JPH04212335A - 回転陰極ｘ線管装置 - 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、被検体の全周からＸ
線を照射できるように構成したＸ線ＣＴ用の回転陰極Ｘ
線管装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転陰極Ｘ線管装置としては、例
えば特開昭５６−２２０３７号公報に示されるように、
コニカル・フラスコ状の真空容器の頂部に電子発生源を
備え、この電子発生源の周囲に円筒状の回転遮蔽体を配
置し、回転遮蔽体に電子放出方向を規定するための小孔
を設けたもので、回転遮蔽体を回転駆動させて、小孔か
ら放出される電子をターゲットの全周に照射し、ターゲ
ットから発生したＸ線を、真空容器中央に形成された凹
部に位置する被検体の全周に照射するように構成したも
のや、特開昭６３−１０３３９２　号公報に示されるよ
うに、中空リング状の真空容器の内に、多数のフィラメ
ント、各フィラメントに対する電子線制御用のグリッド
およびグリッドを通過した電子線を受ける陽極ターゲッ
トを環状に配備し、作動するフィラメントとこれに対す
るグリッドとをリードスイッチ等を用いて電気的に回転
させて、陽極ターゲットから周方向に回転させながらＸ
線を照射するように構成したものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
従来装置では、真空容器の中央凹部の深さが大きくとれ
ないため、被検体の撮影長さに制限があるとともに、被
検体が凹部に挿入された際に精神的に圧迫を受けるとい
う問題がある。また、電子発生源とターゲットとの距離
が長いため、Ｘ線照射効率が低くなるばかりでなく、以
下のような欠点があった。

【０００４】ａ電子発生源から放出された電子は、反発
しながらターゲットに向かうので、前記距離が長いほど
電子線の広がり角は大きなものとなり、ターゲット上に
所定寸法の焦点を形成するための小孔の形状設定が困難
になる。ｂ電子発生源であるフィラメントへの加熱電流
値によって熱電子の量は定まり、その熱電子の量によっ
て管電流値は制限されるというＸ線管の一般的な性質は
周知であるが、これに加え、電子線発生源とターゲット
間の距離が比較的長い場合と、短い場合とで同じ管電流
値を得ようとするならば、距離の長い場合ほど、熱電子
の量、すなわち、フィラメントへの加熱電流を上げなけ
ればならないという性質がある。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、管電流の制限値を上げることはできな
い（この管電流の制限値をエミッションの打ち切り値と
称する）。したがって、前記距離が長いほど、フィラメ
ントの温度許容値によって決まるエミッションの打ち切
り値は低くなり、Ｘ線条件の設定範囲が狭められる。

【０００５】また、後者の従来装置では、独立した多数
のフィラメントが順次作動されるためにＸ線がパルス状
に発生することになり、断層像の解像度に限界があった
。また、パルス状にＸ線を発生させるものは、連続的に
Ｘ線を発生させるものよりもフィラメント温度を上げて
、管電流を増大する必要があるために、フィラメントの
寿命が短くなる欠点もあった。

【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、請求項１項に係る発明は、真空容器
に改良を加え、陰極フィラメントと陽極ターゲットとの
距離を小さくしてＸ線の発生効率を向上するとともに、
被検体の長さの制約を受けずに、かつ、使用可能な真空
度を早期に得られるようにして、手間少なく迅速に撮影
できるようにすることを目的とし、また、請求項２項に
係る発明は、跳ね返り電子による二次Ｘ線に起因する画
質の低下を回避できるようにすることを目的とし、更に
、請求項３項に係る発明は、検出器に入射されるＸ線量
を均一化して撮影された被検体の全周断層像の精度を向
上できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１項に係る発明は
、前述のような目的を達成するために、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たリング状の陽極ターゲットと、
前記真空容器内において前記陽極ターゲットに対向して
配置固定されたリング状の陰極フィラメントと、前記真
空容器内において前記陽極ターゲットと陰極フィラメン
トとの間に配備され、前記被検体挿通孔の軸心周りに回
転可能に支持されるとともに、周方向の少なくとも１箇
所に電子線通過用の小孔を備えたリング状の回転体と、
前記回転体を被検体挿通孔の軸心周りに回転させる駆動
手段とを備えて構成する。

【０００８】また、請求項２項に係る発明は、前述のよ
うな目的を達成するために、上述した請求項１項の回転
体に、陽極ターゲットよりも被検体挿通孔の軸心側に位
置させて、跳ね返り電子による二次Ｘ線を遮蔽する遮蔽
部材を一体回転するように設け、その遮蔽部材に陽極タ
ーゲットの焦点から被検体挿通孔の軸心側に向かうＸ線
を通す開口を設けて構成する。

【０００９】また、請求項３項に係る発明は、前述のよ
うな目的を達成するために、上述した請求項２項の遮蔽
部材の開口を覆って、その開口の中心から回転体の周方
向両側程透過長さが大になるように厚みを異ならせたＸ
線照射量調整部材を設けて構成する。

【００１０】

【作用】請求項１項に係る発明の回転陰極Ｘ線管装置の
構成によれば、リング状に配置したフィラメントは常に
通電作動されてその全周から電子線を出しているが、回
転体の小孔を通過した電子線のみを陽極ターゲットに照
射して周方向の一部からＸ線を発生する。そして、回転
体を回転することでＸ線の発生部位が周方向に移動して
、真空容器中央に位置する被検体の全周に照射すること
ができる。

【００１１】請求項２項に係る発明の回転陰極Ｘ線管装
置の構成によれば、陽極ターゲットへの照射に伴い、一
部の電子が陽極ターゲットから跳ね返った後に陽極ター
ゲットの焦点の周囲に照射され、その跳ね返り電子によ
って焦点の周囲から発生した二次Ｘ線がＸ線検出器に入
射されることを遮蔽部材によって抑制できる。

【００１２】請求項３項に係る発明の回転陰極Ｘ線管装
置の構成によれば、陽極ターゲットの焦点から発生した
Ｘ線がＸ線検出器に入射されるときに、被検体挿通孔の
軸心を通る仮想直線で結んだ焦点とＸ線検出器との距離
よりも、その入射範囲中央のＸ線検出器に周方向で隣合
うＸ線検出器と焦点との距離が短くなるために、入射範
囲中央側のＸ線検出器程、そこに入射されるＸ線量が減
少するが、陽極ターゲットの焦点から発生したＸ線をＸ
線照射量調整部材を通して減衰することにより、各Ｘ線
検出器に入射されるＸ線量を均一化することができる。

【００１３】

【実施例】次に、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１４】図７は、この発明に係る回転陰極Ｘ線管装
置を利用した高速Ｘ線ＣＴの全体概略斜視図であり、こ
の図において、１はガントリを示し、このガントリ１に
、被検体挿通孔２が前後に貫通形成されるとともに、後
述する回転陰極Ｘ線管装置Ａが被検体挿通孔２を囲むよ
うに組み込まれている。３は被検体Ｍを載せる上下動可
能なベッドであり，その天板４が前後に水平スライドし
て被検体挿通孔２に進出するようになっている。

【００１５】次に、回転陰極Ｘ線管装置Ａの第１実施例
を図１の縦断側面図、図２の要部の拡大断面図、および
、図３の断面図に基づいて説明する。

【００１６】これらの図において、５は中心に前記被検
体挿通孔２が形成された中空リング状の真空容器であり
、真空ポンプ６によって減圧されるようになっている。 この真空容器５はガラス等の非磁性材からなる前部容器
部分５ａと後部容器部分５ｂとを内外２個のＯ−リング
７を介して気密状に接合連結して構成されるとともに、
後部容器部分５ｂの後壁５ｃ、フィラメント端子１５の
周囲部、および、摺接端子１９の周囲部のみが絶縁材で
形成されている。

【００１７】８は、前記後部容器部分５ｂの後壁５ｃ内
面に固定装備されたリング状の陽極ターゲットであり、
その表面が被検体挿通孔２の軸心Ｘ側に向けてやや傾斜
されている。

【００１８】９は、前記前部容器部分５ａ内に回転自在
に組み込まれたリング状の回転体であり、多数のフェラ
イト磁石片を周方向に接続してリング状に構成され、そ
の前端部（図では左端部）に各磁石片のＮ極とＳ極とが
交互に配列されている。

【００１９】１０は、前部容器部分５ａの前面に近接し
て配備された駆動手段としてのリング状のステータであ
り、このステータ１０への通電制御によって回転体９が
１０〜１００Ｈｚ　で回転駆動される。

【００２０】１１は、回転体９を回転自在に浮上支持す
る磁気軸受用コイルであり、前部容器部分５ａの外周面
および外周近くに形成した段差部の前後外面の周方向複
数箇所に装備されている。なお、回転体９の半径方向位
置および軸心方向位置がそれぞれ近接スイッチ等からな
る軸受センサ１２、１３で検知され、回転体９が容器中
心と同心状に浮上支持されるよう各磁気軸受用コイル１
１が通電制御されるようになっている。

【００２１】１４は、前部容器部分５ａの内部に前記陽
極ターゲット８に対向するようにリング状に配備固定さ
れた電子銃としての陰極フィラメントであり、前壁部に
備えた一対のフィラメント端子１５を介して交流電源１
６に接続されている。

【００２２】１７は陽極ターゲット８と陰極フィラメン
ト１４との間を遮断するように前記回転体９の後部から
一体的に連設したリングプレート状のグリッド部であり
、これには周方向１２０　°ピッチで電子線通過用の小
孔１８が形成されている。また、このグリッド１７の内
周縁が前部容器部分５ａの内周壁に設けた摺接端子１９
を介してグリッド電源２０のマイナス側に導通接続され
、小孔１８を通過する電子線（ａ）を集束制御して陽極
ターゲット８に照射するように構成されている。

【００２３】２１は直流高圧電源であり、そのプラス側
が陽極ターゲット８に、また、マイナス側が陰極フィラ
メント１４にそれぞれ接続され、陰極フィラメント１４
の全周から出た電子線（ａ）のうち、小孔１８を通過し
たものだけがターゲット８に照射されてＸ線（ｂ）が発
生し、被検体挿通孔２内に居る被検体Ｍに３方向からＸ
線が照射されるようになっている。

【００２４】２２は、真空容器２の後側に近接して配備
したリング状のＸ線検出器であり、被検体Ｍを透過した
Ｘ線量を検知して図外の解析装置に送信する。

【００２５】この回転陰極Ｘ線管装置Ａは以上のように
構成されたものであり、回転体９をグリッド部１７と共
に１２０　°回転させることで被検体Ｍの全周断層像を
撮影することができる。因みに、３個の小孔１８を備え
たグリッド部１７を２０　　で駆動回転すると、１７ｍ
ｓで全周撮影が行えることになる。

【００２６】図４は、回転陰極Ｘ線管装置の第２実施例
を示す縦断側面図、図２は要部の拡大断面図、および、
図６は図４のＺ−Ｚ線断面図である。この第２実施例に
よれば、前部容器部分５ａに組み込まれた回転体９は、
固定外輪２３にボール２４を介して回動自在に支持され
た外側リング９ａと、固定内輪２５にボール２６を介し
て回動自在に支持された内側リング９ｂとをグリッド部
１７で連結したものとして構成され、この回転体９もス
テータ１０によって回転駆動される。また、グリッグ部
１７は、固定外輪２３、ボール２４及び外側リング９ａ
を介してグリッド電源２０に接続されている。

【００２７】図８は、回転陰極Ｘ線管装置の第３実施例
を示す要部の断面図であり、回転体９に、陽極ターゲッ
ト８よりも被検体挿通孔２の軸心Ｘ側に位置させて、跳
ね返り電子による二次Ｘ線を遮蔽する遮蔽部材２７が一
体回転可能に連接され、その遮蔽部材２７に、陽極ター
ゲット８の焦点２８から被検体挿通孔２の軸心Ｘ側に向
かうＸ線を通す開口２９が形成されている。図中、３０
は、被検体Ｍに対して照射するＸ線の幅、すなわち、被
検体Ｍの全周断層像を撮影するスライス幅を調整するコ
リメータを示している。

【００２８】次に、上記遮蔽部材２７による作用を図９
の概略正面図に基づいて説明する。回転体９の周方向に
おける開口２９の幅は、焦点２８で発生したＸ線を所定
範囲内のＸ線検出器２２に入射するように設定されてい
る。そして、陽極ターゲット８への照射に伴い、一部の
電子が陽極ターゲット８から跳ね返った後に陽極ターゲ
ット８の焦点２８の周囲に照射され、その跳ね返り電子
によって焦点２８の周囲から二次Ｘ線が発生したときに
、領域Ｓ１を越える箇所からの二次Ｘ線を遮蔽部材２７
で遮蔽し、Ｘ線検出器２２に入射する二次Ｘ線の量を減
少して画質の低下を回避できる。

【００２９】上記遮蔽部材２７を設ける位置としては、
図９に二点鎖線２７ａで示すように、Ｘ線検出器２２に
入射する範囲が設定されることから、焦点２８から離れ
る程、その開口２９ａの幅が大きくならざるを得ず、そ
れに伴い、遮蔽部材２７で遮蔽できない領域Ｓ２が大き
くなるため、焦点２８に近い位置の方が望ましい。

【００３０】また、図１０の概略正面図に示すように、
遮蔽部材２７には、その開口２９を覆って、開口２９の
中心から回転体９の周方向両側程透過長さが大になるよ
うに厚みを異ならせた、アルミニウムなどを材料にした
Ｘ線照射量調整部材３１が設けられ、Ｘ線検出器２２に
入射されるＸ線量を均一化するように構成されている。

【００３１】すなわち、陽極ターゲット８の焦点２８か
ら発生したＸ線がＸ線検出器２２に入射されるときに、
被検体挿通孔２の軸心Ｘを通る仮想直線Ｌ１で結んだ焦
点２８とＸ線検出器２２との距離よりも、その入射範囲
中央のＸ線検出器２２に周方向で隣合うＸ線検出器２２
と焦点２８との距離（入射範囲両端のＸ線検出器２２と
焦点２８とを結んだ仮想直線をＬ２で示す）が短くなる
（Ｌ１＞Ｌ２）ために、入射範囲中央側のＸ線検出器２
２程、そこに入射されるＸ線量が減少するが、陽極ター
ゲット８の焦点２８から発生したＸ線をＸ線照射量調整
部材３１を通し、開口２９の中央から離れる程Ｘ線の減
衰量を多くし、各Ｘ線検出器２２に到達した時点でのＸ
線量が互いに等しくなるようにするのである。

【００３２】上述した実施例では、回転体９を外部から
ステータ１０によって回転駆動しているが、ブラシレス
モータによって駆動することもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１項に係る
発明の回転陰極Ｘ線管装置によれば、次のような効果が
得られる。■　　陰極フィラメントと陽極ターゲットと
の距離を小さくできたので効率よくＸ線を発生すること
ができ、陽極ターゲット上に所定寸法の焦点を形成する
ための小孔の形状設定が容易にできる。■また、陰極フ
ィラメントと陽極ターゲットとの距離を小さくできるた
めに、従来装置にくらべ、管電流の限界値（エミッショ
ンの打ち切り値）を上げることができ、Ｘ線条件の設定
範囲を広げることができる。■　　陰極フィラメントは
連続作動するので、間欠作動させる場合のように、フィ
ラメント温度を上げて管電流を増大させる必要がなく、
陰極フィラメントの寿命を長くすることができる。■　
　真空容器が、中心に被検体挿通孔を貫通形成したリン
グ状であるために、被検体の長さに制約がなく、一度の
挿入で被検体の任意の部位を能率よく撮像できる。■　
　被検体挿通孔が軸心方向に短い貫通孔であるために、
頭から挿入されても圧迫管がなく、安心して撮影を受け
ることができる。■　　リング状の真空容器は容積が小
さく、真空度を下げても、使用できる真空度を得るまで
の時間が短くて済み、運転開始時やメンテナンス後の運
転再開後等における撮影開始を迅速に行えるようになっ
た。

【００３４】請求項２項に係る発明の回転陰極Ｘ線管装
置によれば、跳ね返り電子によって焦点の周囲から発生
した二次Ｘ線がＸ線検出器に入射されることを遮蔽部材
によって抑制できるから、撮影した被検体の全周断層像
の画質が跳ね返り電子による二次Ｘ線に起因して低下す
ることを回避できる。

【００３５】請求項３項に係る発明の回転陰極Ｘ線管装
置によれば、陽極ターゲットの焦点から各Ｘ線検出器に
入射されるＸ線量を均一化するから、隣合うＸ線検出器
間での濃淡の違いを無くし、撮影された被検体の全周断
層像の精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転陰極Ｘ線管装置の第１実施例を示す縦断側
面図である。

【図２】図１の要部の拡大断面図である。

【図３】図１におけるＹ−Ｙ線断面図である。

【図４】回転陰極Ｘ線管装置の第２実施例を示す縦断側
面図である。

【図５】図４の要部の拡大断面図である。

【図６】図４におけるＺ−Ｚ線断面図である。

【図７】この発明の回転陰極Ｘ線管装置を使用したＸ線
ＣＴの外観斜視図である。

【図８】回転陰極Ｘ線管装置の第３実施例を示す縦断側
面図である。

【図９】遮蔽部材の作用を説明する概略正面図である。

【図１０】Ｘ線照射量調整部材の作用を説明する概略正
面図である。

【符号の説明】

２…被検体挿通孔 ５…真空容器 ８…陽極ターゲット ９…回転体 １０…駆動手段としてのステータ １４…電子銃としての陰極フィラメント１８…小孔 ２７…遮蔽部材 ２８…焦点 ２９…開口 ３１…Ｘ線照射量調整部材 ｂ…電子線 Ｘ…被検体挿通孔の軸心

Claims (3)

【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
   たリング状の陽極ターゲットと、前記真空容器内におい
   て前記陽極ターゲットに対向して配置固定されたリング
   状の陰極フィラメントと、前記真空容器内において前記
   陽極ターゲットと陰極フィラメントとの間に配備され、
   前記被検体挿通孔の軸心周りに回転可能に支持されると
   ともに、周方向の少なくとも１箇所に電子線通過用の小
   孔を備えたリング状の回転体と、前記回転体を被検体挿
   通孔の軸心周りに回転させる駆動手段とを備えたことを
   特徴とする回転陰極Ｘ線管装置。
2. 【請求項２】　　請求項１の回転体に、陽極ターゲット
   よりも被検体挿通孔の軸心側に位置させて、跳ね返り電
   子による二次Ｘ線を遮蔽する遮蔽部材を一体回転するよ
   うに設け、その遮蔽部材に前記陽極ターゲットの焦点か
   ら被検体挿通孔の軸心側に向かうＸ線を通す開口を設け
   てある回転陰極Ｘ線管装置。
3. 【請求項３】　　請求項２の遮蔽部材の開口を覆って、
   その開口の中心から回転体の周方向両側程透過長さが大
   になるように厚みを異ならせたＸ線照射量調整部材を設
   けてある回転陰極Ｘ線管装置。