(57)【要約】【課題】電子放出材料を包含する集光カップを有するＸ線装置を提供する。【解決手段】絶縁シェル、陰極、及び陽極を含む小型Ｘ線装置のための陰極。陰極は、一端の中に形成された集光カップを含む。集光カップは、陰極の内面に適合する薄い金属層を含むことができる。ダイヤモンドのような低い仕事関数を有する放出材料は、集光カップの内面上に直接堆積される。陽極は、陽極から放出される電子を収集するための平坦な受取り表面を有する。内部コーティングは、絶縁シェルの内部表面上に円周方向の帯として付加される。負の二次放出収率材料で形成される内部コーティングは、陰極から陽極までの隙間の領域で長手方向に延び、陰極から放出された迷走電子を受ける可能性が最も高い絶縁シェルの領域を覆う。
2005501579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に真空環境の内部空間を有する絶縁シェルと、
前記絶縁シェル内に配置された陽極と、
前記陽極に対向して前記絶縁シェル内に配置され、集光カップが形成された陰極と、
前記集光カップ上に配置された放出材料と、
を含むことを特徴とする、Ｘ線カテーテルのための小型Ｘ線装置。
【請求項２】
前記放出材料は、ダイヤモンド製品であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項３】
前記放出材料は、レーザ堆積により堆積されることを特徴とする請求項２に記載のＸ線装置。
【請求項４】
前記集光カップは、その表面上に金属コーティングを含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項５】
前記放出材料は、ダイヤモンド製品であることを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。
【請求項６】
前記金属コーティングは、仕事関数の高い金属であることを特徴とする請求項４に記載のＸ線装置。
【請求項７】
前記集光カップの頂点は、その得られる電界が該集光カップの縁部での電界よりも３から５倍低い領域に位置することを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項８】
前記陽極の端部は、平面であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項９】
実質的に真空環境の内部空間を有する絶縁シェルと、
前記絶縁シェル内に配置された陽極と、
前記陽極に対向して前記絶縁シェル内に配置された陰極と、
前記絶縁シェルの表面上に配置された負の二次放出収率を有するコーティングと、
を含むことを特徴とする、Ｘ線カテーテルのための小型Ｘ線装置。
【請求項１０】
前記コーティングは、前記絶縁シェルの内部表面に付加されることを特徴とする請求項９に記載のＸ線装置。
【請求項１１】
前記コーティングは、前記陰極及び前記陽極間の隙間の領域における円周方向の帯として付加されることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線装置。
【請求項１２】
前記コーティングは、酸化クロム及びチタンの群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線装置。
【請求項１３】
前記陰極に形成された集光カップと、
前記集光カップ上に配置された放出材料と、
を更に含むことを特徴とする請求項９に記載のＸ線装置。
【請求項１４】
前記放出材料は、ダイヤモンド製品であることを特徴とする請求項１３に記載のＸ線装置。
【請求項１５】
前記放出材料は、レーザ堆積により堆積されることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線装置。
【請求項１６】
前記コーティングの厚みは、０．１〜２．０ミクロンであることを特徴とする請求項９に記載のＸ線装置。
【請求項１７】
実質的に真空環境の内部空間を有する絶縁シェルと、
前記絶縁シェル内に配置された陽極と、
前記陽極に対向して前記絶縁シェル内に配置され、非放出金属ライナを含む集光カップが形成された陰極と、
前記集光カップの表面上に直接配置された放出材料と、
前記絶縁シェルの表面上に配置された負の二次放出収率を有するコーティングと、
を含むことを特徴とする、Ｘ線カテーテルのための小型Ｘ線装置。
【請求項１８】
前記放出材料は、ダイヤモンド材料であることを特徴とする請求項１７に記載のＸ線装置。
【請求項１９】
前記放出材料は、レーザ堆積により堆積されることを特徴とする請求項１８に記載のＸ線装置。
【請求項２０】
前記陽極の先端は、平坦であることを特徴とする請求項１６に記載のＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に小型Ｘ線装置に関する。更に詳しくは、本発明は、カテーテルのためのＸ線装置に関する。更に詳しくは、本発明は、電子放出材料を包含する集光カップを有するＸ線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓血管疾患は、何百万人もの人々に影響を与え、心臓発作及び死亡の原因になることが多い。多くの心臓血管疾患の共通な一面は、狭窄、すなわち、血管を通る血液流量が少なくなる動脈又は静脈壁肥厚である。バイパス手術に頼ることなく閉塞した動脈を再開させるために血管形成術手順が開発されている。しかし、多くの場合、動脈は、血管形成術手順の後に再び閉塞した状態になる。この再発する血管壁の肥厚は、再狭窄として公知である。再狭窄は、再度の血管形成術、及び最終的にはバイパス手術が必要となる場合が多い。バイパス手術は、胸部を開く必要があって患者に非常にストレスが掛かるものであり、感染症、知覚麻痺、及び心不全になる危険性を呈する。
【０００３】
再狭窄を治療する１つの方法には、血管及び他の人体の体腔を照射するための小型Ｘ線装置の使用が含まれる。Ｘ線カテーテルは、同軸ケーブル及びそのケーブルの遠位端に接続された小型Ｘ線エミッタから成る。同軸ケーブルの近位端は、高圧電源に接続される。Ｘ線エミッタは、非常に高い絶縁耐力を有する絶縁体で作られた小型シェル（チューブ）に取り付けられた陽極及び陰極アセンブリから成る。一般的に、陽極は、白金、タングステン、又は別の重金属から成る。
【０００４】
エミッタを作動させるために、高電圧が電極間に印加される。高い電界が陰極表面に発生して電界の電子放出を引き起こす。放出された電子は、電界によって加速され、陽極に当たる。電子が陽極に当たると、Ｘ線エネルギが生成されて放射される。この放射は、高速の電子が陽極材料の正電荷の核の近くを通過することによって低速になるか又は停止された時、又は、入射電子が陽極原子と衝突して陽極原子核近くの電子を軌道からはじき出し、外れた電子を他の電子と入れ替える時に起こる。
【０００５】
冠動脈の用途に対しては、Ｘ線エミッタの外径は、１．００から１．２５ミリメートルのように小さくすべきである。エミッタの各構成要素は非常に近接しているために、放出電子の流れの方向を正確に制御することは困難である。陰極によって放出された電子の一部は、絶縁シェルの内壁に当たる可能性がある。シェルの内壁は、内面に沿って電子雪崩を引き起こすことができる電界をその表面と平行に有する。壁からの衝突電子により、電子雪崩は、陰極近くの電界を歪ませる表面の正電荷を引き起こし、更に多くの電子を壁に放出させる。
【０００６】
また、電子雪崩によって漏れ電流が増える。漏れ電流は、陰極から陽極以外のエミッタの任意の部分に通る電子流である。電子が絶縁シェルの内壁に衝突した時、電子によって陰極と陽極の間に壁に沿って漏れ電流の経路が形成される。この漏れ電流は、壁上の初期電界放出電流の何百倍の高さになる可能性がある。漏れ電流は、Ｘ線を生成しないが、エミッタの望ましくない加熱を引き起こす。
更に、漏れ電流は、照射線量の適正なモニタリング及び計算に影響を及ぼす。照射線量は、エミッタの電流に基づいて計算される。漏れ電流が増えるにつれて、測定電流の変化なくＸ線照射量が減少する。すなわち、照射線量の測定値が不正確で当て推量になる。
【０００７】
二次電子放出（ＳＥＥ）率（又は、収率）は、入射一次電子毎に放出される平均的な二次電子の数である。「ＳＥＥ」収率は、入射電子のエネルギに依存する。それは、大部分の絶縁材料の場合、及び、十から数百電子ボルトのエネルギ範囲において、約１から５の値を有することができる。これらの絶縁材料は、壁の正電荷をもたらす電子雪崩をその表面において支持する。しかし、一部の絶縁材料の「ＳＥＥ」率は１よりも小さい。従って、電子衝撃は、表面の負電荷、及びそれに続く入射電子の反発を引き起こし、壁への電子衝突を排除する。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許出願第０９／７６０，８１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、電子雪崩及び漏れ電流の発生率がより低い、Ｘ線カテーテルのための小型Ｘ線装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、陰極及び陽極を収納する絶縁シェルを有する小型Ｘ線放射装置である。陰極の一端の中には、集光カップが形成されている。集光カップは、陽極に向かう収束電子ビームをもたらす軸対称の窪みである。陽極は、陽極から放出される電子を収集するための平面を有する。この平面は、この放射Ｘ線エネルギのより均一な方位角分布を達成するのを助ける。
集光カップは、陰極の内面に適合する薄い金属層を含むことができる。このようなコーティングは、絶縁シェルの壁に適度に接近して位置する場合がある陽極の縁部からの電界放出という問題を回避する。金属層は、高い仕事関数を有する非放出金属である。集光カップの深さは、それが集光カップの縁部の電界よりも３〜５倍低い範囲の電界を有する区域内にあるように選択される。
【００１１】
低い仕事関数を有する放出材料が、集光カップの内面上に直接堆積される。好ましい放出材料は、グラファイト又はダイヤモンドのような炭素製品である。ダイヤモンドは、負の電子親和力を有する低い仕事関数の材料である。ダイヤモンドが放出材料として使用される時、この放出製品は、ダイヤモンド電子が陽極を通じて放出材料の後部から適正に補給されるように薄い層又は膜であるべきである。この薄い層は、放出材料のレーザ堆積を通じて達成することができる。ダイヤモンドよりも電子補給を増すために、グラファイト混合物を使用してもよい。
【００１２】
絶縁シェルの内面上の円周方向の帯として、内部コーティングを付加することができる。内部コーティングは、陰極から陽極までの隙間の領域を長手方向に延び、陰極から放出される迷走電子を受ける可能性が最も高い絶縁シェルの領域を覆う。内部コーティングは、酸化クロム又はチタンのような負の二次放出収率材料で形成される。内部コーティングはまた、絶縁シェルの内面の全長に対して付加することができる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付図面に示すように、本発明の好ましい実施形態の以下のより具体的な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここで、本発明の好ましい実施形態について図を参照しながら説明するが、同じ参照番号は、同一か又は機能的に類似の要素を示す。本発明を特定の実施形態に関して説明するが、これは単に例示的に行われることを理解すべきである。当業者は、本発明の精神から逸脱することなく様々な修正、再構成、及び置換を行うことができることを認識するであろう。
図１は、標準的な小型Ｘ線エミッタを全体的に１００で示す。Ｘ線エミッタ１００は、トロカール又は導入装置を通じて患者の血管又は他の体腔に導入される。Ｘ線エミッタ１００は、絶縁シェル１０２、陽極１０４、陰極１０６、及び陰極キャップ１０８を備える。内部空間１１４は、実質的に真空環境として保持される。
【００１４】
陰極キャップ１０８は、陰極結合部１１２で陰極１０６と電気的に接続されており、陰極キャップ１０８と陰極１０６との間の電気接点をもたらす。陰極結合部は、当業者には明らかとなるように、金属又は金属合金のような導電材料のろう接継手、又は他の類似の結合部とすることができるであろう。絶縁シェル１０２は、導電金属コーティング１１０で被覆されており、陰極キャップ１０８と同軸ケーブル１４０との間の電気接点をもたらす。
【００１５】
同軸ケーブル１４０の編組部分１４２を通じて、金属コーティング１１０に高電圧が印加される。電流は、金属コーティング１１０から電気接続された陰極キャップ１０８を通じて陰極１０６に伝わる。印加された電圧によって、電界が陰極１０６の回りに発生して陰極１０６に電子を放出させ、電子は、内部空間１１４の真空を通って陽極１０４に向かって進む。電子は、陽極に接近すると陽極材料の正電荷の核によって偏向され、エネルギを失ってＸ線を放射する。陽極１０４は、同軸ケーブル１４０の内部ワイヤ１４４に電気接続され、これによって回路が完成する。
【００１６】
図１に示すように、陽極１０４及び陰極１０６の両方は、内部空間１１４内に丸い端部を有する。陰極１０６の丸い端部が電子を放出する時、電子の一部分は、エミッタ軸線に対して比較的高い角度で放出され、絶縁シェルの内面に当たる。この一部分により、電子雪崩及び関連する上述の電流漏洩が発生する。
患者の体の外側では、ケーブルが引き戻し装置に固定され、この装置を使用してケーブルを引き、血管又は体腔に沿ってエミッタ１００を移動させて所定の長さに亘って照射をもたらすことができる。
【００１７】
一般的に、Ｘ線エミッタは、案内カテーテルを通じて患者の脈管構造に導入される。案内カテーテルは、一般的に、遠位端及び近位端を有する１つ又はそれ以上の部分から成る中空の管状カテーテルである。案内カテーテルは、直径約０．０１０から０．０１８インチ、長さ約１８０センチメートルの撓み誘導線を使用して患者の脈管構造を通して操作される。案内線の遠位端は、複雑な動脈経路を通して目標区域まで誘導することができるように極めて柔軟である。案内線の遠位部分が目標区域に位置決めされた後、案内カテーテルの遠位端は、案内線の近位端を覆うように配置される。案内カテーテルは、遠位端が目標区域近傍に位置決めされるまで、患者の脈管構造を通して案内線に沿って進められる。
その後、案内線は、案内カテーテルから抜かれ、脈管構造内に案内カテーテルが残り、Ｘ線エミッタ及び同軸ケーブルが、案内カテーテルを通じて目標部位に導入される。Ｘ線エミッタは、操作する医師により又は患者の体の外側でケーブルに取り付けられた機構により進められる。
【００１８】
図２は、本発明の小型Ｘ線エミッタ２００を示す。Ｘ線エミッタ２００は、絶縁シェル２０２を含む。絶縁シェル２０２は、高い電気抵抗（１０15オーム−センチメートル）、ガス不浸透性、及び適度な機械的強度と共に非常に高い絶縁耐力（１０４〜２００キロボルト／ミリメートル）を有する任意の材料で構成することができる。絶縁シェル１０２の材料は、１０〜２０キロボルトのエネルギ範囲内で低から中程度のＸ線吸収力を有する。すなわち、この材料は、比較的軽量の元素で構成されるべきである。結晶石英及びダイヤモンドは、共にこれらの要件を満足し、絶縁シェルには良好な材料である。Ｘ線エミッタは、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれる、２００１年１月１７日提出で現在出願中の米国特許出願第０９／７６０，８１５号に開示されたエミッタとすることができるであろう。
【００１９】
陽極２０４は、絶縁シェル２０２内に収納される。陽極２０４は、Ｘ線エミッタ２００の電子収集電極である。陽極は、タングステンであることが好ましいが、白金、金、又は他の重金属も陽極には良好な材料である。図２でわかるように、陽極２０４の内部端は、平面２１６である。平面２１６は、放射されたＸ線エネルギのより均一な方位角分布を達成するのを助ける。これによって、半球の内部端を有する陽極の中心からの電子ビームの直線的なずれがある時に常に起こり得るＸ線の影の発生が低減される。
【００２０】
陰極２０６は、同じく絶縁シェル２０２内に収納される。陰極２０６は、エミッタ２００の負電荷電極である。陰極キャップ２０８は、当業者に公知の任意の結合方法を用いて陰極２０６に結合され、それによって陰極２０６を絶縁シェル２０２に接続する。集光カップ２１８は、陰極２０６の端部に形成される。集光カップ２１８は、陰極２０６の先端に設けられた軸対称の窪みである。内部空間２１４は、Ｘ線エミッタ２００内で陰極２０６を陽極２０４から分離する。
内部空間２１４は、実質的に真空環境に保持される。一実施形態においては、陰極２０６がガス分子を内部空間から直接吸収するように、ゲッタ材料が陰極２０６の材料に組み込まれる。
【００２１】
絶縁シェル２０２は、陰極キャップ２０８と同軸ケーブル（図示せず）の編組との間の電気接点をもたらす金属コーティング２１０で被覆される。金属コーティング２１０は、銀又はチタンのような任意の非腐食性導電金属とすることができる。一実施形態においては、金属コーティング２１０は、陰極２０６と同じ材料で構成される。当業者には明らかであろうが、他の金属又は金属合金を使用することができる。好ましい実施形態においては、金属は、１〜５ミクロン厚の金属層が得られるようにエミッタ２００上にスパッタリングされるが、この層は、当業者には明らかであろうが、その厚みを加減することができる。
エミッタ２００の外面上の金属コーティング２１０は、作動電流の経路をもたらす、患者に対する電気上の安全性をもたらす、エミッタの三重点を遮蔽し、それによってそのホールドオフ電圧を増す、及び、電子ビームをエミッタの軸線に沿って集束させ、絶縁シェルの内壁の帯電及びそれに付随する放電を防止するなどの幾つかの重要な機能を実行する。
【００２２】
図３は、図２の線３−３に沿って切り取られた陰極２０６の断面図を示す。集光カップ２１８は、陰極２０６の先端内に形成された軸対称の窪みである。集光カップ２１８の曲面は、放出電子を発散ではなく収束する電子ビームに集束させ、図２の矢印で示すように陽極先端の中心部に衝突させる。従って、絶縁シェルの内壁に向う電子放出は、大幅に低減されるか又は解消される。
集光カップ２１８は、金属層３２０を含む。金属層３２０は、陰極２０６の内面に適合する薄い層である。金属層３２０は、集光カップ２１８の内部表面から集光カップ縁部３２４を回って延び、更に陰極２０６の側面に沿って延び、３２２で示すようにカップ縁部から離れた点で終わる。このようなコーティングにより、絶縁シェルの壁に適度に接近して位置する場合がある集光カップ縁部３２４からの陽極からの電界放出の問題が回避される。
【００２３】
金属層３２０及び陰極２０６は、金属層３２０が陰極２０６の端部内に形成された窪み内に置かれるように別々に形成することができ、又は、代替的に、陰極２０６は、当業者には明らかであろうが、金属層３２０の回りに形成することができる。本発明の好ましい実施形態においては、金属層３２０は、集光カップ２１８の凹面を完全に覆って陰極２０６の側面に沿って延びるが、金属層３２０は、集光カップ２１８の縁部を回って側面に沿って延びる必要はなく、凹面のみを覆うことができるであろう。同様に、金属層３２０は、凹面全体を覆う必要はなく、部分的表面だけを覆ってもよい。
【００２４】
金属層３２０は、白金、チタン、又は金のような高い仕事関数を有する非放出金属である。仕事関数は、電子を元素原子から変位させるのに必要とされるエネルギ量により測定される。従って、金属層３２０は、集光カップ２１８から放出される電子の発生を低減するために電子が金属層３２０から簡単に放出されないように選択される。好ましい実施形態においては、金属層は、当業者には明らかであろうが、標準的なスパッタリング装置を使用して陰極２０６上にスパッタリングされる。
【００２５】
好ましい実施形態においては、集光カップの深さは、それが集光カップ縁部３２４の電界よりも３〜５倍低い範囲の電界を有する区域内にあるように選択される。低い仕事関数を有する放出材料３２６は、好ましくは集光カップ２１８の頂点において金属層３２０上に直接に堆積される。しかし、放出材料３２６は、集光カップ２１８の任意の区域に堆積させることができるであろう。電界は集光カップ縁部３２４よりも放出材料３２６の領域の方が小さいが、放出材料３２６は、それが十分な数の電子を放出して、低い電界においてさえもＸ線装置内で十分なＸ線エネルギを生成することができるように選択される。
【００２６】
好ましい放出材料は、グラファイト又はダイヤモンド製品のような炭素製品である。ダイヤモンド製品には、ダイヤモンド、グラファイト、及びこれらのいずれかを含む混合物が含まれる。ダイヤモンドは、負の電子親和力を有する低い仕事関数の材料である。従って、真空においては、ダイヤモンドは自発的に電子を放出する。このような結果は、ダイヤモンド電子が真空エネルギよりも高いエネルギを有するために達成される。ダイヤモンドが放出材料３２６として使用される時、この放出製品は、ダイヤモンド電子が陽極２０４を通して放出材料の後部から適正に補給されるように薄い層又は膜であるべきである。一実施形態においては、放出材料３２６は、３０％のグラファイト型結合及び約７０％のダイヤモンド型結合を有する炭素混合物で構成される。放出材料は、０．０１〜５ミクロンの範囲の厚みを有することができるであろう。好ましい実施形態においては、放出材料３２６は、０．１〜２．０ミクロン、より好ましくは、約１ミクロンの厚みを有するべきである。この薄い層は、放出材料のレーザ堆積を通じて達成することができる。
【００２７】
ダイヤモンド又はグラファイトのような炭素製品の使用は、他の利点も同様に維持する。例えば、標準的なＸ線放射装置において、エネルギを放出材料に供給し、それによって電子放出を引き起こす１つの方法は、陰極の温度を上げることである。Ｘ線カテーテルにおいて、過度の加熱は、患者に不快感及び傷害を引き起こす可能性があるので望ましくない。負の電子親和力を有するダイヤモンド又はグラファイトのような炭素製品の使用により、熱を加えることなく真空環境内で電子放出を発生させることができる。エネルギが陰極を通じて放出材料に供給されて電子を補給し、供給電力を加減することにより電子放出の割合を制御するが、このエネルギは、それを熱に変換させることになるようなレベルにある必要はない。
同様に、陰極又は金属層表面上に直接堆積された、放出材料としてのダイヤモンド又はグラファイトのような炭素製品の使用は、陰極を通って延びる回路及びリード線を不要にする。陰極は、それ自体が電流を放出材料に運ぶ。従って、Ｘ線カテーテル装置は、一般的な患者の血管の大きさにより規定される大きさの要件を満足するように、より容易に製造することができる。
【００２８】
図４は、図２の線３−３に沿って切り取られた陰極２０６の別の実施形態の断面図を示す。図４に示すように、放出材料３２６は、陰極２０６の端部内に形成された集光カップ４１８の表面上に直接堆積される。上述のように、放出材料３２６は、ダイヤモンド又はグラファイトのような炭素製品である。この実施形態においては、陰極２０６は、高い仕事関数を有する金属層を含まない。従って、放出材料３２６は、好ましくは集光カップ４１８の頂点において陰極２０６の表面上に直接堆積される。しかし、放出材料は、集光カップ４１８内の任意の位置に堆積させることができるであろう。この実施形態においては、陰極２０６は、電流を放出材料３２６に伝える導体の役目を果たす高い仕事関数の材料で完全に構成することができる。更に、陰極２０６は、ゲッタ材料の金属合金で構成することができ、それによって絶縁シェル内の真空環境を保持し、かつ電流を放出材料３２６に伝えるという二重の目的に供するであろう。
【００２９】
図５は、絶縁シェル５０２の内面に付加された内部コーティング５２８を有するＸ線エミッタ５００を示す。Ｘ線エミッタ５００は、陽極５０４、陰極５０６、及び陰極キャップ５０８を含む。この実施形態においては、絶縁シェル５０２及び陽極５０４は、当業者には明らかであろうが、好ましくはろう付けによって互いに結合される円錐面において結合する。陰極５０６は、上述のいずれの実施形態においても説明したような集光カップ５１８を有するように示されている。同様に、陽極５０４は、上述の実施形態で説明したような平面５１６を有するように示されている。しかし、内部コーティング５２８を有するＸ線エミッタ５００と共に使用される陰極５０６及び陽極５０４は、図１を参照して上述したように、各々が丸い端部を有することができることが当業者には明らかであろう。
【００３０】
内部コーティング５２８は、絶縁シェル５０２の内面上の円周方向の帯である。内部コーティング５２８は、陰極から陽極までの隙間５３０の領域で長手方向に延びる。これにより、陰極５０６から放出された迷走電子を受ける可能性が最も高い絶縁シェル５０２の領域が覆われる。内部コーティング５２８は、負の二次放出収率材料で形成される。従って、電子が陰極５０６から放出され、陽極５０４に向けられる代わりに絶縁シェル５０２に向かって誘導されて内部コーティング５２８に到達した時、電子は、内部コーティング内に吸収されることになる。内部コーティング５２８から出るよりも多い電子がコーティング５２８に到着すると、負の電荷が蓄積する。従って、内部コーティング５２８は、更なるいかなる電子をも絶縁シェルの表面から反発し始め、それによって電子雪崩及び漏れ電流が回避されることになる。絶縁シェル表面上に認め得るいかなる正電荷もないために、絶縁シェル表面に到達する迷走電子の広がりが最小限に抑えられ、正の帯電とそれから生じるであろう漏洩とを阻止する。更に、内部コーティング５２８の負電荷を増すことにより、電子ビームは、陽極５０４に向けて収束したままであり、システムの効率を高める。
【００３１】
内部コーティング５２８の１つの適切な材料は、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）である。Ｃｒ2Ｏ3は、０．９の「ＳＥＥ」収率及び約１０10オーム／平方の比較的高い表面抵抗を有する。１．０よりも小さい「ＳＥＥ」収率を有する任意の材料を内部コーティング５２８として使用することができるであろう。一実施形態においては、内部コーティング５２８は、チタンコーティングである。チタンは、０．９の「ＳＥＥ」収率を有する。しかし、チタンは高い導電率を有する。従って、チタンを内部コーティング５２８として使用する時には、チタンが漏れ電流を引き起こすのを助ける可能性があるために、コーティング５２８は、陽極５０４又は陰極５０６のような別の導体まで延びないことが重要である。
好ましい実施形態においては、内部コーティング５２８の厚みは、約３０から１０００オングストロームである。しかし、内部コーティングは、当業者には明らかであろうが、厚みを加減することができると考えられる。
【００３２】
図６は、実質的に絶縁シェル５０２の内面の全長に延びる内部コーティング６２８を有する図５の実施形態を示す。実質的に絶縁シェル５０２の内面の全長を覆うことにより、電子が絶縁シェル５０２の壁に衝突する可能性が大幅に低減される。Ｃｒ2Ｏ3は、内部コーティング６２８の材料として使用されるべきである。その高い抵抗率のために、Ｃｒ2Ｏ3は容易に導電させず、電子雪崩又は高い漏れ電流を生じないことになる。しかし、コーティングが電極に接続されている時はいつでも、少なくとも非常に低い漏れ電流が予想される。
【００３３】
内部コーティング５２８がＣｒ2Ｏ3である場合、コーティング５２８は、三酸化クロムと水を１：１の比率で混合した溶液に絶縁シェル５０２を浸漬させることにより付加される。浸漬後に、絶縁シェル５０２は、約９００℃の温度で数時間焼成される。Ｃｒ2Ｏ3を付加する別の方法は、金属クロムを絶縁シェル５０２内に堆積し、Ｃｒ2Ｏ3を形成するためにそのクロムを酸化させることである。内部コーティングを必要としない絶縁シェル５０２の区域を覆うために、マスキングを用いることができる。
本発明をその好ましい実施形態を参照して具体的に示して説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく形態及び詳細の様々な変更を為し得ることが当業者には理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の小型Ｘ線エミッタの実施形態の断面図である。
【図２】本発明のＸ線エミッタの実施形態の部分断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って切り取られた本発明の陰極の断面図である。
【図４】図２の線３−３に沿って切り取られた本発明の陰極の別の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明のＸ線エミッタの円周方向コーティングの実施形態の部分断面図である。
【図６】本発明のＸ線エミッタの代替実施形態の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
２００  小型Ｘ線エミッタ
２０２  絶縁シェル
２０４  陽極
２０６  陰極
２０８  陰極キャップ
２１０  金属コーティング
２１８  集光カップ
【国際公開パンフレット】
2005501579.tif 000003
2005501579.tif 000004
2005501579.tif 000005
2005501579.tif 000006
2005501579.tif 000007
2005501579.tif 000008
2005501579.tif 000009
2005501579.tif 000010
2005501579.tif 000011
2005501579.tif 000012
2005501579.tif 000013
2005501579.tif 000014
2005501579.tif 000015
2005501579.tif 000016
2005501579.tif 000017
2005501579.tif 000018
2005501579.tif 000019
2005501579.tif 000020
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005501579.tif 000021
【国際調査報告】
2005501579.tif 000022
2005501579.tif 000023
2005501579.tif 000024
2005501579.tif 000025