(57)【要約】【課題】  セリウムからなるターゲット部が陽極母材から外れない回転陽極型のX線管を提供することである。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明のX線管は、電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームが衝突してX線を発生するターゲット部と、前記ターゲット部を保持する陽極母材と、前記陽極母材を回転させる回転装置と、前記陰極と前記ターゲット部と前記陽極母材を真空中に保持する外囲器と、を備えたX線管において、前記ターゲット部がセリウムからなり、前記陽極母材が前記ターゲット部よりも高い融点の材質からなることを特徴とする。【選択図】    図3
2009193683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームが衝突してＸ線を発生するターゲット部と、前記ターゲット部を保持する陽極母材と、前記陽極母材を回転させる回転装置と、前記陰極と前記ターゲット部と前記陽極母材を真空中に保持する外囲器と、を備えたＸ線管において、
前記ターゲット部がセリウムからなり、前記陽極母材が前記ターゲット部よりも高い融点の金属からなることを特徴とするＸ線管。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線管において、
前記陽極母材がモリブデンであることを特徴とするＸ線管。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線管において、
前記ターゲット部の厚さが20μｍ以上であることを特徴とするＸ線管。
【請求項４】
円錐台の外周部に環状突起部を備えた形状でありセリウムよりも高い融点の金属からなる坩堝を用いて真空中でセリウムを鋳造する工程と、
セリウムを鋳造した前記坩堝を円錐台形状に機械加工する工程と、
を含むことを特徴としたＸ線管用陽極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はX線管に関わり、特に血管造影用X線撮影装置に用いるX線管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
X線撮影装置を用いた血管造影方法において、ヨード造影剤が広く使われている。ヨード造影剤にはヨウ素が含まれているので、ヨウ素のK吸収端である33.2 keVに近い34.6keVのKα特性X線を発生させることのできるセリウムをターゲット部としたX線管を血管造影方法に用いることにより、高コントラストの血管造影像を得ることができる。セリウムをターゲット部としたX線管としては、例えば特許文献1のようなものが有る。
【０００３】
【特許文献１】特開2005-203220号公報。
【０００４】
特許文献1に開示されたX線管では、熱伝導率の大きい銅からなる陽極母材内部にセリウムからなるターゲット部をかしめて固定した固定陽極が用いられている。
【０００５】
ところで、血管造影像の中のノイズを低減して画質を向上させるためには被検体に照射するX線量を増やす必要があり、X線量を増やすためにはターゲット部に衝突させる電子ビームのビーム量、すなわちX線管電流を増加させる必要がある。X線管電流の増加は、陽極の過熱をまねき、場合によってはターゲット部上の電子ビーム照射部を過熱溶融させる。陽極の過熱を防止する技術として、陽極を回転させることで電子ビーム照射による加熱部を常に移動させる回転陽極がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、回転陽極は通常3000rpm〜10000rpm程度の回転数で使用されるため、特許文献1に開示されたターゲット部を陽極母材内部にかしめた構造を回転陽極に適用すると、回転により生ずる遠心力によってターゲット部が陽極母材から外れることがある。
【０００７】
本発明の目的は、セリウムからなるターゲット部が陽極母材から外れない回転陽極型のX線管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のX線管は、電子ビームを発生する陰極と、前記電子ビームが衝突してX線を発生するターゲット部と、前記ターゲット部を保持する陽極母材と、前記陽極母材を回転させる回転装置と、前記陰極と前記ターゲット部と前記陽極母材を真空中に保持する外囲器と、を備えたX線管において、前記ターゲット部がセリウムからなり、前記陽極母材が前記ターゲット部よりも高い融点の金属からなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のX線管用陽極の製造方法は、円錐台の外周部に環状突起部を備えた形状でありセリウムよりも高い融点の金属からなる坩堝を用いて真空中でセリウムを鋳造する工程と、セリウムを鋳造した前記坩堝を円錐台形状に機械加工する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば、セリウムからなるターゲット部が陽極母材から外れない回転陽極型のX線管を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１２】
図1は本発明を適用したX線管1の全体構成図である。X線管1は、電子ビーム105を発生する陰極101と、陰極101に対向して配置され電子ビーム105が衝突する点であるX線焦点106から半球面状にX線を放射する陽極102と、陰極101と陽極102とを絶縁支持しながら真空中に保持する外囲器103と、陽極102を回転させる回転装置104を備える。
【００１３】
陰極101はフィラメントと集束電極とを備える。フィラメントはタングステンなどの高融点材料をコイル状に巻いたものであり、外部から電圧が印加されることにより加熱され、熱電子を放出する。集束電極は、放出された熱電子をX線焦点106へ集束させるための集束電界を形成する集束溝を有する。熱電子を集束電界により集束して形成された電子ビーム105は、陽極102へ向かって射出され、陰極101と陽極102との間に印加される高電圧(例えば100kV)により加速される。加速された電子ビーム105は、陽極102と衝突し、X線焦点106から電子ビーム105が衝突した部分の材質と加速電圧によって決まるX線を発生させる。この際、電子ビーム105のエネルギーの内、X線に変換されるものは1％以下に過ぎず、残りのほとんど熱となり、陽極102を加熱する。
【００１４】
図2は陽極102の断面図である。陽極102は、円錐台形状をしており、電子ビーム105が衝突してX線を発生するターゲット部201と、ターゲット部201を保持する陽極母材202を備える。陽極102は、回転装置103の駆動により、図2中の1点鎖線を回転軸として回転する。陽極102を回転させることにより、電子ビーム105が衝突する部分、すなわちターゲット部201上の加熱部を常に移動させることになるので、ターゲット部の一部のみを過熱溶融させることを防止できる。
【００１５】
ターゲット部201は、陽極102の回転軸を中心とした円環形状であり、セリウムにより構成される。セリウムをターゲット部201に用いることにより、ターゲット部201から発生する特性X線は、血管造影方法に広く用いられているヨード造影剤に含まれるヨウ素のK吸収端である33.2 keVに近い34.6keVのKα特性X線となる。ヨード造影剤を用いた血管造影方法に34.6keVのKα特性X線を適用することにより、ヨード造影剤の有る部分と無い部分の透過X線量に大きな差異が生じるようになるため、高コントラストの血管造影像を得ることができる。特に、数10μm程度の毛細血管の造影に有効となる。またターゲット部201の厚さは、20μm以上が好ましい。ターゲット部201の厚さが20μm未満である場合、ターゲット部201が陽極母材202から剥離してしまうことを発明者らは確認している。
【００１６】
陽極母材202は、ターゲット部201の材質であるセリウムよりも融点の高い金属、例えばモリブデンやタングステン、インコロイにより構成されるが、高温における強度、加工性、熱伝導率の点を鑑みると、モリブデンが好ましい。陽極母材202をセリウムよりも融点の高い金属とすることにより、陽極母材202にセリウムを強固に溶着することが可能となる。その結果、ターゲット部201は、3000rpm〜10000rpm程度の回転数で陽極102を回転させたときに生ずる遠心力に耐えうるようになり、陽極母材202から外れずにすむ。
【００１７】
次に、図2に示した陽極102を製造する方法について図3を用いて説明する。なお、図3には各工程で得られる製造物の断面図を示してある。
【００１８】
本製造方法には、図4に斜視図を示した坩堝301が用いられる(図3(a))。坩堝301は、円錐台の外周部に環状突起部301Aを備えた形状であり、ターゲット部201の材質であるセリウムよりも融点の高い金属、例えばモリブデンやタングステン、インコロイで構成され、陽極102の陽極母材202となるものである。坩堝301の円錐台の傾斜角は、陽極102の円錐台の傾斜角と等しくするのが好ましい。坩堝301は、円錐台の外周部に環状突起部301Aを備えた形状であることにより、窪み301Bを有する。
【００１９】
坩堝301の窪み301Bにはターゲット部201となるセリウムが配置され、図5に示すような鋳造炉を用いて鋳造される(図3(b))。鋳造炉500は、坩堝301が載置される支持台501と、坩堝301を真空中に保持する真空容器502と、高周波電力が印加される加熱コイル503と、を備えている。真空容器502中に配置された坩堝301は、加熱コイル503に高周波電力を印加することにより誘導加熱され、セリウムの融点以上坩堝301の融点未満の温度にまで熱せられる。セリウムは誘導過熱により溶融し、坩堝301が冷却される過程で窪み301B内に強固に溶着される。また、真空中で鋳造することにより、容易に酸化されやすいセリウムの酸化を防止することができる。なお、鋳造時の雰囲気としては、セリウムの酸化を防止可能な雰囲気であればよく、真空中に限らず、例えば水素雰囲気等でも良い。
【００２０】
セリウムが強固に溶着された坩堝301に図3(c)に示す点線部で機械加工、すなわち坩堝上面及び斜面の切削と研磨、坩堝中央部の穴あけを実施することにより、陽極201が得られる(図3(d))。先に坩堝301の円錐台の傾斜角と、陽極102の円錐台の傾斜角を等しくすることが好ましいと述べたが、このようにすることにより、ターゲット部201の厚さを均一にすることができる。ターゲット部201の厚さを均一にすることにより、電子ビーム照射時のターゲット部201内の温度分布を小さくすることができるので、電子ビーム照射中のターゲット部201の剥離を防止することができる。
【００２１】
なお、陽極母材202上にセリウムからなるターゲット部201を形成する方法として、図3で説明した方法以外に、円錐台形状の高融点金属上にセリウムを溶射する方法を用いても良い。陽極母材202へセリウムを溶射する方法を用いた場合、図3(c)に示した機械加工の工程を簡略化もしくは省略することができる。
【００２２】
本発明の実施形態に関する以上の記述から、本発明の目的が達成されたことは明らかである。本発明を詳細に渡って記述するとともに図示したが、これらは説明及び例示のみを意図したものであって、これらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のX線管の全体構成図。
【図２】本発明のX線管の陽極の断面図。
【図３】本発明のX線管用陽極の製造方法の工程を説明する図。
【図４】本発明のX線管用陽極の製造方法に用いる坩堝の斜視図。
【図５】本発明のX線管用陽極の製造方法の工程の中の鋳造工程を説明する図。
【符号の説明】
【００２４】
1  X線管、101  陰極、102  陽極、103  外囲器、104  回転装置、105  電子ビーム、106  X線焦点、201  ターゲット部、202  陽極母材、301  坩堝、301A  環状突起部、301B  窪み、501  支持台、502  真空容器、503  加熱コイル
【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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