(57)【要約】【課題】透視撮影に適した線量のＸ線を長時間に亘って出力できるＸ線管装置を提供する。【解決手段】この発明のＸ線管装置１においては、小焦点用フィラメント７２，７３を、大焦点用フィラメント７１の両側に、大焦点用フィラメント７１の中心からの距離が概ね等しくなるように、かつ個々の小焦点用フィラメントの周囲を囲む収束電極７０ｂ，７０ｃの陰極本体７ａとの傾斜角を２０〜４０°の範囲で概ね等しい角度に設置している。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生する陽極と、前記陽極に衝突可能に熱電子を発生するフィラメントおよびフィラメントにより発生された熱電子を収束させて前記陽極の所定の位置に焦点を形成する収束電極とからなる電子銃と、を有するＸ線管装置において、
前記フィラメントは、前記電子銃を構成する陰極本体に設けられた凹部の奥行き方向の最も奥まった位置から等しい角度に配置されていることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項２】
上記フィラメントおよび上記収束電極は少なくとも２つであり、前記電子銃の上記陰極本体の凹部に向かう傾斜面に互いに等しい角度で設けられることを特徴とする請求項１記載のＸ線管装置。
【請求項３】
上記収束電極の開放端すなわち上記収束電極の凹部と上記陰極本体の表面とにより定義される稜線を含む面と上記陰極本体の表面のうちで全ての収束電極よりも突出している部分を含む面とのなす角は、２０〜４０°の範囲に設定されることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線管装置。
【請求項４】
上記フィラメントおよび上記収束電極は少なくとも３つであり、前記電子銃の上記陰極本体の凹部の奥行き方向の最も奥まった位置に、大焦点用フィラメントおよび対応する第１の収束電極が設けられ、この第１の収束電極の両側に小焦点用フィラメントおよび対応する第２および第３の収束電極が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＸ線管装置。
【請求項５】
上記小焦点用フィラメントに対応される上記第２および第３の収束電極の開放端すなわちである上記それぞれの収束電極の凹部と上記陰極本体の表面とにより定義される稜線を含む面と上記陰極本体の表面のうちで全ての収束電極よりも突出している部分を含む面とのなす角は、２０〜４０°の範囲に設定されることを特徴とする請求項４記載のＸ線管装置。
【請求項６】
上記フィラメントは、同時に通電可能であることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線管装置。
【請求項７】
上記小焦点用フィラメントは、同時に通電可能であることを特徴とする請求項４または５記載のＸ線管装置。
【請求項８】
上記小焦点用フィラメントおよび対応する上記収束電極は、前記電子銃の上記陰極本体の凹部に向かう傾斜面に互いに等しい角度で設けられることを特徴とする請求項４，５または７のいずれかに記載のＸ線管装置。
【請求項９】
所定の速度で回転される回転陽極と、
この陽極に衝突可能に熱電子を発生する大焦点用の第１のフィラメントと、小焦点用の第２のフィラメントと、同じく小焦点用の第３のフィラメントと、個々のフィラメントの回りを覆うとともに各フィラメントで発生された熱電子を収束させて前記回転陽極の所定の位置に焦点を形成する収束電極と、それぞれの収束電極および対応するフィラメントを収容する第１ないし第３の溝状凹部と、からなる陰極本体からなる電子銃と、
この電子銃の個々のフィラメントに加熱電流を供給するための電源接続部と、を有するＸ線管装置において、
上記第１のフィラメントおよび上記第１の収束電極を収容する上記第１の溝状凹部は、上記陰極本体の凹部の奥行き方向の最も奥まった位置に形成され、
上記第２のフィラメントおよび上記第２の収束電極を収容する上記第２の溝状凹部および上記第３のフィラメントおよび上記第３の収束電極を収容する上記第３の溝状凹部は、上記第１の溝状凹部の両側に、上記第１の溝状凹部から等しい角度に配置されていることを特徴とするＸ線管装置。
【請求項１０】
上記第２および第３の収束電極を収容する上記第２および第３の溝状凹部と上記陰極本体の表面とにより定義される稜線を含む面と上記陰極本体の表面のうちで全ての溝状凹部よりも突出している部分を含む面とのなす角は、２０〜４０°の範囲に設定されることを特徴とする請求項９記載のＸ線管装置。
【請求項１１】
上記第２および第３のフィラメントは、同時に通電可能であることを特徴とする請求項９または１０記載のＸ線管装置。
【請求項１２】
上記第２および第３のフィラメントは、定格電流未満の加熱電流で動作されることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のＸ線管装置。
【請求項１３】
上記第２のフィラメントおよび第２の収束電極と上記第３のフィラメントおよび上記第３の収束電極は、上記陰極本体の上記第１の溝状凹部に向かう傾斜面に互いに等しい角度で設けられることを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載のＸ線管装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、透視撮影に適した線量のＸ線を長時間に亘って出力可能なＸ線管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用診断装置や非破壊検査装置の分野では、検査対象すなわち被写体の撮影に、Ｘ線が広く利用されている。なお、例えば被写体のＸ線画像を静止画を撮像する場合は、主として増感紙やフィルムが利用され、例えば動画情報を得るためには、Ｘ線イメージ管（Ｘ線検出器）が利用されている。
【０００３】
今日、Ｘ線イメージ管を用いた被写体の撮像方法において、焦点の異なる２つのフィラメントを用い、透視線量で小焦点のＸ線を照射して動画情報を得る一方で、特定の条件または撮像対象画面において、静止画用の大焦点で大きな線量のＸ線を照射して静止画を得る方法が広く利用されている。
【０００４】
なお、大きな焦点のフィラメント２１ａと小さい焦点のフィラメント２１ｂを有する回転陽極型Ｘ線管が、既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、２個の集束溝７のそれぞれに、アンカー４を介して２つのフィラメント３が設けられている回転陽極Ｘ線管が、既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８３５６０号公報（図２、段落［００２７］，［００３０］，［００３１］）
【０００６】
【特許文献２】
特開平６−２９０７２１号公報（図１，図２、段落［００１４］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＸ線イメージ管を用いて透視線量で小焦点のＸ線を照射して被写体の動画を得るに際して、今日、動画であってもできるだけ解像度の高い画像が得られることが望まれている。
【０００８】
しかしながら、透視線量を提供するために小焦点のフィラメントに供給される電流を増大すると、フィラメントの動作温度が上昇して、フィラメントの寿命が加速度的に短くなる問題がある。
【０００９】
このことは、静止画用の大焦点のフィラメントが寿命に達する以前にＸ線管の交換を必要とすることから、Ｘ線管が組み込まれる医療用診断装置や非破壊検査装置のランニングコストを増大させることとなる。なお、特に医療用診断装置においては、検査を中断したり、待ち時間を取ることができない場合もあり、単純にフィラメント（またはＸ線管装置）を交換すればよいというものでもない。
【００１０】
この発明は、透視線量で小焦点のＸ線を照射して被写体の動画を得るに際し、透視撮影に適した線量のＸ線を長時間に亘って出力可能なＸ線管装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、Ｘ線を発生する陽極と、前記陽極に衝突可能に熱電子を発生するフィラメントおよびフィラメントにより発生された熱電子を収束させて前記陽極の所定の位置に焦点を形成する収束電極とからなる電子銃と、を有するＸ線管装置において、前記フィラメントは、前記電子銃を構成する陰極本体に設けられた凹部の奥行き方向の最も奥まった位置から等しい角度に配置されていることを特徴とするＸ線管装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１に示される通り、例えばＸ線画像を検出するＸ線イメージ管にＸ線透視像を投影可能に設けられるＸ線管装置１は、所定波長および所定強度のＸ線を所定の方向に向けて放射可能なＸ線管本体２を有している。なお、Ｘ線管装置１内には、Ｘ線管本体２を気密支持する絶縁油３が満たされている。また、Ｘ線管装置１の所定の位置には、Ｘ線管本体２内部に設けられる回転機構４に推力（磁界）を与えるためのステータ５が設けられている。
【００１４】
Ｘ線管本体２の外囲器６内の所定位置には、熱電子を放出する陰極電子銃７と（陰極電子銃７からの）熱電子が衝突されることによりＸ線を放射する陽極８が設けられている。なお、陰極電子銃７と陽極８とは、絶縁材９を介して、相互に絶縁されている。また、陽極８は、回転機構（ローター）４の回転軸４ａに固定されており、ローター４が回転されることにより所定の速度で回転される。
【００１５】
陰極電子銃７は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、陽極８の所定の位置すなわち焦点位置８０に、大きな焦点（以下、大焦点と略称する）１０ａで熱電子を衝突可能な第１のフィラメント７１ならびに同焦点位置８０に、小さい焦点（以下、小焦点と略称する）１０ｂで熱電子を衝突可能な第２および第３のフィラメント７２および７３からなる。なお、陰極本体７ａは、第１ないし第３のフィラメントが設けられる領域の全域が凹状に形成され、第１のフィラメント７１と第１の収束電極７０ａとが最も凹んだ（奥まった）位置に収容された構造である。なお、第１のフィラメント７１には、第１の電極１１ａにより、第２，第３のフィラメント７２，７３には、第２の電極１１ｂにより、所定の大きさの陰極電流が入力される。
【００１６】
第１ないし第３のフィラメント７１〜７３は、それぞれのフィラメントの回りを覆う第１ないし第３の収束電極７０ａ〜７０ｃの概ね中央に位置されている。
【００１７】
それぞれの収束電極７０ａ〜７０ｃは、陰極電子銃７の主要な部分、すなわち陰極本体７ａの一部が、例えば溝状にくりぬかれた凹部（フィラメントおよび収束電極収容部すなわち溝状凹部）７−１，７−２，７−３内に、各フィラメントを囲むように、例えば矩形に形成されている。また、第２，第３のフィラメント７２，７３を覆う第２および第３の収束電極７０ｂ，７０ｃは、第１の収束電極７０ａの両側に、第１の収束電極７０ａ（フィラメント７１）の中心から概ね等しい位置に設けられている（溝状凹部７−２および７−３により定義される位置に、それぞれ設けられている）。
【００１８】
なお、第２の収束電極７０ｂの開放端すなわち収束電極７０ｂの凹部と陰極本体７ａの表面とにより定義される稜線を含む面と陰極本体７ａの表面のうちで全ての収束電極よりも突出している部分を含む面とのなす角β１（以下、第１の小焦点フィラメント用収束電極７０ｂの傾斜角と呼称する）は、２０〜４０°の範囲に設定されている。これは、フィラメントからの放出熱電子が収束電極から陽極へと円弧を描きながら走行するため、収束電極と陽極のとの距離が遠い場合は傾斜面の角度を浅く、逆に近い場合は、その角度は深く設定しないと陽極上での焦点が重ならなくなる。一方、収束電極と陽極との距離は、Ｘ線管への印加電圧による高圧絶縁破壊を回避するために最低限必要な距離が設定され、例えば医療診断用Ｘ線管の場合は、通常１３〜１８ｍｍ程度に設定されている。高圧絶縁破壊を回避するという点からは、この距離は遠い方が有利であるが、距離が遠い場合は、フィラメントからの熱電子の陽極への到達率が低下し、管電流特性低下（フィラメント電流を余分に上げないと規定の管電流が得られなくなり、フィラメント寿命を短縮させてしまう）という欠点を生じることになる。従って、収束電極と陽極との間の距離は、高圧絶縁特性と管電流特性という相反する特性を満足させながら、適正な距離に設定されているのが一般的である。この距離が前述の１３〜１８ｍｍの場合、傾斜面に配置した２つの収束電極から形成される小焦点同士を陽極上で重ね合わせるには、本発明で規定する２０〜４０°が必要となるのである。この傾斜角は、収束電極と陽極との設定距離や小焦点用収束電極寸法によって、適宜変更されるものである。なお、この傾斜角は浅い方が管電流特性の点で有利となるため、できるだけ浅く設定することが好ましい。
【００１９】
同様に、第３の収束電極７０ｃの凹部と陰極本体７ａの表面とにより定義される稜線を含む面と陰極本体７ａの表面のうちで全ての収束電極よりも突出している部分を含む面とのなす角β２（以下、第２の小焦点フィラメント用収束電極７０ｃの傾斜角と呼称する）は、２０〜４０°の範囲に設定されている。また、好ましくは、傾斜角β１と傾斜角β２は、実質的に等しく形成されることはいうまでもない。
【００２０】
このように、本発明のＸ線管装置においては、小焦点用の２つのフィラメント７２，７３を、大焦点用フィラメント７１の両側に、大焦点用フィラメント７１の中心からの距離が概ね等しくなるように、かつ個々の小焦点用フィラメントの周囲を囲む収束電極７０ｂ，７０ｃの陰極本体７ａとの傾斜角を２０〜４０°の範囲で概ね等しい角度に設置している。
【００２１】
これにより、２つの小焦点用フィラメント７２，７３に同時に通電された場合に、各小焦点用フィラメントから発生された熱電子は、陽極８の焦点位置８０上で完全に重なりあう。すなわち、２つの小焦点用フィラメントからの熱電子は、焦点位置８０上で実効焦点寸法が肥大化されることなく、陽極８の焦点位置８０に、正確に衝突される。
【００２２】
また、２つの小焦点用フィラメント７２，７３に同時に通電することにより、大きな透視電流を得られるにもかかわらず個々のフィラメントに流れる加熱電流の大きさは、定格値未満に低下され、フィラメント７２，７３の寿命は、単独の小焦点用フィラメントに、定格値を越える加熱電流を供給する場合に比較して、約１０倍にまで向上できることが確認されている。
【００２３】
なお、大焦点用フィラメント７１と２つの小焦点用フィラメント７２，７３を設ける場合、大焦点用フィラメント７１および対応する収束電極７０ａを陰極７の陰極本体７ａの中央部かつ最も凹部の深さ方向の深い位置に設けることが重要である。すなわち、上述の大焦点用フィラメント７１と小焦点用フィラメント７２，７３を単一の陰極本体７ａに設ける場合、大焦点用フィラメント７１を２つの小焦点用フィラメント７２，７３相互間に設けない場合には、２つの小焦点用フィラメントから放射された熱電子が、大焦点用フィラメント７１の回りを覆う収束電極７０ａと残りの（小焦点用フィラメントを覆う）収束電極７０ｂ，７０ｃからの電界に影響されて、陽極８の焦点位置８０上で、確実に重ならないことが実験により確認されている。
【００２４】
また、上述したＸ線管装置では、大焦点用フィラメントの両側に２つの小焦点用フィラメントを設け、小焦点用フィラメントに、同時に通電する場合について説明したが、同時に通電する必要がない場合には、第２の電極１１ｂに、例えば切り替えスイッチを設けることにより、いずれか一方の小焦点用フィラメントに交互に加熱電流を供給することができ、単独のフィラメントを用いる場合に比較して、フィラメントの寿命を少なくとも２倍程度に、向上できる。
【００２５】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示したＸ線管装置を変形した実施の形態の一例を説明している。
【００２６】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるように、例えば陰極７の陰極本体７ａに、概ね等しい加熱電流が供給可能な、すなわち出力Ｘ線量が概ね等しい２つの小焦点用フィラメント７２，７３を、陰極本体７ａの凹部の中心から所定の距離に、陽極８の焦点位置８０に対して等しい角度となるように設けてもよい。
【００２７】
なお、個々のフィラメント７２，７３の回りを囲む収束電極７０ｂ，７０ｃの傾斜角は、図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて前に説明したと同様に、２０〜４０°の範囲に設定可能である。この場合、前に説明した通り、２つの小焦点用フィラメント７２，７３から陽極８の焦点位置８０に向けて放射（陽極に衝突）される熱電子の焦点は、上述した傾斜角を２０〜４０°の範囲に設定することにより肥大化されることなく、正確に重ね合わせることができる。
【００２８】
従って、それぞれのフィラメント７２，７３に供給される加熱電流の大きさ、すなわちそれぞれのフィラメント７２，７３が放射する熱電子の量を最適化することで、個々のフィラメントに同時に加熱電流が供給される際に両フィラメントから放射される熱電子の量を、周知の大焦点フィラメントから放射される熱電子と概ね等しい量の熱電子の量とすることができ、周知の大焦点用フィラメントを兼用することもできる。
【００２９】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形、変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通りこの発明によれば、Ｘ線管装置において、透視撮影に適した線量のＸ線を、長時間に亘って出力できる。この場合、透視撮影に適した線量のＸ線は、対応するフィラメントに、定格未満の加熱電流が供給されることで容易に得られる。従って、フィラメントの寿命が増大され、検査が中断されることが抑止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態が適用可能なＸ線管装置の一例を説明する概略図。
【図２】図１に示したＸ線管装置の陰極電子銃のフィラメントおよび収束電極と陽極の焦点位置との関係の一例を説明する概略図。
【図３】図１に示したＸ線管装置の陰極電子銃のフィラメントと収束電極に適用可能な変形例の一例を説明する概略図。
【符号の説明】
１…Ｘ線管装置、
２…Ｘ線管本体、
７…陰極電子銃、
７ａ…陰極本体、
７−１，７−２，７−３…溝状凹部、
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ…収束電極、
７１…大焦点用フィラメント、
７２…第１の小焦点用フィラメント、
７３…第２の小焦点用フィラメント、
８…陽極、
８０…焦点位置。
【図１】
2004265606.tif 000003
【図２】
2004265606.tif 000004
【図３】
2004265606.tif 000005