(57)【要約】  Ｘ線源、およびイメージングシステム。Ｘ線透過性である少なくとも１つの出射窓（５）を備えた真空排気可能な外部ハウジング（３）と、電子源（７）と、陽極（１３）と、当該陽極を通過した電子を捕捉するための捕集部（１９）とを備えたＸ線源（１）を開示する。前記捕集部は、前記陽極に負の電位を印加するための電気回路の一部であり、前記出射窓は、電子線方向に対して１３０°から２３０°までの角度（α）で陽極から出たＸ線（９）が、当該出射窓を通って出射できるように配置されている。さらに、本発明のＸ線源と、検査対象を収容するための装置と、Ｘ線検出器とを備えたイメージングシステムも開示する。
2016518689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・Ｘ線透過性である少なくとも１つの出射窓（５）を備えた、真空排気可能な外部ハウジング（３）と、
・電子線方向（１１）において電子を放出するための電子源（７）と、
・Ｘ線（９）を生成するための陽極（１３）と、
・前記陽極（１３）を通過した電子を捕捉するための捕集部（１９）と
を備えたＸ線源（１）であって、
・前記捕集部（１９）は、前記陽極（１３）の電位に対して負となる電位を当該捕集部（１９）に印加するための電気回路の一部であり、
・前記電子線方向（１１）に対して１３０°から２３０°までの角度範囲（α）の少なくとも一部の範囲で前記陽極（１３）から出射したＸ線（９）が、前記出射窓（５）を通過して出射可能であるように、当該出射窓（５）は配置されている
ことを特徴とするＸ線源（１）。
【請求項２】
前記捕集部（１９）の前記電子線方向（１１）の厚さは、前記電子の運動エネルギーが１５０ｋｅＶである場合の当該捕集部（１９）の材料における当該電子の平均侵入深度より大きい、
請求項１記載のＸ線源（１）。
【請求項３】
前記捕集部（１９）の材料は特殊鋼および／または銅を含み、
前記材料の前記電子線方向（１１）の厚さは、少なくとも１ｍｍである、
請求項２記載のＸ線源（１）。
【請求項４】
前記捕集部（１９）は、前記電子線方向（１１）に凹部を有する、
請求項１から３までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項５】
前記凹部は台形であり、
および／または、
前記凹部の深さは少なくとも３ｃｍである、
請求項４記載のＸ線源（１）。
【請求項６】
前記電子線方向（１１）に対して１７０°から１９０°までの角度範囲（α１）の少なくとも一部の範囲内で前記陽極（１３）から出たＸ線（９）が、前記出射窓（５）を通って出射可能であるように、当該出射窓（５）は配置されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項７】
前記電子源（７）は中央領域に、出射されるＸ線（９）を通過させるための孔を有する、
請求項６記載のＸ線源（１）。
【請求項８】
前記電子を前記陽極（１３）に向けて加速および／または集束させるための少なくとも１つの制御電極（２３，２４）を備える、
請求項１から７までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項９】
前記陽極（１３）は金属層（１５）を有し、
前記金属層（１５）は、原子番号が少なくとも４０である材料を含み、
前記金属層（１５）の層厚は、前記電子の運動エネルギーが１５０ｋｅＶである場合の当該金属層（１５）の材料における当該電子の平均侵入深度より小さい、
請求項１から８までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項１０】
前記陽極（１３）は陽極キャリア（１７）を備えており、
前記陽極キャリア（１７）は、原子番号が最大１５である材料を含み、
前記陽極キャリア（１７）の層厚は、前記電子の運動エネルギーが１５０ｋｅＶである場合の当該陽極キャリア（１７）の材料における当該電子の平均侵入深度より小さい、
請求項１から９までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項１１】
前記Ｘ線源が動作するときに、前記捕集部（１９）が、前記陽極の電位より少なくとも半分だけ低い電位になるように、前記電気回路は構成されている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項１２】
前記電子源（７）は、電界放出陰極または熱陰極である、
請求項１から１１までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項１３】
前記陽極（１３）は、固体陽極、回転陽極および／または液体陽極である、
請求項１から１２までのいずれか１項記載のＸ線源（１）。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載のＸ線源（１）と、
検査対象（４０）を収容するための装置（３９）と、
Ｘ線検出器（４１）と
を備えることを特徴とするイメージングシステム（３０）。
【請求項１５】
前記出射窓（５）と、前記検査対象（４０）を収容するための装置（３９）との間に配置されたＸ線フィルタ（３５）を備えている、
請求項１４記載のイメージングシステム（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出射窓を備える真空排気可能な外部ハウジングと、電子を放出するための電子源と、Ｘ線を生成するための陽極とを有するＸ線源に関する。本発明はさらに、上述の構成のＸ線源を有するイメージングシステムにも関する。
【０００２】
公知のＸ線源では、真空排気可能な外部ハウジング内といわゆるＸ線管内とにおいて、陽極の方向に電子を加速させる。この陽極の材料は、加速された電子のエネルギーをＸ線に変換するのに適したものである。このＸ線は、Ｘ線透過性の出射窓を通ってＸ線源から出射する。イメージングシステムにおいて用いる場合には、このＸ線はその後、典型的には検査対象へ送られた後、撮像型Ｘ線検出器を用いて測定される。とりわけ医用イメージングの場合、このようなシステムを用いることが非常に広まっている。人体の部位を診断用に検査するためには、一般的に、可能な限り少量のＸ線量で可能な限り高い画質を実現することが望まれる。これを実現するためには、Ｘ線の大部分が特性Ｘ線から成り、かつ、幅広いエネルギー範囲に分布する制動Ｘ線から成る割合が可能な限り僅かである、可能な限り単色のＸ線が有利である。
【０００３】
米国特許第７４３６９３１号明細書に、単色のＸ線を生成するためのＸ線源が記載されている。このＸ線源では、原子番号が小さい材料から成る陽極キャリア上に、非常に薄い陽極を設けたものが使用される。これにより、陽極層によって基本的に、特性Ｘ線を狭幅のエネルギー範囲で形成することができる。陽極の層厚が薄く、かつ、キャリアの原子番号が小さいことによって、さらに、放出される制動Ｘ線も少なくなるので、Ｘ線源によって生成される広帯域のＸ線の割合が僅かのみとなる。しかし、米国特許第７４３６９３１号明細書に記載の構成の問題は、薄い陽極を高エネルギーの電子が透過することである。この電子は陽極キャリアにて捕捉され、そのエネルギーは、キャリア内を通流する冷媒によって排出される。その欠点は、陽極キャリアにおいて発生する熱が多く、陽極キャリアにおいて制動Ｘ線が生じ得る可能性が出てくることである。この制動Ｘ線により、発生するＸ線スペクトルに、連続的なバックグラウンドが生成され、これは、加速された電子の運動エネルギーに相当する限界エネルギーにまで及ぶ。総スペクトルおよび放射線量における単色の特性Ｘ線の割合は、上述の作用によって減少してしまう。また、熱発生量が多く、冷媒を流す必要があることにより、上記構成はさらに、熱技術上効率が低く、機械的に高コストにもなってしまう。
【０００４】
本発明の課題は、上述の欠点を回避できる、可能な限り単色のＸ線を生成するためのＸ線源を実現することである。本発明はさらに、上述のようなＸ線源を備えたイメージングシステムを実現することも課題とする。
【０００５】
前記両課題は、請求項１に記載のＸ線源と、請求項１４に記載のイメージングシステムとによって解決される。
【０００６】
本発明のＸ線源は、Ｘ線透過性の少なくとも１つの出射窓を有する真空排気可能な外部ハウジングを含む。Ｘ線源はさらに、電子線方向に電子を放出するための電子源と、Ｘ線を生成するための陽極と、当該陽極を通過した電子を捕捉するための捕集部とを含む。この捕集部は、陽極の電位に対して負となる電位を当該捕集部に印加するための電気回路の一部である。前記電子線方向に対して１３０°から２３０°までの角度範囲の少なくとも一部の範囲で陽極から出射したＸ線が、前記出射窓を通過して出射可能であるように、当該出射窓は配置されている。
【０００７】
本発明のＸ線源により、陽極において主に狭幅のエネルギー範囲の特性Ｘ線が生成されるので、実質的に単色のＸ線を生成することができる。また、陽極を通過する電子が、不所望の制動Ｘ線の形成に寄与することもほとんど無くなる。というのもこの電子は、本発明の構成の捕集部により、まず最初に高効率で制動されてから、その後に捕捉されるからである。加速した電子を捕集部によって捕捉することは、電気的に高効率であり、陽極のホルダにおいて、陽極膜を通過した電子の運動エネルギーを排出するための冷媒流路を追加する必要が無くなる。捕集部の電位が、動作中、陽極に対して負の電位であることにより、電子は捕集部の材料に当たる前に、運動エネルギーの一部を失う。このことにより、捕集部の材料にて形成される制動Ｘ線が最小限になる。上述の捕集部により、Ｘ線源の動作中にこの電子が他の部品に到達して制動Ｘ線を生成するのが防止され、また、これがＸ線源から出射するのが防止される。とりわけ上述の電子は、有効に捕捉されることにより、Ｘ線源の外部ハウジングと相互作用することが無くなる。
【０００８】
本発明では、電子線方向に対して１３０°から２３０°までの前記角度範囲の少なくとも一部範囲で陽極から出射したＸ線が、前記出射窓を出射可能であるように、当該出射窓は配置されている。よって、この出射は本発明では、陽極の、電子線が入射する側において行われ、前記窓を通って出射するＸ線は、当該電子線の逆の方向との間に最大±５０°の範囲の角度を成すことができる。このように逆方向に出射することにより、特性Ｘ線と連続的な制動Ｘ線との比を特に高くすることができる。というのも、制動Ｘ線は電子線方向成分が格段に多いのに対し、特性Ｘ線の順方向成分と逆方向成分とは実質的に均衡しているからである。
【０００９】
本発明のイメージングシステムは、本発明のＸ線源と、検査対象を収容するための装置と、Ｘ線検出器とを含む。このようなイメージングシステムの利点は、上記Ｘ線源について記載した利点と同様である。医用イメージング分野では、前記検査対象は人体、動物の身体またはこれらの検査対象の一部とすることができる。その際には、前記検査対象を収容するための装置はたとえば、患者台であるか、または、一部位を収容するための装置である。また、前記イメージングシステムを部品測定用に構成することも可能である。この場合、検査対象を収容するための装置は、部品用のホルダとすることができる。
【００１０】
本発明のイメージングシステムの利点は、医用イメージングにおいて特に顕著となる。というのも、人体部位の診断用検査を行う場合には、被曝量を可能な限り少なくしながら、可能な限り高い画質を実現し、これにより可能な限り正確な医療診断を実現することが特に重要となるからである。可能な限り単色のＸ線源を使用すると、特に良好な画質を実現することができる。単色Ｘ線源の利点は、マンモグラフィおよびアンギオグラフィの分野において特に大きくなる。というのも、これらの検査法において検査対象となる部位では、Ｘ線の減弱の僅かな差をイメージングしなければならないからである。単色Ｘ線源を使用すると、同等の画質で、患者の被曝量を低減することができ、または、単色Ｘ線源を使用しない場合に必要となる、健康上有害であるＸ線造影剤の使用を省略することができる。
【００１１】
請求項１を引用する従属請求項から、本発明のＸ線源の有利な実施形態および発展形態が明らかである。これら従属請求項によると、本発明のＸ線源はさらに、以下の構成を備えることができる：
捕集部は、その電子線方向の厚さが、電子の運動エネルギーが１５０ｋｅＶである場合の電子の平均侵入深度より大きくなるように形成することができる。多くのＸ線源の場合、Ｘ線源において電子が加速されることにより到達する最大運動エネルギーは、最大１５０ｋｅＶの範囲内となる。この電子エネルギーの範囲内において、捕集部の厚さが電子の平均侵入深度より大きくなるようにすると、Ｘ線源の動作中に、この最大エネルギーを有する電子の大部分が捕集部によって捕捉されるようになる。さらに、動作中に捕集部が規定通りに負の電位になるようにすると、電子は捕集部の材料に入射する前に制動され、これにより、捕集部により捕捉される電子の割合が一層多くなる。本実施形態では、捕集部により捕捉される電子の割合は少なくとも１−１／ｅとなり、よって６３％を超える。
【００１２】
上記の捕集部の材料は導電性材料を含むことができ、たとえば特殊鋼および／または銅を含むことができる。捕集部の電子線方向の厚さは、少なくとも１ｍｍとすることができる。有利には当該厚さは、運動エネルギーが未だ残っている電子が捕集部に達したときに、当該厚さの捕集部を実質的に通過できないように選択される。
【００１３】
捕集部は、電子線方向に凹部を有することができる。この凹部は、加速電子を捕集部において確実に捕捉し、Ｘ線源の外部ハウジングから側方に電子が漏出するのを防止するのに有利である。捕集部に凹部をこのように形成することが好適である理由は、陽極においてある程度の割合の電子が散乱し、その飛行方向が変化するからである。凹部を有する捕集部は、可能な限り多くの散乱電子を捕捉するのに特に適している。
【００１４】
上述の凹部は、台形状に形成することができる。これに代えて択一的に、凹部を方形、Ｕ字形または半円形に形成することも可能である。凹部の深さは少なくとも３ｃｍとすることができ、特に好適には、当該深さを５ｃｍから１５ｃｍまでの間とすることができる。
【００１５】
電子線方向に対して１７０°から１９０°までの角度範囲の少なくとも一部の範囲で陽極から出射したＸ線が、前記出射窓を通過して出射可能であるように、当該出射窓を配置することができる。よってこの実施形態では、電子線の逆方向に対して±１０°の角度で陽極から出たＸ線のみが出射する。このような狭い角度範囲により、特性Ｘ線と、ノイズとなる連続制動Ｘ線との比を、さらに改善することができる。
【００１６】
上記実施形態の他の１つの態様では、前記電子源は中央領域に、出射されるＸ線を通過させるための孔を有することができる。とりわけ、Ｘ線源は環状の線源として構成することができる。裏面において出射されるＸ線は、電子源を前記中央領域内において通過し、この領域を通って陽極から出射窓に到達することができる。特に好適には、電子線方向に対して１７５°から１８５°までの角度で陽極から出たＸ線のみが、出射窓を通って出射できるように、当該出射窓を配置することができる。
【００１７】
前記Ｘ線源は、電子を陽極の方向に加速および／または集束させるための少なくとも１つの制御電極を含むことができる。また、Ｘ線源は複数の前記制御電極を備えることも可能である。前記少なくとも１つの制御電極は、円形の断面の電極とすることができ、たとえば、球面の１つまたは複数の面分の形状とすることができる。電子の加速を生じさせるために好適なのは、制御電極の電圧が電子源の電圧より高いことである。
【００１８】
陽極は、原子番号が少なくとも４０である材料を含む金属層であって、電子の運動エネルギーが１５０ｋｅＶである場合の当該金属層の材料における電子の平均侵入深度より層厚が小さい金属層を有することができる。この実施形態の利点は、原子番号が比較的大きい材料中において形成される特性Ｘ線の割合が特に多くなることである。特に適した材料は、原子番号が４２であるモリブデン、および、原子番号７４のタングステンである。層厚が小さいことの利点は、陽極の金属膜において生成される制動Ｘ線が最小限のみとなることである。層厚の選択は陽極材料に依存する。というのも、侵入深度が陽極材料の物性に依存するからである。有利な層厚はたとえば、最大１０μｍまでの範囲内であり、特に有利なのは最大５μｍまでの範囲内である。陽極を通過した電子は捕集部によって制動および捕捉されるので、層厚をこれ以上大きくする必要はない。
【００１９】
陽極は、原子番号が最大１５である材料を含む陽極キャリアであって、電子の運動エネルギーが１５０ｋｅＶである場合の当該陽極キャリアの材料における電子の平均侵入深度より層厚が小さい陽極キャリアを備えることができる。陽極キャリアの材料としては軽量の材料を選定するのが有利である。というのも、原子番号が小さい材料と電子との相互作用はごく僅かのみであるため、陽極キャリアにおいて生成される制動Ｘ線も少なくなるからである。陽極キャリア自体は、陽極の金属層を保持し、機械的安定性を保証するためのものである。このような支持体の場合でも、厚さを可能な限り薄くすると、不所望の制動Ｘ線を回避するのに寄与することができる。しかしこのホルダの厚さは、金属層の厚さよりは厚くなるように選択することができる。というのも、原子番号がより小さい材料の場合、電子の相互作用が小さくなり、これにより、特定の運動エネルギーの場合、平均侵入深度が、金属層における侵入深度よりも大きくなるからである。ここでも、関連する電子エネルギーは、最大加速電圧によって予め定まる。典型的には、最大１５０ｋＶの加速電圧が印加され、これによって生じる最大運動エネルギーは１５０ｋｅＶになる。
【００２０】
前記電気回路は、Ｘ線源の動作中に捕集部の電位を、陽極の電位より少なくとも１／２だけ低くすることができるように構成することができる。この捕集部の電位および陽極の電位は、電子源の電位に対する比で規定され、この参照電位に対して双方とも正になるようにされる。このような電位差により、陽極を通過した電子が、陽極から捕集部へ向かう途中で既に、当該陽極と捕集部との間の電界においてエネルギーの大部分を失うようにすることができる。
【００２１】
前記電子源は、電界放出陰極または熱陰極とすることができる。電界放出陰極は、典型的には非常に高い局所電界によって電子をＸ線源の真空空間内へ放出する、いわゆる冷陰極である。これに対して熱陰極は、高温の作用により陰極材料内から電子を真空空間内へ放出するものである。
【００２２】
陽極は固定陽極、回転陽極および／または液体陽極として構成することができる。固定陽極の場合には、前記金属陽極層は固定のホルダに保持される。それに対して回転陽極は、回転可能に軸受された、大抵は円板状の皿を備えており、この皿は、電子線が当該皿の縁部領域の複数の異なる場所に順次入射するように、皿平面内で回転することにより、金属陽極層の除熱を改善して寿命を長くすることができる。液体陽極は、導電性の液体を陽極層として用いたものであり、たとえば、ガリウム、インジウムおよび／または錫を含む低融点の金属や合金を陽極層として用いたものである。当該陽極は複数の金属層を含むことも可能であり、これら複数の各金属層は、それぞれ異なる材料を含むことができる。これら複数の金属層は、１つの同じ支持体上に順次配置することができる。複数の陽極材料を含むＸ線源は、用途に応じて、これらの陽極材料のうちどれを電子線の領域内に配するかに応じて、異なるエネルギーの単色Ｘ線を生成することができるように構成することができる。
【００２３】
本発明のイメージングシステムの有利な構成は、請求項１４を引用する従属請求項に記載されている。当該従属請求項によれば、イメージングシステムはさらに、出射窓と、検査対象を収容するための装置との間に配置されたＸ線フィルタを含むことができる。このＸ線フィルタは金属層を含むことができ、これは、連続制動Ｘ線の低エネルギー成分を吸収するためのものである。当該金属層はたとえば、アルミニウム、ロジウム、モリブデン、銅および／または錫から成る。この構成の利点は、検査対象、特に患者の部位が、Ｘ線スペクトルのこのフィルタリング除去された成分により被爆しないことである。制動Ｘ線のこの低エネルギー成分に含まれる、測定対象の画像情報の割合は、最大でも非常に少ない。というのも、制動Ｘ線のこの成分は、典型的には、検査対象によってほぼ完全に吸収され、その大部分はＸ線検出器に到達しないからである。
【００２４】
以下、添付の図面を参照して、有利な実施例に基づき、本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】有利な一実施例のＸ線源の概略的な断面図である。
【図２】前記Ｘ線源のＸ線束密度の角度依存性をシミュレートしたものを示す図である。
【図３】前記Ｘ線源を備えたイメージングシステムを示す図である。
【００２６】
図１に、本発明の有利な一実施例のＸ線源１の断面を概略的に示す。同図中、外部ハウジング３の一部を示している。これは気密封止可能であり、これにより、Ｘ線源の内部スペースを真空排気することができる。真空を形成することは、電子を当該スペース内へ放出し、かつ、予め定められた場所へ向かう方向に電子を加速させるための前提条件である。外部ハウジング３には、生成されたＸ線９をＸ線源１内から出射させるための出射窓５が設けられている。この出射窓５も、外部ハウジング３に真空密に封止されている。出射窓５に適した材料は、たとえばベリリウムである。
【００２７】
真空排気可能な上述のスペース内に、電子源７と、陽極１３と、捕集部１９とが配置されており、本実施例ではさらに、２つの制御電極２３，２４も配置されている。電子源はここでは電界放出冷陰極である。この電界放出冷陰極は環形に形成されており、陽極にて形成されたＸ線９がこの環形の内側を通って出射窓５に達することができるように、当該電界放出冷陰極は配置されている。
【００２８】
電子源７、陽極１３、捕集部１９および制御電極２３，２４は、図中に示していない電気回路を構成する一部である。電子源７から真空内に放出された電子は、当該電子源７と陽極１３との間に加わっている電位差によって、当該陽極１３の方向に加速される。本実施例では、電子源７は接地電位であり、陽極１３には動作中、１５０ｋＶの電圧が印加される。両制御電極２３，２４は球面の一部として形成されており、前記電子源７から放出された電子線を陽極１３の方向に加速させて集束させるために使用される。本実施例では、第１の制御電極２３の電位は１０ｋＶであり、第２の制御電極２４の電位は１５０ｋＶである。放出された電子はこれを通って、陽極１３の表面上の焦点１４に集束され、本実施例では、陽極１３の表面に対して垂直な電子線方向１１に進んで当たる。
【００２９】
図中の実施例では、陽極１３はスライス状の陽極１３であり、この陽極１３は電子源側に、２μｍの厚さのモリブデンから成る金属層１５を有し、この金属層１５は陽極キャリア１７上に設けられている。陽極キャリア１７はここでは、１５μｍの厚さのダイヤモンドスライスから成る。上記の薄いモリブデン層において、加速した電子のエネルギーの一部が、当該モリブデンの特性Ｘ線に変換される。電子の焦点１４からのこの特性Ｘ線の送出は、まず最初にあらゆる空間的方向に等方性に行われる。特性Ｘ線のエネルギーは、モリブデンのＫα遷移のエネルギーの場合には約１７．４ｋｅＶとなり、Ｋβ遷移のエネルギーの場合には約１９．６ｋｅＶとなる。よって、このように特性Ｘ線を送出することにより、このエネルギー範囲内の準単色のＸ線が得られる。他の適切な陽極材料として、たとえばタングステンがあり、これは、５９ｋｅＶから６７ｋｅＶまでの範囲内の準単色Ｘ線を生成するのに適している。
【００３０】
金属層１５の薄い層厚は、１５０ｋｅＶのエネルギーまで加速された電子がこの材料中に侵入する平均侵入深度より小さくなるように選択される。特性Ｘ線を生成するのに十分な割合の電子がモリブデンと相互作用できるようにするためには、数μｍの最小層厚が必要となる。それと同時に、連続的な制動Ｘ線の生成を最小限にするためには、層厚を可能な限り小さく抑えることが望ましい。層厚が薄いと、モリブデン層１５に吸収されずに陽極キャリア１７に入射する加速電子の割合が多くなる。本実施例では陽極キャリア１７はダイヤモンドスライスから成るので、このような小さな原子番号のキャリア材料により、加速電子との相互作用が僅かのみとなる。陽極キャリア１７の厚さも、当該陽極キャリア１７を通過する加速電子の割合が多くなるように薄くされる。その他の残りの割合は、電子線方向１１にさらに進んで捕集部１９に到達する。捕集部１９の機能は、この他の残りの電子を制動して捕捉することである。電子を制動できるようにするためには、Ｘ線源１の動作中、捕集部１９の電位が陽極１３の電位に対して負になるようにする。本実施例では、捕集部１９の電位は３０ｋＶであるから、陽極１３と捕集部１９との間の区間において、電子は、元の運動エネルギーのうち少ない割合に達するまで制動される。
【００３１】
捕集部１９の材料は、電子の大部分が当該捕集部１９において捕捉されるようになっている。本実施例では、捕集部１９は特殊鋼から製造されている。捕集部１９の電子線方向１１の厚さも、電子の吸収が可能な限り大きくなる厚さにされており、本実施例ではその壁厚は４ｍｍである。
【００３２】
本実施例では陽極１３、電子源７および出射窓５の幾何学的配置は、当該陽極１３において生じたＸ線が、電子線方向１１に対して１７０°から１９０°までの間の有利な角度範囲α１で当該出射窓５を通って出射できるようにされている。この角度範囲α１内において、Ｘ線は電子源７の開口を通過することができる。これに代えて択一的に、１３０°から２３０°までの間のより大きな角度範囲αでＸ線が出射窓５を通って出射するように、Ｘ線源１の幾何学的形態を形成することもできる。この場合には、制御電極を用いて、放射路の側方に配置された電子源から電子を陽極の方向に導くことにより、出射されるＸ線の領域に電子源が位置しないようにすることも可能である。または、Ｘ線が１３０°から２３０°までの間の角度範囲αで出射窓５を通過して出射するように、電子源７の中央領域にある開口を大きく選択するか、もしくは、電子源７を陽極１３の近傍に配置することも可能である。
【００３３】
上述の幾何学的な出射構成、ならびに、出射されるＸ線と電子線方向１１との角度範囲α１を上述のように選択することにより、Ｘ線源１から出射するＸ線の特性Ｘ線２５の割合を可能な限り多くし、かつ、制動Ｘ線２７の割合を可能な限り少なくすることができる。すなわち、Ｘ線を実質的に準単色にすることができる。
【００３４】
出射の幾何学的構成がＸ線の組成に及ぼす影響を、図２に示す。図２は、上記有利な実施例の陽極１３の上掲の材料および層厚を使用した場合の、電子線方向１１との角度に依存する、特性Ｘ線２５のＸ線束密度と制動Ｘ線のＸ線束密度とをシミュレートしたものを比較した図である。その放射強度のシミュレートではさらに、すべての角度において、放射線が３０μｍの厚さのモリブデン層から成るＸ線フィルタ３５を通過すると仮定した。図２に示したシミュレーション結果から、９０°から２７０°までの間の角度範囲内の場合、つまり電子線の進行方向では、すべての角度において制動Ｘ線２７が特性Ｘ線２５より格段に高強度であることが分かる。
【００３５】
それに対して逆方向では、特定の角度範囲内になると、特性Ｘ線２５のＸ線束密度は制動Ｘ線２７のＸ線束密度を上回る。１３０°から２３０°までの間の角度範囲α内では、特性Ｘ線２５のＸ線束密度は格段に高くなり、これにより、連続的な制動Ｘ線２７によって特性放出帯域に生じるバックグラウンドは弱くなる。準単色の放射線を生成するのに特に有利なのは、１７０°から１９０°までの間の角度範囲α１である。上記シミュレーションによって明らかとなった、特性Ｘ線２５と制動Ｘ線２７との上述の有利な強度比は、出射角αを選択することにのみ拠るものではなく、陽極の材料および厚さの選択、ならびに、陽極を通過する電子を捕集部１９において捕捉でき、なおかつ、制動Ｘ線の更なる放出を最小限に抑えられることによっても大きく影響を受けたものである。
【００３６】
図３は、上記にて説明した本発明の有利な実施例のＸ線源１を備えたイメージングシステム３０の概略的な断面図である。本実施例ではこのイメージングシステム３０は、女性の乳房を放射線検査するためのマンモグラフィ機器である。マンモグラフィ機器による検査手法では、非常に弱くかつ小体積の軟組織部のコントラストをイメージングできるか否かが特に重要であるから、可能な限り単色のＸ線を用いることが特に望ましい。ここでは、特に乳房の腫瘍を検出して診断するために、著しく高い画質が必要となる。また、女性の乳房は、電離放射線の悪影響を非常に受けやすい。マンモグラフィはスクリーニング法としても用いられるので、ここでは、使用されるＸ線量との関係において実現される画質を最大限にすることが特に重要となる。
【００３７】
イメージングシステム３０は、図中に詳細に示したＸ線源１を含んでおり、このＸ線源１は、支持アーム３３を介して支持柱３１に懸架されている。支持柱３１には、高さ調整可能な支持台３８と、同様に高さ調整される圧縮板３７とが取り付けられており、これらが合わさって、検査対象４０を収容するための、本実施例では女性の乳房を収容するための装置３９を構成する。Ｘ線源１により生成された準単色のＸ線９は出射窓５を通って出射し、当該Ｘ線源１の下方に配置されたＸ線フィルタ３５を通過する。Ｘ線フィルタ３５は、３０μｍの厚さのモリブデン層から成り、これは、Ｘ線９が検査対象の乳房４０に当たる前に、低エネルギーの連続的な制動Ｘ線の一部をフィルタリングにより除去するためのものである。その後、Ｘ線９は圧縮板３７を通過して、圧縮されている乳房４０に当たる。Ｘ線９の、乳房４０を通過した成分は、本実施例では支持台３８内部に配置されたＸ線検出器４１によって測定され、後置接続されている電子処理回路によって処理されて、診断に使用可能なＸ線像が生成される。この電子処理回路は、図中には示されていない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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