(57)【要約】【課題】  取換え及び位置合わせ作業が容易なカソードを備え、オイルフリーであり、容易に分解し再組立てすることができる電子供給源を提供する。【解決手段】  絶縁されたレセプタクル（１０２）は、真空チャンバ（１５２）内に取付けられる。レセプタクル取付けフランジ（１２２）を使用して、電子ビーム軸線（８２）と該電子ビーム軸線と交差する横方向平面とを有する座標系を確定する。アダプタ（１８６）は、座標系に対して５自由度で調節可能である。カソード（１４９）と集束電極（１３２）とは、少なくとも４自由度で調節可能であり、アダプタ上に取付けられるのに先立って、互いに対して事前に位置合わせされる。アノード（９０）は、座標系に関してカソードから予め定められた距離に位置合わせされる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部おけるフランジ（１５６）と反対側端部におけるアノード取付け面（１６４）とを有し、それ貫通して延びる電子ビーム軸線（８２）を有する、その内部に真空を維持している真空チャンバ（１５２）と、
前記フランジ（１５６）に固定されたレセプタクル取付けフランジ（１２２）を有し、前記レセプタクル取付けフランジが前記電子ビーム軸線（８２）に対して垂直な横方向平面を確定するレセプタクル面（Ａ）を有する、絶縁されたレセプタクル（１０２）と、
前記真空に露出されたアノード面（９２）を有する、前記真空チャンバ（１５２）内に設けられたアノード（９０）と、
前記真空に露出された放射面（１４８）を備えたエミッタを有し、前記電子ビーム軸線（８２）に沿って前記アノード（９０）と互いに位置合わせされた、前記真空チャンバ（１５２）内に設けられたカソード（１４９）と、
前記電子ビーム軸線（８２）に対して所定の配向及び位置に前記カソード（１４９）を保持する、前記真空チャンバ（１５２）内で前記レセプタクル（１０２）に取付けられたアダプタ（１８６）と、
前記電子ビーム軸線（８２）と前記横方向平面とに対して５自由度で前記アダプタ（１８６）を移動させるように分散配置された、該アダプタ（１８６）に取付けられた調節部材（１８８）と、
を含むことを特徴とする電子供給源（１５０）。
【請求項２】
前記カソード（１４９）を前記電子ビーム軸線（８２）に対して前記横方向平面内で移動させる調節部材（１１８）を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項３】
前記レセプタクル取付けフランジ（１２２）が、外径（Ｂ）を有し、前記電子ビーム軸線（８２）が、前記外径（Ｂ）に基づいて確定される
ことを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項４】
前記調節部材（１８８）が、前記電子ビーム軸線（８２）に沿って前記アダプタ（１８６）を前記アノード面（９２）に向かう方向及び該アノード面から離れる方向に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項５】
前記調節部材（１８８）が、前記電子ビーム軸線（８２）に対して前記アダプタ（１８６）の角度配向を調節することを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項６】
側縁部（１５１）を有しかつ前記カソード（１４９）に取付けられた集束電極（１３２）を更に含み、前記集束電極（１３２）が、前記アダプタ（１８６）と面接合するように構成され、前記カソード（１４９）が、前記側縁部（１５１）に対して横方向に調節可能であることを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項７】
外縁部（１４６）を有しかつ前記カソード（１４９）に取付けられた集束電極（１３２）を更に含み、前記集束電極（１３２）が、その中に取付けられた少なくとも３つのレベラ（１４５）を有し、前記少なくとも３つのレベラ（１４５）が、前記外縁部（１４６）と前記放射面（１４８）との間の距離を調節することを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項８】
前記カソード（１４９）に取付けられた集束電極（１３２）を更に含み、前記カソード（１４９）が、前記エミッタ（１４８）の側縁（１５３）に対して横方向に調節可能であることを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項９】
前記アダプタ（１８６）に取付けられたネジ（１９２）を更に含み、前記ネジ（１９２）が、前記アダプタ（１８６）を位置合わせされた位置において前記レセプタクル（１０２）に固定するための第２の固定機構を形成することを特徴とする、請求項１に記載の電子供給源（１５０）。
【請求項１０】
電子供給源（１５０）を位置合わせするための方法であって、
面（Ａ）と外径（Ｂ）とを備えたレセプタクル取付けフランジ（１２２）を有する絶縁されたレセプタクル（１０２）を、真空チャンバ（１５２）内に取付ける段階と、
前記レセプタクル（１０２）を貫通して延びる電子ビーム軸線（８２）を、前記外径（Ｂ）に基づいて確定する段階と、
前記電子ビーム軸線（８２）に対して交差する横方向平面を、前記面（Ａ）に基づいて確定する段階と、
アダプタ（１８６）の一端部を前記レセプタクル（１０２）に取付ける段階と、
放射面（１４８）を更に含むカソード（１４９）と外縁部（１４６）を有する集束電極（１３２）とを組立てて、カソード−集束電極アセンブリ（１３０）を形成する段階と、
前記カソード（１４９）と前記集束電極（１３２）とを、前記外縁部（１４６）と前記放射面（１４８）とに対して少なくとも４自由度で事前に調節する段階と、
前記カソード−集束電極アセンブリ（１３０）を前記アダプタ（１８６）に取付ける段階と、
前記電子ビーム軸線（８２）に対して前記カソード（１４９）と互いに位置合わせされたアノード（９０）を、前記真空チャンバ（１５２）に取付ける段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記アダプタ（１８６）内に取付けられた調節部材（１８８）を使用して、該アダプタ（１８６）を前記電子ビーム軸線（８２）と前記横方向平面とに対して５自由度で調節する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アダプタ（１８６）内に取付けられた調節部材（１９０）を使用して、該アダプタ（１８６）を前記横方向平面内で移動させ、該アダプタ（１８６）を前記カソード−集束電極アセンブリ（１３０）とは独立して調節する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に診断用イメージングに使用される電子ビーム断層撮影（ＥＢＴ）スキャナに関する。より具体的には、本発明は、ＥＢＴスキャナ内で電子ビームを作り出すために使用される電子供給源アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
診断用イメージングシステムは、Ｘ線システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、超音波システム、電子ビーム断層撮影（ＥＢＴ）システム、磁気共鳴（ＭＲ）システム等々のような多様なイメージングシステムを包含する。診断用イメージングシステムは、例えば患者を透過するＸ線のようなエネルギー源に露出することにより、患者のような対象物の画像を生成する。生成された画像は、多くの目的のために使用することができる。例えば、対象物内部の欠陥を検出することができる。更に、内部構造又は整合における変化を判定することができる。対象物内における流体流も表現できる。更に画像は、対象物内部における物の存在又は非存在を示すことができる。診断用イメージングから得られる情報は、医療及び製造を含む多くの分野にその用途を有する。
【０００３】
ＥＢＴシステムは、電子の高エネルギービームを使用してターゲットに衝突させて、画像形成しようとしている対象物を照射するためのＸ線を発生する。電子がターゲットに衝突する点は、「ビームスポット」と呼ばれる。電子ビームは、「調整」及び／又は補正されて、誤差を最小化し、ビームスポットをより正確に生成することができる。
【０００４】
参考文献としてその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５，７１９，９１４号及び第６，２０８，７１１号に記載されているように、電子ビームは、真空ハウジングチャンバの上流端に置かれた電子供給源によって生成される。電子供給源のカソード上の大きな負電位（例えば、−１４０ｋＶ）により、電子ビームが該電子ビームの軸線に沿って下流方向に加速される。更に下流において、磁界集束コイルと四極コイルと偏向コイルとを含むビーム光学システムが、Ｘ線を発生するターゲットに沿って走査するようにビームを集束かつ偏向させる。
【０００５】
カソードは、電子供給源内で最も損傷し易い部品であって、通常に使用された場合には約１０ヶ月の寿命を有する。不都合なことに、カソードは、例えば事故、過電圧状態、又は真空喪失により破壊されることもある。故障時には、改修及び／又は修理のために、電子供給源アセンブリを取り外して、工場施設へ戻さなくてはならない。従来の電子供給源は、例えば１つ又はそれ以上のセラミック−金属間密閉部材の位置において電子供給源ハウジングを切り開かなくてはならないように構成されてきた。カソードは、アセンブリ内で取換えられ、次いで電子ビーム軸線に位置合わせされる。カソードを位置合わせした後に、電子供給源ハウジングのセラミック−金属間密閉部材が取換えられる。従ってカソードの取換えは、時間と費用のかかる再組立て及び位置合わせ作業を必要としてきた。
【０００６】
これに加えて、従来の電子供給源における高電圧接続には、高電圧レセプタクルを含むオイルタンクが利用されてきた。オイルの除去及び追加は、修理及び改修作業に更なる複雑さを加え、時間を消費してきた。
【特許文献１】米国特許第５，７１９，９１４号
【特許文献２】米国特許第６，２０８，７１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、これまでに遭遇した上記の諸問題を解決した、取換え及び位置合わせ作業が容易なカソードを備え、オイルを必要とせず（オイルフリーであり）、容易に分解し再組立てすることができる電子供給源を提供する方法及び装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
少なくとも１つの実施形態によると、電子供給源が提供される。この電子供給源は、その内部に真空が維持された真空チャンバを含む。電子ビーム軸線が、真空チャンバを貫通して延びる。絶縁されたレセプタクルが、真空チャンバ内に取付けられ、電子ビーム軸線に対して垂直な横方向平面を確定する面を備えたレセプタクル取付けフランジを有する。アノードとカソードとが、真空チャンバ内に設けられ、互いに位置合わせされる。アダプタは、電子ビーム軸線と横方向平面とに対して５自由度で調節可能である。アダプタは、電子ビーム軸線と横方向平面とに対して予め定められた配向及び位置にカソードを保持する。
【０００９】
少なくとも１つの実施形態によると、電子供給源を位置合わせする方法が提供される。この方法は、面と外径とを備えたレセプタクル取付けフランジを有する絶縁されたレセプタクルを、真空チャンバ内に取付ける段階を含む。電子ビーム軸線が、外径に基づいて確定され、レセプタクルを貫通して延びる。横方向平面が、上記の面に基づいて確定され、電子ビーム軸線に対して交差する。アダプタの一端部は、レセプタクルに取付けられる。カソード−集束電極アセンブリが組立てられ、放射面を備えたカソードと外縁部を備えた集束電極とを含む。カソードと集束電極とは、外縁部と放射面とに対して少なくとも４自由度で事前に調節される。カソード−集束電極アセンブリは、アダプタに取付けられる。アノードは、真空チャンバに取付けられ、電子ビーム軸線に沿ってカソードと位置合わせされる。
【００１０】
少なくとも１つの実施形態によると、電子供給源を組立てかつ位置合わせする方法が提供される。この方法は、絶縁されたレセプタクルを回転インデックス台上に取付ける段階を含む。少なくとも１つの高さゲージと少なくとも１つのダイヤルインジケータとが、回転インデックス台と共に使用される。レセプタクルは、外径と面とを備えた取付けフランジを有する。電子ビーム軸線が、外径に基づいて確定され、横方向平面が、上記の面に基づいて確定され、該横方向平面は、電子ビーム軸線と交差する。アダプタがレセプタクルに取付けられる。アダプタは、電子ビーム軸線に対して軸方向に調節されて、上記の面とアダプタ上縁部との間を予め定められた距離にする。アダプタは、電子ビーム軸線に対して横方向平面内で調節され、かつ横方向平面に対して角度調節される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の上記の趣旨、及び幾つかの実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付図面と関連させて読むことにより、一層よく理解できるであろう。本発明を説明するために、図面には幾つかの実施形態が示されている。しかしながら、本発明は添付図面に示された配置及び構成に限定されるものではないことを理解されたい。
【００１２】
以下の詳細な説明は、電子ビーム断層撮影（ＥＢＴ）イメージングシステムに関して行う。本発明は、その他のイメージングシステム及びその他の電子ビームシステムにも使用できることを理解されたい。
【００１３】
図１及び図２は、汎用電子ビーム断層撮影（ＥＢＴ）スキャナをシステム８として示している。ＥＢＴスキャナの動作の理解を得るために、図１及び図２の両方を参照しながらシステム８について説明する。システム８は、真空チャンバハウジング１０を含み、この真空チャンバハウジング１０内において、電子ビーム１２が、上流領域３４内に置かれた電子供給源３２のカソードにおいて、おそらく−１４０ｋＶの高電圧に応答して生成される。次に電子ビーム１２は、磁気レンズ３９とコイル４２とを含む光学システム３８により、前方下方部分１６内に置かれた少なくとも１つの円形ターゲット１４を走査するようにされる。
【００１４】
集束された電子ビーム１２により走査される時、ターゲット１４は、Ｘ線１８の運動扇形ビームを放射する。次にＸ線１８は、被検体２０（例えば患者又はその他の対象物）の領域を透過して、直径の反対側に置かれた検出器アレイ２２に当たる。検出器アレイは、コンピュータシステム（図１において矢印２４で示す）へデータを出力し、該コンピュータシステムは、データを処理して記録し、ビデオモニタ２６上に被検体のスライスの画像を生成する。第２の矢印２４で示すように、コンピュータシステムはまた、システム８を制御しかつ該システム内における電子ビーム１２の生成を制御する。
【００１５】
ハウジング１０内のガスは、電子ビーム１２が存在する時、陽イオンを発生する。陽イオンは、下流の自己集束領域３６においては有益ではあるが、上流の自己拡非集束領域３４内では除去（或いは、少なくとも適切に制御）されなければならない。
【００１６】
ビーム光学システム３８が、ハウジング１０の外側及び内側に取付けられており、磁気レンズ３９と、偏向コイル及び四極コイル（併せて、コイル４２）と、電極アセンブリ４４とを含む。磁気レンズ３９とコイル４２とは、ビームスポットがターゲット１４のうちの１つを走査する時に、最終ビームスポットの成形を助ける集束作用に寄与する。電極アセンブリ４４は、上流領域内で陽イオンを制御する。
【００１７】
電極アセンブリ４４は、電子ビーム１２がＺ軸２８に沿って電極アセンブリ４４を軸方向に通過するように、電子供給源３２とビーム光学システム３８との間でハウジング１０内に取付けられる。Ｚ軸２８は、チャンバ１０内のビーム光学システム３８の上流では電子ビーム１２と同軸であるのが理想的である。Ｚ軸２８はまた、チャンバ１０の長手方向軸線も表し、かつ電極アセンブリ４４及びビーム光学システム３８の対称軸も表している。
【００１８】
図３は、レセプタクルアセンブリ１００の断面図を示している。レセプタクルアセンブリ１００は、レセプタクル取付けフランジ１２２と、カソード取付けフランジ１５８と、絶縁されたレセプタクル１０２とを含み、該レセプタクル１０２は、中空コアを備えた円筒体である。絶縁されたレセプタクル１０２は、セラミック材料又はその他の剛性のある絶縁材料で作ることができる。中空コアの１つの部分８６は円錐状部分１１２を形成し、他方、中空コアの部分９６は実質的にカップ状である。絶縁されたレセプタクル１０２の円錐状部分１１２は、レセプタクル取付けフランジ１２２からカップ状部分９６まで延びる。図３乃至図１０に示した多数の部品は、ネジや接合具などの部品を除けば電子ビーム軸線８２の周りで回転対称であることを理解されたい。
【００１９】
絶縁されたレセプタクル１０２は、中間のテーパ付き部分９８を含んでおり、実質的に均一な厚さに形成され、他方、基部９９は、より分厚く形成されて、円形状のセラミック−金属アダプタ１０８によりレセプタクル取付けフランジ１２２にろう付けされる。絶縁されたレセプタクル１０２の外端部８８は、第２のセラミック−金属アダプタ１０９によりカソード取付けフランジ１５８にろう付けされる。均一な厚さは、セラミック−金属アダプタ１０８、１０９をろう付けする際に、絶縁されたレセプタクル１０２がひび割れを生じるのを防ぐ助けをする。
【００２０】
レセプタクルアセンブリ１００は、絶縁されたレセプタクル１０２の開放されたカップ状部分９６内に挿入された電気的に共通なシェル１０４を含む。この電気的に共通なシェル１０４は、カソード取付けフランジ１５８に熔接される。電気的に共通なシェル１０４には、スリーブ１２６が接合される。ネジ孔１２８を有するクロスバー１２０が、スリーブ１２６により保持される。シェル１０４は、ロッド１１０と同心に配置されかつ該ロッドを囲む。ギャップ１０６が、ロッド１１０をスリーブ１２６から隔て、またスリーブ１２６をシェル１０４から隔てる。ギャップ１０６は、周囲空気で満たされる。
【００２１】
電圧発生器（図示せず）からの−１４０ｋＶ源のような電圧源が、高電圧コネクタ１２４に接続される。高電圧コネクタ１２４は、円錐状部分１１２内に挿入される。高電圧コネクタ１２４と円錐状部分１１２との間にエアフリーの接合面を形成するために、誘電性グリース１１３が利用される。
【００２２】
電気ピン１１４の一端部が、高電圧コネクタ１２４のラジアル接点６４と面接触する。電気ピン１１４の他端部は、クロスバー１２０のネジ孔１２８を貫通して挿入されて、ロッド１１０と電気接続する。ロッド１１０は、スリーブ１２６を貫通しかつ絶縁されたレセプタクル１０２の開放カップ状部分９６を超えて延びる。ロッド１１０は、銅又はその他の導電性材料で作ることができる。ロッド１１０は、一端部に湾曲凹部８０を有し、ヒータ電力をカソード−集束電極アセンブリ１３０（図４）に伝える。
【００２３】
図４は、カソード−集束電極アセンブリ１３０を示している。カソード−集束電極アセンブリ１３０は、放射面１４８を有するカソード１４９と集束電極１３２とを含む。カソード１４９は、電子供給源アセンブリ１５０（図６）内にカソード−集束電極アセンブリ１３０を取付けるのに先立って、集束電極１３２に対して事前に位置合わせされる。
【００２４】
カソード１４９と集束電極１３２とを事前に位置合わせするために、レベラのような調節部材を使用することができる。レベラは、外面上にネジ切りされた中空円筒状ファスナである。３つのレベラ１４５（図には１つが示されている）が、カソード１４９の周りに等間隔に配置され、これらのレベラ１４５を使用して、それぞれの回転量を変えて該レベラ１４５を調節することなどによって、集束電極１３２の外縁部１４６が放射面１４８と平行になるようにその角度の位置合わせを調節する。レベラ１４５はまた、それぞれを同量だけ回転させて該レベラ１４５を調節することなどによって、集束電極１３２を移動させて軸方向における位置合わせを調節して、放射面１４８と外縁部１４６との間を予め定められた距離Ｌ3にするためにも使用される。ネジ１４０が、各レベラ１４５の中空内部に螺入されて、調節完了後に締付けられる。３つのジャッキネジ１２７が、カソードマウント１４３内に螺入されて集束電極１３２の背部を押して、カソード１４９と集束電極１３２とを適正な位置合わせ状態に保つ第２の固定機構を形成する。
【００２５】
図４に示すように、電子ビーム軸線８２の位置は、放射面の側縁１５３に対して定められる。側縁１５３に対してカソード１４９を横方向に（Ｘ−Ｙ平面内において）調節するために、４つの固定ネジ１３１（図には１つが示されている）を使用することができる。
【００２６】
カソード１４９は、使用するにつれて劣化し、従って周期的に取換えなくてはならないから、カソード−集束電極アセンブリ１３０を事前に位置合わせすることは有利である。従って、カソード−集束電極アセンブリ１３０のような、カソード１４９を含むサブアセンブリを事前に位置合わせしたサブアセンブリで置き換える能力を持つことは、カソード１４９及びカソード−集束電極アセンブリ１３０の位置合わせ、取換え及び／又は修理を単純化して、それに要する時間を短縮する。
【００２７】
図４において、カソード保持部材１３３は、３つのネジ１４２でカソードマウント１４３に取付けられる。カソード保持部材１３３には、カソード接点支持体１３５が３つのネジ１４４で取付けられる。ネジ１４４は、セラミック絶縁材１２９により電気的に絶縁される。カソード接点１３９は、ギャップ１３７によりカソード接点支持体１３５から隔てられ、ネジ１３８により所定の位置に保持される。スプリング１３４が、カソード接点１３９とカソード接点支持体１３５との間に取付けられて、カソード接点１３９をロッド１１０の湾曲凹部８０（図３）内に着座させるための力を与える。螺旋状の銅製導電体１３６が、抵抗の低い電気接続を形成し、カソード接点支持体１３５とカソード接点１３９との間でカソードヒータ電圧を伝える。
【００２８】
図５は、アノードアセンブリ９０を示している。アノードアセンブリ９０は、アノード本体９３とアノード取付け板９４とを含む。アノードアセンブリ９０はまた、電子ビーム１２（図２）から陽イオンを除去するイオン清掃電極（ＩＣＥ）８４を含むことができる。アノード本体９３は、電子ビーム１２がその中を通過する孔９７を有するアノード前面９２を有する。取付け板９４は、電子ビーム軸線８２に対して垂直な面９１に沿った誤差が予め定められた許容範囲内になるように作製される。
【００２９】
図６は、電子供給源アセンブリ１５０を示す。電子供給源アセンブリ１５０は、それぞれ既に図３乃至図５に示されかつ真空チャンバ１５２内に取付けられたレセプタクルアセンブリ１００と、カソード−集束電極アセンブリ１３０と、アノードアセンブリ９０とを含む。カソード−集束電極アセンブリ１３０は、真空チャンバ１５２の一端部により支持され、アノードアセンブリ９０は、該真空チャンバ１５２の反対側端部により支持される。
【００３０】
真空チャンバ１５２は、一端部においてフランジ１５６に取付けられた管体７０で構成される。フランジ１５６は、レセプタクルアセンブリ１００の取付けフランジ１２２に取付けられる。管体７０の他端部は、アノード取付け面１６４を組み込んだフランジ７４に取付けられる。管体７０はまた、真空ポンプ（図示せず）を取付けるための小管取付けフランジ１６６を含む。フランジ１６６に取付けられた真空ポンプは、真空チャンバ１５２内の真空を維持するために使用される。絶縁されたレセプタクル１０２は、レセプタクル取付けフランジ１２２に固定されて、真空チャンバ１５２内で懸吊される。カソード−集束電極アセンブリ１３０は、レセプタクルアセンブリ１００の端部に取付けられたアダプタ１８６に取付けられる。アノードアセンブリ９０は、取付け板９４をフランジ７４の取付け面１６４に取付けることにより、真空チャンバ１５２内に取付けられる。アノード前面９２及び放射面１４８は双方とも、チャンバ１５２内部の真空に露出される。
【００３１】
上方及び下方電界電極１６０、１６１が、アダプタ１８６の両端部に取付けられる。電界電極１６０、１６１は、管状であって、アダプタ１８６を取り巻いている。電界電極１６０、１６１は、それぞれフレア端部１６２、１６３を含む。電界電極１６０は、アダプタ１８６を超えて延び、アノードアセンブリ９０の一部分に接触することなくこれを取り囲む。電界電極１６１は、電気ピン１１４を超えてレセプタクル取付けフランジ１２２に向かって延びる。
【００３２】
幾つかの電圧が、高電圧コネクタ１２４を介して電源（図示せず）により電子供給源アセンブリ１５０に供給される。高電圧コネクタ１２４は、円錐状部分１１２内に挿入されて、電気ピン１１４と半径方向に接触する。ラジアル接点６４は、電気的に共通なシェル１０４と側方で面接合し、ラジアル接点６５は、それを囲む円筒体６７と側方で面接合する。レセプタクルアセンブリ１００に取付けられたアダプタ１８６、該アダプタ１８６の内部に取付けられたカソード−集束電極アセンブリ１３０、及び該アダプタ１８６に取付けられた２つの電界電極１６０、１６１のような、絶縁されたレセプタクル１０２の真空端部上に取付けられた部品を含む高電圧アセンブリに対して、高電圧が供給される。電界電極１６０、１６１は、高電圧アセンブリと、管体７０及びフランジ１５６、７４の内面のような周囲の接地された金属面との間の電界を減少させる。電界電極１６０、１６１は、高電圧アセンブリの最端部にフレア端部１６２、１６３のようなより大きな曲率半径を設けることにより電界を減少させる。これに加えて、リング状の接地電極１６８が、レセプタクル取付けフランジ１２２に取付けられて、セラミック−金属アダプタ１０８の縁部Ｇ（図３）における電界を、高電圧破壊を引き起こさない値まで減少させる働きをする。電界が減少されない場合には、高電圧アセンブリと縁部Ｇとの間に高電圧破壊が起こる可能性がある。
【００３３】
カソード−集束電極アセンブリ１３０は、−１４０ｋＶの電位に維持され、かつカソードヒータ電力（−１４０ｋＶに対しては３Ａで１０Ｖａｃまでの）を受ける。カソードヒータ（図示せず）は、カソード１４９内に含まれ、要求される数の電子を発生させるために放射面１４８の温度を１１００℃まで加熱する。−１４０ｋＶの電位は、カソード１４９とアノード本体９３との間に電界を発生させる。集束電極１３２は、カソード１４９からの電子が図２の電子ビーム１２のような均一な層状ビームに成形されるように、電界を成形し、この層状ビームが、アノード前面９２内の孔９７に向けて加速され、該孔９７を通過する。
【００３４】
電子供給源アセンブリ１５０の正しい作動は、わけてもカソード放射面１４８からアノード前面９２までの予め定められた距離Ｌ7の正確な設定により決まる。予め定められた距離Ｌ7は、固定寸法を測定し、この固定寸法を使用して、Ｚ軸つまり電子ビーム軸線８２に沿って軸方向に動かされる部品の位置を計算することにより得られる。例えば、距離Ｌ7は、取付け板９４とアノード本体９３との間に１つ又はそれ以上のシム９５を加えたり取り去ったりすることにより、増減させることができる。電子ビーム１２の電流は、距離Ｌ7を減少させることにより増大される。
【００３５】
距離Ｌ1は、フランジ１５６の縁部からフランジ７４のアノード取付け面１６４まで測定される。アノードアセンブリ９０の距離Ｌ2（図５）は、アノード前面９２から取付け板９４の面９１まで測定される。電子ビーム軸線８２に沿ったアノード前面９２の軸方向位置は、測定値Ｌ1及びＬ2によって決まる。距離Ｌ5（図４）は、集束電極１３２の外縁部１４６から集束電極取付け面１４７まで測定される。カソード放射面１４８の深さ設定値Ｌ3は、放射面１４８から集束電極１３２の外縁部１４６まで測定される。今や所望の距離Ｌ6（図６）、つまりレセプタクル取付けフランジ１２２の上面（基準面Ａ）からアダプタ１８６の上面までの距離を、計算することができる。電子ビーム軸線８２に沿ったアダプタ１８６の位置は、Ｌ6の計算値に設定される。カソード−集束電極アセンブリ１３０を取付けた後に、距離Ｌ6が測定されて、計算値と比較される。
【００３６】
図１１は、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸を表した電子供給源アセンブリ１５０の概念図を示している。Ｚ軸はまた、電子ビーム軸線８２でもある。更に、ヨー、ピッチ、及びロールも図示されている。ヨーは、垂直軸Ｚつまり電子ビーム軸線８２の周りでの回転である。ピッチは、横軸Ｙの周りでの回転であり、ロールは、前後軸Ｘの周りでの回転である。Ｘ−Ｙ平面とＺ軸とに関する５つの異なる自由度でアダプタ１８６が調節可能であることにより、所望の位置合わせをより迅速に達成することができる。電子供給源アセンブリ１５０の位置合わせは、更に以下において述べるように、部品又はアセンブリを軸方向（Ｚ軸）、横方向（Ｘ−Ｙ平面）、及び角度的（ロール及びピッチ）に調節しかつレセプタクル取付けフランジの基準面Ａ、Ｂと電子ビーム軸線８２とに対して測定することにより確定される。
【００３７】
図７は、回転インデックス台（ｒｏｔａｒｙ  ｉｎｄｅｘｅｒ）１７２上に取付けられたレセプタクルアセンブリ１００を示している。以下において述べるように、図６の電子供給源アセンブリ１５０は、ＹＵＡＳＡ製のＳｕｐｅｒ  Ａｃｃｕ−ｄｅｘ  ５５０−００８のような回転テーブル又はインデックス台１７２を使用して組立てと位置合わせを行うことができる。開示した実施形態は、上記工具の使用に限定されるものではなく、上記とは異なる回転インデックス台１７２を使用することもできることを理解されたい。
【００３８】
図８は、回転インデックス台１７２の助けを借りてどのようにレセプタクルアセンブリを使用して電子ビーム軸線が確定されるかを示している。図７及び図８を同時に説明する。レセプタクルアセンブリ１００は、レセプタクル取付けフランジ１２２を介して、例えば固定バー１７６と２つ又はそれ以上のネジ１７８と位置合わせポスト１８０とレベリングジョー１８２とにより回転インデックス台１７２上に取付けられる。
【００３９】
電子供給源アセンブリ１５０のための第１の基準面Ａは、レセプタクル取付けフランジ１２２の表面に基づいており、横断方向つまり横方向平面（Ｘ−Ｙ平面）を確定する。電子供給源アセンブリ１５０のための第２の基準面Ｂは、レセプタクル取付けフランジ１２２の外径面に基づいている。電子ビーム軸線８２は、基準面Ａ及びＢを使用してレセプタクルアセンブリ１００のレセプタクル取付けフランジ１２２により確定され、Ｘ−Ｙ平面に対して垂直である。レセプタクルアセンブリ１００は、３６０度回転させられ、ダイヤルインジケータ１７４、１７５の指針最大移動量（ＦＩＭ）が観察される。
【００４０】
ＦＩＭは、ダイヤルインジケータ指針の最大プラス移動量と最大マイナス移動量との絶対和である。例えば、角度ＦＩＭは、或る面が基準面Ａに対する平行からどれほど離れているかを測るダイヤルインジケータの読み値である。横方向つまりＸ−Ｙ  ＦＩＭは、或る部品の軸線が電子ビーム軸線８２のような所望の軸線からどれほど離れているかを測るダイヤルインジケータの読み値である。
【００４１】
基準面Ａは、ダイヤルインジケータ１７５を使用することにより、回転インデックス台１７２の回転軸線に対して垂直になるように調節される。３つのジャッキネジ１８４（図には１つが示されている）を使用して、ＦＩＭを予め定められた値まで減少させる。ダイヤルインジケータ１７４は、第２の基準面Ｂが回転インデックス台１７２の回転軸線と同軸であることを確認するために使用される。
【００４２】
リング状の接地電極１６８は、ネジ孔７８内に螺入されたネジ１７０を使用して、レセプタクル取付けフランジ１２２に取付けられる。図には２つのネジ１７０が示されているが、４つのネジ１７０が使用され、それらは接地電極１６８の周りに等間隔に配置されることができる。図７には、電界電極１６１が２つの位置で示されている。位置１は、接地電極１６８上に載置した状態の電界電極１６１を示しており、位置２は、以下において述べるように、アダプタ１８６に取付けられた電界電極１６１を示している。
【００４３】
３つのレベラ１８８（図には１つが示されている）が、等間隔でアダプタ１８６内に取付けられる。任意選択的に３つより多いレベラ１８８を使用してもよい。次にネジ１８９をレベラ１８８を貫通させて電気的に共通なシェル１０４内のネジ孔１１６（図３）に螺入することにより、アダプタ１８６がレセプタクルアセンブリ１００上に取付けられる。レベラ１８８は、アダプタ１８６を軸方向に（電子ビーム軸線８２に沿って）移動させること、及び基準面Ａに対するアダプタ１８６の正しい角度配向を確定することとの二重の働きをする。軸方向寸法Ｌ6は、レベラ１８８を調節し、高さゲージ２０６を使用して基準面Ａからアダプタ１８６の縁部（線Ｃ）までを測定することによって、例えば高さ読み値として得られる。角度ＦＩＭは、回転インデックス台１７２を旋回させて、所望のＦＩＭがダイヤルインジケータ２０８において得られるまでレベラ１８８を調節することにより達成される。
【００４４】
固定ネジ１９０が、電気的に共通なシェル１０４の周囲の周りにおける４つの等間隔位置に置かれて、アダプタ１８６を横方向へ押す。例えば３つあるいは５つというような、４つよりも多い又は少ない固定ネジ１９０を使用してもよいことを理解されたい。固定ネジ１９０が調節されて、所望の横方向ＦＩＭがダイヤルインジケータ１７３において得られるまで、回転インデックス台１７２が反復パターンで旋回される。上に述べた軸方向、横方向、及び角度調節は、相互に関連し合うことを理解されたい。従って、レベラ１８８と固定ネジ１９０とは、所望のＦＩＭ公差が達成されるまで、反復的に調節されることになる。アダプタ１８６が調節されたら、ジャッキネジ１８４とネジ１８９とが締付けられて、レベラ１８８を調節位置において固定し、電界電極１６１が位置２に移動されて、アダプタ１８６に固定される。
【００４５】
図９は、図７のアダプタ１８６及びレセプタクルアセンブリ１００内に取付けられている事前に組立てられたカソード−集束電極アセンブリ１３０を示している。アダプタ１８６のリムの周りには、４つの固定ネジ１１８が等間隔に設けられる。カソード−集束電極アセンブリ１３０を心合わせする時、カソード接点１３９が干渉するのを防止するために、解放ケーブル１９４を使用してカソード接点１３９をロッド１１０から離して保持することができる。解放ケーブル１９４は、アダプタ１８６内の孔１９６に螺入される。
【００４６】
次にカソード−集束電極アセンブリ１３０は、矢印Ｅの方向へアダプタ１８６内に降ろされる。インジケータ１９８を用いて所望の横方向ＦＩＭ公差が得られるように、集束電極１３２を位置合わせするために固定ネジ１１８が調節される。カソード接点１３９は、解放ケーブル１９４を矢印Ｆの方向へ引くことのにより解放される。
【００４７】
図６に戻って説明を続けると、次に電界電極１６０は、カソード−集束電極アセンブリ１３０を覆うように該電界電極を滑らせることにより取付けることができる。フランジ１５６が、レセプタクル取付けフランジ１２２に取付けられる。管体７０の一端部が、フランジ１５６に取付けられ、フランジ７４が、管体７０の他端部に取付けられる。ここでアノードアセンブリ９０を挿入して、基準面Ａ及びＢに対して位置合わせすることができる。
【００４８】
図１０は、取付け板９４上に取付けられたアノードアセンブリ９０の一部破断図を示している。アノードアセンブリ９０は、フランジ７４の取付け面１６４上に取付けられる。アノードアセンブリ９０の軸方向位置は、測定された寸法Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ5及び計算された寸法Ｌ6により予め定められている。アノードアセンブリ９０の角度配向は、フランジ７４の取付け面１６４の平行状態要件により確定される。アノードアセンブリ９０は、ギャップ６８内で移動され、ダイヤルインジケータ２００を使用して取付け板９４内の位置合わせ溝Ｄの横方向ＦＩＭを測定することにより、位置合わせされる。予め定められた横方向ＦＩＭが達成された時、ナット２０２をネジ２０４（３又はそれ以上の位置において）上に締付けて、アノードアセンブリ９０を所定の位置に固定する。
【００４９】
図３乃至図１０に示すように、電子供給源アセンブリ１５０は、５自由度間の相引関係を最小化するように設計されたオイルフリー型のアセンブリである。従って、電子供給源アセンブリ１５０の位置合わせは、従来の電子供給源と比較して、より容易かつ迅速であり、電子供給源アセンブリ１５０のより迅速な組立て及び改修を可能にする。これに加えて、カソード−集束電極アセンブリ１３０を事前に位置合わせすることにより、電子供給源アセンブリ１５０内におけるカソード１４９の取換えに要する時間及び費用が、従来の電子供給源と比べて低減される。
【００５０】
本発明を幾つかの実施形態に関して説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができること、また等価なもので置き換えることができることは、当業者には明らかであろう。更に、特定の状況又は材料に適応するために、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、その教示に従って多くの変更を加えることも可能である。従って、本発明は、開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、請求請求の範囲内にある全ての実施形態を含むことになることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態により形成された電子供給源を使用した電子ビーム断層撮影(ＥＢＴ)スキャナシステムを示す図。
【図２】電子ビームがシステム内をどのように進むかを示す、図１のＥＢＴスキャナシステムの詳細図。
【図３】本発明の実施形態によるレセプタクルアセンブリを示す図。
【図４】本発明の実施形態によるカソード集束アセンブリを示す図。
【図５】本発明の実施形態によるアノードアセンブリを示す図。
【図６】本発明の実施形態による電子供給源アセンブリを示す図。
【図７】本発明の実施形態による、回転インデックス台上に取付けられたレセプタクルアセンブリ及びアダプタを示す図。
【図８】本発明の実施形態により、回転インデックス台の助けを借りてどのようにレセプタクルアセンブリを使用して電子ビーム軸線が確定されるかを示す図。
【図９】本発明の実施形態により図７のアダプタ及びレセプタクルアセンブリ内に取付けらようとしている、事前に組立てられたカソード集束アセンブリを示す図。
【図１０】本発明の実施形態により取付け板に取付けられたアノードアセンブリの一部破断図。
【図１１】Ｘ、Ｙ、Ｚ軸及びヨー、ピッチ、ロールが示されている、電子供給源アセンブリの概念図。
【符号の説明】
【００５２】
８  ＥＢＴスキャナシステム
１０  真空チャンバハウジング
１２  電子ビーム
１４  円形ターゲット
１８  Ｘ線
２０  被検体
２２  検出器アレイ
２８  Ｚ軸
３２  電子供給源
３４  上流領域
３６  自己集束領域
３８  ビーム光学システム
３９  磁気レンズ
４２  コイル
４４  電極アセンブリ
【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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