(57)【要約】      （修正有）【課題】収納容器の突出部にＸ線発生管が陽極接地されたＸ線発生装置において、Ｘ線発生管と収納容器との間の放電を低減する。【解決手段】収納容器１０７は、管軸方向Ｄｔにおいて、絶縁管４と陽極１０３とが接合されている陽極側接合部と、絶縁管４と陰極１０４とが接合されている陰極側接合部との間に環状屈曲部１０７ｄが位置するように突出部１０７ｃを有する。【選択図】図１
2018073625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出源を備える陰極と、
電子の照射によりＸ線を発生する透過型ターゲットを備える陽極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置し前記陽極と前記陰極とがそれぞれ接合される絶縁管と、を有するＸ線発生管と、
前記Ｘ線発生管を駆動する駆動回路と、
前記Ｘ線発生管、前記駆動回路とともに絶縁油を収納する導電性の収納容器と、を備えるＸ線発生装置であって、
前記収納容器は、前記駆動回路を収納する後方収納部と、前記後方収納部と環状に連なり前記後方収納部と連なる部分から前記絶縁管に向かって近づき前記絶縁管を囲むフランジ部と、前記フランジ部と環状に連なり前記フランジ部より前記後方収納部から離れる方向に突出している部分を有するとともに前記陽極が固定される突出部と、を有していることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記フランジ部と前記突出部は、前記収納容器の内部に向かって突出しているとともに前記収納容器の内面において環状に延在する環状屈曲部を介して環状に連なっており、
前記環状屈曲部は、管軸方向において、前記絶縁管と前記陽極とが接合されている陽極側接合部と、前記絶縁管と前記陰極とが接合されている陰極側接合部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記陰極の側から前記陽極の側に向かう向きを正として管軸方向における前記収納容器の内面の位置をｚとするとき、
前記環状屈曲部は、前記絶縁管と前記収納容器との距離Ｌｉの位置ｚに対する１階微分値が極小となる位置に重なることを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記陰極の側から前記陽極の側に向かう向きを正として管軸方向における前記収納容器の内面の位置をｚとするとき、
前記環状屈曲部は、前記絶縁管と前記収納容器との距離Ｌｉのｚに対する２階微分値が負から正に極性反転する位置に重なることを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記環状屈曲部と前記陰極側接合部との距離が、前記陽極側接合部と前記陰極側接合部との距離と等しいか長いことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記環状屈曲部は、前記陰極側接合部との距離が最小となる近接点を有していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
前記近接点と前記陰極側接合部との距離が、前記陽極側接合部と前記陰極側接合部との距離より短いとき、
前記環状屈曲部と前記陰極側接合部との間に、前記陰極側接合部から前記環状屈曲部が直視されないように、絶縁性の保護部材が配置されていることを特徴とする請求項６に記載のＸ線発生装置。
【請求項８】
前記保護部材は、体積抵抗が１×１０５Ωｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生装置。
【請求項９】
前記フランジ部及び前記突出部は、金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１０】
前記収納容器は、接地されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１１】
前記陽極は、前記収納容器を介して接地されていることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線発生装置。
【請求項１２】
前記駆動回路は、前記電子放出源の放出電子量を制御する電子量制御部を備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１３】
前記駆動回路は、前記陽極と前記陰極との間に管電圧を印加する管電圧駆動部を備えていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１４】
前記透過型ターゲットは、電子の照射によりＸ線を発生するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに発生したＸ線を透過させる支持窓と、を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放出され被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出装置とを連携して制御するシステム制御装置と、
を有するＸ線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生管を備えるＸ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型のターゲットを備えたＸ線発生管を用いたＸ線発生装置が公知である。かかるＸ線発生装置は、接地された金属製の容器内に、金属容器内に充填された絶縁油、および、Ｘ線発生管を駆動する駆動回路とともに、Ｘ線発生管が収納される。このようにＸ線発生管が金属容器に収納された形態をモノタンクと称する。このようなモノタンク実装形態をとることにより、Ｘ線発生装置は、小型化と高管電圧印加条件下でも放電し難い信頼性が担保される。
【０００３】
モノタンク実装形態をとるＸ線発生装置は、一般に、接地された金属製の容器に対するＸ線発生管の陽極と陰極の電位規定方式として、中性点接地方式と陽極接地方式の２つの接地方式をとる。
【０００４】
中性点接地方式のＸ線発生装置においては、Ｘ線発生管はバイポーラ電圧源により陽極、陰極に＋１／２Ｖａ、−１／２Ｖａがそれぞれ印加され、管電圧Ｖａが印加されるように、構成されている。また、中性点接地方式のＸ線発生装置においては、陽極を含めて絶縁油中にＸ線発生管は完全に浸漬された状態で実装されている。
【０００５】
特許文献１には、中性点接地方式でモノタンク実装された透過型Ｘ線管を備えるＸ線発生装置が記載されている。
【０００６】
特許文献１に記載の中性点接地方式によれば、共通接地電極及び金属容器からみた最大電圧差が管電圧Ｖａの１／２となり、Ｘ線発生装置の小型化と電気的信頼性とを両立する点において優れている。
【０００７】
一方で、中性点接地方式のＸ線発生装置は、小型化に向いている半面、Ｘ線ターゲットが収納容器の内部に配置されることになり、Ｘ線発生部と被検体との近接化が制限され拡大撮影には向いていなかった。
【０００８】
陽極接地方式のＸ線発生装置においては、Ｘ線発生管の陽極は金属製の容器とともに接地され、陰極はモノポーラ電圧源によりーＶａ電位（負の管電圧圧）が印加される。陽極は、金属性の容器の一部、または、モノタンクの一部を構成しているとも言える。従って、陽極接地方式で収納容器に実装されたＸ線発生管の陽極は、一部がモノタンクの外部に露出している形態をとり、絶縁管と陰極が絶縁油中に完全に浸漬されて実装されている。
【０００９】
陽極接地方式で透過型Ｘ線管が実装されたＸ線発生装置は、Ｘ線ターゲットが金属製の容器の容器壁面または、容器外部に配置されることになり、Ｘ線発生部と被検体との近接化が可能であり拡大撮影に適している。一般に、拡大率は、Ｘ線発生部とＸ線検出面との距離（ＳＩＤ）を、Ｘ線発生部と被検体との距離（ＳＯＤ）で除した比で規定される。ここで、ＳＩＤ、ＳＯＤは、それぞれ、Ｓｏｕｃｅ  Ｉｍａｇｅ−ｒｅｃｅｐｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ、Ｓｏｕｃｅ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｄｉｓｔａｎｃｅの略である。特許文献２には、陽極接地された透過型Ｘ線管の陽極を収納容器の外部に突出させたモノタンク実装形態をとるＸ線発生装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許７４９００９９号公報
【特許文献２】特開２０１５−５８１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に記載されているように、陽極接地された透過型Ｘ線管の陽極を収納容器の外部に突出させたＸ線発生装置において、ＳＯＤの近接化と管電圧の安定的な印加とが両立せず、拡大撮影と安定した撮影との少なくともいずれかが制限される場合があった。
【００１２】
従って、本願発明は、拡大撮影が行えるとともに、Ｘ線発生管と収納容器との間の放電が低減されたＸ線発発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のＸ線発生装置は、電子放出源を備える陰極と、
電子の照射によりＸ線を発生する透過型ターゲットを備える陽極と、前記陽極と前記陰極との間に位置し前記陽極と前記陰極とがそれぞれ接合される絶縁管と、を有するＸ線発生管と、
前記Ｘ線発生管を駆動する駆動回路と、前記Ｘ線発生管、前記駆動回路とともに絶縁油を収納する導電性の収納容器と、を備えるＸ線発生装置であって、
前記収納容器は、前記駆動回路を収納する後方収納部と、前記後方収納部と環状に連なり前記後方収納部と連なる部分から前記絶縁管に向かって近づき前記絶縁管を囲むフランジ部と、前記フランジ部と環状に連なり前記フランジ部より前記後方収納部から離れる方向に突出している部分を有するとともに前記陽極が固定される突出部と、を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、放電が低減された高い信頼性を有するとともに、低いＳＯＤにより拡大撮影が行えるＸ線発発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線発生装置の断面図（ａ）と、三面図（ｂ）〜（ｄ）である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るＸ線発生装置の斜視図（ａ）、断面図（ｂ）、収納容器の内面と絶縁管との距離に関するグラフ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るＸ線発生装置の斜視図（ａ）、断面図（ｂ）、収納容器の内面と絶縁管との距離に関するグラフ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）である。
【図４】本発明の第４、第５、第６の実施形態の要部を示す断面図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と保護部材の斜視図（ｄ）である。
【図５】本発明の第７、第８の実施形態に係るＸ線発生管の陽極側接合部と陰極側接合部を示す断面図（ａ）、（ｂ）である。
【図６】本発明の第９の実施形態に係るＸ線撮影システムを説明する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
＜Ｘ線発生装置＞
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るＸ線発生装置１０１を示す断面図であり、図１（ｂ）〜（ｄ）は、Ｘ線発生装置１０１の三面図である。なお、本願明細書および各図面において、管軸方向Ｄｔをｚ軸、管径方向をｘ−ｙ平面となるように描かれている。なおｚ軸は、透過型ターゲットの放出面を０、収納容器１０７の外部への曝射方向の側を正、陰極の側を負として示されている。言い換えると、陰極１０４の側から陽極１０３の側に向かう向きを正としている。
【００１８】
Ｘ線発生装置１０１は、Ｘ線発生管１０２と、絶縁油１０８と、Ｘ線発生管１０２と絶縁油１０８とを収納する収納容器１０７を備えている。本願発明は、収納容器１０７とＸ線発生管１０２との間において特定の配置関係を有することを特徴とするものである。かかる配置関係においては後述する。
【００１９】
＜Ｘ線発生管＞
本実施形態の透過型のＸ線発生管１０２は、透過型ターゲット１を備える陽極１０３と、電子放出源９を備える陰極１０４と、管軸方向の両端の一方と他方とにおいて陽極１０３と陰極１０４に接合され、両極の絶縁を担保する絶縁管４を備える。絶縁管４は陽極１０３、陰極１０４のそれぞれと封止され、真空気密容器を構成する。
【００２０】
陽極１０３は、ターゲット層１ａとターゲット層を支持する支持窓１ｂとを備える透過型ターゲット１と、ターゲット層１ａと電気的に接合され支持窓１ｂと接合されている環状の陽極部材２と、を備えている。陽極部材２と支持窓１ｂとは、ろう材を介して環状に気密封止される。
【００２１】
ターゲット層１ａは、タングステン、タンタル等の重金属を含有することで電子の照射によりＸ線を発生する。また、ターゲット層１ａの層厚は、Ｘ線の発生に寄与する電子侵入長と、発生したＸ線の支持窓１ｂの側に透過する際の自己減衰量と、のバランスから決定され、１μｍ〜数十μｍが適用される。
【００２２】
支持窓１ｂは、ターゲット層１ｂで発生したＸ線を透過させＸ線発生管１０２の外に放出する端窓の機能を有しており、Ｘ線を透過するために、ベリリウム、アルミニウム、窒化珪素、炭素の同素体等が適用される。支持窓１ｂとしては、ターゲット層１ｂの発熱を効果的に陽極部材２に伝熱する点において、熱伝導性が高いダイアモンドを適用する事が好ましい。
【００２３】
絶縁管２は真空気密性と絶縁性を備えたアルミナ、ジルコニア等のセラミック材料、ソーダライム、石英等のガラス材料が適用される。陰極部材８、陽極部材２は、絶縁管２との間の熱応力を軽減する意図から、絶縁管２の線膨張係数αｉ（ｐｐｍ／℃）に近い線膨張係数αｃ（ｐｐｍ／℃）、αａ（ｐｐｍ／℃）を有する材料が適用され、コバール、モネル等の合金が適用される。
【００２４】
本願明細書において、Ｘ線発生管１０２の管軸方向Ｄｔ及び管中心軸Ｃｔは、絶縁管４の管軸方向及び管中心軸により規定される。
【００２５】
陰極１０４は、電子放出部を備えるヘッド部２３とヘッド部を陰極部材８に対して固定するネック部２２とを有した電子放出源９と、電子放出源９と接合される環状の陰極部材８とを備えている。
【００２６】
電子放出源９は、陰極部材９と、ろう材を介してろう接されるか、レーザ溶接等により熱融着される。電子放出源９は、ヘッド部２３に、含浸型熱電子源、フィラメント型熱電子源、冷陰極電子源等が適用される電子放出部を備えている。ヘッド部２３は、引き出しグリッド電極、集束レンズ電極等の静電場を規定する不図示の電極を備えることが可能である。ネック部２２は、管軸方向に沿って、電子放出部、静電レンズ電極と電気的に接合された配線が貫通するように、管状または複数の柱状の形態をとる。
【００２７】
本実施形態の透過型のＸ線発生管１０２は、図１（ａ）に示すとおり、陽極接地方式をとるように収納容器１０７に固定されている。Ｘ線発生管１０２の陽極１０３は、導電性の収納容器１０７を介して接地端子１０５に電気的に接合され、接地されている。また、Ｘ線発生管１０２の陰極１０４は、管駆動回路１０６の負極端子に電気的に接合され、管駆動回路１０６の正極端子を介して接地端子に電気的に接合されている。なお、管駆動回路１０６は、管電圧Ｖａを出力する不図示の管電圧駆動部を備えており、正極端子は接地電位に規定され、負極端子は−Ｖａ（Ｖ）電位を出力する。また、管駆動回路１０６は、電子放出部の放出電子量を制御する不図示の電子量制御部を備えている。
【００２８】
＜収納容器＞
収納容器１０７は、絶縁性液体１０８とともに、Ｘ線発生管１０２、管駆動回路１０６を収納するように、密閉構造をとる。収納容器１０７は、管駆動回路１０６を収納する後方収納部１０７ａ、フランジ部１０７ｂ、突出部１０７ｃと、を有する。後方収納部１０７ａとフランジ部１０７ｂと、フランジ部１０７ｂと突出部１０７ｃとは、それぞれ、液密となるように環状に封止されている。
【００２９】
本実施形態においては、後方収納部１０７ａ、フランジ部１０７ｂ、突出部１０７ｃは、いずれも収納容器１０７を同電位（接地電位）に規定するように導電性を有している。このように収納容器１０７を接地する形態とすることにより、Ｘ線発生装置１０１の電気的安全性を担保している。後方収納部１０７ａ、フランジ部１０７ｂ、突出部１０７ｃは、導電性、堅牢性の点から金属材料で構成されることが好ましい。
【００３０】
絶縁性液体１０８は、Ｘ線発生管２と管駆動回路１０６との間が気泡を介さないように、収納容器１０７に真空充填されている。絶縁性液体１０８中の気泡は、周囲の絶縁性液体に比較して局所的に低誘電率な領域であり、放電の要因となるためである。絶縁性液体１０８は、収納容器内に収納された部材の温度分布を駆動力とする対流熱交換作用を発現する。収納容器１０７内部の温度分布を低減するとともに、収納容器１０７の容器内部の熱を容器壁面を介して収納容器外に放熱する放熱機能と、Ｘ線発生管２と管駆動回路１０６と収納容器１０７の相互の放電を低減する放電低減機能と、を有している。具体的には、絶縁性液体１０８は、Ｘ線発生装置１０１の動作温度域に対応する耐熱性と流動性と電気的絶縁性とを有する流体が適用され、シリコーン油、フッ素樹脂系オイル等の化学合成油、鉱油等、または、ＳＦ６等の絶縁性気体が適用される。
【００３１】
＜収納容器の各部とＸ線発生管との配置関係＞
本発明の特徴に係る、収納容器を構成する後方収納部１０７ａ、フランジ部１０７ｂ、突出部１０７ｃの夫々と、Ｘ線発生管１０２との配置関係を説明する図１（ａ）〜（ｄ）の各図を用いて説明する。
【００３２】
本実施形態のＸ線発生装置１０１は、円筒状の突出部１０７ｃを有しており、Ｘ線発生管１０２の陽極１０４が突出部１０７ｃに接合されている。
【００３３】
Ｘ線発生管１０２は、陽極１０３が円筒状の突出部１０７ｃに設けられた開口部に接合されて、収納容器１０７に固定されている。管駆動回路１０６は、後方収納部１０７ａに不図示の固定部材を介して収納容器に固定されている。このように、Ｘ線発生管１０２を収納し固定する場所と、管駆動回路１０６を固定する場所を分けることで、Ｘ線発生管１０２を選択的に収納容器１０７の突出部に配置することが可能となる。
【００３４】
図６に示すようなＸ線撮影システムにおいて、突出部が設けられていない収納容器にＸ線発生管の陽極を固定した場合、被検体に対向し近接する収納容器の部分の面積が大きくなり、線源像検出面間距離ＳＩＤを短距離化することが困難となる。
【００３５】
一方、収納容器１０７は、さらに、後方収納部１０７ａと環状に連なり後方収納部１０７ａと連なる部分から絶縁管４に向かって近づき絶縁管４を囲むフランジ部１０７ｂを有している。また、収納容器１０７は、さらに、フランジ部１０７ｂと環状に連なりフランジ部１０７ｂより後方収納部１０７ａから離れる方向に突出している部分を有するとともに陽極１０３が固定される突出部１０７ｃを有している。なお、突出部１０７ｃは、フランジ部１０７ｂとの間に、環状屈曲部１０７ｄを有している。また、突出部１０７ｃとフランジ部１０７ｂとは、収納容器１０７の内面において環状に延在する環状屈曲部１０７ｄを介して環状に連なっている。換言すると、環状屈曲部１０７ｄは、収納容器１０７の内部に向かって突出している部分に位置するとも言える。
【００３６】
環状屈曲部１０７ｄを介して突出部１０７ｃがフランジ部１０７ｂより突出していることにより、曝射時に電子線焦点が形成されＸ線発生領域となる透過型ターゲット１の位置を収納容器１０７の突出部の先端に配置することが可能となる。
【００３７】
この結果、図６に示すように、本発明のＸ線発生装置１０１をＸ線撮影システム２００に適用した場合に、高い撮影拡大率を担保するとともに、実効的に撮影分解能の高い撮影環境を構築することが可能となる。即ち、現実的に検出面の面積が制限されるＸ線検出器２０６とＸ線発生装置１０１との線源像検出面間距離ＳＩＤに対して、線源被検体間距離ＳＯＤを効果的に低減することが可能となり、拡大率ＳＩＤ／ＳＯＤを高めることが可能となる。この結果、Ｘ線発生装置１０１側に局所的に突出している部分を有する被検体２０４に対して衝突することなく、被検体２０４の関心領域ＲＯＩに、Ｘ線発生装置１０１のＸ線発生部である透過型ターゲット１を近接することが可能となる。突出している部分を有する被検体２０４の例としては、高さの異なる複数のデバイスが基盤上に実装された半導体基盤が含まれる。
【００３８】
環状屈曲部１０７ｄは、図１（ａ）に示す通り、管軸方向Ｄｔ（ｚ方向）において、絶縁管４と陽極１０３とが接合されている陽極側接合部１２８と、絶縁管４と陰極１０４とが接合されている陰極側接合部１２２との間に位置する。このように、Ｘ線発生管１０２を収納容器１０７に配置することで、拡大撮影と高い信頼性を有するＸ線発発生装置１０１を提供することができる。即ち、透過型ターゲット１を収納容器１０７の突出した位置に配置することで拡大撮影に好適な配置となる技術的意義を有する。また、陽極と同電位の環状屈曲部１０７ｄと陰極１０４とを離間した配置とすることで放電が低減されＸ線発生装置１０１の信頼性を担保することが可能となる。このような配置は、陽極と同電位の環状屈曲部１０７ｄと、三重点（陰極１０４と絶縁管４との接合部）を離間したことにも相当し、Ｘ線発生装置１０１の放電が低減される。
【００３９】
なお、環状屈曲部１０７ｄを介して突出部１０７ｃがフランジ部１０７ｂより突出していることは、収納容器１０７が後方収納部１０７ａと環状に連なる部分から絶縁管４に向かって近づき絶縁管４を囲むフランジ部を有することと、実質的に同義である。
【００４０】
図２は、本発明の第２の実施形態に係るＸ線発生装置の斜視図（ａ）、断面図（ｂ）、収納容器の内面と絶縁管との距離に関するグラフ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）である。図２（ｂ）において、本願明細書の他の図面と同様にして、陰極１０４の側から陽極１０３の側に向かう向きを正として管軸方向Ｄｔにおける収納容器１０７の内面の位置をｚとしている。
【００４１】
本実施形態のＸ線発生装置１０１は、直方体状の突出部１０７ｃを有しており、第１の実施形態と、フランジ部１０７ｂ、突出部１０７ｃ、環状屈曲部１０７ｄの形状において相違している。本実施形態の環状屈曲部１０７ｄは、矩形状であって、絶縁管４を囲んでいる。
【００４２】
図２（ｃ）には、管軸方向の位置ｚにおける、絶縁管４と収納容器１０７の内周面との距離Ｌｉを、位置ｚに対してプロットしたグラフが示されている。図２（ｄ）には、距離Ｌｉの位置ｚに対する１階微分値を、位置ｚに対してプロットしたグラフが示されている。同様にして、図２（ｅ）には、距離Ｌｉの位置ｚに対する２階微分値を、位置ｚに対してプロットしたグラフが示されている。
【００４３】
環状屈曲部１０７ｄは、図２（ｂ）、（ｄ）に示すように、絶縁管４と収納容器１０７のとの距離Ｌｉの位置ｚに対する１階微分値が極小となる位置に重なっている。また、環状屈曲部１０７ｄは、図２（ｂ）、（ｅ）に示すように、絶縁管４と収納容器１０７のとの距離Ｌｉの位置ｚに対する２階微分値が負から正に極性反転する位置に重なっている。従って、環状屈曲部１０７ｄは、有限の曲率半径を有する部分を有する収納容器１０７に対しても一意に特定することが可能である。なお、極性反転は符号反転と言い換えても良い。
【００４４】
図３は、本発明の第３の実施形態に係るＸ線発生装置の斜視図（ａ）、断面図（ｂ）、収納容器の内面と絶縁管との距離に関するグラフ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）である。本実施形態のＸ線発生装置１０１は、円錐台形状の突出部１０７ｃを有しており、第１の実施形態と突出部１０７ｃの形状において相違し、第２の実施形態とフランジ部１０７ｂ、突出部１０７ｃ、環状屈曲部１０７ｄの形状において相違している。本実施形態の環状屈曲部１０７ｄは、円環状であって、第１、第２の実施形態と同様に絶縁管４を囲んでいる。
【００４５】
図３（ｃ）には、管軸方向の位置ｚにおける、絶縁管４と収納容器１０７の内周面との距離Ｌｉを、位置ｚに対してプロットしたグラフが示されている。図３（ｄ）には、距離Ｌｉの位置ｚに対する１階微分値を、位置ｚに対してプロットしたグラフが示されている。同様にして、図３（ｅ）には、距離Ｌｉの位置ｚに対する２階微分値を、位置ｚに対してプロットしたグラフが示されている。
【００４６】
本実施形態においても、環状屈曲部１０７ｄは、図３（ｂ）、（ｄ）に示すように、絶縁管４と収納容器１０７のとの距離Ｌｉの位置ｚに対する１階微分値が極小となる位置に重なっている。また、環状屈曲部１０７ｄは、図３（ｂ）、（ｅ）に示すように、絶縁管４と収納容器１０７のとの距離Ｌｉの位置ｚに対する２階微分値が負から正に極性反転する位置に重なっている。
【００４７】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４、第５、第６の実施形態に係るＸ線発生装置１０１の要部を部分拡大した断面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、第４〜第６の実施形態に係るＸ線発生装置１０１における、陰極１０４（陰極部材８）と絶縁管４とが接合した陰極側接合部１２２、陽極１０３（陽極部材２）と絶縁管４とが接合した陽極側接合部１２８が其々示されている。
【００４８】
図４（ａ）に示す第４の実施形態は、陰極側接合部１２２と陽極側接合部１２８との距離Ｌｃａより、陰極側接合部１２２と環状屈曲部１０７ｄとの距離Ｌｃｂが長い形態である。本実施形態は、突出部１０７ｃの突出量が小さい為、拡大撮影時の不図示の検体の高さ分の影響を受けやすく、拡大撮影の点においては、後述する第５、第６の実施形態より、不利な形態である。一方で、本実施形態は、電界集中が生じる三重点を形成する陰極側接合部１２２を環状屈曲部１０７ｄに、陽極側接合部１２８に比較して、近接させていない為、陰極１０４と収納容器１０７との間で放電が生じ難い。本実施形態は、環状屈曲部１０７ｄと陰極側接合部１２２との距離が、陽極側接合部１２８と陰極側接合部１２２との距離と等しい場合に拡張することができる。
【００４９】
図４（ｂ）に示す第５の実施形態は、陰極側接合部１２２と陽極側接合部１２８との距離Ｌｃａより、陰極側接合部１２２と環状屈曲部１０７ｄとの距離Ｌｃｂが短い形態である。本実施形態は、突出部１０７ｃの突出量が大きい為、拡大撮影時の不図示の検体の高さ分の影響を第４の実施形態より受け難く、拡大撮影に好適である。一方で、本実施形態は、電界集中が生じる三重点を形成する陰極側接合部１２２を環状屈曲部１０７ｄに、陽極側接合部１２８に比較して、近接させている為、陰極１０４と収納容器１０７との間の耐圧特性が低下し、第４の実施形態より放電が生じ難い。換言すると、本実施形態の環状屈曲部１０７ｄは、収納容器１０７の内周面において、陰極側接合部１２２との距離が最小となる近接点１０７ｐを有している。また、本実施形態は、かかる近接点１０７ｐと陰極側接合部１２２との距離Ｌｃｂが、陽極側接合部１２８と陰極側接合部１２２との距離Ｌｃａより短いとも言える。
【００５０】
図４（ｃ）に示す第６の実施形態は、第５の実施形態の変形例である。本実施形態は、
環状屈曲部１０７ｄ（近接点１０７ｐ）と陰極側接合部１２２との間に、陰極側接合部１２２から環状屈曲部１０７ｄ（近接点１０７ｐ）が直視されないように、絶縁性の保護部材１２０が配置されている点において、第５の実施形態と相違する。保護部材１２０は、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、陰極側接合部１２２の周辺から環状屈曲部１０７ｄ（近接点１０７ｐ）が直視されないように、Ｌ字状の断面を回転させた管状部材となってＸ線発生管１０２を囲んでいる。保護部材１２０は、絶縁性の固体であればよく、セラミック、ガラス材料、樹脂材料等が適用される。保護部材１２０は、２５℃における体積抵抗において１×１０５Ωｍ以上の絶縁性を有することが好ましい。
【００５１】
次に、図５（ａ）、（ｂ）を用いて、陰極側接合部１２２と陽極側接合部１２８の決定方法を説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第７、第８の実施形態に係るＸ線発生管１０２の陽極側接合部１２８と陰極側接合部１２２を示す断面図である。
【００５２】
第７の実施形態は、ディスク状の陽極部材２と陰極部材８が互いに対向する面において、絶縁管４と接合されている。本実施形態においては、陰極側接合部１２２は、絶縁管４の陰極側の終端に一致し、陽極側接合部１２８は、絶縁管４の陰極側の終端に一致する。従って、陰極側接合部１２２と陽極側接合部１２８との距離Ｌｃａは、絶縁管４の管軸方向の長さに一致する。
【００５３】
第８の実施形態は、陽極部材２と陰極部材８がそれぞれ、互いに対向する向きに管状に突出したスリーブ部を有している点において、第７の実施形態と相違する。本実施形態においては、陰極側接合部１２２は、絶縁管４の陰極側の終端よりも管軸方向Ｄｔにおいて陽極側にかかるスリーブ部の突出長さだけオフセットしている。同様にして、陽極側接合部１２８は、絶縁管４の陰極側の終端よりも管軸方向Ｄｔにおいて陰極側にかかるスリーブ部の突出長だけオフセットしている。従って、陰極側接合部１２２と陽極側接合部１２８との距離Ｌｃａは、絶縁管４の管軸方向の長さよりも短い。
【００５４】
以上の説明した方法により、陽極部材２、陰極部材８、絶縁管４の形状に依存せずに、電界集中する領域のうち対向する電極に近接した位置に、陰極側接合部１２２と陽極側接合部１２８とをそれぞれ決定することが可能である。
【００５５】
図６は、本発明の第９の実施形態に関わるＸ線撮影システム２００を示す構成図である。システム制御装置２０２は、Ｘ線発生装置１０１とＸ線検出装置２０１とを連携して制御する。
【００５６】
管駆動回路１０６は、システム制御装置２０２による制御の下に、Ｘ線発生管１０２に各種の制御信号を出力する。システム制御装置２０２から出力された制御信号により、Ｘ線発生装置１０１から放出されるＸ線の放出状態が制御される。Ｘ線発生装置１０１から放出されたＸ線１１は、被検体２０４を透過してＸ線検出器２０６で検出される。Ｘ線検出器２０６は、不図示の検出素子を複数備えており、透過Ｘ線像を取得する。取得した透過Ｘ線像を画像信号に変換して信号処理部２０５に出力する。信号処理部２０５は、システム制御装置２０２による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置２０２に出力する。システム制御装置２０２は、処理された画像信号に基づいて、表示装置２０３に画像を表示させるために表示信号を表示装置２０３に出力する。表示装置２０３は、表示信号に基づく画像を、被検体２０４の撮影画像をスクリーンに表示する。Ｘ線発生管１と被検体２０４の間には、不要なＸ線の照射を低減するために、所定の間隙を有する不図示のスリット、所定の開口を有するコリメータ等を配置してもよい。なお、本実施形態において、被検体２０４は、不図示の載置部または搬送部により、Ｘ線発生管１０２、Ｘ線検出２０６と所定の距離だけ離間する様に支持される。
【００５７】
以上、本実施形態のＸ線撮影システム２００によれば、拡大撮影に好適であり、放電が低減されたＸ線発生装置１０１を備えているので、拡大撮影画像を安定して取得することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  透過型ターゲット
４  絶縁管
９  電子放出源
１０１  Ｘ線発生装置
１０２  Ｘ線発生管
１０３  陽極
１０４  陰極
１０６  管駆動回路
１０７  収納容器
１０７ａ  後方収納部
１０７ｂ  フランジ部
１０７ｃ  突出部
１０７ｄ  環状屈曲部
１０８  絶縁油
１２２  陰極側接合部
１２８  陽極側接合部
【図１】
2018073625.tif 000003
【図２】
2018073625.tif 000004
【図３】
2018073625.tif 000005
【図４】
2018073625.tif 000006
【図５】
2018073625.tif 000007
【図６】
2018073625.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月18日(2017.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出源を備える陰極と、
透過型ターゲットを備える陽極と、
前記陽極と前記陰極のそれぞれと接合される絶縁管と、を有するＸ線発生管と、
前記Ｘ線発生管を収納する導電性の収納容器と、を備えるＸ線発生装置であって、
前記収納容器は、前記絶縁管に向かって延在するフランジ部と、前記フランジ部から突出し前記陽極が固定される突出部と、を有していることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記フランジ部と前記突出部は、屈曲部を介して連なっており、
前記屈曲部は、管軸方向において、前記絶縁管と前記陽極とが接合されている陽極側接合部と、前記絶縁管と前記陰極とが接合されている陰極側接合部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記陰極の側から前記陽極の側に向かう向きを正として管軸方向における前記収納容器の内面の位置をｚとするとき、
前記屈曲部は、前記絶縁管と前記収納容器との距離Ｌｉの位置ｚに対する１階微分値が極小となる位置に重なることを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記陰極の側から前記陽極の側に向かう向きを正として管軸方向における前記収納容器の内面の位置をｚとするとき、
前記屈曲部は、前記絶縁管と前記収納容器との距離Ｌｉのｚに対する２階微分値が負から正に極性反転する位置に重なることを特徴とする請求項２または３に記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記屈曲部と前記陰極側接合部との距離が、前記陽極側接合部と前記陰極側接合部との距離と等しいか長いことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記屈曲部は、前記陰極側接合部との距離が最小となる近接点を有していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
前記近接点と前記陰極側接合部との距離が、前記陽極側接合部と前記陰極側接合部との距離より短いとき、
前記屈曲部と前記陰極側接合部との間に、前記陰極側接合部から前記屈曲部が直視されないように、絶縁性の保護部材が配置されていることを特徴とする請求項６に記載のＸ線発生装置。
【請求項８】
前記保護部材は、体積抵抗が１×１０５Ωｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生装置。
【請求項９】
前記フランジ部及び前記突出部は、金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１０】
前記収納容器は、接地されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１１】
前記陽極は、前記収納容器を介して接地されていることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線発生装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線発生管を駆動する駆動回路をさらに有し、
前記収納容器は、前記駆動回路とともに絶縁油を収納していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１３】
前記収納容器は、前記フランジ部と環状に連なる後方収納部を有し、
前記駆動回路は、前記後方収納部に収納されていることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線発生装置。
【請求項１４】
前記駆動回路は、前記電子放出源の放出電子量を制御する電子量制御部を備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のＸ線発生装置。
【請求項１５】
前記駆動回路は、前記陽極と前記陰極との間に管電圧を印加する管電圧駆動部を備えていることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１６】
前記透過型ターゲットは、電子の照射によりＸ線を発生するターゲット層と、前記ターゲット層を支持するとともに発生したＸ線を透過させる支持窓と、を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１７】
前記絶縁管は、前記陽極と前記陰極との間に位置することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１８】
前記フランジ部は、前記屈曲部が前記絶縁管を囲むように環状に延在していることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
【請求項１９】
前記突出部は、前記フランジ部より前記後方収納部から離れる方向に突出していることを特徴とする請求項１３に記載のＸ線発生装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放出され被検体を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出装置とを連携して制御するシステム制御装置と、
を有するＸ線撮影システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明のＸ線発生装置は、電子放出源を備える陰極と、
透過型ターゲットを備える陽極と、
前記陽極と前記陰極のそれぞれと接合される絶縁管と、を有するＸ線発生管と、
前記Ｘ線発生管を収納する導電性の収納容器と、を備えるＸ線発生装置であって、
前記収納容器は、前記絶縁管に向かって延在するフランジ部と、前記フランジ部から突出し前記陽極が固定される突出部と、を有していることを特徴とする。