３０の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。
【００８６】
また、高電圧絶縁部材４０は冷却液７に接するため、陽極ターゲット３５からの熱を効果的に冷却液７に放散でき、高電圧絶縁部材４０に接続された高電圧コネクタ１００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ１００の絶縁性を確保することができる。
【００８７】
上記したことから、Ｘ線放射窓３３の過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができるＸ線管３０及びＸ線管装置１０を得ることができる。また、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管３０及びＸ線管装置１０を得ることができる。特にマンモグラフィー用途のＸ線管装置として最適である。
【００８８】
次に、上記第３の実施の形態に係るＸ線管３０の変形例について説明する。上記第３の実施の形態に係るＸ線管３０は、軸受けとして、ボールベアリングのようなころがり軸受けを使っている。しかし、図６に示すように、Ｘ線管３０は、軸受けとして、動圧すべり軸受けを使っていてもよい。なお、図６は、Ｘ線管３０の一部を示す断面図であるが、固定体１は側面からみた図である。
【００８９】
回転体２は、この回転体の内面に軸受面２Ｓを有している。固定体１は、この固定体の外面に軸受面２Ｓと対向した他の軸受面１Ｓを有している。回転体２及び固定体１は、軸受面２Ｓ及び他の軸受面１Ｓの対向した領域で、互いに１０乃至３０μｍ程度の隙間を置いて設けられている。
【００９０】
回転体２及び固定体１間の隙間には、液体金属潤滑材３が充填されている。この実施の形態において、液体金属潤滑材３は、ガリウム（Ｇａ）又はガリウム・インジウム・錫合金（ＧａＩｎＳｎ）である。軸受面２Ｓ、他の軸受面１Ｓ及び液体金属潤滑材３は、動圧すべり軸受けを形成している。
【００９１】
軸受面２Ｓ及び他の軸受面１Ｓの少なくとも一方は、掻き込み部を有している。この実施の形態において、他の軸受面１Ｓのみ掻き込み部を有している。固定体１は、回転軸（管軸）に沿った方向に並んだ複数の掻き込み部１１、１２、１３、１４を有している。
【００９２】
掻き込み部１１、１２、１３、１４は、他の軸受面１Ｓに形成され、かつ、回転体２の回転方向に沿って並べられている。掻き込み部１１、１２、１３、１４は、回転方向に対して螺旋状形成されている複数のパターン部１ａをそれぞれ有している。この実施の形態において、パターン部１ａは、数十μｍの深さを有した溝で形成されている。
【００９３】
隣合う一対の掻き込み部１１、１２は、ヘリンボン・パターンを形作っている。隣合う一対の掻き込み部１３、１４は、ヘリンボン・パターンを形作っている。このため、２組のヘリンボン・パターンが固定体１に形作られている。
【００９４】
回転体２の内部には、軸受面２Ｓから突出したシール部２ａ、２ｂが設けられている。シール部２ａ、２ｂは、円環状に形成され、固定体１の側面全周に亘って隙間を置いて設けられている。シール部２ａ、２ｂは、回転体２及び固定体１の回転軸（管軸）に沿った方向の隙間に充填された液体金属潤滑材の働きによりスラスト軸受としても機能する。
【００９５】
シール部２ａ、２ｂ及び固定体１間のラジアル方向隙間（クリアランス）は、回転体２の回転を維持するとともに液体金属潤滑材３の漏洩を抑制できる値に設定されている。上記したことから、隙間はわずかである。このため、シール部２ａ、２ｂは、ラビリンスシールリング（labyrinth seal ring）として機能する。
【００９６】
上記したような動圧すべり軸受けはボールベアリングに比べて回転騒音が小さいため、マンモグラフィー用途のＸ線管装置のように人体に近接して配置されるＸ線管装置の陽極回転機構として最適である。
【００９７】
次に、この発明の第４の実施の形態に係るＸ線管について説明する。この実施の形態において、Ｘ線管は固定陽極型のＸ線管であり、以下、固定陽極型のＸ線管を備えた固定陽極型のＸ線管装置について説明する。この実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
図７に示すように、Ｘ線管装置１０は、有底筒状であるハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７とを備えている。ハウジング２０には、ゴムベローズ２１及び放射窓２４が設けられている。
【００９９】
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、金属材製の真空容器３２と、高電圧絶縁部材４０と、絶縁部材３８とを備えている。高電圧絶縁部材４０には陽極ターゲット３５が取り付けられ、真空容器３２には陰極３６が間接的に取り付けられている。
【０１００】
高電圧絶縁部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材４０は、筒部４６と、筒部４６の一端側を閉塞した底部４７とで形成されている。高電圧絶縁部材４０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面４１を有している。この実施の形態において、外部端面４１は平面である。  
支持部材２５は、円環状に形成されている。支持部材２５は、高電圧絶縁部材４０をハウジング２０に対し液密に支持するものである。
【０１０１】
高電圧絶縁部材４０の内部には、陽極ターゲット３５に接続され、外部端面４１側へ導出する電圧供給端子４４が設けられている。この実施の形態において、電圧供給端子４４は高電圧供給端子である。電圧供給端子４４は、外部端面４１を貫通して設けられ、高電圧絶縁部材４０に取り付けられた陽極ターゲット３５に高電圧を供給するものである。
【０１０２】
陽極ターゲット３５は、底部４７に間隔を置いて位置している。陽極ターゲット３５は、筒部４６の内面に接合されている。陽極ターゲット３５は、筒部４６により支持されている。陽極ターゲット３５は、金属で形成されている。陽極ターゲット３５及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。
【０１０３】
陽極ターゲット３５は、ターゲット層３５ａを有している。ターゲット層３５ａは、陰極３６から放射される電子ビームが衝突されることによりＸ線を放出する。陽極ターゲット３５には相対的に正の電圧が印加される。陽極ターゲット３５は、真空外囲器３１に対して静止している。
【０１０４】
絶縁部材３８は、真空外囲器３１の一部を形成している。電圧供給端子５４は、絶縁部材３８を貫通して設けられている。真空外囲器３１の外部に露出した電圧供給端子５４は、モールド絶縁部３９で覆われている。モールド絶縁部３９は、ゴム材等のモールド絶縁材で形成されている。このため、電圧供給端子５４は、防水が施され、電気的に絶縁されている。電圧供給端子５４は低膨張合金であるＫＯＶ部材５５で支持されている。ＫＯＶ部材５５及び陰極３６間、並びにＫＯＶ部材５５及び絶縁部材３８間は、ろう付けされている。
【０１０５】
真空外囲器３１の内部は真空状態である。Ｘ線放射窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む真空容器３２の内側に設けられ、陰極３６と同電位に設定されている。
【０１０６】
陽極ターゲット３５には、シールド電極８が取り付けられている。シールド電極８は、陽極ターゲット３５の外周を取り囲むように円環状に形成されている。シールド電極８は、反跳電子の衝撃を受けるものである。シールド電極８は、高電圧絶縁部材４０への反跳電子の直撃を抑制するものである。これにより、高電圧絶縁部材４０の絶縁性の低下を抑制することができる。
【０１０７】
焦点Ｆ及び陰極３６間には、集束電極９が位置している。集束電極９は、シールド電極８に取り付けられている。ここでは、シールド電極８及び集束電極９は、一体に形成されている。集束電極９は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極９は、間接的に陽極ターゲット３５に取り付けられている。シールド電極８及び集束電極９は、陽極ターゲット３５と同電位である。
【０１０８】
高電圧コネクタ１００は、有底筒状のハウジング１０１と、ハウジング１０１内にその先端が挿入されたケーブル１０２と、ハウジング１０１内に充填され、ケーブル１０２の端子１０２ａをハウジング１０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部１０３と、この固定部１０３と底部４７の外部端面４１との間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート１０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル１０２は、高電圧ケーブルである。固定部１０３は、電気絶縁材である。
【０１０９】
この実施の形態において、高電圧コネクタ１００の電気絶縁材としての固定部１０３は、底部４７の外部端面４１に間接的に密着されている。なお、固定部１０３は、外部端面４１に直接密着されていても良い。高電圧コネクタ１００は、電圧供給端子４４に高電圧を与えるものである。
【０１１０】
このように構成されたＸ線管装置では、次のように用いられる。高電圧コネクタ１００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート１０４が、それぞれ固定部１０３と、高電圧絶縁部材４０の外部端面４１とに密着するように押圧する。
【０１１１】
Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ３００は、高電圧コネクタ１００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ３００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。  
ケーブル２０２は電圧供給端子５４に接続されている。ケーブル２０２はハウジング２０の外部に引き出されている。
【０１１２】
冷却液７は、ハウジング２０内に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たしている。冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。
【０１１３】
このように構成されたＸ線管装置１０では、高電圧コネクタ１００に所定の高電圧を印加する。高電圧コネクタ１００に印加される高電圧は、電圧供給端子４４を介して陽極ターゲット３５、シールド電極８及び集束電極９に与えられる。陰極３６及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は、接地されている。
【０１１４】
これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに電子ビームが放射され、ターゲット面３５ｂに形成された焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線放射窓３３及び放射窓２４を透過して外部へ放射される。
【０１１５】
次に、図１を参照しながら図７のＸ線管装置１０について説明する。  
陰極３６は、ターゲット面３５ｂから第１角度αをなした方向からターゲット面３５ｂに電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。Ｘ線放射窓３３は、ターゲット面３５ｂから第２角度βをなした方向に位置している。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。
【０１１６】
真空側のＸ線放射窓３３の表面の中心点から延びた垂線をＬＰ１、ターゲット面３５ｂと同一平面上に位置しターゲット面３５ｂから外れた延長平面をＳとする。垂線ＬＰ１、並びにターゲット面３５ｂ若しくは延長平面Ｓが交差する交点をＰＡとする。交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。この実施の形態において、交点ＰＡは、垂線ＬＰ１及び延長平面Ｓが交差した点である。
【０１１７】
上記のように構成されたＸ線管３０及びＸ線管装置１０によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む金属表面部３４は、陰極３６と同電位に設定されている。
【０１１８】
反跳電子は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、真空側のＸ線放射窓３３の表面側は、陰極３６と同電位に設定されているため、Ｘ線放射窓３３付近の電界の影響により、反跳電子を押し戻すことができる。Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるため、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。
【０１１９】
さらに、Ｘ線放射窓３３の加熱は抑制されるため、Ｘ線放射窓３３付近の冷却液７の沸騰を抑制することができる。冷却液７の沸騰にともなうガスの発生を抑制でき、Ｘ線の透過率に悪影響はおよばないため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【０１２０】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【０１２１】
またさらに、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【０１２２】
交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。このため、Ｘ線放射窓３３は、反跳電子をターゲット面３５ｂに再衝突させないように押し戻すことができる。
【０１２３】
この実施の形態では、交点ＰＡは、垂線ＬＰ１及び延長平面Ｓが交差した点であるため、ターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を一層抑制することができる。この場合、反跳電子の殆どは、陽極ターゲット３５の側面に衝撃を与えることとなる。  
冷却液７として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液７は、高電圧絶縁部材４０に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい（絶縁油の約２倍）ため、Ｘ線管３０の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。
【０１２４】
また、高電圧絶縁部材４０は冷却液７に接するため、陽極ターゲット３５からの熱を効果的に冷却液７に放散でき、高電圧絶縁部材４０に接続された高電圧コネクタ１００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ１００の絶縁性を確保することができる。
【０１２５】
上記したことから、Ｘ線放射窓３３の過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができるＸ線管３０及びＸ線管装置１０を得ることができる。また、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管３０及びＸ線管装置１０を得ることができる。
【０１２６】
次に、この発明の第５の実施の形態に係るＸ線管について説明する。この実施の形態において、Ｘ線管は固定陽極型のＸ線管であり、以下、固定陽極型のＸ線管を備えた固定陽極型のＸ線管装置について説明する。この実施の形態において、上記第４の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１２７】
図８乃至１０に示すように、Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、偏向制御部としての磁場偏向電極７０と、ポンプユニット９０とを有している。
【０１２８】
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、真空容器３２と、高電圧絶縁部材４０とを備えている。高電圧絶縁部材４０には陽極ターゲット３５が取り付けられ、高電圧絶縁部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。高電圧絶縁部材４０は、筒部と、筒部の一端に接続された環部とが一体となって形成されている。
【０１２９】
陽極ターゲット３５は、高電圧絶縁部材４０に接合されている。陽極ターゲット３５は、凹部３５ｄを有している。凹部３５ｄは、円盤状に窪めて形成されている。陽極ターゲット３５及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。陽極ターゲット３５及び集束電極９には相対的に正の電圧が印加される。
【０１３０】
真空外囲器３１の内部は真空状態である。焦点位置検出用のＸ線透過窓３１ａは、真空容器３２に気密に設けられている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む真空容器３２の内側に設けられ、陰極３６と実質上同電位に設定されている。
【０１３１】
また、Ｘ線管３０は、管部５１と、環部５２と、冷却液５３とを備えている。この実施の形態において、冷却液５３は絶縁油である。管部５１は、高電圧絶縁材で形成されている。管部５１は、高電圧絶縁部材４０の内部に設けられている。管部５１の一端部は、真空外囲器３１の外部に延出している。管部５１は、この内部に冷却液５３を導入される導入路Ｃ１を形成している。高電圧絶縁部材４０及び管部５１は、これらの間に冷却液５３を排出するための排出路Ｃ２を形成している。
【０１３２】
環部５２は、凹部３５ｄ及び高電圧絶縁部材４０で囲まれた領域に設けられている。環部５２は、管部５１の端部の側面を囲むように管部５１と一体に形成されている。環部５２は、凹部３５ｄ及び高電圧絶縁部材４０に隙間を置いて設けられている。
【０１３３】
陽極ターゲット３５は、内部に設けられた通路Ｃ３を有している。通路Ｃ３は、導入路Ｃ１及び排出路Ｃ２に繋げられている。ポンプユニット９０は、導入路Ｃ１に冷却液５３を送出し、排出路Ｃ２から冷却液５３を取込み、冷却液５３を循環させる。このため、導入路Ｃ１から導入された冷却液５３は、通路Ｃ３を循環して、排出路Ｃ２から排出される。
【０１３４】
磁場偏向電極７０は、電子ビームの軌道を取り囲むように真空容器３２の外側に設けられている。磁場偏向電極７０は、焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に移動するように陰極３６から放射される電子ビームを偏向させるものである。
【０１３５】
次に、図１を参照しながら図８乃至１０のＸ線管装置１０について説明する。  
陰極３６は、ターゲット面３５ｂから第１角度αをなした方向からターゲット面３５ｂに電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。Ｘ線放射窓３３は、ターゲット面３５ｂから第２角度βをなした方向に位置している。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。
【０１３６】
真空側のＸ線放射窓３３の表面の中心点から延びた垂線をＬＰ１、ターゲット面３５ｂと同一平面上に位置しターゲット面３５ｂから外れた延長平面をＳとする。垂線ＬＰ１、並びにターゲット面３５ｂ若しくは延長平面Ｓが交差する交点をＰＡとする。交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。この実施の形態において、交点ＰＡは、垂線ＬＰ１及びターゲット面３５ｂが交差した点である。
【０１３７】
上記のように構成されたＸ線管３０及びＸ線管装置１０によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。第１角度αは、８°乃至３０°の範囲の何れかであり、第２角度βは、５°乃至２５°の範囲の何れかである。真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む金属表面部３４は、陰極３６と実質上同電位に設定されている。
【０１３８】
反跳電子は、焦点ＦからＸ線放射窓３３に向かう方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、真空側のＸ線放射窓３３の表面側は、陰極３６と同電位に設定されているため、Ｘ線放射窓３３付近の電界の影響により、反跳電子を押し戻すことができる。Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるため、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。
【０１３９】
さらに、Ｘ線放射窓３３の加熱は抑制されるため、Ｘ線放射窓３３を冷却液によって冷却する必要はない。また、Ｘ線管３０では、陽極ターゲット３５の発生する熱は陽極ターゲット３５内部に設けられた通路Ｃ３を流れる冷却液５３により冷却される。Ｘ線管３０をハウジング内に冷却液とともに設置しなくても良いため、ハウジング及びハウジング内に充填する冷却液を不要とすることも可能である。その場合にはＸ線管装置をよりコンパクトでかつより軽量とすることができる。
【０１４０】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【０１４１】
またさらに、ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【０１４２】
交点ＰＡは、陰極３６からみて焦点Ｆより遠くに位置している。このため、Ｘ線放射窓３３は、反跳電子をターゲット面３５ｂに再衝突させないように押し戻すことができる。
【０１４３】
磁場偏向電極７０は、電子ビームをターゲット面３５ｂ上を走査させる。
【０１４４】
このため、この実施の形態のＸ線管３０は、回転陽極型のＸ線管に比べて重量やサイズを軽減することができる。この実施の形態のＸ線管装置１０をＣＴ装置に搭載した場合、従来よりもＣＴの架台をより高速に回転させることが可能となり、より撮影時間を短縮することが可能となる。また、この実施の形態のＸ線管装置１０を複数台ＣＴ架台に搭載することもできる。この場合、架台の回転速度を高速化しなくとも従来より撮影時間の短縮を図ることができる。
【０１４５】
さらにまた、電子ビームは、磁場偏向電極７０によってターゲット面３５ｂを十分速い速度で走査されるため、焦点Ｆ温度の上昇を軽減することができる。
【０１４６】
反跳電子のほとんどは陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂではなく側面や裏面に衝撃を与えて陽極ターゲット３５を加熱するが、この熱は陽極ターゲット３５内部に設けられた通路Ｃ３を流れる冷却液５３に伝達されるため、良好に放熱される。また、ターゲット面３５ｂの焦点Ｆで発生した熱も、同様に冷却液５３に伝達されるため、良好に放熱される。  
上記したことから、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができるＸ線管３０及びＸ線管装置１０を得ることができる。
【０１４７】
次に、上記第５の実施の形態に係るＸ線管装置１０の変形例について説明する。  
図１１及び図１２に示すように、Ｘ線管装置１０は、偏向制御部としての静電偏向電極８０を備えていてもよい。
【０１４８】
静電偏向電極８０は、電子ビームの軌道を取り囲むように真空容器３２の内側に設けられている。静電偏向電極８０は、焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に移動するように陰極３６から放射される電子ビームを偏向させるものである。
【０１４９】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１５０】
例えば、陰極３６及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は、接地電位（０Ｖ）に限らず、互いに同電位であれば種々変形可能である。具体例としては、陰極３６及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１に電圧−Ｖが印加され、陽極ターゲット３５が接地（０Ｖ）された例が挙げられる。その他、陰極３６及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１に電圧−Ｖ／２が印加され、陽極ターゲット３５に電圧＋Ｖ／２が印加された例が挙げられる。
【０１５１】
また、上記した第１の実施の形態に係るＸ線管、第３の実施の形態に係るＸ線管、第４の実施の形態に係るＸ線管、第５の実施の形態に係るＸ線管、第５の実施の形態に係るＸ線管の変形例において、Ｘ線放射窓を従来のＸ線管と同じような配置形態に変更した場合、すなわち焦点及びＸ線放射窓の中心点を結ぶ線が、真空側の前記Ｘ線放射窓の表面の中心点から延びた垂線にほぼ重なっている配置に変更した場合にも、Ｘ線放射窓の過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができることは既に説明した通りである。  
この発明は、上記Ｘ線管及びＸ線管装置に限らず、各種Ｘ線管及びＸ線管装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１５２】
１…固定体、１Ｓ…他の軸受面、１ａ…パターン部、２…回転体、２Ｓ…軸受面、３…液体金属潤滑材、７…冷却液、９…集束電極、１０…Ｘ線管装置、２０…ハウジング、３０…Ｘ線管、３１…真空外囲器、３２…真空容器、３３…Ｘ線放射窓、３４…金属表面部、３５…陽極ターゲット、３５ｂ…ターゲット面、３６…陰極、４０…高電圧絶縁部材、５１…管部、５２…環部、５３…冷却液、６０…等電位面形成電極、６１…等電位面、６２…Ｘ線通過孔、７０…磁場偏向電極、８０…静電偏向電極、９０…ポンプユニット、Ａ…長軸、Ｃ１…導入路、Ｃ２…排出路、Ｃ３…通路、Ｆ…焦点、ＬＰ１，ＬＰ２…垂線、ＬＣ…線、ＰＡ…交点、Ｐ１…第１交点、Ｐ２…第２交点、Ｓ…延長平面、α…第１角度、β…第２角度。
【図１】
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【図２】
2010262784.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010262784.tif 000008
【図７】
2010262784.tif 000009
【図８】
2010262784.tif 000010
【図９】
2010262784.tif 000011
【図１０】
2010262784.tif 000012
【図１１】
2010262784.tif 000013
【図１２】
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