JPH03190043A - Ｘ線管アノードのスポットサイズの光学的感知方式および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】 発明の背景 本発明は、Ｘ線管の監視に関し、更に詳しくは、マイク
ロフォーカス（ｍｉｃｒｏｒｏｃｕｓ）　Ｘ線管の放出
スポットの位置、強度および焦点合わせのπｉ視に関す
る。

工業製品、例えば航空機のエンジン用の東金構造体のひ
び割れを検査する場合、非常に小さなひび割れでも検出
できることが望ましい。このため、アノードに当たる電
子ビームを集束する手段を有しているマイクロフォーカ
スＸ線管がこのような被検体を高い解像度でＸ線撮影す
るための放射線源として使用される。これらのＸ線管は
、Ｘ線の点光源に近いので、小さなひび割れなどの特徴
のシャープな像を形成することができる。特に、これら
のＸ線放出スポットは非マイクロフォーカスＸ線管の直
径が約１ないし２ｍｍであるのに対して、約２０ないし
５０μ−の直径を有している。散乱Ｘ線を除去し、かつ
検査領域を限するために、被検体を透過したＸ線を通常
コリメータに通過させる。このコリメートされたＸ線を
検出し、この検出した信号を通常コンピュータに供給す
ることにより、断層像形成処理を行なうことができる。

コンピュータ断層撮影法では、一定の強度信号が必要で
ある。これを達成するには、Ｘ線管のアノード・カソー
ド間電圧差を調整することにより、一定エネルギのＸ線
を放出させて、被検体に対するＸ線の透過を一定にする
。更に、アノード電流を感知して、制御グリッド電圧決
定回路に供給することにより、このアノード電流したが
ってＸ線はを一定に保つ。しかしながら、高品質の像の
形成にはアノード上のＸ線放出スポットの位置および大
きさを注意深く制御することが必要である。

これはコリメータを有するシステムの表示像を見ながら
行なわれていた。それから、集束手授が最も大きな像強
度を得るように調節される。これは、コリメータを有す
るシステムにおいては、最も大きな像強度を得るように
集束手段を調節すると最も鮮明な像を得ることができる
からである。代わりの方法としては、コリメータを持っ
ていないシステムでは、Ｘ線透視鏡を使用して表示像を
得て、それから最も鮮明な像を得るために集束手段が調
節される。不都合なことに、これらの処理方法の最初の
ものは、得られるデータがを効でないので、この処理方
法が行なわれているときに、装置は被検体の工業製品を
映像化することができないという理由で「リアルタイム
」ではない。これは１ｍ体を撮像している間に発生する
熱的変形によってＸ線管の形状が変化することによって
スポットがぼけることが発生する。第２の処理方法は大
きく、非経済的である。

従って、本発明の目的は、マイクロフォーカスＸ線管用
の「リアルタイム」で、コンパクトで、粁済的な集束お
よび強度調節装置を提供することにある。

他の目的は、このような装置および方法に使用されるマ
イクロフォーカスＸ線管を提供することにある。

発明の要約 要約すると、上記および他の目的は、第１および第２の
タイプの放射線を放出する手段に使用される装置であっ
て、前記放出手段に近接して設けられ、前記第２のタイ
プの放射線のみを通路に沿って反射する手段と、前記通
路中に設けられ、前記反射された放射線を感知する手段
とを有する装置によって達成される。

第１及び第２のタイプの放射線の放出器に使用される本
発明による方法は、前記第２のタイプの放射線のみを反
射し、この反射された放射線を感知する。

本発明のマイクロフォーカスＸ線管は、第１および第２
の端部を有する縦型エンベロープと、前記ｍｌの端部に
近接して設けられ、電子を放出するカソード手段と、前
記両端部の間に設けられ、放出された電子を集束する集
束手段と、前記第２の端部に設けられ、前記電子が当た
ったときにＸ線、可視光線および近赤外線を放出するア
ノード手段と、前記アノード手段に近接して設けられ、
前記可視光および近赤外線のみを通路に沿って反射する
ミラー手段とを有している。

詳細な説明 第１図は全体的に１０でマイクロフォーカスＸ線管を示
しており、このＸ線管はエンベロープ１２を宵し、この
エンベロープ１２は典型的には内部の真空および外部の
周辺圧力に充分耐え得る強さおよび厚さを有する導電性
金属から形成され、アースに接続されている。また、内
側が例えばアルミニウムのような導電体でコーティング
されて、アースに接続された高温ガラスを使用すること
もできる。アースに接続されたコーティングを使用して
、安全性のためおよび漂遊電子のための帰路を形成する
。エンベロープ１２の第１の端部１４にはカソード１６
が設けられ、このカソード１６は交流型［１８に接続さ
れる。この電源１８は典型的には約１アンペアで２ない
し３ボルトを供給して、フィラメントカソード１６を加
熱し、フィラメントカソード１６から電子を放出させる
ものである。また、直流電源を電源１８の代りに使用す
ることもできる。カソード１６を電源１８に接続するリ
ード線は、エンベロープ１２から延在する全てのリード
線と同様に、短絡を防止するようにエンベロープ１２か
ら絶縁されていることを理解されたい。放出される電子
は直流電源２０によって供給され、この直流電源２０は
正のリード線がアースに接続され、負の端子がカソード
１６のリード線の一方に接続されている。電源２０は典
型的には約１１ａで約１６０ｋＶを供給する。カソード
１６は直接加熱されるカソードとして示されているが、
間接的に加熱されるカソードを使用することもできる。

しかしながら、直接加熱されるカソードから放出される
電子の方がより厳密に集束することができる。

カソード１６から放出される電子ビーム２３は、カソー
ド１６の近くに配設された制御グリッド２４の開口部２
２を通過する。制御グリッドは、正端子がアースに接続
されている直流電源２６の負端子に接続されている。電
源２６は約２ないし３ｋＶを供給し、アノード・カソー
ド間電流したがってｘｍｍを制御するように調節可能で
ある。次に、電子ビームは集束手段または電子レンズ、
例えばソレノイドコイル２７を通過する。このソレノイ
ドコイル２７は直流レンズ電源２８に接続されて、電流
が供給される。電流の大きさはポテンショメータ３０に
よって決定される。従って、このポテンショメータ３０
は前記集束動作およびアノード上のスポットの大きさを
制御する。電磁集束手段が図示し説明されているが、静
電集束手段を使用することもできる。

電子ビーム２３は最終的には、アースに電気的に接続さ
れているアノード３２の傾斜面３１に当たる。このアノ
ード３２はエンベロープ１２の第２の端部３３に設けら
れている。アノード３２はタングステンで形成されるこ
とが好ましい。これは、タングステンが高い原子番号を
有し、従って高い電子断面および高い融点を有している
からである。しかしながら、他の金属を使用することも
できる。またカソード１６および電源２０の負端子をア
ースに接続して、電源２０の正端子をアースに接続する
ことなく、アノード３２に接続し得ることも理解されよ
う。しかしながら、第１図に示した、上述したアノード
をアースに接続した構成の方がアノード３２の置き換え
を容品に行なうことができる。

電子ビーム２３の運動エネルギの非常にわずかな一部が
第１のタイプの放射線すなわちＸ線３４に変換され、こ
のＸ線３４はＸ線ウィンドウ３６を通ってＸ線管１Ｇか
ら外に出る。Ｘ線ウィンドウ３６は典型的にはベリリウ
ムまたはアルミニウムなどで形成される。前記エネルギ
の大部分は熱と第２のタイプの放射線すなわち近赤外線
および可視光線とに変換される。Ｘ線３４は被検体（図
示せず）に入射する。そこで、例えば線形ホトダイオー
ド配列に接続されたシンチレータ材料のようなＸ線検出
器（図示せず）が被検体を透過したＸ線を検出して、信
号をコンピュータ（図示せず）に供給し、断層像形成処
理を実行させる。ホトダイオード配列およびコンピュー
タを使用する代わりに、Ｘ線透視装置を使用することが
できる。

本発明によれば、例えば銀、アルミニウム等の光反射コ
ーティングを有するミラー４０がエンベローブ１２内で
アノード３２の近くに設けられ、光学ウィンドウ４４が
エンベロープ１２の反対側に設けられている。また、対
向構造でないものも使用することができる。第２のタイ
プの放射線の一部３８はミラー４０によって反射されて
、通路４２に沿って進む。ミラー４０に入射したＸ線は
反射されることなく単に通過する。第２のタイプの放射
線はビューポートすなわち光学ウィンドウ４４を通って
Ｘ線管１０から外にでる。これは、光学ウィンドウ４４
が第２のタイプの放射線に対して透明であり、通路４２
中に設けられているからである。ウィンドウ４４は熱に
対する安定性が良好な石英で形成することが好ましい。

しかしながら、他の材料、例えば高温ガラスを使用する
ことができる。エンベロープ１２が内側に導電性コーテ
ィングをＨする透明ガラスで形成されている場合には、
ウィンドウ４４は、通路４２がエンベロープ１２を横切
る領域においてエンベロープ１２上に導電性コーティン
グを設けないことにより構成できる。更に、エンベロー
プ１２がコーティングを有していない透明ガラスで形成
されている場合には、実際上エンベロープ全体がウィン
ドウであるので、特別のウィンドウを設ける必要はない
。通路４２中には、カラーまたは白黒テレビカメラ、ホ
トダイオード検出器、線形ＣＣＤイメージヤ等のような
光学センサ４２が配設されている。

カラーテレビカメラが使用される場合には、その出力信
号は通常カラーテレビのディスプレイ４８に供給され、
このディスプレイ４８によってアノード面５０および放
出スポット５２を観察することができる。

第２ａ図は調節が不完全なマイクロフォーカスＸ線管の
スポット５２を示しており、このスポット５２は典型的
には最初大きく、ぼやけていて、赤みがかった色をして
いる。電子ビーム２３の領域は適確に集束すなわち焦点
合わせされていない。

可視スポット５２はＸ線放出スポットと互いに関連して
いるので、放出されたＸ線３４は不完全に集束され、細
部の像を鮮明に写し出さない。工業用の肢検体を撮像す
る際、オペレータはポテンショメータ３０の調節および
電源２６がらの電圧の調節を繰り返して、ディスプレイ
が第２ｂ図に示すようにスポット５２が小さく、輝いて
、色が青白色になって見えるようになるまで行う。この
調節により電子ビーム２３はアノード３２の小さな領域
に集中する。このため、放出されるＸ線３４はシャープ
に集束され、高解像度の検査に適切なものになる。カメ
ラ４６またはディスプレイ４８が白黒の単色装置である
場合には、」一連した調節処理はスポットの大きさが最
も小さくなるまで行なわれる。光学センサ４６が線形Ｃ
ＣＤアレイまたはホトダイオードである場合には、ディ
スプレイ４８は信号の振幅を示すメータを何しており、
］二連した調節処理は信号の振幅が最も大きくなるよう
に行なわれる。所望により、フィードバック回路を使用
して、この処理を自動化することができる。センサ４６
がテレビカメラで構成され、ディスプレイ４８がテレビ
ディスプレイで構成される場合には、スポットの位置お
よびアノードの損傷を監視し、電磁または静電偏向シス
テム（図示せず）の調節により補正して、表面３１上の
別の衝突点を選択することができる。アノード３２はい
つかは取り替えを必要とする。また、本発明は放出の不
安定性を監視し、補正信号をコンピュータ（使用されて
いる場合）に供給し、得られたデータを存効にすること
ができる。

従って本発明はマイクロフォーカスＸ線管の監視および
調節をコンパクトで経済的な構成でリアルタイムに行う
ものであることが理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。 第２ａおよび２ｂ図はアノードおよび放出スポットの表
示像を示す平面図である。 １０・・・マイクロフォーカスＸ線管、１２・・・エン
ベロープ、１６・・・カソード、１８・・・交流電源、
２０・・・直流電源、２２・・・開口部、２３・・・電
子ビーム、２４・・・制御グリッド、２６・・・直流電
源、２７・・・ソレノイドコイル、２８・・・直流レン
ズ電源、３０・・・ポテンショメータ、３１・・・傾斜
面、３２・・・アノード、３４・・・Ｘ＆１１．３６−
Ｘｉミラインドウ４０・・・ミラー、４４・・・光学ウ
ィンドウ、４６・・・光学センサ、４８・・・ディスプ
レイ、５２・・・放出スポット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１および第２のタイプの放射線を放出する手段に
   使用する装置であって、 前記放出手段の近くに配設され、前記第２のタイプの放
   射線のみを通路に沿って反射する手段と、前記通路中に
   設けられ、前記反射された放射線を感知する手段と、 を含んでいる装置。 ２、前記放出手段がアノードを有するＸ線管よりなる請
   求項１記載の装置。 ３、前記Ｘ線管が前記通路中に配設されたビューポート
   を更に有している請求項２記載の装置。 ４、前記反射手段がミラーよりなる請求項１記載の装置
   。 ５、前記第１のタイプの放射線がＸ線であり、前記第２
   のタイプの放射線が可視光線および近赤外線である請求
   項１記載の装置。 ６、前記感知手段がホトダイオードよりなる請求項１記
   載の装置。 ７、前記感知手段がテレビカメラよりなる請求項１記載
   の装置。 ８、前記感知手段にはディスプレイ手段が接続されてい
   る請求項１記載の装置。 ９、電子が当たったときにＸ線、可視光線および近赤外
   線を放出するアノード手段を有しているマイクロフォー
   カスＸ線管に使用する装置であって、 前記アノードに近接して設けられ、可視光線および近赤
   外線のみを通路に沿って反射するミラー手段と、 前記通路中に設けられ、前記反射された可視光線および
   近赤外線を感知する手段と、 を含んでいる前記装置。 １０、前記Ｘ線管がエンベロープを有し、該エンベロー
   プが前記通路中に設けられたビューポートを有している
   請求項９記載の装置。 １１、前記ミラー手段および前記ビューポートが対向し
   ている請求項１０記載の装置。 １２、前記ビューポートが石英よりなる請求項１０記載
   の装置。 １３、前記ミラーが銀メッキされている請求項９記載の
   装置。 １４、前記感知手段がホトダイオードよりなる請求項９
   記載の装置。 １５、前記感知手段がテレビカメラよりなる請求項９記
   載の装置。 １６、前記カメラがカラーカメラである請求項１５記載
   の装置。 １７、前記感知手段がＣＣＤ撮像装置よりなる請求項１
   ５記載の装置。 １８、前記感知手段にはディスプレイ手段が接続されて
   いる請求項１記載の装置。 １９、前記ディスプレイ手段がテレビジョンディスプレ
   イである請求項１８記載の装置。 ２０、前記ディスプレイがカラーディスプレイである請
   求項１９記載の装置。 ２１、前記Ｘ線管が制御グリッドおよび集束手段を有し
   、前記装置が更に放出されたＸ線の集束および強度を調
   節する手段を有している請求項９記載の装置。 ２２、前記調節手段が、前記グリッドに接続される可変
   電圧電源と、前記集束手段に接続される電流可変電源と
   を有している請求項２１記載の装置。 ２３、第１および第２のタイプの放射線の放出器に使用
   する方法であって、 前記第１のタイプの放射線のみを反射し、 この反射された放射線を感知することを含む方法。 ２４、前記第１のタイプの放射線がＸ線であり、前記第
   ２のタイプの放射線が可視光線および近赤外線である請
   求項２３記載の方法。 ２５、前記感知ステップが撮像ステップを有する請求項
   ２３記載の方法。 ２６、前記撮像ステップがカラー撮像ステップを有して
   いる請求項２５記載の方法。 ２７、前記感知された放射線をディスプレイするステッ
   プを更に有している請求項２３記載の方法。 ２８、前記表示ステップがカラーで表示することにより
   なる請求項２７記載の装置。 ２９、前記放出器を調節するステップを更に有している
   請求項２３記載の方法。 ３０、前記調節ステップは前記放出器の強度および焦点
   を調節するステップを有する請求項２９記載の方法。 ３１、第１および第２の端部を有する縦型エンベロープ
   と、 前記第１の端部近くに配設され、電子を放出するカソー
   ド手段と、 前記両端部の間に設けられ、前記放出された電子を集束
   する集束手段と、 前記第２の端部に設けられ、前記電子が当たったときに
   Ｘ線、可視光線および近赤外線を放出するアノード手段
   と、 前記アノード手段の近くに設けられ、前記可視光線およ
   び近赤外線のみを通路に沿って反射するミラー手段とを
   含むマイクロフォーカスＸ線管。 ３２、前記カソード手段が直接加熱されるカソードであ
   る請求項３１記載のＸ線管。 ３３、前記集束手段がコイルを有している請求項３１記
   載のＸ線管。 ３４、前記アノードがタングステンよりなる請求項３１
   記載のＸ線管。 ３５、前記ミラー手段が銀メッキされたミラーである請
   求項３１記載のＸ線管。 ３６、前記通路中で前記エンベロープに配設されたビュ
   ーポートを更に有している請求項３１記載のＸ線管。 ３７、前記ビューポートが石英よりなる請求項３６記載
   のＸ線管。 ３８、前記ビューポートおよび前記ミラー手段が対向し
   ている請求項３６記載のＸ線管。 ３９、前記カソード手段および前記電子レンズ手段の間
   に配設された制御グリッドを更に有している請求項３１
   記載のＸ線管。