(57)【要約】  高フラックスＸ線管陽極ターゲットアセンブリ（１０１）。本アセンブリは、枢動アセンブリ（１０９）に接続された支持シャフト（１０７）を含む。本アセンブリは、支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面（１０６）を有する可動の陽極ターゲット（１０５）をさらに含む。ターゲット表面は単一の曲率半径を含む。その曲率半径は枢動点（１１０）から延びている。本アセンブリはまた、支持シャフトに対して動作可能に配置されて陽極ターゲットに運動を与える駆動部材（１１９）を含む。本アセンブリは、枢動点とターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するように構成される。【選択図】図１
2011508944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管用陽極ターゲットアセンブリであって、
枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、
前記支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットであって、前記ターゲット表面が単一の曲率半径を有し、前記曲率半径が枢動点から延びている、陽極ターゲットと、
前記支持シャフトに対して動作可能に配置され、前記陽極ターゲットに運動を与える駆動部材とを備え、
前記枢動点と前記ターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するように構成されるＸ線管陽極ターゲットアセンブリ。
【請求項２】
前記ターゲット表面が、球形セグメントの幾何形状で構成される、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項３】
前記ターゲット表面が、反射Ｘ線の生成を実現するように構成される、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項４】
前記ターゲット表面が、透過Ｘ線の生成を実現するように構成される、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項５】
前記ターゲットが、振動運動中に、陰極アセンブリに対して実質的に一定のままである角度で配置される、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項６】
前記ターゲットが、前記ターゲット表面をそれぞれが備える２つ以上のセグメントを有する、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項７】
前記駆動部材が、前記ターゲットに振動を与えるための誘導モータを含む、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項８】
少なくともその一部が実質的にＸ線に対して透過性の外囲器と、
前記外囲器中に動作可能に配置された陰極アセンブリと、
陽極アセンブリとを備え、前記陽極アセンブリが、
枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、
前記支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットであって、前記ターゲット表面が単一の曲率半径を有し、前記曲率半径が枢動点から延びている、陽極ターゲットと、
前記支持シャフトに対して動作可能に配置され、前記陽極ターゲットに運動を与える駆動部材とを備え、
前記枢動点と前記ターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するように構成されるＸ線管アセンブリ。
【請求項９】
前記ターゲット表面が、球形セグメントの幾何形状で構成される、請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１０】
前記陰極アセンブリおよびターゲット表面が、単一の焦点を提供するように構成される、請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１１】
前記陰極アセンブリおよびターゲット表面が、複数の焦点を提供するように構成される、請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１２】
前記ターゲット表面が、反射Ｘ線の生成を実現するように構成される、請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１３】
前記ターゲット表面が、透過Ｘ線の生成を実現するように構成される、請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１４】
前記駆動部材と前記ターゲットの間で振動性カップリングをさらに備える、請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１５】
前記振動性カップリングが、実質的に線形なカップリングを含む請求項１４記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１６】
前記ターゲットが、運動中、前記陰極アセンブリに対して実質的に一定のままである角度で配置される請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１７】
前記駆動部材が、前記ターゲットに振動を与えるための誘導モータを含む、請求項８記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１８】
Ｘ線アセンブリの熱管理を実現するための方法において、
Ｘ線管アセンブリを提供するステップであって、前記Ｘ線管アセンブリが、
少なくともその一部が実質的にＸ線に対して透過性を有する外囲器と、
前記外囲器中に動作可能に配置された陰極アセンブリと、
陽極アセンブリとを有し、前記陽極アセンブリが、
枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、
前記支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットであり、前記ターゲット表面が単一の曲率半径を有し、前記曲率半径が枢動点から延びている、可動の陽極ターゲットと、
前記支持シャフトに対して動作可能に配置され、前記陽極ターゲットに運動を与える駆動部材とを備える、ステップと、
前記陽極ターゲットアセンブリを枢動させ、かつ前記枢動点と前記ターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記枢動させるステップが、前記支持シャフトに対して実質的に平行な軸周りの回転性運動を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記枢動させるステップが、２つの実質的に垂直な軸周りにおける振動性の運動を含む、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｘ線管陽極ターゲットアセンブリに関し、より詳細には、Ｘ線管陽極ターゲットアセンブリに枢動運動を与えるための構成および構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、Ｘ線管と呼ばれるＸ線ビーム生成装置は、真空容器または管中に電気回路の２つの電極を備える。電極の一方は、陽極ターゲットに対して間隔を開けて管中に配置される電子放出陰極である。電気回路に通電すると、陽極ターゲットに向けて送られる電子の流れまたは電子ビームが生成される。この加速は、撮像用途に応じて６０〜４５０ｋＶの範囲にわたる可能性がある陽極と陰極間の高電圧差から生ずる。電子流は、非常に高速な電子の細いビームとなるように適切に集束されて、陽極ターゲットの表面に衝突する。陽極表面は、通常、所定の材料、例えば、耐熱性の金属を含み、したがって、ターゲット金属に衝突する電子の運動エネルギーは、非常に高周波数の電磁波、すなわち、Ｘ線に変換され、そのＸ線は、ターゲットから進み、通常、例えば、産業用の検査手順、健康管理の撮像および治療、またはセキュリティ撮像用途、食品処理産業など、内部検査目的で対象物中を貫通するように平行化および集束される。撮像用途は、これだけに限らないが、Ｘ線撮影法、ＣＴ、コーンおよびファンビームのＸ線場を用いるＸ線回折を含む。
【０００３】
衝突する電子ビームに曝される陽極ターゲット表面領域のためのよく知られた主な耐熱性金属および非耐熱性金属は、銅（Ｃｕ）、Ｆｅ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｃｏ、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、およびそのＸ線生成用合金を含む。さらに、ターゲット表面に衝突する電子の高速ビームは、ターゲット構造の劣化および破壊に通じる高い内部応力を伴う極度に高い局所化された温度をターゲット構造中に生じる。その結果、概してシャフトで支持されたディスク状構造を備える回転陽極ターゲットを利用することが慣行となっており、その一方の側部または面が、熱電子放出陰極からの電子ビームに曝される。ターゲットを回転させる手段により、ターゲットの衝突領域は連続的に変化し、局所化された熱の集中および応力を回避し、かつ構造全体に熱の影響をよりよく分散させる。加熱は、Ｘ線陽極ターゲット構造における主要な問題のまま残っている。高速で回転するターゲットでは、加熱を、特に複合されたターゲット構造において破壊的になる可能性がある熱応力を制御するために、ならびにターゲットを支持する低摩擦の固体潤滑式の高精度軸受を保護するために、何らかの所定の限度内に保つ必要がある。
【０００４】
衝突する電子ビームのエネルギーのうち約１．０％だけがＸ線に変換され、残りは熱として現れるが、この熱は、基本的には熱放射によりターゲットから急速に放散されなければならない。したがって、Ｘ線陽極ターゲット表面からの熱放散を改善することに向けて、相当な技術的努力が費やされている。大部分の回転陽極ターゲットの場合、熱管理は、主として、放射と、高い蓄熱容量を有する材料とにより行う必要がある。静止陽極ターゲットの本体構成、または何らかの複雑な回転陽極ターゲット構成は、主として、ターゲットからＸ線管への伝導または対流を用いて熱伝達を行わせるように設計することができる。回転するＸ線ターゲットの寿命は、真空中の回転の複雑さによりしばしば制限される。従来のＸ線ターゲット軸受は、比較的低寿命の固体潤滑式である。静止ターゲットは、低性能であることの引き替えに、この寿命を制限するコンポーネントを有しない。
【０００５】
他の回転コンポーネント、固体潤滑軸受、強磁性流体シール、螺旋溝が付された液体金属軸受などはすべて、製造時の複雑さとシステムコストを生ずる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許第１１９３６１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ターゲットに対して振動運動を与え、かつ長い寿命を維持できるコンポーネントを含み、コストおよび製造時の複雑さが限定的である高フラックスのＸ線管構成が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は、高フラックスのＸ線管陽極ターゲットアセンブリを含む。本アセンブリは、枢動アセンブリに接続された支持シャフトを含む。本アセンブリは、支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットをさらに含む。ターゲット表面は、単一の曲率半径を含む。曲率半径は枢動点から延びている。本アセンブリはまた、支持シャフトに対して動作可能に配置されて陽極ターゲットに運動を与える駆動部材を含む。本アセンブリは、枢動点とターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するように構成される。
【０００９】
本開示の他の態様は、少なくともその一部が、Ｘ線に対して実質的に透過性の外囲器を有するＸ線管アセンブリを含む。陰極アセンブリは、外囲器中に、陽極アセンブリと動作可能に配置される。陽極アセンブリは、枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットとを含み、ターゲット表面は、単一の曲率半径を有する。曲率半径は枢動点から延びている。駆動部材は、支持シャフトに対して動作可能に配置されて陽極ターゲットに運動を与え、またアセンブリは、枢動点とターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するように構成される。
【００１０】
本開示の他の態様は、Ｘ線アセンブリの熱管理を実現するための方法を含む。本方法は、少なくともその一部が実質的にＸ線対して透過性の外囲器を有するＸ線管アセンブリを提供するステップを含む。そのアセンブリはまた、外囲器中に動作可能に配置された陰極アセンブリを含む。アセンブリはまた、枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットとを備える陽極アセンブリを含み、ターゲット表面は、単一の曲率半径を有する。曲率半径は枢動点から延びている。駆動部材は、支持シャフトに対して動作可能に配置されて陽極ターゲットに運動を与える。本方法は、陽極ターゲットアセンブリを枢動させ、かつ枢動点とターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するステップをさらに含む。
【００１１】
ターゲット表面に沿った焦点位置は変化し、改善された熱管理を実現して、熱をさらに容易に放散することができる。さらに、放散が増加することにより、静止陽極構成の使用で利用できるものよりも高い出力および長い持続期間で使用することができる。さらに、その陽極は、陽極上で固定焦点を有する陽極よりも長い寿命を有する。陽極ターゲットの運動は、知られた回転陽極源で用いられる固体潤滑軸受よりも長寿命を提供する。
【００１２】
本開示の他の利点は、方向の反転により熱の蓄積を低減またはなくす陽極運動により、一時停止または遅延時間を低減またはなくすことを含む。さらに、冷却は、主として、または専ら放射冷却により達成することができる。
【００１３】
本開示のさらに他の利点は、運動を、簡単な制御アルゴリズムにより、また駆動アセンブリに対する低トルク要件により提供できることである。さらに、わずかな位置合せおよび動作エラーに対する補償を、制御および／または設計中に容易に組み込むことができる。
【００１４】
さらに、本アセンブリは、従来の回転軸受構成と比較して、製造時の複雑さ、およびコストを低減することになる。
【００１５】
本開示のアセンブリは、単一のターゲット上に複数のスポットを配置できるようにすることも可能であり、その場合、各領域は、隣のスポットから熱的に隔離されることになるが、単一の駆動機構からの振動的運動による高出力の利益は維持される。
【００１６】
本開示の諸実施形態はまた、振動運動を介して、陽極ターゲットの広い領域上に熱を分散できるようにし、それにより最高温度を低下させて、温度を、外囲器中にある金属の気化限度未満に維持し、かつ表面と基体間の温度勾配を低下させる。
【００１７】
本開示の他の特徴および利点は、好ましい実施形態の以下のより詳細な説明を、本開示の原理を例として示す添付図面と合わせて読むことにより明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の実施形態によるＸ線管アセンブリの立面側面図である。
【図２】本開示の実施形態によるＸ線管アセンブリの上面斜視図である。
【図３】本開示の実施形態による枢動アセンブリの立面図である。
【図４】本開示の実施形態による振動性カップリングを示す図である。
【図５】本開示の実施形態による図４の線５−５に沿った振動性カップリングを示す図である。
【図６】本開示の実施形態による陽極ターゲットアセンブリを示す図である。
【図７】本開示の実施形態による図６の線７−７に沿った陽極ターゲットアセンブリを示す図である。
【図８】本開示の他の実施形態による陽極ターゲットアセンブリを示す図である。
【図９】本開示の実施形態による図８の線９−９に沿った陽極ターゲットアセンブリを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
可能な限り、図面を通して同じ参照番号を使用し、同じまたは同様の部分を指す。
【００２０】
図１は、陽極アセンブリ１０１および陰極アセンブリ１０３を有するＸ線管アセンブリ１００の概略的な立面図である。陽極アセンブリ１０１および陰極アセンブリ１０３は、Ｘ線管アセンブリ１００の動作中に、熱電子または電界放出電子の生成により、Ｘ線の形成を可能にする方法で配置される。陽極アセンブリ１０１は、支持シャフト１０７上に取り付けられた陽極ターゲット１０５を含む。陽極ターゲット１０５は、これだけに限らないが、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、およびその合金など、陽極ターゲットとして使用するのに適した任意の材料から製作される。例えば、タンタル、ハフニウム、ジルコニウム、および炭素など、添加される耐熱性金属成分を有するタングステンまたはモリブデンを利用することができる。適切な材料はまた、酸化物分散強化モリブデン、およびモリブデン合金を含むことができ、これらは、さらなる蓄熱を実現するために、グラファイトの添加をさらに含むことができる。さらに、適切な材料は、タングステンの延性を改良するために添加されるレニウムを有するタングステン合金を含むことができ、レニウムは、少量の添加でよい（例えば、１から１０重量％）。
【００２１】
支持シャフト１０７は、１つまたは複数の振動性カップリング１１１（例えば、図４〜５を参照）を用いて枢動アセンブリ１０９上に取り付けられる。振動性カップリング１１１は、支持シャフト１０７に取り付けられた第１のセグメント４０１（図４を参照）、および枢動アセンブリ１０９に取り付けられた振動性カップリング１１１の第２のセグメント４０３（図４を参照）を含み、振動することが可能である。複数の振動性カップリング１１１を使用することにより、陽極ターゲット１０５は、２つの軸周りの回転により、中心枢動点１１０に関して枢動することが可能になる。枢動点１１０とは、枢動軸もしくは回転軸が交差する点、またはその他の形で枢動もしくは回転が行われる点のことである。「枢動」、「枢動する」、およびその文法的な変形形態により、単一の位置もしくは単一の領域周りの回転運動または旋回運動であることを意味する。「振動性」、「振動」、およびその文法的な変形形態により、前後の揺動運動、２つ以上の位置の間の軸上の回転もしくは枢動、および／または方向の周期的な変化を含む運動を含むこと意味する。
【００２２】
陽極ターゲット１０５は、ターゲット表面１０６全体にわたり、単一の曲率半径で湾曲したターゲット表面１０６を含む。図１〜２は、ターゲット表面１０６に対して、球形セグメントの幾何形状を含んでいるが、曲率半径が、ターゲット表面全体にわたって固定されたままである限り、他の幾何形状を使用することができる。他の適切な幾何形状は、これだけに限らないが、球形、半球形（ｈｅｍｉ−ｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、半球状（ｓｅｍｉ−ｓｐｈｅｒｉｃａｌ）、部分的に球形、または球形セグメントの幾何形状を含む。ターゲット表面１０６は、電子ビーム１１２が送られる表面である。電子ビーム１１２は、陰極アセンブリ１０３からターゲット表面１０６へと送られる。
【００２３】
陰極アセンブリ１０３は電子放出部１１３を備える。本開示は、図示された構成に限定されることはなく、電子放出部１１３で電子ビームを形成できる任意の構成および／または幾何形状とすることができる。陰極を、管アセンブリ１００の陽極ターゲット１０５に対して大地電位または負電位に維持するために、陰極アセンブリ中に存在するフィラメントおよび／または導体に加熱電流を供給する導体または他の電流供給機構を、陰極アセンブリ１０３中に含むことができる。電子放出部１１３からの電子ビーム１１２は、ターゲット表面１０６上の焦点でターゲット１０５に衝突してＸ線放射を生成する。ターゲット表面１０６は実質的に一様な曲率半径で構成されており、陽極ターゲット１０５の運動を通して、電子ビーム１１２による実質的に一定の衝突角を提供する。ビーム１１２は、ターゲット１０５に対する衝突によりＸ線放射を生成し、そのＸ線放射は、ウィンドウ１２１を通って送られる。
【００２４】
外囲器１２３の少なくとも一部は、Ｘ線のためのウィンドウ１２１として働く。ウィンドウ１２１は、実質的にＸ線に対して透過性のガラスまたは他の材料から製作することができる。外囲器１２３の構成は、所望の位置にＸ線放射を送るのに適した任意の構成とすることができ、従来より利用される材料から製作することができる。
【００２５】
焦点は、電子放出部１１３からの電子放出に対応する任意の適切な幾何形状を有する単一の点、または領域とすることができる。さらに、焦点は、静電気、磁気、または他の操作方法によりビームに生じた動きを有することができる。さらに、焦点は、特定の用途に対して望ましいように、一定のサイズおよび／または幾何形状のものとすることができるが、あるいはサイズおよび／または幾何形状を変化させることもできる。本明細書で使用する「Ｘ線」、「Ｘ線放射」、および他の文法的な変形形態は、約１０から０．０１ナノメートルの範囲の波長を有する電磁放射、または他の同様の電磁放射を意味する。熱は、電磁ビームの接触点（すなわち、焦点）において、ターゲット表面１０６に沿って生ずる。陽極ターゲット１０５は、これだけに限らないが、誘導またはその他の形で、磁気的もしくは機械的に駆動される駆動機構を含むことのできる駆動アセンブリ１１５により振動する。適切な駆動アセンブリ１１５は、これだけに限らないが、ボイスコイルアクチュエータ、またはＳＲＭ（ｓｗｉｔｃｈｅｄ  ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｍｏｔｏｒ）駆動を含むことができる。駆動アセンブリ１１５は、さらに、直線運動、回転運動、または他の運動を振動運動に変換するためのカムまたは他の構造を含むことができる。
【００２６】
駆動アセンブリ１１５は、振動性の運動をターゲット１０５に与えることのできる構成を含む。図示された構成では、駆動アセンブリ１１５は、固定されたステータ部１１７、および可動のボール部１１９を含む磁気的に駆動されるモータ構成を含む。可動のボール部１１９は、その電磁気的な活動化を受けたときステータ部１１７に吸引されうる強磁性体材料、またはその他の磁性材料であることが好ましい。ボール部１１９は、ターゲット１０５に対して支持シャフト１０７の遠位端に配置される。駆動アセンブリ１１５は、取り付けられたターゲット１０５に振動性運動を与えるように動作可能に構成される。本開示は、図示された駆動アセンブリ１１５の構成に限定されることはなく、ターゲット１０５に枢動運動を与えることができる任意の構成を含むことができる。
【００２７】
駆動アセンブリ１１５により提供されるターゲット１０５の動作は、ターゲット表面１０６上の焦点が、実質的に一定のＸ線放出を提供するように行われ、ターゲット１０５は、焦点に対して移動する。さらに、電子ビームの入射角は、陽極ターゲット１０５の運動中、維持される。具達的には、駆動アセンブリ１１５は、焦点が、電子放出部１１３から、実質的に固定された距離のままであるように、かつ／または電子ビームがターゲット１０５に衝突する角度が実質的に一定のままであるように、ターゲット１０５に運動を与える。本開示は、Ｘ線を生成するために、反射に基づいた幾何形状に限定されることはなく、透過により生成されるＸ線に関して構成された陽極ターゲット１０５など、代替の構成を含むことができる。陽極アセンブリ１０１および陰極アセンブリ１０３は、真空下または他の適切な環境下にある外囲器１２３中に収容される。
【００２８】
図２は、図１で示され、述べられたものと実質的に同様の構成を有するＸ線管アセンブリ１００の上面斜視図を示す。図２で示すように、枢動アセンブリ１０９は、支持シャフト１０７が枢動することを可能にし、それにより、支持シャフト１０７は、陽極ターゲット１０５を動かす。さらに、駆動アセンブリ１１５は、ボール部１１９の周りに、実質的に円周配列で配置された複数のステータ部１１７を含む。ステータ部１１７を活動化することにより、陽極ターゲット１０５の枢動運動が誘起される。複数の振動性カップリング１１１を使用することは、陽極ターゲット１０５が、２つの軸周りの回転により、中心枢動点１１０に関して枢動することを可能にする。当業者であればさらに、この枢動運動はまた、軸受構成を利用しても提供できることを理解するはずである。駆動アセンブリ１１５は、マイクロプロセッサまたは他の制御装置を含む任意の適切な制御装置により制御することができ、その運動は、熱放散を可能にし、かつターゲット表面１０６に対する熱で生ずる損傷を最小化するもしくはなくす焦点経路７００（例えば、図７および９を参照）を提供するために、望ましい枢動運動を与えるように制御することができる。
【００２９】
図３は、本開示の実施形態による枢動アセンブリ１０９を示す。枢動アセンブリ１０９は、開口部３０１中で支持された支持シャフト１０７の枢動を可能にするように構成される。４つの振動性カップリング１１１が、２つの軸周りで支持シャフト１０７の枢動を行うように配置される。振動性カップリング１１１の構成は、第１の枢動支持部材３０３および第２の枢動支持部材３０５に固定された２つの振動性カップリング１１１を含む。第１の枢動支持部材３０３と第２の枢動支持部材３０５の間の振動性カップリング１１１の構成は、第１の軸３０４周りの振動性運動を可能にする。さらに、振動性カップリング１１１の構成は、第２の枢動支持部材３０５、および第３の枢動支持部材３０７に固定された２つの振動性カップリング１１１を含み、それに対して支持シャフト１０７が取り付けられる。第１の軸３０４と第２の軸は、実質的に互いに垂直に配置される。第２の枢動支持部材３０５と第３の枢動支持部材３０７との間の振動性カップリング１１１の構成は、第２の軸３０６周りの振動性運動を可能にする。第１の回転運動３０９は、第１の軸３０４周りであり、また第２の回転運動３１１は、第２の軸３０６周りである。回転の組合せにより、広い範囲の運動を通して陽極ターゲット１０５の枢動を可能にする。図１〜３は、４つの振動性カップリング１１１を示しているが、本発明は、陽極ターゲット１０５の所望の枢動運動を与える任意の数の振動性カップリング１１１を利用することができる。
【００３０】
図４は、本開示の実施形態で使用するための振動性カップリング１１１を示す。振動性カップリング１１１は、振動性カップリング１１１のセグメント４０１、４０３の間で、ばね状の前後方向の振動性運動４０２を提供する。振動性カップリング１１１は、セグメントの振動４０２により、第２のセグメント４０３に対して回転する第１のセグメント４０１を含む。振動中、第２のセグメント４０３は、実質的に静止したままである。具体的には、第２のセグメント４０３は、第２のセグメント４０３の動きを妨げる固定具または他の支持体に取り付けられ、一方、第１のセグメント４０１は、振動することが可能である。図５は、図４の線５−５に沿った振動性カップリング１１１を示している。振動性カップリング１１１は、第１のセグメント４０１と第２のセグメント４０３の間で、カップリング機構５０１により振動運動４０２を与える。カップリング機構５０１は、セグメント４０１、４０３の間で接続を提供し、かつセグメント４０１、４０３の間で往復運動を与える１つまたは複数のばね、あるいは力を提供する装置もしくはその他の形で可撓性の装置とすることができる。図１〜３で示す実施形態では、線形ばねが、振動性運動４０２を行うために十分な撓み性を提供するために利用される。振動性のカップリング機構５０１は、所望の周波数、角度、および経路半径で変化する可能性の運動を導くために選択された線形ばねを含むことができる。
【００３１】
例えば、振動を提供するために線形ばねを利用するカップリング機構５０１は、所定の半径負荷および振動角度に対して、最高で無限の耐用年数を有する可能性があり、その耐用年数は、知られている回転運動アセンブリでは困難または不可能なものである。Ｘ線管アセンブリ１００の動作中、対応する振動性カップリング１１１のカップリング機構５０１に撓みを生ずる方法でターゲット１０５を枢動させるように構成された駆動アセンブリ１１５は、第２のセグメント４０３に対して、第１のセグメント４０１の運動（すなわち、振動４０２）を可能にする。第１のセグメント４０１の振動は、熱管理のために望ましい運動をターゲット１０５に与える。
【００３２】
図６は、本開示の他の実施形態による陽極ターゲットアセンブリ１０１を示している。図示された陽極ターゲットアセンブリ１０１は、第１の軸３０４周りで回転運動３１１を与えるための駆動アセンブリ１１５（図示せず）を含む、図１で示す構成と同様の構成を有する。ターゲット表面１０６は、球形の一部を含む球形セグメントを含む。ターゲットアセンブリ１０１は、Ｘ線管アセンブリ１００（例えば、図１を参照）内のハウジングまたは他の構造に取り付けられた２つの振動性カップリング１１１を含む。ハウジングに取り付けられた振動性カップリング１１１はさらに、支持シャフト１０７上に取り付けられた他の振動性カップリング１１１に取り付けられる。複数の振動性カップリング１１１を使用することにより、陽極ターゲット１０５は、２つの軸周りの回転により、中心枢動点１１０に関して枢動することが可能になる。振動性カップリング１１１は、第１の軸３０４周りおよび第２の軸３０６周りで、振動性運動を可能にするように配置される。さらに、図６で示す実施形態は、駆動アセンブリ１１５と同様に、ステータ部１１７およびボール部１１９を含む駆動アセンブリ１１５’を含む。ボール部１１９は、駆動アセンブリ１１５’に接続され、また第２の軸３０６周りの回転運動３０９を提供する。得られた枢動運動は、ある範囲の運動による陽極ターゲット１０５の動きを可能にする。枢動運動は、ターゲット表面１０６が、固定された単一の曲率半径６０１のままであるように制約される。陽極ターゲット１０５の運動は、移動する焦点または焦点経路７００（例えば、図７を参照）を提供し、それにより、ターゲット表面１０６の広い領域にわたって熱の放散を可能にする。
【００３３】
図７は、本開示の実施形態による図６の線７−７に沿った陽極ターゲットアセンブリの図を示している。ターゲット表面１０６は実質的に一定であり、かつターゲット１０５の運動を通してＸ線放射を所望の方向に送る、電子ビーム１１２が衝突するアスペクト角を提供することが好ましい（例えば、図１〜２を参照）。陽極ターゲット１０５に沿った位置（すなわち、焦点経路７００）は変化するので、陽極ターゲット１０５に対する電子の衝突により生成される熱を、広い領域にわたって放散させることができる。この熱の放散により、静止陽極構成を用いて利用可能なものよりも、高い出力および長い持続期間の使用が可能になる。ターゲット１０５は、図示された幾何形状に限定されることはなく、またセグメント化された、またはその他の形で湾曲した幾何形状の陽極ターゲット１０５を含むことができ、例えば、それに限定するわけではないが、ターゲット１０５は、使用されるターゲット表面が実質的に一定の曲率半径６０１維持する限り、「蝶」形状、またはマルチスポットの湾曲した幾何形状を有することができる。
【００３４】
図８は、本開示の他の実施形態による陽極ターゲットアセンブリ１０１を示す。図示された陽極ターゲットアセンブリ１０１は、第１の軸３０４および第２の軸３０６周りで、回転運動３０９を与えるための駆動アセンブリ１１５（図示せず）を含む、図１で示された構成と同様の構成を有する。複数の振動性カップリング１１１を使用することにより、陽極ターゲット１０５が、２つの軸周りの回転により、中心枢動点１１０に関して枢動することが可能になる。枢動運動は、４つの振動性カップリング１１１の構成を有するリング８０１からなる枢動アセンブリ１０９により行われる。振動性カップリング１１１のうちの２つが、Ｘ線管アセンブリ１００（例えば、図１を参照）内のハウジングまたは他の構造に取り付けられる。他の２つの振動性カップリング１１１は、その一部を、リング８０１と支持シャフト１０７とにそれぞれ固定した状態で配置される。得られた枢動運動は、ある範囲の運動により陽極ターゲットの動きを可能にする。枢動運動は、陽極表面１０６が、固定された、単一の曲率半径６０１のままであるように制約される。陽極ターゲット１０５の運動は、移動する焦点、または焦点経路７００を提供し（例えば、図９を参照）、それにより、ターゲット表面１０６の広い領域にわたり、熱の放散を可能にする。
【００３５】
図９は、本開示の実施形態による図６の線７−７に沿った陽極ターゲットアセンブリ１０１の図を示す。ターゲット表面１０６は球体セグメントを含み、その球体セグメントは、球体を通過する２つの実質的に平行な平面により境界が定められた球体の一部を含む。ターゲット表面１０６は、ターゲット１０５の運動を通して、実質的に一定であり、かつ所望の方向にＸ線放射を送る、電子ビーム１１２が衝突するアスペクト角を提供することが好ましい（図１〜２を参照）。陽極ターゲット表面１０６に沿った位置（すなわち、焦点経路７００）は変化するので、陽極ターゲット１０５に対する電子の衝突により生ずる熱を、広い領域にわたって放散させることが可能になる。この熱の放散により、静止陽極構成の使用で利用可能なものよりも、高出力および長い持続期間の使用が可能になる。
【００３６】
さらに、上記で述べたように、振動性カップリング１１１または他の枢動構造の特定の構成は、図示された構成に限定されるものではなく、少なくとも２つの軸で、陽極ターゲットを枢動できる任意の枢動または振動性運動を与える構造を含むことができる。さらに、本開示は、複数の振動性カップリング１１１の使用により提供される枢動運動に限定されることはなく、枢動点から固定された距離を維持する運動で陽極ターゲット１０５を直接作動させることも含む。例えば、陽極ターゲット１０５を、駆動アセンブリ１１５に固定することができ、その場合、駆動アセンブリ１１５は、ターゲット表面１０６が、電子ビーム１１２からＸ線を実質的に一定に生成できるように、陽極ターゲット１０５の往復する回転または振動を提供する。さらに、陽極ターゲット１０５に対してさらなる回転または他の運動を変換するために、カムまたは同様の装置を利用することができる。さらに、本開示は、図示されたターゲットの幾何形状に限定されることはなく、非対称の、または他の非円形の構成であるターゲット幾何形状を含むことができる。さらに、本開示は、単一の焦点に限定されることはなく、複数の焦点を含むことができる。
【００３７】
本開示は、好ましい実施形態を参照して述べられてきたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、その要素に様々な変更を加えることができ、またそれに代えて均等な形態で置換できることが理解されよう。さらに、本開示の教示に対して、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料に適合させるように、多くの修正を加えることができる。したがって、本開示は、本開示を実行するために企図された最良の形態として開示する特定の実施形態に限定されることはなく、本開示は、添付の請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことが意図される。
【符号の説明】
【００３８】
１００  Ｘ線管アセンブリ
１０１  陽極アセンブリ
１０３  陰極アセンブリ
１０５  陽極ターゲット
１０６  ターゲット表面、陽極表面
１０７  支持シャフト
１０９  枢動アセンブリ
１１０  中心枢動点
１１１  振動性カップリング
１１２  電子ビーム
１１３  電子放出部
１１５、１１５’  駆動アセンブリ
１１７  ステータ部
１１９  ボール部
１２１  ウィンドウ
１２３  外囲器
３０１  開口部
３０３  第１の枢動支持部材
３０４  第１の軸
３０５  第２の枢動支持部材
３０６  第２の軸
３０７  第３の枢動支持部材
３０９  第１の回転運動
３１１  第２の回転運動
４０１  第１のセグメント
４０２  振動性運動
４０３  第２のセグメント
５０１  カップリング機構
６０１  曲率半径
７００  焦点経路
８０１  リング
【図１】
2011508944.tif 000003
【図２】
2011508944.tif 000004
【図３】
2011508944.tif 000005
【図４】
2011508944.tif 000006
【図５】
2011508944.tif 000007
【図６】
2011508944.tif 000008
【図７】
2011508944.tif 000009
【図８】
2011508944.tif 000010
【図９】
2011508944.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【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】
Ｘ線管用陽極ターゲットアセンブリであって、
枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、
前記支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットであって、前記ターゲット表面が単一の曲率半径を有し、前記曲率半径が枢動点から延びている、陽極ターゲットと、
前記支持シャフトに対して動作可能に配置され、前記陽極ターゲットに運動を与える駆動部材とを備え、
前記枢動点と前記ターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するように構成されるＸ線管陽極ターゲットアセンブリ。
【請求項２】
前記ターゲット表面が、球形セグメントの幾何形状で構成される、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項３】
前記ターゲットが、振動運動中に、陰極アセンブリに対して実質的に一定のままである角度で配置される、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項４】
前記ターゲットが、前記ターゲット表面をそれぞれが備える２つ以上のセグメントを有する、請求項１記載の陽極アセンブリ。
【請求項５】
少なくともその一部が実質的にＸ線に対して透過性の外囲器と、
前記外囲器中に動作可能に配置された陰極アセンブリと、
陽極アセンブリとを備え、前記陽極アセンブリが、
枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、
前記支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットであって、前記ターゲット表面が単一の曲率半径を有し、前記曲率半径が枢動点から延びている、陽極ターゲットと、
前記支持シャフトに対して動作可能に配置され、前記陽極ターゲットに運動を与える駆動部材とを備え、
前記枢動点と前記ターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するように構成されるＸ線管アセンブリ。
【請求項６】
前記ターゲット表面が、球形セグメントの幾何形状で構成される、請求項５記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項７】
前記陰極アセンブリおよびターゲット表面が、単一の焦点を提供するように構成される、請求項５記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項８】
前記陰極アセンブリおよびターゲット表面が、複数の焦点を提供するように構成される、請求項５記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項９】
前記駆動部材と前記ターゲットの間で振動性カップリングをさらに備える、請求項５記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１０】
前記振動性カップリングが、実質的に線形なカップリングを含む請求項１４記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１１】
前記ターゲットが、運動中、前記陰極アセンブリに対して実質的に一定のままである角度で配置される請求項５記載のＸ線管アセンブリ。
【請求項１２】
Ｘ線アセンブリの熱管理を実現するための方法において、
Ｘ線管アセンブリを提供するステップであって、前記Ｘ線管アセンブリが、
少なくともその一部が実質的にＸ線に対して透過性を有する外囲器と、
前記外囲器中に動作可能に配置された陰極アセンブリと、
陽極アセンブリとを有し、前記陽極アセンブリが、
枢動アセンブリに接続された支持シャフトと、
前記支持シャフトの一端に配置されたターゲット表面を有する可動の陽極ターゲットであり、前記ターゲット表面が単一の曲率半径を有し、前記曲率半径が枢動点から延びている、可動の陽極ターゲットと、
前記支持シャフトに対して動作可能に配置され、前記陽極ターゲットに運動を与える駆動部材とを備える、ステップと、
前記陽極ターゲットアセンブリを枢動させ、かつ前記枢動点と前記ターゲット表面の間で実質的に固定された距離を維持するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
前記枢動させるステップが、前記支持シャフトに対して実質的に平行な軸周りの回転性運動を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記枢動させるステップが、２つの実質的に垂直な軸周りにおける振動性の運動を含む、請求項１２記載の方法。
【国際調査報告】
2011508944.tif 000012
2011508944.tif 000013
2011508944.tif 000014