(57)【要約】【課題】大、中、小と大きさが異なる熱電子の焦点を回転陽極上に形成する場合に、最も小さな小焦点を形成するフィラメントの熱電子放出効率を向上させた回転陽極型Ｘ線管を提供すること。【解決手段】回転陽極１１上の焦点Ｆが形成される領域に垂直な仮想平面Ｐを描いた場合に、小焦点を形成するフィラメント１４ａが仮想平面Ｐの一方の側に位置し、大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメント１４ｂ、１４ｃが仮想平面Ｐの他方の側に位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子の照射によってＸ線を発生する回転陽極と、前記熱電子を発生する長手方向が平行な３個のフィラメントを有し、かつ、大、中、小と大きさが異なり少なくとも一部が重畳する３個の熱電子の焦点を前記回転陽極上に形成する電子銃とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、前記小焦点は少ないＸ線量の撮影に用い、前記大焦点または中焦点は小焦点よりもＸ線量の多い撮影に用い、かつ前記回転陽極上の焦点が形成される領域に、フィラメントの長手方向に平行に広がる垂直な仮想平面を描いた場合に、小焦点を形成する１つのフィラメントが前記仮想平面の一方の側に位置し、大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメントが前記仮想平面の他方の側に位置し、かつ、前記小焦点を形成する集束電極前面の開口部分は焦点が形成される領域の面に対して傾き、かつ、大焦点を形成する集束電極前面の開口部分と中焦点を形成する集束電極前面の開口部分は、焦点が形成される領域の面に対する傾きの大きさが相違することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大、中、小と大きさが異なる熱電子の焦点を回転陽極上に形成する場合に、最も小さな小焦点を形成するフィラメントの熱電子放出効率を向上させた回転陽極型Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転陽極型Ｘ線管は、電子銃から発生した熱電子を回転する陽極に照射し、陽極からＸ線を発生させる電子管で、Ｘ線による被写体の透視撮影や連続撮影などに利用されている。この場合、透視撮影や連続撮影など用途によって相違するＸ線量が用いられている。例えば、透視撮影は少ないＸ線量で行われ、また、連続撮影は透視撮影の場合よりも多いＸ線量で行われる。したがって、Ｘ線量の少ない透視撮影は焦点が小さい小焦点が主に用いられ、また、Ｘ線量の多い連続撮影には大焦点や中焦点が主に用いられている。
【０００３】
このように従来の回転陽極型Ｘ線管では、撮影部位や目的、必要とされる解像度など用途に応じたＸ線量を得るために、大、中、小と大きさが異なる熱電子の焦点を形成する電子銃が組み込まれている。
【０００４】
ここで、大きさが異なる熱電子の焦点を形成する従来の回転陽極型Ｘ線管について図３を参照して説明する。符合３１は、台形状の断面を持つ回転陽極で、軸Ｏを中心に回転する構造になっている。そして、台形状断面の斜辺に相当する部分に、Ｘ線を発生する熱電子の照射領域３２が設けられている。また、回転陽極３１の照射領域３２に対向して電子銃３３が配置されている。
【０００５】
電子銃３３は、大きさが相違し少なくとも一部が互いに重畳する大、中、小の熱電子の焦点Ｆを照射領域３２に形成する構造になっている。例えば、小焦点用のフィラメント３４ａが中央に設けられている。その左側に大焦点用のフィラメント３４ｂが設けられ、また、右側に中焦点用のフィラメント３４ｃが設けられている。３個のフィラメント３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、その長手方向が図面の表側から裏側方向に垂直に延びており、照射領域３２の側から見た場合、図３（ｂ）の円内に示すようにその長手方向が平行し一方向に配列されている。
【０００６】
また、各フィラメント３４ａ、３４ｂ、３４ｃの前方には、それぞれ小焦点形成用の集束電極３５ａ、大焦点形成用の集束電極３５ｂ、中焦点形成用の集束電極３５ｃが設けられている。なお、回転陽極３１および電子銃３３は真空外囲器（図示せず）内に収納され、回転陽極３１で発生したＸ線は真空外囲器外に取り出せるようになっている。
【０００７】
上記した構成において、小焦点用のフィラメント３４ａで発生した熱電子は集束電極３５ａで集束され、照射領域３２に最も小さい焦点を形成する。また、大焦点用のフィラメント３４ｂや中焦点用のフィラメント３４ｃで発生した熱電子はそれぞれ集束電極３５ｂや集束電極３５ｃで集束され、照射領域３２に最も大きい焦点や中間の大きさの焦点を形成する。
【０００８】
ところで、中央に位置する小焦点用のフィラメント３４ａおよび集束電極３５ａは、回転陽極３１の照射領域３２と正対しており、フィラメント３４ａから発生した熱電子は矢印Ｙａで示すように、照射領域３２に対して垂直に進み照射領域３２までほぼ直進する。また、大焦点用や中焦点用のフィラメント３４ｂ、３４ｃから放出された熱電子は矢印ＹｂおよびＹｃで示すように照射領域３２まで弧を描くように進む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
回転陽極型Ｘ線管の小焦点は、これまで連続的透視に多く使用され、撮影管電流も５ｍＡ程度となっている。しかし、近年、デジタル技術が進歩し、また診断技術が高度化し、撮影管電流のピーク値も１００ｍＡ程度と大きくなっている。そして、ある時間間隔でＸ線を断続させて被写体を透視する断続的透視が一般的となっている。このような断続的透視の場合、熱電子を発生するフィラメントの応答に遅れが出る。このため、透視時に必要な撮影管電流が得られるように、透視が断の間でも、電子銃のフィラメントに電流を流し加熱している。また、撮影管電流のピーク値の増大などから、小焦点のフィラメントに対して、撮影管電流を大きくしたいという要求が出てきている。
【００１０】
ところで、撮影管電流を大きくする場合、フィラメントの動作温度を上昇する方法が考えられる。しかし、フィラメントの動作温度を上げると、フィラメント寿命が短縮するという問題がある。このため、フィラメントの動作温度を上げずに、例えば、フィラメントおよび集束電極を回転陽極に近づけたり、あるいは、フィラメントおよび集束電極をできるだけ回転陽極の照射領域に正対させたりして、フィラメントの熱電子放出効率を上げる方法が考えられる。
【００１１】
しかし、従来の回転陽極型Ｘ線管では、小焦点用のフィラメントおよび集束電極は回転陽極の照射領域に正対しているものの、照射領域からの距離が遠いため、熱電子放出効率の向上には限界がある。また、小焦点用のフィラメントおよび集束電極を、照射領域までの距離が比較的短い大焦点用や中焦点用のフィラメントや集束電極の位置に配置する方法が考えられる。しかし、大焦点用や中焦点用のフィラメントや集束電極の位置は、中央に位置するフィラメントや集束電極などの存在によって、照射領域に対し大きく傾いている。このため、熱電子放出効率の向上に限界がある。
【００１２】
本発明は、上記した欠点を解決するもので、最も小さな焦点を形成するフィラメントの熱電子放出効率を高くした回転陽極型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】
【００１３】
本発明は、熱電子の照射によってＸ線を発生する回転陽極と、前記熱電子を発生する長手方向が平行な３個のフィラメントを有し、かつ、大、中、小と大きさが異なり少なくとも一部が重畳する３個の熱電子の焦点を前記回転陽極上に形成する電子銃とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、前記小焦点は少ないＸ線量の撮影に用い、前記大焦点または中焦点は小焦点よりもＸ線量の多い撮影に用い、かつ前記回転陽極上の焦点が形成される領域に、フィラメントの長手方向に平行に広がる垂直な仮想平面を描いた場合に、小焦点を形成する１つのフィラメントが前記仮想平面の一方の側に位置し、大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメントが前記仮想平面の他方の側に位置し、かつ、前記小焦点を形成する集束電極前面の開口部分は焦点が形成される領域の面に対して傾き、かつ、大焦点を形成する集束電極前面の開口部分と中焦点を形成する集束電極前面の開口部分は、焦点が形成される領域の面に対する傾きの大きさが相違することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、最も小さな焦点を形成するフィラメントの熱電子放出効率を高くした回転陽極型Ｘ線管を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について図１の概略の構造図を参照して説明する。符合１１は、熱電子の照射によってＸ線を発生する回転陽極で、台形状の断面を有し、軸Ｏを中心に回転する構造になっている。そして、台形状断面の斜辺に相当する部分に、Ｘ線を発生する熱電子の照射領域１２が設けられている。
【００１６】
また、熱電子の照射領域１２に対向して電子銃１３が配置されている。電子銃１３は、図１の（ａ）で示すように熱電子を発生する３個のフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃが図の左から右方向に順に設けられている。なお、３個のフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、その長手方向が図面に垂直に表側から裏側に延び、照射領域１２の側から見た場合、図１（ｂ）の円内に示すように、その長手方向が平行になって一方向に配列されている。
【００１７】
３個のフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃの前方には、各フィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃから放出された熱電子をそれぞれ集束する集束電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配置されている。例えば、フィラメント１４ａが発生した熱電子は集束電極１５ａで集束され、矢印Ｙａ方向に進み照射領域１２に最も小さい焦点Ｆを形成する。また、フィラメント１４ｂやフィラメント１４ｃが発生した熱電子は、集束電極１５ｂや集束電極１５ｃで集束され、矢印Ｙｂ、Ｙｃ方向に進み大きい焦点や中間の大きさの焦点Ｆを照射領域１２に形成する。なお、照射領域１２に形成される大、中、小の３個の焦点は少なくとも一部が互いに重畳する関係になっている。
【００１８】
そして、照射領域１２の面に垂直で、かつ図面の表面から裏面に向かう仮想平面、たとえば回転陽極上の焦点が形成される領域に垂直な仮想平面Ｐを描いた場合に、小焦点を形成するフィラメント１４ａは仮想平面Ｐの一方の側に位置し、また仮想平面Ｐにできるだけ近い位置に設けられている。また、大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメント１４ｂ、１４ｃは仮想平面Ｐの他方の側に設けられている。なお、図１（ｂ）では、仮想平面Ｐが線分ｐ−ｐで示されている。
【００１９】
また、回転陽極および電子銃は真空外囲器（図示せず）内に収納され、回転陽極で発生したＸ線は真空外囲器外に取り出せるようになっている。
【００２０】
上記した構成によれば、小焦点を形成するフィラメント１４ａおよび集束電極１５ａを、仮想平面Ｐの一方の側において照射領域１２に近い位置に配置することができる。また、集束電極１５ａ前面の開口部分の照射領域１２の面Ｑに対する傾きの角度θが小さくなるように配置できる。このため、熱電子の放出効率が向上する。
【００２１】
次に、この発明の他の実施形態について図２を参照して説明する。なお、図２では、図１に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を一部省略している。
【００２２】
図２の（ａ）は、各フィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃの延長方向から見た図で、また図２の（ｂ）は、各フィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃの延長方向に対して垂直方向から見た図で、また図２の（ｃ）は、照射領域１２の側から各フィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃ方向を見た図である。この実施形態の場合、大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメント１４ｂ、１４ｃが並んで配置されている。そして、小焦点を形成するフィラメント１４ａはフィラメント１４ｂ、１４ｃの中間に位置し、各フィラメント１４ｂ、１４ｃの長手方向に偏位した配置になっている。したがって、３個のフィラメント１４ａ、１４ｂ、１４ｃはほぼ３角形状の各頂点に対応する位置に配置されている。そして、照射領域１２の面に垂直な仮想平面が図２の（ａ）および（ｂ）では符号Ｐで、また、図２の（ｃ）では線分ｐ−ｐで示されている。この場合も、小焦点を形成する１つのフィラメント１４ａが仮想平面Ｐの一方の側に位置し、また仮想平面Ｐにできるだけ近くに設けられている。また、大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメント１４ｂ、１４ｃは仮想平面Ｐの他方の側に設けられている。
【００２３】
大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメント１４ｂ、１４ｃは同一平面上に位置し、また、その長手方向が互いに平行するように配置されている。小焦点を形成するフィラメント１４ａは、大焦点や中焦点を形成するフィラメント１４ｂ、１４ｃと交差する平面に位置し、照射領域１２の面に対する傾きの角度θが小さくなるようにしている。この場合、２つのフィラメント１４ｂ、１４ｃに設けられた集束電極１５ｂ、１５ｃ前面の開口部分と小焦点を形成するフィラメント１４ａ前面の開口部分とは同一平面上になく、ある角度で交差した構造になっている。
【００２４】
上記した構成によれば、小焦点用のフィラメント１４ａおよび集束電極１５ａを照射領域１２に近い位置に配置できる。また、小焦点用のフィラメント１４ａおよび集束電極１５ａの照射領域１２の面に対する傾き、例えば、集束電極１５ａ前面の開口部分の照射領域１２や仮想平面Ｐに対する角度を小さくでき、熱電子放出効率を向上できる。
【００２５】
また、上記した構成によれば、回転陽極上の焦点が形成される領域に垂直な仮想平面を描いた場合に、小焦点を形成するフィラメントが仮想平面の一方の側に位置し、大焦点および中焦点を形成する２つのフィラメントが仮想平面の他方の側に位置している。この場合、小焦点を形成するフィラメントを仮想平面の近くに配置することができる。したがって、小焦点を形成するフィラメントおよび集束電極の回転陽極の熱電子照射面に対する傾き、例えば、小焦点を形成する集束電極前面の開口部分の熱電子照射面に対する傾きを小さくでき、熱電子放出効率を高くできる。また、撮影管電流を大きくする場合に、フィラメントの動作温度を上昇させないため、長寿命の回転陽極型Ｘ線管を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態を説明する概略の構造図である。
【図２】本発明の他の実施形態を説明する概略の構造図である。
【図３】従来の技術を説明する概略の構造図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１…回転陽極
１２…熱電子の照射領域
１３…電子銃
１４ａ…小焦点を形成するフィラメント
１４ｂ…大焦点を形成するフィラメント
１４ｃ…中焦点を形成するフィラメント
１５ａ〜１５ｃ…集束電極
Ｐ…仮想平面
Ｆ…熱電子の焦点
Ｏ…回転陽極の回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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