(57)【要約】【課題】  焦点温度を規定値以下にし、焦点面の電子密度分布を中心ほど高くなる分布にできる陰極構成を有するＸ線管を提供する。【解決手段】  カソード２に電界放出型電子源のＣＮＴ（カーボンナノチューブ）４が一方向に凸状に形成され、それに接近してフラットなメッシュ状のゲート電極３が配置される。高電圧電源７からカソード２に、負の高電圧がＣＮＴ４に印加され、ゲート電源６からＣＮＴ４に対し正の電圧がゲート電極３に印加される。ＣＮＴ４の中心から、周辺部分に比べてより高い電子密度で電子が放射され、高電圧電源７から正の高電圧が印加された回転アノード１のターゲット面に集束されて衝突する。ターゲット面に衝突した電子密度分布は、焦点において中心ほど高くなる幅の狭い分布になる。【選択図】          図１
2005243331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードに一方向に凸形状のカーボンナノチューブと前記ゲート電極にフラットなメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離を一方向に変化させたことを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードにフラットなカーボンナノチューブと前記ゲート電極に一方向に凹形状のメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離を一方向に変化させたことを特徴とするＸ線管。
【請求項３】
電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードに端面から傾斜した形状のカーボンナノチューブと前記ゲート電極にフラットなメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離をカソード端面部分で最短になるようにしたことを特徴とするＸ線管。
【請求項４】
電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードにフラットなカーボンナノチューブと前記ゲート電極に一端がカソード面に対して傾斜した形状のメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離をカソード端面部分で最短になるようにしたことを特徴とするＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソードから放出した電子を高電圧で加速しＸ線を発生するＸ線管に係わり、特に、ターゲットに衝突する電子密度分布を改良するカソードの構造に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の回転陽極Ｘ線管の構造を図４に示す。
ガラス製のＸ線管外囲器のガラスバルブ５を有した回転陽極Ｘ線管は、絶縁油が封入された管容器内に設けられた陽極保持部と陰極保持部とに保持されている。回転アノード１は、タングステンの傘状のターゲットと回転子とが一体となり、陽極側の固定部の軸受に支えられて高速回転する。カソード２２は、シリンダに保持されて、その位置は管軸より外れ、集束電極２３とタングステン材のコイル状のフィラメント２４から構成される。回転アノード１は、管容器内の陽極側に設けられたステータのモータコイルの誘導回転磁界により高速で回転する。タングステンディスクの回転アノード１のターゲットの電子衝撃面積は回転することにより増大し、焦点の単位面積当たりの入力は大きくなる。回転機構の軸受は多くはボールベアリングが真空中で用いられ、ベアリングケース（ハウジング）に保持されて、鉛、銀などの薄い膜が潤滑剤として使われている。Ｘ線管外囲器のガラスバルブ５は、硬質ガラス製のものが多く用いられ、内部を高真空にするために陰極側のガラスバルブ５のＸ線管外囲器の端面側からガラス製の細いチップ管で真空排気され、排気終了後、このチップ管は融着・封じ切られる。管容器の内側はＸ線の漏洩を防ぐために防護鉛が内張りされている。また、回転陽極Ｘ線管の動作によって内部の温度が上昇し絶縁油の体積が膨張するので、陰極側にベローズが設けられている。
【０００３】
回転陽極Ｘ線管は、絶縁油が封入された管容器に収納され、動作時は管容器の円筒両側に設けられたケーブルレセプタクルから、外部に設けられた高電圧電源７及びフィラメント電源２８から、負の高電圧及びフィラメント電流がカソード２２側に、正の高電圧が回転アノード１側に、外部から供給される。そして、カソード２２のフィラメント２４から放出する電子流が集束電極２３によって集束され、高速回転する回転アノード１のタングステンディスクの傘状のターゲット面に電子衝撃する。その時、衝撃を受けたタングステンディスクの面からＸ線が放射し、Ｘ線管外囲器のガラスバルブ５のガラス壁と絶縁油を透過し、管容器のＸ線放射口に設けられた樹脂などの絶縁物からなるＸ線放射窓から外部に放射される。
【０００４】
図５に、従来の回転陽極Ｘ線管のカソード２２の断面構造と、アノード面の電子密度分布を示し、（ａ）は焦点幅方向（アノード回転方向）の電子密度分布を、（ｂ）は焦点長さ方向（アノード面傾斜方向）の電子密度分布を示す。
図４に示すカソード２２は、発生電子を集束制御するための集束電極２３の溝に嵌め込まれた熱電子発生用のコイル状のフィラメント２４と、集束電極２３を支える支持体とからなる。フィラメント２４にフィラメント電源２８から電流を流し加熱して熱電子を放出させるが、放出量（管電流）はフィラメント２４の温度によって決まる。集束電極２３は、発生した熱電子を効率よく回転アノード１のターゲットディスクの一点に集めるために取り付けられ、通常はフィラメント２４と同電位であるが、逆に負の電圧を印加して熱電子をより集束して小焦点とすることもある。一般には集束電極２３の溝とフィラメント２４の高さを調節して、熱電子を集束する。フィラメント２４から出た熱電子は集束電極２３の形状によって決まる電界により集束され、ターゲット面で焦点を形成する。フィラメント２４の比較的ターゲットに面した側から発生した電子によってできる焦点を正焦点、フィラメント２４の側方からの電子によって形成される焦点を副焦点といわれ、電界のレンズ作用により、フィラメント２４の中心部から発せられた電子は直進するが、中心から脇にずれるほど電界によって曲げられ、回転アノード１に至る前で交差する。よって、正焦点は集束作用が弱いので電子密度は低く、副焦点は集束作用が強いので電子密度は高い。図２（ａ）の幅方向の電子密度分布は、副焦点による両側に山がある双峰性を示し、（ｂ）の長さ方向の電子密度分布は、山形のなだらかな単峰性を示す。焦点の大きさは、集束電極２３の断面形状と電極間距離、及びフィラメント２４の大きさ、フィラメント２４の深さ位置などによって変わる。
【０００５】
上記の直熱式のフィラメント２４や傍熱式の酸化バリウムなどを電子源に用いたカソードに対し、近年、電界放出型電子源にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いた研究が行われている。
図６に、「カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を電子源とした超高輝度光源管」の研究に用いられたチューブの断面構造を示す。ガラス板３７とガラスバルブ３５に、絶縁栓３１を介して陰極側の導線が導入され、内部が真空にされ、ＣＮＴカソード３２とそれに近接して制御グリッド３３が設けられ、その外側にシールド電極３４が設けられてカソード（陰極）を形成している。上部にガラス板３７に蛍光体３６ａが塗布され、その下面に正の高電圧が印加されたアルミニュームフィルム（アノード）３６が蒸着されている。バルブ全体が冷却材３８で冷却され、外側にＸ線シールドバルブ３９が覆われている。
アルミニュームフィルム（アノード）３６に３０ｋＶが印加され、ＣＮＴカソード３２から高電圧が印加された蛍光面側に、放出した電子は、管内の残留ガスに衝突すると、これをイオン化させ、イオン化した残留ガスの一部はＣＮＴカソード３２に衝突する。このようなイオン衝突に対しても安定なＣＮＴ材料として、より多くの円筒状グラフェン層（炭素原子が共有結合により平面構造の六員環ネットワークを形成した一枚の炭素層）数を有する多層ＣＮＴが用いられる。高電流密度が得られ、且つ、イオン衝撃にも耐性が高く、より低電圧で電子放出させるためにＣＮＴの直径が細く、つまり、円筒状グラフェン層の直径が細くかつ円筒状のグラフェン層数の最も多いＣＮＴ材料が用いられる。
実験結果の一例では、制御グリッド３３とＣＮＴカソード３２間の距離は約０．８ｍｍ、グリッド電圧２．８ｋＶ、アノード電圧３０ｋＶで電流密度約３５ｍＡ／ｃｍ２が得られ、そのうち約７０％がアノード電流として観察されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
図７に、「電界放出型カーボンナノチューブを陰極に用いたＸ線管で連続及びパルスＸ線による画像診断」の研究に用いられたＸ線管の断面構造を示す。
絶縁されたチューブの内部に、基板４３上にカーボンナノチューブのＳＷＮＴ４４を形成し、それに接近して、メッシュ４５の電極が配置された陰極と、それに対向して、他端に銅製のターゲットの銅アノード４６を取り付け、内部が１０−７Ｔｏｒｒの真空にされる。陰極側の基板４３の外部回路に抑制抵抗４２（１５０ｋΩ）と電流計と電源４１（０〜２．５ｋＶ）のマイナス側が接続される。メッシュ４５の電界形成用の電極が接地され、陽極側の銅アノード４６が電源４８（０〜６０ｋＶ）に接続される。陰極から放出された電子は大部分が銅アノード４６に衝突し、Ｂｅ窓４９からＸ線の強度がＸ線検出系４７によって検出される。
上記のＳＷＮＴ４４は、グラフェン層（炭素原子が共有結合により平面構造の六員環ネットワークを形成した一枚の炭素層）の数が一枚からなる単層ＣＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ‐ｗａｌｌｅｄ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ：ＳＷＮＴ）を束にしたものである。ＳＷＮＴ４４の平均径は１．４ｎｍで、その束の径は〜５０ｎｍで、鉄の中間層が基板４３に設けられ、その平坦な面に蒸着によって形成される。メッシュ４５とＳＷＮＴ４４間の距離は５０〜２００μｍ、ＳＷＮＴ４４に０〜−２．５ｋＶが印加され、銅アノード４６に０〜６０ｋＶが印加される。実験では銅アノード４６の場合、アノード電圧１４ｋＶ、定電圧で１０ｍＡ／ｃｍ２、パルス電圧（１０％ｄｕｔｙ）で、３０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度が得られた報告がある（例えば、非特許文献２参照。）。
【非特許文献１】「カーボンナノチューブを電子源とした超高輝度光源管」、２００１年９月６日、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．Ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．１１、２００１、ｐ３２−３８
【非特許文献２】「Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ａｎｄ  ｐｕｌｓｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  Ｘ−ｒａｙ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｃａｒｂｏｎ‐ｎａｎｏｔｕｂｅ‐ｂａｓｅｄ  ｆｉｅｌｄ‐ｅｍｍｉｓｉｏｎ  ｃａｔｈｏｄｅ」、８  Ｊｕｌｙ  ２００２、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．８１、Ｎｏ．２、ｐ３５５−３５７」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＸ線管は以上のように構成されているが、医用診断画像においては、Ｘ線管の焦点寸法は小さいほうが幾何学的なボケが少なくなり、解像力（ＭＴＦ）が向上する。どのような負荷でも焦点が小さいほど鮮明な画像が得られるが、焦点が小さくなるほどターゲット面上のエネルギー密度は高まり、温度が上昇するので一定の制限が加えられる。そのためX線管を熱的に破壊しないように、負荷には許容される範囲を設けている。数ｍｓ〜数ｓの短時間負荷（一般撮影）の場合、許容負荷は焦点面の温度により決まる。これに対し、数十から数百秒に及ぶ長時間負荷（透視）の場合、入力が小さいので焦点面の温度は問題とならない。この場合、負荷時間が長いので熱エネルギーが陽極に蓄積され、陽極全体の温度が上昇する。
ターゲット面上では、図５（ａ）に示すように、焦点幅方向（アノード回転方向）の電子密度分布は双峰性を示し、一様な電子密度分布の焦点に比べて実効的に大きくなり、解像力（ＭＴＦ）が低下するという問題がある。中心ほど電子密度が高い分布、例えば、ガウス分布のような電子密度分布では解像力（ＭＴＦ）が向上することになる。
また、焦点の短時間の定格は、焦点温度によって決まるが、これも電子密度分布に依存し、双峰性の分布は焦点温度が高くなり熱量的に好ましいものでないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、焦点温度を規定値以下にし、焦点面の電子密度分布を中心ほど高くなる幅の狭い分布にできる陰極構造を有するＸ線管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明のＸ線管は、電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードに一方向に凸形状のカーボンナノチューブと前記ゲート電極にフラットなメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離を一方向に変化させたものである。
【０００９】
また、本発明のＸ線管は、電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードにフラットなカーボンナノチューブと前記ゲート電極に一方向に凹形状のメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離を一方向に変化させたものである。
【００１０】
また、本発明のＸ線管は、電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードに端面から傾斜した形状のカーボンナノチューブと前記ゲート電極にフラットなメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離をカソード端面部分で最短になるようにしたものである。
【００１１】
また、本発明のＸ線管は、電子を放出するカソードと、カソードの前面に配置されカソードに対してプラス電位が供給されカソードから電子を電界放出させるためのゲート電極と、放出された電子を直流高電圧によって加速しターゲットに衝突させて焦点からＸ線を放出するアノードとから構成されるＸ線管において、前記カソードにフラットなカーボンナノチューブと前記ゲート電極に一端がカソード面に対して傾斜した形状のメッシュ状の電極を設け、カーボンナノチューブとメッシュ状の電極間の距離をカソード端面部分で最短になるようにしたものである。
【００１２】
本発明のＸ線管は上記のように構成されており、カソードに電界放出型のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用い、そのカソードの前面にカソードに対してプラス電位が供給されたメッシュ状のゲート電極を近接配置させ、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の形状を、一方向に凸形状、又はフラット形状にし、これに対向して、ゲート電極の形状を、フラット形状、又は一方向に凹形状にして近接配置させる。またカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の形状を、端面から傾斜した形状、又はフラット形状にし、これに対向して、ゲート電極の形状を、フラット形状、又は端面から傾斜した形状にして近接配置させる。そして、ＣＮＴカソードとゲート電極間の近接距離をすべての範囲において一定にするのでなく、一様に電界強度を位置に応じて変え、放出電子密度を変える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＸ線管は上記のように構成されており、従来のフィラメントを加熱する方式ではなく、カソードに電界放出型のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いているため、低消費電力化が行え、フィラメントのような複雑なコイル形状でなく、電子放出面が平面又は緩やかな曲面に形成することができ、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）のカソードとそれに近接配置されるゲート電極間の距離を変えることで、位置により電界強度が変わり放出する電子密度を変えて、ＣＮＴカソードの中央部のみ近くすることにより中央部の電子放出を多くさせ、それによってアノード面に衝突する電子密度分布を、焦点において中心ほど高くなる幅の狭い分布にすることができる。また、電子密度を場所によって変化させることができ、焦点での電子分布を所望の分布にすることができる。このように焦点内の電子密度分布を中央部の強度が強い分布とすることで、解像力的に優れた焦点を得ることができる。そして、熱設計的に好ましい分布とすることで同一焦点寸法でも定格の大きな焦点を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のＸ線管は、カソードにカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用い、近接位置するゲート電極間の距離を場所によって変え、ターゲット面の焦点内の電子密度分布を改良し、解像度及び熱定格を向上したＸ線管を実現した。
【実施例】
【００１５】
本発明のＸ線管の１実施例を、図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明のＸ線管の断面構造を示し、図２は本Ｘ線管のカソード２の各種（ａ）、（ｂ）、（ｃ）構造に対する電子密度分布を示す。
本発明のＸ線管は、ガラス製のＸ線管外囲器からなるガラスバルブ５と、ガラスバルブ５内の真空中で高速回転する回転アノード１と、それに対向して配置された電子放出源を有するカソード２と、カソード２の電子放出源となる電界放出型のＣＮＴ（カーボンナノチューブ）４と、それに接近配置されたゲート電極３と、回転アノード１に正の、カソード２に負の電圧を供給する高電圧電源７と、ＣＮＴ４に対し正の電圧をゲート電極３に供給するゲート電源６とから構成される。
【００１６】
本発明のＸ線管と従来のＸ線管と異なるところは、従来のＸ線管は、図４に示すように、カソード２２にコイル状のフィラメント２４が用いられ、フィラメント電源２８によって電流加熱され熱電子が放出される。そして、集束電極２３で集束され高電圧で加速され、回転アノード１のターゲット面に、焦点幅方向に双峰性の電子密度分布を形成する。これに対して、本Ｘ線管は、カソード２に電界放出型のＣＮＴ（カーボンナノチューブ）４が用いられ、それに接近してメッシュ状のゲート電極３が設けられ、ゲート電源６から正のゲート電圧が印加される。電極形状は、ＣＮＴ４の形状を、一方向に凸形状、又はフラット形状にし、これに対向して、ゲート電極３の形状を、フラット形状、又は一方向に凹形状にして近接配置させる。そして、電極形状によって形成された電界によって電子が放出され、高電圧で加速される。このようにしてターゲット面の焦点に形成される電子密度分布は、中心ほど高くなる幅の狭い分布にすることができる。これにより、解像力の高い焦点を形成することができる。
また、ＣＮＴ４の形状を、端面から傾斜した形状、又はフラット形状にし、これに対向して、ゲート電極３の形状を、フラット形状、又は端面から傾斜した形状にして近接配置させることにより、回転アノード１のターゲット面の回転方向に対して、熱負荷的に好ましい電子密度分布を形成することができ、同一焦点寸法でも定格の大きな焦点を得ることができる。
【００１７】
次に、本Ｘ線管の構成各部に付いて説明する。
ガラスバルブ５は、Ｘ線管外囲器をなす硬質ガラス製またはセラミックス製のものが用いられ、陰極側に設けられたチップ管で内部を高真空に真空排気され、排気終了後このチップ管は融着・封じ切られる。
回転アノード１は、高電圧電源７から正の高電圧がケーブルレセプタクルを介して印加され、絶縁油中に設けられたステータのモータコイルの回転磁界により高真空中で高速回転する。そのターゲットには傘状のタングステンなどが使われ、回転機構の軸受はボールベアリングが用いられる。
カソード２は、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）４とゲート電極３で構成され、シリンダに保持されて、その位置は管軸より外れ、高電圧電源７から負の高電圧がケーブルレセプタクルを介してＣＮＴ４に印加される。電子発生源として電界放出型のＣＮＴ４が用いられ、その近接した位置にゲート電極３が配置され、ＣＮＴ４に対して正の電圧が、ゲート電源６からゲート電極３に印加される。
【００１８】
ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）４は、カソード２の電界放出型の電子発生源で、モリブデンアンカなどによって支えられ、ゲート電極３に対しインシュレータなどによって周囲が絶縁される。ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）４は、ＣＮＴ材料として、より多くの円筒状グラフェン層（炭素原子が共有結合により平面構造の六員環ネットワークを形成した一枚の炭素層）数を有するＣＮＴが用いられる。このＣＮＴは、高電流密度が得られ、且つ、イオン衝撃にも耐性が高く、より低電圧で電界放出させるためにＣＮＴの直径が細く（円筒状グラフェン層の直径が細く）、かつ円筒状のグラフェン層数の最も多いＣＮＴ材料が用いられる。ＣＮＴ４の製作は、一例として、真空中で電子クリーニングされた金属基板上に、固着強度を強固にするために薄い別の金属のインターフェス層を蒸着方法で製作し、そして、真空中でカーボンにレーザ光を照射し加熱して、カーボンを噴出膨張させ基板上に蒸着して非結晶カーボン膜を形成する。そして、このカーボン膜を８００℃に加熱すれば、表面にカーボンナノチューブやカーボンロッドが生成する。カーボンナノチューブのサイズ（長さ、径など）はカーボン膜の加熱温度や加熱処理時間によってナノオーダーで制御できる。
【００１９】
図２（ａ）の電極形状は、ＣＮＴ４の形状が一方向に凸形状し、ゲート電極３の形状がフラット形状に構成されたものである。また、（ｂ）の電極形状は、ＣＮＴ４の形状がフラット形状し、ゲート電極３の形状が一方向に凹形状に構成されたものである。（ａ）、（ｂ）ともにアノード面の電子密度は、中心ほど高くなる幅の狭い分布にすることができる。また、（ｃ）の電極形状は、ＣＮＴ４の形状が端面から傾斜した形状にされ、ゲート電極３の形状がフラット形状に構成されたものである。また、図示していないが、ＣＮＴ４の形状がフラット形状にされ、ゲート電極３の形状が端面から傾斜した形状に構成されたものでも良い。このような構造にすることにより、回転アノード１のターゲット面の回転方向に対して、熱負荷的に好ましい電子密度分布を形成することができる。
【００２０】
ゲート電極３は、メッシュ状の電極で、ＣＮＴ４に接近し通常１ｍｍ以下の距離に配置され、ゲート電源６からＣＮＴ４に対して正の電圧、例えば、＋数百Ｖから＋数千Ｖの電圧が印加され、ＣＮＴ４から電界放出によって電子を放出させるものである。この電圧をＯＮまたはＯＦＦすることでＣＮＴ４から冷陰極放射の電子が放出または停止される。
高電圧電源７は、回転アノード１とカソード２間に高電圧（０から１５０ｋＶ）を供給するための電源で、Ｘ線管容器の外部に設けられ、ケーブルレセプタクルを介して回転アノード１に正の電圧、ＣＮＴ４に負の電圧が印加される。
ゲート電源６は、ＣＮＴ４に対し正の電圧（＋数百Ｖから＋数千Ｖ）をゲート電極３に供給するもので、ＣＮＴ４の電界放出に適する位置にゲート電極３を位置させ、正の電圧が印加される。
【００２１】
次に、本Ｘ線管の動作に付いて説明する。
回転アノード１とカソード２間に直流の高電圧（０から１５０ｋＶ）が印加され、ゲート電源６からゲート電極３に正の電圧（＋数百Ｖから＋数千Ｖ）が印加される。ＣＮＴ４の形状とそれに対向するゲート電極３の形状が場所によってその間隔が、図２に示すように、異なる構成の電子放出源が組み込まれている。そして、ゲート電極３は、ＣＮＴ４の近接した位置（１ｍｍ以下の距離）に配置され、ＣＮＴ４から電界強度によって電子が放出される。そして放出された電子は、メッシュ状のゲート電極３にその一部が捕獲され、メッシュを通り抜けた大部分の電子は、集束されて高電圧により加速され、回転アノード１のターゲットディスクに図２に示す電子密度分布で衝突する。衝突された面からＸ線が放射される。
図３に、回転陽極Ｘ線管の回転アノード１の回転方向に対する熱的負荷を軽減する焦点形状の説明図を示す。（ａ）は回転アノード１のターゲットディスクの斜視図を示し、（ｂ）は従来のフィラメントカソード（図５（ａ）のカソード２２を使用）を使用したターゲットディスクの回転方向に対しての表面温度を示し、（ｃ）は本発明のＸ線管のＣＮＴカソード（図２（ｃ）のカソードを使用）を使用したターゲットディスクの回転方向に対しての表面温度を示す。
カソード２から放出した電子が、ｔ方向に高速回転する回転アノード１のターゲットディスクに衝突すると焦点面でＸ線が発生する。図２（ｃ）に示す実施例では、ゲート電極３に対しＣＮＴ４面が傾斜させてあり、左端で電界強度がもっとも強く、右端で強度がもっとも弱くなっている。この電界強度により、アノード面での電子密度分布に対応してＸ線強度分布は、左端が強く、右端が弱くなる。回転陽極Ｘ線管においては、ターゲットディスクの焦点軌道上の１点は焦点面を通過するときに急激な温度上昇が起こり、通過を完了する点での表面温度がある閾値を超えない範囲で使用することになる（図３（ａ）)。図３（ｂ）は従来のフィラメントカソードの図５（ａ）の電子密度の場合の従来焦点における温度上昇を示すが、この場合、最初と最後に電子密度の強い部分を通過するので、最後のところでの温度上昇が大きくなる。これに対し、図２（ｃ）の電子密度分布の場合の温度上昇を図３（ｃ）示す。この場合、最初の大きな温度上昇の後、温度上昇は抑えられ、通過する全域にわたりより均一な焦点温度となることで、同じ焦点入力でも焦点通過完了点での温度上昇が抑えられる。逆に言えば、より大きな入力を入れることができ、定格の大きな電子密度分布であると言える。
図２（ｃ）の実施例を使用すれば、同一焦点であれば大きな負荷をかけることができ、より臨床上有効なＸ線写真を得ることができる（大きな負荷であれば短時間の撮影が可能となり、運動によるボケが小さい）し、又、同一定格であれば、小さな焦点とすることができ、解像度の良い写真を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のＸ線管の１実施例を示す図である。
【図２】本発明のＸ線管のカソード構造の各種を示す図である。
【図３】Ｘ線管の焦点面の表面温度を比較し説明するための図である。
【図４】従来のＸ線管を示す図である。
【図５】従来のＸ線管のカソードの焦点幅方向と長さ方向の構造を示す図である。
【図６】カーボンナノチューブを電子源とした超高輝度光源管を示す図である
【図７】電界放出型カーボンナノチューブを陰極に用い実験用Ｘ線管を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  回転アノード
２  カソード
３  ゲート電極
４  ＣＮＴ
５  ガラスバルブ
６  ゲート電源
７  高電圧電源
２２  カソード
２３  集束電極
２４  フィラメント
２８  フィラメント電源
３１  絶縁栓
３２  ＣＮＴカソード
３３  制御グリッド
３４  シールド電極
３５  ガラスバルブ
３６  アルミニュームフィルム（アノード）
３７  ガラス板
３８  冷却材
３９  Ｘ線シールドバルブ
４１  電源
４２  抑制抵抗
４３  基板
４４  ＳＷＮＴ
４５  メッシュ
４６  銅アノード
４７  Ｘ線検出系
４８  電源
４９  Ｂｅ窓
【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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