JPH0372174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は光を陰極に当てて、電子を発生させ、
その電子を加速して陽極に当てて高強度Ｘ線を発
生させる光制御Ｘ線スキヤナに関するものであ
る。

［発明の技術的背景］ 高強度Ｘ線の単一発生源となる在来のＸ線管ま
たは放射性原子核を使用するCTスキヤナが知ら
れている。このＸ線単一発生源は機械的に目標物
の回りを回転するものであつて、その典型的なも
のはスキヤナ架台に取付けられた回転リングを使
用するものである。このような従来技術であるス
キヤナにおいては、Ｘ線単一発生源の機械的な回
転速度制限があるために、特殊な画像を発生する
速度にも制限がある。また他のCTスキヤナとし
て目標物を取巻く連続環状陽極Ｘ線発生源を使用
するものも知られている。この陽極Ｘ線発生源は
電子ビームによつてスキヤンされて選択的にＸ線
を発生する。この電子ビームは、目標物軸に沿つ
て取付けられた単一固定電子ビーム発生器から導
出され偏向コイルなどによつて陽極の方向に向け
られる。従つて、この電子ビーム発生器と、環状
陽極と、ビーム発生器と、の間に電子ビームを通
す通路を封入するための大きな真空室が必要であ
る。更に、数メートルの距離で電子ビームを取扱
う必要から陰極上の合成ビームの焦点の大きさは
所望の大きさより大きくなる。このことはまたこ
のようなスキヤナで達成てきる空間解像力を制限
する。従つて、このような既知の環状陽極のスキ
ヤナには大きな焦点という不利益な点があり、ま
た焦点合わせと偏向用の能動的に電気装置を封入
する大型真空室が必要となる。

高電圧放電を用いるフラツシユＸ線発生源を便
用するCTスキヤナも計画されていることも知ら
れている。連続パルスの高電圧放電発生源の利用
によつて高速解像が可能である。ただし、Ｘ線の
エネルギー強度を独立に制御することは実施困難
である。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点についてなされたもので所
望の大きさの焦点が容易に得られ、また容易に連
続変化し得る光制御Ｘ線スキヤナを提供すること
が本発明の１つの目的である。

更に、簡単化した環状Ｘ線管構造を光制御Ｘ線
スキヤナを提供することも１つの目的である。

より本質的には、既知の連続環状陽極CTスキ
ヤナより更に小形の真空室を有する連続環状陽極
を使用する光制御Ｘ線スキヤナを提供することが
本発明の１つの目的である。

本発明の追加すべき目的と効果は次記の説明の
中に一部分述べられるしその説明から一部分明ら
かとなろう、または本発明の実施によつて知るこ
とができる。

［発明の概要］ この目的を達成するために本発明は、目標物を
環状に取り囲んで配置され、光を照射されること
によりその照射された領域からＸ線を発生するＸ
線源と、このＸ線源に光を照射するための光源
と、この光源によつて照射される前記Ｘ線源上の
領域が順次移動されるよう光を導く光学的装置と
を備えたことを特徴とする光制御Ｘ線スキヤナを
提供するものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照し、本発明の一実施例を説明
する。

第１図に環状真空室１０の断面図を示す。この
室１０はターゲツト１２を完全に取囲んでいる。
室１０は好ましくはステンレスチールで構成され
内面に鉛を塗布して室１０内で発生したＸ線が制
御されずに室１０外に漏れるのを防止する。

室１０の壁すなわち表面内にＸ線通過窓１６が
置かれている。窓１６は例えばアルミニウムある
いはベリリウムで造られている。窓１６は室１０
の表面１４に沿つて円周状に置かれターゲツト１
２の方向に開口するように配置されている。

第１図、第２図に示すように室１０は、また、
室１０の円周表面２０に沿つて開口している光通
過窓１８を備えている。光通過窓１８は適当な通
過および反射特性をもつ材料で造らなければなら
ない。多くの例では、石英が適当な材料である。
非反射塗置を行つてよい。

室１０の中にはリング状の陽極２２が置かれて
いるがこれは室１０の内部の周りに環状に広がつ
ている。リング状陰極２４も第１図および第２図
に示されているように室１０の内部の周りに陽極
２２と空間的に離れて広がつている。

陰極２４は表面２６をもつているがこれは光通
過窓と関係して配置されその窓を通して光を受け
る。

更に第２図に示されるように光源３０が設けら
れている。光源３０は可視光線源であつても、紫
外線源であつても、レーザーであつてもよい。光
源３０は連続でもパルスでもよい。光源３０はタ
ーゲツト１２の軸３２に沿つて配置することが好
ましい。

陰極２４で電子を発生するのに利用する機構は
光電式でも熱イオン式でもよい。光源３０が可視
光源の場合、陰極２４は入射光を受けて電子を放
射し得る例えば、半導体陰極あるいはバイアルカ
リやトリアルカリのような非金属固体陰極のよう
な材料で造らなければならない。光電３０が紫外
線を放射するものである場合、光電的に鋭敏な金
属あるいは半導体の陰極表面２６が必要である。
光源３０は赤外線レーザーであつてもよいがその
場合、陰極２４と表面２６とは入射赤外線レーザ
光源を受けて熱イオン的に電子を発生する。タン
グステンあるいはタンタラムのような適当な金属
要素を含んでよい。

従つて、光電式電子放射機構を選択する熱イオ
ン式電子放射機構を選択するかが陰極材料と光源
の種類とを決定する。この選択はまた光ビームを
通す光学的構成部品の伝達と反射特性を決定しま
た陰極の構造を決定する。陰極は使用中の温度上
昇に対して安定でなければならない。光放射陰極
は数百度Ｃになるであろうし一方熱イオン放射陰
極は数千度Ｃになるであろう。

熱イオン陰極は銅のような高熱伝導材料でバツ
クすることができる。銅はレーザー・ビームがあ
たる時には急速加熱を高めまたレーザー・ビーム
が切られたときには、温度従つて熱イオン放射が
十分低下するように急速冷却を加速することがで
きる。従つて銅によつて熱イオン陰極は速やかに
刺激光線に応ずることができる。

光電陰極は十分な量子効率すなわち単位入射光
線量あたりの発生電子量をもたなければならな
い。その効率の度合は使用する入射光線の強度と
バランスしていなければならない。

本発明に従つて光源からＸ線発生室の光通過窓
を通つてくる光をその室内に配置された環状陰極
の表面の諸部分に選択的に導くための光学的装置
が設けられる。

第２図に１例として（これに限るものではな
い）光源３０からの光を光通過を通して陰極表面
２６の選択部分に選択的に導くための光学的シス
テム４０が示されている。第２図に示すように、
光学的システム４０には、１つのレンズ系４２と
１個の１回転鏡４４と最初の１個の固定鏡２６と
２番目の１個の固定鏡４８とが含まれている。鏡
４４は平面鏡で軸３２に沿つて配置され軸３２に
沿つて中心をもつ45度のコーンに接していること
が好ましい。鏡４６と４８とは第２図に示されて
おり、直角コーンの断面となつている。ただし鏡
と４６と４８はだ円あるいはその他の焦点をもつ
断面形をしてあり、光源３０からの光が陰極表面
２６の特別の位置に集中するのを助ける。

鏡４４，４６，４８は光源３０からの光が鏡４
４によつて鏡４４の回転角に決められる鏡４６の
特定の位置に反射されるように向きが合わされて
いる。光源３０からの光は鏡４６から鏡４８の表
面に対応する点に反射される。次に鏡４８から光
通過窓１８に対応する部分を通つて陰極表面２６
の対応する位置に達する。鏡４４が回転するに連
れて、光源３０からの光が当る陰極表面２６の位
置は陰極表面２６に沿つて相応じて回転する。レ
ンズ４２は第２図では模式的に示してあるが、各
種レンズと口径が陰極表面２６の所望の区域の光
の合成点に光を集中させるために光源３０から光
の通路に沿つて使用してもよいことを示してい
る。

第２図には更に１つの高電圧電源５０と１個の
スロツト・コリメータ６０とデテクタ・リング７
０とが示されている。高電圧電源５０は適当なケ
ーブルで陽極２２と陰極２４とに結合される。陽
極２２と陰極２４間には100〜150KeV位の電圧
を与えることが好ましい。光源３０からの入射光
源によつて陰極表面２６の選択された部分から放
射された電子はこの大きさの電圧で陽極の対応す
る選択された部分へと加速され、その相当する陽
極部分からＸ線を生ずる。これらＸ線の１部はＸ
線通過窓１６を出てコリメータ６０の開口部を通
りターゲツト１２からデテクタ・リング７０へと
導びかれる。鏡４４が回転するに連れて、光源３
０からの光が陰極表面２６にあたる点が変化し、
陽極２２に沿つてＸ線を発生する位置で相当する
変化を生ずる。

第３図は光源３０と陰極２４と陰極表面２６と
陽極２２とＸ線との間の関係を概略示している。
第３図で見られるように、陰極表面２６は直角コ
ーンの断面である必要はなく、むしろ陽極２２の
特定の対応する部分に電子を導びくのを助けるた
めに光を集束する形である楕円体その他の形であ
る方がよい。

第４図は第１の光源３０と第２の光源８２の両
光源を使用する光学的システム８０を概略示して
いる。光源３０と８２とからの光を１回転鏡４４
上に選択的に集中するために第２の回転鏡８４が
使用される。

要約すると、可視光線源か紫外線源か赤外線レ
ーザーかのいずれかの光源を使用し、光学的シス
テムによつてリング状陰極の特定の部分に集束す
るべき光を発生させる。陰極表面２６で発生され
た電子は追加され、それに対応するリング状陽極
２２の部分においてＸ線を発生する。鏡４４が回
転するに連れて、Ｘ線源の位置は陽極２２上の円
形通路をたどつて移動する。陽極２２で発生した
Ｘ線はＸ線通過窓１６を通過した後、ダブル・リ
ング・コリメータ７０によつて制限される。軸３
２の周りに置かれたターゲツト１２を通過した
後、このＸ線ビームはデテクタ７０のリングに入
射する陰極２４と陽極２２とは、Ｘ線源の位置す
なわち光を集束したスポツトが光源３０と光学的
システム４０によつて陰極表面２６上に作られた
光学的スポツトと同一の大きさと形上をもつため
に、基本的に互いに平行に置かれている。熱密度
を最小にするために通常の浅い「傾斜角」を用い
てもよい。

従つて本実施例によれば光集中スポツトの大き
さが容易にかつ連続的に変化できる装置を提供す
る。Ｘ線管の構造は室１０へのフイラメント電源
接続がないための簡単化される。Ｘ線強度のフイ
ートバツク制御は光源３０の強さを制御すること
によつて簡単に実施できる。Ｘ線管用高電圧電源
５０は、フイラメント電源やグリツド電源がない
ので、在来のシステムにおける電源より遥かに簡
単である。Ｘ線管の寿命は可動陰極の利用によつ
て電子放射用の新区域を提供しているのでより長
くできる。Ｘ線源すなわち光集中スポツトを動か
す方法はＸ線管の外部から光学的に実行できる。
Ｘ線ビームのプロフイールは光源３０のプロフイ
ールを変えることによつて容易に形づけられる。
例えば光源３０がレーザーの場合、その変化は平
面プロフイールからダブル・ガウス・プロフイー
ルまでの間で行われ得る。

本発明は超高速CTスキヤナや高速スキヤン投
影デイジタルＸ線撮影システムや高速ステレオ・
テレビ透視システムへの応用が可能でありまたＸ
線リソグラフイーに使用する高強度の小形焦点発
生源して用いることができる。従つて、用語「Ｘ
線スキヤナ」の使用が上記の説明にもまたクレー
ムの前文にも適用できるように、できるだけ広い
適用の範囲を持つものである。

50〜200ミリ秒オーダー間隔の高速スキヤナが
容易に実行できることが期待される。なお、瞬間
多重Ｘ線源を寛容に設けることができる。Ｘ線源
の諸位置を容易に正確にスキヤン鏡位置に関係ず
けることができる、そのスキヤン鏡位置は順次コ
ンピユータで制御され特別な位置センサが必要な
くなる。高速コンピユータ多重断層撮影によるこ
れらの断面は患者が動かすことなしに多重陽極の
利用によつて得ることができる。電子光学的集束
の必要がないので、性能（放射電流、焦点の大き
さなど）は空間電荷によつて制限を受ける電子光
学的諸条件によつて制限されることはない。諸調
整は容易に満たすことができる。つまり低強度の
可視レーザーを用いて視覚によつてチエツクでき
る。なお、先行技術であるスキヤン電子ビームシ
ステムの「ビーム・パーキング」装置は本発明に
関しては必要がない。

追加すべき効果と変形とは当業者により容易に
成される。従つて広範囲な方面における発明は図
示および説明された諸例や方法を示す特定の細い
点に限るものではない。従つて新しい試みは出願
人の発明概念の精神および範囲から説明すること
なしにかかる詳細事項から生み出されるであろ
う。

［発明の効果］ 以上記載した本発明によれば、所望の大きさの
焦点が容易に得られ、また容易に連続変化し得る
光制御Ｘ線スキヤナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の正面断面図、第
２図は第１図の２−２線沿つて得られた断面図、
第３図は陽極及び陰極の配置を示す略図、第４図
は本発明の他の実施例の略図である。 １０……環状真空室、１２……ターゲツト、１
６……Ｘ線通過窓、１８……光通過窓、２２……
陽極、２４……陰極、３０……光源、４４，４
６，４８……鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 目標物を環状に取り囲んで配置され、光を照
   射されることによりその照射された領域からＸ線
   を発生するＸ線源と、このＸ線源に光を照射する
   ための光源と、この光源によつて照射される前記
   Ｘ線源上の領域が順次移動されるよう光を導く光
   学的装置とを備えたことを特徴とする光制御Ｘ線
   スキヤナ。 ２ 前記Ｘ線源が、少くとも部分的にターゲツト
   を囲むための１個の環状室と、この環状室の円周
   裏面に沿つて前記ターゲツトの方向に閉口してい
   るＸ線通過窓と、この環状室の円周表面に沿つて
   閉口している光通過窓と、この環状室の内部の周
   に沿つて環状に広がる陽極と、この陽極と空間的
   に離れ、表面が光を受けるための前記光通過窓に
   関係した位置にありこの環状室の内部の周りに環
   状に広がる陰極とからなる特許請求の範囲第１項
   記載の光制御Ｘ線スキヤナ。 ３ 前記光学的装置が１個の回転鏡を含んでいる
   特許請求の範囲第１項記載の光制御Ｘ線スキヤ
   ナ。 ４ 前記光源が可視光線を発生する特許請求の範
   囲第３項記載の光制御Ｘ線スキヤナ。 ５ 前記光源が１個のレーザである特許請求の範
   囲第４項記載の光制御Ｘ線スキヤナ。 ６ 前記陰極が半導体材料からなり、前記電子が
   光電的に放射される特許請求の範囲第２項記載の
   光制御Ｘ線スキヤナ。 ７ 前記光源が紫外線を発生し、前記電子が光電
   的に放射される特許請求の範囲第２項記載の光制
   御Ｘ線スキヤナ。 ８ 前記陰極が半導体材料からなる特許請求の範
   囲第７項記載の光制御Ｘ線スキヤナ。 ９ 前記陰極が金属である特許請求の範囲第７項
   記載の光制御Ｘ線スキヤナ。 １０ 前記光源が１個のレーザである特許請求の
   範囲第１項記載の光制御Ｘ線スキヤナ。 １１ 前記光源が１個の赤外線レーザであり、し
   かも、前記陰極が金属からなり、電子が熱イオン
   的に放射される特許請求の範囲第１０項記載の光
   制御Ｘ線スキヤナ。 １２ 第２の光源をさらに含む特許請求の範囲第
   １項記載の光制御Ｘ線スキヤナ。