(57)【要約】【課題】Ｘ線管の電気応力を管理する。【解決手段】Ｘ線管（４６）は、Ｘ線ビームを放出するように構成されているアノード・アセンブリ（５０）と、アノード・アセンブリ（５０）に向けて電子を放出するように構成されているカソード・アセンブリ（４８）とを含んでいる。カソード・アセンブリ（４８）は、絶縁体（６８）及びカソード柱（７０）を含んでいる。絶縁体（６８）は側面を含んでおり、この側面は陥凹部を含んでいる。カソード柱（７０）は、内面を有する中空の内部領域を含んでおり、この内面は絶縁体（６８）の側面と係合するように構成されている。カソード柱（７０）はまた、カソード柱（７０）の端部に、内面から離隔するように延在する足部を備えている。絶縁体（６８）の陥凹部に隣接するカソード柱（７０）は、三重点を遮蔽して三重点の電気応力を低減するように構成されている。【選択図】        図１
2006173122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線ビームを放出するように構成されているアノード（５０）・アセンブリと、
該アノード・アセンブリ（４８）に向けて電子を放出するように構成されているカソード・アセンブリ（４８）と、
を備えたＸ線管（４６）であって、
前記カソード・アセンブリ（４８）は、カソード柱（７０）に部分的に挿入された絶縁体（６８）を含んでおり、該絶縁体（６８）は、前記カソード柱（７０）と共に三重点シールドを形成する陥凹部を有している、Ｘ線管（４６）。
【請求項２】
前記三重点シールドは、三重点に加わる電気応力を低減する、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記カソード柱（７０）は、該カソード柱（７０）の端部に、前記陥凹部から離隔するように延在する周辺足を含んでいる、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項４】
前記周辺足は半円形又は多角形の断面を含んでいる、請求項３に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記カソード・アセンブリ（４８）の前記カソード柱（７０）はニッケル−鉄合金を含んでいる、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記カソード・アセンブリ（４８）の前記絶縁体（６８）はセラミック材料を含んでいる、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項７】
カソード・アセンブリ（４８）を製造するステップを備えたＸ線管（４６）を製造する方法であって、カソード・アセンブリ（４８）を製造する前記ステップは、
内面を有する中空の内部領域、及び前記内面から延在する周辺足を含むカソード柱（７０）を作製するステップと、
上面、側面、及び該側面に設けられた半径方向陥凹を有する絶縁体（６８）を作製するステップであって、前記半径方向陥凹は、前記絶縁体（６８）の前記内面との間に空隙を形成するように構成されている、絶縁体（６８）を作製するステップと、
前記絶縁体（６８）の前記側面を、前記カソード柱（７０）の前記中空の内部領域に挿入して結合するステップとを含んでいる、Ｘ線管（４６）を製造する方法。
【請求項８】
前記カソード柱（７０）の前記内面と前記絶縁体（６８）との間に、前記絶縁体の前記半径方向陥凹に近接してろう付け材料を施すステップを含んでいる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記カソード柱（７０）及び前記絶縁体（６８）からガスを排気するステップを含んでいる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記カソード・アセンブリ（４８）及びアノード・アセンブリ（５０）をＸ線管筐体（５２）に挿入して結合するステップを含んでいる請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、高電圧印加のためにＸ線管の電気応力を管理するシステムに関し、さらに具体的には、Ｘ線管の三重点において電気応力を管理する高電圧絶縁体を有するカソード・アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線システムは一般的には、医療分野及び非医療分野の撮像の様々な応用に利用されている。例えば、放射線システム、計算機式断層写真法（ＣＴ）システム及びトモシンセシス・システムのようなＸ線システムを用いて、患者を透過したＸ線ビームの減弱に基づいて、患者の体内画像又は体内ビューを形成する。これらのＸ線ビームに基づいて患者のプロファイルが形成される。代替的には、Ｘ線システムは、装置若しくは構造の微小な欠陥を検出する及び／又は空港で手荷物を走査する等の非医療応用にも利用することができる。
【０００３】
典型的には、Ｘ線システムは、検出器又はフィルムに向かって照射されるＸ線ビームの線源として利用されるＸ線管を含んでいる。Ｘ線管は、カソード・アセンブリ及びアノード・アセンブリを含んでおり、両アセンブリとも排気された管の内部に収容されていてよい。カソード・アセンブリは負電極を含み、アノード・アセンブリは正電極を含む。カソード・アセンブリは典型的には、熱せられて電子を放出し、電子は真空のような空間を極めて高速で横断してアノード・アセンブリの正電極と衝突し、これによりＸ線ビームを発生する。上述のように、これらのＸ線ビームは所望の画像を形成するために利用される。
【特許文献１】米国特許第６８１６５７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｘ線システムは高電圧及び高温で動作し得るため、Ｘ線管の推定耐用年数に影響を与える。例えば、アノードに向かう電子の放出及び加速を促進するために、カソード・アセンブリの電極とアノード・アセンブリの電極との間に約１４０キロボルトの電圧が印加され得る。さらに、カソード・アセンブリは電気的断路のための絶縁体と、電子をアノード・アセンブリの特定の位置に向けて集束させるカソード・カップとを含んでいてよい。これらの絶縁体及びカソード・カップのような構成要素の各々が約１４０キロボルトの電圧で動作し得る。Ｘ線管の内部が高電圧となるため、Ｘ線管内部の構成要素の幾つかが２００℃超の温度にも晒され得る。このように、Ｘ線管の動作に関わる温度及び電圧がＸ線管の推定耐用年数に影響を与え得る。
【０００５】
関係する電圧及び温度のため、Ｘ線管の故障を引き起こす様々な問題が起こる虞がある。これらの故障には、高電圧不安定、表面フラッシュオーバー及びＸ線管の推定耐用年数を縮めるその他の絶縁障害のような電気応力が含まれ得る。すなわち、Ｘ線管の絶縁体は電気応力によって故障し得る。一例として、電気応力はＸ線管の三重点又は三重接点を起点として故障を引き起こす場合がある。三重点とは、カソードの材料、空気（すなわち真空）及び絶縁体の材料が出合う位置である。高電圧及び高温による電気応力は三重点では極めて大きく、フラッシュオーバーを引き起こして絶縁体の経年劣化を速め、Ｘ線管の故障を招く場合がある。
【０００６】
このように、Ｘ線管の電気応力を管理する新たなシステムが必要とされている。具体的には、Ｘ線管の三重点での電気応力を克服する新たな手法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
簡潔に述べると、一実施形態によれば、本発明の手法はＸ線管を提供する。Ｘ線管は、Ｘ線ビームを放出するように構成されているアノード・アセンブリと、アノード・アセンブリに向けて電子を放出するように構成されているカソード・アセンブリとを含んでいる。カソード・アセンブリは絶縁体及びカソード柱（ポスト）を含んでいる。絶縁体は上面及び側面を含み、側面は陥凹部を含んでいる。カソード柱は中空の内部領域及び内面を含んでおり、内面は絶縁体の側面と係合するように構成されている。
【０００８】
もう一つの観点によれば、本発明の手法はＸ線管を製造する方法を提供する。Ｘ線管を製造する方法は、カソード・アセンブリを製造するステップを含んでいる。カソード・アセンブリを製造する方法は、内面を有する中空の内部領域と、内面から延在する周辺足とを有するカソード柱を作製するステップを含んでいる。カソード・アセンブリを製造する方法はまた、上面と、半径方向陥凹部を設けた側面とを有する絶縁体を作製するステップを含んでいる。側面の半径方向陥凹部は、カソード柱の内面と絶縁体との間に空隙を形成するように構成されている。カソード・アセンブリを製造する方法はさらに、絶縁体の側面をカソード柱の中空の内部領域に挿入して結合するステップを含んでいる。
【０００９】
本発明のこれらの特徴、観点及び利点並びに他の特徴、観点及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を精読するとさらに十分に理解されよう。図面全体を通して、類似の符号は類似の部品を表わしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
予備的事項として、以下の議論及び特許請求の範囲の目的での「又は」との用語の定義は、包含的な「又は」であるものとする。すなわち、「又は」との用語は、二つの相互に排他的な代替物を区別するものではない。寧ろ、「又は」との用語は、二つの要素の間の接続詞として用いられる場合には、単独の一要素、単独の他要素、並びに両要素の順列及び組み合わせを含むものとして定義される。例えば、「Ａ」又は「Ｂ」との術語を用いた議論又は記載は、単独の「Ａ」、単独の「Ｂ」、並びに「ＡＢ」及び／又は「ＢＡ」のようなあらゆる組み合わせを含む。
【００１１】
本発明の手法は一般的には、高電圧印加のためにＸ線管の電気応力を管理することを目的とする。当業者には理解されるように、本発明の手法は様々な医療応用及び非医療応用に適用することができる。しかしながら、本発明の手法の説明を容易にするために、本書ではＸ線システムの医用の具現化形態について論じる。但し、非医用の具現化形態も本発明の手法の範囲に含まれることを理解されたい。
【００１２】
図面について説明する。図１は、本発明の手法に従って用いられるＸ線イメージング・システム１０の実施形態の一例である。図示のように、Ｘ線イメージング・システム１０はＸ線源１２を含んでいる。Ｘ線源１２は、筐体内部のＸ線管と、Ｘ線源１２からのＸ線ビーム１４を特定の方向に向けるコリメータとを含んでいる。Ｘ線源１２は、患者１６の特定の関心領域を包含する撮像空間内に配置された患者１６に向けてＸ線ビーム１４を放出するように構成されている。Ｘ線イメージング・システム１０はさらに、患者配置システム１８を含んでおり、撮像のために患者１６に対してＸ線源を配置することができる。Ｘ線源１２は、手動又は自動システムによって一次元、二次元又は三次元で様々な位置に移動して、特定の関心領域に目標変更することが可能である。
【００１３】
関心領域を検出するために、Ｘ線イメージング・システム１０はまた、Ｘ線検出器２０のようなＸ線ビーム１４を検出する検出サーキットリを含んでいる。Ｘ線検出器２０は一般的には、Ｘ線源１２に対して撮像空間を挟んで位置し、Ｘ線ビーム１４を検出するように構成されている。すなわち、Ｘ線源１２は、上述のように患者１６を透過してＸ線検出器２０に向かうようにＸ線ビーム１４を放出する。Ｘ線検出器２０は、これらのＸ線ビーム１４を受光して、Ｘ線フィルムに画像を形成するか、又はＸ線ビーム１４に応答して信号を発生するように構成されている。Ｘ線フィルムは放出されたＸ線ビーム１４を検出する一つの可能性であるが、アナログ又はディジタル検出器を用いて、放出されたＸ線ビーム１４を検出してもよい。従って、Ｘ線検出器２０は、Ｘ線フィルム又はディジタル検出器若しくはアナログ検出器と共に、Ｘ線フィルムの筐体を含んでいてよい。さらに、Ｘ線検出器２０は静止位置に固定されていてもよいし、Ｘ線源１２と協調して移動する又はＸ線源１２とは独立に移動するように構成されていてもよい。
【００１４】
加えて、Ｘ線検出器２０と相互作用する他の構成要素を利用することができる。一実施形態では、Ｘ線イメージング・システム１０は、Ｘ線源１２の動作を制御するシステム制御器２２を含み得る。具体的には、システム制御器２２は、Ｘ線制御器２４を介して、コリメーション及びタイミングを含めたＸ線源１２の起動及び動作を制御する。システム制御器２２はまた、検出器取得サーキットリ２６を介して、Ｘ線検出器２０からの情報の操作及び読み出しを制御することができる。検出器取得サーキットリ２６は、Ｘ線ビーム１４に応答してディジタル信号を発生して処理サーキットリ２８のような他の構成要素へ供給し、画像に関連する信号を処理することができる。
【００１５】
処理サーキットリ２８は典型的には、検出器取得サーキットリ２６からのデータを処理して再構成し、１又は複数の画像を形成して表示するのに利用される。処理サーキットリ２８は、データ処理の前後にデータを記憶するメモリ・サーキットリ（図示されていない）を含んでいてもよい。メモリ・サーキットリはまた、画像に関連する信号を処理するのに利用される処理パラメータ及び／又はコンピュータ・プログラムを記憶することができる。
【００１６】
処理サーキットリ２８は、操作者ワークステーション３０、表示器３２及びプリンタ３４のような他装置と接続されて、操作者と相互作用（対話）を行なうことができる。例えば、処理サーキットリ２８によって形成された画像を操作者ワークステーション３０に送信し、表示器３２で操作者に表示することができる。処理サーキットリ２８はまた、処理又は画像又は画像データに関する命令又は処理パラメータを、操作者ワークステーション３０を用いて操作者から受け取るように構成することができる。命令は、操作者ワークステーション３０の一部であるキーボード、マウス、及び他の利用者対話装置（図示されていない）のような入力装置を介して入力することができる。操作者ワークステーション３０をシステム制御器２２に接続して、操作者がＸ線源１２及び／又は検出器２０の動作に関する命令及び走査パラメータを供給し得るようにすることもできる。従って、操作者は、操作者ワークステーション３０を介してＸ線イメージング・システム１０の様々な部分の動作を制御することができる。
【００１７】
加えて、操作者ワークステーション３０は他のシステム及び構成要素に接続されていてよい。例えば、操作者ワークステーション３０は画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）３６に結合され得る。後に改めて説明するように、ＰＡＣＳ３６を利用して、取り込んだＸ線画像を保管し、またネットワークを介して外部又は内部データベースと通信することができる。従って、操作者ワークステーション３０は、ＰＡＣＳ３６を介してアクセス可能な画像又はデータにアクセスし、処理サーキットリ２８による処理、表示器３２での表示、又はプリンタ３４による印刷を行なうことができる。また、ＰＡＣＳ３６を内部ワークステーション３８及び／又は外部ワークステーション４０に結合して、他の場所からのＸ線画像へのアクセスを提供することができる。内部ワークステーションは、内部データベース４２と結合されてＸ線画像を記憶するコンピュータであってよい。同様に、外部ワークステーション４０は外部データベース４４と結合することができる。このように、ＰＡＣＳ３６はワークステーション３８及び４０を介して、データベース４２及び４４へデータを送り、且つデータベース４２及び４４からデータを受け取ることができる。
【００１８】
上述のようなＸ線源は、Ｘ線管を用いてＸ線ビームを発生する。図２は、本発明の手法の実施形態の一例に従って図１のＸ線源１２の内部で利用され得るＸ線管４６の部分断面図である。Ｘ線管４６はカソード・アセンブリ４８及びアノード・アセンブリ５０を含んでいる。カソード・アセンブリ４８及びアノード・アセンブリ５０は、筐体又はケーシング５２の内部に配置されている。ケーシング５２は、Ｘ線管４６の様々な構成要素を密封するために利用されるガラス製又は金属材料製であってよい。動作時には、カソード・アセンブリの電極とアノード・アセンブリの電極とに跨がって電圧が印加される。この電圧は、カソード・アセンブリ４８によるアノード・アセンブリ５０への電子の放出を容易にする。放出された電子がアノード・アセンブリ５０のアノードに衝突するとＸ線ビームが発生する。
【００１９】
アノード・アセンブリ５０は一般的には、Ｘ線を発生するために利用される様々な構成要素を含んでいる。例えば、アノード・アセンブリ５０は、Ｘ線管４６の長手軸５８の周囲を回転するように構成されているアノード円板５４及びアノード支持体５６を含み得る。アノード円板５４は、タングステン合金又は他の適当な材料で構成され得る。アノード支持体５６とアノード円板５４の回転とによって、アノード円板５４の熱条件の改善を促し、すなわち動作による熱を消散させることを容易にする。アノード・アセンブリ５０はまた、アノード円板５４を支持する軸（図示されていない）、及びアノード円板５４の回転を容易にする軸受け付き回転子（図示されていない）のような他の構成要素も含んでいる。
【００２０】
一般的には、カソード・アセンブリ４８は、電子をアノード円板５４に向けて放出するために利用される様々な構成要素を含んでいる。例えば、カソード・アセンブリ４８は、集束カップ６０と、１又は複数のタングステン・フィラメント６２とを含んでいる。タングステン・フィラメント６２は電子を放出するように構成されており、電子は集束カップ６０によってアノード・アセンブリ５０に向けて方向付けされる。さらに、カソード・アセンブリ４８は、１又は複数のケーブル（図示されていない）を介してタングステン・フィラメント６２に電圧を印加するのに利用される１又は複数のピン６４を含んでいる。具体的には、ピン６４はケーブルを介して、タングステン・フィラメント６２への高電圧の印加を容易にする。最後に、カソード・アセンブリ４８は絶縁体６８及びカソード柱７０を含み得る。カソード柱７０は、カソード構造及びカソード・フィラメント６２の取り付けを容易にする。
【００２１】
前述のように、動作時には、カソード柱、絶縁体及び真空がカソード・アセンブリにおいて出合う位置である三重点は大きい電気応力を受ける。この電気応力は、Ｘ線管の故障を招き得る。図３は、本発明の手法の実施形態による図２のカソード柱及び絶縁体の部分アセンブリ７２の実施形態の一例の断面図である。具体的には、部分アセンブリ７２は絶縁体６８及びカソード柱７０を含んでいる。絶縁体６８は陥凹部８２を含み、またカソード柱７０は三重点シールド９０を周辺足９２と共に含んで、これら三重点シールド９０及び周辺足９２を用いて三重点に加わる応力を低減することができる。
【００２２】
絶縁体６８は、カソード柱７０及びピン６４の支持を提供するために利用される様々な観点及び構造を含み得る。絶縁体６８は、セラミックのような電気的に絶縁された材料で製造される。絶縁体６８は、底部７４、及び絶縁体６８の中央にカソード柱７０と係合するために利用され得る延長部７６を含んでいる。このことについては後に改めて説明する。絶縁体６８の延長部７６は、上面７８、側面８０、及び側面８０に隣接した陥凹部８２を含んでいる。絶縁体６８の側面８０はカソード柱７０と係合するように構成されている。このことについては後に改めて説明する。延長部７６の断面の形状は、円形、多角形、及び／又はカソード柱７０と係合するように構成されたその他類似の形状であってよい。絶縁体６８はさらに、ピン６４への接触を可能にする複数の孔８４を含んでいる。上述のように、ピン６４はタングステン・フィラメントへの電圧の印加を容易にする。
【００２３】
カソード柱７０は、カソード・カップ及びフィラメントに支持を与えるために利用され得る。カソード柱７０は、ニッケル−鉄合金若しくは米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｆ１５合金、又は熱膨張率が低く高温に耐え得るその他適当な導体で作製されていてよい。カソード柱７０は、カソード柱７０の内面８８の内側に形成された中空の内部又は内部領域８６を含んでいる。さらに、カソード柱７０は、カソード柱７０の端部に形成された三重点シールド９０を含んでいる。三重点シールド９０は三重点の遮蔽を容易にし、これにより三重点の電気応力を低減する。このことについては後にあらためて説明する。中空の内部領域８６の断面は、円形、多角形、又は絶縁体６８の延長部７６に係合し且つろう付けされるのに適したその他の形状であってよい。さらに、カソード柱７０は、カソード柱７０の端部に周辺足９２を含んでいる。周辺足９２は、カソード柱の三重点シールドの剛性を高め、カソード柱の基部の電気応力を減じるために利用することができる。周辺足９２の断面は、半円形、多角形、又は他の適当な形状であってよい。
【００２４】
絶縁体６８とカソード柱７０とを結合するために、ろう付け材料９４を利用することができる。ろう付け材料９４は、絶縁体６８の陥凹部の上方すなわち領域８０で、カソード柱７０の三重点シールド９０と絶縁体６８との間に付着される。ろう付け材料は銀、銀−銅合金又は金−銅合金を含んでいてよい。
【００２５】
図４は、図３の部分アセンブリ７２の分解断面図である。本実施形態では、カソード柱７０は矢印９６によって示される方向に移動することにより絶縁体６８と係合する。明確に述べると、カソード柱７０の内面８８は、絶縁体６８の側面８０と係合する。カソード柱の中空の内部領域８６の断面、及び絶縁体の延長部７８の断面は、カソード柱と絶縁体の結合を容易にするように選択される。
【００２６】
図５は、本発明の手法の実施形態の一例による金属化を施したカソード・アセンブリの絶縁体６８及びカソード柱７０の部分断面図である。本実施形態では、カソード柱７０及び絶縁体６８は、カソード柱７０の内面８６が絶縁体６８の側面８０に隣接するようにして組み立てられている。当業者には理解されるように、カソード柱の表面８８と絶縁体の表面８０との間にろう付け接点が形成される。しかしながら、幾分かのろう付け材料が溢出して、金属層又は金属化９７が非金属製の絶縁体６８の陥凹部８２の区画を越えて形成される場合がある。ろう付け工程のばらつきが上述のろう付けの溢出を引き起こし得る。従って、陥凹部８２の表面を金属溢出領域とも呼ぶ。このように、陥凹部８２、三重点シールド９０及び周辺足９２が三重点でのろう付け溢出の影響を抑えることを容易にし、従って電気応力を低減する。金属化９７によって、三重点は参照番号９８によって示される点に位置する。換言すると、ろう付け材料の溢出９４と、絶縁体６８の陥凹表面８２と、空気又は真空とは、参照番号１００によって示される点ではなく、点９８で出合う。従って、ろう付け材料９４が存在しなければ、三重接点は、カソード柱７０の三重点シールド９０と、絶縁体側面８０と、空気又は真空とが出合う点１００に位置し得る。当業者には理解されるように、三重接点９８は大きい電気応力に晒される場合があり、これにより電界放出又は表面フラッシュオーバーを招き得る。上述のように、三重点シールド９０は三重点９８を遮蔽し、従って三重点９８での電気応力を低減することを容易にする。
【００２７】
さらに、カソード柱７０及び絶縁体６８は間隙１０２と共に結合される。間隙１０２は、カソード柱７０の周辺足９２と、絶縁体６８の下面１０４との間の少なくとも１ｍｍの距離であってよい。間隙１０２が保たれない（すなわちカソード柱７０の周辺足９２が絶縁体６８の表面１０４に接触する）と、三重点は周辺足９２が絶縁体６８に接触する位置に形成されて、シールド９０の利点を損なう。周辺足９２の外面の点１０６が真空内の点を示しており、点１０６での電気応力について以下でさらに議論する。
【００２８】
高電圧真空絶縁体を扱うための技術的実践が、R.V. Latham in High Voltage Vacuum Insulation - The Physical Basis, page 52, Academic Press (1981)で議論されている。これにより、三重点９８における全電界は次式によって与えられる。
【００２９】
三重点での全電界強度＝βＥｍａｃｒｏ
ここで、
βは電界増強ファクタであり、
Ｅｍａｃｒｏは三重点での電界強度をｋｖ／ｍｍで表わしたものである。
【００３０】
また、三重点９８での全電界強度（βＥｍａｃｒｏ）が３０００ｋｖ／ｍｍを超えると電界放出が生ずることが観察されている。従って、電界増強ファクタ（β）が７５であると考えて、上の式（１）に基づいて三重点での電界強度（Ｅｍａｃｒｏ）について解くと、電界放出を回避するためには電界強度（Ｅｍａｃｒｏ）は４０ｋｖ／ｍｍを超えてはならない。三重点９８での電界強度（Ｅｍａｃｒｏ）を４０ｋｖ／ｍｍ未満に保つ方法について、図６を参照して以下でさらに説明する。
【００３１】
図６は、本発明の手法の幾つかの観点による電気応力対金属化の長さ、及びカソード柱７０の三重接点シールド９０（すなわち周辺足９２）と絶縁体６８との間の間隙１０２の変化を示すグラフ表示１０８である。Ｘ軸１１０は、点１００と点９８との間の金属化の長さをｍｍ（ミリメートル）で表わしている。Ｙ軸１１２は真空内での三重点９８及び点１０６における電界強度をｋｖ／ｍｍ（キロボルト毎ミリメートル）で表わしている。上述のように、本実施形態では、周辺足９２と絶縁体６８の表面１０４との間の間隙１０２の長さは約１ｍｍ〜１．５ｍｍである。曲線１１４、１１６及び１１８はそれぞれ、間隙の長さの変化が−０．５ｍｍ、０ｍｍ、及び＋０．５ｍｍである場合の三重点９８での電界強度対金属化の長さを表わす。同様に、曲線１２０、１２２及び１２４はそれぞれ、間隙の長さの変化が−０．５ｍｍ、０ｍｍ、及び＋０．５ｍｍである場合の真空点１０６での電界強度対金属化の長さを表わす。グラフ１０８から分かるように、−０．５ｍｍ〜＋０．５ｍｍの間隙の変化は、電界強度に実質的な影響を及ぼさない。一方、金属化の長さは電界強度に著しい影響を及ぼす。
【００３２】
上述のように、三重点９８での電界強度は、電界放出を回避するためには４０ｋｖ／ｍｍを超えてはならない。再びグラフ１０８を参照すると、４０ｋｖ／ｍｍの電界強度を表わす横線１２６は、５．５ｍｍの金属化の長さを示す縦線１２８の近くで曲線１１４、１１６及び１１８と交わっている。このように、金属化の長さを約５．５ｍｍまでに制限することにより、三重点９８の電界強度を約４０ｋｖ／ｍｍに保って電界放出を回避することができる。
【００３３】
図７は、本発明の手法の観点に従って、Ｘ線管４６のようなＸ線管を製造する例示的な工程ブロックを示す流れ図である。図７は、図２、図３及び図５を同時に参照すると最もよく理解されよう。この工程は、ブロック１３０に示すように、カソード柱７０を作製するステップを含んでおり、このステップは、中空の内部領域８６、内面８８及び周辺足９２を機械加工するステップを含んでいる。また、この工程は、ブロック１３２に示すように、絶縁体６８を作製するステップを含んでおり、このステップは、上面７８、及び陥凹部８２を設けた側面８０を機械加工するステップと、側面８０に金属層を施すステップとを含んでいる。次いで、ブロック１３４に示すように、カソード柱７０及び絶縁体６８を組み立てることができ、カソード柱７０と絶縁体６８との間にろう付け材料９４を施す。次いで、ブロック１３６で、カソード柱７０及び絶縁体６８に、他のカソード構成要素を組み付ける。
【００３４】
同様に、ブロック１３８に示すように、アノード円板５４を含めて全てのアノード構成要素を組み立ててアノード・アセンブリ５０を完成する。次いで、ブロック１４０に示すように、カソード・アセンブリ４８及びアノード・アセンブリ５０をケーシング５２と共に結合してＸ線管４６を形成する。一旦、形成されたら、ブロック１４２に示すように、Ｘ線管４６の内部の空気又はガスを排気し或いは脱ガスする。次のブロックは、ブロック１４４に示すように、Ｘ線管４６を調整（season）するステップで、この間に、電圧が予め決められた電圧に達するまで段階的に印加される。次いで、ブロック１４６に示すように、Ｘ線管４６を筐体に組み付ける。次いで、ブロック１４８に示すように、筐体の内部のガス又は空気を排気し或いは脱ガスする。一旦、空気が排気されたら、ブロック１５０に示すように筐体にオイルを充填する。オイルはＸ線管４６を冷却するために利用され得る。最後に、ブロック１５２に示すように、Ｘ線管をＸ線撮像装置に組み付ける。
【００３５】
本書では発明の幾つかの特徴のみを図示して説明したが、当業者には多くの改変及び変形が想到されよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨に含まれるような全ての改変及び変形を含むものと理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の手法の実施形態の一例によるＸ線イメージング・システムの線図である。
【図２】本発明の手法の実施形態の一例によるＸ線管の部分断面図である。
【図３】図２のカソード及び絶縁体のアセンブリの断面図である。
【図４】図３のカソード及び絶縁体の分解断面図である。
【図５】本発明の手法の実施形態の一例による金属化を施したカソード・アセンブリの絶縁体及びカソード柱の部分断面図である。
【図６】本発明の手法の幾つかの観点による図５のカソード柱及び絶縁体の三重接点シールドでの電気応力対金属化の長さをグラフで示す図である。
【図７】本発明の手法の一観点によるＸ線管を製造する工程の例を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  Ｘ線イメージング・システム
１２  Ｘ線源
１４  Ｘ線ビーム
１６  患者
１８  患者配置システム
２２  システム制御器
４６  Ｘ線管
４８  カソード・アセンブリ
５０  アノード・アセンブリ
５２  筐体
５４  アノード円板
５６  アノード支持体
５８  長手軸
６０  集束カップ
６２  タングステン・フィラメント
６４  ピン
６８  絶縁体
７０  カソード柱
７２  部分アセンブリ
７４  底部
７６  延長部
７８  上面
８０  側面
８２  陥凹部
８４  孔
８６  内部領域
８８  内面
９０  三重点シールド
９２  周辺足
９４  ろう付け材料
９６  カソード柱の移動方向
９７  金属層
９８、１００  三重点
１０２  間隙
１０４  下面
１０６  外面の点
１０８  電気応力対金属化の長さ、及び間隙１０２の変化のグラフ
１１０  Ｘ軸（金属化の長さ）
１１２  Ｙ軸（電界強度）
１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４  曲線
１２６  横線
１２８  縦線
【図１】
2006173122.tif 000003
【図２】
2006173122.tif 000004
【図３】
2006173122.tif 000005
【図４】
2006173122.tif 000006
【図５】
2006173122.tif 000007
【図６】
2006173122.tif 000008
【図７】
2006173122.tif 000009