(57)【要約】  本発明は、Ｘ線管の電子エミッタの分野に関する。より詳しくは、本発明は、可変焦点サイズ及び形状を持つＸ線システムに用いられる平坦な熱電子エミッタに関する。このエミッタは、電流伝導体を形成し少なくとも２つの放出部分７，９を支持する２つの主端子３，５を提供する。放出部分は、それらが電子光学的に同じか又はほぼ同じとなるように構成され、エミッタのダメージの場合に緊急動作のオプションを増加させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流伝導体を形成し少なくとも２つの放出部分を支持する２つの主端子を有するＸ線システムのエミッタであって、前記放出部分は、前記放出部分が電子光学的に略同等であるように構成されている、エミッタ。
【請求項２】
請求項１に記載のエミッタであって、直接加熱される熱電子平坦エミッタ。
【請求項３】
請求項２に記載のエミッタであって、前記放出部分は、同じ平面にその放出表面を有する、エミッタ。
【請求項４】
請求項３に記載のエミッタであって、前記少なくとも２つの放出部分は、前記２つの主端子に並列に電気的に接続されている、エミッタ。
【請求項５】
請求項４に記載のエミッタであって、前記２つの放出部分は、蛇行構造を有する、エミッタ。
【請求項６】
請求項５に記載のエミッタであって、前記放出部分の前記２つの蛇行構造は、櫛状に絡み合う、エミッタ。
【請求項７】
請求項３に記載のエミッタであって、前記２つの放出部分は、前記主端子の間に直列に電気的に接続され、前記放出部分の間に電気的中間ポイントを構成し、前記電気的中間ポイントに電気的に接続される第３の端子を有し、これにより、前記第３の端子が中間ポイント電流伝導体を形成する、エミッタ。
【請求項８】
請求項７に記載のエミッタであって、前記放出部分は、二重螺旋を構成する互いに入り込んだ螺旋形態を各々が有し、前記二重螺旋の中間におけるそれらの電気的に接続された中間ポイント及びそれらの他端は、前記二重螺旋の外側端部において前記主端子と接続されている、エミッタ。
【請求項９】
請求項３に記載のエミッタであって、少なくとも２つの放出部分は、二重螺旋を構成する互いに入り込んだ螺旋形態を各々が有し、前記螺旋の外側端部は、前記２つの主端子に接続され、内側端部は、内部螺旋電流伝導体を形成する２つの内部端子に独立して接続される、エミッタ。
【請求項１０】
請求項７に記載のエミッタであって、前記放出部分は、蛇行構造を有する、エミッタ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のエミッタであって、前記放出部分の蛇行構造は、櫛状に絡み合い又は隣接して横たわり、中間ポイント電流伝導体を形成する前記第３の端子は、幾何学的に前記放出部分の一方の共通端部にあり、前記放出部分の他端は、隣接して横たわる当該２つの主端子のうちの一方に幾何学的反対側において各々が接続されている、エミッタ。
【請求項１２】
請求項４ないし６のうちいずれか１つに記載のエミッタであって、前記２つの主端子に電圧測定をなす手段及び電流制御をなす手段が接続される、エミッタ。
【請求項１３】
請求項７ないし１１のうちいずれか１つに記載のエミッタであって、前記第３の中間ポイント端子は、前記第３の中間ポイント端子から各主端子への電気的ブランチのための中央電流源を形成し、各ブランチは、前記主端子に接続される電流測定及び／又はフルブリッジ回路における電流差測定のための手段を有する、エミッタ。
【請求項１４】
請求項７ないし１１のうちいずれか１つに記載のエミッタであって、各電気的ブランチに逆方向にダイオードが含み入れられて当該ダイオードが前記主端子に接続されるようにしたエミッタ。
【請求項１５】
請求項１に記載のエミッタを有するＸ線管。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＸ線管を有するコンピュータ断層撮影システムその他のＸ線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管の電子エミッタの分野に関する。より詳しくは、本発明は、可変の焦点サイズ及び形状を備えたＸ線システムに用いられる平坦な熱電子エミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓脈管用途のための慣例的なＸ線管は、少なくとも２つの個別の電子エミッタを有する。それらＸ線管におけるカソードとアノードとの間の小さな距離が原因で、ビーム整形レンズを実現することができない。カソードカップだけが焦点位置及び形状に対する影響を有している。カソードカップ内では、エミッタは幾何学的に分離されており、これにより、光軸と一致しない。したがって、各エミッタは、１つの焦点しか形成しない。蒸発又は熱機械応力により生じる亀裂により寿命の終期に達したことにより１つのエミッタが故障すると、例えば心臓のカテーテル検査の間におけるカテーテルを安全に除去するために、例えば緊急のＸ線透視法のための他のエミッタのうちの１つへの切り換えが可能である。
【０００３】
米国特許出願に係る文献のＵＳ６，４６４，５５１Ｂ１は、３つの端子又は付属ポストを備えた放出フィラメントを記述している。この２つの放出フィラメントは、当該端子により支持され電気的に接続された１つの長手構造体に取り付けられる。放出フィラメントの各端部は、１つの端子により支持される。付加的な端子は、放出フィラメントを中間部で支持する。結果として得られる放出面は、電子光学的に異なる。したがって、この構造体の放出フィラメントは、当該エミッタのほぼ同じ電子放出特性を必要とするＸ線システムにおいて良好に用いられることができない。
【０００４】
現代の医学的治療は、例えば心臓脈管の用途のための効果的診断をサポートするために洗練度の高いＸ線システムを必要としている。慣例的な固定焦点Ｘ線システムは、過去において重要な役割を担っていたが、それらの能力や特徴は、もはや、現代の医療用途の条件をサポートすることができない。将来のＸ線管世代は、可変焦点サイズ及び形状の可能性を提供する必要がある。こうしたＸ線管は、カソードとアノードとの間に長い距離を有し、中間に異なるビーム整形レンズを有する。Ｘ線システムの最適焦合特性を達成するため、レンズシステムの光軸に電子エミッタを配置する必要がある。したがって、２エミッタのデザインは、カソード／エミッタとアノードとの間に長い距離を有し中間に異なるビーム整形レンズを有する可変焦点サイズ及び形状を持つ現代のＸ線システムにおける使用には適さない。
【０００５】
可変焦点サイズ及び形状を持つＸ線システムのための慣例的な熱電子エミッタは、ジュール熱により温度が上昇し電流が流されると電子を放出する比較的高い電気抵抗を持つコイル又は微細構造の平坦部分からなる。この最新の構造は、２つのより大規模な導電端子により固定される（図１ａ，図１ｂ）。この微細構造の小さな部分が任意の作用により生じた損傷を被ると、電気パスは切断され、システムは故障し、冗長的な電子源が存在せず、医療検査が危うくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エミッタの部分が損傷を受けた場合でも連続的動作オプションと組み合わされる現代の多焦点Ｘ線システムにおける使用を可能にするＸ線管のためのエミッタの必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した必要性を満たすため、独立請求項１による主題により記載されるような熱電子エミッタの新しいデザインが提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、本発明のエミッタを有するＸ線管が提供される。また、本発明のさらに他の態様によれば、Ｘ線システム、特に、本発明のＸ線管を有するコンピュータ断層撮影システムが提供される。
【０００９】
本発明の有利な実施例は、従属請求項により記載される。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、電流伝導体を形成し少なくとも２つの放出部を支持する２つの主要な端子を持つＸ線システムのためのエミッタが提供される。直接熱せられる熱電子平坦エミッタである放出部分は、当該放出部分が電子光学的に一致し又はほぼ一致するように構成される。
【００１１】
このエミッタデザインによって、新しいエミッタは、Ｘ線管における伝統的なエミッタを置換することができる。これらＸ線管は、例えば伝統的エミッタが溶け落ちてしまった場合、単一の部分エミッタが故障した状況でも動作可能である。それ故、光軸上に少なくとも１つのエミッタ部分を有し可変の焦点サイズ及び形状を許容するこの新しいＸ線管により、心臓脈管の用途における最新の要件は、充足する。伝統的エミッタは、当該エミッタの部分が損傷した場合でも連続的な動作のためのこうした要件を満たさない。
【００１２】
この新しい本発明のＸ線システム、特にコンピュータ断層撮影システムは、エミッタの一部が検査の間に故障したとしても、腫瘍の検査を完了させることができるという利点を有する。これは、Ｘ線システムの安全性及び信頼性に大きく貢献することになる。
【００１３】
エミッタ又はエミッタ部分が同じ幾何学的平面内にあるとしたデザインによって、当該エミッタ部分の１つが動作中にダメージを受けた場合にＸ線システムの機械的調整を必要としない。
【００１４】
２つのエミッタ部分の場合において各エミッタ部分が櫛状に他のエミッタ部と絡み合うようにする蛇行形態にエミッタ部分を構築することによって、これら２つの放出部分は、電子光学的に同じか又はほぼ同じであるとみなされる。こうして、Ｘ線システムの光軸上に２つの放出部を持つ完全なエミッタを配することが容易になる。
【００１５】
電気的なセットアップにおいて、各エミッタ部分は、主要な端子の間において電気パスを形成する。このセットアップにおいて、１つのブランチにおける電気パスの崩壊は、他の全ての電気的部分又はブランチにおいて電流の増加及びこれに伴う温度上昇を導くことになる。この結果、これらブランチは、溶けてしまいエミッタの完全な故障をもたらすことになる。各ブランチにおける電流を制御するオプションによって、１つ放出部分のダメージの場合、全ての他のブランチがそれらの正しい適用電流が供給される場合のレベルに全適用電流を減らすことによって、この連鎖作用を回避することができる。このセットアップ及び動作モードは、電子放出及びＸ線画像強度／品質を低下させるが、例えば心臓脈管の用途では安全にカテーテルを除去することを可能にする。
【００１６】
直接熱せられる電子放出装置は、蒸発、イオン衝撃、アーク放電又は熱機械ストレスのような種々の作用により故障することがある。電気配線の小さな損傷は、大抵、電気的パスが切断されるまでに進行する気化又は溶融により損傷プロセスを加速させうるその部分おける増加した電力放出により生じる局部的に高い温度を招く。電流の単一のパスしか利用可能でない場合、ダメージは電子源全体に影響を与える。このようなダメージを検出するために当該構造の電気抵抗を測定することができるが、高温箇所したがってシステム全体の故障を回避することはできず、損傷を受けた部分が臨界値を下回る温度を有するように適用電流を減少させる必要がある。したがって、放出部分の残りは、非常に低い温度を有し、これにより、劇的に減少した放出を呈することになる。このような動作状態は、医療検査における緊急のモードでは十分ではない。
【００１７】
電気的な単一パスを並列に接続された少なくとも２つの電流パスに分離すると、１つの配線内の欠陥は、そのパスの電流の減少をもたらし、他のパスにおいて増加をもたらす（セルフレギュレーション）。主要な端子へ並列に電気的に接続される２つのエミッタ部分を持つデザインのため、この作用は、次の式１〜式９により表わされる。
【数１】
2009536777.tif 000003
【数２】
2009536777.tif 000004
【００１８】
抵抗を増加させることにより表わされる欠陥は、
【数３】
2009536777.tif 000005
【数４】
2009536777.tif 000006
【数５】
2009536777.tif 000007
【数６】
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【数７】
2009536777.tif 000009
【数８】
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【数９】
2009536777.tif 000011
【００１９】
ここでは次の記号が用いられている。
Ｉ１は、１つのエミッタ部分の１つのパスを通じる電流である。
Ｉ２は、他のエミッタ部分の他のパスを通じる電流である。
Ｒ１は、１つのエミッタ部分の１つのパスの抵抗値である。
Ｒ２は、他のエミッタ部分の他のパスの抵抗値である。
∂は、抵抗値における小変化係数を表す。
Ｒ１＊は、Ｒ１の変化後の値である。
Ｉ１＊は、Ｒ１の変化が起きた後のＩ１の新しい値である。
Ｉ２＊は、Ｒ１の変化が起きた後のＩ２の新しい値である。
【００２０】
エミッタにおける電圧降下を監視することによって、エミッタは、当該構造の全ての変化を検出し加熱電流を制御することができる。電圧が気化作用のみに対する推定よりも速く変化すると、小さな重大な欠陥が起こる可能性があり、減少した電流による緊急モードを開始することができる。全電流は、上述したセルフレギュレーション作用により単一パスエミッタにおけるものよりも少なく低下させられなければならない。例えば、１０％の１つのブランチにおける抵抗の増加によって、概して５％このブランチを通じる電流が減少する。これは、電流パスを溶かし崩壊させることを回避するのに十分ではないと思われる。よって、全電流は、減少させられなければならず、緊急モード管電流に適合させなければならない。欠陥によりその電流ブランチにおける崩壊が生じた場合でも、残りの全てが動作可能な並列エミッタ部には、制御された適正なブランチ電流が供給され、該エミッタ部はこれにより電子を放出する。２つの並列エミッタ部分を備えたセットアップのため、残りの管電流は、必要な供給電流の半分となり、安全な緊急モードにとっては十分となる。
【００２１】
１つのブランチにおける近道の場合、全電気抵抗が減少し、これにより電力の減少が生じる。より大なる供給電流は、限定された電流源が原因で小さい近道のためだけに可能な十分な管電流を達成するために必要となる。
【００２２】
高い品質のＸ線画像の場合、明確な小さい焦点が必要とされ、これは、複雑な電子光学系により高度なＸ線システムにおいて達成されるものである。そうした光学部材は、光軸上のエミッタの厳密な位置につき高い要求を有する。上述した冗長エミッタシステムを構築するために幾何学的に分離されたエミッタを用いることはできない。上に説明したようなデザインを用いることによって、この問題は解消している。両ブランチは、光学的にほぼ同じであり、各ブランチ自体が光学的品質を落とすことなく電子源として用いることが可能である。
【００２３】
本発明の他の実施例によれば、少なくとも２つの放出部分は、当該放出部分の間の電気的中間ポイントを構成しかつ当該電気的中間ポイントに電気的に接続される第３の端子を有する主端子の間に直列に電気的に接続され、これにより、第３の端子は、中間ポイント電流伝導体を形作る。
【００２４】
本発明の他の実施例において、当該放出部分は、互いに二重螺旋を構成して横たわる２つの螺旋の構造を有し、当該二重螺旋の中間におけるそれらの電気的に接続された中点及び当該二重螺旋の外側端部における当該主端子に接続されているそれらの他端部を備えている。
【００２５】
このデザインにおいて、各放出部分の電子光学的に同じ特性は、同一であり、当該二重螺旋の中間をＸ線システムの光軸上へ位置づけることができる。
【００２６】
３つの端子を備えるこのエミッタデザインは、非常に感度を高くして制御されることが可能である。このセットアップにおいて、エミッタ部分の各電気的ブランチにおける電流を個別に測定することができる。１つのブランチにおいて欠陥が生じると、他のブランチにおける電流が増大し、安全な動作のための電流限界を超過する可能性がある。その臨界値を下回るよう両ブランチ電流を減らすように供給される総電流を減少させることによって、エミッタは、危険度の低い状態に戻ることになる。これは、それでも緊急動作モードにとって十分となることとなる低減された管電流をもたらす。また、両ブランチ内の測定は、モニタリングの感度を大幅に向上させるようフルブリッジ回路において構築されることが可能である。欠陥は、２つの端子しか備えないセットアップの場合によりもかなり早くに検出が可能となる。
【００２７】
２端子セットアップと比較した３端子セットアップの他の利点は、近道ケースにおいて与えられる。当該エミッタの全抵抗も全ブランチ電流も監視することによって、１つのブランチにおける近道を検出することができる。その場合、上述した処理により、供給された総電流の低減と組み合わせられたスイッチを開放することにより関連のブランチにおける電流パスを崩壊させることができる。
【００２８】
内部に２つの螺旋として横たわる２つのエミッタ部分を備えたデザインにおける他の側では、お互いが、加熱電流により生じる比較的に強力な磁界をもたらす。このエミッタは、コイルのように振る舞い、これにより、比較的に高い磁界を生成する。残念なことに、これは、電子光学構成部に悪い影響を及ぼす。
【００２９】
この比較的強力な磁界は、第４の端子が設けられる本発明のまたさらに他の実施例により解消することができる。上述したような螺旋状エミッタ部分は、当該二重螺旋の中心におけるそれらの中点において電気的に接続されない。その代わり、当該螺旋状エミッタ部分が互いに電気的に絶縁されるように２つの個別の内部端子が設けられるので、電流パスは、２つのブランチの間で切断される。このようにして、電流は、ブランチにおいて反対方向に供給可能であり、結果的に得られる磁界の振幅は、放出部分にわたり極めて良好に分布させられることになる。振幅の大幅な減少は、付加的な端子により達成される。
【００３０】
２端子ソリューションと比較して、３端子又は４端子ソリューションは、非常に安定性が高くばらつきに対する耐久力がある。
【００３１】
本発明のさらに他の実施例においては、放出部分は、蛇行構造を各々が有し、絡み合う櫛状態様を採りすなわち隣り合っている。中点電流伝導体は、蛇行構造の一端に設けられ、２つの主端子は、蛇行構造の他端に各々が設けられる。このようにして、エミッタにおける温度分布は、二重螺旋デザインと比較して非常に良好なものとなる。二重螺旋デザインにおいては、温度は、中点を例外として当該螺旋構造において非常に等しいものである。その理由は、当該端子に熱が伝達される（４端子デザインでの）第３又は第４の端子にある。したがって、放出電子分布は、当該蛇行構造の場合に良好となる。何故なら、焦点の強度分布に悪い影響を奏しうる中心の比較的低温の中央領域が回避されるからである。
【００３２】
２つの電気的かつ幾何学的並列蛇行ブランチを構築する並んだ形のそれらの蛇行構造をもって存在するエミッタ部分により、溶融による電気的相互ブランチ接続のリスクを低下させることができる。長さ方向における２つのブランチの間の分離スリットの幅を十分に寸法設定することにより、このリスクを劇的に減少させることができる。
【００３３】
全ての上述したデザインは、ＤＣ及びＡＣエミッタ電流源のために実施可能である。
【００３４】
電気的中央端子による３端子ソリューションの場合、亀裂のような速い損傷やＡＣエミッタ電流だけが供給される場合の電流パス内の近道を扱うこともできる。主端子に対する電流パス内に逆方向にダイオードを挿入することによって、各エミッタ部分は、電流源の半分の波だけで加熱される。
【００３５】
その利点は、１つのパスにおける亀裂が、これによりそのノーマルモードで動作する他のブランチにおける電流に影響することがないということである。１つのエミッタ部分における近道に対する電流分布は、ダメージのないセットアップと等しい。近道部分における低下した抵抗が原因で、低めの電力が放散され、これにより、温度及び放出の低下がこの部分にもたらされる。影響の受けていないエミッタ部は、通常動作モードにおいて、そして平行とされた２つのエミッタ部分の場合には、緊急モードに対して依然として十分である用途にとって必要な電子放出の半分で、依然として稼働する。ホールセンサと組み合わされる電流センサ（例えば、スイス、Pfaffikon、ＬＥＭ−ＥＬＭＳからのものを実現することにより、電流のＡＣ及びＤＣ成分を測定することにより両ダメージを容易に検出することができる。
【００３６】
したがって、基本的思想は、電子光学的に同一か又はほぼ同一の１つだけに留まらない複数のエミッタ部分をエミッタに設けることである。これらエミッタ部分は、電圧及び電流測定並びに制御による並列モードで電気的にも動作可能である。並列モードにおいて、これらエミッタ部分は、蛇行構造を各々が有するものとしてもよく、当該部分は、絡み合う櫛状のものとすることができる。或いは、これらエミッタ部分を、全てが電子光学的に同じか又はほぼ同じものとした様々な幾何学的デザインによる中間端子による直列モードにて電気的に動作させることができる。二重螺旋又は二重蛇行構造を用いることができる。蛇行構造は、絡み合うようにしたり或いは隣り合うようにすることができる。そして、主端子への電流パスにおけるダイオードの使用によって、電源のための複雑な制御システムを伴わずに電気的セットアップが可能となる。この低減された複雑さは、性能対価格比や最終製品、例えばＸ線管又はＸ線システムの寿命を向上させる。
【００３７】
以下、本発明を、実施例の具体例を参照して詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
図面に示されるものは、概略的なものである。種々の図において、同様又は同一の要素には、同じ参照符号が付与されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図２ａは、２つの放出部分７，９によりエミッタ１に接続される２つの主端子３，５を用いた電流供給の好適な実施例を示している。このエミッタ１の２つの放出部分７，９は、接触ポイント１１，１３において端子３，５と接続される。図２ａから分かるように、エミッタ１の２つの放出部分７，９は、互いに両方の蛇行構造を有するように横たわる。図２ａからは、２つの放出部分７，９が同じ幾何学的平面において横たることが分かる。通常は、この形態のエミッタは、金属プレートから製造され、かかるプレートの中に、スリットが切断形成されて二重蛇行構造が構築されるようにしている。このエミッタデザインにおいて、２つの放出部分７，９は、櫛状に互いに絡み合っている。
【００４０】
電流が２つの主端子３，５に供給されると、主端子３からの電流が、主端子５に対する端子５と放出部分７とのコンタクト１１に対する２つの蛇行構造１５，１７を介して２つの放出部分７，９を通じて端子３と放出部分９との間のコンタクト１３を介して流れることができるように、２つの電気的ブランチ又はパスが設けられる。２つの蛇行構造１５，１７を通じて流れる電流により誘起されるジュール熱のため、２つの電子光学的に同じエミッタ部分７，９を構築する。図２ｂは、エミッタを通じる電流パスを示している。このタイプのエミッタは、Ｘ線システムの光軸に対して垂直にその放出表面のその中心が配されることが可能である。
【００４１】
１つ又は２つの放出部分７，９が動作の間にダメージを受けると、他のエミッタ部分は正しく動作することを継続する。このようにして、心臓脈管の用途は、可変の焦点サイズ及び形状を持つＸ線管が必要とされる場合にも支持されることが可能である。これらＸ線管は、通常、カソードとアノードとの間の長い距離を有するものであり、当該Ｘ線システムの光軸上に配されるエミッタを必要とする。
【００４２】
図２ｂは、端子５と放出部分７との１つのコンタクトポイント１１からの、そして端子３と放出部分９との他のコンタクトポイント１３からの２つの異なる電流パスを示す。
【００４３】
図３は、２つの放出部分７，９によるエミッタの異なるデザインを示している。この場合、２つの放出部分７，９は、直列に電気的に接続されている。この電気的中間ポイントは、中間ポイント端子２３と放出部分２３とのコンタクト２５において端子２３に接続される。図３から分かるように、放出部分は、互いに入り込んでいる螺旋形態１９，２１にある。完全なエミッタは、二重螺旋構造がデザインされるようにスリットが切断形成された金属プレートから形成される。電子光学的には、図３のデザインによるこれら２つの放出部分は、同じである。
【００４４】
２つの放出部分７，９の完全な放出表面は、Ｘ線システムの光軸に垂直にして容易に配置されることができる。中間ポイント端子２３と放出部分７，９とのコンタクト２５における２つの放出部分７，９に接続される中央中間ポイント端子２３により、２つの放出部分７，９の２つの異なる螺旋形態部分１９，２１を電流が同時に流れることができる。これにより、加熱電流により生じた比較的に強力な磁界をもたらす。放出部分７，９は、コイルのように振る舞い、これにより、比較的に高い磁界を生成する。この作用は、Ｘ線システムにおいては所望されないものであり、その理由は、電子光学構成部に悪い影響を与えるからである。
【００４５】
この悪い影響は、電流用途の他の実施例により克服することができる。図５は、他のエミッタデザインを示している。この場合、エミッタの２つの部分７，９は、共通の中間ポイントを有しない。その代わり、２つの付加的な端子２７，２９は、２つの放出部分７，９の各螺旋１９，２１の中間に設けられる。ここで２つの電気パスを設けることができる。一方のパスは、端子５、端子５と放出部分７とのコンタクト１１、螺旋構造２１の中間において端子２９に接続される放出部分７の螺旋構造２１により構成される。他方の電気パスは、端子３、端子３と放出部分９とのコンタクト１３、放出部分９の螺旋構造１９の中間において端子２７に接続される放出部分９の螺旋構造１９により対称的に構成される。
【００４６】
図６から分かるように、異なる方向における２つの電流の流れは、ここでは、二重螺旋構造を通じて送られることができる。結果として得られる磁界は、図７に示されるように非常に低いものである。図３により説明したような３端子ソリューションは、二重螺旋構造の中間において比較的高い磁気的活動を有する。この望ましくない作用は、基本的には、２つの放出部分７，９の二重螺旋構造１９，２１の中間における２つの端子２７，２９による４端子ソリューションにより排除可能である。
【００４７】
図８は、互いに入り込んでいる螺旋構造１９，２１において２つの放出部分７，９が構成されている場合における温度分布の影響を示している。最も高い温度は、二重螺旋構造内で達成されることが分かる。放出部分７，９の外側部分は、非常に低い温度を有するとともに、中間ポイント端子に対して中間ポイント端子２３と放出部分７，９とのコンタクト２５において接続される螺旋構造の中間ポイントを有する。これら端子は、放出部分への電気的接続部としてだけでなく、ヒートシンクとしても機能する。
【００４８】
通常はＸ線システムの光軸上に配置されるエミッタの比較的低温の中心部は、Ｘ線システムの焦点の強度分布に悪い影響を呈しうる。但し、機械的観点からは、幾何学的な行における全ての端子を持つこれらのデザインは、非常に安定しており変動に強いものである。
【００４９】
エミッタの中間において低温の中心を有することの若干不利な面は、それでも３つ以上の端子の利点を奏するものであり、電流用途の他の実施例により克服されることができる。この代替えの実施例は、図９に示される。
【００５０】
図９の実施例は、既に説明した他の実施例により利用可能な沢山の利点を導入するものである。この実施例において、エミッタは、中間ポイント端子２３と直列に電気的に接続されている２つの放出部分７，９からなる。各主端子３，５の間で、各放出部分７，９は、蛇行構造１５，１７を有する。エミッタ１の共通の中間ポイント部分は、中間ポイント端子２３と放出部分７，９とのコンタクト２５に接続される。他の実施例におけるが如く、主端子３，５と放出部分７，９とのコンタクト１１，１３は、エミッタ１の電気的接触及び機械的支持を担うものである。中間ポイント端子２３は、他の幾何学的端部においてエミッタ１を支持する。
【００５１】
図１０は、分解図にて図９に示した実施例を示している。２つの蛇行状構造１５，１７は、明確に区別可能であり、エミッタ１の放出部分７，９の部分として各々が識別可能である。２つの異なる電流ブランチは、明確に視認可能である。
【００５２】
図９ａにおいて、図９の実施例のエミッタ１における温度分布が示される。エミッタ１の２つの放射部分７，９の２つの蛇行構造１５，１７は、均等な温度分布を示すとともに、端子３，５，２３に接続されている放射部分７，９の外側部分は、約６００℃の非常に低い温度を呈する。この実施例における蛇行構造は、約２４００℃の均等な温度を有する。放射部分７，９の二重螺旋構造の中央における低温部分を、明確に避けることができる。
【００５３】
図９及び図１０に示されるような蛇行状構造は、放出部分７，９を通じる２つの電気的ブランチが溶融により互いに影響を与えるというリスクを有する。相互ブランチ接続部を作ることも可能である。このような相互ブランチ接続部は、完全なエミッタ１の機能を危険にさらす場合もある。この問題は、図１１に示される電流用途の他の実施例により克服することができる。この場合、２つの放出部分７，９の絡み合う蛇行構造１９，２１の機械的分離が示される。電気的には違いがない。しかし機械的には、２つの蛇行構造１９，２１は、幾何学的に互いに平行に配置される。このようにして、電気的相互ブランチ接続部のリスクはかなり大幅に減少させることができる。２つの放出部分７，９の２つの蛇行構造１９，２１の間における長さ方向における分離スリットの幅を十分に寸法設定することにより、このリスクを大幅に減少させることができる。
【００５４】
次に、主端子３，５に対する並列接続された放出部分７，９を備える実施例の電気的セットアップを説明する。このセットアップにおいて、放出部分７又は放出部分９を通じて１つのブランチにおける電気的パスにおける崩壊は、他の電気的パスにける電流の増加をもたらしうる。したがって、これは、依然として稼働している放出部分の温度の上昇を招く可能性がある。この温度上昇の結果として、このブランチは、溶けてしまうことにもなり、結果としてエミッタ１の完全な故障となる。電流制御手段３３（例えば可変電流源）により各ブランチにおいて電流を制御するオプションにより、１つの放出部分のダメージの場合に全供給電流ＩＴｏｔを減少させることによりこの連鎖反応を回避することができる。その目的のため、ダメージを受けた領域が臨界値よりも低い温度を有するように供給電流ＩＴｏｔを減少させる必要がある。したがって、他の放出部分は、かなり低い温度を有し、これにより低下させられた放出を有するものとなる。但し、電圧測定手段３１（例えば電子電圧計）によりエミッタ１における電圧降下をモニタリングすることによって、当該構造の全ての変化を検出し加熱電流ＩＴｏｔを制御することができる。２つの放射部分７，９が並列に電気的に接続されている場合、２つの放出部分７，９のうちの一方の抵抗の変化により誘起させられた電流の変化は、式１ないし式９により判定可能である。
【００５５】
次に、３端子ソリューションの電気的セットアップを説明する。このソリューションの概略的セットアップは、図１３に示されている。
【００５６】
２つの放出部分７，９は、蛇行構造としてここでは示されているが、図３に示されるように互いに入り込んでいる２つの螺旋構造の形態にあるものとしてもよい。３つの端子３，５，２３を備えたこのエミッタデザインは、非常に感度を高くして制御可能である。このセットアップにおいて、独立したコントローラ３５により放出部分の各電気的ブランチにおける電流を個別に測定することができる。１つのブランチにおいて欠陥が生じると、他のブランチにおける電流が増加し、セーブ動作のための電流限界を超過する。その臨界値を下回るよう両方のブランチ電流を減少させるために、供給される総電流ＩＴｏｔを減少させることによって、完全なエミッタ１は、危険でない状態に戻ることになる。このことにより、緊急動作モードのためにそれでも十分なものとなりうる低減されたＸ線管電流がもたらされることになる。
【００５７】
これに加え、２つの放出部分７，９により構成される２つのブランチにおける測定は、モニタリングの感度を大きく上げるためにフルブリッジ回路において行われることが可能である。２つの端子３，５だけでのセットアップの場合よりも相当に早く欠陥を検出することができる。
【００５８】
放出部分７，９により、そしてエミッタ１の全抵抗もさらには放出部分７，９を通じたブランチ回路をも監視することにより２つのブランチのうちの１つにおける近道（ショートカット）が構成される場合において、１つのブランチにおける近道を検出することができる。この場合、上述した過程により供給された全電流ＩＴｏｔの低減が組み合わされるスイッチ（図示せず）を開放することにより、この場合には放出部分７か又は放出部分９を通じた関連のブランチの電流パスを崩壊させることができる。数字の３７は、この場合における電流測定のための手段を表している。
【００５９】
３端子ソリューションの他の利点は、全電流ＩＴｏｔを制御するようコントローラ３５を伴うことなく動作可能であるものの、ＡＣエミッタ電流だけが図１４ａにより示されるように供給される場合において電流パス内での亀裂又はショートカットのような高速ダメージを扱うことも可能にする、より簡単な電気的セットアップである。主端子３，５に対して電流パス内に逆方向にダイオード３９，４１を挿入することにより、各放出部分７，９は、電流源の１つの半波でしか加熱されない。１つのパスにおける図１４ｂに示されるような亀裂は、他のブランチにおける電流に影響を与えず、これにより当該他のブランチはその通常モードで動作する。１つの放出部分７，９における図１４ｃに示されるようなショートカットの電流分布は、ダメージのないセットアップにも等しい。
【００６０】
ショートカット部分における低減された抵抗が原因で、低い電力しか消費されず、これに従い、温度及び放出の低下がエミッタ１のこの部分にもたらされることになる。影響の受けない放出部分は、通常動作モードにおいて依然として機能する。この場合、フル機能のＸ線システムに必要とされると目される電子放出の半分だけが利用可能となる。但し、電子放出は、緊急モードに対しては依然として十分である。ホールセンサ（図示せず）と組み合わされた電流センサを付加的に実現することによって、当該電流のＡＣ及びＤＣ成分を測定することにより両方のダメージを容易に検出することができる。
【００６１】
なお、「有する」なる文言は、他の要素又はステップを排除するものではなく、「１つの」又は「１の」なる文言は、複数を排除するものではない。また、異なる実施例に関連して説明した要素を組み合わせてもよい。また、請求項における参照符号は、当該請求項の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１ａ】慣例的な熱電子コイルエミッタを示す図。
【図１ｂ】慣例的な熱電子平坦蛇行エミッタを示す図。
【図２ａ】光学的にほぼ同じ並列回路における２つの蛇行構造を持つ平坦エミッタを示す図。
【図２ｂ】エミッタを通じる２並列電流ブランチを備えた平坦エミッタを示す図。
【図３】二重螺旋構造に対して並列回路において組み合わされる２つの螺旋構造を備えたエミッタデザインを示す図。
【図４】光学的に同一の電流パス（コイル作用）による３端子を有する二重螺旋エミッタにおける電流方向を示す図。
【図５】加熱電流により生じる磁界を減らすための４つの端子を持つ二重螺旋エミッタを示す図。
【図６】４つの端子を持つ二重螺旋エミッタにおける電流の流れを示す図。
【図７】並列回路における３端子及び４端子それぞれによるエミッタの磁界の振幅を示す図。
【図８】二重螺旋エミッタの温度分布を示す図。
【図９】低温中心領域のない３端子を持つ提案の二重蛇行エミッタを示す図。
【図９ａ】二重蛇行エミッタの温度分布を示す図。
【図１０】３端子を持つ二重蛇行エミッタの２つの異なる電気的パスを示す図。
【図１１】ダメージの場合における相互ブランチ近道を回避するための２つの非インターリーブ蛇行構造を持つ３端子エミッタを示す図。
【図１２】電気的並行セットアップにおける２端子セットアップの欠陥制御を示す図。
【図１３】原理セットアップを良好に視覚化するよう光学的に同じエミッタ領域が分離されるようにした、幾何学的に平行なセットアップにデザインされたエミッタの電気的セットアップ及び動作モードを示す図。
【図１４ａ】エミッタ構造内における高速な局部ダメージによる完全なエミッタ故障を回避するようダイオードを備えたセットアップを示す図。
【図１４ｂ】１つの放出部分におけるエミッタ崩壊の場合における電流の流れを示す図。
【図１４ｃ】１つの放出部分における電流パスにおける近道の場合の電流の流れを示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１  エミッタ
３  端子
５  端子
７  第１の放出部分
９  第２の放出部分
１１  端子と放出部分とのコンタクト
１３  端子と放出部分とのコンタクト
１５  蛇行構造
１７  蛇行構造
１９  螺旋形態放出部分
２１  螺旋形態放出部分
２３  中間ポイント端子
２５  中間ポイント端子と放出部分とのコンタクト
２７  端子
２９  端子
３１  電圧測定手段
３３  電流制御手段
３５  コントローラ
３７  電流測定手段
３９  ダイオード
４１  ダイオード
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図９ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【国際調査報告】
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