(57)【要約】  本発明は、電離放射線、特にＸ線を生成するための放射源と、複数の放射源を備えるアセンブリと、放射源を製造するためのプロセスと、に関する。電離放射線を生成するための放射源は、・真空チャンバ（１２）と、・真空チャンバ（１２）に電子ビーム（１８）を放射することができる陰極（１４）と、・電子ビーム（１８）を受け取る陽極（１６）であって、電子ビーム（１８）から受け取ったエネルギーから電離放射線（２２）を生成することができるターゲット（２０）を備える陽極（１６）と、・陰極（１４）の近傍に配置され、ウェーネルトを形成する電極（２４）と、を含む。本発明によると、電極（２４）は、誘電体の凹面（２６）に付着する導電性表面から形成される。
2020526868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電離放射線を生成するための放射源であって、
真空チャンバ（１２；１５３）と、
前記真空チャンバ（１２；１５３）に電子ビーム（１８）を放射することができる陰極（１４）と、
前記電子ビーム（１８）を受け取る陽極（１６；７６；１５４；１７４）であって、前記電子ビーム（１８）から受け取ったエネルギーから電離放射線（２２）を生成することができるターゲット（２０；２１）を備える陽極（１６；７６；１５４；１７４）と、
前記陰極（１４）の近傍に配置され、ウェーネルトを形成する電極（２４；１６６）と、を含む放射源において、
前記電極（２４）は、誘電体の凹面（２６；１６８）に付着する導電性表面から形成されることを特徴とする、放射源。
【請求項２】
前記誘電体から作製され且つ前記凹面（２６；１６８）を備える機械的部分（２８；１５２；１６２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の放射源。
【請求項３】
前記導電性表面は、前記凹面（２６；１６８）上に配置された金属堆積物から形成されることを特徴とする、請求項２に記載の放射源。
【請求項４】
前記機械的部分（２８；１５２；１６２）は、１×１０９Ωスクウェア〜１×１０１３Ωスクウェアの間に含まれる表面抵抗率を有する内面（３０）を備えることを特徴とする、請求項２又は３に記載の放射源。
【請求項５】
前記誘電体は、窒化物ベースのセラミックから形成されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の放射源。
【請求項６】
前記内面（３０）の前記表面抵抗率は、前記機械的部分（２８；１５２；１６２）の前記誘電体上に半導体を堆積させることによって得られることを特徴とする、請求項４又は５に記載の放射源。
【請求項７】
前記内面（３０）の前記表面抵抗率は、前記窒化物ベースのセラミックの塊に、前記窒化物ベースのセラミックの固有抵抗率を低減することができる材料を加えることによって得られることを特徴とする、請求項４又は５に記載の放射源。
【請求項８】
前記陰極（１４）は電界効果を介して前記電子ビーム（１８）を放射すること、及び前記電極（２４；１６６）は前記陰極（１４）と接触して配置されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の放射源。
【請求項９】
前記機械的部分（２８；１５２；１６２）は、前記陰極（１４）のホルダーを形成することを特徴とする、請求項２、又は請求項２に従属する場合の請求項３〜８の何れか一項に記載の放射源。
【請求項１０】
前記機械的部分（２８；１５２；１６２）は、前記真空チャンバ（１２）の一部を形成することを特徴とする、請求項２、又は請求項２に従属する場合の請求項３〜９の何れか一項に記載の放射源。
【請求項１１】
前記機械的部分（２８；１５２；１６２）は、前記陽極（１６；７６；１５４）のホルダーを形成することを特徴とする、請求項２、又は請求項２に従属する場合の請求項３〜１０の何れか一項に記載の放射源。
【請求項１２】
前記機械的部分（２８；１５２；１６２）は内部円錐台形状をした外面（１０４）を備えること、前記放射源（１０；７６；１５４）はホルダー（１００）を備え、前記ホルダー（１００）の外部円錐台形状をした面（１１０）は、前記内部円錐台形状をした外面（１０４）及び前記陰極（１４）に給電する少なくとも１つの高電圧接点（７１）と相補形であること、並びに前記接点及び前記円錐台形状をした面（１０４、１１０）は前記放射源（１０；７６；１５４）の高電圧コネクタを形成すること、を特徴とする、請求項２、又は請求項２に従属する場合の請求項３〜１１の何れか一項に記載の放射源。
【請求項１３】
前記放射源は、前記ホルダー（１００）の前記円錐台形状をした面（１１０）と前記機械的部分（２８；１５２）の前記円錐台形状をした面（１０４）との間に配置されるしなやかな接合部（１１４）を備えること、前記ホルダー（１００）の前記円錐台形状をした面（１１０）は前記機械的部分（２８；１５２）の前記円錐台形状をした面（１０４）よりも頂点の角度がより開いていること、及び、前記高電圧コネクタは、前記２つの円錐台形状をした面（１０４、１１０）の間にある空気が、前記高電圧コネクタの内部から、前記コネクタによって伝達される高電圧によって生成される電場の影響を受けない空洞（１２０）に逃げるように構成されていること、を特徴とする、請求項１２に記載の放射源。
【請求項１４】
前記機械的部分（２８；１５２；１６２）は外部円錐台形状をした外面（１０２）を備えること、及び前記ホルダー（１００）は前記外部円錐台形状をした外面（１０２）と相補形の内部円錐台形状をした面（１０８）を備えること、を特徴とする、請求項１２又は１３に記載の放射源。
【請求項１５】
前記陽極（１６；７６；１５４；１７４）は、前記機械的部分（２８；１５２；１６２）に密封可能に固定されることを特徴とする、請求項２、又は請求項２に従属する場合の請求項３〜１４の何れか一項に記載の放射源。
【請求項１６】
前記誘電体は３０ＭＶ／ｍよりも高い絶縁耐力を有することを特徴とする、請求項１〜１５の何れか一項に記載の放射源。
【請求項１７】
電離放射線を生成するためのアセンブリにおいて、
請求項１〜１６の何れか一項に記載の複数の放射源（１０、７５）であって、前記アセンブリ内で並置され固定されている複数の放射源（１０、７５）と、
前記放射源の各々を予め設定された順序で切り替えるように構成された駆動モジュールと、を含むことを特徴とするアセンブリ。
【請求項１８】
前記機械的部分（１５２；１６２）は全ての前記放射源（１０、７５）に共通であることを特徴とする、請求項２に記載の複数の放射源を含み、且つ請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記放射源は前記陰極（１４）の各々を通る軸上に整列されていること、及び前記電極（１６６）は前記様々な放射源に共通であることを特徴とする、請求項１８に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
全ての前記放射源（１０、７５）の前記陽極（１５４；１７４）は共通であることを特徴とする、請求項１７〜１９の何れか一項に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
請求項４又は６に記載の放射源を製造するためのプロセスにおいて、前記電子ビーム（１８）の軸（１９）に沿って、一方で前記陽極（１６；７６；１５４；１７４）を、他方で前記陰極（１４）を平行移動することにより前記機械的部分（２８；１５２；１６２）と組み立てることから成り立ち、前記凹面（２６）によって形成される空洞（３４）は、ストッパー（３２；１７０）によって閉じられることを特徴とする、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電離放射線、特にＸ線を生成するための放射源と、複数の放射源を備えるアセンブリと、放射源を製造するためのプロセスと、に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、Ｘ線は、とりわけ画像診断及び放射線療法において多くの用途がある。Ｘ線撮像は、とりわけ医療分野、非破壊試験を行う業界、及び危険な物質又は物体を検出するセキュリティ分野において、広く用いられている。
【０００３】
Ｘ線からの画像の生成は、大いに進歩してきた。初めは、感光性フィルムのみが使用されていた。それ以後、デジタル検出器が出現した。これらの検出器は、ソフトウェアパッケージと関連付けられ、スキャナを用いて２次元又は３次元の画像を迅速に再構成することを可能にする。
【０００４】
これとは対照的に、１８９５年のレントゲンによるＸ線の発見以来、Ｘ線発生器は殆ど変化していない。第２次世界大戦後に登場したシンクロトロンでは、強力で焦点がよく合った放射を生成することが可能である。この放射は、荷電粒子の加速又は減速に起因するものであり、荷電粒子は任意選択的に磁場内を移動する。
【０００５】
線形加速器及びＸ線管は、ターゲットに衝突する加速された電子ビームを実現する。ターゲットの原子核の電場に起因するビームの減速により、制動放射Ｘ線の生成が可能になる。
【０００６】
Ｘ線管は一般的に、内部で真空が生成される外囲器から構成される。外囲器は、金属構造及び、通常はアルミナ又はガラスで出来ている電気絶縁体から形成される。この外囲器には２つの電極が配置される。負の電位にバイアスされた陰極電極は、電子エミッターを具備している。第１の電極に対して正の電位にバイアスされた陽極の第２の電極は、ターゲットに関連付けられている。２つの電極間の電位差によって加速された電子は、ターゲットに衝突すると、減速（制動放射）による電離放射線の連続スペクトルを生成する。金属電極は、必然的にサイズが大きくなり、表面上の電場を最小限に抑えるために、大きな曲率半径を有する。
【０００７】
Ｘ線管の出力に応じて、Ｘ線管は固定陽極か又は熱出力を拡散することができる回転陽極のいずれかを具備することがある。固定陽極管は数キロワットの出力を有し、特に低電力の医療用途、安全性用途、及び工業用途で使用される。回転陽極管は１００キロワットを上回ることがあり、コントラストを向上させることができる高Ｘ線束を必要とする画像診断のために主に医療分野で用いられる。例として、工業用管の直径は、４５０ｋＶで約１５０ｍｍ、２２０ｋＶで約１００ｍｍ、１６０ｋＶで約８０ｍｍである。ここで示された電圧は、２つの電極間に印加される電位差に相当する。医療用回転陽極管の場合、直径は、陽極で消費されることになる電力に応じて、１５０〜３００ｍｍの間で変化する。
【０００８】
従って、既知のＸ線管の寸法は大きなままとなり、数百ｍｍ程度となる。撮像システムでは、益々迅速で高性能化する３Ｄ再構成ソフトウェアパッケージを備えたデジタル検出器が登場したが、一方、これと同時に、Ｘ線管技術は１世紀に渡って実質的に変化がないままであり、これが、Ｘ線撮像システムの主な技術的制約となっている。
【０００９】
現在のＸ線管の小型化に対しては、幾つかの要因が障害となっている。
【００１０】
電気絶縁体の寸法は、３０ｋＶ〜３００ｋＶの高電圧に対して良好な電気的絶縁を保証するのに十分な大きさであることが必要である。これらの絶縁体を生成するのにしばしば用いられる焼結アルミナは、通常、約１８ＭＶ／ｍの絶縁耐力を有する。
【００１１】
金属電極の曲率半径は、表面に印加される静電場を許容可能な限界値、通常２５ＭＶ／ｍ、未満に維持するために、小さすぎてはならない。その上、トンネル効果による寄生電子の放出は、制御が困難になり、壁の加熱、望ましくないＸ線の放射、及び微小放電につながる。従って、Ｘ線管において生じるような高電圧では、電子の寄生放出を制限するために、陰極電極の寸法は大きくなる。
【００１２】
従来の管では、熱電子陰極がしばしば用いられる。このタイプの陰極の寸法及び通常１０００℃を超えるそれらの動作温度により、膨張問題、及びバリウムなどの導電性元素の蒸発がもたらされる。これにより、誘電性絶縁体と接触するこのタイプの陰極の小型化及び一体化が困難になる。
【００１３】
誘電体（アルミナ又はガラス）の表面であって、電子ビームの近傍にその表面がある場合に使用される誘電体の表面には、クーロン相互作用に関連した表面電荷効果が現れる。電子ビームと誘電体表面とが近接するのを防ぐために、誘電体の正面に配置される金属スクリーンを使用して静電シールドを形成するか、又は電気ビームと誘電体との間の距離を大きくする。スクリーンの存在又はこの大きくされた距離により、Ｘ線管の寸法が大きくなる傾向がある。
【００１４】
ターゲットを形成する陽極は、高い熱出力を放散しなくてはならない。この放散は、熱伝達流体を流すことによって、又は大きなサイズの回転陽極を生成することによって、達成されることがある。この放散の必要性により、Ｘ線管の寸法を大きくすることが求められる。
【００１５】
新たに出現した技術的解決策の中で、本文献はＸ線管構造におけるカーボンナノチューブベースの冷陰極の使用について説明しているが、現在提案している解決策は、冷陰極を囲む金属ウェーネルトを実装する従来のＸ線管構造に基づいたままである。このウェーネルトは、高電圧に引き上げられた電極であり、電子の寄生放出を制限するために、常に厳しい寸法制約を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、例えば、従来のＸ線管の寸法よりもはるかに小さい寸法の、高電圧三極管又は二極管の形態を取る、電離放射線の放射源を提供することにより、前述の問題のうちの全部又は一部を緩和することを目的とする。電離放射線の生成メカニズムは、既知の管で実装されるメカニズム、即ち電子ビームのターゲットとの衝突、と同様である。電子ビームは、陰極と陽極との間で加速され、これらの間には、例えば１００ｋＶを上回る電位差が印加される。所与の電位差において、本発明は、本発明による放射源の寸法を、既知の管と比べて実質的に小さくすることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するために、本発明は、陰極電極又はウェーネルトの表面における電場レベルに対する厳しい制約を緩和することができる。前述の制約は、電子ビームが伝搬するチャンバ内に存在する真空と電極との間の界面の金属性質に関係している。本発明は、主に、電極の金属／真空界面を、トンネル効果による電子の寄生放出をさせない誘電体／真空界面で置き換えることで成り立つ。そこで、金属／真空界面で許容される電場よりもはるかに高い電場を受け入れることが可能になる。初期の内部試験では、電子を寄生放出することなく、３０ＭＶ／ｍよりもはるかに高い静電場を達成可能であることが示された。この誘電体／真空界面は、例えば、外部表面が電場にさらされる金属電極を、表面は電場にさらされ、且つ内部表面は静電ウェーネルト機能を果たす完全に付着した導電性堆積物でコーティングされている誘電体からなる電極で置き換えることにより、得ることができる。既知の電極の金属／真空界面を、電場が高い誘電体／真空界面で置き換えるために、電場にさらされる金属電極の外部表面を誘電体で覆うことも可能である。この構成は特に、電子の寄生放出がそれより下では発生しない最大電場を高めることができる。
【００１８】
許容電場の増加により、Ｘ線放射源、より一般的には電離放射線の放射源を小型化することが可能になる。
【００１９】
より正確には、本発明の１つの主題は、電離放射線を生成するための放射源であり、この放射源は、
・真空チャンバと、
・真空チャンバに電子ビームを放射することができる陰極と、
・電子ビームを受け取る陽極であって、電子ビームから受け取ったエネルギーから電離放射線を生成することができるターゲットを備える陽極と、
・陰極の近傍に配置され、ウェーネルトを形成する電極と、を含み、
電極は、誘電体の凹面に付着する導電性表面から形成されることを特徴とする。
【００２０】
有利にも、放射源は、誘電体から作製され且つ凹面を備える機械的部分を備える。
【００２１】
有利にも、導電性表面は、この凹面上に配置された金属堆積物から形成される。
【００２２】
有利にも、機械的部分は、１×１０９Ωスクウェア〜１×１０１３Ωスクウェアの間に含まれる表面抵抗率を有する内面を備える。
【００２３】
有利にも、誘電体は窒化物ベースのセラミックから形成される。
【００２４】
内面の表面抵抗率は、機械的部分の誘電体上に半導体を堆積させることによって得ることができる。或いは、内面の表面抵抗率は、窒化物ベースのセラミックの塊に、その窒化物ベースのセラミックの固有抵抗率を低減することができる材料を加えることにより、得ることができる。
【００２５】
有利にも、陰極は電界効果を介して電子ビームを放出し、電極は陰極と接触して配置される。
【００２６】
有利にも、機械的部分は陰極のホルダーを形成する。
【００２７】
有利にも、機械的部分は真空チャンバの一部を形成する。
【００２８】
有利にも、機械的部分は陽極のホルダーを形成する。
【００２９】
有利にも、機械的部分は内部円錐台形状をした外側表面を備える。放射源はホルダーを備えており、そのホルダーの外部円錐台形状をした表面は、内部円錐台形状をした外側表面、及び陰極に給電する少なくとも１つの高電圧接点と相補形である。この接点と円錐台形状をした表面とが、放射源の高電圧コネクタを形成する。
【００３０】
有利にも、放射源は、ホルダーの円錐台形状をした表面と機械的部分の円錐台形状をした表面との間に配置されるしなやかな接合部を備える。ホルダーの円錐台形状をした表面は、機械的部分の円錐台形状をした表面よりも頂点の角度がより開いている。高電圧コネクタは、２つの円錐台形状をした表面間にある空気が、高電圧コネクタの内部から空洞に逃げるように構成されており、空洞は、コネクタによって運ばれる高電圧によって発生する電場の影響を受けない。
【００３１】
有利にも、機械的部分は外部円錐台形状をした外側表面を備える。ホルダーは、外部円錐台形状をした外側表面と相補形の内部円錐台形状をした表面を備える。
【００３２】
有利にも、陽極は機械的部分と密封可能に固定される。
【００３３】
有利にも、誘電体は３０ＭＶ／ｍよりも高い絶縁耐力を有する。
【００３４】
本発明の別の主題は、電離放射線を生成するためのアセンブリであり、このアセンブリは、
・複数の放射源であって、アンセブリ内で並置され固定されている複数の放射源と、
・各放射源を予め設定された順序で切り替えるように構成された駆動モジュールと、を含む。
【００３５】
有利にも、複数の放射源を備えるアセンブリでは、機械的部分は全ての放射源で共通である。
【００３６】
放射源は、各陰極を通る軸上に整列させることができる。このとき、有利にも電極は様々な放射源で共通である。
【００３７】
全ての放射源の陽極は、有利にも共通である。
【００３８】
本発明の別の主題は、放射源を製造するためのプロセスであり、このプロセスは、電子ビームの軸に沿って、一方で陽極を、他方で陰極を平行移動することによって機械的部分と組み立てることから成り立ち、凹面によって形成される空洞は、ストッパーによって閉じられる。
【００３９】
例として与えられる一実施形態の詳細な説明を読むことで、本発明がよりよく理解され、他の利点が明らかになるであろう。この説明は、添付の図面によって図示される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるＸ線生成放射源の主な要素を概略的に示す。
【図２】他のモードの電気的接続を可能にする図１の放射源の変形例を示す。
【図３】陰極の周りの図１の放射源の部分拡大図である。
【図４ａ】２つの変形例による、陽極の周りの図１の放射源の部分拡大図である。
【図４ｂ】２つの変形例による、陽極の周りの図１の放射源の部分拡大図である。
【図５】本発明による複数の放射源を含む統合モードを断面図で示す。
【図６ａ】同じ真空チャンバ内に複数の放射源を含むアセンブリの変形例を示す。
【図６ｂ】同じ真空チャンバ内に複数の放射源を含むアセンブリの変形例を示す。
【図６ｃ】同じ真空チャンバ内に複数の放射源を含むアセンブリの変形例を示す。
【図６ｄ】同じ真空チャンバ内に複数の放射源を含むアセンブリの変形例を示す。
【図６ｅ】同じ真空チャンバ内に複数の放射源を含むアセンブリの変形例を示す。
【図７ａ】複数の放射源を含むアセンブリの電気的接続の複数のモードを示す。
【図７ｂ】複数の放射源を含むアセンブリの電気的接続の複数のモードを示す。
【図８ａ】本発明による複数の放射源を含み、図５及び図６に示した変形例に従って製造することができる、アセンブリの３つの例を示す。
【図８ｂ】本発明による複数の放射源を含み、図５及び図６に示した変形例に従って製造することができる、アセンブリの３つの例を示す。
【図８ｃ】本発明による複数の放射源を含み、図５及び図６に示した変形例に従って製造することができる、アセンブリの３つの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
明確にするために、同一の要素には、様々な図において同じ参照符号を付与している。
【００４２】
図１は、Ｘ線生成放射源１０を断面図で示す。放射源１０は、陰極１４及び陽極１６が配置される真空チャンバ１２を備える。陰極１４は、陽極１６の方向に向かって電子ビーム１８をチャンバ１２に放出するように意図されている。陽極１６は、ビーム１８によって衝突され、且つ電子ビーム１８のエネルギーに応じてＸ線２２を放射する、ターゲット２０を備える。ビーム１８は、陰極１４及び陽極１６を通過する軸１９の周りに生成される。
【００４３】
Ｘ線生成管は、通常約１０００℃の高温で動作する熱電子陰極を慣例的に採用している。このタイプの陰極は、一般的に熱陰極と呼ばれる。このタイプの陰極は、高温に起因した原子の振動によって引き起こされる電子束を放射する金属又は金属酸化物の基材から構成される。しかしながら、熱陰極は、複数の欠点、例えば、熱プロセスの時定数に関連して、制御するのには遅い電流の動的応答、及び電流を制御するために、陰極と陽極との間に配置され高電圧にバイアスされたグリッドを使用する必要性など、にさいなまれる。従って、これらのグリッドは、非常に高い電場の領域内に配置され、約１０００℃の高い動作温度にさらされる。これらの制約の全てにより、統合に関する選択肢が大幅に制限され、電子銃が大きなサイズになることにつながる。
【００４４】
より近年では、電界放射メカニズムを採用した陰極が開発されている。これらの陰極は室温で動作し、一般的に冷陰極と呼ばれる。それらの大部分は、電場が集中するレリーフ構造を具備する導電性平面からなる。これらのレリーフ構造は、先端における電場が十分に高いと電子を放出する。レリーフ放出器は、カーボンナノチューブから形成することができる。そのような放出器は、例えば、本出願人の名前で出願された特許出願、国際公開第２００６／０６３９８２Ａ１号パンフレットに記載されている。冷陰極には、熱陰極の欠点はなく、とりわけはるかにコンパクトである。図示した例では、陰極１４は冷陰極であり、従って、電界効果を介して電子ビーム１８を放射する。陰極１４を制御するための手段は、図１には図示されていない。陰極は、文献、国際公開第２００６／０６３９８２Ａ１号パンフレットにも記載されているように、電気的に又は光学的に制御されることがある。
【００４５】
陰極１４と陽極１６との間の電位差の影響下で、電子ビーム１８は加速されターゲット２０と衝突し、ターゲット２０は例えば膜２０ａを含み、膜２０ａは例えば、特にタングステン又はモリブデンなどの高い原子番号の材料に基づく合金から作製される薄層２０ｂでコーティングされたダイアモンド又はベリリウムから作製される。層２０ｂは、ビーム１８の電子のエネルギーに応じて、例えば１〜１２μｍの間に含まれる可変の厚さを有することがある。高速に加速される電子ビーム１８の電子と薄層２０ｂの材料との間の相互作用により、Ｘ線２２を生成することが可能になる。図示した例では、ターゲット２０は有利にも、真空チャンバ１２の窓を形成する。言い換えると、ターゲット２０は真空チャンバ１２の壁の一部を形成する。この構成は、特に、透過で動作するターゲットに対して実装される。この構成の場合、膜２０ａは、Ｘ線２２に対する透過性のために、ダイアモンド又はベリリウムなどの低い原子番号の材料から形成される。膜２０ａは、陽極１６と共に、チャンバ１２の真空気密性を確保するように構成される。
【００４６】
或いは、ターゲット２０、又は少なくとも高い原子番号の合金から作製された層を、真空チャンバ１２の内部にすっぽり配置することがあり、このとき、Ｘ線は、真空チャンバ１２の壁の一部を形成する窓を通過することにより、チャンバ１２から出射する。この構成は、特に、反射で動作するターゲットに対して実装される。このとき、ターゲットは窓から分離される。Ｘ線が生成される層は、厚いことがある。ターゲットは、ビーム１８の電子との相互作用中に生成された熱出力を拡散させるように回転しているか又は静止していることがある。
【００４７】
放射源１０は、陰極１４の近傍に配置され、且つ電子ビーム１８を集束させることを可能にする、電極２４を備える。電極２４はウェーネルトを形成する。本発明は、有利にも、冷陰極と呼ばれるものを用いて実施される。これは、電界効果を介して電子ビームを放射する陰極の問題である。このタイプの陰極は、例えば、本出願人の名前で出願された文献、国際公開第２００６／０６３９８２Ａ１号パンフレットに記載されている。冷陰極の場合、電極２４は陰極１４と接触して配置される。機械的部分２８は、有利にも、陰極１４のホルダーを形成する。電極２４は、誘電体の凹面２６上に配置された連続的な導電性領域から形成される。誘電体の凹面２６は、陽極１６に面する電極２４の凸面を形成する。ウェーネルト機能を実行するために、電極２４は本質的に凸形状を有する。面２６の凹部の外側は、陽極１６に向けられている。陰極１４と電極が接触する場所では、局所的に、電極２４の凸部はゼロであるか又はわずかに反転していることがある。
【００４８】
高い電場が生じるのは、電極２４のこの凸面上である。従来技術では、電極のこの凸面上には、金属−真空界面が存在していた。従って、この界面が、真空チャンバの内部で電場の影響下で、電子の放出の中枢となることが可能であった。電極とチャンバの真空とのこの界面は取り除かれ、誘電体／真空界面で置き換えられている。誘電体は自由電荷を含んでいないので、電子の継続的な放出の中枢にはなれない。
【００４９】
空気で満たされた又は真空の空洞が、電極２４と誘電体の凹面２６との間に形成されるのを防ぐことが重要である。具体的には、電極２４と誘電体との間に不確実な接触がある場合、電場は界面において非常に大きく増幅されることがあり、電子の放出が発生するか、又はプラズマがそこで生成されることがある。この理由のために、放射源１０は、誘電体から作製される機械的部分２８を備える。機械的部分２８の複数の面のうちの１つが、凹面２６である。この場合、電極２４は、凹面２６に完全に付着する導体の堆積物からなる。この堆積物を生成するために、様々な技術、例えば、特に、物理的気相堆積法（ＰＶＤ）、又は化学気相堆積法（ＣＶＤ）（これは、任意選択的にプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）である）などが用いられることがある。
【００５０】
或いは、バルク金属電極の表面上に誘電体の堆積物を生成することが可能である。バルク金属電極に付着する誘電体堆積物は、再度、電極／誘電体界面において空気で満たされた又は真空の空洞を回避するのを可能にする。この誘電体堆積物は、典型的には３０ＭＶ／ｍを上回る高電場に耐え、且つバルク金属電極の潜在的な熱膨張に適合した十分なしなやかさを有するように、選択される。しかしながら、これとは逆の構成、誘電体から作製されたバルク部分の内面上に導体を堆積させることには、他の利点があり、特に、機械的部分２８を使用して他の機能を実行できるという利点がある。
【００５１】
より正確には、機械的部分２８は、真空チャンバ１２の一部を形成することができる。真空チャンバのこの部分は、真空チャンバ１２の圧倒的大部分でさえあり得る。図示した例では、機械的部分２８は、一方では陰極１４のホルダーを形成し、他方では陽極１６のホルダーを形成する。部分２８は、陽極１６と陰極電極２４との間の電気的絶縁を確実にする。
【００５２】
機械的部分２８の製造に関しては、従来の誘電体、例えば焼結アルミナなどを使用するだけで、金属／真空界面を回避することが可能になる。しかしながら、約１８ＭＶ／ｍというこのタイプの材料の絶縁耐力は、依然として放射源１０の小型化を制限する。放射源１０を更に小型化するために、２０ＭＶ／ｍを超える、有利には３０ＭＶ／ｍを超える絶縁耐力を有する誘電体が選択される。絶縁耐力の値は、例えば、２０〜２００℃の間の温度範囲において３０ＭＶ／ｍを上回り続ける。複合窒化物セラミックが、この基準を満たすことができる。内部試験では、この種のあるセラミックは、６０ＭＶ／ｍを超えることすら可能であることが示された。
【００５３】
放射源１０の小型化にあたり、電子ビーム１８が確立されると、真空チャンバ１２の内面３０上には、特に機械的部分２８の内面上には、表面電荷が蓄積されることがある。これらの電荷を排出できることが有用であり、この理由のために、内面３０は、１×１０９Ωスクウェア〜１×１０１３Ωスクウェアの間、典型的には１×１０１１Ωスクウェアの付近の、室温で測定された表面抵抗率を有する。そのような抵抗率は、誘電体の表面に、その誘電体と適合する導体又は半導体を加えることによって、得ることができる。半導体としては、例えば、内面３０上にシリコンを堆積させることが可能である。例えば窒化物ベースのセラミックに対して適切な抵抗率範囲を得るために、約４×１０−３Ω・ｍという低い抵抗率で知られる窒化チタンの粉末、又は炭化ケイ素ＳｉＣなどの半導体を数パーセント（通常は１０％未満）追加することにより、その固有特性を変更することが可能である。
【００５４】
機械的部分２８の材料全体に渡って均一な抵抗率を得るために、誘電体のかさ内で窒化チタンを分散させることが可能である。或いは、１５００℃を超える温度での高温熱処理を介して内面３０から窒化チタンを拡散させることにより、抵抗率勾配を得ることが可能である。
【００５５】
放射源１０は、真空チャンバ１２の密閉性を確保するストッパー３２を備える。機械的部分２８は、陰極１４が内部に配置される空洞３４を備える。空洞３４は、凹面２６によって境界をつけられている。ストッパー３２は、空洞３４を閉じる。電極２４は、軸１９に沿って離れている２つの端部３６及び３８を含む。第１の端部３６は、陰極１４と接触し、陰極１４と電気的に導通している。第２の端部３８は、第１の端部の反対側にある。機械的部分２８は、ビーム１８の軸１９の周りに配置された円形断面の内部円錐台４０を含む。円錐台４０は、電極２４の第２の端部３８に配置される。円錐台は、陰極１４から離れるにつれて広がる。ストッパー３２は、円錐台４０の内部に配置されるために、円錐台４０と相補形の形状をしている。円錐台４０は、機械的部分２８内でのストッパー３２の位置合わせを確実にする。ストッパー３２は、この実施形態のように、電極２４が誘電体の凹面２６上に配置された導電領域の形態を取るかどうかに関わらずに実装されることがある。
【００５６】
有利にも、ストッパー３２は、機械的部分２８と同じ誘電体から作製される。これにより、放射源を使用中の機械的部分２８とストッパー３２との間の熱膨張差の潜在的な影響を制限することが可能になる。
【００５７】
ストッパー３２は、例えば、円錐台４０内に、より一般的にはストッパー３２と機械的部分２８との間の界面領域内に生成されたろう付けフィルム４２によって、機械的部分２８に固定される。ストッパー３２及び機械的部分２８のろう付けしようとしている表面を金属被覆し、融点が放射源１０の使用時の最大温度よりも高い金属合金によってろう付けを実行することが可能である。金属被覆及びろう付けフィルム４２は、電極２４の端部３８と電気的に導通して配置される。ストッパー３２と機械的部分２８との間の金属被覆された界面の円錐台形状は、電場に対する潜在的なエッジ効果を制限するために、電極２４に対して及び電極２４を延長する導電性領域に対して非常に角張った形状を回避することを可能にする。
【００５８】
或いは、ろう付け合金にストッパー３２の材料及び機械的部分２８の材料と反応する活性元素を混合することにより、表面を金属被覆する必要性を回避することが可能である。窒化物ベースのセラミックの場合、チタンがろう付け合金に取り込まれる。チタンは、窒素と反応し、セラミックとの強い化学的結合を生み出すことを可能にする材料である。バナジウム、ニオブ、又はジルコニウムなどの他の反応性金属を使用することもできる。
【００５９】
有利にも、ろう付けフィルム４２は導電性であり、電極２４を放射源１０の電源に電気的に接続するのに使用される。ろう付けフィルム４２による電極２４の電気的接続は、他のタイプの電極、特に誘電体堆積物で覆われた金属電極を用いて実施することができる。電極２４との接続を補強するために、ろう付けフィルム４２に金属接点を埋め込むことが可能である。この接点は、誘電体堆積物で覆われたバルク金属電極を接続するのに有利である。電極２４の電気的接続は、この電気接点によって確実になる。或いは、ストッパー３２の表面４３を部分的に金属被覆することが可能である。表面４３は、真空チャンバ１２の端部に位置する。表面４３の金属被覆は、ろう付けフィルム４２と電気的に接触する。表面４３の金属被覆上に、放射源１０の電源に電気的に接続され得る接点をろう付けすることが可能である。
【００６０】
ろう付けフィルム４２は、電極２４の軸対称の形状を拡張し、それにより電極２４の主要機能に寄与する。これは、電極２４が凹面２６上に配置された導電性領域から形成される場合に、特に有利である。ろう付けフィルム４２は、電極２４を形成する導電性領域を、軸１９から離れる方向に延びる角張った縁部又は不連続部を伴うことなく直接的に拡張する。ろう付けフィルム４２が導電性である場合にろう付けフィルム４２に関連付けられる電極２４は、等電位領域を形成し、この等電位領域は、電子ビーム１８を集束させるのを助け、陰極１４にバイアスをかけるのに使用される。これにより、放射源１０のコンパクトさを高める目的で、局所的な電場を最小化することが可能になる。
【００６１】
面２６は、例えば円錐台４０との接合部などにおいて、局所的に凸状領域を含むことがある。実際には、面２６は少なくとも部分的に凹状である。面２６は、全体的に凹状である。
【００６２】
図１では、放射源１０は高電圧源５０によってバイアスをかけられており、高電圧源５０の負の端子は、例えばろう付けフィルム４２の金属被覆によって電極２４に接続され、正の端子は陽極１６に接続されている。このタイプの接続は、単極モードでの放射源１０の動作の特徴であり、このモードでは、陽極１６は接地５２に接続される。また、図２に示すように放射源１０を二極モードで動作させるために、高電圧源５０を直列の２つの高電圧源５６及び５８で置き換えることも可能である。このタイプの動作は、関連する高電圧発生器の製造を簡素化するので、有利である。例えば、高電圧、高周波数、パルス動作モードの場合、放射源１０における正及び負の２つの半分の電圧を加算することによって絶対電圧を低くすることが、有利であることがある。この理由のために、高電圧源は、ハーフＨブリッジを介して駆動される出力変圧器を含むことがある。
【００６３】
図１に示すような放射源１０を用いると、発電機５６及び５８の共通点を接地５２に接続することにより、二極動作モードを達成することができる。或いは、図２に示すように、高電圧源５０を接地５２に対してフローティング状態に保つことも可能である。
【００６４】
二極動作モードは、図１に示すような放射源を用いて、２つの直列接続された高電圧源の共通点をフローティング状態に保つことにより、達成される。或いは、図２に示すように、この共通点を使用して、放射源１０の別の電極にバイアスをかけることができる。この変形例では、放射源１０は、機械的部分２８を２つの部分２８ａと２８ｂとに分割する中間電極５４を備える。中間電極５４は、ビーム１８の軸１９に対して垂直に延び、ビーム１８によって通過される。電極５４が存在することにより、２つの直列接続された高電圧源５６及び５８の共通点に電極５４を接続することで、二極動作モードを達成することが可能になる。図２では、２つの高電圧源５６及び５８によって形成されるアセンブリは、接地５２に対してフローティング状態にある。図１に示すように、放射源１０の電極のうちの１つ、例えば中間電極５４を、接地５２に接続することも可能である。
【００６５】
図３は、陰極１４の周りの放射源１０の部分拡大図である。陰極１４は、電極２４の端部３６に隣接して空洞３４内に配置される。ホルダー６０は、電極２４に対して陰極１４を中心合わせすることを可能にする。電極２４が軸１９を中心として軸対称であるので、陰極１４は軸１９に中心合わせされ、軸１９に沿って電子ビーム１８を放射することが可能になる。ホルダー６０は、軸１９に中心合わせされた座ぐり穴６１を備え、この座ぐり穴６１内に陰極１４が配置される。ホルダー６０は、その周囲に、電極２４に中心合わせされた環状領域６３を備える。ばね６４は、電極２４に隣接して陰極１４を保持するように、ホルダー６０を支える。ホルダー６０は絶縁体から作製される。ばね６４は、制御信号を陰極１４に伝達可能にする電気的機能を有することがある。より正確には、陰極１４は、陽極１６の方向を向いている前面と呼ばれる面６５を介して、電子ビーム１８を放射する。陰極１４は、背面６６、即ち、前面６５の反対側にある面を介して、電気的に制御される。ホルダー６０は、軸１９に中心合わせされた円形断面の開口部６７を含むことがある。開口部６７は、ばね６４と陰極１４の背面６６とを電気的に接続するように、金属被覆されていることがある。ストッパー３２は、ストッパー３２を貫通する金属被覆されたビア６８、及びストッパー３２にしっかりと固定された接点６９によって、陰極１４を制御するための手段が電気的に接続されることを可能にすることがある。接点６９は、陰極１４を電極２４に隣接して保つために、軸１９に沿ってばね６４を支える。接点６９は、ビア６８とばね６４との間の電気導通性を確保する。
【００６６】
真空チャンバ１２の外部に位置するストッパー３２の表面４３は、２つの別個の領域、即ち、軸１９に中心合わせされた領域４３ａ、及び軸１９の周りの周辺環状領域４３ｂにおいて金属被覆されることがある。金属被覆された領域４３ａは、金属被覆されたビア６８と電気的に導通している。金属被覆された領域４３ｂは、ろう付けフィルム４２と電気的に導通している。中央接点７０は、領域４３ａを支え、周縁接点７１は領域４３ｂを支える。２つの接点７０及び７１は、金属被覆された領域４３ａ及び４３ｂによって、且つ金属被覆されたビア６８及びろう付けフィルム４２によって、陰極１４と電極２４とを電気的に接続する同軸コネクタを形成する。
【００６７】
陰極１４は、別々にアドレス指定可能な複数の別々の放射領域を含むことがある。このとき、背面６６は複数の別々の電気接点領域を有する。これに応じて、ホルダー６０及びばね６４が修正される。接点６９に似た複数の接点、及びビア６８に似た複数の金属被覆されたビアにより、背面６６の様々な領域を接続することができる。ストッパー３２の表面４３、接点６９、及びばね６４は、領域４３ａに似た複数の領域を、金属被覆されたビアの各々と電気的に導通させて提供するために、それに応じて仕切られる。
【００６８】
チャンバ１２内の真空の品質を低下させがちなあらゆる粒子を捕捉するために、陰極１４とストッパー３２との間に、空洞３４内に少なくとも１つのゲッター３５が配置されることがある。ゲッター３５は、一般的に、化学吸着により動作する。ジルコニウム又はチタンをベースにした合金を使用して、空洞３４を囲む放射源１０の様々な構成要素によって放出される粒子を捕捉することができる。ゲッター３５は、図示した例では、ストッパー３２に固定される。ゲッター３５は、積層され接点６９を取り囲む、環状のディスクから構成される。
【００６９】
図４ａは、電離放射線の変形放射源７５を示しており、この放射源では、上述した陽極１６が陽極７６で置き換えられている。図４ａは、陽極７６の周りの放射源７５の部分拡大図である。陽極１６と同様に、陽極７６は、ビーム１８によって衝突され、Ｘ線２２を放射するターゲット２０を備える。陽極１６とは異なり、陽極７６は空洞８０を含み、電子ビーム１８はこの空洞８０を貫通してターゲット２０に到達する。より正確には、電子ビーム１８は、薄層２０ｂを支える内面８４を介してターゲット２０に当たり、外面８６を介してＸ線２２を放射する。図示した例では、空洞８０の壁は、軸１９の周りに、２つの端部８８ａと８８ｂとの間に延びる円筒形部分８８を有する。端部８８ａは、ターゲット２０と接触し、端部８８ｂは陰極１４のより近くにある。空洞８０の壁は、環状部分９０も有し、環状部分９０は穴８９を含み、端部８８ｂにおいて円筒形部分を閉じる。電子ビーム１８は、部分９０内の穴８９を介して空洞８０に進入する。
【００７０】
電子ビーム１８によるターゲット２０への打ち込み中、ターゲット２０の温度の上昇により、Ｘ線２２の影響下で電離している分子のターゲット２０からのガス抜きがもたらされることがある。ターゲット２０の内面８４に現れるイオン９１は、陽極と陰極との間にある加速電場内を移動する場合、陰極を損傷させることがある。有利にも、空洞８０の壁を使用して、イオン９１を捕捉することができる。この目的のために、空洞８０の壁８８及び９０は、導電体であり、また、真空チャンバ１２の内部にターゲット２０によって放出されることがある寄生イオンに対してファラデーケージを形成する。真空チャンバ１２の内部にターゲット２０によって放出される可能性のあるイオン９１は、大部分が空洞８０内に閉じ込められる。部分９０の穴８９のみが、それらのイオンが空洞８０から出て、その後おそらくは陰極１４に向かって加速されるのを可能にする。イオンを空洞８０内によりよく閉じ込めるために、少なくとも１つのゲッター９２が空洞８０内に配置される。ゲッター９２は、空洞８０の壁８８及び９０からは分離されている。ゲッター９２は、空洞８０内に配置される特定の構成要素である。ゲッター３５と同様に、ゲッター９２は一般的に、化学吸着により動作する。ジルコニウム又はチタンをベースにした合金を使用して、放出されたイオン９１を捕捉することができる。
【００７１】
イオンの捕捉に加えて、空洞８０の壁は、真空チャンバ１２の内部で生成される寄生電離放射線８２に対して遮蔽スクリーンを形成し、任意選択的に陰極１４と陽極７６との間に生成される電場に対して静電シールドを形成することがある。Ｘ線２２は、放射源７５によって放出される有用な放射を形成する。しかしながら、寄生Ｘ線が、内面８４を介してターゲット２０から出射することがある。この寄生放射は、有用でも望ましくもない。従来、このタイプの寄生放射線を遮断する遮蔽スクリーンがＸ線発生器の周りに配置されていた。しかしながら、このタイプの実施形態には欠点がある。具体的には、遮蔽スクリーンがＸ線源から離れて配置されるにつれ、即ち、遮蔽スクリーンがターゲットから離れるにつれ、それらの距離のせいで、スクリーンの面積をより大きくしなくてはならない。本発明のこの態様は、そのようなスクリーンを出来る限り寄生発生源の近くに配置し、それによって小型化を可能にすることを提案する。
【００７２】
陽極７６及び特に空洞８０の壁は、寄生放射８２を止めるために、例えばタングステン又はモリブデンをベースにした合金などの、原子番号の大きい材料から、有利にも作製される。タングステン又はモリブデンは、寄生イオンの捕捉に関して、殆ど何の効果もない。空洞８０の壁とは別個にゲッター９２を製造することにより、その材料を自由に選択することが可能になり、選択にあたっては、ゲッター９２によって行われる寄生イオンの捕捉機能、及び空洞８０の壁によって行われる寄生放射９２のスクリーニング機能の両方が、妥協無しに出来る限り良好に確実に行われることを目指す。この理由のために、ゲッター９２及び空洞８０の壁は、異なる材料から作製され、それらの材料の各々は、ゲッター９２及び空洞８０の壁に割り当てられた機能に適したものである。空洞３４の壁に関してゲッター３５に対しても同じことが言える。
【００７３】
空洞８０の壁は、ターゲット２０の付近で電子ビーム１８を取り囲む。
【００７４】
有利にも、空洞８０の壁は真空チャンバ１２の一部を形成する。
【００７５】
有利にも、空洞８０の壁は、軸１９の周りに一定の距離で放射状に配置され、その結果、寄生放射線に出来る限り近くなるように、軸１９と同軸に配置される。端部８８ａにおいて、円筒形部分８８はターゲット２０を部分的に又は完全に取り囲むことがあり、従って、寄生Ｘ線が軸１９に対して放射状にターゲット２０から逃げていくのを防止する。
【００７６】
従って、陽極７６は幾つかの機能、即ち、電気的機能、真空チャンバ１２の内部にターゲット２０によって放出されることがある寄生イオンを遮断するファラデーケージ機能、寄生Ｘ線に対する遮蔽機能、及び真空チャンバ１２の壁の機能、を実行する。単一の機械的部分、この場合には陽極７６によって幾つかの機能を実行することにより、放射源７５のコンパクトさが増加し、重量が減少する。
【００７７】
更に、空洞８０の周りに、電子ビーム１８をターゲット２０に集束させることができる少なくとも１つの磁石又は電磁石９４を配置することが可能である。有利にも、磁石又は電磁石９４は、寄生イオンが部分９０内の穴８９を介して空洞から出ていくのを防止するために、１つ又は複数のゲッター９２に向かって寄生イオン９１をそらせるように、又は、少なくとも、陰極１４を通過する軸１９に対してそらせるように、配置されることがある。この目的のために、磁石又は電磁石９４は、軸１９に沿って向けられた磁場Ｂを生成する。図４ａでは、ゲッター９２に向かってそれたイオン９１は、経路９１ａを辿り、空洞８０を出てゆくイオンは、経路９１ｂを辿る。
【００７８】
ターゲット２０によって放出されることがある寄生イオン９１を捕捉するための手段は複数ある。空洞８０の壁によって形成されるファラデーケージ、空洞８０内のゲッター９２の存在、及び寄生イオンをそらせるための磁石又は電磁石９４の存在、がそうである。これらの手段は、独立して実施されることも、又は寄生Ｘ線に対する遮蔽機能及び真空チャンバ１２の壁の機能に加えて実施されることもある。
【００７９】
陽極７６は、有利にも、軸１９の周りに軸対称である一体の機械的部分の形態を取る。空洞８０は、陽極７６の中央管状部分を形成する。磁石又は電磁石９４は、真空チャンバ１２の外側に有利にも配置される環状空間９５内で空洞８０の周りに配置される。磁石又は電磁石９４の磁束が、電子ビーム１８、及びターゲット２０によってチャンバ１２の内部にガス抜きされたイオンに影響を及ぼすことを確実にするために、空洞８０の壁は、非磁性材料から作製される。より一般的には、陽極７６全体が、同じ材料から出来ている、例えば機械加工されている。
【００８０】
ゲッター９２は空洞８０内に配置され、磁石又は電磁石９４は空洞の外部に配置される。有利にも、ゲッター９２の機械的ホルダー９７は、ゲッター９２を保持し、磁性材料から作製される。ホルダー９７は、磁石又は電磁石９４によって生成された磁束を導くように、空洞内に配置される。電磁石９４の場合には、それは、磁気回路９９の周りに形成されることがある。ホルダー９７は有利にも、磁気回路９９の延長部に配置される。機械的ホルダー９７を使用して２つの機能、即ち、ゲッター９２を保持すること、及び磁束を導くこと、を実行する事により、陽極７６、ひいては放射源７５の寸法を更に低減することが可能になる。
【００８１】
環状空間９５の周囲に、陽極は、機械的部分２８を支える領域９６を備える。この支持領域９６は、例えば、軸１９に垂直に延びる平坦なリングの形態を取る。
【００８２】
図４ａでは、正規直交座標系Ｘ、Ｙ、Ｚが定義されている。Ｚは、軸１９の方向である。Ｚ軸に沿った場Ｂｚにより、電子ビーム１８をターゲット２０に集束させることが可能になる。ターゲット２０上の電子スポット１８ａのサイズは、ＸＹ平面内のターゲット２０に近接して示されている。電子スポット１８ａは円形である。ターゲット２０によって放射されるＸ線スポット２２ａのサイズも、ＸＹ平面内のターゲット２０に近接して示されている。ターゲット２０は軸１９に垂直なので、Ｘ線スポット２２ａも円形である。
【００８３】
図４ｂは陽極７６の変形例を示しており、この変形例では、ターゲット２１は、軸１９に垂直なＸＹ平面に対して傾いている。この傾斜により、電子ビーム１８が衝突するターゲット２０の面積を大きくすることが可能になる。この面積を拡大することにより、電子との相互作用に起因するターゲット２０の温度の上昇が、よりよく分散される。放射源７５が画像診断のために使用される場合、出来る限り点状の、又は図４ａの変形例のように少なくとも円形のＸ線スポット２２ａを保持することが有用である。傾斜したターゲット２１でこのスポット２２ａを保持するために、ＸＹ平面での電子スポットの形状を修正することが有用である。図４ｂの変形例では、電子スポットは参照符号１８ｂで参照され、ＸＹ平面においてターゲット２１に近接して示されている。このスポットは、有利にも楕円形状をしている。そのようなスポット形状は、スポット１８ｂに望まれる形状に似た形状で陰極の平面内に分布している陰極放射領域を使用して、得ることができる。或いは、又はこれに加えて、Ｙ軸に沿って向けられた、例えば環状空間９５内にやはり配置された巻線９８を保有する四重極磁石によって生成される、磁場Ｂｙによって、電子ビーム１８の断面の形状を修正することが可能である。四重極磁石は、軸１９を横切る磁場を生成する能動磁気システムを形成し、電子スポット１８ｂについて予期される形状を得ることを可能にする。例えば、Ｘ方向に対して傾斜しているターゲットの場合、円形のＸ線スポット２２ａを保持するために、電子ビーム１８はＸ方向には広がり、Ｙ方向には集束する。能動磁気システムは、他の電子スポット形状、及び任意選択的に他のＸ線スポット形状を得るように駆動されることもある。能動磁気システムは、ターゲット２１が傾斜している場合に特に有利である。能動磁気システムは、軸１９に垂直なターゲット２０と共に使用されることもある。
【００８４】
電極２４が誘電体の凹面２６上に配置された導電性領域の形態をとるかどうかに関わらず、且つストッパー３２が使用されるかどうかに関わらず、陽極１６及び７６のあらゆる変形例を実現することが可能である。
【００８５】
図１〜図４に図示された変形例では、全ての構成要素は、同じ軸、この場合には軸１９に沿って、それぞれを平行移動させることによって組み立てることができる。これにより、製造を自動化することによって、本発明による放射源の製造を単純化することができる。
【００８６】
より正確には、誘電体から作製される機械的部分２８は、その上で様々な金属被覆、特に電極２４を形成する金属被覆が生成されるのであるが、この機械的部分２８は、一体構造のホルダーを形成する。陰極１４とストッパー３２とをこのホルダーの片側上で組み立てることが可能である。このホルダーの他方の側上で、陽極１６又は７６を組み立てることが可能である。陽極１６又は１７及びストッパー３２は、超高真空ろう付けによって機械的部分に固定することができる。ターゲット２０又は２１は、軸１９に沿った平行移動により、陽極７６と組み立てることができる。
【００８７】
図５は、同じホルダー１００に取り付けられた２つの同一の放射源７５を示す。このタイプの取り付けは、３つ以上の放射源を取り付けるのに使用されることがある。この例は、放射源１０にも当てはまる。図１及び図２に示すような放射源１０が、ホルダー１００に取り付けられることもある。ホルダー１００及び補足的な部分についての説明は、放射源の数がいくらであろうと、依然として有効である。機械的部分２８の真空チャンバ１２に対して外側の表面は、有利にも、軸１９の周りに延びる２つの円錐台形状１０２及び１０４を含む。形状１０２は、陽極１６に向かって広がる外部円錐台である。形状１０４は、陰極１４から、より正確にはストッパー３２の外面４３から広がる内部円錐台である。２つの円錐台１０２及び１０４は、やはり軸１９に中心合わせされた冠部１０６で交わる。冠部１０６は、円錐台１０２の最小直径を形成し、円錐台１０４の最大直径を形成する。冠部１０６は、例えば、円環体の一部の形状をしており、２つの円錐台１０２及び１０４を鋭い縁部を伴うことなく接続することができる。機械的部分２８の外側表面の形状により、ホルダー１００内での放射源７５の配置が容易になり、ホルダー１００は、やはり２つの円錐台形状１０８及び１１０を含む相補形の表面を有する。ホルダー１００の円錐台１０８は、機械的部分２８の円錐台１０２と相補形である。同様に、ホルダー１００の円錐台１１０は、機械的部分２８の円錐台１０４と相補形である。ホルダー１００は、機械的部分２８の冠部１０６と相補形の冠部１１２を有する。
【００８８】
ホルダー１００と機械的部分２８との間の高電圧界面に空気で満たされた空隙が形成されるのを防止するために、例えば、シリコーンをベースにしたしなやかなシール１１４が、ホルダー１００と機械的部分２８との間に、より正確には相補形の円錐台及び冠部の間に、配置される。有利にも、ホルダー１００の円錐台１０８は、機械的部分２８の円錐台１０２よりも頂点の角度がより開いている。同様に、ホルダー１００の円錐台１１０は、機械的部分２８の円錐台１０４よりも頂点の角度がより開いている。円錐台間の頂点での角度値の差は、１度よりも小さく、例えば約０．５度であることがある。従って、放射源７５がホルダー１００に取り付けられたとき、より正確には、シール１１４がホルダー１００と機械的部分２８との間で押しつぶされたとき、空気が、冠部１０６と１１２との間の界面から、一方では、陽極１６の方向に２つの円錐台１０２及び１０８のより広がった部分に向かって、他方では、陰極１４の方向に、より正確にはストッパー３２の方向に２つの円錐台１０４及び１１０のより狭い部分に向かって、逃げることができる。２つの円錐台１０２と１０８との間にある空気は周囲環境に逃げ、２つの円錐台１０４と１１０との間にある空気はストッパー３２に逃げる。閉じ込められた空気が高い電場にさらされるのを防ぐために、放射源７５及びホルダー１００は、２つの円錐台１０４と１１０との間にある空気が、２つの接点７０及び７１によって形成され且つ陰極１４に給電する同軸リンクの内部に逃げるように、構成される。これを達成するために、電極２４の給電を確実にする外部接点７１は、接点７１とストッパー３２との間の機能的な遊びをもたらすばね１１６によって、金属被覆された領域４３ｂと接触する。これに加えて、ストッパー３２は、２つの金属被覆された領域４３ａ及び４３ｂを分離する環状溝１１８を含むことがある。従って、円錐台１０４と１１０との間から逃げる空気は、接点７１とストッパー３２との間の機能的遊びを通過して、接点７０と７１との間にある空洞１２０に到達する。この空洞１２０は、高い電場から保護される、というのも、同軸接点７１の内部に位置するからである。言い換えると、空洞１２０は、放射源１０の主電場、即ち、陽極１６と陰極電極２４との間の電位差に起因する電場からは、遮蔽されている。
【００８９】
陰極１４及び陽極７６を具備する機械的部分２８が取り付けられた後で、塞ぎ板１３０が、ホルダー１００内に、陰極１４及び陽極７６を具備した機械的部分２８を保持することができる。板１３０は、陽極７６の電気的接続を確保するために、導電性材料から作製されることがあり、又は、金属被覆された面を備えることがある。板１３０は、陽極７６を冷却できることがある。この冷却は、陽極７６と、例えば陽極７６の空洞８０の円筒形部分８８との間の接点による伝導によって、達成されることがある。この冷却を強化するために、板１３０内に、円筒形部分８８を囲むチャネル１３２を設けることが可能である。陽極７６を冷却するために、熱伝達流体がチャネル１３２を通って流れる。
【００９０】
図５では、全ての放射源７５は別個の機械的部分２８を有している。図６ａは、複数（図示した例では４つ）の放射源７５に共通の１つの機械的部分１５２が機械的部分２８の全ての機能を実行する、複数放射源アセンブリ１５０の変形例を示している。真空チャンバ１５３は、様々な放射源７５に共通である。ホルダー１５２は、有利にも誘電体から作製されており、この誘電体内で、これらの放射源７５の各々に対して、凹面２６が生成されている。これらの放射源毎に、電極２４（図示せず）が対応する凹面２６上に配置される。図を詰め込みすぎにしないために、様々な放射源７５の陰極１４は図示されていない。
【００９１】
図６ａの変形例では、全ての放射源７５の陽極は有利にも共通であり、まとめて参照符号１５４が付与されている。製造を容易にするために、陽極は板１５６を備え、板１５６は機械的部分１５２と接触し、４つの穴１５８を開けられており、穴１５８の各々は、放射源７５の陰極のそれぞれによって生成された電子ビーム１８を通過させる。板１５６は、放射源７５のそれぞれに対して、上述した部分９０の機能を実行する。壁８８及びターゲット２０によって境界を付けられる空洞８０が、各開口部１５８の上方に配置される。或いは、別々の陽極を保持し、それによってそれらの電気的接続を分離することが可能である。
【００９２】
図６ｂは、複数放射源アセンブリ１６０の別の変形例を示しており、ここでは、機械的部分１６２がやはり複数の放射源に共通であり、これらの放射源のそれぞれの陰極１４が、各陰極１４を通過する軸１６４上に整列されている。軸１６４は、これらの放射源の各々の軸１９と垂直である。様々な陰極１４によって放射される電子ビームを集束させる電極１６６は、全ての陰極１４に共通である。図６ｂの変形例は、２つの隣接する放射源を分離する距離を更に短くすることを可能にする。
【００９３】
図示した例では、機械的部分１６２は、誘電体で出来ており、様々な陰極１４の近傍に配置される凹面１６８を備える。電極１６６は、凹面１６８上に配置された導電性領域から形成される。電極１６６は、上述した電極２４の機能全てを実行する。
【００９４】
或いは、複数の放射源に共通の電極が、誘電体に関連付けられていない、即ち金属／真空界面を有する、金属電極の形態を取ることも可能である。同様に、陰極は熱電子的であることがある。
【００９５】
複数放射源アセンブリ１６０は、全ての放射源に共通のストッパー１７０を備えることがある。ストッパー１７０は、上述したストッパー３２の全ての機能を実行することができる。ストッパー１７０は、電極１６６を電気的に接続するのに使用される導電性ろう付けフィルム１７２によって、特に機械的部分１６２に固定されることがある。
【００９６】
図６ａの変形例と同様に、複数放射源アセンブリ１６０は、様々な放射源に共通の１つの陽極１７４を備えることがある。陽極１７４は、図６ａの変形例の陽極１５４に類似している。陽極１７４は、図６ａを参照して説明した板１５６の全ての機能を実行する板１７６を備える。図６ｂの詰め込みすぎを回避するために、陽極１７４については、板１７６のみが図示されている。
【００９７】
図示した例では、軸１６４は直線である。陰極を湾曲した軸、例えば円弧などの上に配置し、全ての放射源のＸ線２２を、この円弧の中心にある点に集束させることも可能である。他の形状、特に放物線状の湾曲した軸も、Ｘ線をある点に集束させることができる。湾曲した軸は、各放射源の電子ビームがその周りに生成される軸１９の各々に対して、局所的に垂直のままである。
【００９８】
１つの軸上に陰極１４を配置することにより、１つの方向に分布した放射源を得ることが可能になる。同一点で交わる複数の軸に沿って陰極が分布している複数放射源アセンブリを製造することも可能である。例えば、放射源を複数の湾曲した軸に沿って配置することが可能であり、これらの軸の各々は１つの平面内に位置し、平面は割線である。例として、例えば、放物線状の回転表面全体に渡って分布する複数の軸を設けることが可能である。これにより、全ての放射源のＸ線２２を、放物面の焦点上に集束させることができる。
【００９９】
図７ａ及び図７ｂは、図６ａに示したアセンブリの電力供給の２つの実施形態を示す。図７ａ及び図７ｂは、様々な放射源７５の複数の軸１９を通る平面で切り取った断面図である。図７ａでは２つの放射源が示されており、図７ｂでは３つの放射源が示されている。当然ながら、複数放射源アセンブリ１５０の説明は、放射源７５又は任意選択的に１０の数がいくらであっても、有効である。
【０１００】
これらの２つの実施形態では、陽極１１４はアセンブリ１５０の全ての放射源７５で共通であり、それらの電位は同じであり、例えば接地５２の電位である。両方の実施形態とも、各放射源１０は別々に駆動することができる。図７ａでは、２つの高電圧源Ｖ１及びＶ２が、各放射源１０の電極２４に別々に給電する。機械的部分１５２の絶縁性により、例えば２つの異なるエネルギーでパルス化されていることがある２つの高電圧源Ｖ１及びＶ２を分離することができる。同様に、別個の電流源Ｉ１及びＩ２のそれぞれにより、様々な陰極１４のうちの１つを制御することが可能になる。
【０１０１】
図７ｂの実施形態では、全ての放射源７５の電極２４は、例えば機械的部分１５２上に生成された金属被覆によって、一緒に接続される。高電圧源Ｖｃｏｍｍｕｎは、全ての電極２４に給電する。様々な陰極１４は、依然として別個の電流源Ｉ１及びＩ２を介して制御される。図７ｂを参照して説明した複数放射源アセンブリの電力供給は、図６ｂを参照して説明した変形例に非常に適している。
【０１０２】
図８ａ、図８ｂ、及び図８ｃは、電離放射線を生成するためのアセンブリの複数の例を示しており、それぞれが複数の放射源１０又は７５を含んでいる。これらの様々な例では、図５を参照して説明したようなホルダーが、全ての放射源１０に共通である。高電圧コネクタ１４０により、様々な放射源１０に電力を供給することが可能になる。ドライバコネクタ１４２は、アセンブリの各々を駆動モジュール（図示せず）に接続することを可能にし、駆動モジュールは、これらの放射源１０の各々を予め設定された順序で切り替えるように構成される。
【０１０３】
図８ａでは、ホルダー１４４は円弧状を有しており、様々な放射源１０がこの円弧状の上に整列されている。このタイプの配置は、例えば、Ｘ線放射源を患者の周りで動かす必要性を回避するために、医療用スキャナにおいて有用である。様々な放射源１０のそれぞれが、Ｘ線を順番に放射する。スキャナは、放射線検出器と、この検出器によって取り込まれた情報から３次元画像を再構成できるモジュールと、も備える。図に詰め込みすぎないように、検出器及び再構成モデルは図示されていない。図８ｂでは、ホルダー１４６及び放射源１０は、直線セグメント上に整列されている。図８ｃでは、ホルダー１４８は板状を有しており、放射源はホルダー１４８全体に渡って２方向に分布している。図８ａ及び図８ｂに示した電離放射線を生成するためのアセンブリの場合、図６ｂの変形例が特に有利である。この変形例は、様々な放射源間のピッチを低減することを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年1月15日(2020.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
図６ａの変形例と同様に、複数放射源アセンブリ１６０は、図６ｂに図示すように、様々な放射源に共通の１つの陽極１７４を備えることがある。陽極１７４は、図６ａの変形例の陽極１５４に類似している。陽極１７４は、図６ａを参照して説明した板１５６の全ての機能を実行する板１７６を備える。図６ｂの詰め込みすぎを回避するために、陽極１７４については、板１７６のみが図示されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
図６ｂに図示した例では、軸１６４は直線である。図６ｃに図示するように、陰極を湾曲した軸、例えば円弧などの上に配置し、全ての放射源のＸ線２２を、この円弧の中心にある点に集束させることも可能である。他の形状、特に放物線状の湾曲した軸も、Ｘ線をある点に集束させることができる。湾曲した軸は、各放射源の電子ビームがその周りに生成される軸１９の各々に対して、局所的に垂直のままである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
１つの軸上に陰極１４を配置することにより、１つの方向に分布した放射源を得ることが可能になる。同一点で交わる複数の軸に沿って陰極が分布している複数放射源アセンブリを製造することも可能である。例えば、放射源を複数の湾曲した軸に沿って配置することが可能であり、これらの軸の各々は１つの平面内に位置し、平面は割線である。例として、例えば、図６ｄに図示するように、放物線状の回転表面全体に渡って分布する複数の軸１８０および１８２を設けることが可能である。これにより、全ての放射源のＸ線２２を、放物面の焦点上に集束させることができる。図６ｅに図示するように、同一点で交わらない複数の軸１９０、１９２、１９４もまた可能である。
【国際調査報告】
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