JPH04231941A - 回転陰極ｘ線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被検体の全周方向か
らＸ線を照射して高速に断層撮影を行う超高速Ｘ線ＣＴ
装置に使用される回転陰極Ｘ線管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の回転陰極Ｘ線管は、被検
体の周囲を取り囲むリング状の真空容器内に、熱電子放
出部を備えた環状の回転陰極と、この回転陰極に対向し
て固定設置される環状の陽極ターゲットとを備えて構成
されている。陽極ターゲットは、回転陰極から放出され
た熱電子を受け止めてこれをＸ線に変換し、そのＸ線を
被検体に向けて照射するもので、被検体側に向けてやや
傾斜した姿勢となっている。通常、このような回転陰極
Ｘ線管を装備する超高速Ｘ線ＣＴ装置は、リング状の１
個のＸ線検出器を用いて被検体の断層撮影を行うものと
して知られているが、撮影時間の短縮化を図るため、２
個のＸ線検出器を用いて同時に２断面の断層撮影を行う
ものもある。この場合、２個のＸ線検出器は真空容器の
内周面に沿って並設され、陽極ターゲットから照射され
たＸ線を同時に検出するように構成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
回転陰極Ｘ線管を用いて、同時に被検体Ｍの２断面の画
像を得ようとすると、次のような問題点が生じる。図４
の断面図を参照しながら説明する。図中符号２０はリン
グ状の真空容器、２１は回転陰極、２２は陽極ターゲッ
ト、２３は回転陰極２１のターゲット対向面上に取り付
けられて熱電子を放出するフィラメント、２４ａ，２４
ｂ　は回転陰極２１の回転中心軸Ｘに沿って真空容器２
０の内周面に設置されているＸ線検出器である。この図
に示すように、１つの陽極ターゲット２２から２個のＸ
線検出器２４ａ，２４ｂ　に向けてＸ線を照射する場合
、陽極ターゲット２２の傾斜角度を適宜に設定して、各
Ｘ線検出器２４ａ，２４ｂ　にＸ線が入射するような広
がり角をもつＸ線ビームを発生させる必要がある。

【０００４】ところが、そのように傾斜角度を設定した
場合、同図に示すように、各Ｘ線検出器２４ａ，２４ｂ
　からみた陽極ターゲット２２の電子線衝突点（実効焦
点）の大きさＤａ，Ｄｂがそれぞれ異なったものになっ
てしまう。 これは、陽極ターゲット２２の傾斜角度が一定でＸ線検
出器２４ａ，２４ｂ　が異なった位置に取り付けられて
いるからである。つまり、各Ｘ線検出器２４ａ，２４ｂ
　はそれぞれ異なった方向からターゲット４の電子線衝
突点をのぞむことになるので、各Ｘ線検出器２４ａ，２
４ｂ　からみればその電子線衝突点の大きさは異なった
ものになる。

【０００５】一般のＸ線撮影でも言われるように、実効
焦点を極力小さくしないと、画像の幾何学的ボケの原因
となる。しかしながら、上記のように２つのＸ線検出器
２４ａ，２４ｂ　に対する実効焦点の大きさが異なるた
め、両方のＸ線検出器２４ａ，２４ｂ　からみた実効焦
点を共に等しい最小の大きさにすることができず、どち
らか一方の検出器に対する実効焦点が大きくなってなっ
てしまい、画質の低下を招くという問題点が生じる。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、複数個のＸ線検出器に対するＸ線の
実効焦点を同じ大きさにすることができる回転陰極Ｘ線
管を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明は、中心に被検体挿通孔が形成された中空
リング状の真空容器と、前記真空容器内に設置固定され
るリング状の陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに
対向した状態で配され前記被検体挿通孔の軸心周りに回
転するリング状の回転陰極と、前記回転陰極のターゲッ
ト対向面に取り付けられ前記陽極ターゲットに向けて電
子線を放出する電子放出部とを備えた回転陰極Ｘ線管に
おいて、前記陽極ターゲットの電子線衝突面の周方向に
、前記被検体挿通孔の軸心側に向けて異なる傾斜角度を
もつ複数個の傾斜部を形成したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】この発明の構成によれば、回転陰極を回転させ
ながら陽極ターゲットに向けて電子線を放出すると、陽
極ターゲットに形成された各傾斜部の傾斜角度に応じた
照射方向をもつ複数本のＸ線ビームが発生する。したが
って、この発明の回転陰極Ｘ線管の内周面に複数個のＸ
線検出器を並設装備した場合、各傾斜部の傾斜角度を各
Ｘ線検出器の設置位置に対応して設定することにより、
各Ｘ線検出器に個別にＸ線ビームを入射させることがで
き、入射するＸ線ビームの実効焦点の大きさもそれぞれ
等しいものに設定することができる。

【０００９】

【実施例】この発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の回転陰極Ｘ線管を備えた超高速Ｘ
線ＣＴ装置の断面図である。この例の超高速Ｘ線ＣＴ装
置は、従来例と同様に２個のＸ線検出器をリング状の回
転陰極Ｘ線管１の内周面に並設装備した構成となってお
り、同時に２断面の画像を得られるＸ線ＣＴ装置である
。図中符号２は中心に被検体挿通孔２５が形成された中
空リング状の真空容器である。この真空容器２内には、
環状の回転陰極３と陽極ターゲット４とが配されている
。回転陰極３は真空容器２の外周面に配されている複数
個の磁気軸受用コイル５で浮上支持され、同じく外周面
に配されたリング状のステータ６への通電制御により、
被検体挿通孔３の軸心Ｘ周りに回転駆動される。これに
対して、陽極ターゲット４は真空容器２の内周側面部に
おいて固定支持されている。

【００１０】回転陰極３の陽極ターゲット４と対向する
面上には、周方向に沿って２個の熱電子放出用のフィラ
メント７が取りつけられており、フィラメント７は真空
容器２の内周面に備えられた一対のフィラメント端子８
にスリップリング９を介して導通接続されている。フィ
ラメント端子８には、フィラメント７を加熱して熱電子
を発生させる交流電源１０と、熱電子を陽極ターゲット
４に向けて放出させるための直流高圧電源１１とが接続
されている。

【００１１】各フィラメント７の周囲に配されているの
は、発生した熱電子をターゲット４に向けて集束制御す
るグリッド１２である。各グリッド１２は、フィラメン
ト７と同様にスリップリング１３とグリッド端子１４と
を介して真空容器２外に設置されたグリッド制御部１５
に接続されている。グリッド制御部１５は図示しないグ
リッド電源とスイッチング回路とを備えており、各フィ
ラメント７から放出される熱電子の集束制御を行うよう
に構成されている。なお、符号１６ａ，１６ｂ　は回転
陰極３の被検体挿通孔２５の軸心Ｘ方向に沿って真空容
器２の内周面に並設されたＸ線検出器である。

【００１２】次に、この発明の特徴を表している陽極タ
ーゲット４の形状について、図２（Ａ）の断面図と同図
（Ｂ）の側面図とを参照しながら説明する。これらの図
に示すように、この例の陽極ターゲット４は、図１に示
した回転陰極３と対向する電子線衝突面を凹凸状に形成
してある。凹部４ａおよび凸部４ｂは陽極ターゲット４
の周方向に沿って放射状に形成されており、被検体挿通
孔２５の軸心Ｘ側に向かって互いに異なる傾斜角度を有
する傾斜部となっている。これら凹部４ａおよび凸部４
ｂの傾斜角度は、図３の簡略断面図に示すように各Ｘ線
検出器１６ａ，１６ｂ　に対する実効焦点の大きさＤが
それぞれに等しい最小のものになるように夫々設定され
ている。ここでは、凹部４ａは図１に示したＸ線検出器
１６ａ　に向けてＸ線を照射するような傾斜姿勢となっ
ており、凸部４ｂはＸ線検出器１６ｂ　に向けてＸ線を
照射するように軸心Ｘ側に向けてやや傾いた姿勢となっ
ている。また、陽極ターゲット４に向けて熱電子を放出
する２個のフィラメント７は、前記凹部４ａと、凸部４
ｂ　それぞれに対して同時的に熱電子を放出するように
、一方のフィラメント７が凹部４ａに対向したときに、
他方のフィラメント７が凸部４ｂに対向するような位置
関係で取り付けられている。

【００１３】上記したような構成の回転陰極Ｘ線管１に
よれば、グリッド制御部１５によって２個のグリッド１
２を同時に、かつ間欠的に集束制御することにより、各
フィラメント７は、それぞれが陽極ターゲット４の凹部
４ａと凸部４ｂに位置したときに熱電子を放出する。凹
部４ａと凸部４ｂの熱電子衝突点からは、各々の傾斜角
度に応じた照射方向をもつＸ線ビームが同時に発生する
。したがって、上記のように凹部４ａと凸部４ｂの傾斜
角度を夫々設定しておけば、各Ｘ線検出器１６ａ，１６
ｂ　からみた実効焦点が同じ大きさのＸ線ビームが、そ
れぞれのＸ線検出器１６ａ，１６ｂ　に同時に入射して
２断面の断層撮影が行われる。

【００１４】なお、上述した回転陰極Ｘ線管１の各構成
部分は次のように変形して実施することができる。 （ａ）　上記では、２個のフィラメント７を陽極ターゲ
ット４の凹部４ａと凸部４ｂとにそれぞれ対向するよう
に設置しているが、これは２個のフィラメント７が共に
、凹部４ａあるいは凸部４ｂに対向するように設置して
もよい。この場合、グリッド制御部１５は同時に、かつ
間欠的に集束制御を行うのではなく、各グリッド１２を
交互に集束制御する。これにより、凹部４ａと凸部４ｂ
からは交互にＸ線が照射され、同様に２断面の断層撮影
が行われる。

【００１５】また、設置するフィラメントの数も２個に
限ることなく、凹部４ａと凸部４ｂとにそれぞれ２個ず
つ（４個）、３個ずつ（６個）、…というふうに数を増
やしてもよい。数を増やすことで回転陰極３の回転量を
減らすことができ、撮影時間がさらに短縮化する。逆に
フィラメント数を１個に減らしても同様にして２断面の
断層撮影は可能である。しかし、この場合、発生する熱
電子はグリッドによって一定の幅に集束されるため、フ
ィラメントに対する凹部４ａと凸部ｂの位置関係が異な
っていることから、焦点の大きさが若干異なったものに
なり、断層像の画質が少し低下する。上記のように凹部
４ａと凸部４ｂにそれぞれ対応するフィラメントを設け
ておくと凹部４ａと凸部ｂの位置関係に応じて熱電子を
集束することができるので、この方が好ましい。

【００１６】（ｂ）　上述の実施例では、回転陰極３の
同一面上に２個のフィラメント７を設置した構成となっ
ているが、より好ましい例として、陽極ターゲット４の
凹部４ａに向けて熱電子を放出するフィラメントを、陽
極ターゲット４側に突出させた状態で設置するのが望ま
しい。これは、フィラメント７と凹部４ａ間の距離が、
フィラメント７と凸部４ｂ間の距離よりも若干長いから
で、フィラメント７と凹部４ａ間の距離をフィラメント
７と凸部４ｂ間の距離に等しい短いものにするためであ
る。

【００１７】その理由は、フィラメント７と陽極ターゲ
ット４との距離が長いとエミッションの打ち切り値（Ｘ
線管電流の制限値）が低くなってしまうからである。こ
れはＸ線管の一般的な性質として知られていることで、
フィラメント７と陽極ターゲット４との距離が長い場合
は、短い場合と同じ管電流値を得ようとすると熱電子の
量を増やす必要がある。しかし、フィラメントには温度
許容値があり、その許容値を越えるまでフィラメントを
加熱して熱電子の量を増やすことはできない。したがっ
て、陽極ターゲット４との距離が長いほど、フィラメン
トの温度許容値に依存するエミッションの打ち切り値は
低くなり、Ｘ線撮影条件（Ｘ線管電圧値と管電流値の組
み合わせ）の設定範囲が狭められる。このような不都合
を解消するためである。

【００１８】（ｃ）　上述の実施例では、陽極ターゲッ
ト４の熱電子衝突面を凹凸状にすることで、２種類の傾
斜角度の傾斜部を形成したが、もっと多種類の傾斜角度
の傾斜部を形成するようにしてもよい。これにより、Ｘ
線検出器の並設数を増やして多数の断層像を被検体を移
動させることなく短時間で撮影することが可能になる。 すなわち、Ｘ線検出器の数に対応した傾斜部を形成する
ことによって、各Ｘ線検出器に対する実効焦点の大きさ
をそれぞれ等しいものにすることができ、精度の高い多
数の断層撮影が一括して得られる。

【００１９】

【発明の効果】この発明の回転陰極Ｘ線管は、陽極ター
ゲット面に異なる傾斜角度をもつ複数の傾斜部を形成し
てあるので、この回転陰極Ｘ線管の内周面に複数個のＸ
線検出器を並設装備した場合、各傾斜部の傾斜角度を各
Ｘ線検出器の設置位置に対応して設定することにより、
各Ｘ線検出器に個別にＸ線ビームを入射させることがで
き、入射するＸ線ビームの実効焦点の大きさもそれぞれ
等しいものに設定することができる。

【００２０】したがって、同時に複数の断層像を高品質
な状態で撮影することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転陰極Ｘ線管の断面図。

【図２】（Ａ）は陽極ターゲットの断面図、（Ｂ）はそ
の側面図。

【図３】Ｘ線実効焦点を示した簡略断面図。

【図４】従来の回転陰極Ｘ線管の断面図。

【符号の説明】

１　　回転陰極Ｘ線管 ２　　真空容器 ３　　回転陰極 ４　　陽極ターゲット ４ａ　　凹部 ４ｂ　　凸部 ７　　フィラメント ２５　　被検体挿通孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中心に被検体挿通孔が形成された中空
   リング状の真空容器と、前記真空容器内に設置固定され
   るリング状の陽極ターゲットと、前記陽極ターゲットに
   対向した状態で配され前記被検体挿通孔の軸心周りに回
   転するリング状の回転陰極と、前記回転陰極のターゲッ
   ト対向面に取り付けられ前記陽極ターゲットに向けて電
   子線を放出する電子放出部とを備えた回転陰極Ｘ線管に
   おいて、前記陽極ターゲットの電子線衝突面の周方向に
   、前記被検体挿通孔の軸心側に向けて異なる傾斜角度を
   もつ複数個の傾斜部を形成したことを特徴とする回転陰
   極Ｘ線管。