(57)【要約】【課題】  更に制限された構成寸法を持ち、少なくとも陽極の運転温度の制御が改善され、従って小型Ｘ線源装置の動作条件の制御も改善された、小型Ｘ線源装置を提供する。【解決手段】  放射線治療を実施するために動物体内の目標位置へ挿入するための誘導ワイヤの遠位端に接続した小型Ｘ線源装置において、互いに一定距離だけ間隔を置いた陰極および陽極を収容する前記ハウジングに収容された真空チューブと、陰極から自由電子を放射するための電子放射手段と、使用中に自由電子を加速するために陰極および陽極間に高電圧電場を印加するための電場手段とを有し、真空チューブは陽極の放射するＸ線放射線に対しては少なくとも部分的に透明で、少なくとも前記陽極を冷却するための冷却手段を有し、前記冷却手段は極低温冷却手段であり、陽極方向に加圧ガスを供給するための少なくとも１本の給気路と、陽極から加圧ガスを排気するための少なくとも１本の排気路とを有し、給気路および排気路は陽極を部分的に包囲する拡張室によって相互接続される。【選択図】図１
2005026232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療を実施するために動物体内の目標位置へ挿入するための誘導ワイヤの遠位端に接続した小型Ｘ線源装置において、少なくとも、
ハウジングと、
互いに一定距離だけ間隔を置いた陰極および陽極を収容する前記ハウジングに
収容された真空チューブと、
陰極から自由電子を放射するための電子放射手段と、
使用中に、前記自由電子を加速するために前記陰極および前記陽極間に高電圧電場を印加するための電場手段とを有し、
前記真空チューブは、前記陽極の放射するＸ線放射線に対しては少なくとも部分的に透明であり、
少なくとも前記陽極を冷却するための冷却手段を有し、
前記冷却手段は極低温冷却手段であることを特徴とする小型Ｘ線源装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記陽極方向に加圧ガスを供給するための少なくとも１本の給気路と、前記陽極から前記加圧ガスを排気するための少なくとも１本の排気路とを有し、前記給気路および前記排気路は前記陽極を少なくとも部分的に包囲する拡張室によって相互接続されることを特徴とする請求項１に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項３】
前記少なくとも１本の排気路は前記真空チューブの周囲の１本以上の螺旋Ｘ線透過巻線に収容されることを特徴とする請求項２に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項４】
前記冷却手段は２本の給気路を有することを特徴とする請求項２または３に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項５】
前記少なくとも１本の給気路は０．２〜０．０１ｍｍの外径および０．１７〜０．００５ｍｍの内径を有することを特徴とする請求項４に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項６】
前記排気路は前記ハウジングと前記真空チューブの間に存在する隙間によって形成されることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項７】
前記隙間は前記真空チューブを少なくとも部分的に包囲することを特徴とする請求項６に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項８】
前記隙間は前記少なくとも１本の給気路を少なくとも部分的に包囲することを特徴とする請求項６または７に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項９】
前記陽極の温度を監視するために熱センサが陽極付近に配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１０】
前記陰極の温度を監視するために熱センサが陰極付近に配置されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１１】
前記熱センサは小型熱電対、ダイオードまたはトランジスタ素子の群のうちの１つであることを特徴とする請求項９または１０に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１２】
前記ガスは、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、空気、クリプトン（Ｋｒ）、ＣＦ４、キセノン（Ｘｅ）およびＮ２Ｏからなる一群より選択されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１３】
前記電子放射手段は、前記陰極を発光源に接続する光ファイバを有することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１４】
前記発光源は制御可能であることを特徴とする請求項１３に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１５】
前記発光源はレーザ装置やＬＥＤなどであることを特徴とする請求項１３または１４に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１６】
前記電場手段は、前記陰極を高電圧電源に、前記陽極を接地電位に接続する高電圧導線を有することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１７】
前記高電圧導線は前記光ファイバに埋め込まれることを特徴とする請求項１３または１６に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１８】
前記電子放射手段は前記電場手段の一部であることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項１９】
前記陰極は電界放出型陰極であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２０】
前記陰極は冷陰極であることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２１】
前記陰極はカーボンナノチューブ材からなる冷陰極であることを特徴とする請求項２０に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２２】
前記陰極は導電材からなるフィラメントであることを特徴とする請求項１ないし２１のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２３】
前記真空チューブは前記陰極の周囲に搭載されたウェーネル円筒を更に有することを特徴とする請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２４】
前記真空チューブはゲッター材を更に有することを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２５】
前記真空チューブはアルミナ、サファイア、ダイアモンドまたはシリカからなることを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２６】
前記Ｘ線源装置は、前記電場発生手段、前記電子放射手段および前記加圧ガスの陽極方向への供給を制御するための制御手段を更に有することを特徴とする先行請求項のいずれか１つに記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２７】
前記制御手段は、前記電場発生手段、前記電子放射手段、前記加圧ガス供給および前記熱センサを用いて前記陰極および／または陽極の温度を制御するように構成されることを特徴とする請求項２６に記載の小型Ｘ線源装置。
【請求項２８】
請求項１ないし２７のいずれか１項に記載の小型Ｘ線源装置を用いて動物体内で放射線治療を実施するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療を実施するために動物体内の目標位置へ挿入するための誘導ワイヤの遠位端に接続した小型Ｘ線源装置において、少なくとも、互いに一定距離だけ間隔を置いた陰極および陽極を収容するハウジングに収容された真空チューブと、陰極から自由電子を放射するための電子放射手段と、使用中に、前記自由電子を加速するために前記陰極および前記陽極間に高電圧電場を印加するための電場手段とを有し、前記真空チューブは、前記陽極の放射するＸ線放射線に対しては少なくとも部分的に透明であり、少なくとも前記陽極を冷却するための冷却手段を有する小型Ｘ線源装置に関する。
【０００２】
本発明は、医療目的のＸ線発生に関し、特に、体組織における病巣の血管内治療、特に冠状血管における狭窄治療や癌性腫瘍の治療のための小型Ｘ線源装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
放射線治療は、癌を含む幾つかの疾患の治療に対して定着した方法である。小型Ｘ線源装置の推定有用性は明白である。このような線源装置を血管または他の体腔内に挿入すると、送り込んだ放射線量を小組織領域に託すことが可能となる。より具体的には、小型Ｘ線源装置を備えたカテーテルを心臓血管組織の照射に使用することができる。
【０００４】
上記序文の小型Ｘ線源装置は、例えば、米国特許第６３１９１８８  Ｂ１号明細書とは区別される。この特許公報で開示されるＸ線源装置の一実施例は、離隔した陰極および陽極を収容する円筒形の真空チューブを有する。陽極は前記小型Ｘ線源装置の遠位端に搭載される。
【０００５】
真空チューブは、小型Ｘ線源装置の正常動作に必要な好ましい真空レベルまで排気される。更に、公知の小型Ｘ線源装置には、陽極と陰極の間に高電圧電場を設定するための電場手段が設けられる。前記陰極から放射された電子は、前記設定高電圧電場によって加速され、高運動エネルギーで前記陽極材に衝突する。陽極材では、Ｘ線放射線が高エネルギーレベルで発生する。
【０００６】
真空チューブはＸ線放射線に対して全く高度に透明なので、前記発生放射線は、真空チューブから出て、Ｘ線源装置が挿入されている患者の組織に向かうことができる。小型Ｘ線源装置を出た発生Ｘ線放射線は高エネルギーレベルを呈するので、Ｘ線放射線は、患者体内で放射線治療を行うのに、例えば、癌性腫瘍を治療するのに非常に適当である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、陰極から放射され陽極に向かって加速された自由電子の衝突では、前記電子の運動エネルギーのうちの少量がＸ線放射線に変換されるだけである。かなり大量の運動エネルギーが熱に変換され、陽極の運転温度を著しく上昇させる。Ｘ線源装置の使用環境（患者体内）のためだけでなく、Ｘ線源装置のかなり小さな寸法のため、また、装置の寿命を延ばすためにも、陽極を正常運転温度まで冷却する必要がある。
【０００８】
米国特許第６３１９１８８号明細書では、ケーブルおよびＸ線チューブ上を移送させる冷却液の薄いシースからなる開口端システムまたは閉鎖ループシステムを使用することが提案されている。このような冷却手段を用いれば、より高い放熱率と放熱による陽極の運転温度の低下とが得られるが、陽極の効率的な冷却を得るには、冷却手段に相当な冷却能力を必要とする。更にまた、米国特許第６３１９１８８号明細書に提案のような構成を用いれば、Ｘ線源装置の外法寸法が増加し、患者体内への装置の適用に更に制限が生じる。
【０００９】
また、冷却手段を備えた公知の小型Ｘ線源装置では、陽極の目標温度を設定するための冷却手段の正確な制御が不可能であり、それ故、小型Ｘ線源装置の動作条件の正確な制御が不可能である。
【００１０】
本発明の目的は、上記序文に記載の小型Ｘ線源装置において、更に制限された構成寸法を持ち、陽極の運転温度の制御が改善され、従って小型Ｘ線源装置の動作条件の制御も改善された、小型Ｘ線源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、小型Ｘ線源装置は、前記冷却手段が極低温冷却手段であることを特徴とする。
【００１２】
より詳細には、前記小型Ｘ線源装置の具体的な一実施例において、前記冷却手段は、前記陽極方向に加圧ガスを供給するための少なくとも１本の給気路と、前記陽極から前記加圧ガスを排気するための少なくとも１本の排気路とを有し、前記給気路および前記排気路は前記陽極を少なくとも部分的に包囲する拡張室によって相互接続される。
【００１３】
これら２つの特徴によって、加圧ガスの形で冷却媒体を陽極に対して十分に供給できるので、膨張室内でのガス膨張によって冷却したがって放熱が生じる。加圧ガスの膨張は、前記ガスの内部温度低下に繋がり、許容でき且つ最適なより低い運転温度へ陽極の冷却を改善することが可能となる。
【００１４】
前記陽極から放出され前記冷却媒体に吸収された熱は、前記排気路経由で小型Ｘ線源装置から除去することができる。
【００１５】
陰極および真空チューブの冷却効果をも達成する改良された実施例では、本発明の小型Ｘ線源装置は、前記少なくとも１本の排気路は前記真空チューブの周囲の１本以上の螺旋Ｘ線透過巻線に収容されることを特徴とする。
【００１６】
前記冷却手段が２本の給気路を有すれば、動作中の小型Ｘ線源装置の冷却能力を更に改良することができる。
【００１７】
より詳細には、前記少なくとも１本の給気路は０．２〜０．０１ｍｍの外径および０．１７〜０．００５ｍｍの内径を有する。その結果、小型Ｘ線源装置の外法構成寸法は更に減少し、患者体内への小型Ｘ線源装置の挿入、移動および使用を更に改善することになる。
【００１８】
更に有利な実施例では、前記排気路は前記ハウジングと前記真空チューブの間に存在する隙間によって形成され、前記隙間は前記真空チューブを少なくとも部分的に包囲する。或いは、前記隙間は前記少なくとも１本の給気路を少なくとも部分的に包囲する。
【００１９】
陽極または陰極の運転または動作温度の好都合な制御を可能とするために、好適な実施例では、前記陽極の温度を監視するために熱センサが陽極付近に配置され、および／または、前記陰極の温度を監視するために熱センサが陰極付近に配置される。
【００２０】
より詳細には、前記熱センサは小型熱電対、ダイオードまたはトランジスタ素子の群のうちの１つである。熱センサのこれらの実施例は、温度変化に対して迅速な反応で知られ、しかも小型Ｘ線源装置内で限られた構成空間しか必要としない。後者の特徴によって、患者体内における線源装置の挿入および使用は更に改善される。
【００２１】
好適には、冷却手段として使用される前記ガスは、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、空気、クリプトン（Ｋｒ）、ＣＦ４、キセノン（Ｘｅ）およびＮ２Ｏからなる一群より選択される。
【００２２】
より詳細には、好適な一実施例では、前記電子放射手段は、前記陰極を発光源に接続する光ファイバからなり、好適には、前記発光源は制御可能である。具体的な実施例では、小型Ｘ線源装置は、前記発光源がレーザ装置やＬＥＤなどであることを特徴とする。これらの特徴によって、陰極の動作、より詳細には、陽極材内部で発生するＸ線放射線の陽極の方向に陰極材が放射する自由電子線束を正確に制御可能となる。これによって、本発明による小型Ｘ線源装置の動作をより洗練、発展させたものとすることができる。放射線治療には、実際には、前記陽極の放射する放射線量分布を事前に定義、明示されたものとすることを保証するために、安定電圧および安定電流特性が必須である。
【００２３】
別の好適な実施例では、前記電場手段は、前記陰極を高電圧電源に、前記陽極を接地電位に接続する高電圧導線を有し、その場合、更に構成寸法を減少させるために、前記高電圧導線は前記光ファイバに埋め込まれる。
【００２４】
電界放出型の陰極を用いるのが好適である。より詳細には、前記陰極は冷陰極であり、その場合、具体的な実施例では、前記陰極はカーボンナノチューブ材からなる冷陰極である。
【００２５】
陰極の運転（動作）温度を制御することによって、前記陽極材の放射するＸ線放射線束だけでなく前記陰極材から放射される電子線束をも効果的に制御することが可能となる。
【００２６】
このため、放射線治療処置を実施する患者の体に向かって放射されるＸ線放射線に関して小型Ｘ線源装置を制御することができる。より詳細には、本発明のＸ線源装置を用いると、発生放射した放射線量の分布を目標の事前計画放射線量分布に正確に一致させることができる。
【００２７】
この結果、制限された構成寸法を持ち、改良・洗練され、十分に制御された小型Ｘ線源装置となる。本発明の別の実施例では、前記小型Ｘ線源装置は、前記真空チューブが前記陰極の周囲に搭載されたウェーネル円筒を更に有することを特徴とする。排気された真空チューブに残存する浮遊気体分子を吸着または除去して小型Ｘ線源装置の真空レベルを改善するためには、ゲッター材が使用される。
【００２８】
ゲッター材がウェーネル円筒の内面または外面上に配置される本実施例では、ゲッター材は陽極と陰極の間に発生する高電圧電場の悪影響を受けないので、ゲッター材の表面アーク放電や破壊に関する如何なる内部電気問題も回避される。
【００２９】
好適には前記真空チューブはアルミナ、サファイア、ダイアモンドまたはシリカからなる。
【００３０】
別の好適な実施例では、本発明の前記小型Ｘ線源装置は、前記電場発生手段、前記電子放射手段および前記加圧ガスの陽極方向への供給を制御するための制御手段を更に有することを特徴とする。
【００３１】
より詳細には、前記制御手段は、前記電場発生手段、前記電子放射手段、前記加圧ガス供給および前記熱センサを用いて前記陰極および／または陽極の温度を制御するように構成される。
【００３２】
これらの特徴によって、陽極および／または陰極の温度を制御し、前記陰極の放射する電子線束および前記陽極の放射するＸ線放射線束を制御する点でより洗練された可能性を有する、本発明の改良型小型Ｘ線源装置が得られる。
【００３３】
本発明は、また、先行請求項のいずれか１つに記載の小型Ｘ線源装置を用いて動物体内で放射線治療を実施するための方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
ここで、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【００３５】
付属図面を参照する以下の詳細な説明では、図示された実施例の同一要素は同一参照番号で示される。
【００３６】
図１には、本発明による小型Ｘ線源装置の第１実施例が示される。小型Ｘ線源装置１０は、真空チューブ１２を収容するハウジング１１を有する。前記真空チューブ内部には、陰極１３と陽極１４が互いに距離を置いて配置される。真空チューブ１２は、小型Ｘ線チューブの正常動作に必要な目標真空レベルまで排気されるキャビティまたはチャンバ１２ａを形成する。
【００３７】
陰極１３は発光手段１７に接続される。発光手段１７は本実施例ではレーザ素子またはＬＥＤ素子または類似の発光素子として構成される。これらの手段は、陰極１３に接続される相当な長さの光ファイバ１８経由で伝わる光ビーム１９を放射する。
【００３８】
前記発光手段１７の放射する光１９は陰極１３に衝突し、自由電子２０が前記陰極材１３から放射される。
【００３９】
小型Ｘ線源装置１０は、使用中に、互いに間隔を置いて配置された前記陰極１３と前記陽極１４の間に高電圧電場を印加するための電場発生手段１５も備える。なお、前記電場手段は、高電圧ケーブル１６経由で陰極１３に接続される高電圧源１５を有する。また、陽極１４は導電線１６ｂ経由で好適には接地電位に接続される。高負電圧を前記陰極１３に印加することによって、光電効果または電界放出効果に基づいて陰極材から放射された自由電子ｅ−は電子線束Ｊ（２０）の形で陽極１４方向に加速される。
【００４０】
加速された電子２０は相当な高運動エネルギー（速度）で前記陽極材１４に衝突し、前記材１４ではＸ線放射線が発生する。こうして発生したＸ線放射線２１はＸ線源装置１０のハウジング１１から出て、放射線治療処置を行うために小型Ｘ線源装置１０の周囲の患者の体組織に向かう。好適には、真空チューブ１２とハウジング１１は少なくとも部分的にＸ線放射線に対して透明な材質からなる。
【００４１】
好適には、陰極１３は電界放出型陰極である。というのも、この種の陰極を用いれば、陰極材から電子を取り出すために陰極材を加熱する熱電子活性型陰極と異なり、電子は低温で前記陰極材から放出され陽極１４に向かって加速されるからである。更にまた、電界放出型陰極を用いれば、放出される電子密度束Ｊは、一定高電圧および発光手段１５の発生する可変光束入射によって制御可能である。
【００４２】
これらの全実施例において、陽極１４へ向かう電子線束２０は正確に制御可能なので、前記陽極材の放射するＸ線放射線を正確に制御することが可能となる。
【００４３】
本実施例を用いれば、陽極１４に向かって安定した電子電流２０を放出でき、その結果正確な放射線治療処置を実施するのに必要な、安定し且つ明確に決定されたＸ線放射線量分布を生じる陰極１３が得られる。別の実施例では、陰極は、好適にはカーボンナノチューブ材で製造した冷陰極である。電界放出型陰極として使用するカーボンナノチューブが遙かに高い電子放出電流を潜在的に放出可能で、その電子線束２０が高度に制御可能なだけでなく非常に安定しているということは明らかである。
【００４４】
しかしながら、陽極材１４内部で発生し、真空チューブ１２およびハウジング１１経由で周囲の患者体組織に向かって放射されるＸ線放射線は、陰極１３の発する電子照射の運動エネルギーから変換される全エネルギーのうちの僅かである。衝突電子２０の運動エネルギーの大部分は熱に変換され、陽極１４の運転温度をかなり上昇させる。陽極の運転温度が高すぎると、やがて陽極材に溶融または他の不可逆な損傷が起こり、やがて小型Ｘ線源装置は完全に機能不全に陥る。
【００４５】
それ故、適当な運転温度へ陽極１４を冷却することが必要であり、小型Ｘ線源装置の分野では既に幾つかの提案がなされている。しかし、これらの提案は陽極の運転温度を十分且つ正確に制御できないという欠点を持ち、患者体内での小型Ｘ線源装置の動作を相当制限してしまう。
【００４６】
更にまた、陽極の運転温度を冷却するための冷却手段を備えた公知の小型Ｘ線源装置は猶かなり大きな外法寸法を必要とし、患者体内におけるこの種の小型Ｘ線源装置の使用を更に制限してしまう。
【００４７】
図１には、極低温冷却手段である冷却手段２２を備える小型Ｘ線源装置の一改良型が示される。加圧ガスの供給源が参照番号２２で概略図示される。この加圧ガスは給気路２３ａ経由で本発明の小型Ｘ線源装置のハウジング１１に供給される。ハウジング１１内には膨張室２４が収容される。この膨張室は少なくとも部分的に前記陽極１４を包囲している。
【００４８】
給気路２３ａは前記膨張室２４内で終わっており、冷却手段２２より前記給気路２３ａ経由で供給された加圧ガスは膨張室２４に進入し、そこで直ちに加圧ガスの膨張が生じて、前記加圧ガスは膨張ガスとなり、その温度は低下することになる。
【００４９】
ジュール−トムソン効果によって起こるガス温度の低下は、膨張し冷却された冷却ガスとこの時点で熱接触している陽極１４の冷却効果をもたらす。このため、陽極１４は適当な運転温度まで冷却されて、高すぎる運転温度による小型Ｘ線源装置のあり得る誤動作を未然に防止する。
【００５０】
温度低下を示す膨張ガスは陽極１４の発する放散熱を吸収して、膨張室２４から排気路２３ｂを通り、患者体外に配置した冷却手段２２に向かう。冷却手段で排気ガスは再び回収加圧され、給気路２３ａを通って膨張室２４に加圧ガスとして戻される。
【００５１】
冷媒として使用するガスは、好適にはアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、空気、クリプトン（Ｋｒ）、ＣＦ４、キセノン（Ｘｅ）およびＮ２Ｏからなる一群より選択される。
【００５２】
陽極１４の運転温度を正確に制御するために、また別の実施例では陰極１３の運転温度も正確に制御するために、熱センサ２７ａ（陽極１４用）および２７ｂ（陰極１３用）が、動作中に陽極１４の運転温度（熱センサ２７ａを使用）および／または陰極１３の運転温度（熱センサ２７ｂを使用）を監視するためにハウジング１１内に配置される。両熱センサ２７ａ〜２７ｂは信号線３２ａ〜３２ｂ経由で制御手段２５に接続される。
【００５３】
制限した外法寸法を必要とする好適な一実施例では、熱センサ信号線３２ａ〜３２ｂと共に給気路２３、排気路２３ｂ、光ファイバ１８および高電圧電源線１６ａ〜１６ｂが、小型Ｘ線源装置のハウジング１１に接続する１本のカテーテルチューブに組み込まれる。全体としての組立体（Ｘ線源装置付きのカテーテルチューブ）は、血管内病巣や患者体内を通る他の経路から、陽極１４の放射するＸ線放射線を用いて放射線治療を実施すべき場所に導入することができる。このように形成されたカテーテルチューブ３３は相当な長さを示し得る。
【００５４】
制御手段２５は好適には、電場発生手段１５、電子放射手段１７および膨張室２４への冷媒（加圧ガス）の供給２２を制御するように制御構成されたマイクロプロセッサである。このため、冷媒２２の給気路２３ａには、陽極１４の冷媒として動作する加圧ガスの瞬圧を測定するために圧力センサ２６ａが収容される。
【００５５】
瞬圧値は信号線２８経由で制御手段２５に供給される。制御手段は加圧冷媒（ガス）の膨張室２４への供給を制御するために信号線２９経由でバルブ２６ｂを動作するように構成される。また、制御手段２５は、陽極１４および陰極１３付近にそれぞれ配置した熱センサ２７ａ〜２７ｂの測定した温度データを得るための入力信号線３２ａ〜３２ｂを有する。更に、制御手段２５からは、電場発生手段１５および電子放射手段１７をそれぞれ制御するための出力信号線３０および３１が出ている。
【００５６】
本発明によれば、まずバルブ２６ｂ経由で給気路２３ａから膨張室２４へ向かう冷媒の供給を制御することによって、および／または、陰極１３と陽極１４の間の電場を設定する電場発生手段１５を制御することによって、および／または、陰極材１３から放射され陽極材１４に向かって加速される自由電子線束２０を制御する電子放射手段１７を制御することによって、陰極１３および／または陽極１４の運転温度を制御することができる。
【００５７】
この構成によって、陽極１４および陰極１３の運転温度を迅速且つ正確に制御でき、それ故動作中の小型Ｘ線源装置を正確に制御できる本発明によるコンパクトな改良型小型Ｘ線源装置１０が得られる。
【００５８】
図２には、本発明による小型Ｘ線源装置の第２実施例が示される。ここでは、冷却手段２２は、図１のように直線給気路２３ａおよび直線排気路２３ｂによって接続されておらず、給気路２３ａは真空チューブ１２の周りの１本以上の螺旋Ｘ線透過巻線２３ｃに収容される。この改良実施例は陰極１３に対しても有利な冷却効果をもたらし、本発明の小型Ｘ線源装置の多用性を更に改善し、また、小型Ｘ線源装置の寿命も延ばす。本実施例では２本の給気路２３ａが使用される。一方の給気路２３ａは膨張室２４内で直線的に終わっており、他方の給気路２３ａは真空チューブ１２の周囲の１本以上の螺旋Ｘ線透過巻線２３ｃに収容される。排気路２３ｂは本実施例ではハウジング１１と真空チューブ１２の間に存在する隙間によって形成される。
【００５９】
小型Ｘ線源装置の異なる場所における２つの横断面を示す図２の２つの詳細図を参照する。
【００６０】
図２に示すような更なる実施例では、少なくとも１本の経路２３ａを端部で前記隙間２３ｂが部分的に包囲し、それによって給気路と排気路はそのままで熱交換接触し、陰極１３と陽極１４を冷却する冷却手段の冷却能力を更に改善する。
【００６１】
図３に示す別の実施例では、同様に１本の直線給気路２３ａと１本の直線排気路２３ｂが陽極１４を部分的に包囲する膨張室２４によって相互接続されている。
【００６２】
陽極と陰極の運転温度をそれぞれ監視するのに用いられる熱センサ２７ａ〜２７ｂは、好適には、小型熱電対、ダイオードまたはトランジスタ素子の群のうちの１つである。
【００６３】
更に具体的な一実施例では、真空チューブ１２はアルミナ、サファイア、ダイアモンドまたはシリカの材質からなり、陰極はタングステンなどの材質からなり、陽極はモリブデン、レニウム、タングステン、銅、ロジウムまたは他の典型的な重金属からなる。
【００６４】
高電圧電源線１６ａを光ファイバ１８内部に同心配置し、冷却ガス吸気路・排気路を光ファイバの外面に埋め込むことも本発明の一様態である。
【００６５】
外法寸法の更なる減少に繋がる好ましい一実施例では、陰極１３の運転温度を正確に監視するために熱センサ２７ｂを光ファイバ１８内部に陰極１３と直接接触するように配置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の小型Ｘ線源装置の第１実施例を示す図である。
【図２】本発明の小型Ｘ線源装置の第２実施例を示す図である。
【図３】本発明の小型Ｘ線源装置の第３実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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