(57)【要約】  紫外線レーザを用いるタイプのＸ線発生装置において、医療用Ｘ線照射装置への応用およびＸ線発生の安定化を図る。  Ｘ線照射装置は、内部に管路を有する可撓管と、管路内に挿入され、紫外線レーザを伝搬する紫外線用ファイバとを有する可撓管部と、紫外線ファイバからから放出される紫外線レーザを受光して電子線を放出する電子線放出素子と、電子線放出素子から放出される電子線を受けてＸ線を放出する金属片と、金属片から放出されるＸ線を透過させるＸ線透過窓とを有するヘッド部とを備える。可撓管部の一端側から紫外線レーザが紫外線用ファイバの一端に対して照射されると紫外線用ファイバ内を伝搬した紫外線レーザが紫外線用ファイバの他端から電子線放出素子に対して照射されるように、ヘッド部が可撓管部の他端側に配設される。ヘッド部の内部において、少なくとも電子線放出素子と金属片との間の空間が真空領域とされる。
2013035823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に管路を有する可撓管と、該管路内に挿入され、紫外線レーザを伝搬する紫外線用ファイバとを有する可撓管部と、
前記紫外線ファイバからから放出される紫外線レーザを受光して電子線を放出する電子線放出素子と、該電子線放出素子から放出される電子線を受けてＸ線を放出する金属片と、該金属片から放出されるＸ線を透過させるＸ線透過窓とを有するヘッド部と、
を備えるＸ線照射装置であって、
前記可撓管部の一端側から紫外線レーザが前記紫外線用ファイバの一端に対して照射されると該紫外線用ファイバ内を伝搬した紫外線レーザが該紫外線用ファイバの他端から前記電子線放出素子に対して照射されるように、前記ヘッド部が前記可撓管部の他端側に配設され、
前記ヘッド部の内部において、少なくとも前記電子線放出素子と前記金属片との間の空間が真空領域とされることを特徴とするＸ線照射装置。
【請求項２】
紫外線レーザを伝搬する紫外線用ファイバと、
前記紫外線ファイバからから放出される紫外線レーザを受光して電子線を放出する電子線放出素子と、
該電子線放出素子から放出される電子線を受けてＸ線を放出する金属片と、
該金属片から放出されるＸ線を透過させる透過窓と、
内部に管路を有する可撓管であって、該管路内に前記光ファイバが挿入されるとともに、前記電子線放出素子、前記金属片、および前記透過窓が配設される可撓管と、を備えるＸ線照射装置であって、
前記可撓管の一端側から紫外線レーザが前記紫外線用ファイバの一端に対して照射されると該紫外線用ファイバ内を伝搬した紫外線レーザが該紫外線用ファイバの他端から前記電子線放出素子に対して照射されるように、前記電子線放出素子が前記可撓管の他端側近傍の管路内部に配設され、
前記可撓管の管路内部において、少なくとも前記電子線放出素子と前記金属片との間の空間が真空領域とされることを特徴とするＸ線照射装置。
【請求項３】
前記可撓管の一端側に配設され、前記可撓管の管路内部を真空引きする真空ポンプを更に備え、
前記真空領域と前記可撓管の管路とが連通していることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線照射装置。
【請求項４】
前記可撓管の一端側に配設された真空ポンプを更に備え、
前記可撓管は前記管路とは別の管路を更に有し、
前記真空ポンプは前記別の管路内部を真空引きするように構成され、
前記真空領域と前記別の管路とが連通していることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線照射装置。
【請求項５】
前記可撓管の一端側に配設され、還元ガスを供給する還元ガス供給装置と、
前記可撓管内部に配設され、前記還元ガスを前記還元ガス供給装置から前記真空領域まで供給する還元ガス供給通路と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の一つに記載のＸ線照射装置。
【請求項６】
前記可撓管の一端側に配設され、還元ガスを供給する還元ガス供給装置を更に備え、
前記可撓管は前記管路とは別の管路を更に有し、
前記別の管路は、前記還元ガスを前記還元ガス供給装置から前記真空領域まで供給するための還元ガス供給通路として機能することを特徴とする請求項１乃至４の一つに記載のＸ線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はX線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
省スペース、省エネルギー、可搬性及びＸ線による被爆量を最小化すること等の要請からＸ線発生装置を小型化する開発が進められている。
Ｘ線発生装置は、電子源から放出された電子線を、高電位発生源によって生成した高電界により高エネルギーに加速し、その電子線を金属片へ照射させ、この金属片からＸ線を放出させる構造が一般的である。
例えば特許文献１に記載のＸ線発生装置では、電子源として、電界放射型カーボンナノチューブカソードを用いた小型Ｘ線管及びこのＸ線管へ高電圧超短パルスを印可するための高電位発生源および高周波同軸ケーブルが利用されている。
また、ペルチェ素子により焦電体を加熱して焦電体から放出される電子を銅片へ照射し、銅片からＸ線を放出するタイプのＸ線発生装置も提案されている（非特許文献１）
本件発明に関連する技術として非特許文献２〜４も参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０９０９１０号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／１１６７０９Ａ１
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Published online 31 January 2005 in Wiley InterScience. DOI: 10.1002/xrs.800
【非特許文献２】焦電結晶とレーザー光を用いたＸ線源の開発、第４４回Ｘ線分析討論会、２００８年１０月１８日、Ｐ２１
【非特許文献３】Nd:YAGレーザー誘起によるLi批03結晶からの電子放出  第57回応用物理学関係連合講演会  講演予稿集(2010)
【非特許文献４】Electron emission form LiNO3 crystal excited by ultraviolet laser, J. Vac. Sci. Technol. B 28(2), Mar/Apr 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のＸ線発生装置はいずれも小型化の要請を達成するものであるが、本発明者の検討によれば、下記の課題が存在する。
小型Ｘ線発生装置の一つの用途として、これを体内へ挿入してガン細胞へ直接Ｘ線を照射して行うガン治療がある。かかる見地から電界放射型カーボンナノチューブカソードを用いるタイプを検討すると、このタイプではカソードへ高電圧の印加が必要なので、たとえ絶縁性の同軸ケーブルを用いるとしても、治療現場での使用に抵抗感がある。
また、焦電体を用いるタイプではペルチェ素子の上に焦電体が載置され、このペルチェ素子で焦電体を加熱して当該焦電体から電子を放出させている。したがって、ペルチェ素子へ印加する電圧に高電圧を必要としない。しかしながら、昇温状態の焦電体からは冷却時にも電子の放出が継続するので、Ｘ線発生のオン・オフ制御が困難になる。電子非放出の状態まで焦電体全体を完全に冷却するのには時間を要するからである。
非特許文献３及び非特許文献４に開示の方法においても安定して、例えばガン治療用として充分な強度のＸ線を放出させることは困難であった。【０００６】
本発明者は先の出願（ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００２４８９）において焦電体へ紫外線レーザを照射することにより焦電体から電子線を放出させる方式の新規なＸ線発生装置を提案している。紫外線レーザを利用することにより、従来問題となっていた上記のような高電圧の印可に起因する課題、およびＸ線発生のオン・オフ制御の困難性の課題に対して解決が与えられた。しかし、より実用的な応用に向けて検討すべき課題があった。例えば、当該装置を体内に挿入して用いるガン治療用Ｘ線照射装置として利用する場合、患者の体内の照射対象部位にまで、当該装置のＸ線放出部分をどのようにして送り込むかという課題があった。また、Ｘ線の安定的発生にはまだ改善の余地があった。
そこで、本発明者は当該Ｘ線発生装置につき更に検討を重ね、医療用X線照射装置としての応用について検討を行うとともに、Ｘ線の発生の安定化を図った。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の目的の一つは、紫外線レーザを用いるタイプのＸ線発生装置を、実用性に優れたX線照射装置、特に医療用に用いられる体内挿入型Ｘ線照射装置として提供することにある。
この発明の別の目的は、紫外線レーザを用いるタイプのＸ線照射装置において、Ｘ線の発生の安定化を図ることにある。【０００８】
本発明者はX線発生装置を体内挿入型Ｘ線照射装置として応用する場合に、その使用性を向上させる方策を検討した。そこで、本発明の第１の局面は次のように規定される。即ち、
内部に管路を有する可撓管と、該管路内に挿入され、紫外線レーザを伝搬する紫外線用ファイバとを有する可撓管部と、
前記紫外線ファイバからから放出される紫外線レーザを受光して電子線を放出する電子線放出素子と、該電子線放出素子から放出される電子線を受けてＸ線を放出する金属片と、該金属片から放出されるＸ線を透過させるＸ線透過窓とを有するヘッド部と、
を備えるＸ線照射装置であって、
前記可撓管部の一端側から紫外線レーザが前記紫外線用ファイバの一端に対して照射されると該紫外線用ファイバ内を伝搬した紫外線レーザが該紫外線用ファイバの他端から前記電子線放出素子に対して照射されるように、前記ヘッド部が前記可撓管部の他端側に配設され、
前記ヘッド部の内部において、少なくとも前記電子線放出素子と前記金属片との間の空間が真空領域とされることを特徴とするＸ線照射装置。【０００９】
Ｘ線照射装置を体内挿入型Ｘ線照射装置として応用する場合、上記のごとく、可撓管を有する可撓管部を備えることにより、Ｘ線源であるヘッド部を、患者体内の照射対象部位まで正確に導くことができ、かつ、照射後には装置を体外へと確実に抜き出すことができる。更に、前記ヘッド部において、少なくとも前記電子線放出素子と前記金属片の間の空間が真空領域とされることにより電子線の放出が安定化し、もってＸ線の安定的発生が図られる。【００１０】
この発明に用いられる電子線放出素子としては、焦電体としてのＬｉＮｂＯ３単結晶やＬｉＴａＯ３単結晶等を挙げることができる。その他PLZT（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）等の強誘電体の物質を用いることができる。また、可撓管材質としては、必要に応じて種々の材質（塩ビ、シリコン、ポリエチレン、ナイロン、ウレタン、フッ素樹脂等）を用いることができる。【００１１】
本発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
紫外線レーザを伝搬する紫外線用ファイバと、
前記紫外線ファイバからから放出される紫外線レーザを受光して電子線を放出する電子線放出素子と、
該電子線放出素子から放出される電子線を受けてＸ線を放出する金属片と、
該金属片から放出されるＸ線を透過させる透過窓と、
内部に管路を有する可撓管であって、該管路内に前記光ファイバが挿入されるとともに、前記電子線放出素子、前記金属片、および前記透過窓が配設される可撓管と、を備えるＸ線照射装置であって、
前記可撓管の一端側から紫外線レーザが前記紫外線用ファイバの一端に対して照射されると該紫外線用ファイバ内を伝搬した紫外線レーザが該紫外線用ファイバの他端から前記電子線放出素子に対して照射されるように、前記電子線放出素子が前記可撓管の他端側近傍の管路内部に配設され、
前記可撓管の管路内部において、少なくとも前記電子線放出素子と前記金属片との間の空間が真空領域とされることを特徴とするＸ線照射装置。
このような構成によっても、上記第１の局面と同様の効果が得られる。【００１２】
本発明の第３の局面によれば、上記第１または第２の局面によるＸ線照射装置において、前記可撓管の一端側に配設され、前記可撓管の管路内部を真空引きする真空ポンプを更に備え、前記真空領域と前記可撓管の管路内部とが連通していることを特徴とする。【００１３】
このように、真空ポンプにより可撓管の管路内部を真空引きすることにより、可撓管の管路内部と連通する真空領域も併せて真空引きすることができるので、効率的に真空を維持することができる。【００１４】
本発明の第４の局面によれば、上記第１または第２の局面によるＸ線発生装置において、前記可撓管の一端側に配設された真空ポンプを更に備え、前記可撓管は前記管路とは別の管路を更に有し、前記真空ポンプは前記別の管路内部を真空引きするように構成され、前記真空領域と前記別の管路とが連通していることを特徴とする。
本局面は、可撓管としてマルチルーメンチューブを利用することを想定している。このことにより、真空領域を真空引きするための通路を簡便に構築することができる。【００１５】
また、本発明者は電子線放出素子としての焦電体に対して還元ガスを供給し続けることにより、X線の発生が安定化することを見出し、以下の発明を完成させた。
即ち、本発明の第５の局面によれば、上記第１乃至第４の一つの局面によるＸ線照射装置において、前記可撓管の一端側に配設され、還元ガスを供給する還元ガス供給装置と、前記可撓管の管路内部に配設され、前記還元ガスを前記還元ガス供給装置から前記真空領域まで供給する還元ガス供給通路と、を更に備えることを特徴とする。【００１６】
このように、還元ガスを真空領域にまで供給することにより、焦電体表面に電荷が連続して供給され、安定的に電子が発生し、もってＸ線発生が安定的に行われ得る。【００１７】
本発明の第６の局面によれば、上記第１乃至第４の局面の一つによるＸ線照射装置において、前記可撓管の一端側に配設され、還元ガスを供給する還元ガス供給装置を更に備え、前記可撓管は前記管路とは別の管路を更に有し、前記別の管路は、前記還元ガスを前記還元ガス供給装置から前記真空領域まで供給するための還元ガス供給通路として機能することを特徴とする。
本局面は、可撓管としてマルチルーメンチューブを利用することを想定している。このことにより、還元ガス供給通路を簡便に構築することができる。【００１８】
紫外線レーザ発生装置として、例えばＹＡＧレーザ発振機を用いることができる。この紫外線発振機により発せられた紫外線を紫外線用の光ファイバの一端へ導入し、光ファイバの他端を素子のレーザ受光面へ対向させる。III族窒化物系化合物半導体からなる紫外線発生レーザダイオード若しくは発光ダイオードを用いることもできる。より高出力が必要な場合はエキシマレーザ発振機を用いることが好ましい。
紫外線レーザはパルス光であっても、連続光であってもかまわず、十分な光量があれば、紫外線ランプも可能である。【００１９】
紫外線の波長は電子線放出素子を透過しないものとし、例えば３００ｎｍ以下とする。かかる短波長の紫外線はその殆どが電子線放出素子である焦電体最表面に吸収されるので高いエネルギー変換効率を確保できるからである。【００２０】
紫外線レーザは、電子線放出素子としての焦電体において金属片と対向する面と反対側の面へ照射することが好ましい。これにより、金属片、電子線放出素子及び紫外線用ファイバを直列に配置可能となり、装置の組みつけが容易になる。
紫外線が照射される面は焦電体の負極面とする。
電子線放出素子としての焦電体において金属片と対向する面（電子線放出面）に微細加工を施してその表面に突起を形成し、電子線放出の促進を図ることができる。
金属片には銅若しくは銅合金の薄板を採用することができる。勿論、照射された電子に対応してＸ線を放出できれば銅以外の金属、例えばアルミニウム若しくはアルミニウム合金を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態のＸ線照射装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のＸ線照射装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のＸ線照射装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態のＸ線照射装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態のＸ線照射装置の概略構成を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態のＸ線照射装置の概略構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の複数の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態のＸ線照射装置１の構成を示す模式図である。このＸ線照射装置１は生体の内腔、血管等の器官の内部、あるいは、生体に穿孔した穴等へ挿入することに好適なカテーテルとして構成される。
このＸ線照射装置１はヘッド部１０、可撓管部４０及び制御部５０を備えてなる。
ヘッド部１０は、雄螺子部１３を一端側近傍の外周部分に有する円筒形の筐体１１を備える。筐体１１において雄螺子部１３と反対側の先端面の中心位置にはＸ線透過窓１２が備えられ、Ｘ線透過窓１２と反対側の端部（つまり雄螺子部１３側端部）の内周側には電子線放出素子としての円柱状の焦電体（ＬｉＮｂＯ３単結晶）２０（断面の直径：５ｍｍ）がはめ込まれている。筐体１１内部の焦電体２０とＸ線透過窓１２との間には銅片２５が配置されている。筐体１１は、その内部が１０−3〜１０−4Ｔｏｒｒ程度の真空状態となるよう密閉構造とされている。ただし、筐体１１内部は、少なくとも焦電体２０と銅片２５との間が真空状態となっていれば良い。
焦電体２０において、銅片２５に対向する電子放出面２３にはエッチングにより微細加工を施して、好ましくは表面に針状の突起を形成する。
【００２３】
ここに、電子線放出素子としての焦電体の全周面を筺体へ密着させて電子線放出能力、ひいてはＸ線放出能力は維持される。
焦電体の全周面が筺体等の他の要素と接触していると、それらの界面においては空間（真空状態の場合も含む）に比べて電気的なパスが形成されやすい。
本発明者の検討によれば、焦電体の全周面を他の要素に接触させても、焦電体のレーザ受光面と電子線放出面との間に十分な電位差を得ることができた。
焦電体の周面に接触させる要素の形成材料として樹脂等の絶縁性物質はもとより、導電性金属（鋼材）を接触させたときにも、焦電体の両面間に電位差を得ることができた。なお、焦電体の周面に導電性金属を接触させた場合は、樹脂を接触させた場合に比べて、焦電体の両面間に得られる電位差は小さくなった。
【００２４】
本発明者の検討によれば、タンタル酸リチウムを短い円柱状の焦電体として４００ｍｗの紫外線レーザを照射する条件において、（１）焦電体の周囲が真空（１０−２Ｔｏｒｒ）、（２）焦電体を塩化ビニル製のパイプへ嵌めこんだとき（目視では隙間なく）、（３）焦電体を金属（鋼材）管へ嵌めこんだとき（目視では隙間なく）に焦電体の両面間の電位差はそれぞれ（１）の場合が１３ｋＶ、（２）の場合が７ｋＶ、（３）の場合が２ｋＶであった。
これにより、焦電体を筺体へ組み付けるに際し、焦電体を筺体へ無理嵌めしたり、焦電体の周面と筺体の内周面と接着材で固定したりと、簡易な方策の採用が可能となる。もちろん、焦電体の周面の一部のみが筺体と接続するようにすれば、焦電体のレーザ受光面と電子線放出面との間により大きな電位差を確保できる。
筺体の内周面及び又は焦電体の周面へ、周方向若しくは軸方向に連続するリブ若しくは溝を設けるか、又は凹凸を設けることとで、焦電体の周面と筺体との接続を部分的とすることができる。
焦電体の周面へ接続する要素を熱伝導性の高い材料で形成すれば、焦電体が昇温することを未然に防止できる。例えば、焦電体に接する部分を樹脂等の絶縁性材料で形成し、焦電体の両面（紫外線レーザ照射面と電子線放射面）間が導通することを防止しつつ、その外側に金属材料を存在させることにより、焦電体の両面に高い電位差を確保しつつ、焦電体の熱を効率よく外部へ逃がせられる。かかる構造は、焦電体の周面と金属管の内周面との間に絶縁性の接着材層と存在させることにより得られ、極めて工作が容易となることがわかる。
【００２５】
可撓管部４０は、光ファイバ４３を可撓管４１に挿通し、一対のスペーサ４４にて光ファイバ４３の両端部を可撓管４１の両端近傍の内周面に対して固定することにより構成される。光ファイバ４３は紫外線用のものとし、例えばコア部には石英ガラスを用いることができる。可撓管部４０の先端部側の内周面は雌螺子部４５とされ、ヘッド部１０の雄螺子部１３と螺合される。ただし、ヘッド部１０と可撓管部４０の結合方法は螺合に限定されず、嵌合または、接着剤による接着でも良く、これらの方法を適宜組み合せても良い。いずれの場合でも、ヘッド部１０と可撓管部４０の結合部から液体が侵入しない程度のシール性の確保が要求される。光ファイバ４３は、ヘッド部１０側の端部が焦電体２０における銅片２５と反対側の端面（レーザ受光面２１）に対向するよう配設される。
【００２６】
制御部５０は紫外線レーザ発生装置５１及びそのドライバ５２を備える。符号５５はドライバ５２を制御する制御装置である。
紫外線レーザ発生装置５１の光放出部は可撓管部４０の基端の光ファイバ４３の一端に対向し、この光ファイバ４３の一端へ紫外線レーザを入射する。
紫外線レーザ発生装置５１としてはＹＡＧパルスレーザ発振機を用いることができ、ドライバ５２によりその出力が制限されている。紫外線レーザの波長は焦電体２０の活性化（即ち、当該焦電体２０から電子線を放出させること）が可能であれば特に制限されるものではないが、焦電体２０の透過波長より短いことが好ましい。紫外線レーザの波長は３００ｎｍ以下とすることが好ましい。かかる短波長の紫外線はその殆どが焦電体最表面に吸収されるので高いエネルギー変換効率を確保できるからである。本実施形態のＹＡＧパルスレーザ発振機の定格は波長：約２５０ｎｍ、パルス幅：１００μｍ、最大出力：約３５０ｍＪである。
【００２７】
上述のように、光ファイバ４３の他端は、焦電体２０のレーザ受光面２１に対向している。そのため、紫外線レーザ発生装置５１から光ファイバ４３の一端に入射した紫外線レーザは、光ファイバ４３の内部を伝搬した後、光ファイバ４３の他端から放出され、焦電体２０のレーザ受光面２１に照射される。これにより焦電体２０が活性化し、レーザ受光面２１と反対側の電子線放出面２３から電子を放出する。放出された電子は、銅片２５に照射される。すると、銅片からＸ線が放出され、当該Ｘ線はＸ線透過窓１２を通じてＸ線照射装置１の外部に位置する照射対象へと照射される。
【００２８】
図２に、本発明の第２の実施形態のＸ線照射装置６０を示す。なお、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図２の例では、ヘッド部１０と可撓管部４０の接続を、筐体１１の内周面に設けた雌螺子部１４と、可撓管４１の外周面に設けた雄螺子部４６を螺合することにより行う。ただし、ヘッド部１１と可撓管部４１の結合方法は螺合に限定されず、嵌合でもよく、接着剤による接着でも良く、これらの方法を適宜組合しても良い。
【００２９】
更に、図１の実施形態とは異なり、図２の実施形態においては、銅片２５とＸ線透過窓１２との間の空間が設けられていない。即ち、銅片２５とＸ線透過窓１２とが互いに面接触するように設けられている。また、図１の実施形態では、筐体１１の開口に対して焦電体２０を直接はめ込むことにより筐体１１内部の密閉性を確保していたが、図２の実施形態では、焦電体１１を載置した焦電体保持部材２４を筐体１１の開口にはめ込むことにより筐体１１内部の密閉性を確保する。そのため、焦電体１１の外径を筐体１１の内径より小さくすることができる。しかも、焦電体１１の外径寸法に要求される精度を低減させることができるため、焦電体１１の歩留まりが向上する。焦電体保持部材２４の材質としては、石英ガラス等、紫外線領域波長のレーザを透過可能な材質を用いる。
【００３０】
上記図１または図２の例において、ヘッド部１０を取り外し可能とする場合は、ヘッド部１０のみをディスポーザブルタイプとすることができる。また、ヘッド部１０を繰返し使用する場合には、レーザ受光面２１が筐体１１の外表面の一部となっていることから、受光面２１のクリーンアップを容易に行えるので、ヘッド部１０の寿命が向上する。
【００３１】
図３に本発明の第３の実施形態のＸ線照射装置７０を示す。図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
上記図１、２の例では、ヘッド部と可撓管部とが別体として構成されていたが、図３の例ではこれらが一体の可撓管部７１として構成されている。即ち、図３に示すように、可撓管部７１を構成する可撓管４１の先端部付近の管路内部に、焦電体２０、銅片２５およびＸ線照射窓１２が挿入されている。更に焦電体２０の紫外線受光面２１に端部が対向するように光ファイバ４３が可撓管４１の管路内部に挿入されている。本実施形態では、Ｘ線照射窓１２および焦電体２０を可撓管４１の管路内周面に対して各々取り付けるためのスペーサ１５、１６が用いられる。
【００３２】
本実施形態のＸ線照射装置７０は更に真空ポンプ５３を有する。真空ポンプ５３は、吸引経路４７を通じて焦電体２０と銅片２５の間の空間を真空引きするために用いられる。そのため、吸引経路４７は可撓管４１の管路を通じて、焦電体２０と銅片２５の間の空間と連通している。また、当該連通のため、スペーサ１６、４４にはそれぞれ開口１７、４８が設けられている。真空ポンプ５３は制御装置５５と電気的に接続され、制御装置５５により制御される。筐体１１の内部が１０−2〜１０−4Ｔｏｒｒ程度の真空状態に維持されるよう、真空ポンプ５３の動作が制御される。
【００３３】
Ｘ線を長期にわたって安定して出力する方策を検討した。焦電体が存在する真空容器内に還元性ガスとしてイソプロピルアルコールを導入した。
図４に示す本発明の第４の実施形態のＸ線照射装置８０は、焦電体２０と銅片２５の間の空間へ、イソプロピルアルコールを導入する構成を有する例である。即ち、図４のＸ線照射装置８０は、図３の装置７０の構成に加えて還元ガス供給装置５４を備えており、当該還元ガス供給装置５４は、制御装置５５の制御に基づき、還元ガス供給管５６を通じて、還元ガスとしてのイソプロピルアルコールを、焦電体２０と銅片２５の間の空間に対して供給する。還元ガス供給管５６は、可撓管４１の管路内においてスペーサ１６、４４にそれぞれ設けられた開口１８、４９に挿通され、焦電体２０と銅片２５の間の空間近傍に開口端部を有する。焦電体２０と銅片２５の間の空間内圧力は常に２〜３×１０−２torrとなるように、真空ポンプ５３による真空引きが継続される。容器に対する還元性ガスの供給部位は特に限定されるものではないが、電子線放出面へ当該ガスが効率的に供給されるようにすることが好ましい。本実施形態においては、還元ガス供給管５６の開口端部は、焦電体２０を挟んで、スペーサ１６の開口１７と反対側に設置されている。
【００３４】
Ｘ線放出の前提として、焦電体２０から銅片２５へ電子が放射されるので、焦電体２０の電子放出面２３に電子を供給することが重要となる。このためには、電子放出面２３に水素結合を持たせることが重要となり、そこで還元性を有するイソプロピルアルコールは電子供給源となる。還元性を持つ他のアルコール類や水素ガスを還元性ガスとして用いることができる。
焦電体２０の電子放出面２３に水素結合を持たせる必要上、還元性ガスの供給時にはレーザを停止して、当該電子放出面２３を非活性化する。
即ち、焦電体等の電子線放出素子を再生するには、少なくともその電子放出面へ還元性ガスを供給するとともに、レーザをオフとして、電子線放出面を非活性状態としておく。
以上はＸ線の放出現象に基づきその再生を示しているが、かかる現象は、電子線放出素子の電子線放出機能の再生も示唆している。
【００３５】
図５に本発明の第５の実施形態のＸ線照射装置９０を示す。図５は図３の変形例である。図３の装置７０では、真空ポンプ５３による真空引きの経路として光ファイバ４３が挿通された可撓管４１の管路の内部空間を用いた。これに対して、図５の装置９０は、図３の可撓管４１に代えて、第１管路９２および第２管路９３の複数の管路を有するマルチルーメン型可撓管９１を用いる。そして、光ファイバ４３、焦電体２０、銅片２５、Ｘ線透過窓１２その他の部材を第１管路９２内に設置するとともに、第２管路９３を真空引き用経路として用いる。そのため、吸引経路４７は第２管路９３と連通している。更に、第２管路９３の内周側壁部に設けられた開口部９４を通じて、第２管路９３は、焦電体２０と銅片２５の間の空間と連通している。第２管路９３の先端側開口はプラグ９５により封止されている。
【００３６】
図６に本発明の第６の実施形態のＸ線照射装置１００を示す。図６の装置１００は、可撓管１０１として、第１管路１０２、第２管路１０３および第３管路１０４の複数の管路を有するマルチルーメン型可撓管を用いる。光ファイバ４３、焦電体２０、銅片２５、Ｘ線透過窓１２等の部材は第１管路１０２内に配設され、第２管路１０３は真空引き用の流体経路として用いられ、第３管路１０４は還元ガス供給経路として用いられる。そのため、吸気経路４７は第２管路１０３と連通し、第２管路１０３は、その内周側壁部に設けられた開口１０５を通じて、焦電体２０と銅片２５との間の空間と連通している。同様に、還元ガス供給管５６は第３管路１０４と連通し、第３管路１０４は、その内周側壁部に設けられた開口１０６を通じて、焦電体２０と銅片２５との間の空間と連通している。開口１０５と開口１０６とは、焦電体２０を挟んで略反対側に設置されるのが望ましい。第２管路および第３管路１０３、１０４の先端側はそれぞれプラグ１０７、１０８にて封止されている。
【００３７】
上記の各実施の形態のそれぞれの特徴的構成を、実現可能な範囲で組み合わせても良い。
【００３８】
この発明は、上記発明の実施の形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
例えば、上記各実施形態においては、Ｘ線の照射方向を装置軸方向と同一としたがこれに限らない。Ｘ線照射窓１２を筐体１１の径方向外側に設け、軸方向に対する銅片２５の設置方向を適宜調整したり銅片２５の形状を変更したりすることで、Ｘ線の照射方向を径方向等、軸方向以外の方向に設定してもよい。
【００３９】
各実施形態の装置は可撓管部の先端にＸ線透過窓を備えたヘッド部を設けた構成である。可撓管部は変形可能であるので、ヘッド部を任意の位置及び／又は向きにセットできる。かかる構成により、カテーテル用途に限られず、操作性の優れたＸ線発生装置となる。
【００４０】
上記の各実施形態および各実施例のそれぞれの特徴的構成を、実現可能な範囲で組み合わせても良い。
この発明のＸ線発生装置により発生されたＸ線は、人体の治療に利用することができる。例えば、食道がん、胃がん、大腸がん、肝臓がん、胆嚢がん、膵臓がん、乳がん、喉頭がん、頭頸部がん、卵巣がん、子宮頸がん、子宮内膜がん、腎細胞がん、膀胱がん、前立腺がん、精巣腫瘍、肺がん、縦隔腫瘍、骨・柔部腫瘍、皮膚がん、悪性黒色腫、脳腫瘍、白血病、悪性リンパ腫等に対する放射線治療として利用できる。
また、この発明のＸ線発生装置及び電子線発生装置は細型化できるので、カテーテルや内視鏡に組み込むことができる。
この発明のＸ線発生装置はＸ線の波長がそろっており、また放射角も小さいので、微細材料の表面処理に好適に利用できる。この発明の電子線発生装置も材料の表面処理に適用可能である。
この発明のＸ線発生装置を非破壊検査装置若しくは医療用観察装置のＸ線原として利用できる。
また、このＸ線発生装置は、遺伝子に変化を与える装置として用いることもできる。筺体に十分なシール性を与えておけば、水中若しくは土中の生物（動物、植物）へ、当該生物をそのままの状態で、直接Ｘ線を照射可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１、６０、７０、８０、９０、１００  Ｘ線照射装置
１０  ヘッド部
１２  Ｘ線透過窓
２０  焦電体（電子線放出素子）
２５  銅片（金属片）
４０、７１，８１  可撓管部
４１、９１、１０１  可撓管
４３  光ファイバ（紫外線用ファイバ）
５１  紫外線レーザ発振機
５３  吸気ポンプ
５４  還元ガス供給装置
【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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【国際調査報告】
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