(57)【要約】【課題】Ｘ線焦点の熱負荷容量の改善効果が得られる回転陽極型Ｘ線管を提供すること。【解決手段】断面がＶ字状の環状溝１６が側壁部分に設けられた陽極ターゲット１３と、環状溝１６内に照射する電子ビームｅを発生する陰極２３と、陽極ターゲット１３と機械的に連結した回転体１９およびこの回転体１９との嵌合部分に軸受が設けられた固定体２０を有し、陽極ターゲット１３を回転可能に支持する回転支持機構１８と、陽極ターゲット１３および陰極２３、回転支持機構１８を収納する真空容器１１と、この真空容器１１に取り付けられたＸ線出力窓１２とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、管軸ｍを含む共通の仮想平面にそれぞれ交差する環状溝１６の開口面Ｍ、および、真空容器１１のＸ線出力窓１２周辺の円筒部１１ａが非平行に構成されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線放出部が設けられた環状の溝を有する陽極ターゲットと、前記溝に入射する電子ビームを発生する陰極と、前記陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構と、前記陽極ターゲットおよび前記陰極、前記回転支持機構を収納する真空容器と、この真空容器の一部に取り付けられたＸ線出力窓とを具備したＸ線管において、前記Ｘ線管の管軸を含む共通の仮想平面上に位置する前記溝の開口面部分および前記Ｘ線出力窓周辺の前記真空容器部分が平行でないことを特徴としたＸ線管。
【請求項２】
Ｘ線放出部が設けられた環状の溝を有する陽極ターゲットと、前記溝に入射する電子ビームを発生する陰極と、前記陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構と、前記陽極ターゲットおよび前記陰極、前記回転支持機構を収納する真空容器と、この真空容器の一部に取り付けられたＸ線出力窓とを具備したＸ線管において、前記Ｘ線管の管軸を含み前記Ｘ線出力窓を通る仮想平面上で、前記仮想平面上の前記溝の開口面部分に垂直に形成した仮想領域が前記Ｘ線出力窓を通らないことを特徴としたＸ線管。
【請求項３】
環状の溝を有する陽極ターゲットと、前記溝に入射する電子ビームを発生する陰極と、前記陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構と、前記陽極ターゲットおよび前記陰極、前記回転支持機構を収納する真空容器と、この真空容器の一部に取り付けられたＸ線出力窓とを具備したＸ線管において、前記陽極ターゲットが、第１Ｘ線放出層を有する第１部材と、第２Ｘ線放出層を有し前記第１部材に連結する第２部材とで構成され、前記第１部材の前記第１Ｘ線放出層および前記第２部材の前記第２Ｘ線放出層が前記環状の溝に面していることを特徴としたＸ線管。
【請求項４】
Ｘ線放出部が設けられた凹部を有する陽極構体と、前記凹部に入射する電子ビームを発生する陰極と、前記陽極構体および前記陰極を収納する真空容器と、この真空容器の一部に取り付けられたＸ線出力窓とを具備したＸ線管において、前記凹部および前記Ｘ線出力窓を通る共通の仮想平面上に位置する前記凹部の開口面部分および前記Ｘ線出力窓部分が平行でないことを特徴としたＸ線管。
【請求項５】
Ｘ線放出部が設けられた凹部を有する陽極構体と、前記凹部に入射する電子ビームを発生する陰極と、前記陽極構体および前記陰極を収納する真空容器と、この真空容器の一部に取り付けられたＸ線出力窓とを具備したＸ線管において、前記凹部および前記Ｘ線出力窓を通る仮想平面上で、前記仮想平面上の前記凹部の開口面部分に垂直に形成される仮想領域が前記Ｘ線出力窓を通らないことを特徴としたＸ線管。
【請求項６】
陰極が発生した電子ビームの軌道を変更する補正手段と、前記陰極よりも電位が高い中間電極領域および接地間に流れる電流の大きさが最小となるように前記補正手段を制御する制御手段とを設けた請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載のＸ線管。
【請求項７】
Ｘ線放出部が設けられた凹部または環状の溝を有する陽極構体と、前記凹部または環状の溝に入射する電子ビームを発生する陰極と、前記陽極構体および前記陰極を収納する真空容器と、この真空容器の一部に取り付けられたＸ線出力窓とを具備したＸ線管において、前記陰極が発生した電子ビームの軌道を変更する補正手段を設けたことを特徴としたＸ線管。
【請求項８】
陰極よりも電位が高い中間電極領域および接地間に流れる電流の大きさが最小となるように補正手段を制御する制御手段を設けた請求項７記載のＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＸ線の放出源をして使用されるＸ線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管には陽極が回転する回転陽極型Ｘ線管、あるいは陽極が回転しない固定陽極型Ｘ線管などがある。回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットが回転できるように、陽極ターゲットを回転支持機構によって支持している。そして、回転状態の陽極ターゲットに電子ビームを衝突させ、Ｘ線を放出させる構造になっている。
【０００３】
Ｘ線管の場合、動作時、陽極ターゲットに電子ビームが衝突すると、その一部が後方に散乱する。後方に散乱した電子いわゆる反跳電子は、たとえば陽極ターゲットから一度離れた後、陽極ターゲット方向に戻り、陽極ターゲット上のＸ線焦点から離れた位置に衝突する。Ｘ線焦点以外の領域に反跳電子が再衝突すると、Ｘ線焦点外の利用されないＸ線が放出される。同時に、陽極ターゲットを加熱させ、Ｘ線焦点の熱負荷容量が低下する。
【０００４】
そこで、Ｘ線焦点の熱負荷容量を改善する方法として、陽極ターゲットの一部に、たとえば断面がＶ字状の環状溝を形成し、その環状溝内にＸ線放出部を設けたＸ線管、いわゆるＶ溝構造のＸ線管が提案されている（特許文献１参照）。Ｖ溝構造の回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットの側壁部分などに設けた環状溝内に電子ビームによるＸ線焦点を形成し、環状溝の部分からＸ線を放出させる構造になっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５９−２２１９５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＸ線管たとえばＶ溝構造の回転陽極型Ｘ線管は、環状溝を構成する断面がＶ字状の２つの傾斜面にＸ線焦点が形成される。この場合、環状溝の一方の傾斜面から散乱した反跳電子は対向する他方の傾斜面に入射してＸ線を有効に放出させるように作用し、Ｘ線焦点の熱負荷容量が改善する。
【０００７】
しかし、Ｖ溝構造の回転陽極型Ｘ線管は、Ｘ線焦点を形成する環状溝の開口面とＸ線出力窓とが対向し、平行する配置になっている。そのため、管内に残留する気体分子がイオン化すると、発生したプラスイオンがＸ線出力窓に衝突し、Ｘ線出力窓を構成するベリリウムなどの軽元素の材料をエッチングする。その結果、エッチングで遊離した軽元素が真空空間に存在し、放電を発生させる原因になる。また、エッチングが進行するとＸ線出力窓に穴が明き、真空容器内の真空気密が保てなくなる。
【０００８】
また、動作状態に入り、電子ビームの照射で陽極ターゲットの温度が上昇すると、その熱が陽極ターゲットを支持する回転支持機構に伝達し、回転支持機構が熱膨張する。このとき、回転支持機構に支持された陽極ターゲットが管軸方向に移動し、その側壁部分に設けられた環状溝の位置が管軸方向に移動する。この場合、環状溝の位置が移動しても、環状溝内にＸ線焦点が形成されるようにすると、環状溝の開口部分の管軸方向における寸法を大きくしなければならず、Ｘ線焦点のたとえば管軸方向のサイズが大きくなる。
【０００９】
また、回転支持機構の熱膨張に限らず、陽極ターゲットと陰極の組立誤差などに起因して、電子ビーム軌道に不所望の位置移動が発生する場合がある。たとえばＸ線焦点が環状溝以外の陽極ターゲット表面に形成され、所望の焦点熱負荷容量の改善が得られなくなる。また、陽極ターゲット表面を融解させる場合もある。これらの問題は微小焦点であるほど影響が大きい。
【００１０】
上記したように従来のＶ溝構造の回転陽極型Ｘ線管は、真空容器内の真空気密の確保が困難であるという問題、あるいは、Ｘ線焦点の管軸方向サイズが大きくなるなどの問題があり、Ｘ線焦点の熱負荷容量の改善効果を十分に発揮できないという欠点がある。このような問題は、回転陽極型Ｘ線管に限らず、固定陽極型Ｘ線管でも発生する。
【００１１】
本発明は、上記した欠点を解決し、Ｘ線焦点の熱負荷容量の改善効果などが得られる回転陽極型あるいは固定陽極型のＸ線管を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線放出部が設けられた環状の溝を有する陽極ターゲットと、前記溝に入射する電子ビームを発生する陰極と、前記陽極ターゲットを回転可能に支持する回転支持機構と、前記陽極ターゲットおよび前記陰極、前記回転支持機構を収納する真空容器と、この真空容器の一部に取り付けられたＸ線出力窓とを具備したＸ線管において、前記Ｘ線管の管軸を含む共通の仮想平面上に位置する前記溝の開口面部分および前記Ｘ線出力窓周辺の前記真空容器部分が平行でないことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。
【００１４】
符号１１は回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器で、真空容器１１の一部たとえば管軸ｍ方向に伸びる円筒部１１ａの部分にＸ線を取り出すＸ線出力窓１２が設けられている。真空容器１１はたとえばガラスなどの絶縁物および金属で形成されている。図１の場合、少なくともＸ線出力窓１２周辺たとえばＸ線出力窓１２が取り付けられた円筒部１１ａは金属で構成されている。そして、円筒部１１ａで囲まれた内部に、たとえば基体部分がＭｏ合金で形成された陽極ターゲット１３が配置されている。
【００１５】
陽極ターゲット１３は陽極構体の一部を構成し、たとえば図示上半分を構成する第１部分１３Ａと、図示下半分を構成する第２部分１３Ｂとを機械的に結合して構成され、全体の外側部分は肉厚の厚い厚肉部１３１に形成され、全体の中央部分は肉厚の薄い薄肉部１３２に形成されている。
【００１６】
第１部分１３Ａは、たとえば外側に位置する肉厚の厚い厚肉部Ａ１と、内側に位置する肉厚の薄い薄肉部Ａ２とで構成され、環状の側壁部分Ａ３はたとえば円錐状に形成されている。外径が小さい方の図示下端面Ａ４の外周領域に傾斜面Ａ５が環状に設けられ、その傾斜面Ａ５などにＷ−ＲｅからなるＸ線放射層Ｘａが設けられている。Ｘ線放射層Ｘａは、たとえば側壁部分Ａ３の一部から傾斜面Ａ５、そして下端面Ａ４の平坦部の一部にわたって設けられている。
【００１７】
第２部分１３Ｂは、たとえば外側に位置する肉厚の厚い厚肉部Ｂ１と、内側に位置する肉厚の薄い薄肉部Ｂ２とで構成され、環状の側壁部分Ｂ３はたとえば円錐状に形成されている。外径が大きい方の図示上端面Ｂ４の外周領域に傾斜面Ｂ５が環状に設けられ、その傾斜面Ｂ５などにＷ−ＲｅからなるＸ線放射層Ｘｂが設けられている。Ｘ線放射層Ｘｂは、たとえば側壁部分Ｂ３の一部から傾斜面Ｂ５、そして上端面Ｂ４の平坦部の一部にわたって設けられている。
【００１８】
上記した構造の第１部分１３Ａおよび第２部分１３Ｂは、第１部分１３Ａの下端面Ａ４と第２部分１３Ｂの上端面Ｂ４が拡散接合などで接合され、また、複数のねじ１４で固定され、陽極ターゲット１３が構成される。
【００１９】
拡散接合は、たとえば第１部分１３Ａおよび第２部分１３Ｂの接合面に拡散接合材料たとえばＡｕをめっきし、ねじ１４による締め付けで圧力を加えると同時に加熱する方法で接合される。この場合、第１部分１３Ａの下端面Ａ４の平坦部に位置するＸ線放射層Ｘａと、第２部分１３Ｂの上端面Ｂ４の平坦部に位置するＸ線放射層Ｘｂは面接触している。また、Ｘ線出力窓１２は、たとえば第１部分１３Ａと第２部分１３Ｂとの接合面を横方向に延長したその延長上に位置している。なお、厚肉部１３１の図示上端面および図示下端面に、輻射率εが０．５以上の輻射促進皮膜１５ａ、１５ｂが直接または接着剤を介して間接的に設けられている。
【００２０】
第１部分１３Ａおよび第２部分１３Ｂは外径などの大きさが相違するものの、両者の側壁部分Ａ３、Ｂ３は、たとえば管軸ｍに対して同じ角度で傾斜し、共通の円錐面Ｐを形成している。また、第１部分１３ＡのＸ線放射層Ｘａと第２部分１３ＢのＸ線放射層Ｘｂとの間には、陽極ターゲット１３の側壁部分たとえば共通の円錐面Ｐ部分に開口し、奥の方で閉じた断面がたとえばＶ字状の環状溝１６が形成される。そして、環状溝１６に面するＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂ上にＸ線を放出するＸ線焦点が形成される。
【００２１】
環状溝１６の開口面Ｍは円錐面Ｐに沿って形成されている。たとえば環状溝１６の開口面Ｍは、管軸ｍを含む仮想平面たとえば図の紙面に一致する仮想平面上で、管軸ｍと傾斜した向きで交差している。このとき、Ｘ線出力窓１２およびその周辺の円筒部１１ａは管軸ｍと平行する向きで交差し、開口面Ｍと円筒部１１ａは非平行に構成されている。
【００２２】
また、管軸ｍを含みＸ線出力窓１２を通る仮想平面たとえば図の紙面に一致する仮想平面上において、環状溝１６の開口面Ｍに垂直に形成される仮想領域ＱはＸ線出力窓１２を通らない形状および寸法、配置になっている。
【００２３】
上記した構成の陽極ターゲット１３は、その薄肉部１３２が継手部１７に連結されている。継手部１７はたとえば全体が筒状に形成され、上端に外方突出部１７ａが設けられ、下端に内方突出部１７ｂが設けられ、外方突出部１７ａの部分に、陽極ターゲット１３の薄肉部１３２がねじ１４および拡散接合により結合されている。ねじ１４は、陽極ターゲット１３の第１部分１３Ａと第２部分１３Ｂ、および、陽極ターゲット１３と継手部１７を共通に固定し、陽極ターゲット１３と継手部１７を拡散接合する場合の加圧手段としても利用される。また、継手部１７の内方突出部１７ｂは、陽極ターゲット１３を回転可能に支持する回転支持機構１８に連結されている。
【００２４】
回転支持機構１８は、互いに嵌合する回転体１９および固定体２０などから構成されている。回転体１９は有底円筒状で、外周面の一部に突出部１９ａが設けられ、その突出部１９ａに継手部１７の内方突出部１７ｂが接合されている。回転体１９の内側空間に固定体２０が軸受隙間などを保って嵌合し、回転体１９と固定体２０の嵌合部分に、液体金属潤滑材を充填する動圧式すべり軸受が設けられている。
【００２５】
図では、管軸ｍ方向の嵌合部分に設けられたラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂ、および、管軸ｍに直交する向きの嵌合部分に設けられたスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓａが示されている。
【００２６】
また、固定体２０内部に空洞２１が形成され、空洞２１内にパイプ２２が配置され、空洞２１およびパイプ２２で冷却媒体が流れる冷却用通路が形成されている。冷却媒体は、たとえば矢印Ｙで示すように、パイプ２２の内側を上昇した後、パイプ２２の外側を下降する。
【００２７】
陽極ターゲット１３の図示上方に陰極２３が配置されている。陰極２３はその中心軸ｎが管軸ｍに対して傾いた向きに配置され、電子ビームｅはたとえば真空容器１１側に向かって外向きに放出される。
【００２８】
動作時、真空容器１１の金属部分はたとえば接地して０Ｖの電位に、陰極２３は−７０ｋＶの電位に、陽極ターゲット１３は＋７０ｋＶの電位に設定され、陰極２３および陽極ターゲット１３間に電子光学系が形成される。
【００２９】
上記した構成において、陰極２３で発生した電子ビームｅは電子光学系によって偏向、集束され、たとえば陽極ターゲット１３の環状溝１６内のＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂ上にＸ線焦点を形成し、Ｘ線放射層Ｘａ、ＸｂからＸ線が放出される。このとき、Ｘ線を取り出す方向すなわち利用されるＸ線束の中心軸Ｒ方向とＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂに入射する電子ビームｅはほぼ平行し、放出されたＸ線はＸ線出力窓１２から出力される。
【００３０】
上記した構成によれば、陽極ターゲット１３の側壁部分とＸ線出力窓１２あるいはその周辺の真空容器１１とが非平行になっている。したがって、真空容器１１内でイオン化したプラスイオンは、陽極ターゲット１３の側壁部分に対して垂直方向に移動するため、Ｘ線出力窓１２に衝突する数が少なくなる。また、環状溝１６の開口面Ｍに垂直な領域ＱがＸ線出力窓１２を通らない配置になっている。そのため、Ｘ線出力窓１２に衝突する反跳電子の数が減少し、Ｘ線出力窓１２の加熱が防止される。
【００３１】
また、陽極ターゲット１３を製造する場合、第１部分１３Ａおよび第２部分１３ＢにＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂを形成し、その後、第１部分１３Ａおよび第２部分１３Ｂを接合する構造になっている。したがって、Ｖ字状の環状溝１６をもつ陽極ターゲット１３の製造が容易になる。
【００３２】
また、陽極ターゲット１３を構成する第１部分１３Ａおよび第２部分１３Ｂが拡散接合され、同時に、陽極ターゲット１３と継手部１７が拡散接合されている。そのため、陽極ターゲット１３の第１部分１３Ａや第２部分１３Ｂの熱が継手部１７などを介して冷却用通路を流れる冷却媒体に確実に伝達し、良好な放熱特性が得られる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。図２は、図１に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。
【００３４】
この実施形態の場合、陰極２３の前方に、真空容器１１の金属部分を介して接地されたビーム成型電極３１が配置されている。ビーム成型電極３１の一部に電子ビームが通過する貫通孔３１ａが設けられ、電子ビームｅは貫通孔３１ａを通過する際に成型され、環状溝１６内のＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂ上にＸ線焦点を形成する。
【００３５】
次に、本発明の他の実施形態について図３を参照して説明する。図３は、図１に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。この実施形態の場合、陰極２３の周囲にバイアス電極４１が配置され、バイアス電極４１は出力電圧が調整可能なバイアス電源４２に接続されている。
【００３６】
上記した構成によれば、たとえば回転支持機構１８の熱膨張などで環状溝１６が管軸ｍ方向に移動した場合、バイアス電極４１に印加する正の電圧いわゆる加速電圧を調整する。この加速電圧の調整によって、電子ビームｅの速度および軌道を制御し、環状溝１６内のＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂ上にＸ線焦点が形成されるようにする。そのため、環状溝１６が管軸ｍ方向に移動しても、加速電圧を調整することにより、電子ビームｅのＸ線焦点が環状溝１６内に形成される。したがって、環状溝１６の開口を小さくすることができ、管軸方向サイズの小さいＸ線焦点が得られる。
【００３７】
この場合、たとえば陰極２３および真空容器１１の金属部分は０Ｖの電位に設定され、バイアス電極４１はたとえば２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲で調整され、陽極ターゲット１３は２０ｋＶ〜７０ｋＶの電位に設定される。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態について図４を参照して説明する。図４は、図３に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。この実施形態の場合、陰極２３の近傍に偏向電極５１が配置され、偏向電極５１は出力電圧が調整可能な偏向電源５２の正端子に接続されている。また、陰極２３よりも高い電位に設定される中間電極領域たとえば電子光学系の一部を形成する真空容器１１の金属部分と接地Ｇ間に電流検出手段５３が接続されている。電流検出手段５３は制御部５４を経て偏向電源５２に接続されている。
【００３９】
上記した構成で、電流検出手段５３によって、真空容器１１と接地Ｇ間つまり真空容器１１および陰極２３間に流れる電流の大きさが検出される。制御部５４は、電流検出手段５３で検出された電流値をもとに、その電流値が最小となるように偏向電源５２の出力電圧を制御する。
【００４０】
たとえば、回転支持機構１８の熱膨張で環状溝１６が管軸ｍ方向に移動すると、電子ビームｅの一部が環状溝１６の外側に衝突するようになる。その結果、真空容器１１の壁面に入射する反跳電子が増大し、真空容器１１および接地Ｇ間に流れる電流が増大する。このとき、偏向電極５１に印加される電圧を調整して、電子ビームｅの軌道を変化させ、たとえば電流値が最小になるように制御する。この制御により、電子ビームｅによるＸ線焦点が環状溝１６内に正しく形成される。したがって、環状溝１６の開口を小さくしても、Ｘ線焦点が正しく形成されるため、たとえば管軸方向サイズの小さいＸ線焦点が得られる。
【００４１】
図４の場合、たとえば陰極２３は−７０ｋＶの電位に、真空容器１１の金属部分は０Ｖの電位に、陽極ターゲット１３は７０ｋＶの電位に設定される。
【００４２】
図４の実施形態では、陰極２３の近傍に偏向電極５１を配置し、真空容器１１および接地Ｇ間に流れる電流が最小となるように偏向電極５１に印加する電圧を調整している。しかし、陰極２３近傍に図３のようなバイアス電極４１を配置し、バイアス電極４１に印加する電圧を調整する構成にすることもできる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施形態について図５を参照して説明する。
【００４４】
符号６１は回転陽極型Ｘ線管を構成する真空容器で、真空容器６１は管軸ｍと交差する前面部６１ａおよび管軸ｍ方向に伸びる側壁部６１ａなどから構成され、たとえば前面部６１ａに、Ｘ線を取り出すＸ線出力窓６２が設けられている。真空容器６１はたとえばガラスなどの絶縁物および金属で形成され、図の場合、少なくともＸ線出力窓６２を囲むその周辺部は金属で構成されている。そして、真空容器６１内部に、基体部分がＭｏ合金などで形成された陽極ターゲット６３が配置されている。
【００４５】
陽極ターゲット６３は、真空容器６１の前面部６１ａ側に位置するたとえば円盤状の第１部分６３Ａと、この第１部分６３Ａを嵌め込む凹部が中央に設けられたほぼ円盤状の第２部分６３Ｂとを機械的に結合して構成されている。
【００４６】
第１部分６３Ａは、中央部に位置する肉厚が一定の薄肉部Ａ１と、外周部に位置しその上面が傾斜して外側に向って肉厚が徐々に厚くなる厚肉部Ａ２とで構成されている。厚肉部Ａ２の外側壁部分Ａ３の一部たとえば図示上部は、下方部分の外径の方が大きくなる円錐面Ａ３１に形成されている。そして、傾斜した上面および円錐面Ａ３１、その下方の管軸に平行な垂直面Ａ３２の一部にわたり、Ｗ−ＲｅからなるＸ線放射層Ｘａが設けられている。
【００４７】
第２部分６３Ｂは、中央に位置する肉厚が一定で薄い薄肉部Ｂ１および第１部分６３Ａを囲み上面が傾斜した厚肉部Ｂ２、薄肉部Ｂ１と厚肉部Ｂ２との中間に位置する中肉部Ｂ３とで構成されている。厚肉部Ｂ２の内側壁部Ｂ４の一部は図示下方の外径の方が大きくなる円錐面Ｂ４１に形成されている。そして、厚肉部Ｂ２の傾斜した上面の一部および円錐面Ｂ４１、その下方の管軸に平行な垂直面Ｂ４２の一部にわたり、Ｗ−ＲｅからなるＸ線放射層Ｘｂが設けられている。
【００４８】
上記した構造の第１部分６３Ａおよび第２部分６３Ｂは、第１部分６３Ａの平坦な図示下面と第２部分６３Ｂの平坦な図示上面が拡散接合などで接合され、また、複数のねじ６４で固定され、陽極ターゲット６３が構成される。
【００４９】
拡散接合は、たとえば第１部分６３Ａおよび第２部分６３Ｂの接合面に拡散接合材料たとえばＡｕをめっきし、ねじ６４による締め付けで圧力を加えると同時に加熱する方法で接合される。この場合、第１部分６３Ａの垂直面Ａ３２に位置するＸ線放射層Ｘａと、第２部分６３Ｂの垂直面Ｂ４２に位置するＸ線放射層Ｘｂは面接触している。また、Ｘ線出力窓６２は、たとえば第１部分６３Ａと第２部分６３Ｂとが接触する垂直面Ａ３２、Ｂ４２を管軸ｍ方向に延長したその延長上に位置している。また、第２部分６３Ｂの図示下端面および図示外側壁面に、輻射率εが０．５以上の輻射促進皮膜６５ａ、６５ｂが直接または接着剤を介して間接的に設けられている。
【００５０】
第１部分６３Ａおよび第２部分６３Ｂの図示上面は、それぞれ管軸ｍに対して同じ角度で傾斜し、たとえば共通の円錐面Ｐを形成している。また、第１部分６３ＡのＸ線放射層Ｘａと第２部分６３ＢのＸ線放射層Ｘｂとの間に、陽極ターゲット６３の上面部分に開口し奥の方が閉じた、たとえば断面がＶ字状の環状溝６６が形成されている。この場合、環状溝６６に面するＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂ上にＸ線を放出するＸ線焦点が形成される。
【００５１】
また、環状溝６６の開口面Ｍは円錐面Ｐに一致して形成されている。たとえばその開口面Ｍは、管軸ｍを含む仮想平面たとえば図の紙面に一致する仮想平面上において、管軸ｍと傾斜して交差する向きになっている。このとき、Ｘ線出力窓６２およびその周辺の前面部６１ａは、仮想平面上で管軸ｍと直交する向きで交差し、開口面Ｍと前面部６１ａおよび開口面ＭとＸ線出力窓６２は非平行に構成されている。
【００５２】
また、管軸ｍを含みＸ線出力窓６２を通る仮想平面たとえば図の紙面に一致する仮想平面上において、環状溝６６の開口面Ｍに垂直に形成される仮想領域ＱはＸ線出力窓６２を通らない形状および寸法、配置になっている。
【００５３】
上記した陽極ターゲット６３は継手部１７に連結され、継手部１７は回転支持機構１８に連結され、陽極ターゲット６３は回転支持機構１８によって回転可能に支持されている。陽極ターゲット６３と継手部１７の連結構造や継手部１７と回転支持機構１８の連結構造、および回転支持機構１８の構造は、図１とほぼ同様であるため、図１に対応する部分に同じ符号を付し説明は省略する。
【００５４】
また、陽極ターゲット６３の近傍に、電子ビームｅを放出する陰極６７が配置されている。
【００５５】
動作時、真空容器６１のたとえばＸ線出力窓６２周辺の金属部分は接地して０Ｖの電位に、陰極６７は−７０ｋＶの電位に、陽極ターゲット６３は＋７０ｋＶの電位に設定され、陰極６７および陽極ターゲット６３間に電子光学系が形成される。
【００５６】
また、陰極６７近傍にバイアス電極６８が配置され、バイアス電極６８は出力電圧を調整できるバイアス電源６９の正端子に接続されている。また陰極６７よりも高い電位に設定される中間電極領域たとえば真空容器６１の金属部分と接地Ｇ間に電流検出手段７０が接続されている。電流検出手段７０は制御部７１を経てバイアス電源６９に接続されている。
【００５７】
上記した構成で、電流検出手段７０によって真空容器６１および接地Ｇ間に流れる電流の大きさが検出される。制御部７１は、電流検出手段７０で検出された電流値をもとに、その電流値が最小となるようにバイアス電源６９の出力電圧を制御する。
【００５８】
上記した構成において、陰極６７で発生した電子ビームｅは電子光学系によって偏向、集束され、たとえば陽極ターゲット６３の環状溝６６内のＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂ上にＸ線焦点を形成し、Ｘ線放射層Ｘａ、ＸｂからＸ線が放出する。このとき、Ｘ線を取り出す方向すなわち利用されるＸ線束の中心軸Ｒ方向とＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂに入射する電子ビームｅはほぼ平行し、放出されたＸ線はＸ線出力窓６２から出力される。
【００５９】
上記した構成によれば、陽極ターゲット６３の図示上面とＸ線出力窓６２が非平行になっている。この場合、真空容器６１内でイオン化したプラスイオンは陽極ターゲット６３の図示上面に対して垂直方向に移動するため、Ｘ線出力窓６２に衝突する数が低下する。また、環状溝６６の開口面Ｍに対し垂直な領域ＱがＸ線出力窓６２を通らない配置になっている。したがって、Ｘ線出力窓６２に衝突する反跳電子の数が減少し、Ｘ線出力窓６２の加熱が防止される。
【００６０】
また、回転支持機構１８の熱膨張で環状溝６６が管軸ｍ方向に移動すると、たとえば電子ビームｅの一部が環状溝６６の外側に衝突するようになる。その結果、真空容器６１の壁面に入射する反跳電子などが増大し、真空容器６１および接地Ｇ間に流れる電流が増大する。このとき、バイアス電極６８に印加される電圧を調整して、電子ビームｅの軌道を変化させ、たとえば電流値が最小になるように制御する。この制御で、電子ビームｅによるＸ線焦点が環状溝６６内に正しく形成される。したがって、環状溝６６の開口を小さくすることができ、面積の小さいＸ線焦点が得られる。
【００６１】
上記した構造では、陽極ターゲット６３を製造する場合、第１部分６３Ａおよび第２部分６３ＢにＸ線放射層Ｘａ、Ｘｂを形成し、その後、第１部分６３Ａおよび第２部分６３Ｂを接合する構造となっている。したがって、Ｖ字状の環状溝６６をもつ陽極ターゲット６３の製造が容易になる。
【００６２】
また、陽極ターゲット６３の第１部分６３Ａおよび第２部分６３Ｂが拡散接合し、同時に、陽極ターゲット６３と継手部６７が拡散接合している。そのため、接合部分の熱伝導が良好で、陽極ターゲット６３の第１部分６３Ａや第２部分６３Ｂの熱が継手部１７などを介して、固定体２０内部の冷却用通路を流れる冷却媒体に確実に伝達され、放熱特性が向上する。
【００６３】
図５で、中性点接地の場合は、たとえば陰極６７は−７０ｋＶの電位、真空容器６１の金属部分は０Ｖの電位に設定され、陽極ターゲット６３は７０ｋＶの電位に設定される。バイアス電極７４はたとえば２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲で調整される。陰極接地の場合は、たとえば陰極６７は０Ｖの電位、真空容器６１の金属部分および中間電極領域は陰極６７よりも高い１００Ｖの電位に設定され、陽極ターゲット６３は７０ｋＶの電位に設定される。
【００６４】
次に、本発明の他の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、図５に対応する部分に同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。この実施形態の場合、陰極６７近傍に偏向電極７２が配置され、偏向電極７２は出力電圧が調整可能な偏向電源７３の正端子に接続されている。また、真空容器６１の金属部分と接地Ｇ間に電流検出手段７０が接続されている。電流検出手段７０によって真空容器６１と接地Ｇ間に流れる電流が検出される。そして、制御部７１によって、たとえばその電流値が最小となるように偏向電源７３の出力電圧を制御する。
【００６５】
この場合も、偏向電極７２に印加する電圧を調整して、電子ビームｅの軌道を変化させ、たとえば電流値が最小になるように制御する。この制御で、電子ビームｅによるＸ線焦点が環状溝６６内に正しく形成される。したがって環状溝６６の開口を小さくでき、サイズの小さいＸ線焦点が得られる。
【００６６】
次に、本発明の他の実施形態について図７を参照して説明する。
【００６７】
符号９１は固定陽極型Ｘ線管を構成する真空容器で、真空容器９１はガラスなどの絶縁物や金属で構成されている。真空容器９１の一部たとえば所定軸ｍ上にＸ線出力窓９２が設けられている。図の場合、少なくともＸ線出力窓９２の周辺部分は金属で構成されている。そして、真空容器９１内に陽極構体９３および陰極９４が配置されている。
【００６８】
陽極構体９３は銅製の基体部９３ａおよびＸ線放出部を形成するＭｏ製のターゲット部９３ｂなどから構成され、基体部９３ａの内側に空洞９５が形成されている。空洞９５内にパイプ９６が配置され、空洞９５およびパイプ９６によって冷却媒体が流れる冷却用通路が形成されている。冷却媒体は、たとえば矢印Ｙで示すように、パイプ９６の内側を上昇した後、パイプ９６の外側を下降する。
【００６９】
ターゲット部９３ｂは、図示上面ａ１がたとえば所定軸ｍに対して傾斜し、その一部たとえば所定軸ｍ上に円錐状の凹部９７が形成されている。凹部９７の開口面Ｍは上面ａ１の傾斜Ｐに一致し、たとえば所定軸ｍを含む仮想平面たとえば図の紙面に一致する仮想平面上において、所定軸ｍと傾斜した向きで交差する。Ｘ線出力窓９２は、仮想平面上において、たとえば所定軸ｍと直交する向きで交差し、開口面ＭとＸ線出力窓９２あるいはＸ線出力窓９２周辺の真空容器９１とは非平行に構成されている。また、凹部９７の開口面Ｍに垂直に形成される仮想領域Ｑは、Ｘ線出力窓９２を通らない形状および寸法、配置になっている。
【００７０】
陰極９４近傍にバイアス電極９８が配置され、バイアス電極９８は出力電圧が調整可能なバイアス電源９９の正端子に接続されている。また、陰極９４よりも高い電位に設定される中間電極領域たとえば真空容器９１の金属部分と接地Ｇとの間に電流検出手段１００が接続され、電流検出手段１００は制御部１０１を介してバイアス電源９９に接続されている。
【００７１】
上記の構成で、電流検出手段１００によって、真空容器９１および接地Ｇ間に流れる電流が検出される。そして、制御部１０１によってたとえばその電流値が最小となるようにバイアス電源９９の出力電圧が制御される。
【００７２】
上記した構成において、陰極９４で発生した電子ビームｅは電子光学系によって偏向、集束され、たとえばターゲット部９３ｂの凹部９７内にＸ線焦点を形成し、Ｘ線が放出される。この場合、Ｘ線を取り出す方向すなわち利用されるＸ線束の中心軸Ｒ方向と凹部９７に入射する電子ビームｅはほぼ平行し、放出されたＸ線はＸ線出力窓９２から出力される。
【００７３】
上記した構成によれば、ターゲット部９３ｂの図示上面とＸ線出力窓９２あるいはその周辺の真空容器９１が非平行になっている。そのため、真空容器９１内でイオン化したプラスイオンはターゲット部９３ｂの図示上面に対して垂直方向に移動し、Ｘ線出力窓９２に衝突する数が低下する。また、溝９７の開口面Ｍに対して垂直な領域ＱがＸ線出力窓９２を通らない配置になっている。したがってＸ線出力窓９２に衝突する反跳電子の数が減少し、Ｘ線出力窓９２の加熱が防止される。
【００７４】
また、電流検出手段１００によって、真空容器９１と接地Ｇ間に流れる電流が検出され、たとえばその電流値が最小となるようにバイアス電極９８の出力電圧が制御される。この場合、電子ビームｅによるＸ線焦点が凹部内に正しく形成される。したがって、凹部の開口を小さくでき、小さいＸ線焦点が得られる。
【００７５】
次に、本発明の他の実施形態について図８を参照して説明する。図８は、図７に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明は一部省略する。
【００７６】
この実施形態の場合、ターゲット部９３ｂが、図示左側に位置する断面が半円形状の第１部分１１０Ａと、図示右側に位置する断面が半円形状の第２部分１１０Ｂとを連結して構成されている。
【００７７】
たとえば第１部分１１０Ａおよび第２部分１１０Ｂには、それぞれ相手と連結する側の面の一部に断面が半円錐状の窪み１１１Ａ、１１１Ｂが形成されている。また、それぞれの窪み１１１Ａ、１１１Ｂの表面を含む領域にＲｅ−ＷなどからなるＸ線放射層１１２Ａ、１１２Ｂが形成される。
【００７８】
上記した第１部分１１０Ａおよび第２部分１１０Ｂを、両者の窪み１１１Ａ、１１１Ｂの部分を一致させて、所定軸ｍ上に円錐状の凹部１１２が形成されるように接合し、ターゲット部９３ａを構成する。
【００７９】
上記の実施形態は、陽極ターゲットの基体部分をＭｏ合金で形成し、Ｘ線放射層をＷとＲｅ（１０％）合金で形成した場合で説明している。しかし、乳房検査用のＸ線管などの場合は、陽極ターゲットの基体部分およびＸ線放射層の両方を純ＭｏやＭｏ合金で形成することもできる。
【００８０】
また、電子ビームの制御に電界を使用しているが、磁界で制御してもよく、あるいは電界と磁界を組み合わせて制御することもできる。
【００８１】
また、回転陽極型Ｘ線管の場合、環状溝を構成するたとえば２つの傾斜面が平坦で、断面がＶ字状の例で説明している。しかし、環状溝の断面はＶ字状に限るものではなく、傾斜面に凸面や凹面が形成され、たとえばその内径が開口部に向かってラッパ状に大きくなる形状にすることもできる。また、固定陽極型Ｘ線管の場合は、凹部が円錐状の場合で説明している。この場合、凹部は断面が多角形の多角錐状でもよく、また凹部を形成する傾斜面たとえば錐の母線に相当する部分が凸面や凹面を有する曲面状とし、全体として開口部に向かってラッパ状に大きくなる形状であってもよい。
【００８２】
また、図４〜図８の実施形態は、たとえば動作時に回転支持機構が熱膨張して環状溝が管軸方向に移動する場合で説明している。しかし、回転陽極型Ｘ線管の初期設定時などに、電子ビームを放出して、陰極と真空容器間に流れる電流が最小となるように調整すれば、電子ビームのＸ線焦点が環状溝内に正しく形成される条件に設定できる。この初期設定時は、陽極ターゲットの基体部分のＭｏ合金などが溶けないように、電子ビームの電流値を実動作時に用いる場合よりも絞った状態で行うことが望ましい。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｘ線焦点の熱負荷容量の改善効果が得られるＸ線管を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図５】本発明の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【符号の説明】
１１…真空容器
１１ａ…真空容器の円筒部
１２…Ｘ線出力窓
１３…陽極ターゲット
１３Ａ…陽極ターゲットを構成する第１部材
１３Ｂ…陽極ターゲットを構成する第２部材
１４…ねじ
１５ａ、１５ｂ…輻射促進膜
１６…環状溝
１７…継手部
１８…回転支持機構
１９…回転体
２０…固定体
２１…空洞
２２…パイプ
２３…陰極
Ｐ…陽極ターゲットの側壁部分の円錐面
Ｑ…仮想領域
Ｍ…環状溝の開口面
ｅ…電子ビーム
Ｒ…出力Ｘ線束
【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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