(57)【要約】【課題】エネルギ効率よく電子ビームを偏向でき、ターゲット面上に形成する焦点を移動可能であり、Ｘ線出力を増大でき、Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制できるＸ線管装置及びＸ線管装置を備えたＸ線装置を提供する。【解決手段】Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と偏向部７０とを備えている。Ｘ線管３０は、ターゲット面３５ｂを有した陽極ターゲット３５と、第１平面Ｓ１に沿った第１方向ｄ１からターゲット面に電子ビームを入射させ、ターゲット面に焦点Ｆを形成する陰極３６と、第２平面Ｓ２に沿った第２方向ｄ２に位置したＸ線放射窓３３を有した真空外囲器３１とを具備している。偏向部７０は、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させる。第１方向ｄ１が焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度は、８°乃至４０°の範囲内の何れかである。【選択図】図１
2011233363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面の上方で前記ターゲット面に垂直な第１平面に沿った第１方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から前記ターゲット面及び第１平面にそれぞれ垂直な第２平面に沿った第２方向に位置したＸ線放射窓を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、
前記陰極から放出される電子ビームを前記第１平面に沿った方向に偏向させ、前記焦点の位置を前記第１平面に沿った前記ターゲット面上で移動させる偏向部と、を備え、
前記第１方向が前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面からなす角度は、８°乃至４０°の範囲内の何れかであることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項２】
前記ターゲット面及び陰極間に位置し、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道を取り囲み、電子ビームを集束する集束電極をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線管装置。
【請求項３】
前記焦点及び集束電極間に位置し、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道を取り囲み、電子ビームを加速させて前記ターゲット面に入射させる加速電極をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線管装置。
【請求項４】
前記加速電極は、前記陽極ターゲットと同電位に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のＸ線管装置。
【請求項５】
前記陰極は、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射し、
前記焦点は、前記第２平面に沿った長軸を有し、矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項６】
前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面から前記第２方向がなす角度は、５°乃至２５°の範囲内の何れかであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項７】
前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部に設けられ、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
前記固定体及び回転体間に設けられた軸受けと、をさらに備え、
前記回転軸は、前記焦点に対して前記Ｘ線放射窓の反対側に位置し、
前記焦点の長軸は、前記第２平面に平行であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項８】
前記陽極ターゲットを固定し、回転軸に沿って延出して筒状に形成され、前記回転軸を中心に回転可能な回転体と、
前記回転軸に沿って延出して前記回転体の内部に設けられ、前記回転体を回転可能に支持する固定体と、
前記固定体及び回転体間に設けられた軸受けと、をさらに備え、
前記回転軸は、前記第１平面上に位置し、
前記焦点の長軸は、前記第２平面に平行であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項９】
前記Ｘ線管は、固定陽極Ｘ線管であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項１０】
前記真空外囲器の外側で、前記焦点から前記第２方向とは異なる第３方向に位置し、前記ターゲット面からＸ線が入射され、前記ターゲット面に形成された前記焦点の位置を検出し、前記焦点の位置情報を出力する焦点位置検出器をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のＸ線管装置。
【請求項１１】
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面の上方で前記ターゲット面に垂直な第１平面に沿った第１方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から前記ターゲット面及び第１平面にそれぞれ垂直な第２平面に沿った第２方向に位置したＸ線放射窓を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、前記陰極から放出される電子ビームを前記第１平面に沿った方向に偏向させ、前記焦点の位置を前記第１平面に沿った前記ターゲット面上で移動させる偏向部と、を備えたＸ線管装置と、
前記偏向部に電圧を供給する偏向電源と、
前記焦点が前記第１平面に沿った前記ターゲット面上を連続的又は間欠的に移動するよう前記偏向電源が前記偏向部に供給する電圧を制御する偏向電源制御部と、を備え、
前記第１方向が前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面からなす角度は、８°乃至４０°の範囲内の何れかであることを特徴とするＸ線装置。
【請求項１２】
集束電源と、
集束電源制御部と、をさらに備え、
前記Ｘ線管装置は、前記焦点及び陰極間に位置し、前記陰極から前記焦点に向かう電子ビームの軌道を取り囲み、電子ビームを集束する集束電極と、前記真空外囲器の外側で、前記焦点から前記第２方向とは異なる第３方向に位置し、前記ターゲット面からＸ線が入射され、前記ターゲット面に形成された前記焦点の位置を検出し、前記焦点の位置情報を出力する焦点位置検出器と、をさらに備え、
前記集束電源は、前記集束電極に電圧を供給し、
前記集束電源制御部は、前記焦点位置検出器から入力される前記焦点の位置情報に基づいて前記集束電源が前記集束電極に供給する電圧を制御することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線管装置及びＸ線管装置を備えたＸ線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線管装置は、Ｘ線管を備えている。Ｘ線管は、陽極ターゲットに電子ビームを衝突させてＸ線を発生する構成になっている。このようなＸ線管装置は、医療用の診断装置あるいは工業用の非破壊検査装置や材料分析装置など、多くの用途に利用されている。
【０００３】
Ｘ線撮影中、Ｘ線管は、Ｘ線検出器に対して互いに異なった複数の位置にＸ線焦点を配置することにより、Ｘ線撮影画像の解像度特性を向上させる技術が知られている。Ｘ線焦点を複数の位置に配置するため、Ｘ線焦点を瞬時に移動させることが必要とされ、そのための多くの技術が知られている（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【０００４】
上記のＸ線管装置は、電子ビームを焦点の移動方向に対してほぼ垂直となる方向から陽極ターゲットに入射させている。しかし、この場合、焦点移動に必要な偏向部への供給電圧が一般に大きくなるため、電子ビームをエネルギ効率よく、すなわち低エネルギで偏向する必要がある。そこで、外部磁場により電子ビームをエネルギ効率よく偏向させる方法として、電子ビームを取り囲む真空外囲器の一部にくびれ部を形成し、くびれ部に磁気偏向ヨークを配置する方法が知られている（例えば、特許文献５乃至８参照）。
【０００５】
真空外囲器においてくびれ部の外径は小さいため、磁極間の距離を短くすることができる。そして、電子ビームの軌道上に作用する磁束密度を高めることができるため、電子ビームの偏向に必要なエネルギを低減できたり、電子ビームの速度が速くても電子ビームを偏向できたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４０１０３７０号明細書
【特許文献２】米国特許第４１６０９０９号明細書
【特許文献３】米国特許第４６８９８０９号明細書
【特許文献４】米国特許第６２５２９３５号明細書
【特許文献５】米国特許第６５２９５７９号明細書
【特許文献６】米国特許第６９７７９９１号明細書
【特許文献７】米国特許第７２８９６０３号明細書
【特許文献８】特開２００９−２４０５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、Ｘ線放射窓の電位は、陽極ターゲットと同電位か、又は陰極電位及び陽極電位のほぼ中間の電位である。Ｘ線放射窓方向に飛び出した反跳電子はＸ線放射窓を直撃するため、Ｘ線放射窓の加熱を低減させることは困難である。上記したことが原因となって、Ｘ線出力を増大させることに限界が生じてしまうという問題がある。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、エネルギ効率よく電子ビームを偏向でき、ターゲット面上に形成する焦点を移動可能であり、Ｘ線出力を増大でき、Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制できるＸ線管装置及びＸ線管装置を備えたＸ線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係るＸ線管装置は、
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面の上方で前記ターゲット面に垂直な第１平面に沿った第１方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から前記ターゲット面及び第１平面にそれぞれ垂直な第２平面に沿った第２方向に位置したＸ線放射窓を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、
前記陰極から放出される電子ビームを前記第１平面に沿った方向に偏向させ、前記焦点の位置を前記第１平面に沿った前記ターゲット面上で移動させる偏向部と、を備え、
前記第１方向が前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面からなす角度は、８°乃至４０°の範囲内の何れかであることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の他の態様に係るＸ線装置は、
電子ビームが入射されることによりＸ線を放出するターゲット面を有した陽極ターゲットと、前記ターゲット面の上方で前記ターゲット面に垂直な第１平面に沿った第１方向から前記ターゲット面に電子ビームを入射させ、前記ターゲット面に焦点を形成する陰極と、前記陽極ターゲット及び陰極を収容し、内部が真空状態であり、前記焦点から前記ターゲット面及び第１平面にそれぞれ垂直な第２平面に沿った第２方向に位置したＸ線放射窓を有した真空外囲器と、を具備したＸ線管と、前記陰極から放出される電子ビームを前記第１平面に沿った方向に偏向させ、前記焦点の位置を前記第１平面に沿った前記ターゲット面上で移動させる偏向部と、を備えたＸ線管装置と、
前記偏向部に電圧を供給する偏向電源と、
前記焦点が前記第１平面に沿った前記ターゲット面上を連続的又は間欠的に移動するよう前記偏向電源が前記偏向部に供給する電圧を制御する偏向電源制御部と、を備え、
前記第１方向が前記焦点が形成される位置の前記ターゲット面からなす角度は、８°乃至４０°の範囲内の何れかであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、エネルギ効率よく電子ビームを偏向でき、ターゲット面上に形成する焦点を移動可能であり、Ｘ線出力を増大でき、Ｘ線放射窓への反跳電子の直撃を抑制できるＸ線管装置及びＸ線管装置を備えたＸ線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線装置を示す模式図であり、ターゲット面に垂直な方向から見た図である。
【図２】図１に示したＸ線装置を示す他の模式図であり、ターゲット面に沿った方向から見た図である。
【図３】図１及び図２に示した陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームを偏向させることで、焦点の位置がターゲット面上を移動する様子を示す図である。
【図４】上記陽極ターゲットを示す断面図であり、陽極ターゲット内部に電子ビームが侵入し、陽極ターゲット内部からＸ線が放出される様子を示す図である。
【図５】上記Ｘ線装置の比較例の陽極ターゲットを示す断面図であり、陽極ターゲット内部に電子ビームが侵入し、陽極ターゲット内部からＸ線が放出される様子を示す図である。
【図６】上記実施の形態に係る実施例１のＸ線装置における焦点位置の移動距離に対する電子ビームの偏向角の変化をグラフで示した図である。
【図７】上記実施の形態に係る実施例２のＸ線装置における焦点位置の移動距離に対する電子ビームの偏向角の変化をグラフで示した図である。
【図８】上記実施の形態に係る実施例３のＸ線装置における焦点位置の移動距離に対する電子ビームの偏向角の変化をグラフで示した図である。
【図９】上記実施の形態に係る実施例４のＸ線装置における焦点位置の移動距離に対する電子ビームの偏向角の変化をグラフで示した図である。
【図１０】上記実施の形態に係る実施例５のＸ線装置における焦点位置の移動距離に対する電子ビームの偏向角の変化をグラフで示した図である。
【図１１】上記実施の形態に係る実施例６のＸ線装置における焦点位置の移動距離に対する電子ビームの偏向角の変化をグラフで示した図である。
【図１２】上記実施の形態に係る実施例５のＸ線装置における焦点位置の移動距離に対する電子放出源及び焦点間の距離の変化分をグラフで示した図である。
【図１３】上記陽極ターゲットを示す斜視図であり、電子ビームの軌道、陽極ターゲットに形成される焦点の形状を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線装置のＸ線管装置を示す断面図である。
【図１５】図１４の線ＸＶ−ＸＶに沿ったＸ線管装置を示す断面図である。
【図１６】図１４の線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿ったＸ線管装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係るＸ線装置のＸ線管装置を示す断面図である。
【図１８】図１７の線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿ったＸ線管装置を示す断面図である。
【図１９】図１８の線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿ったＸ線管装置を示す断面図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係るＸ線装置のＸ線管装置を示す断面図である。
【図２１】図２０に示したＸ線管装置を示す他の断面図である。
【図２２】図２１に示したＸ線管装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係るＸ線装置について詳細に説明する。第１の実施の形態では、Ｘ線装置の基本的な概念を説明する。  
図１、図２及び図３に示すように、Ｘ線装置は、Ｘ線管装置１０と、偏向電源８１と、偏向電源制御部８２と、集束電源８３と、集束電源制御部８４と、を備えている。Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、焦点位置検出器６０と、偏向部７０と、を備えている。  
Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、集束電極９と、真空外囲器３１とを備えている。
【００１４】
陽極ターゲット３５は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット面３５ｂを有している。ターゲット面３５ｂは、陰極３６から放射される電子ビームが入射されることによりＸ線を放出する。陽極ターゲット３５は、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット３５には、陰極３６に対して相対的に正の電圧が印加される。
【００１５】
陰極３６は、ターゲット面３５ｂの上方でターゲット面３５ｂに垂直な第１平面Ｓ１に沿った第１方向ｄ１からターゲット面３５ｂに電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。陰極３６には、陽極ターゲット３５に対して相対的に負の電圧が印加される。陰極３６の電子放出源３６ａには陰極３６に印加される電圧及び電流が供給される。電子放出源３６ａは、電極や、コイル状のフィラメント等で形成されている。ここでは、電子放出源３６ａは、コイル状のフィラメントで形成されている。
【００１６】
集束電極９は、ターゲット面３５ｂ及び陰極３６間に位置している。集束電極９は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極９は、電子ビームを集束するものである。
【００１７】
真空外囲器３１は、陽極ターゲット３５、陰極３６及び集束電極９を収容している。真空外囲器３１は、真空容器３２、Ｘ線放射窓３３、焦点位置検出用のＸ線透過窓３１ａ及び金属表面部３４を有している。真空外囲器３１の内部は真空状態である。真空容器３２は、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属で形成されている。
【００１８】
Ｘ線放射窓３３は、焦点Ｆからターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直な第２平面Ｓ２に沿った第２方向ｄ２に位置している。Ｘ線透過窓３１ａは、焦点Ｆから第２方向ｄ２とは異なる第３方向ｄ３に位置している。Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａは、それぞれ真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａは、ベリリウムで形成されている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面及びＸ線透過窓３１ａの表面を含む真空外囲器３１の内側に設けられ、接地電位（０Ｖ）に設定される。この実施の形態において、真空容器３２、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａは金属で形成されているため、真空外囲器３１は、全体が金属で形成されている。
【００１９】
ここで、第１方向ｄ１が焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度をαとする。第２方向ｄ２が焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度をβとする。
【００２０】
角度αは、８°乃至４０°の範囲内の何れかである。この実施の形態において、角度αは１２°である。角度βの範囲は、特に限定されるものではないが、角度βとしては、５°乃至２５°の範囲内の何れかであると好ましい。
【００２１】
Ｘ線管３０には、高電圧電源１５が接続されている。高電圧電源１５は、陰極３６及び陽極ターゲット３５間に高電圧を供給するためのものである。この実施の形態において、高電圧電源１５は、陰極３６にのみ高電圧を供給する。
【００２２】
Ｘ線管３０の陰極３６及び陽極ターゲット３５間に、管電圧Ｖが印加されている。陽極ターゲット３５の電位をＶＡ、陰極３６の電位をＶＣとすると、管電圧Ｖは、ＶＡ−ＶＣである。管電圧Ｖは、２０ｋＶ乃至１００ｋＶである。
【００２３】
この実施の形態において、高電圧電源１５は、陰極３６に−Ｖの電圧を供給している。陽極ターゲット３５及び真空外囲器３１は接地されている（０Ｖ）。
【００２４】
陰極３６の電位は、−Ｖに限定されるものではなく、−Ｖ乃至０Ｖの範囲内の何れかに設定されていればよい（−Ｖ≦ＶＣ≦０）。陽極ターゲット３５の電位は、接地電位に限定されるものではなく、接地電位以上、＋Ｖ以下の範囲内の何れかに設定されていればよい（０≦ＶＡ≦＋Ｖ）。
【００２５】
特に、陰極３６の電位が−Ｖ乃至−Ｖ／２の範囲内の何れかに設定され（−Ｖ≦ＶＣ≦−Ｖ／２）、陽極ターゲット３５の電位が接地電位以上、＋Ｖ／２以下の範囲内の何れかに設定されていれている（０≦ＶＡ≦＋Ｖ／２）場合、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａへの反跳電子の直撃を抑制することができる。
【００２６】
このように構成されたＸ線管３０では、例えば、陰極３６に−１００ｋＶ以上の負の高電圧を印加する。陽極ターゲット３５及び真空外囲器３１は接地されている。陰極３６の電子放出源３６ａには、±１００Ｖ以下の低電圧及び電流がさらに与えられる。
【００２７】
これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに電子ビームが放射され、ターゲット面３５ｂに形成される焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線放射窓３３を透過して外部へ放射される。
【００２８】
焦点位置検出器６０は、真空外囲器３１の外側で、焦点Ｆから第３方向ｄ３に位置している。焦点位置検出器６０は、ターゲット面３５ｂからＸ線が入射されることにより、ターゲット面３５ｂに形成された焦点Ｆの位置を検出し、焦点Ｆの位置情報を出力するものである。
【００２９】
焦点位置検出器６０は、Ｘ線選択透過部６１及びＸ線検出器６２を有している。Ｘ線選択透過部６１は、スリットが形成されたＸ線遮蔽部材や、複数のＸ線遮蔽板を間隔を置いて並べ複数のスリットを形成したスリットコリメータで形成されている。なお、Ｘ線遮蔽部材としてのスリットが形成されたＸ線遮蔽板は、例えば米国特許第６２５２９３５号明細書に開示されている。スリットコリメータは、例えば特開２００９−２４０５７７号公報に開示されている。Ｘ線検出器６２は、Ｘ線選択透過部６１のスリットを透過したＸ線が入射される位置を検出することにより焦点Ｆの位置を検出し、焦点Ｆの位置情報を出力するものである。
【００３０】
偏向部７０は、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させるものである。この実施の形態において、偏向部７０は、磁気偏向部であり、真空容器３２の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。
【００３１】
偏向電源８１は偏向部７０に電圧を供給するものである。偏向電源制御部８２は、焦点Ｆが第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源８１が偏向部７０に供給する電圧を制御するものである。
【００３２】
集束電源８３は集束電極９に電圧を供給するものである。集束電源制御部８４には、焦点位置検出器６０から焦点Ｆの位置情報が入力される。集束電源制御部８４は、焦点Ｆの位置情報に基づいて集束電源８３が集束電極９に供給する電圧を制御するものである。これにより、焦点Ｆの位置によって焦点Ｆの寸法が変わったり、焦点にぼけや歪みが生じたりしないため、強度の均一なＸ線を放出することができ、より良いＸ線撮影画像の取得に寄与することができる。
【００３３】
図４は、上記実施の形態において、陽極ターゲット３５に電子ビームが入射され、陽極ターゲット３５からＸ線が放出される様子を示す図であり、第１平面Ｓ１及び第２平面Ｓ２を一平面に展開して示す図である。
【００３４】
図５は、この実施の形態の比較例のＸ線装置の陽極ターゲットを示す断面図であり、図４の比較例を示す図である。図５は、ターゲット面３５ｂに垂直に電子ビームが入射され、陽極ターゲット３５からＸ線が放出される様子を示す図であり、第２平面Ｓ２を示す図である。
【００３５】
図４に示すように、角度αは、８°乃至４０°の範囲内の何れかである。陽極ターゲット３５への電子ビームの浸入深さをｄとする。なお、深さｄは、特定の長さである。すると、陽極ターゲット３５内をＸ線が透過する最大距離は、ｄ×ｓｉｎ α／ｓｉｎ βとなる。ｄ×ｓｉｎ α／ｓｉｎ βの値が小さいほど、すなわち、角度αが０°に近いほど、陽極ターゲット３５による陽極ターゲット３５内部で発生したＸ線の吸収を抑制することができる。このことが陽極ターゲット３５から放出されるＸ線量が増大する理由の一つである。また、陽極ターゲット３５内部で発生する反跳電子は従来よりも陽極ターゲット３５の表面側を通過する成分が増える。陽極ターゲット３５内部でのＸ線の発生は、最初の電子ビームが陽極ターゲット３５でエネルギを失う過程で生じるだけでなく、電子ビームの一部がエネルギをほとんど失わずに弾性散乱してできる反跳電子がエネルギを失う過程でも発生する。この反跳電子に起因して陽極ターゲット３５内部で発生するＸ線は、従来よりも陽極ターゲット３５の表面側で発生するため、陽極ターゲット３５から放出され易くなる。このことはＸ線量が従来よりも増大するもう一つの要因となっていると考えられる。
【００３６】
図４の例のように、角度αが８°乃至４０°の範囲内の何れかの場合、ｄ×ｓｉｎ α／ｓｉｎ βの値を小さくできるため、陽極ターゲット３５から放出されるＸ線量を増大させることができる。
【００３７】
一方、ｄ×ｓｉｎ α／ｓｉｎ βの値が大きいほど、すなわち、角度αが９０°に近いほど、陽極ターゲット３５によるＸ線の吸収量が大きくなり、陽極ターゲット３５から放出されるＸ線量が減少することになる。また、陽極ターゲット３５内部で発生する反跳電子は図４の場合よりも陽極ターゲット３５の深い部分を通過する成分が増えるため、反跳電子に起因して陽極ターゲット３５内部で発生するＸ線は図４の場合よりも陽極ターゲット３５に吸収されて、外部に放出され難くなる。このことはＸ線量が減少するもう一つの要因となっていると考えられる。
【００３８】
図５に示すように、このため、ターゲット面３５ｂに垂直な方向から電子ビームが入射される場合、陽極ターゲット３５内をＸ線が透過する距離は、ｄ×ｓｉｎ ９０°／ｓｉｎ β＝ｄ／ｓｉｎ βとなる。この場合、ｄ×ｓｉｎ α／ｓｉｎ βの値を小さくできないため、陽極ターゲット３５から放出されるＸ線量が減少する。
【００３９】
次に、電子ビームをエネルギ効率よく偏向できるＸ線装置の例として実施例１乃至６のＸ線装置について説明する。上記実施例１乃至６のＸ線装置のエネルギ効率を評価するため、上記比較例のＸ線装置と併せて説明する。
【００４０】
まず、比較例のＸ線装置について説明する。  
図３及び図６乃至図１１に示すように、角度αが９０°の場合（α＝９０°）、焦点Ｆの位置を移動させるため、電子ビームの偏向角θを比較的大きくする必要がある。このため、偏向電源８１は偏向部７０に比較的高い電圧を供給する必要がある。上記のことから、電子ビームをエネルギ効率よく偏向できるＸ線装置を実現することができなかった。
【００４１】
次に、実施例１乃至６のＸ線装置について説明する。  
図３及び図６乃至図１１に示すように、角度αが４０°、３５°、３０°、２５°、２０°及び１５°の場合、角度αが９０°の場合（比較例）に比べ、焦点Ｆを同じ距離だけ移動させるための電子ビームの偏向角θを小さくできることが分かる。
【００４２】
このため、実施例１乃至６の場合、比較例に比べ、偏向電源８１が偏向部７０に供給する電圧を低くできることが分かる。上記のことから、実施例１乃至６のＸ線装置は、電子ビームをエネルギ効率よく偏向することができる。なお、Ｘ線装置の角度αが８°乃至４０°の範囲内の何れかであれば、上記の効果を得ることができる。
【００４３】
次に、この実施の形態のＸ線装置に焦点位置検出器６０及び集束電源制御部８４を設けた効果について説明する。  
図２、図３及び図１２に示すように、上記比較例（α＝９０°）のＸ線装置は、焦点Ｆの位置を移動させても、電子放出源３６ａ及び焦点Ｆ間の距離に比較的変化が無いことが分かる。これに対し、この実施の形態のＸ線装置として、例えば実施例５（α＝２０°）のＸ線装置では、焦点Ｆの位置を移動させると、電子放出源３６ａ及び焦点Ｆ間の距離の変化が比較例より大きくなることが分かる。
【００４４】
このため、実施例５のＸ線装置等、この実施の形態（８°≦α≦４０°）のＸ線装置では、焦点Ｆの位置を移動させると、焦点Ｆの寸法が変わったり、焦点Ｆにぼけや歪みが生じたりする傾向にあることが分かる。
【００４５】
そこで、この実施の形態において、Ｘ線装置に焦点位置検出器６０及び集束電源制御部８４を設けている。焦点位置検出器６０は焦点Ｆの位置情報を出力することができ、集束電源制御部８４は焦点位置検出器６０から入力される焦点Ｆの位置情報に基づいて集束電源８３が集束電極９に供給する電圧を制御することができるため、焦点Ｆの位置の変化に基づく、焦点Ｆの寸法の変化、並びに焦点Ｆに生じるぼけ及び歪みの発生を低減することができる。
【００４６】
上記のように構成された第１の実施の形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５は、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１とともに接地されている。
【００４７】
第２平面Ｓ２は、ターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直である。Ｘ線放射窓３３は、第１平面Ｓ１上から大きく外れて位置している。反跳電子は、焦点Ｆから第１平面Ｓ１に沿って入射電子があたかも陽極ターゲット３５ｂで鏡面反射する方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、Ｘ線放射窓３３は第１平面Ｓ１上に位置していないため、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。なお、焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どは、Ｘ線放射窓３３から外れた真空容器３２の内面に衝撃を与えることとなる。
【００４８】
角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである。ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【００４９】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、Ｘ線透過窓３１ａへの反跳電子の衝突や、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、Ｘ線透過窓３１ａの加熱や、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【００５０】
上記したことから、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａへの反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａの過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができるＸ線装置を得ることができる。
【００５１】
偏向電源制御部８２は、焦点Ｆが連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源８１が偏向部７０に供給する電圧を制御することができる。偏向部７０は、制御された電圧が供給されることにより、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させることができる。言い換えると、偏向部７０は、電子ビームをターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に走査させることができる。
【００５２】
また、この実施の形態のＸ線装置をＣＴ装置に搭載した場合、焦点位置を切り替えながらスキャンを行うことができるため、フライングフォーカス（焦点位置シフト）方式のＣＴ装置に応用することができる。
【００５３】
さらに、この実施の形態のＸ線装置が固定陽極型のＸ線装置の場合、回転陽極型のＸ線装置に比べて重量やサイズを軽減することができる。固定陽極型のＸ線装置をＣＴ装置に搭載した場合、ＣＴの架台をより高速に回転させることが可能となり、より撮影時間を短縮することが可能となる。また、１つの断層像の撮影に必要な時間を短縮できるため、被写体が非静止物状態にあっても、運動ぼけすなわちモーションアーチファクトの少ないＸ線撮影画像を得ることができる。
【００５４】
さらにまた、電子ビームは、偏向部７０によってターゲット面３５ｂを十分速い速度で走査されるため、焦点Ｆ温度の上昇を軽減することができる。そのため、電子ビームを走査しない場合にはターゲット溶けてしまい実用できない固定陽極型のＸ線装置の場合でも、使用を可能とすることができる。
【００５５】
また、上記実施の形態のように角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方が、角度αが９０°である場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方に比べ、偏向角θを小さくすることができ、電子ビームを偏向するためのエネルギを低減することができる。
【００５６】
電子ビームの軌道及び偏向部７０間に位置した真空外囲器３１は、電子ビームの軌道を確保することのできるサイズの筒状に形成され、くびれ部を有していない。
【００５７】
真空外囲器３１はくびれ部を有していないため、陰極３６を陽極ターゲット３５からより離して配置したり、電位分布が変化し電子ビームが集束しにくくなってしまったりすることはない。焦点Ｆの寸法の変化、並びに焦点Ｆに生じるぼけ及び歪みの発生を低減することができるため、より良いＸ線撮影画像の取得に寄与することができる。
【００５８】
上記したことから、エネルギ効率よく電子ビームを偏向でき、ターゲット面３５ｂ上に形成する焦点Ｆを移動可能であり、Ｘ線出力を増大でき、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるＸ線管装置１０及びＸ線管装置１０を備えたＸ線装置を得ることができる。
【００５９】
次に、電子放出源３６ａが、長軸を有した矩形状の平板カソード、又はコイル状のフィラメントで形成されている場合について説明する。ここでは、電子放出源３６ａがコイル状のフィラメントで形成されている場合を例に説明する。
【００６０】
図１及び図１３に示すように、陰極３６は、陰極３６（電子放出源３６ａ）から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射する。この断面は、長軸を有している。焦点Ｆは、矩形状、詳しくは長方形に形成されている。焦点Ｆは、第２平面Ｓ２に沿った長軸及び第１平面Ｓ１に沿った短軸を有している。このため、
第２平面Ｓ２に沿った第２方向ｄ２から見たときの焦点Ｆの形状はより小さく、より正方形に近い形状となる。すなわち、見かけ上の焦点形状(実効焦点)が小さいまま、より高いＸ線強度を得ることができる。
【００６１】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るＸ線装置について説明する。この実施の形態において、Ｘ線管は回転陽極型のＸ線管であり、以下、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型のＸ線装置について説明する。この実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
図１４乃至図１６に示すように、Ｘ線装置は、Ｘ線管装置１０を備えている。図示しないが、Ｘ線装置は、上述した偏向電源８１、偏向電源制御部８２、集束電源８３及び集束電源制御部８４も備えている。Ｘ線管装置１０は、矩形箱状のハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７と、回転駆動装置としてのステータコイル９１０と、焦点位置検出器６０と、偏向部７０と、を備えている。
【００６３】
ハウジング２０は、分断された２つの分割部２０ａ、２０ｃを有している。分割部２０ａは、開口端の外縁側に枠部２０ｂを有している。分割部２０ｃは、開口端の外縁側に枠部２０ｄを有している。枠部２０ｄは、枠部２０ｂに対向した側に形成された枠状の溝部が形成されている。
【００６４】
分割部２０ａ、２０ｃは、枠部２０ｂ、２０ｄが対向するよう接触され、図示しない締め具により締め付けられている。枠部２０ｂ及び枠部２０ｄ間の隙間は、上記溝部に設けられた枠状のＯリングにより液密にシールされている。上記Ｏリングは、ハウジング２０外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。  
ハウジング２０には、ゴムベローズ２１が設けられ、冷却液７の圧力調整が行われている。ハウジング２０は、Ｘ線をハウジング２０外部に放射する放射窓２４を有している。
【００６５】
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、金属で形成された真空容器３２と、絶縁部材４０と、絶縁部材５０とを備えている。この実施の形態において、絶縁部材５０は、高電圧絶縁部材で形成されている。絶縁部材４０には陽極ターゲット３５が間接的に取り付けられ、絶縁部材５０には陰極３６が間接的に取り付けられている。陰極３６は、陽極ターゲット３５に電子ビームを放射するものである。陽極ターゲット３５及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。
【００６６】
真空外囲器３１の内部は真空状態である。Ｘ線放射窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。ここでは、Ｘ線放射窓３３は、ベリリウムで形成されている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む真空容器３２の内側に設けられ、接地電位に設定される。陰極３６、集束電極９及び加速電極８と対向した個所の真空容器３２は筒状に形成されている。
【００６７】
陽極ターゲット３５は、円盤状に形成されている。陽極ターゲット３５は、この陽極ターゲットの外面の一部に設けられたターゲット層３５ａを有している。ターゲット層３５ａは、陰極３６から放射される電子ビームが衝突されることによりＸ線を放出する。ターゲット層３５ａは、モリブデン、モリブデン合金、タングステン合金等の金属で形成されている。陽極ターゲット３５は、回転軸Ａ（管軸）を中心に回転可能である。この実施の形態において、陽極ターゲット３５は接地電位に設定される。
【００６８】
陰極３６には陰極支持部材３７が接続されている。電圧供給端子５４は、陰極支持部材３７の内部を通って陰極３６に接続されている。電圧供給端子５４は、陰極３６に負の高電圧を印加するともに陰極３６の電子放出源３６ａに電圧及び電流を供給するものである。
【００６９】
真空容器３２の内側で、焦点Ｆ及び陰極３６間には、集束電極９が位置している。集束電極９は、電子ビームを集束するものである。集束電極９は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極９は、例えば、陰極支持部材３７に取り付けられている。集束電極９には、調整された負の高電圧が供給される。
【００７０】
真空容器３２の内側で、焦点Ｆ及び集束電極９間には、加速電極８が位置している。加速電極８は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲み、電子ビームを加速させてターゲット面３５ｂに入射させるものである。加速電極８は真空容器３２に取り付けられ、加速電極８の電位は真空容器３２及び陽極ターゲット３５と同電位（接地電位）に固定されている。
【００７１】
Ｘ線管３０は、ロータ９２０、軸受け９３０、固定体１及び回転体２を備えている。固定体１は円柱状に形成され、絶縁部材４０に固定されている。固定体１は回転体２を回転可能に支持する。回転体２は筒状に形成され、固定体１と同軸的に設けられている。回転体２の外面にロータ９２０が取り付けられている。回転体２及び陽極ターゲット３５は、継手部３５ｃを介して接合されている。回転体２は、陽極ターゲット３５とともに回転可能に設けられている。
【００７２】
絶縁部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。絶縁部材４０は、筒部４６と、筒部４６の一端側を閉塞した底部４７とで形成されている。筒部４６の他端は、真空容器３２に気密に接合されている。
【００７３】
支持部材２６は、円環状に形成され、真空容器３２に気密に接続されている。支持部材２６は絶縁部材５０に接着されている。支持部材２６は、分割部２０ａ（ハウジング２０）に対向している。支持部材２６は、分割部２０ａと対向した側に形成された円環状の溝部を有している。支持部材２６及び分割部２０ａ間の隙間は、上記溝部に設けられた円環状のＯリングによりシールされている。上記Ｏリングは、支持部材２６及び分割部２０ａ間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。
【００７４】
絶縁部材５０は、支持部材２６に気密に取り付けられ、真空外囲器３１の一部を形成している。絶縁部材５０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面５０Ｓを有している。この実施の形態において、外部端面５０Ｓは平面である。
【００７５】
絶縁部材５０の内部には、陰極３６に接続され、外部端面５０Ｓ側へ導出する電圧供給端子５４が設けられている。この実施の形態において、電圧供給端子５４は高電圧供給端子である。電圧供給端子５４は、外部端面５０Ｓを貫通して設けられ、陰極３６に高電圧を供給するものである。
【００７６】
ケーブル１０２は、ハウジング２０の開口部に設けられた絶縁部材２０ｅにより固定されている。ケーブル１０２は、固定体１に電気的に接続されている。ケーブル１０２は、固定体１等を介して陽極ターゲット３５を接地電位に設定する他、真空容器３２（真空外囲器３１）等を接地電位に設定するものである。
【００７７】
高電圧コネクタ２００は、有底筒状のハウジング２０１と、ハウジング２０１内にその先端が挿入されたケーブル２０２と、ハウジング２０１内に充填され、ケーブル２０２の端子をハウジング２０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部２０３と、この固定部２０３と絶縁部材５０の外部端面５０Ｓとの間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート２０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル２０２は高電圧ケーブルである。固定部２０３は、電気絶縁材である。
【００７８】
この実施の形態において、高電圧コネクタ２００の電気絶縁材としての固定部２０３は、絶縁部材５０の外部端面５０Ｓに間接的に密着されている。なお、固定部２０３は、外部端面５０Ｓに直接密着されていても良い。高電圧コネクタ２００は、電圧供給端子５４に高電圧を与えるものである。
【００７９】
このように構成されたＸ線管装置１０では、次のように用いられる。高電圧コネクタ２００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート２０４が、それぞれ固定部２０３と、絶縁部材５０の外部端面５０Ｓとに密着するように押圧する。
【００８０】
Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ４００は、高電圧コネクタ２００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ４００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。
【００８１】
冷却液７は、ハウジング２０内に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たしている。冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。
【００８２】
焦点位置検出器６０は、ハウジング２０の外側で、焦点Ｆから第３方向ｄ３に位置している。ここでは、焦点位置検出器６０は、ハウジング２０の外面に取り付けられている。焦点位置検出器６０は、ターゲット面３５ｂからＸ線が入射されることにより、ターゲット面３５ｂに形成された焦点Ｆの位置を検出し、焦点Ｆの位置情報を出力するものである。
【００８３】
焦点位置検出器６０は、Ｘ線選択透過部６１及びＸ線検出器６２を有している。Ｘ線選択透過部６１は、スリットが形成されたＸ線遮蔽部材で形成されている。Ｘ線検出器６２は、Ｘ線選択透過部６１のスリットを透過したＸ線が入射される位置を検出することにより焦点Ｆの位置を検出し、焦点Ｆの位置情報を出力するものである。
【００８４】
偏向部７０はハウジング２０内に収容されている。偏向部７０は、磁気偏向部であり、真空容器３２の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。ここでは、偏向部７０は集束電極９に対向配置されている。なお、偏向部７０に対向した個所の真空容器３２（真空外囲器３１）にくびれ部が形成されていないことは言うまでも無い。
【００８５】
偏向部７０は、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させるものである。
【００８６】
ハウジング２０の外部には、図示しない冷却機構が設けられている。冷却機構は、ハウジング２０の導入口２０ｉ及び排出口２０ｏに連結されている。冷却機構は、冷却液７の流れをハウジング２０内に作り出す冷却液循環ポンプと、冷却液７の熱を外部に放出する熱交換器と、を有している。このため、冷却液７は、導入口２０ｉからハウジング２０内に導入され、排出口２０ｏからハウジング２０外に排出される。
【００８７】
このように構成されたＸ線管装置１０では、ステータコイル９１０に所定の電流を印加することでロータ９２０が回転し、陽極ターゲット３５が回転する。次に、高電圧コネクタ２００に所定の高電圧を印加する。
【００８８】
ケーブル１０２を介し、固定体１、軸受け９３０、回転体２、継手部３５ｃ、及び陽極ターゲット３５は接地電位に設定される。高電圧コネクタ２００に印加された高電圧は、電圧供給端子５４を介して陰極３６に与えられる。Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は、接地されている。陰極３６の電位は、−Ｖに設定される。陽極ターゲット３５の電位は、接地電位に設定される。
【００８９】
これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに電子ビームが放射され、ターゲット面３５ｂに形成された焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線放射窓３３及び放射窓２４を透過して外部へ放射される。Ｘ線管装置１０は偏向部７０を有しているため、ターゲット面３５ｂ上を移動した焦点ＦからＸ線を放射することができる。
【００９０】
次に、図３を参照しながら図１４乃至図１６に示すＸ線管装置１０について説明する。
陰極３６は、ターゲット面３５ｂに第１方向ｄ１から電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。陰極３６は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射する。焦点Ｆは、第２平面Ｓ２に沿った方向に平行な長軸を有し、矩形状に形成されている。
【００９１】
陽極ターゲット３５及び回転体２の回転軸Ａは、焦点Ｆに対してＸ線放射窓３３の反対側に位置している。焦点Ｆの長軸は、第２平面Ｓ２に平行である。言い方を換えると、焦点Ｆの長軸は、回転軸Ａを中心とする陽極ターゲット３５の回転方向に対して概ね直交している。
【００９２】
Ｘ線放射窓３３は、焦点Ｆから第２方向ｄ２に沿って位置している。第２平面Ｓ２は、ターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直である。第１方向ｄ１が、焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度αは、８°乃至４０°の範囲内の何れかである。第２方向ｄ２が、焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度βは、５°乃至２５°の範囲内の何れかである。
【００９３】
上記のように構成された第２の実施の形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５及びＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。
【００９４】
第２平面Ｓ２は、ターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直である。Ｘ線放射窓３３は、第１平面Ｓ１上から大きく外れて位置している。反跳電子は、焦点Ｆから第１平面Ｓ１に沿って入射電子があたかも陽極ターゲット３５ｂで鏡面反射する方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、Ｘ線放射窓３３は第１平面Ｓ１上に位置していないため、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。なお、焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どは、Ｘ線放射窓３３から外れた真空容器３２の内面に衝撃を与えることとなる。
【００９５】
角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである。ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【００９６】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、Ｘ線透過窓３１ａへの反跳電子の衝突や、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、Ｘ線透過窓３１ａの加熱や、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【００９７】
上記したことから、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａへの反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａの過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができるＸ線装置を得ることができる。
【００９８】
偏向電源制御部８２は、焦点Ｆが連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源８１が偏向部７０に供給する電圧を制御することができる。偏向部７０は、制御された電圧が供給されることにより、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させることができる。言い換えると、偏向部７０は、電子ビームをターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に走査させることができる。
【００９９】
また、上記実施の形態のように角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方が、角度αが９０°である場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方に比べ、偏向角θを小さくすることができ、電子ビームを偏向するためのエネルギを低減することができる。
【０１００】
電子ビームの軌道及び偏向部７０間に位置した真空外囲器３１は、電子ビームの軌道を確保することのできるサイズの筒状に形成され、くびれ部を有していない。
【０１０１】
真空外囲器３１はくびれ部を有していないため、陰極３６を陽極ターゲット３５からより離して配置したり、電位分布が変化し電子ビームが集束しにくくなってしまったりすることはない。焦点Ｆの寸法の変化、並びに焦点Ｆに生じるぼけ及び歪みの発生を低減することができるため、より良いＸ線撮影画像の取得に寄与することができる。
【０１０２】
冷却液７として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液７は、真空容器３２や 絶縁部材４０、絶縁部材５０、支持部材２６に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい（絶縁油の約２倍）ため、Ｘ線管３０の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。
【０１０３】
絶縁部材４０は冷却液７に接するため、陽極ターゲット３５からの熱を効果的に冷却液７に放散することができる。支持部材２６は冷却液７に接するため、陰極３６から絶縁部材５０に伝わった熱を効果的に冷却液７に放散でき、絶縁部材５０に接続された高電圧コネクタ２００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ２００の絶縁性を確保することができる。真空容器３２はその内面が焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どが衝撃したり、高温となった陽極ターゲット３５からの熱輻射を受けて加熱されたりするが、真空容器３２の外面は冷却液７に接するため、これらの熱を効果的に冷却液７に放散することができる。
【０１０４】
上記したことから、エネルギ効率よく電子ビームを偏向でき、ターゲット面３５ｂ上に形成する焦点Ｆを移動可能であり、Ｘ線放射窓３３の過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大でき、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるＸ線管装置１０及びＸ線管装置１０を備えたＸ線装置を得ることができる。また、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管装置１０及びＸ線管装置１０を備えたＸ線装置を得ることができる。
【０１０５】
次に、この発明の第３の実施の形態に係るＸ線装置について説明する。この実施の形態において、Ｘ線管は回転陽極型のＸ線管であり、以下、回転陽極型のＸ線管を備えた回転陽極型のＸ線装置について説明する。この実施の形態において、上記第１及び第２の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０６】
図１７乃至図１９に示すように、Ｘ線装置は、Ｘ線管装置１０を備えている。図示しないが、Ｘ線装置は、上述した偏向電源８１、偏向電源制御部８２、集束電源８３及び集束電源制御部８４も備えている。Ｘ線管装置１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０内に収納されたＸ線管３０と、ハウジング２０の内部に充填されＸ線管３０及びハウジング２０間を満たす冷却液７と、回転駆動装置としてのステータコイル９１０と、焦点位置検出器６０と、偏向部７０と、を備えている。
【０１０７】
ハウジング２０は、ハウジング本体２０ｆと、円環部２０ｇと、を有している。ハウジング本体２０ｆは、筒部及び上記筒部の一端に設けられた円環部が一体となって形成されている。ハウジング本体２０ｆの筒部の一部には、Ｘ線を外部に放射するための放射窓２４が形成されている。円環部２０ｇは、筒部（ハウジング本体２０ｆ）の他端に取付けられている。ここでは、円環部２０ｇは、締め具として例えばネジを用い、筒部（ハウジング本体２０ｆ）に取り外し可能にネジ留め（図示せず）されている。円環部２０ｇの一部には、焦点位置検出用のＸ線透過窓２０ｈが形成されている。ハウジング２０には、ゴムベローズ２１が設けられ、冷却液７の圧力調整が行われている。
【０１０８】
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、真空容器３２と、絶縁部材４０、５０とを備えている。この実施の形態において、絶縁部材４０、５０は、高電圧絶縁部材で形成されている。絶縁部材４０には陽極ターゲット３５が間接的に取り付けられ、絶縁部材５０には陰極３６が間接的に取り付けられている。陰極３６は、陽極ターゲット３５に電子ビームを放射するものである。陽極ターゲット３５及び陰極３６は、真空外囲器３１に収納されている。
【０１０９】
真空外囲器３１の内部は真空状態である。Ｘ線放射窓３３は、真空容器３２に気密に設けられている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面側を含む真空容器３２の内側に設けられ、接地電位に設定される。陰極３６、集束電極９及び加速電極８と対向した個所の真空容器３２は概ね筒状に形成されている。
【０１１０】
陽極ターゲット３５は、円環状に形成されている。陽極ターゲット３５は、ターゲット層３５ａを有している。陽極ターゲット３５は、回転軸Ａ（管軸）を中心に回転可能である。この実施の形態において、陽極ターゲット３５には正の高電圧が印加される。
【０１１１】
陰極３６には陰極支持部材３７が接続されている。電圧供給端子５４は、陰極支持部材３７の内部を通って陰極３６に接続されている。電圧供給端子５４は、陰極３６に負の高電圧を印加するともに陰極３６の電子放出源３６ａに電圧及び電流を供給するものである。
【０１１２】
真空容器３２の内側で、焦点Ｆ及び陰極３６間には、集束電極９が位置している。集束電極９は、電子ビームを集束するものである。集束電極９は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲むように設けられている。集束電極９は、例えば、陰極支持部材３７に取り付けられている。集束電極９には、調整された負の高電圧が供給される。
【０１１３】
真空容器３２の内側で、焦点Ｆ及び集束電極９間には、加速電極８が位置している。加速電極８は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道を取り囲み、電子ビームを加速させてターゲット面３５ｂに入射させるものである。加速電極８は固定体１に取り付けられ、加速電極８の電位は陽極ターゲット３５と同電位に固定されている。
【０１１４】
Ｘ線管３０は、ロータ９２０、軸受け９３０、固定体１及び回転体２を備えている。固定体１は、円柱状に形成され、絶縁部材４０に固定されている。固定体１は回転体２を回転可能に支持する。固定体１は、陽極ターゲット３５を貫通して形成されている。回転体２は筒状に形成され、固定体１と同軸的に設けられている。回転体２の外面にロータ９２０が取り付けられている。回転体２及び陽極ターゲット３５は、継手部３５ｃを介して接合されている。回転体２は、陽極ターゲット３５とともに回転可能に設けられている。
【０１１５】
絶縁部材４０は、真空外囲器３１の一部を形成している。絶縁部材４０は、筒部４６と、筒部４６の一端側を閉塞した底部４７とで形成されている。筒部４６の他端は、真空容器３２に気密に接合されている。
【０１１６】
この実施の形態において、絶縁部材４０は高電圧絶縁部材である。絶縁部材４０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面４０Ｓを有している。この実施の形態において、外部端面４０Ｓは平面である。
【０１１７】
外部端面４０Ｓ上には、電圧供給端子４４が設けられている。電圧供給端子４４は固定体１に接続されている。この実施の形態において、電圧供給端子４４は高電圧供給端子である。電圧供給端子４４は、固定体１等を介して陽極ターゲット３５に正の高電圧を供給するものである。
【０１１８】
支持部材２５は、円環状に形成され、絶縁部材４０に接着されている。支持部材２５はハウジング本体２０ｆの円環部に対向している。支持部材２５は、ハウジング本体２０ｆの円環部と対向した側に形成された円環状の溝部を有している。支持部材２５及びハウジング本体２０ｆの円環部間の隙間は、上記溝部に設けられた円環状のＯリングによりシールされている。上記Ｏリングは、支持部材２５及びハウジング本体２０ｆの円環部間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。
【０１１９】
支持部材２６は、円環状に形成され、真空容器３２に気密に接続されている。支持部材２６は絶縁部材５０に接着されている。支持部材２６は、円環部２０ｇに対向している。円環部２０ｇは、支持部材２６と対向した側に形成された円環状の溝部を有している。円環部２０ｇ及び支持部材２６間の隙間は、上記溝部に設けられた円環状のＯリングによりシールされている。上記Ｏリングは、円環部２０ｇ及び支持部材２６間の隙間から外部への冷却液７の漏れを防止する機能を有している。
【０１２０】
絶縁部材５０は、支持部材２６に気密に取り付けられ、真空外囲器３１の一部を形成している。絶縁部材５０は、ハウジング２０の外部に露出した外部端面５０Ｓを有している。この実施の形態において、絶縁部材５０は高電圧絶縁部材であり、外部端面５０Ｓは平面である。
【０１２１】
絶縁部材５０の内部には、陰極３６に接続され、外部端面５０Ｓ側へ導出する電圧供給端子５４が設けられている。この実施の形態において、電圧供給端子５４は高電圧供給端子である。電圧供給端子５４は、外部端面５０Ｓを貫通して設けられ、陰極３６に高電圧を供給するものである。
【０１２２】
高電圧コネクタ１００は、有底筒状のハウジング１０１と、ハウジング１０１内にその先端が挿入されたケーブル１０２と、ハウジング１０１内に充填され、ケーブル１０２の端子１０２ａをハウジング１０１の開口部側に向けて固定するエポキシ樹脂材製の固定部１０３と、この固定部１０３と底部４７の外部端面４０Ｓとの間に挿入されたシリコーン樹脂材製のシリコーンプレート１０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル１０２は、高電圧ケーブルである。固定部１０３は、電気絶縁材である。
【０１２３】
この実施の形態において、高電圧コネクタ１００の電気絶縁材としての固定部１０３は、底部４７の外部端面４０Ｓに間接的に密着されている。なお、固定部１０３は、外部端面４０Ｓに直接密着されていても良い。高電圧コネクタ１００は、電圧供給端子４４に正の高電圧を与えるものである。
【０１２４】
このように構成されたＸ線管装置１０では、次のように用いられる。高電圧コネクタ１００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート１０４が、それぞれ固定部１０３と、絶縁部材４０の外部端面４０Ｓとに密着するように押圧する。
【０１２５】
高電圧コネクタ２００は、ハウジング２０１と、ケーブル２０２と、固定部２０３と、シリコーンプレート２０４とを備えている。この実施の形態において、ケーブル２０２は高電圧ケーブルである。固定部２０３は、電気絶縁材である。
【０１２６】
この実施の形態において、高電圧コネクタ２００の電気絶縁材としての固定部２０３は、絶縁部材５０の外部端面５０Ｓに間接的に密着されている。なお、固定部２０３は、外部端面５０Ｓに直接密着されていても良い。高電圧コネクタ２００は、電圧供給端子５４に高電圧を与えるものである。
【０１２７】
このように構成されたＸ線管装置１０では、次のように用いられる。高電圧コネクタ２００をハウジング２０に取り付ける際に、シリコーンプレート２０４が、それぞれ固定部２０３と、絶縁部材５０の外部端面５０Ｓとに密着するように押圧する。
【０１２８】
Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ３００は、高電圧コネクタ１００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽部としてのＸ線遮蔽キャップ４００は、高電圧コネクタ２００を覆うようにハウジング２０に着脱可能に取り付けられている。Ｘ線遮蔽キャップ３００及びＸ線遮蔽キャップ４００は、Ｘ線不透過材を含む材料で形成されている。
【０１２９】
なお、陽極ターゲット３５をモリブデンやモリブデン合金で形成した場合、陽極ターゲット３５はＸ線を遮蔽することができる。この場合、Ｘ線管装置１０にＸ線遮蔽キャップ３００は設けなくとも良い。
【０１３０】
冷却液７は、ハウジング２０内に充填され、Ｘ線管３０及びハウジング２０間を満たしている。冷却液７としては、絶縁油又は水系冷却液を用いることができる。この実施の形態において、冷却液７として水系冷却液を用いている。
【０１３１】
焦点位置検出器６０は、ハウジング２０の外側で、焦点Ｆから第３方向ｄ３に位置している。ここでは、焦点位置検出器６０は、ハウジング２０の外面に取り付けられている。焦点位置検出器６０は、ターゲット面３５ｂからＸ線が入射されることにより、ターゲット面３５ｂに形成された焦点Ｆの位置を検出し、焦点Ｆの位置情報を出力するものである。
【０１３２】
焦点位置検出器６０は、Ｘ線選択透過部６１及びＸ線検出器６２を有している。Ｘ線選択透過部６１は、スリットコリメータで形成されている。Ｘ線検出器６２は、Ｘ線選択透過部６１のスリットを透過したＸ線が入射される位置を検出することにより焦点Ｆの位置を検出し、焦点Ｆの位置情報を出力するものである。
【０１３３】
偏向部７０はハウジング２０内に収容されている。偏向部７０は、磁気偏向部であり、真空容器３２の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。ここでは、偏向部７０は集束電極９に対向配置されている。なお、偏向部７０に対向した個所の真空容器３２（真空外囲器３１）にくびれ部が形成されていないことは言うまでも無い。
【０１３４】
偏向部７０は、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させるものである。
【０１３５】
ハウジング２０の外部には、図示しない冷却機構が設けられている。冷却機構は、ハウジング２０の導入口２０ｉ及び排出口２０ｏに連結されている。冷却機構は、冷却液循環ポンプ及び熱交換器を有している。
【０１３６】
このように構成されたＸ線管装置１０では、ステータコイル９１０に所定の電流を印加することでロータ９２０が回転し、陽極ターゲット３５が回転する。次に、高電圧コネクタ１００、２００にそれぞれ所定の高電圧を印加する。
【０１３７】
高電圧コネクタ１００に印加された高電圧は、電圧供給端子４４、固定体１、軸受け９３０、回転体２及び継手部３５ｃを介して陽極ターゲット３５及び加速電極８に与えられる。高電圧コネクタ２００に印加された高電圧は、電圧供給端子５４を介して陰極３６に与えられる。Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａを含む真空外囲器３１は、接地されている。陰極３６の電位は、−Ｖ／２に設定される。陽極ターゲット３５の電位は、＋Ｖ／２に設定される。
【０１３８】
これにより、陰極３６から陽極ターゲット３５のターゲット面３５ｂに電子ビームが放射され、ターゲット面３５ｂに形成された焦点ＦからＸ線が放射され、Ｘ線は、Ｘ線放射窓３３及び放射窓２４を透過して外部へ放射される。Ｘ線管装置１０は偏向部７０を有しているため、ターゲット面３５ｂ上を移動した焦点ＦからＸ線を放射することができる。
【０１３９】
次に、図３を参照しながら図１７乃至図１９に示すＸ線管装置１０について説明する。  
陰極３６は、ターゲット面３５ｂに第１方向ｄ１から電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。陰極３６は、陰極３６から焦点Ｆに向かう電子ビームの軌道に垂直な断面が矩形状である電子ビームを放射する。焦点Ｆは、第２平面Ｓ２に沿った方向に平行な長軸を有し、矩形状に形成されている。
【０１４０】
陽極ターゲット３５及び回転体２の回転軸Ａは、第１平面Ｓ１上に位置している。焦点Ｆの長軸は、第２平面Ｓ２に平行である。言い方を換えると、焦点Ｆの長軸は、回転軸Ａを中心とする陽極ターゲット３５の回転方向に対して概ね平行である。
【０１４１】
Ｘ線放射窓３３は、焦点Ｆから第２方向ｄ２に沿って位置している。第２平面Ｓ２は、ターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直である。第１方向ｄ１が、焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度αは、８°乃至４０°の範囲内の何れかである。第２方向ｄ２が、焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度βは、５°乃至２５°の範囲内の何れかである。
【０１４２】
上記のように構成された第３の実施の形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５は正の高電位に設定され、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。
【０１４３】
第２平面Ｓ２は、ターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直である。Ｘ線放射窓３３は、第１平面Ｓ１上から大きく外れて位置している。反跳電子は、焦点Ｆから第１平面Ｓ１に沿って入射電子があたかも陽極ターゲット３５ｂで鏡面反射する方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、Ｘ線放射窓３３は第１平面Ｓ１上に位置していないため、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。なお、焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どは、Ｘ線放射窓３３から外れた真空容器３２の内面に衝撃を与えることとなる。
【０１４４】
角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである。ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【０１４５】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、Ｘ線透過窓３１ａへの反跳電子の衝突や、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、Ｘ線透過窓３１ａの加熱や、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【０１４６】
上記したことから、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａへの反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａの過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができるＸ線装置を得ることができる。
【０１４７】
偏向電源制御部８２は、焦点Ｆが連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源８１が偏向部７０に供給する電圧を制御することができる。偏向部７０は、制御された電圧が供給されることにより、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させることができる。言い換えると、偏向部７０は、電子ビームをターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に走査させることができる。
【０１４８】
また、上記実施の形態のように角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方が、角度αが９０°である場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方に比べ、偏向角θを小さくすることができ、電子ビームを偏向するためのエネルギを低減することができる。
【０１４９】
電子ビームの軌道及び偏向部７０間に位置した真空外囲器３１は、電子ビームの軌道を確保することのできるサイズの筒状に形成され、くびれ部を有していない。
【０１５０】
真空外囲器３１はくびれ部を有していないため、陰極３６を陽極ターゲット３５からより離して配置したり、電位分布が変化し電子ビームが集束しにくくなってしまったりすることはない。焦点Ｆの寸法の変化、並びに焦点Ｆに生じるぼけ及び歪みの発生を低減することができるため、より良いＸ線撮影画像の取得に寄与することができる。
【０１５１】
冷却液７として、熱伝達率が最も高い、水を主成分とする水系冷却液を用いることができる。このため、冷却液７は、真空容器３２や絶縁部材４０、絶縁部材５０、支持部材２６に伝わる熱を最も有効に奪うことができる。また、水系冷却液は、絶縁油に比べて、比熱が大きい（絶縁油の約２倍）ため、Ｘ線管３０の放熱による冷却液の温度上昇が低く抑えられる。
【０１５２】
絶縁部材４０は冷却液７に接するため、陽極ターゲット３５からの熱を効果的に冷却液７に放散することができる。絶縁部材４０は、高電圧コネクタ１００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ１００の絶縁性を確保することができる。支持部材２６は冷却液７に接するため、陰極３６から絶縁部材５０に伝わった熱を効果的に冷却液７に放散でき、絶縁部材５０に接続された高電圧コネクタ２００の温度を低くでき、長期にわたって高電圧コネクタ２００の絶縁性を確保することができる。真空容器３２はその内面が焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どが衝撃したり、高温となった陽極ターゲット３５からの熱輻射を受けて加熱されたりするが、真空容器３２の外面は冷却液７に接するため、これらの熱を効果的に冷却液７に放散することができる。
【０１５３】
上記したことから、エネルギ効率よく電子ビームを偏向でき、ターゲット面３５ｂ上に形成する焦点Ｆを移動可能であり、Ｘ線放射窓３３の過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大でき、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制できるＸ線管装置１０及びＸ線管装置１０を備えたＸ線装置を得ることができる。また、熱の放出特性を向上させることができ、しかも、長期にわたって信頼性の高いＸ線管装置１０及びＸ線管装置１０を備えたＸ線装置を得ることができる。
【０１５４】
次に、この発明の第４の実施の形態に係るＸ線装置について説明する。この実施の形態において、Ｘ線管は固定陽極型のＸ線管であり、以下、固定陽極型のＸ線管を備えた固定陽極型のＸ線装置について説明する。この実施の形態において、上記第１乃至第３の実施の形態と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１５５】
図２０乃至図２２に示すように、Ｘ線装置は、Ｘ線管装置１０を備えている。図示しないが、Ｘ線装置は、上述した偏向電源８１、偏向電源制御部８２、集束電源８３及び集束電源制御部８４も備えている。Ｘ線管装置１０は、Ｘ線管３０と、焦点位置検出器６０と、偏向部７０と、冷却液クーラーユニット９０と、を備えている。
【０１５６】
Ｘ線管３０は、真空外囲器３１を備えている。真空外囲器３１は、真空容器３２と、絶縁部材４０と、絶縁部材５０と、絶縁部材８０とを備えている。この実施の形態において、絶縁部材４０、５０、８０は、高電圧絶縁部材として機能している。絶縁部材４０には陽極ターゲット３５が取り付けられ、絶縁部材４０は真空外囲器３１の一部を形成している。絶縁部材４０は筒状に形成されている。絶縁部材５０には陰極３６が取り付けられ、絶縁部材５０は、真空外囲器３１の一部を形成している。なお、絶縁部材８０も真空外囲器３１の一部を形成している。
【０１５７】
陽極ターゲット３５は、絶縁部材４０に接合されている。陽極ターゲット３５は、収容部３５ｄを有している。収容部３５ｄは、絶縁部材４０近傍で口が狭く、ターゲット面３５ｂ近傍で膨らんだ壺形に形成されている。陽極ターゲット３５、陰極３６、集束電極９及び加速電極８は、真空外囲器３１に収納されている。陽極ターゲット３５には、絶縁部材８０の内部を通った電圧供給配線が接続されている。陽極ターゲット３５及び加速電極８には正の高電圧が印加される。陰極３６及び集束電極９と対向した個所の真空容器３２は筒状に形成されている。陰極３６には、負の高電圧が印加される。集束電極９には、調整された負の高電圧が供給される。
【０１５８】
真空外囲器３１の内部は真空状態である。焦点位置検出用のＸ線透過窓３１ａは、真空容器３２に気密に設けられている。金属表面部３４は、真空側のＸ線放射窓３３の表面及びＸ線透過窓３１ａの表面を含む真空容器３２の内側に設けられ、接地電位に設定されている。
【０１５９】
また、Ｘ線管３０は、管部４１と、環部４２と、冷却液４３とを備えている。この実施の形態において、冷却液４３は絶縁油である。管部４１は、高電圧絶縁材で形成されている。管部４１は、絶縁部材４０及び陽極ターゲット３５の内部に設けられている。管部４１の一端部は、真空外囲器３１の外部に延出している。管部４１は、この内部に冷却液４３を導入される導入路Ｃ１を形成している。絶縁部材４０及び陽極ターゲット３５、並びに管部４１は、これらの間に冷却液４３を排出するための排出路Ｃ２を形成している。
【０１６０】
環部４２は、収容部３５ｄ内に設けられている。環部４２は、管部４１の端部の側面を囲むように管部４１と一体に形成されている。環部４２は収容部３５ｄに隙間を置いて設けられている。
【０１６１】
陽極ターゲット３５は、内部に設けられた通路Ｃ３を有している。通路Ｃ３は、導入路Ｃ１及び排出路Ｃ２に繋げられている。冷却液クーラーユニット９０は、導入路Ｃ１に冷却液４３を送出し、排出路Ｃ２から冷却液４３を取込み、冷却液４３を循環させる。このため、導入路Ｃ１から導入された冷却液４３は、通路Ｃ３を循環して、排出路Ｃ２から排出される。
【０１６２】
焦点位置検出器６０は、真空外囲器３１の外側で、焦点Ｆから第３方向ｄ３に位置している。焦点位置検出器６０は、ターゲット面３５ｂからＸ線が入射されることにより、ターゲット面３５ｂに形成された焦点Ｆの位置を検出し、焦点Ｆの位置情報を出力するものである。焦点位置検出器６０は、Ｘ線選択透過部６１及びＸ線検出器６２を有している。Ｘ線選択透過部６１は、スリットが形成されたＸ線遮蔽部材で形成されている
偏向部７０は、磁気偏向部であり、真空容器３２の外側で、電子ビームの軌道を取り囲む位置に設けられている。ここでは、偏向部７０は集束電極９に対向配置されている。なお、偏向部７０に対向した個所の真空容器３２（真空外囲器３１）にくびれ部が形成されていないことは言うまでも無い。
【０１６３】
偏向部７０は、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させるものである。
【０１６４】
次に、図３を参照しながら図２０乃至図２２に示すＸ線管装置１０について説明する。
陰極３６は、ターゲット面３５ｂに第１方向ｄ１から電子ビームを入射させ、ターゲット面３５ｂに焦点Ｆを形成する。Ｘ線放射窓３３は、焦点Ｆから第２方向ｄ２に沿って位置している。第２平面Ｓ２は、ターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直である。第１方向ｄ１が、焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度αは、８°乃至４０°の範囲内の何れかである。第２方向ｄ２が、焦点Ｆが形成される位置のターゲット面３５ｂからなす角度βは、５°乃至２５°の範囲内の何れかである。
【０１６５】
上記のように構成された第４の実施の形態に係るＸ線装置によれば、Ｘ線管３０は、陽極ターゲット３５と、陰極３６と、真空外囲器３１とを備えている。陰極３６は負の高電位に設定され、陽極ターゲット３５は正の高電位に設定され、Ｘ線放射窓３３を含む真空外囲器３１は接地されている。
【０１６６】
第２平面Ｓ２は、ターゲット面３５ｂ及び第１平面Ｓ１にそれぞれ垂直である。Ｘ線放射窓３３は、第１平面Ｓ１上から大きく外れて位置している。反跳電子は、焦点Ｆから第１平面Ｓ１に沿って入射電子があたかも陽極ターゲット３５ｂで鏡面反射する方向に多くなるような角度分布をもって飛び出すものである。しかしながら、Ｘ線放射窓３３は第１平面Ｓ１上に位置していないため、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３の加熱を抑制することができる。そして、Ｘ線放射窓３３の破損を防止することができる。なお、焦点Ｆから飛び出す反跳電子の殆どは、Ｘ線放射窓３３から外れた真空容器３２の内面に衝撃を与えることとなる。
【０１６７】
角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである。ターゲット面３５ｂに対して比較的浅い角度で電子ビームを入射させて焦点Ｆを形成させているため、Ｘ線放射窓３３から放出されるＸ線出力を増大させることができる。
【０１６８】
また、ターゲット面３５ｂの上方への反跳電子の散乱を低減できるため、Ｘ線透過窓３１ａへの反跳電子の衝突や、焦点Ｆ近傍を含むターゲット面３５ｂへの反跳電子の再衝突を抑制することができる。これにより、Ｘ線透過窓３１ａの加熱や、ターゲット面３５ｂ（焦点Ｆ）の温度上昇や、ターゲット面３５ｂに引き起こされる荒れを抑制でき、放電の発生やＸ線の出力低下を抑制することができる。さらに、焦点Ｆ以外からのＸ線の放射を抑制できるため、Ｘ線画像の明瞭度の低下を抑制することができる。
【０１６９】
上記したことから、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａへの反跳電子の直撃を抑制することができ、Ｘ線放射窓３３及びＸ線透過窓３１ａの過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大させることができるＸ線装置を得ることができる。
【０１７０】
偏向電源制御部８２は、焦点Ｆが連続的又は間欠的に移動するよう偏向電源８１が偏向部７０に供給する電圧を制御することができる。偏向部７０は、制御された電圧が供給されることにより、陰極３６から放出される電子ビームを第１平面Ｓ１に沿った方向に偏向させ、焦点Ｆの位置を第１平面Ｓ１に沿ったターゲット面３５ｂ上で移動させることができる。言い換えると、偏向部７０は、電子ビームをターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に走査させることができる。
【０１７１】
また、上記実施の形態のように角度αは８°乃至４０°の範囲内の何れかである場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方が、角度αが９０°である場合に焦点Ｆの位置をΔｘ移動させる方に比べ、偏向角θを小さくすることができ、電子ビームを偏向するためのエネルギを低減することができる。
【０１７２】
電子ビームの軌道及び偏向部７０間に位置した真空外囲器３１は、電子ビームの軌道を確保することのできるサイズの筒状に形成され、くびれ部を有していない。真空外囲器３１はくびれ部を有していないため、陰極３６を陽極ターゲット３５からより離して配置したり、電位分布が変化し電子ビームが集束しにくくなってしまったりすることはない。焦点Ｆの寸法の変化、並びに焦点Ｆに生じるぼけ及び歪みの発生を低減することができるため、より良いＸ線撮影画像の取得に寄与することができる。
【０１７３】
さらに、陰極を真空外囲器３１と同じ接地電位とした場合には、Ｘ線放射窓３３の加熱は抑制されるため、Ｘ線放射窓３３を冷却液によって冷却する必要はない。また、この場合、反跳電子は真空外囲器３１を衝撃せず、ほとんどが陽極ターゲット３５の側面や裏面に衝撃を与えて陽極ターゲット３５を加熱するが、陽極ターゲット３５の発生する熱は陽極ターゲット３５内部に設けられた通路Ｃ３を流れる冷却液４３により冷却される。Ｘ線管３０をハウジング内に冷却液とともに設置しなくても良いため、ハウジング及びハウジング内に充填する冷却液を不要とすることが可能である。またその場合にはＸ線管装置１０をよりコンパクトでかつより軽量とすることができる。
【０１７４】
一般的に固定陽極型のＸ線管装置１０は、回転陽極型のＸ線管装置に比べて重量やサイズを軽減することができる。この実施の形態のＸ線管装置１０をＣＴ装置に搭載した場合、回転陽極型のＸ線管装置を搭載した場合（従来）に比べＣＴの架台をより高速に回転させることが可能となり、より撮影時間を短縮することが可能となる。また、この実施の形態のＸ線管装置１０を複数台ＣＴ架台に搭載することもできる。この場合、架台の回転速度を高速化しなくとも従来より撮影時間の短縮を図ることができる。
【０１７５】
さらにまた、電子ビームは、偏向部７０によってターゲット面３５ｂを十分速い速度で走査されるため、焦点Ｆ温度の上昇を軽減することができる。  
入射電子および反跳電子の衝撃により陽極ターゲット３５は加熱するが、この熱は陽極ターゲット３５内部に設けられた通路Ｃ３を流れる冷却液４３に伝達されるため、良好に放熱される。
【０１７６】
上記したことから、エネルギ効率よく電子ビームを偏向でき、ターゲット面３５ｂ上に形成する焦点Ｆを移動可能であり、Ｘ線放射窓３３への反跳電子の直撃を抑制でき、Ｘ線放射窓３３の過度の温度上昇を伴わずにＸ線出力を増大できるＸ線管装置１０及びＸ線管装置１０を備えたＸ線装置を得ることができる。
【０１７７】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１７８】
例えば、偏向部７０は、磁気偏向部に限らず、静電偏向部であってもよい。偏向部７０が静電偏向部の場合、偏向部７０は、電子ビームの軌道を取り囲むように真空容器３２の内側に設けられ、焦点Ｆがターゲット面３５ｂ上を連続的又は間欠的に移動するように陰極３６から放射される電子ビームを偏向させることができる。  
また、上記実施例では陽極ターゲット３５はＸ線放射窓３３を含む真空外囲器３１とともに接地されている場合について述べたが、陽極ターゲット３５の電位は接地電位に限定されるものではなく、接地電位乃至正の高電位の範囲内に設定されていれば良い。
【０１７９】
さらにまた、上記実施例では陰極３６は負の高電位に設定されている場合について述べたが、陰極３６の電位は負の高電位に限定されるものではなく、接地電位乃至負の高電位の範囲内に設定されていれば良い。
【０１８０】
この発明は、上記Ｘ線管装置及びＸ線装置に限らず、各種Ｘ線管装置及びＸ線装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８１】
１…固定体、２…回転体、７…冷却液、８…加速電極、９…集束電極、１０…Ｘ線管装置、２０…ハウジング、２０ｈ…Ｘ線透過窓、２４…放射窓、３０…Ｘ線管、３１…真空外囲器、３１ａ…Ｘ線透過窓、３２…真空容器、３３…Ｘ線放射窓、３４…金属表面部、３５…陽極ターゲット、３５ｂ…ターゲット面、３６…陰極、３６ａ…電子放出源、４０，５０…絶縁部材、４０Ｓ，５０Ｓ…外部端面、６０…焦点位置検出器、６１…Ｘ線選択透過部、６２…Ｘ線検出器、７０…偏向部、８１…偏向電源、８２…偏向電源制御部、８３…集束電源、８４…集束電源制御部、１００，２００…高電圧コネクタ、３００，４００…Ｘ線遮蔽キャップ、Ｆ…焦点、ｄ１…第１方向、ｄ２…第２方向、ｄ３…第３方向、Ｓ１…第１平面、Ｓ２…第２平面、α，β…角度、θ…偏向角、Ａ…回転軸。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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