(57)【要約】【課題】高速回転が可能であり、熱応力に対する感受性の低いＸ線管用回転陽極ターゲットの構造及び材料を提供する。【解決手段】回転軸（１３６）を有する陽極は、平面状の基部表面（１３２）を含む一群の高Ｚ材料から選択された中実の薄型プレート・ターゲット（１２２）を備え、該基部表面は回転軸（１３６）から基部表面（１３２）の外形を画定する辺縁まで延在している。プレート・ターゲット（１２２）はＸ線（１５２）を発生するターゲット材料（１２８）を含み、厚みが約１ミリ以下である。【選択図】　　　　図１
2004006348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（１３６）を有するＸ線管（１０２）用の回転陽極であって、
一群の高Ｚ材料（１２８）から選択された中実の薄型プレート・ターゲット（１２２）を備えており、該プレート・ターゲット（１２２）は実質的に平面状の基部表面（１３２）を含んでおり、該基部表面（１３２）は前記回転軸（１３６）から当該基部表面（１３２）の外形を画定する辺縁まで延在しており、前記プレート・ターゲット（１２２）はＸ線（１５２）を発生するターゲット材料（１２８）を含んでおり、前記プレート・ターゲット（１２２）は約１ｍｍ以下の厚みを有するＸ線管（１０２）用の回転陽極。
【請求項２】
前記ターゲット材料（１２８）は一群の高Ｚ材料から選択される請求項１に記載のＸ線管（１０２）用の回転陽極。
【請求項３】
前記一群の高Ｚ材料は、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｇ、Ｖ、Ｃｏ、Ｃｕ、及び高性能セラミクスの１以上を、これらの１以上の組み合わせを含めて含んでいる請求項２に記載のＸ線管（１０２）用の回転陽極。
【請求項４】
前記プレート・ターゲット（１２２）を形成する材料は、ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、炭素、及びＧａＡｓの群から選択される請求項１に記載のＸ線管（１０２）用の回転陽極。
【請求項５】
前記回転陽極の質量は約２ｋｇ以下である請求項１に記載のＸ線管（１０２）用の回転陽極。
【請求項６】
陽極アセンブリ用の回転陽極であって、
一群の高Ｚ材料（１２８）から選択された中実の薄型プレート・ターゲット（１２２）を備えており、該プレート・ターゲット（１２２）は実質的に平面状の基部表面（１３２）を含んでおり、該基部表面（１３２）は回転軸（１３６）から当該基部表面（１３２）の外形を画定する辺縁まで延在しており、前記プレート・ターゲット（１２２）はＸ線（１５２）を発生する１以上のターゲット材料（１２８）を含んでおり、前記プレート・ターゲット（１２２）は約１ｍｍ以下の厚みを有しており、前記プレート・ターゲット（１２２）は、Ｘ線（１５２）の後方散乱モード及び透過モードでの発生に用いるのに適している陽極アセンブリ用の回転陽極。
【請求項７】
前記プレート・ターゲット（１２２）は制限付き利用の後に交換されるように構成されている請求項６に記載の陽極アセンブリ用の回転陽極。
【請求項８】
高電圧源から電子ビーム（１４８）を発生するように構成されている陰極（１４０）と、
前記ビーム（１４８）を受光するように整列されているターゲットを有する回転陽極と、
前記陰極（１４０）及び前記陽極を封入しており、前記ビーム（１４８）の入射時に前記ターゲットから放出されるＸ線（１５２）の放出を可能にするように構成されている窓（１５４）を有するフレーム（１４２）とを備えたＸ線管（１０２）であって、
回転軸（１３６）を有する当該Ｘ線管（１０２）用の前記回転陽極の前記ターゲットはさらに、
一群の高Ｚ材料（１２８）から選択された中実の薄型プレート・ターゲット（１２２）を含んでおり、該プレート・ターゲット（１２２）は実質的に平面状の基部表面（１３２）を含んでおり、該基部表面（１３２）は前記回転軸（１３６）から当該基部表面（１３２）の外形を画定する辺縁まで延在しており、前記プレート・ターゲット（１２２）はＸ線（１５２）を発生する１以上のターゲット材料（１２８）を含んでおり、前記プレート・ターゲット（１２２）は約１ｍｍ以下の厚みを有するＸ線管（１０２）。
【請求項９】
前記プレート・ターゲット（１２２）の前記基部表面（１３２）は、該基部表面（１３２）の少なくとも一部を覆って前記ターゲット材料（１２８）を含んでおり、該ターゲット材料（１２８）は前記基部表面（１３２）に堆積している請求項１または８に記載の発明。
【請求項１０】
前記ターゲット材料（１２８）は二つの異なるターゲット材料（１２８）を含んでおり、該二つの異なるターゲット材料（１２８）は、前記基部表面（１３２）が前記回転軸（１３６）を中心として回転するのに伴って、当該二つの異なるターゲット材料（１２８）の少なくとも一方がそこに向けられた電子ビーム（１４８）により形成される焦点に対して露出するように、前記基部表面（１３２）上で互いに対して交互配置されている請求項１または８に記載の発明。
【請求項１１】
前記ターゲット材料（１２８）は少なくとも二つの異なるターゲット材料（１２８）を含んでおり、該少なくとも二つの異なるターゲット材料（１２８）は、前記プレート・ターゲット（１２２）が前記回転軸（１３６）を中心として回転すると共に前記回転軸（１３６）に垂直な方向（１３８）に並進するのに伴って、当該二つの異なるターゲット材料（１２８）の少なくとも一方がそこに向けられた電子ビーム（１４８）により形成される焦点に対して露出するように、同心状に異なる半径で前記基部表面（１３２）上で互いに対して配置されている請求項１または８に記載の発明。
【請求項１２】
前記ターゲット材料（１２８）は複数の異なるターゲット材料（１２８）を含んでおり、該複数の異なるターゲット材料（１２８）は、電子ビーム（１４８）が当該ターゲット材料（１２８）に入射したときに変化するスペクトル内容を与えるように前記基部表面（１３２）上で互いに対して配置されている請求項１または８に記載の発明。
【請求項１３】
前記基部表面（１３２）は、前記回転軸（１３６）を中心とした実質的に同心の円であって前記回転軸（１３６）に対して近位の半径から前記回転軸（１３６）に対して遠位の半径まで延在する円として成形されている請求項１または８に記載の発明。
【請求項１４】
前記基部表面（１３２）は、前記回転陽極の冷却を行なうように内部に構成されている微細チャネル（１３４）を含んでいる請求項１または８に記載の発明。
【請求項１５】
前記プレート・ターゲット（１２２）を形成する材料は、ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、炭素、及びＧａＡｓの群から選択される請求項８に記載のＸ線管（１０２）。
【請求項１６】
後方散乱モード及び透過モードでのＸ線（１５２）の発生に用いるのに適したＸ線管（１０２）であって、
高電圧源から電子ビーム（１４８）を発生するように構成されている陰極（１４０）と、
前記ビーム（１４８）を受光するように整列されているターゲットを有する回転陽極と、
前記陰極（１４０）及び前記陽極を封入しており、前記ビーム（１４８）の入射時に前記ターゲットから放出されるＸ線（１５２）の放出を可能にするように構成されている窓（１５４）を有すると共に、前記陽極を交換する接触手段を内部に有するフレーム（１４２）とを備えており、
回転軸（１３６）を有する当該Ｘ線管（１０２）用の前記回転陽極の前記ターゲットはさらに、
一群の高Ｚ材料（１２８）から選択された中実の薄型プレート・ターゲット（１２２）を含んでおり、該プレート・ターゲット（１２２）は実質的に平面状の基部表面（１３２）を含んでおり、該基部表面（１３２）は前記回転軸（１３６）から当該基部表面（１３２）の外形を画定する辺縁まで延在しており、前記プレート・ターゲット（１２２）はＸ線（１５２）を発生する１以上のターゲット材料（１２８）を含んでおり、前記プレート・ターゲット（１２２）は約１ｍｍ以下の厚みを有するＸ線管（１０２）。
【請求項１７】
前記回転軸（１３６）に実質的に垂直な方向（１３８）に前記回転陽極を並進させる手段をさらに含んでいる請求項１６に記載のＸ線管（１０２）。
【請求項１８】
前記電子ビーム（１４８）は電子ビーム（１４８）及びレーザ・ビームの一方である請求項１６に記載のＸ線管（１０２）。
【請求項１９】
前記電子ビーム（１４８）は、前記基部表面（１３２）に対して約９０°〜約２０°の間の入射角で前記ターゲット上で集束する請求項１８に記載のＸ線管（１０２）。
【請求項２０】
当該Ｘ線管（１０２）の前記フレーム（１４２）の前記窓（１５４）はベリリウムで構成されている請求項１６に記載のＸ線管（１０２）。
【請求項２１】
前記接近手段は、当該Ｘ線管（１０２）のターゲットを交換するように構成されているロード・ロック機構及び回転コンベヤ前進機構の一方を含んでいる請求項１６に記載のＸ線管（１０２）。
【請求項２２】
前記陽極は、当該Ｘ線管（１０２）の外部に配設されている軸受けを介して当該Ｘ線管（１０２）内で回転可能である請求項１６に記載のＸ線管（１０２）。
【請求項２３】
Ｘ線管（１０２）用の回転陽極を製造する方法であって、
シリコン・ウェーハ加工技術により、一群の高Ｚ材料から選択された当該プレート・ターゲット（１２２）を形成する場合のかかる技術に適した材料を用いて薄型プレート・ターゲット（１２２）を製造する工程を備えており、前記プレート・ターゲット（１２２）は回転軸（１３６）を有しており約１ｍｍ以下の厚みを含んでいる方法。
【請求項２４】
前記プレート・ターゲット（１２２）の基部表面（１３２）に、前記回転陽極の冷却を行なうように構成されている微細チャネル（１３４）を形成する工程をさらに含んでいる請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基部表面（１３２）の少なくとも一部を覆って該基部表面（１３２）上にターゲット材料（１２８）を堆積させる工程をさらに含んでおり、前記ターゲット（１２２）は高Ｚターゲット材料（１２８）を含んでいる請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ターゲット材料（１２８）を堆積させる工程は二つの異なるターゲット材料（１２８）を含んでおり、該二つの異なるターゲット材料（１２８）は、前記陽極が前記回転軸（１３６）を中心として回転するのに伴って、当該二つの異なるターゲット材料（１２８）の少なくとも一方がそこに向けられた静止した電子ビーム（１４８）の焦点に対して露出するように、前記基部表面（１３２）上で互いに対して交互配置されている請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
Ｘ線管は、医療診断撮像、医学的治療、並びに様々な医療試験及び材料分析の各業界で必須のものとなっている。典型的なＸ線管は、インダクション・モータによって回転する回転陽極構造で構成されており、円板形の陽極ターゲットを支持する片持ち梁式心軸として構成されている円筒回転子と、回転子を収容しているＸ線管の細長い頸部を包囲する銅巻線による鉄製固定子構造とを備えている。陽極アセンブリの回転子を包囲する固定子によって駆動される回転陽極アセンブリの回転子は陽極電位にある一方、固定子は接地として電気的に参照される。Ｘ線管の陰極は集束した電子ビームを形成し、電子ビームは陽極陰極間の真空空間にわたって加速されて、陽極ターゲットに衝突するとＸ線を発生する。ターゲットは典型的には、タングステン、モリブデン又はこれらの合金等の耐火性金属で製造された円板を含んでおり、このターゲットを高速で回転させながら電子ビームをターゲットに衝突させることによりＸ線が発生される。高速回転する陽極は、９，０００ＲＰＭ〜１１，０００ＲＰＭにも達し得る。
【０００２】
ターゲットのうち僅かな表面積のみが電子に衝突される。この僅かな表面積を焦点と呼び、焦点がＸ線源を形成している。ターゲット陽極に与えられるエネルギの９９％超が熱として放散する一方で、与えられたエネルギの１％を大幅に下回る分がＸ線へ変換されるため、上質のターゲット陽極には熱管理が不可欠である。ターゲット陽極に典型的に伝達されるエネルギが比較的多量であるとすると、ターゲット陽極は熱を効率的に放散し得るものでなければならないことは理解される。ターゲットに与えられる瞬間電力が高レベルである上に焦点の寸法は小さいため、Ｘ線管の設計者はターゲット陽極を回転式として、これによりターゲット陽極の大部分の領域にわたって熱束を分散させることとした。熱束を分散させる手法には、例えば回転速度を速める又はターゲット陽極の直径を大径化する等のように、焦点軌道に沿った任意の所与の位置における熱エネルギを減少させることを考慮した様々なものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ターゲット陽極を回転させ得る最高速度、及び実用的なターゲット陽極直径の寸法には実際的な限界がある。ターゲット陽極の材料は、一定の速度及び相対的に大きい直径に到ると最終的に破壊する。
【０００４】
Ｘ線管の動作条件は、ここ二十年間で大きく変化した。１９７８年１０月１０
日に付与された
【特許文献１】米国特許第４，１１９，２６１号及び１９７８年
１２月１２日に付与された
【特許文献２】米国特許第４，１２９，２４１号は両方とも、モリブデン及びモリブデン−タングステン合金で製造された回転陽極をコロンビウム及びその合金で製造された軸に接合することに充てられている。管の動作中に加えられるエネルギが次第に大きくなったため、ターゲットの組成が変化してチタン−ジルコニウム−モリブデン（ＴＺＭ（＊））（＊ＴＺＭはＭｅｔａｌｌｗｏｒｋ　Ｐｌａｎｓｅｅの商標）又は他のモリブデン合金となり、ターゲットの直径及び重量が増大し、またターゲットの裏面にヒート・シンクとして黒鉛を用いるようになった。今後の計算機式断層写真法（ＣＴ）スキャナは、走査時間を１秒回転から０．５秒回転又はそれ以下まで短縮することが可能になる。しかしながら、走査時間をこのように短縮するためには、現状の陽極設計の修正を要する可能性が極めて高い。現状のＣＴ陽極設計は二つの円板を備えており、一方は黒鉛等の熱貯蔵性の高い材質であり、第二の円板はＴＺＭ等のモリブデン合金製である。これら二つの同心の円板は鑞付け法によって接着されている。タングステン又はタングステン合金等の耐火性金属の薄膜を堆積させて、焦点軌道を形成する。このような複合基材構造は重量が４ｋｇを上回る場合がある。スキャナの回転速度が高速化するにつれて、大重量のターゲットでは軸受け材料への機械的応力が増すのみならず、焦点の下垂運動が増大し、画像アーティファクトが生ずる。
【０００５】
さらに、多重エネルギ又は多数ターゲット材質のＸ線源に対する明らかな需要が存在している。例えば、マンモグラフィでは、二つの別個の電子ビーム源と共にＭｏ及びＲｈのターゲット軌道を用いることにより画像のコントラストを強調する。しかしながら、二つの電子ビーム源と共に二つの軌道を用いると、結果的なターゲットの寸法、並びに結果的に選択せざるを得ない設計選択肢、すなわち回転子、固定子、及び支持フレームの役割を果たす真空筐体の幾つかの特徴の寸法及び質量によって、高電圧高出力Ｘ線管の機械的複雑さが増す。加えて、この設計には幾つかの制限があり、例えば、マンモグラフィの場合のように二種類の材料しか利用できず、また二つの電子ビーム源が必要とされ得る。陽極アセンブリの質量が大きいと、ターゲット材料の変更が不可能になるか或いは目下の設計目標と矛盾するものとなる。
【０００６】
従って、現行技術に対して、高速回転が可能であり、熱応力に対する感受性の低いターゲット陽極構造及び材料を提供できると望ましい。また、剥離を起こさないターゲット陽極基材上のＸ線放出性材料層を形成する新規の方法を提供できると望ましい。そして、現行のＣＴターゲット設計を、熱性能で匹敵する軽量設計であってＸ線回転陽極アセンブリに用いるのに特に適した設計で置き換えることができると望ましい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上に議論した短所及び欠点並びに他の短所及び欠点は、ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、砒化ガリウム、ガラス、又は他の市販の薄型円板基材材料を含む基材材料に選択的に堆積した一群の高Ｚ材料から選択された中実の薄型プレート・ターゲットを備えたＸ線管用の回転陽極によって克服され又は軽減される。基材材料は、単結晶形態、多結晶形態及びアモルファス形態を含んでいる。プレート・ターゲットは実質的に平面状の基部表面を含んでおり、基部表面は回転軸から基部表面の外形を画定する辺縁まで延在しており、プレート・ターゲットはＸ線を発生するターゲット材料を含んでいる。プレート・ターゲットは厚みが約１ミリ以下である。
【０００８】
代替的な実施形態では、Ｘ線管用の回転陽極を製造する方法を開示する。この方法は、シリコン・ウェーハ加工技術によって、一群の高Ｚ材料から選択されたプレート・ターゲットを形成する場合のかかる技術に適した材料を用いて薄型プレート・ターゲットを製造する工程を含んでいる。プレート・ターゲットは回転軸を含んでおり、厚みが約１ｍｍ以下である。
【０００９】
以上に議論した本発明の特徴及び長所並びに他の特徴及び長所は、当業者であれば以下の詳細な説明及び図面から認知し理解されよう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実例を示す図面では、類似の要素は各図面で類似の参照番号を付してある。
【００１１】
図１には、Ｘ線イメージング・システム１００が示されている。イメージング・システム１００はＸ線源１０２とコリメータ１０４とを含んでおり、検査対象構造１０６をＸ線フォトンで照射している。例として述べると、Ｘ線源１０２はＸ線管であってよく、検査対象構造１０６は患者、試験ファントム又は他の試験対象の無生物であってよい。
【００１２】
Ｘ線イメージング・システム１００はまた、処理回路１１０に結合されている画像センサ１０８を含んでいる。処理回路１１０（例えば、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ又はカスタムＡＳＩＣ等）はメモリ１１２及び表示器１１４に結合している。メモリ１１２（例えば、ハード・ディスク、フレキシブル・ディスク、ＣＤＲＯＭ及びＥＰＲＯＭ等の１以上を含む）は、高エネルギ・レベル画像１１６（例えば、１１０ｋＶｐ〜１４０ｋＶｐ、５ｍＡｓでの照射後に画像センサ１０８から読み出された画像）及び低エネルギ・レベル画像１１８（例えば、７０ｋＶｐ、２５ｍＡｓでの照射後に読み出された画像）を記憶している。メモリ１１２はまた、処理回路１１０によって実行される命令を記憶しており、画像１１６〜１１８内の幾つかの形式の構造（例えば、骨又は組織構造）を打ち消す。これにより構造打ち消し後の画像１２０が形成されて表示される。
【００１３】
図２には、Ｘ線管１０２に用いるのに適した典型的な従来技術のＣＴ陽極ターゲット１２２が示されている。現行のＣＴ陽極１２２の設計は、二つの円板１２４及び１２６を含んでいる。一方の円板１２６は黒鉛等の熱貯蔵性の高い材質であり、第二の円板１２４はチタン−ジルコニウム−モリブデン（ＴＺＭ（＊））（＊ＴＺＭはＭｅｔａｌｌｗｏｒｋ　Ｐｌａｎｓｅｅの商標）等のモリブデン合金製である。これら二つの同心の円板は鑞付け法によって接着されている。タングステン又はタングステン合金等の耐火性金属の薄膜を堆積させて、焦点軌道１２７を形成する。このような複合基材構造は重量が４ｋｇを上回る場合がある。スキャナの回転速度が高速化するにつれて、大重量のターゲットでは軸受け材料への機械的応力が増すのみならず、焦点の下垂運動が増大し、画像アーティファクトが生ずる。
【００１４】
本開示は、既存のＣＴスキャナ・システムの黒鉛材料を置き換える特化型シリコン・ウェーハ加工材料構造を提案する。本開示は、当業界で周知の既存のシリコン・ウェーハ工程及び技術の利用を回転ターゲットに応用して、薄型軽量の陽極構造を実現することを提案する。
【００１５】
図３は、薄型プレート・ターゲット陽極１２２の一実施形態を遠近図で示す。ターゲット陽極１２２は基材１３０で構成されている。基材１３０の実質的に平面状の基部表面１３２に、Ｘ線放出性ターゲット材料１２８が堆積している。基部表面１３２には好ましくは、微細チャネル１３４が設けられており、プレート・ターゲット１２２が回転するときに冷却を行なう。冷却用微細チャネル１３４は約１０ｋＷ〜約１００ｋＷを扱うことが可能であり、例えばターゲット材料支持部の役割を果たすシリコン基材１３０をエッチング又はフォトレジストすることにより基材構造に加工することができる。この冷却手法によって、大きい熱束をターゲット陽極１２２から放散することが可能になる。この形式のターゲット陽極のＸ線放出性ターゲット材料１２８は、化学気相堆積（ＣＶＤ）又は物理気相堆積（ＰＶＤ）等の手法を用いて堆積する。両方ともシリコン・ウェーハ加工では周知の手法である。二つの異なるＸ線放出性材料Ａ及びＢが好ましくは互いに対して交互の態様で堆積して、一つの焦点軌道に交互に配列した材料を形成する。このようにして、陽極１２２が回転軸１３６を中心として回転するときに、基部表面１３２に集束した電子ビーム（図示されていない）が放出性材料Ａ又はＢのいずれかに衝突して、それぞれの焦点軌道から異なるスペクトル内容のＸ線発生を行なう。代替的な実施形態では、放出性材料Ａ及びＢを互いに対して同心状に配設して、二つの放出性材料Ａ又はＢの一方に衝突するように各々集束した１よりも多い電子ビームを用いることもできる。但し、好ましくは、一つの電子ビームを用いて、ターゲット陽極１２２を軸１３６に垂直な方向１３８に並進可能とし、陽極１２２が方向１３８に並進するのに伴って、基材表面１３２に同心状に配設されている一定数の異なる焦点軌道にビームを集束させる。加えて、放出性材料Ａ及びＢを図３に示すように交互配置（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）すると共に回転ターゲット陽極１２２を方向１３８に並進可能にすると、集束した電子ビームを基部表面１３２上に配設されているターゲット材料１２８の実質的にすべてに向けることができる。ターゲット材料１２８として２よりも多い放出性材料を利用してもよいことが理解されよう。同様に、基材１３０及び放出性ターゲット材料１２８が同体であって、高Ｚ材料から製造された一体基材型の薄型プレート・ターゲット陽極１２２を形成してよいことも理解されよう。基材１３０は、次の材料のうち１以上の組み合わせを含めて、ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、炭素及びＧａＡｓの１で構成されている。
【００１６】
図４には、多数の材料Ａ及びＢを図３に示す表面１３２に堆積させたプレート・ターゲット１２２が、Ｘ線源１０２として汎用的構成の陰極１４０及びＸ線管挿入部１４６の周囲フレーム表面１４２と協働するものとして図示されている。陰極１４０は電子ビーム１４８を発生し、電子ビーム１４８は薄型回転プレート・ターゲット１２２の基部表面１３２に入射する。図３に示すように、ターゲットは、ターゲット表面１３２上で回転中心１３６から半径状に隔設されている二つの焦点軌道（すなわちＡ及びＢ）を有している。好適実施形態では、異なるターゲット材料Ａ及びＢを図３に示すようにＡ、Ｂ、Ａ、Ｂ等と交互配置する。本実施形態では、現行のＸ線管設計の例と同様に高電圧をグリッド制御又はパルス制御することにより電子ビーム１４８をゲート制御して、電子ビーム１４８の焦点に対して露出した軌道部分の到達に一致させる。この構成の二つの材料Ａ及びＢはターゲットの回転軸の前進を考慮に入れたものであり、回転軸１３６に実質的に垂直な方向での円板１２２の並進によって薄型ターゲット円板の全体の利用を可能にしている。
【００１７】
図４は、後方散乱型Ｘ線発生を示しており、例えば、電子がターゲット材料（すなわちＡ及びＢ）に入射すると、Ｘ線１５２が材料の最上層の基部表面１３２から射出されて、フレーム１４２に配設されているベリリウム窓１５４によって挿入部１４６から出る。薄型回転ターゲット１２２を用いて透過モードでＸ線を発生させることもできる。また、ターゲット材料１２８の肉厚層の代わりに高Ｚ材料の薄層を堆積させることが可能である。入射した電子は材料１２８に衝突して、制動放射過程によってＸ線１５２を発生し、Ｘ線１５２は材料１２８の薄層の裏面から発散する。基材１３０の厚み、密度、原子数及びエネルギによる付随する濾波作用が存在することが理解されよう。例えば、ターゲット材料１２８の薄層をケイ素等の基材１３０に直接堆積させることができる。ケイ素はＺ＝１４であり、このようなものとして、Ｘ線１５２を０．１５ｍｍ程度のＣｕ（ＣＴ管の場合）によるＸ線管挿入部についての全濾波作用の典型的許容値よりも遥かに小さい濾波作用下に置く。ケイ素は半導体基板材料として広く用いられていることが理解されよう。このようなものとして、微視構造のエッチング、フォトレジスト及びアーキテクチャの周知の手法をターゲット域の所望の任意の構成の堆積に対して容易に用いることができる。
【００１８】
処置及びプロトコル、並びにアンジオグラフィに現在用いられているようなエネルギ依存型ディジタル画像サブトラクション方法の広範な選択肢のために、２よりも多い材料を堆積させることができる。多くの異なる材料を、当該材料及び特定の堆積手法向けに設計した表面上に又は凹部内若しくは陥没内に堆積させることができ、かかる材料としては好ましくはＷ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｕ、Ｐｂがあるがこれらに限定されない。他の例示的な実施形態では、他の適当な材料の一覧として、原子番号Ｚの降順でＴａ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｇ、Ｖ、Ｃｏ、Ｃｕ等の金属がある。他のターゲット技術応用では、高性能セラミクスを選択により用いる。ターゲットに一種、二種又はこれよりも多い材料のいずれを用いるかを問わず、電子ビームの電圧及び電流を変化させて、所望の画像、モダリティ、生理学的性質及び関連する病状に応じて最適なコントラスト対線量及びスペクトル内容を発生させることができる。
【００１９】
図３に戻って、実施形態の一例では、ターゲット陽極は約３００ｍｍの直径を有する１ｍｍ厚１６０のケイ素で構成されて、製造、荷重、並びに加速／減速及び熱負荷に関連する機械的応力に耐えるのに必要な機械的安定性を備えるようにする。現状の自動式半導体製造手法を応用してかかるターゲットを大量生産することができる。かかる例示的なケイ素ターゲット１２２の質量は約０．１４ｋｇであり、現在公知の高出力ＣＴＸ線管ターゲットの約４０分の１である。ターゲット円板１２２が軽量であることから、半導体製造の回転機構に習用されている高速スピンドル技術を用いることが可能になる。これらのスピンドル機構には、磁性流体のフィードスルーによる従来の（ハイブリッド型）軸受け技術、又は低蒸気圧真空グリースによる（真空内）軸受けがある。また、ターゲットが軽量であることにより、一つのターゲットについて使い捨て又は一回切りの処置又はプロトコルの利用が可能になる。例えば、様々なターゲットを搭載した回転コンベヤ（ｃａｒｏｕｓｅｌ）を選択によりＸ線管挿入部１４６に用いることができる。代替的には、ロード・ロック（ｌｏａｄ−ｌｏｃｋ）構成を用いてターゲットをＸ線管から出し入れすることができる。
【００２０】
図５について説明する。電子ビーム１４８は、基部表面１３２に対して約２０°〜約９０°（すなわち法線入射）にわたる角度でターゲット材料１２８に入射している。実験により、ターゲットに蓄積した単位熱当たりのＸ線出力の最適値は約２０°において生ずることが判明した。
【００２１】
代替的な実施形態では、レーザ・アブレーション・プラズマＸ線発生を選択により薄型回転ターゲット１２２と共に用いる。矢印１６６で示す方向への陽極１２２の並進の手段としての機械的軸前進機構と共に薄型回転円板ターゲット１２２を用いると、Ｘ線発生のアブレーション手法に特によく適する。アブレーション方法は破壊型であり、圧力撓み及びターゲット放出物の管理が問題である。十分なポンプ排出（能動的手段によるか、又はバルク若しくは表面ゲッタ技術によるかを問わず）によって圧力によるこれらの問題を軽減する。典型的にはバッフルを用いて標的分子が描く直線経路を限定するが、Ｘ線透過窓１５４の汚染が生ずる可能性がある。一旦ターゲットを用いたら、上述のロード・ロック法又は円形コンベヤ前進法のいずれかによってターゲットを取り去り交換することができる。
【００２２】
電子ビーム又はレーザ・ビーム用の照射システムには一定量の機械的剛性が要求されることが理解されるが、軽量陽極及びターゲットには多くの重要な利点がある。ターゲットの質量が小さいことは、ターゲット回転を駆動するモータ要素の質量が小さくなることを意味している。従って、回転子及び固定子が従来の４ｋｇ〜６ｋｇのターゲット・アセンブリのように大型化する必要がない。これにより、合計材料経費、並びに製造及び加工に関わる経費が減少する。半導体製造技術を投入してこの特定の技術的課題を達成することができる。ターゲットを回転させるために必要とされる電源が小型化し、Ｘ線管挿入部１４６に必要とされる電力が小さくなる。電源が小型化するとまず経費が減少し、高電圧発生器の占めるスペースが小さくなる。さらに、線、コネクタ及び関連するハードウェアの経費が減少する。軸受けは軽量となり、摩耗が少なくなり、大幅に静音になる。軸受けが小型化すると、材料の観点で製造経費が減少し、加工経費も減少する。ターゲットの重量軽減には高速回転が必然的に伴う。このことは、従来の軌道温度計算アルゴリズムによって解析した場合のピーク焦点温度が低下することを意味する。軌道／ターゲット材料の分布は従来の肉厚のターゲットと比較すると異なっているが、Ｘ線出力を保持しながら温度を少しでも有意に低下させることは重要な利点である。軸受けは密封軸受け形式のものであってよい。軸受け自体が、比較的低圧が必要とされるチェンバに露出しないので、軸受けの性能を最適化するために多様な潤滑剤及び静音化対策を採用することができる。
【００２３】
好適実施形態を参照して本発明を記載したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を施し、また本発明の要素を均等構成で置換し得ることが理解されよう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱せずに多くの改変を施して具体的な状況又は材料を本発明の教示に合わせて構成することができる。従って、本発明は、本発明を実施するのに想到される最良の態様として開示した特定の実施形態に限定されているのではなく、特許請求の範囲に属するすべての実施形態を包含しているものとする。さらに、第一、第二等の用語の使用は順序又は重要性を表わすものでは全くなく、一つの要素を他の要素から識別するために用いられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線イメージング・システムの高レベルの線図である。
【図２】典型的には炭素材料（例えば黒鉛）で構成されている基材を含む従来技術のターゲット陽極の輪郭断面図である。
【図３】ＡＢＡＢＡＢのパターンで二つの異なるターゲット材料を内部で交互配置したターゲット陽極の例示的な実施形態の遠近図である。
【図４】図３のターゲット陽極の部分図を示すＸ線管の模式図である。
【図５】二つの電磁波ビーム入射角、並びにターゲット陽極の回転及び並進に関連する軸を示す図３のターゲット陽極の模式図である。
【符号の説明】
１００　Ｘ線イメージング・システム
１０２　Ｘ線源
１０４　コリメータ
１１６　高エネルギ・レベル画像
１１８　低エネルギ・レベル画像
１２０　構造打ち消し後の画像
１２２　ＣＴ陽極ターゲット
１２４　合金製円板
１２６　黒鉛製円板
１２７　焦点軌道
１２８　Ｘ線放出性ターゲット材料
１３０　基材
１３２　基部表面
１３４　微細チャネル
１３６　回転軸
１３８　並進方向
１４０　陰極
１４２　フレーム表面
１４６　Ｘ線管挿入部
１４８　電子ビーム
１５２　Ｘ線
１５４　ベリリウム窓
１６０　陽極厚み（１ｍｍ）
１６６　陽極並進方向
【図１】
2004006348.tif 000003
【図２】
2004006348.tif 000004
【図３】
2004006348.tif 000005
【図４】
2004006348.tif 000006
【図５】
2004006348.tif 000007