(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止される管内に収容され電子を射出するカソードと、
このカソードと対向して配置される円盤状のターゲットと、
このターゲットをその一方の側の端部で保持し、回転子を有するシャフトと、
このシャフトの他方の側を保持する面と、ハウジング容器に固定する固定部を有し、前記シャフトがターゲットの方向へ熱膨張して伸長するとき、当該シャフトの伸長を前記保持する面と前記固定部との間の長さの熱による伸びで相殺して前記ターゲットの変位を相殺する取付部材とを有することを特徴とするＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴスキャナ装置等に使用されるＸ線管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からＸ線ＣＴスキャナ装置等には回転陽極Ｘ線管が使用されており、この回転陽極Ｘ線管は通常、発熱量が大きい。この様な回転陽極Ｘ線管の構造の一例を図４に示す。図４を参照するに、陽極シャフト９に支持された円板状ターゲット１１を、真空状態にしたインサートチューブ１内で高速回転させ、カソード１５から発射させた電子を円板状ターゲット１１の傾斜面とした焦点１３に衝突させ、焦点１３から発射されるＸ線をインサートチューブ１の側面から外部に放射させるようにしている。
【０００３】
図５は従来のＸ線管の取付状態を示す図である。図５を参照するに、回転陽極Ｘ線管は冷却用の絶縁油が充填されたハウジング容器３１の中に収められており、回転陽極Ｘ線管はインサートチューブ１外に突き出ている陽極シャフト９の末端を固定部５として固定具３９に取り付けて、固定具３９をハウジング容器３１中に固定するようにし、ハウジング容器３１の下部に設けられた放射口４１よりＸ線を放射するようにしていた。
【０００４】
インサートチューブ１外の陽極シャフト９の側面部に位置する所に、ステータコイル３３が設けられており、陽極シャフト９の一部をベアリング等で支えられた回転子構造にし、ステータコイル３３で回転子を高速回転させるようにし、回転子に直結されている円板状ターゲット１１を回転させていた。
【０００５】
なお、ベローズ３５がハウジング容器３１の右側面に設けられているが、ハウジング容器３１内に充填されている絶縁油の体積膨脹対策用の空間であり、側面に空気出入口の開口３７を設けて、空間の大きさを変化させて内圧を調整するものである。
【０００６】
円板状ターゲット１１が表面に衝突する電子のエネルギにより徐徐に温度上昇する際に、熱伝導による熱拡散のため、時間の経過と共に円板状ターゲット１１全体も温度上昇し、さらに陽極シャフト９をも温度上昇させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の回転陽極Ｘ線管の取付方法は、陽極シャフト９の末端を固定部５として固定具３９に取り付けるようにし、陽極シャフト９で支持された円板状ターゲット１１の傾斜面（焦点１３）に電子を衝突させて、インサートチューブ１の下部側面からＸ線を放射するようにしている。そのため、陽極シャフト９が温度上昇し熱膨張により長さが変化すると焦点１３が移動し、Ｘ線が放射される方向が振れるようになり、検出側においてＸ線撮像装置等で、特に薄いスライス像を作るためのスリットを含む光学系に変化をもたらすようになる。これにより、同一Ｘ線測定条件下であっても得られるデータが変動し、得られる画像にアーチファクトを発生させるといった問題が生じ、この補正のためハード及びソフト面で複雑な補正手段を講じて補正を行わなければならなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、シャフトが温度上昇して熱膨張しても焦点が移動しないＸ線管及びその取付部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本願発明のＸ線管は、封止される管内に収容され電子を射出するカソードと、このカソードと対向して配置される円盤状のターゲットと、このターゲットをその一方の側の端部で保持し、回転子を有するシャフトと、このシャフトの他方の側を保持する面と、ハウジング容器に固定する固定部を有し、前記シャフトがターゲットの方向へ熱膨張して伸長するとき、当該シャフトの伸長を前記保持する面と前記固定部との間の長さの熱による伸びで相殺して前記ターゲットの変位を相殺する取付部材とを有することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本願発明のＸ線管は、電子を射出するカソードと対向して配置されるターゲットをシャフトの一方の側の端部で保持し、このシャフトがターゲットの方向へ熱膨張して伸長するとき、このシャフトの他方の側に設けられた取付部材が当該シャフトの伸長を相殺する方向に熱膨張してターゲットの変位を相殺するので、ターゲットの位置を常に同一に保つことが出来る。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るＣＴ用Ｘ線管の取付方式の一実施例を示す構造図であり、図中、図４で示したものと同一のものは同一の記号で示している。
【００１３】
取付具３としては、例えば、一端を開口部１７とし他端を終端面１９とした円筒形状のものを用い、開口部１７の大きさをインサートチューブ１の陽極シャフト９側を挿入できる大きさとし、終端面１９でインサートチューブ１外の陽極シャフト９の固定部５を保持するようにしている。
【００１４】
開口部１７の外側には取付具３の固定部７を設けて、固定部７を他の装置、例えば図５に示すようなハウジング容器３１の内部に固定して、ＣＴ用Ｘ線管を定置させるようにする。
【００１５】
円板状ターゲット１１からの熱は、熱伝導による熱拡散のため、時間の経過と共に陽極シャフト９及び取付具３に伝えられる。
従って、温度上昇による陽極シャフト９の長手方向の伸びは、温度上昇による取付具３の固定部７と終端面１９間の長さの伸びで吸収して、ターゲット１１をほぼ所定位置に定置させることが可能となり、ターゲット１１に設けられた焦点１３が移動しないように補正して、Ｘ線が放射される方向が振れないようにすることができる。
【００１６】
図２（Ａ）は、本実施例におけるＣＴ用Ｘ線管の取付を示す図であり、（Ｂ）は材質選択の説明図である。
固体の線膨脹係数をαとし、０°Ｃにおける長さをＬ０とし、ｔ°Ｃにおける長さをＬｔとすると、線膨脹係数αは次のように定義される。
【００１７】
【数１】
α＝（１／Ｌ０）・（ｄＬｔ／ｄｔ）                  （１）
図２（Ａ）において、陽極シャフト９の０°Ｃにおける長さをＬ１とし、取付具３の陽極シャフト９に沿った固定部７と終端面１９間の０°Ｃにおける長さをＬ２とし、各々の材料の膨脹係数をαＩ及びα２すると、（１）式より、
【００１８】
【数２】
ｄＬ１＝αＩ・Ｌ１・ｄｔ                            （２）
ｄＬ２＝α２・Ｌ２・ｄｔ                            （３）
図２（Ｂ）は材質選択の説明図であり、各材料の線膨脹係数を示している。
【００１９】
例えば、陽極シャフト９の材質を線膨脹係数５．１×（１０の−６乗）のニッケル鋼とし、取付具３の材質を線膨脹係数２７．５×（１０の−６乗）のジュラルミンとし、陽極シャフト９の方が発熱体に近いため、陽極シャフト９と取付具３の温度勾配を２：１とし、陽極シャフト９の０°Ｃにおける長さを１００ｍｍとしたとする。
【００２０】
温度上昇による陽極シャフト９の長手方向の伸びを取付具３の伸びで吸収するためには、（２）式＝（３）式の関係が成り立つ必要があり、従って、（２）及び（３）式に上記値を代入し演算すると、
Ｌ２＝（５．１／２７．５）・１００・２
であり、これからＬ２はおおよそ３７ｍｍであることが算出される。
【００２１】
従って、取付具３の陽極シャフト９に沿った固定部７と終端面１９間の０°Ｃにおける長さを３７ｍｍとすれば、温度上昇による陽極シャフト９の長手方向の伸びを、温度上昇による取付具３の固定部７と終端面１９間の長さの伸びで吸収することができる。
【００２２】
従って、ターゲット１１をほぼ所定位置に定置させることが可能となり、ターゲット１１に設けられた焦点１３が移動しないように補正して、Ｘ線が放射される方向が振れないようにすることができる。
【００２３】
図５に示すステータコイル３３は、取付具３の固定部７よりインサートチューブ１の中央側に配置するようにして、陽極シャフト９の一部に構成した回転子を回転させる。
【００２４】
なお、取付具３を陽極シャフト９の温度変化量に近づけるため、取付具３を取付具３の外周部から断熱する断熱措置を施すようにしても良い。
図３は、本発明に係るＣＴ用Ｘ線管の他の実施例を示す構造図であり、図中、図１で示したものと同一のものは同一の記号で示している。
【００２５】
図１の実施例との相違は、円筒形状の直径を大きくした取付具２１を用いるようにした点である。
図１の実施例と同様に、取付具２１は、一端を開口部２７とし他端を終端面２５とした円筒形状のものを用い、開口部２７の大きさをインサートチューブ１の円板状ターゲット１１の取付部の最大直径とほぼ等しくし、終端面２５でインサートチューブ１外の陽極シャフト９の固定部５を保持するようにし、開口部２７の外側には取付具２１の固定部２３を設けて、固定部２３を他の装置、例えば図５に示すようなハウジング容器３１の内部に固定して、ＣＴ用Ｘ線管を定置させるようにする。
【００２６】
このように構成すれば、取付具２１は発熱部である円板状ターゲット１１、あるいは陽極シャフト９の輻射熱を受け、この熱を利用して取付具２１の陽極シャフト９に沿った固定部２３及び終端面２５間の長さの伸びで、焦点１３の位置が移動しないように補正して、Ｘ線が放射される方向が振れないようにすることができる。
【００２７】
図５に示すステータコイル３３は、取付具２１の円筒形状の中に収めるようにして、陽極シャフト９の一部に構成した回転子を回転させる。
なお、上記実施例では取付具３及び２１の形状を円筒形状として示しているが、円筒形状に限定されるものではなく、断面形状が略コ字状に形成されたものを使用すれば方形でも楕円形でも良く、さらには筒状に限定されるものでも無い。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、温度上昇による陽極シャフト９の長手方向の伸びと、温度上昇による取付具３、あるいは取付具２１の固定部と保持部間の長さの伸びとが、ほぼ同じとなるように使用する材料を選択することにより、陽極シャフト９が温度上昇しても、ターゲット１１をほぼ所定位置に定置させることが可能となり、ターゲット１１に設けられた焦点１３が移動しないように補正して、Ｘ線が放射される方向が振れないようにすることができる。
【００２９】
従って、焦点１３の熱による移動を自動的に取付具３、あるいは取付具２１で補正できるようになり、従来行われてきたシステムとしての複雑な補正や、補正のため大量のデータを用意するといったことは不必要となるためコストを低減させ、また補正のための処理が不要となるため処理速度を向上させ、補正のための補正データの更新等の定期的保守が不要になるといった効果がある。
【００３０】
尚、本実施例では取付具の伸長方向が陽極シャフトの伸長方向と同一軸上で反対方向の場合について説明したが、これに限定されること無く、例えば陽極シャフトの軸に平行な軸上で合っても良い。また、陽極シャフトの伸長量が相殺されれば良いことから、陽極シャフトの伸長方向とは所定の角度を有して取付具を配設するようにしても良い。この様にすることにより、陽極シャフトの材質と取付具の材質の差異によって生じる熱膨張の温度勾配の差を前記所定の角度の調整によって解消することが可能となる。具体的には取付具の形状を円錐台状にしても良く、この場合、ターゲットの焦点面の幅内で行われることが好ましい。従って、ターゲットの焦点面の幅を拡げてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、温度上昇によるシャフトの伸びを取付部材の熱膨張により相殺することができるため焦点の移動を防止することが可能となる。又、焦点の移動を防止するための複雑な補正が不必要でありコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線管の一実施例を示す構造図である。
【図２】（Ａ）は、本発明のＸ線管の取付方式の原理を示す原理図であり、（Ｂ）は材質選択の説明図である。
【図３】本発明に係るＸ線管の取付方式のその他の実施例を示す構造図である。
【図４】Ｘ線管の構造図である。
【図５】従来例のＸ線管の取付状態を示す構造図である。
【符号の説明】
１  インサートチューブ
３、２１  取付具
５、７、２３、  固定部
９  陽極シャフト
１１  ターゲット
１３  焦点
１５  カソード
１７、２７  開口部
１９、２５  終端面
３１  ハウジング容器
３３  ステータコイル
３５  ベローズ
３７  開口
３９  固定具
４１  放射口
【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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