(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に対向配置された陰極と陽極との間に管電圧を印加して、前記陰極に設けたフィラメントより発生した熱電子を前記陽極に設けたターゲットへ衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線管であって、Ｘ線発生時に発生した２次電子が前記陽極に再衝突することにより発生する焦点外Ｘ線の線量を低減する焦点外Ｘ線低減層を、前記ターゲットを除く前記陽極の外表面に形成し、
前記焦点外Ｘ線低減層は、特性Ｘ線が前記管電圧以上である物質を、前記ターゲットを除く前記陽極の外表面に被覆することにより形成することを特徴とするＸ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点外Ｘ線を低減させたＸ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来Ｘ線を使用して被検体を透視し、被検体を診断する医療用Ｘ線装置や、物品等の被検体をＸ線により検査する工業用Ｘ線装置には、Ｘ線発生源として通常Ｘ線管が使用されている。
このＸ線管は、真空容器内に陰極と陽極が対向配置されていて、陰極側に設けられたフィラメントより発生した熱電子が陽極側に設けられたターゲットに衝突することにより、陽極よりＸ線が発生されるように構成されている。
すなわち陰極と陽極の間に高電圧を印加して、陽極よりＸ線を発生させるように構成されているが、印加した電力に対しＸ線の変換率は１％程度であり、残りの電力は熱となってＸ線管より放出される。
このため陽極には、放熱効果を高める目的で熱伝導率の高い例えば銅等の金属が使用されており、またターゲットには、Ｘ線変換率の高い例えばタングステン等の金属が使用されている。
【０００３】
一方、ターゲットに衝突した熱電子の一部は、２次電子として散乱し、この２次電子の全ては陽極の外表面等に再衝突する。
その結果陽極の外表面からは材料固有の特性Ｘ線が発生し、これが焦点外Ｘ線としてＸ線に混入するため、Ｘ線画像の画質を低下させる原因となっている。
かかる問題を改善するため、例えば特許文献１で、焦点外Ｘ線を低減することができる陽極ターゲットが提案されている。
【０００４】
前記特許文献１に記載の陽極ターゲットは、回転する陽極ターゲットの表面に、複数の焦点部を回転方向に沿って間隔をあけて設けると共に、これら焦点部の周囲に環状の溝を形成したもので、焦点部より散乱した２次電子は溝部内に再衝突し、溝部内から焦点外Ｘ線として再放出される際、溝部が焦点外Ｘ線を遮断するため、Ｘ線に焦点外Ｘ線が混入するのを低減することができる効果を有する。
【特許文献１】特開２００７−７３２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＸ線管のように、３０ｋＶ以上の管電圧を印加して使用するＸ線管の場合、陽極 より発生した焦点外Ｘ線がＸ線に混入しても、Ｘ線画像への影響は少ない。
その理由は、陽極に使用されている銅のＫ列の特性Ｘ線エネルギーが８〜９ｋｅＶであるのに対し、Ｘ線のエネルギーが十分に大きいことから、Ｘ線に焦点外Ｘ線が混入しても、Ｘ線画像にノイズとして現れることが少ないためである。
しかし近年では、サブトラクション等低管電圧でのＸ線管の使用が注目されているが、従来のＸ線管を低管電圧で使用した場合、次のような問題が発生する。
【０００６】
白色Ｘ線のエネルギースペクトルは、図４に示すように一般に管電圧の１／２〜２／３のエネルギーをピークとしたガウス分布状となる（なお図中Ａは透過物がないもの、Ｂは０．１ｍｍの鉄を透過したもの、Ｃは０．３ｍｍの鉄を透過したもののエネルギースペクトルを示す）。
例えばＸ線管を２０ｋＶの低管電圧で使用する場合、Ｘ線の最大エネルギースペクトルは、１０〜１５ｋｅＶとなる。
このため陽極に銅を使用していると、Ｘ線のエネルギーと焦点外Ｘ線のエネルギー、すなわち銅のＫ列の特性Ｘ線エネルギーは同等であるため、Ｘ線に焦点外Ｘ線が混入した場合Ｘ線画像にノイズとなって現れ、画質を低下させる原因となる。
また陽極より散乱された２次電子は全て陽極の外表面等に衝突して焦点外Ｘ線を発生させるため、焦点外Ｘ線の線量も多くなってＸ線画像の画質を低下させる原因となる。
これを防止するため、陽極に熱伝導率の高いモリブデンを使用することも考えられるが、モリブデンのＫ列の特性Ｘ線エネルギーは２０ｋｅＶ程度であるため、５０ｋＶ以下の管電圧で使用した場合には、同様な問題が発生する。
【０００７】
特許文献１に記載の陽極ターゲットのように焦点部の周囲に溝部を設けて、この溝部により焦点外Ｘ線を遮蔽するようにしたものでは、回転陽極のように焦点部から散乱する熱電子が比較的狭い範囲で拡散されるものに対しては相応の遮蔽効果が期待できる。
しかし固定陽極のように、ターゲットから散乱した熱電子が固定陽極の外表面等の広い範囲に拡散するものに対しては、焦点部の周囲に溝部を設けただけでは焦点外Ｘ線の遮蔽効果がほとんど得られないことから、焦点外Ｘ線を低減できない可能性がある。
本発明はかかる問題を改善するためになされたもので、陽極より発生する焦点外Ｘ線を低減させることができるＸ線管を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＸ線管は、真空容器内に対向配置された陰極と陽極との間に管電圧を印加して、陰極に設けたフィラメントより発生した熱電子を陽極に設けたターゲットへ衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線管であって、Ｘ線発生時に発生した２次電子が陽極に再衝突することにより発生する焦点外Ｘ線の線量を低減する焦点外Ｘ線低減層を、ターゲットを除く陽極の外表面に形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＸ線管によれば、２次電子が陽極の外表面に衝突することにより発生する焦点外Ｘ線の線量が低減されるため、焦点外Ｘ線がＸ線に混入してもＸ線画像に焦点外Ｘ線がノイズとなって現れることが少なくなり、低管電圧で使用するＸ線管の場合でも、Ｘ線画像の画質低下を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１はＸ線管の一部切欠側面図、図２はＸ線管の作用説明図、図３は図２のＤ円内の拡大図である。
図１に示すＸ線管は、管電圧が例えば２０ｋＶの低電圧で使用する反射型のＸ線管であって、真空容器１内に陰極２と陽極３が間隔をおいて同一中心線上に対向配置されている。
陰極２は、全体が熱伝導率の高い例えば銅等の金属により丸棒状に形成されており、陽極３と対向する端面のほぼ中心にフィラメント２ａが設けられている。
フィラメント２ａには、図示しないフィラメント加熱回路より電圧が印加されていて、フィラメント２ａより熱電子（１次電子）が発生されるようになっている。
【００１１】
陰極２と対向配置された陽極３も、熱伝導率の高い銅等の金属により陰極２とほぼ同径の丸棒状に形成されており、陰極２と対向する端面は、真空容器１の外表面に形成されたＸ線照射口１ａ方向に傾斜面３ａが向くよう傾斜されていて、傾斜面３ａのほぼ中心に、Ｘ線変換効率の高い例えばタングステン等の金属により形成されたターゲット３ｂがフィラメント２ａと対向するように設けられている。
陽極３には図示しない高圧発生回路より例えば２０ｋＶ程度の低管電圧が印加されていて、陰極２のフィラメント２ａより発生した熱電子が陽極３のターゲット３ｂに衝突するようになっており、これによってターゲット３ｂよりＸ線照射口１ａへ向けてＸ線４が発生されるようになっている。
【００１２】
また陰極２のフィラメント２ａより発生した熱電子が陽極３のターゲット３ｂに衝突した際熱電子の一部が散乱して図２に示すように２次電子５が発生し、この２次電子５が陽極３の外表面等に再衝突した際に陽極３の材料（銅）固有の特性Ｘ線が発生して、これが焦点外Ｘ線となる。
この焦点外Ｘ線がターゲット３ｂより発生されたＸ線４に混入すると、特に低管電圧で使用するＸ線管の場合、Ｘ線画像にノイズとなって現れ、Ｘ線画像の画質低下の原因となる。
これを防止するため本実施の形態では、ターゲット３ｂ部分を除く陽極３の外表面全体に焦点外Ｘ線低減層６を形成している。
【００１３】
焦点外Ｘ線低減層６としては、図３に示すように陽極３の外表面に不規則な凹凸６ａを形成して、陽極３の外表面に衝突する２次電子５を拡散させ、これによって２次電子５のエネルギーを分散することにより、焦点外Ｘ線の線量を低減させている。
陽極３の外表面に凹凸６ａよりなる焦点外Ｘ線低減層６を形成する方法としては、例えばサンドブラストを採用している。
すなわち微細な砂粒を陽極３の外表面に高圧の気体で吹き付けて、外表面に不規則な凹凸６ａを形成しており、凹凸６ａの表面粗さは、例えばＲｍａｘ：２００程度となっている。
次に前記構成されたＸ線管の作用を説明する。
【００１４】
本発明の低管電圧で使用するＸ線管は、医療用Ｘ線装置や工業用Ｘ線装置に使用するが、勿論その他のＸ線装置に使用することもできる。
これらＸ線装置に装着し、フィラメント加熱回路により陰極２のフィラメント２ａを加熱した状態で、陰極２と陽極３の間に例えば２０ｋＶ程度の低管電圧を印加すると、陰極２のフィラメント２ａより発生した熱電子が陽極３に設けたターゲット３ｂに衝突してＸ線４が発生し、このＸ線４はＸ線照射口１ａより出た後コリメータでコリメートされて、被検体（ともに図示せず）へ照射され、被検体の診療や検査に供される。
【００１５】
一方フィラメント２ａより発生された熱電子がターゲット３ｂに衝突した際、一部が散乱して２次電子５がＸ線４と別に発生する。
この２次電子５は、直接陽極３の外表面に衝突したり、真空容器１の内面に反射して、ほぼ全てが陽極３の外表面に再衝突する。
しかし陽極３の外表面には不規則な微細の凹凸６ａが形成されていて、これら凹凸６ａにより図３に示すように衝突した２次電子５を拡散させるため、２次電子５が持つエネルギーが分散される。
これによって２次電子５が陽極３の外表面に衝突することにより発生する焦点外Ｘ線の線量が低減されるため、焦点外Ｘ線がＸ線４に混入してもＸ線画像に焦点外Ｘ線がノイズとなって現れることが少なくなり、低管電圧で使用するＸ線管の場合でも、Ｘ線画像の画質低下を未然に防止することができるようになる。
【００１６】
なお前記実施の形態では、焦点外Ｘ線低減層６を不規則な凹凸６ａにより形成したが、陽極３の外表面に、陽極３に使用する材料の特性Ｘ線が管電圧以上である物質、例えばタングステンやタルタル等の原子番号の大きい金属を銅またはモリブデン等からなる陽極３の外表面に真空蒸着することにより、焦点外Ｘ線低減層６を形成するようにしてもよい。
すなわちＸ線発生時に散乱する２次電子５は、管電圧以上のエネルギーを持つことがないため、ある物質に管電圧以上の吸収端があったとしても、その吸収端以下のエネルギーがあったところで、その吸収端では励起が発生することがないため特性Ｘ線が発生されることはなく、これによってＸ線画像に焦点外Ｘ線の影響をほとんど受けることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態になるＸ線管の一部切欠側面図である。
【図２】本発明の実施の形態になるＸ線管の作用説明図である。
【図３】図２のＤ円内の拡大図である。
【図４】一般的なＸ線管のＸ線スペクトル分布を示す線図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    真空容器
１ａ    Ｘ線照射口
２    陰極
２ａ    フィラメント
３    陽極
３ｂ    ターゲット
４    Ｘ線
５    ２次電子
６    焦点外Ｘ線低減層
【図１】
0005200259.tif 000002
【図２】
0005200259.tif 000003
【図３】
0005200259.tif 000004
【図４】
0005200259.tif 000005