JPH04200538A

JPH04200538A - リング型ｘ線発生装置

Info

Publication number: JPH04200538A
Application number: JP2337817A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Konishi; 郁夫小西
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-21

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】【産業上の利用分野】

この発明は、工業用や医療用のＸ線ＣＴ装置に使用する
のに好適な、環状の種々の位置から高エネルギーのＸ線
を発射することができるとともに、その発射位置を高速
に走査させることのできるリング型Ｘ線発生装置に関す
る。

【従来の技術】

Ｘ線ＣＴ装置では、被検体周囲の３６０°　（または１
８０”）の種々の方向からＸ線を照射し、Ｘ線透過デー
タを収集する必要がある。そこで、従来では、通常、Ｘ
線管自体を回転機構により回転させて被検体周囲の種々
の方向がらＸ線を照射するようにしている。しかし、このようにＸ線管自体を回転させる場合には１
回転（３６０°または１８０°）させるのにある程度の
時間を要するなめ、高速にデータ収集することができず
、心臓などの動きの速い臓器の画像を得ることができな
かった。そこで、近年、ドーナツ状の真空管内において高エネル
ギー電子ビームを周回軌道上に走行させておき、その電
子ビームを周回軌道より離脱させて、真空管中に配置さ
れたリング型ターゲットの任意の位置に衝突させＸ線を
発生させるようにしたリング型Ｘ線発生装置が考えられ
ている。この場合、従来では、高エネルギー電子ビーム
を周回させるために単一の電磁石を用い、また、電子ビ
ームを周回軌道から離脱させるために高電界を用いてい
る。さらに、電子ビームを電子銃からドーナツ状真空管
内に入射する際、及び周回軌道を走行中に、電子ビーム
に対して加速エネルギーを付与するようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のように高電界を用いて周回軌道か
ら電子ビームを離脱させる場合には、周回軌道に比して
短い距離で離脱させるために実際上困難なほどの高い電
界が必要となるという問題がある。また、この問題を避
けるためには周回軌道と同等またはそれ以上の距離を走
行させて電子ビームを離脱させるようにすればよいが、
そうすると電子ビームの集束が困難になるという別の問
題が生じる。この発明は、上記に鑑み、電子ビームを周回軌道から離
脱させるのに高い電界が不要となるよう改善した、リン
グ型Ｘ線発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、この発明によるリング型Ｘ
線発生装置においては、ドーナツ状真空管と、該真空管
中に、該真空管に沿って配置されたターゲットと、上記
ドーナツ状真空管に電子ビームを入射する電子ビーム入
射管と、上記ドーナツ状真空管のなす平面に直角な方向
の磁場を形成することによって電子ビームが該ドーナツ
状真空管に沿って円運動するよう該電子ビームを偏向す
るための、該ドーナツ状真空管に治って配置された、多
数の電磁石装置と、これら多数の電磁石装置に流す電流
をそれぞれ独立に制御し、強弱の磁場か繰り返されるよ
うにするとともに、特定の電磁石装置に流す電流を変化
させて電子ビームを円運動から離脱させて上記のターゲ
ットの所定の位置に衝突させる電流制御装置とか備えら
れることが特徴となっている。

【作　　用】

ドーナツ状真空管に沿って多数の電磁石装置が配置され
ており、それぞれから、ドーナツ状真空管のなす平面に
直角な方向の磁場が形成されるようになっている。その
ため、この磁場により、ドーナツ状真空管内に入射され
た電子ビームに対してドーナツ状真空管の中心方向に向
かう力が加わることになり、電子ビームはドーナツ状真
空管に沿った円軌道上を走行する。そこで、多数の電磁石装置から上記の磁場を発生させて
おけば、電子ビームはドーナツ状真空管の中で、ドーナ
ツ状真空管に沿って円運動し、ターゲットに衝突するこ
とはない。多数の電磁石装置の各々に流される電流は、電流制御装
置によりそれぞれ独立に制御されている。そして、各電磁石装置に流す電流が繰り返し変化させら
れて、強弱の磁場が繰り返されるようにされている。そ
のため、周回軌道上に走行する電子ビームは強集束性を
もつ。また、任意の電磁石装置に流す電流を変化させると、そ
の部分で発生した磁場により電子ビームを周回軌道から
離脱させてターゲット方向に向かうよう偏向させること
ができる。こうして周回軌道から外れた電子ビームは、
ターゲットに衝突し、その衝突位置からＸ線を発生する
。そのため、電磁石装置に流す電流を電流制御装置で制御
することにより、電子ビームの周回軌道からの離脱軌道
をコ〉・トロールし、任意の位置からＸ線を発生するこ
とができる。このＸｌ！！発生位置のコントロールは、
電磁石装置に流す電流を制御することにより一切の機械
的な動作なしに行うことができ、高速にＸ線発生位置を
移動させることができる。

【実　施　例】

以下、この発明の一実施例について図面を参即しながら
詳細に説明する。第１図に示す実施例では、ドーナツ状
の真空管１内に、それに沿ってリング型とされたターゲ
ット２が配置されている。また、ドーナツ状真空管１には、その接線方向に電子ビ
ーム入射管３が連結されている。この電子ビーム入射管
３には、電子発生用フィラメント４と、このフィラメン
ト４から発生した電子を加速するための、高電圧をかけ
た電子加速用型ｆ！５とが備えられている。この電子ビ
ーム入射管３において発生し、加速された電子ビーム１
０は、ドーナツ状真空管１に、その接線方向より入射さ
れる。また、この実施例ではリング型ターゲット２にも高電圧
がかけられている。一方、このドーナツ状真空管１には、多数の電磁石装置
６．６、・・・が、ドーナツ状真空管１に沿って、電子
ビーム入射部を除く全周にわたってリング型に配列され
ている。この電磁石装置６はそれぞれ、第２図に示すよ
うに強磁性体よりなるコ字形コア７とそれに巻かれたコ
イル８とから構成されている。このコイル８に電流を流
すと、コ字形コア７の開放端側に磁場か形成される。こ
の磁場の方向が、第２図の点線で示すように、ドーナツ
状真空管のなす平面に直角な方向（第１図の紙面に直角
な方向）となるように、この電磁石装置６がドーナツ状
真空管１に対して取り付けられる。このコイル８に流す電流は、電流制御装置９により、各
電磁石装置６ごとに独立に制御される。ここで、各電磁石装置６のコイル８にすべて電流が流さ
れて上記のような磁場がドーナツ状真空管１の円周方向
の全領域で形成されていると仮定すると、電子ビーム入
射管３よりドーナツ状真空管１に入射してきた電子ビー
ム１０は、第２図に示すようにその磁場中を、磁場の方
向に対して直角に進行することになり、第２図の左側方
向に力を受け、円軌道を描いて進行する。したがって、
コイル８に流す電流を調整することによりこの磁場の強
度を適切なものにすれば、電子ビーム１０にドーナツ状
真空管１と同心円の軌道を描かせることができる。この
場合、電子ビーム１０はドーナツ状真空管１の内部をリ
ング型ターゲット２に衝突することなく円運動する。ところで、このように周回軌道上に高速で走行する高エ
ネルギー電子ビーム１０の集束性を維持するためには、
周回軌道上の磁場に繰り返し強弱を設けて強集束をかけ
る必要がある。このような磁場の強弱の繰り返しは、磁
極上に凹凸を設けた単一の磁石を用いることでも可能で
あるか、ここでは第３図のように多数の電磁石袋Ｗ６の
隣接する２つずつを１組としてそのそれぞれの組でコイ
ル８の電流を変えることで実現している（第３図で点線
は磁束を示し、点線が多いものは磁場が強く、点線が少
ないものは磁場が弱いことを示す）。磁場の強弱は、強い磁場と弱い磁場あるいは逆極性の磁
場との組合せで実現できるため、コイル８の電流の組合
せを、大電流と小電流、あるいは大電流と逆極性の電流
の組合せとする。この磁場の強弱く極性の変化も含む）は、その強弱の変
化度合が同じであれば、繰り返し回数か多いほど集束性
がよくなるが、隣接電磁石装置６の磁極間での磁束の洩
れなどにより１ｍ程度の周回軌道では繰り返し回数は数
１０回程度が限界であると考えられる。この実施例では
、周回軌道の直径を約１．２ｍとして６０組１２０個の
電磁石袋ｆ６を配置している。この場合、隣接電磁石装
置６間の距離は約３０ｍで、コア７の幅は約２０髄、磁
極間の間隙（ドーナツ状真空管１が挟まれ不空間〉は約
８ｍとした。強弱１組の電磁石装置６においては、上記
の通り、平均磁場と集束性の程度とによって逆極性の磁
場を発生させることもある。このように周回軌道上を走行している電子ビーム１０を
、その周回軌道から離脱させ、リング型ターゲット２に
衝突させてＸ線を発生させる。ここでは、電子ビーム入
射管３からｎ番目の電磁石装置６の組までは周回軌道を
保つ所定の電流を流し、ｎ＋１番目の電磁石装置６で離
脱軌道をとらせるための電流を流すものとする。これに
より、第２図のアース板２１（これはリング型ターゲッ
ト２と同じくリング型に形成されており、リング型ター
ゲット２の内側に配置されている）のスリットを通って
電子ビーム１０を周回軌道から離脱させ、リング型ター
ゲット２に衝突させることができる。そのｎ＋１番目の
電磁石装置ｆ６の一方のコイル８には通常通りの電流を
流し、他方のコイル８に流す電流を段階的に変化させる
と、第４図に示すように電子ビーム１０をリング型ター
ゲット２の所定の位置に衝突させ、その衝突位置からＸ
線をドーナツ状真空管１の内側に放射させることができ
る。なお、１組の電磁石装置６のうちの一方のコイル８のみ
の電流を変化させるのでなく、その組の２つのコイル８
に流す電流をともに変化させ、電子ビーム１０の離脱軌
道を細かく制御することもできるにれにより、第５図に
示すようにリング型ターゲット２への衝突角度をどの場
合でも同じにしてＸ線源の特性を揃えることができる。１組の電磁石装置６のうちの一方のコイル８の電流をコ
ントロールする場合、あるいは両方のコイル８の電流を
コントロールする場合のいずれにおいても、その電流の
変化は計算によっても求めることができるが、種々の影
響か考えられるため、各電磁石装置６について実験的に
電流値を定めることが望ましい。こうして周回軌道を外れた電子ビーム１０は第２図に示
すようにアース板２１のスリットを通ってリング型ター
ゲット２に近づき、最後にこれに衝突することになるか
、この実施例では、上て述べたようにリング型ターゲッ
ト２はその全体か高電位にされている。そのため、電子
ビーム１０は磁場による偏向の後、静電的に偏向される
ことになる。すなわち、周回軌道を外れた電子ビーム１
０は高電圧のリング型ターゲッ１〜２に引き寄せられる
。コイル８の電流をどのように精密に制御して離脱軌道を
定めたとしても、電子ビームの入射角度等によってビー
ム軌道か変化することか不可避であるが、このようなタ
ーゲット２による青争電的な偏向により、その軌道すれ
を小さくすることかできる。町な、リング型ターゲット
２による静電的な偏向により電子ビーム１０を集束させ
ることもできる。さらに、リング型ターゲット２を高電
位にすることにより、周回軌道上の電子ビーム】○のエ
ネルギーを小さくすることかでき、そのため周回軌道を
とらせるための磁場による偏向、周回軌道から離脱させ
るための磁゛場による偏向のいずれも容易になる。した
がって、リング型ターゲット２を高電位とすることはか
ならずしも必要なことではないが、そうすることは実際
上望ましいことである。また、このようにリング型ター
ゲット２を高電位として静電的な偏向を行うことにより
、電子ビーム１０を周回平面からずらすこともできるの
で、リング型ターゲット２の配置の自由度を大きくする
ことができ、この点からも望ましい。このようなリング型Ｘ線発生装置をＸ線ＣＴ装置に使用
する場合、良好な画質のＸ線ＣＴ画像を得るためには、
１周当り数１００点のＸ線発生位置でＸ線を発生させる
必要がある。そこで、この実施例でＸ線発生点は６００
点とすると、上記の通り電磁石装置６は６０組用いてい
るので、１組の電磁石装置６当り１０箇所のＸｌ１発生
点をコントロールする必要がある。したがって、１組の
電磁石装置６の一方または両方のコイル８の電流を１０
段階に制御することになる。また、０．１２秒間で１周
分のＸ線発生点移動を行うものとすると、１箇所当り必
要な時間は２００μｓｅｃである。そしてＸ線発生時間
を１００μｓｅｃとすると、１つの発生点から隣りの発
生点にまでＸ線発生点を移動させるに必要な時間は１０
０μｓｅｃということになる。すなわち、１００Ｊｉｓ
ｅｃでコイル電流を変化させることが必要である。これ
は、コイル８の電流値、コイル８のインダクタンス等に
依存する部分もあるか、十分にコントロール可能である
。なお、上記ではドーナツ状真空管１、ターゲット２とも
円形としたか、実質的に円形であれはよく、円形に近い
多角形でもよい。また、電子ビーム１０の周回軌道も実
質的に円形であれはよく、円形に近い多角形でもよい。さらに、ターゲット２はリング型に連続しているものを
用いているか、部材としてはかならずしも連続していす
、個別に形成された小さなターゲット部材かドーナツ状
真空管１に沿って並べられるｉ造とすることも可能であ
る。

【発明の効果】

この発明のリング型Ｘ線発生装置によれば、環状の種々
の位置からＸ線を発射することかできるとともに、その
発射位置を高速に走査させることのでき、しかも機械的
な動きが一切ないため耐久性も高い。さらにこのリング
型Ｘ線発生装置は、ドーナツ状真空管を含む、厚さが比
較的薄い平らな平面的な形状となり、非常にコンパクト
なものとなる。また、静電的な偏向を行っていないので
、偏向用！極が不要であり、電磁石装置のコアの磁極間
を小さくすることがてき、小型化か容易になるとともに
、周回軌道から離脱させるための静電偏向に必要な実際
上困難な程度に高い電圧も不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかるリング型Ｘ線発生
装置の模式図、第２図は第１図のＡ−Ａ線矢視断面図、
第３図は第２図のＢ−Ｂ線矢視断面図、第４図は第２図
のＣ−Ｃ線矢視断面図、第５図は他の実施例にかかるも
ので第２図のＣ−Ｃ線矢視断面図である。１・・・ドーナツ状真空管、２・・・リング型ターゲッ
ト、３・・・電子ビーム入射管、４・・・電子発生用フ
ィラメント、５・・・電子加速用電極、６・・・電磁石
装置、７・・・コア、８・・・コイル、９・・・電流制
御装置、１０・・電子ビーム。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ドーナツ状真空管と、該真空管中に、該真空管に
沿って配置されたターゲットと、上記ドーナツ状真空管
に電子ビームを入射する電子ビーム入射管と、上記ドー
ナツ状真空管のなす平面に直角な方向の磁場を形成する
ことによって電子ビームが該ドーナツ状真空管に沿って
円運動するよう該電子ビームを偏向するための、該ドー
ナツ状真空管に沿って配置された、多数の電磁石装置と
、これら多数の電磁石装置に流す電流をそれぞれ独立に
制御し、強弱の磁場が繰り返されるようにするとともに
、特定の電磁石装置に流す電流を変化させて電子ビーム
を円運動から離脱させて上記のターゲットの所定の位置
に衝突させる電流制御装置とを備えることを特徴とする
リング型Ｘ線発生装置。