JPH04227237A - X-ray tube for ct device - Google Patents
X-ray tube for ct deviceInfo
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- JPH04227237A JPH04227237A JP3124748A JP12474891A JPH04227237A JP H04227237 A JPH04227237 A JP H04227237A JP 3124748 A JP3124748 A JP 3124748A JP 12474891 A JP12474891 A JP 12474891A JP H04227237 A JPH04227237 A JP H04227237A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は、X線発射位置を被検
者の周囲の円周上で高速に走査することのできるCT(
Computerized tomography)
装置用X線管に関する。[Industrial Application Field] This invention relates to a CT scanner (CT) which can scan the X-ray emission position on the circumference around the subject at high speed.
computerized tomography)
This invention relates to an X-ray tube for equipment.
【0002】0002
【従来の技術】X線CT装置は、被検者周囲の360°
(または180°)の種々の方向からX線を照射するこ
とによって収集した多方向のX線透過データを画像再構
成処理して被検者を横切る断面におけるX線吸収率分布
画像を得るものである。このX線CT装置では多方向の
X線透過データを収集するために、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者周囲の種々
の方向からX線を照射するようにしている。[Prior Art] An X-ray CT device uses a 360°
X-ray transmission data collected from multiple directions (or 180 degrees) is image reconstructed to obtain an X-ray absorption rate distribution image in a cross section across the subject. be. In order to collect X-ray transmission data in multiple directions with this X-ray CT device, conventionally,
The ray tube itself is rotated by a rotation mechanism to irradiate X-rays from various directions around the subject.
【0003】ところで、このようにX線管自体を回転さ
せる場合には、1枚の断層像を得るためにX線管を1回
転または半回転させるのに1秒程度の時間を要するため
、高速にデータを収集することができない。そのため、
心臓のように1秒間に30フレーム程度の高速度な画像
でしか、その動きを捉えられない臓器に対しては、上記
の撮影手法を適用することができなかった。By the way, when rotating the X-ray tube itself in this way, it takes about 1 second to rotate the X-ray tube once or half a rotation to obtain one tomographic image, so cannot collect data. Therefore,
The above imaging method could not be applied to organs such as the heart, whose movements can only be captured with high-speed images of about 30 frames per second.
【0004】そこで、近年、X線発生位置を円周上で非
常に高速に走査させることのできるCT装置用X線管が
提案されている。以下、図8を参照して、従来のCT装
置用X線管の構成を説明する。このCT装置用X線管は
、釣鐘状の真空管1を備え、この真空管1の基端部に電
子銃2が連結されている。真空管1の中には、偏向コイ
ル3、偏向電極4およびリング型ターゲット5が配備さ
れている。電子銃2から照射された電子ビーム6は、偏
向コイル3および偏向電極4で偏向されることによって
ターゲット5に衝突し、このターゲット5から真空管1
の中心部へ向けてX線7が照射される。そして、偏向コ
イル3および偏向電極4を制御することによって、X線
発射位置(焦点)8をターゲット5の円周面に沿って高
速に走査することにより、真空管1の中心部に挿通され
た被検者Mの周囲の種々の方向からX線7が照射され、
例えば1フレームの画像の撮像時間を50msec 程
度にすることができる。Therefore, in recent years, an X-ray tube for a CT apparatus has been proposed which can scan the X-ray generation position on the circumference at a very high speed. The configuration of a conventional X-ray tube for a CT apparatus will be described below with reference to FIG. This X-ray tube for a CT apparatus includes a bell-shaped vacuum tube 1, and an electron gun 2 is connected to the base end of the vacuum tube 1. Inside the vacuum tube 1, a deflection coil 3, a deflection electrode 4, and a ring-shaped target 5 are arranged. The electron beam 6 irradiated from the electron gun 2 is deflected by the deflection coil 3 and the deflection electrode 4 and collides with the target 5.
X-rays 7 are irradiated toward the center. By controlling the deflection coil 3 and the deflection electrode 4, the X-ray emission position (focal point) 8 is scanned at high speed along the circumferential surface of the target 5. X-rays 7 are irradiated from various directions around the examiner M,
For example, the imaging time for one frame of image can be set to about 50 msec.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、従来のCT装置用X線管は、リング型
ターゲット5つまりX線発生位置8が移動する円周がつ
くる平面に対して直角な方向に電子ビーム6を走行させ
て、その走行途中で電子ビームを偏向するという構成に
なっているため、X線発生装置が、リング型ターゲット
5のつくる平面に直角な方向(すなわち、被検者Mの体
軸方向)に約4mと非常に大きな形状となってしまう。
そのため、このようなX線発生装置を用いたX線CT装
置を設置するためには、大きなスペースが必要になると
いう問題点がある。However, the conventional example having such a configuration has the following problems. That is, the conventional X-ray tube for a CT device causes the electron beam 6 to travel in a direction perpendicular to the plane formed by the circumference of the ring-shaped target 5, that is, the X-ray generation position 8, and generates electrons during the travel. Because the beam is deflected, the X-ray generator has a very large shape of approximately 4 m in the direction perpendicular to the plane formed by the ring-shaped target 5 (i.e., in the body axis direction of the subject M). turn into. Therefore, there is a problem in that a large space is required to install an X-ray CT apparatus using such an X-ray generator.
【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、X線発射位置を被検者の周囲の円周
上で高速に走査することができ、しかも被検者の体軸方
向の長さが短いコンパクトなCT装置用X線管を提供す
ることを目的としている。[0006] The present invention was made in view of the above circumstances, and it is possible to scan the X-ray emission position on the circumference around the subject at high speed, and moreover, it is possible to scan the X-ray emission position on the circumference around the subject. The object of the present invention is to provide a compact X-ray tube for a CT device with a short axial length.
【0007】[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、X線発射位置を被検者の周囲の円周上
で高速に走査するCT装置用X線管であって、(a)リ
ング型の真空管と、
(b)前記真空管内に配置された、第1の熱電子放出面
を有する固定陰極と、
(c)前記真空管内に配置されたリング型の固定陽極と
、
(d)前記第1の熱電子放出面に対向する第1の熱電子
受容面および前記固定陽極に対向する熱電子放出部を有
するリング型の回転陰極と、
(e)前記リング型回転陰極を非接触状態で浮上させる
浮上手段と、
(f)前記リング型回転陰極を回転移動させる駆動手段
と、を備えたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration. That is, the present invention provides an X-ray tube for a CT apparatus that scans an X-ray emission position on a circumference around a subject at high speed, which includes (a) a ring-shaped vacuum tube, and (b) inside the vacuum tube. (c) a ring-shaped fixed anode disposed within the vacuum tube; (d) a first thermionic emission surface facing the first thermionic emission surface; (e) levitation means for floating the ring-shaped rotating cathode in a non-contact state; (f) the ring A drive means for rotationally moving the mold rotating cathode.
【0008】具体的には、前記固定陰極にフィラメント
を配設することにより、第1の熱電子放出面が形成され
る。固定陰極は必ずしもリング型である必要はなく、前
記リング型回転陰極に形成された第1の熱電子受容面と
対向するような第1の熱電子放出面を備えていればよい
。固定陰極の第1の熱電子放出面から照射された熱電子
は、リング型回転陰極に形成された第1の熱電子受容面
に入射する。固定陰極と回転陰極間の電位差を小さくす
るために、対向する第1の熱電子放出面および第1の熱
電子受容面の各面積はできるだけ大きく設定し、また両
面の間隔はできるだけ小さく設定するのが好ましい。Specifically, a first thermionic emission surface is formed by disposing a filament on the fixed cathode. The fixed cathode does not necessarily have to be ring-shaped; it is sufficient that the fixed cathode has a first thermionic emission surface that faces the first thermionic receiving surface formed on the ring-shaped rotating cathode. Thermionic electrons emitted from the first thermionic emission surface of the fixed cathode enter the first thermionic receiving surface formed on the ring-shaped rotating cathode. In order to reduce the potential difference between the fixed cathode and the rotating cathode, the areas of the first thermionic emission surface and the first thermionic receiving surface facing each other are set as large as possible, and the distance between the two surfaces is set as small as possible. is preferred.
【0009】回転陰極に入射した熱電子は、電流的には
回転陰極の熱電子放出部から固定陽極へ向けて照射され
る。このとき、回転陰極の熱電子放出部が適宜な手段に
よって加熱される。具体的には、熱電子放出部にはフィ
ラメントが配設される。このフィラメントに給電する手
段としては、次の2つが例示される。Thermionic electrons incident on the rotating cathode are irradiated from the thermionic emission portion of the rotating cathode toward the fixed anode in terms of current. At this time, the thermionic emission portion of the rotating cathode is heated by appropriate means. Specifically, a filament is provided in the thermionic emission section. The following two methods are exemplified as means for feeding power to the filament.
【0010】第1には、回転陰極に対向して、真空管内
の内壁に沿って磁極が交互に反転するように第1のマグ
ネット群を周設し、このマグネット群に対向して、回転
陰極に第1のコイル群を周設し、回転陰極が高速回転さ
れたときに前記コイル群に生じる誘導起電力を熱電子放
出部に設けられたフィラメントに与える。First, a first group of magnets is provided around the rotating cathode so that the magnetic poles are alternately reversed along the inner wall of the vacuum tube. A first coil group is disposed around the rotary cathode, and the induced electromotive force generated in the coil group when the rotating cathode is rotated at high speed is applied to a filament provided in the thermionic emission section.
【0011】第2には、前記熱電子放出部に設けられた
フィラメントの一端に接続する第2の熱電子放出面を回
転陰極に周設し、この第2の熱電子放出面に対向する第
2の熱電子受容面を真空管内に固設し、この第2の熱電
子受容面と固定陰極間に直流高電圧源を接続するととも
に、フィラメントの他端を回転陰極に形成されている第
1の熱電子受容面に電気的に接続し、真空管の外部から
前記第2の熱電子放出面にレーザ光線を照射する。これ
により、直流高電圧源からの電流が第2の熱電子受容面
および第2の熱電子放出面を通ってフィラメントに供給
される。なお、第2の熱電子放出面と第2の熱電子受容
面との電位差をできるだけ小さくするために、各面の面
積はできるだけ大きく設定し、また両面の間隔はできる
だけ小さく設定するのが好ましい。Second, a second thermionic emission surface connected to one end of the filament provided in the thermionic emission section is provided around the rotating cathode, and a second thermionic emission surface facing the second thermionic emission surface is provided around the rotating cathode. A second thermionic receiving surface is fixedly installed inside the vacuum tube, a DC high voltage source is connected between the second thermionic receiving surface and the fixed cathode, and the other end of the filament is connected to the first rotating cathode. is electrically connected to the thermionic receiving surface of the vacuum tube, and irradiates the second thermionic emitting surface with a laser beam from the outside of the vacuum tube. Thereby, current from the DC high voltage source is supplied to the filament through the second thermionic receiving surface and the second thermionic emitting surface. Note that, in order to minimize the potential difference between the second thermionic electron emitting surface and the second thermionic electron receiving surface, it is preferable to set the area of each surface as large as possible and to set the distance between both surfaces as small as possible.
【0012】なお、回転陰極の熱電子放出部を加熱する
手段としては、上述のフィラメントによるものに限らず
、例えば、前記熱電子放出部にレーザ光線を直接に照射
して加熱するようにしてもよい。[0012] The means for heating the thermionic emission part of the rotating cathode is not limited to the above-mentioned filament; for example, heating may be performed by directly irradiating the thermionic emission part with a laser beam. good.
【0013】熱電子放出部から放出された熱電子は固定
陽極と回転陰極間の高電圧電界によって加速され固定陽
極に衝突することにより、固定陽極からリング型真空管
の中心部へ向けてX線が照射される。Thermionic electrons emitted from the thermionic emission section are accelerated by the high voltage electric field between the fixed anode and the rotating cathode and collide with the fixed anode, causing X-rays to be directed from the fixed anode to the center of the ring-shaped vacuum tube. irradiated.
【0014】後述する駆動手段によってリング型回転陰
極が高速回転駆動されているとき、リング型回転陰極は
非接触状態で浮上する。この浮上手段は、例えば、交互
に磁極が反転するように回転陰極に周設された第2のマ
グネット群と、このマグネット群と対向するように真空
管内に固設された第2のコイル群とで構成される。[0014] When the ring-shaped rotating cathode is driven to rotate at high speed by the driving means to be described later, the ring-shaped rotating cathode floats in a non-contact state. This levitation means includes, for example, a second group of magnets arranged around the rotating cathode so that the magnetic poles are alternately reversed, and a second group of coils fixedly installed in the vacuum tube so as to face this group of magnets. Consists of.
【0015】リング型回転陰極は、駆動手段によって回
転移動される。この駆動手段は、例えば、交互に磁極が
反転するように前記回転陰極に周設された第3のマグネ
ット群と、このマグネット群と対向するように真空管の
外側に設けられ、磁極が順に切り換えられる少なくとも
1つの電磁マグネットとから構成される。The ring-shaped rotating cathode is rotated by a driving means. This driving means includes, for example, a third group of magnets provided around the rotating cathode so that the magnetic poles are alternately reversed, and a third group of magnets provided outside the vacuum tube so as to face this group of magnets, so that the magnetic poles are sequentially switched. and at least one electromagnetic magnet.
【0016】回転陰極から放出された熱電子が加速され
固定陽極に衝突する位置は、回転陰極の高速回転に伴っ
て、リング型固定陽極の周面を高速に移動する。その結
果、X線発射位置をリング型真空管の中空部に挿入され
た被検者の体軸周りで高速に走査することができる。The position at which the thermoelectrons emitted from the rotating cathode are accelerated and collides with the fixed anode moves at high speed on the circumferential surface of the ring-shaped fixed anode as the rotating cathode rotates at high speed. As a result, the X-ray emission position can be scanned at high speed around the body axis of the subject inserted into the hollow part of the ring-shaped vacuum tube.
【0017】なお、X線を照射しない間は、回転陰極に
蓄積された熱や電荷を外部に放散するように構成するの
が好ましい。例えば、回転陰極と対向する固定陰極や真
空管の適当な個所にベアリングを設け、X線を照射しな
い間は、回転陰極を低速回転駆動することによって磁気
浮上を解除し、回転陰極を前記ベアリングに熱的および
電気的に接触させることにより、回転陰極に蓄えられた
熱や電荷をベアリングを介して外部に放散する。[0017] It is preferable to configure the rotary cathode so that the heat and electric charges accumulated in the rotating cathode are dissipated to the outside while the X-rays are not being irradiated. For example, a bearing is installed at an appropriate location on the fixed cathode or vacuum tube facing the rotating cathode, and when X-rays are not being irradiated, the rotating cathode is driven to rotate at a low speed to release magnetic levitation, and the rotating cathode is heated by the bearing. By making physical and electrical contact with the rotating cathode, heat and electric charges stored in the rotating cathode are dissipated to the outside via the bearing.
【0018】[0018]
【作用】以上のように、この発明に係るCT装置用X線
管によれば、固定陰極の第1の熱電子放出面から放出さ
れた熱電子が、リング型回転陰極に形成された第1の熱
電子受容面に入射し、この回転陰極の熱電子放出部から
固定陽極に向けて熱電子が放出される。このとき回転陰
極は、リング型真空管内で非接触状態に浮上して高速回
転されるので、固定陽極における熱電子衝突位置、すな
わち、X線発射位置が被検者の周囲の円周上で高速に走
査される。[Operation] As described above, according to the X-ray tube for a CT apparatus according to the present invention, thermionic electrons emitted from the first thermionic emission surface of the fixed cathode are Thermionic electrons are incident on the thermionic receiving surface of the rotating cathode, and the thermionic electrons are emitted from the thermionic emission part of the rotating cathode toward the fixed anode. At this time, the rotating cathode levitates in a non-contact state within the ring-shaped vacuum tube and rotates at high speed, so that the thermionic collision position on the fixed anode, that is, the X-ray emission position, moves at high speed on the circumference around the subject. is scanned.
【0019】[0019]
【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。
<第1実施例>図1に示すように、本実施例にかかるC
T装置用X線管11は、リング型の真空管12を備え、
その内部に各々リング型の固定陰極13と固定陽極15
とが配置されている。そしてこの固定陰極13と固定陽
極15との間にリング型の回転陰極14が周方向に移動
可能なように配置されている。X線管11の内側には、
リング型のX線検出部17が配置され、これらX線管1
1及び検出部17はリング型のガントリ16で覆われる
。このガントリ16の中央の中空部に被検者Mが、その
体軸がリング型ガントリ16のなす平面に略直角となる
ようにして挿入される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. <First Example> As shown in FIG. 1, C according to this example
The X-ray tube 11 for the T device includes a ring-shaped vacuum tube 12,
Inside each ring-shaped fixed cathode 13 and fixed anode 15
and are arranged. A ring-shaped rotating cathode 14 is disposed between the fixed cathode 13 and the fixed anode 15 so as to be movable in the circumferential direction. Inside the X-ray tube 11,
A ring-shaped X-ray detector 17 is arranged, and these X-ray tubes 1
1 and the detection unit 17 are covered with a ring-shaped gantry 16. The subject M is inserted into the central hollow part of the gantry 16 so that the body axis thereof is approximately perpendicular to the plane formed by the ring-shaped gantry 16.
【0020】上述した真空管12、その内部の固定陰極
13、回転陰極14、固定陽極15につきさらに詳しく
説明する。図2は真空管12の半径方向の断面図である
。図2に示すように、リング型の固定陰極13は、その
内周面の広い範囲にわたって熱電子放出用フィラメント
31を備えている。The vacuum tube 12, the fixed cathode 13, the rotating cathode 14, and the fixed anode 15 inside the vacuum tube 12 will be explained in more detail. FIG. 2 is a radial cross-sectional view of the vacuum tube 12. As shown in FIG. 2, the ring-shaped fixed cathode 13 includes a thermionic emission filament 31 over a wide range of its inner peripheral surface.
【0021】回転陰極14に設けられた永久マグネット
群43,44と、これらに対向して真空管12の内壁や
固定陰極13に設けられたコイル群45,46は、回転
陰極14を高速回転時に磁気浮上させるための手段を構
成している。永久マグネット群43,44は、回転陰極
14の周方向に各マグネットの磁極が交互に反転するよ
うに配列されている。コイル群45,46は、永久マグ
ネット群43,44に対向するように複数個の小径コイ
ルを真空管12の内壁や固定陰極13に周設したもので
ある。回転陰極14が高速回転すると、電磁誘導の作用
でコイル群45,46に前記マグネット群43,44と
反発するような磁束が生じることにより、回転陰極14
が磁気浮上する。また低速回転時には、前記した磁気浮
上力が弱まり、回転陰極14は固定側の真空管12や固
定陰極13に設けられたベアリング48に電気的、熱的
に接触して支持される。Permanent magnet groups 43 and 44 provided on the rotating cathode 14, and coil groups 45 and 46 provided on the inner wall of the vacuum tube 12 and the fixed cathode 13 opposite to these, magnetize the rotating cathode 14 during high speed rotation. It constitutes a means for levitation. The permanent magnet groups 43 and 44 are arranged so that the magnetic poles of each magnet are alternately reversed in the circumferential direction of the rotating cathode 14. The coil groups 45 and 46 are composed of a plurality of small diameter coils arranged around the inner wall of the vacuum tube 12 and the fixed cathode 13 so as to face the permanent magnet groups 43 and 44. When the rotating cathode 14 rotates at high speed, a magnetic flux is generated in the coil groups 45 and 46 that repels the magnet groups 43 and 44 due to the action of electromagnetic induction, so that the rotating cathode 14
magnetically levitates. Furthermore, during low speed rotation, the above-mentioned magnetic levitation force is weakened, and the rotating cathode 14 is supported by electrically and thermally contacting the bearing 48 provided on the vacuum tube 12 and the fixed cathode 13 on the fixed side.
【0022】回転陰極14に周設された永久マグネット
群42と、これらのマグネット群42と対向して真空管
12の外側に設けられた複数個の電磁マグネット47は
、回転陰極14を回転駆動させるための手段を構成して
いる。マグネット群42は、回転陰極14の周方向に各
マグネットの磁極が交互に反転するように配列されてい
る。前記各電磁マグネット47の磁極を順に切り換えて
いくことにより、各電磁マグネット47とマグネット群
42の間に作用する磁気力により回転陰極14が回転駆
動される。A permanent magnet group 42 provided around the rotating cathode 14 and a plurality of electromagnetic magnets 47 provided outside the vacuum tube 12 facing the magnet group 42 are used to drive the rotating cathode 14 in rotation. constitutes a means of The magnet group 42 is arranged in the circumferential direction of the rotating cathode 14 so that the magnetic poles of each magnet are alternately reversed. By sequentially switching the magnetic poles of each electromagnetic magnet 47, the rotating cathode 14 is rotationally driven by the magnetic force acting between each electromagnetic magnet 47 and the magnet group 42.
【0023】この回転陰極14は、固定陰極13におい
てフィラメント31が配設された広範囲の熱電子放出面
32と対向する熱電子受容面49を有しており、それら
の間隔は非常に狭く設定されている。The rotating cathode 14 has a thermionic receiving surface 49 facing a wide thermionic emitting surface 32 on which the filament 31 is disposed in the fixed cathode 13, and the spacing between them is set to be very narrow. ing.
【0024】また、固定陽極15に対向する回転陰極1
4の端面には、固定陽極15と近接するように突出した
熱電子放出突起部41が設けられている。熱電子放出突
起部41は、熱電子放出面32および熱電子受容面49
を介して固定陰極13から供給された電子流を固定陽極
15へ向けて放出するためのものである。熱電子放出突
起部41にはフィラメント50が設けられている。Furthermore, the rotating cathode 1 facing the fixed anode 15
A thermionic emission protrusion 41 is provided on the end face of 4 and protrudes so as to be close to the fixed anode 15 . The thermionic emission protrusion 41 has a thermionic emission surface 32 and a thermionic receiving surface 49.
This is for emitting the electron flow supplied from the fixed cathode 13 through the fixed anode 15 toward the fixed anode 15. A filament 50 is provided on the thermionic emission protrusion 41 .
【0025】真空管12の内壁に磁極が交互に反転する
ように周設された永久マグネット群51と、このマグネ
ット群51に対向して回転陰極14に周設されたコイル
群52は、前記フィラメント50に給電するための手段
を構成している。回転陰極14が高速回転駆動されるこ
とにより、電磁誘導の作用でコイル群52に起電力が生
じ、これが熱電子放出突起部41にあるフィラメント5
0を加熱する。なお、上述の永久マグネット群51に代
えて、磁極が交互に反転するような電磁マグネット群を
周設するようにしてもよい。このような電磁マグネット
群を配設すれば、各電磁マグネットに流す電流を制御す
ることにより磁場強度を変えることができるので、フィ
ラメント50に流す電流を回転陰極14の回転速度に依
存しないようにすることができる。A permanent magnet group 51 is provided around the inner wall of the vacuum tube 12 so that the magnetic poles are alternately reversed, and a coil group 52 is provided around the rotating cathode 14 in opposition to the magnet group 51. It constitutes a means for supplying power to. When the rotating cathode 14 is driven to rotate at high speed, an electromotive force is generated in the coil group 52 due to the action of electromagnetic induction, and this causes the filament 5 in the thermionic emission protrusion 41 to generate an electromotive force.
Heat 0. Note that instead of the permanent magnet group 51 described above, a group of electromagnetic magnets whose magnetic poles are alternately reversed may be provided around the magnet. By arranging such a group of electromagnetic magnets, the magnetic field strength can be changed by controlling the current flowing through each electromagnetic magnet, so that the current flowing through the filament 50 can be made independent of the rotation speed of the rotating cathode 14. be able to.
【0026】熱電子放出突起部41から放出された熱電
子が固定陰極13とほぼ同電位に保たれている回転陰極
14から高電圧の固定陽極15に向かって加速され衝突
することにより、その衝突位置から被検者Mへ向けてX
線が発生する。この固定陽極15は冷却油の循環により
冷却される。Thermionic electrons emitted from the thermionic emission protrusion 41 are accelerated from the rotating cathode 14, which is maintained at approximately the same potential as the fixed cathode 13, toward the high-voltage fixed anode 15, and the collision occurs. X from the position to subject M
A line occurs. This fixed anode 15 is cooled by circulation of cooling oil.
【0027】回転陰極14が高速回転しているときに、
フィラメント31へ通電するとともに、固定陰極13と
固定陽極15との間に高電圧を印加する。このときの等
価回路は図3のようになり、固定陰極13のフィラメン
ト31から発生した熱電子は熱電子放出面32から放出
され、それに対向した回転陰極14の熱電子受容面49
により受け取られる。この電子流はその後、加熱された
フィラメント50から固定陽極15に向けて放出される
。この場合、固定陰極13は広い熱電子放出面32を有
しているため熱電子放出能は大きい。またこの熱電子放
出面32に狭い間隔で回転陰極14の広い面積の熱電子
受容面49が対面しているため、この間の熱電子の移動
は容易であり、固定陰極13に対して回転陰極14はわ
ずかに負電位の状態に安定する。When the rotating cathode 14 is rotating at high speed,
While energizing the filament 31, a high voltage is applied between the fixed cathode 13 and the fixed anode 15. The equivalent circuit at this time is as shown in FIG. 3, where the thermionic electrons generated from the filament 31 of the fixed cathode 13 are emitted from the thermionic emission surface 32, and the thermionic receiving surface 49 of the rotating cathode 14 opposite thereto.
received by. This electron stream is then emitted from the heated filament 50 towards the fixed anode 15. In this case, since the fixed cathode 13 has a wide thermionic emission surface 32, the thermionic emission ability is large. Furthermore, since the thermionic receiving surface 49 of the rotating cathode 14 with a large area faces the thermionic emission surface 32 at a narrow interval, the movement of thermionic electrons between these surfaces is easy. stabilizes at a slightly negative potential.
【0028】回転陰極14は、永久マグネット群43,
44とコイル群45,46とにより磁気的に浮上し、非
接触の状態で高速に回転させらるので、X線発射位置を
リング型固定陽極15の周面に沿って高速に移動させる
ことができる。The rotating cathode 14 includes a permanent magnet group 43,
44 and coil groups 45 and 46 and rotated at high speed without contact, the X-ray emission position can be moved at high speed along the circumferential surface of the ring-shaped fixed anode 15. can.
【0029】フィラメント31への通電を遮断するとと
もに固定陰極13、固定陽極15間の印加電圧を遮断し
てX線発生を停止させたとき、回転陰極14は低速回転
駆動される。これにより回転陰極14を磁気浮上させる
力が弱まり、回転陰極14はベアリング48に接触して
支持される。このときの等価回路は図4に示すようにな
る。回転陰極14とベアリング48との接触により、X
線発生中に回転陰極14に蓄積された熱や電荷が外部に
放散される。When the electric current to the filament 31 is cut off and the voltage applied between the fixed cathode 13 and the fixed anode 15 is cut off to stop X-ray generation, the rotating cathode 14 is driven to rotate at a low speed. As a result, the force for magnetically levitating the rotating cathode 14 is weakened, and the rotating cathode 14 is supported in contact with the bearing 48. The equivalent circuit at this time is shown in FIG. Due to the contact between the rotating cathode 14 and the bearing 48,
Heat and electric charges accumulated in the rotating cathode 14 during line generation are dissipated to the outside.
【0030】このX線管11は、リング型真空管12の
中に、各々リング型の固定陰極13と固定陽極15とを
配置し、その間でリング回転陰極14を高速回転させる
ようにしているため、披検者Mの体軸方向に平らなコン
パクトなものとなる。検出部17とともにガントリ16
に納めたときのガントリ16の全体の大きさもコンパク
トなものとなる。すなわち、従来の普及型CT装置では
重い(20kg程度)X線管を回転させる機構が必要な
ため、ガントリが大きくなりがちである(図1の点線1
8で示す)が、このように回転陰極14のみを回転させ
るようにしていることからコンパクト化が可能となる。
また、被検者Mが配置される撮像中心の高さも従来の普
及型CT装置の約95cmから約80cmへと低くする
ことができる。This X-ray tube 11 has a ring-shaped fixed cathode 13 and a fixed anode 15 arranged inside a ring-shaped vacuum tube 12, and a ring-shaped rotating cathode 14 is rotated at high speed between them. It is compact and flat in the axial direction of the examinee M's body. Gantry 16 along with detection unit 17
The overall size of the gantry 16 when housed in the gantry 16 is also compact. In other words, conventional popular CT devices require a mechanism to rotate the heavy (approximately 20 kg) X-ray tube, so the gantry tends to be large (as indicated by the dotted line 1 in Figure 1).
8), since only the rotating cathode 14 is rotated in this way, it is possible to make it more compact. Furthermore, the height of the imaging center where the subject M is placed can be reduced from about 95 cm in conventional popular CT apparatuses to about 80 cm.
【0031】<第2実施例>図5を参照してこの発明の
第2実施例を説明する。なお、図5において、図2に示
した各符号と同一符号で示した各要素は、第1実施例に
係るX線管の各要素と同一、あるいは相当する要素であ
るので、ここでの説明は省略する。<Second Embodiment> A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, in FIG. 5, each element indicated by the same reference numeral as each reference numeral shown in FIG. is omitted.
【0032】本実施例の特徴は、回転陰極14の熱電子
放出突起部41に設けられたフィラメント50への給電
手段にある。すなわち、熱電子放出突起部41に設けら
れたフィラメント50の一端に接続する熱電子放出面6
1を回転陰極14に形成し、この熱電子放出面61に対
向する熱電子受容面62を真空管12内に固設する。前
記熱電子受容面62は透明電極で形成されている。この
熱電子受容面62と固定陰極13の間に直流高電圧源E
1を接続するとともに、フィラメント50の他端を回転
陰極13に形成されている熱電子受容面49に電気的に
接続する。なお、図5中の符号E2は、固定陰極13の
フィラメント31に通電するための交流電源である。The feature of this embodiment lies in the means for feeding power to the filament 50 provided on the thermionic emission protrusion 41 of the rotating cathode 14. That is, the thermionic emission surface 6 connected to one end of the filament 50 provided on the thermionic emission protrusion 41
1 is formed on a rotating cathode 14, and a thermionic receiving surface 62 opposite to this thermionic emitting surface 61 is fixedly installed in the vacuum tube 12. The thermoelectron receiving surface 62 is formed of a transparent electrode. A DC high voltage source E is connected between this thermionic receiving surface 62 and the fixed cathode 13.
1, and the other end of the filament 50 is electrically connected to the thermionic receiving surface 49 formed on the rotating cathode 13. In addition, the code|symbol E2 in FIG. 5 is an alternating current power supply for supplying electricity to the filament 31 of the fixed cathode 13.
【0033】以上のように構成されたCT装置用X線管
において、回転陰極14を非接触状態で高速回転駆動さ
せながら、固定陰極13と固定陽極15との間に高電圧
を印加するとともに、固定陰極13のフィラメント31
に通電し、かつ、真空管12の外部から、真空管12お
よび熱電子受容面62を通って熱電子放出面61にレー
ザ光線を照射する。熱電子放出面61は回転陰極14に
周設されているので、回転陰極14の回転中、レーザ光
線は常に熱電子放出面に入射する。これにより、固定陰
極13の熱電子放出面32から回転陰極14の熱電子受
容面49に熱電子が放出されるととともに、回転陰極1
4の熱電子放出面61から熱電子受容面62に熱電子が
放出される。その結果、直流高電圧源E1から熱電子受
容面62、熱電子放出面61、フィラメント50、熱電
子受容面49、熱電子放出面32、そして直流高電圧源
E1に至る回路が形成され、フィラメント50に通電さ
れる。このときの等価回路を図6に示す。なお、図中の
E3は、固定陰極13と固定陽極15との間に接続され
た直流高電圧源、SWは回転陰極14が低速回転駆動さ
れたときにベアリング48と接触することによって、回
転陰極14と固定陰極13とが導通するスイッチ作用を
模式的に示したものである。In the X-ray tube for a CT apparatus constructed as described above, a high voltage is applied between the fixed cathode 13 and the fixed anode 15 while rotating the rotating cathode 14 at high speed in a non-contact state. Filament 31 of fixed cathode 13
is energized, and a laser beam is irradiated from the outside of the vacuum tube 12 to the thermionic emission surface 61 through the vacuum tube 12 and thermionic receiving surface 62. Since the thermionic emission surface 61 is disposed around the rotating cathode 14, the laser beam is always incident on the thermionic emission surface while the rotating cathode 14 is rotating. As a result, thermoelectrons are emitted from the thermionic emitting surface 32 of the fixed cathode 13 to the thermionic receiving surface 49 of the rotating cathode 14, and the rotating cathode 1
Thermionic electrons are emitted from the thermionic emitting surface 61 of No. 4 to the thermionic receiving surface 62. As a result, a circuit is formed from the DC high voltage source E1 to the thermionic receiving surface 62, thermionic emitting surface 61, filament 50, thermionic receiving surface 49, thermionic emitting surface 32, and then to the DC high voltage source E1, and the filament 50 is energized. The equivalent circuit at this time is shown in FIG. In addition, E3 in the figure is a DC high voltage source connected between the fixed cathode 13 and the fixed anode 15, and SW is a DC high voltage source connected between the fixed cathode 13 and the fixed anode 15. 14 and the fixed cathode 13 are electrically connected to each other.
【0034】フィラメント50が通電されることにより
、熱電子放出突起部41から固定陽極15へ向けて熱電
子が放出される。熱電子が固定陽極15に衝突すること
により、真空管12の中心側へ向けてX線が発生し、回
転陰極14の高速回転移動に伴ってX線発射位置が周方
向に高速走査されることは、第1実施例の場合と同様で
ある。When the filament 50 is energized, thermionic electrons are emitted from the thermionic emission protrusion 41 toward the fixed anode 15. When the thermoelectrons collide with the fixed anode 15, X-rays are generated toward the center of the vacuum tube 12, and as the rotating cathode 14 rotates at high speed, the X-ray emission position is scanned at high speed in the circumferential direction. , is the same as in the first embodiment.
【0035】<第3実施例>図7を参照してこの発明の
第3実施例を説明する。本実施例の特徴は、回転陰極1
4の熱電子放出部41を直接的に加熱する手段として、
レーザ光線を用いたことにある。すなわち、回転陰極1
4の回転移動に同期してレーザ光線を走査し、真空管1
2の外部からレーザ光線を熱電子放出部41に照射して
、熱電子放出部41を加熱することにより、熱電子放出
部41から固定陽極15に向けて熱電子を放出させるこ
とも可能である。本実施例によれば、第1および第2実
施例のように、回転陰極14にフィラメント50や、こ
れに給電するための機構を設ける必要がない点で真空管
12の構成は簡単になるが、レーザ光線を走査するため
の機構を真空管12の周囲に別途設ける必要がある。<Third Embodiment> A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this embodiment is that the rotating cathode 1
As a means for directly heating the thermionic emission section 41 of No. 4,
The reason is that it uses a laser beam. That is, rotating cathode 1
The laser beam is scanned in synchronization with the rotational movement of vacuum tube 1.
It is also possible to emit thermionic electrons from the thermionic emission part 41 toward the fixed anode 15 by irradiating the thermionic emission part 41 with a laser beam from outside of the thermoelectron emission part 2 and heating the thermionic emission part 41. . According to this embodiment, unlike the first and second embodiments, the structure of the vacuum tube 12 is simplified in that there is no need to provide the filament 50 or a mechanism for feeding power to the rotating cathode 14; It is necessary to separately provide a mechanism for scanning the laser beam around the vacuum tube 12.
【0036】レーザ光線を走査するための機構は特に図
示しないが、例えば、単一のレーザ光源から照射された
レーザ光線を、真空管12の周囲に配設された複数個の
揺動ミラーで順に反射させることによって回転陰極14
の熱電子放出部41を照射してもよいし、あるいは、真
空管12の周囲に複数個のレーザ光源を配設し、これら
のレーザ光源を順に使って熱電子放出部41にレーザ光
線を照射するようにしてもよい。なお、その他の構成は
、第1実施例と同様であるので、ここでの説明は省略す
る。Although a mechanism for scanning the laser beam is not particularly shown, for example, a laser beam emitted from a single laser light source is sequentially reflected by a plurality of swinging mirrors disposed around the vacuum tube 12. By rotating the rotating cathode 14
Alternatively, a plurality of laser light sources may be arranged around the vacuum tube 12, and these laser light sources may be used in order to irradiate the thermionic emitter 41 with a laser beam. You can do it like this. Note that the other configurations are the same as those in the first embodiment, so the explanation here will be omitted.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上のように、この発明に係るCT装置
用X線管は、リング型真空管内で非接触状態に浮上した
回転陰極を高速回転させているので、X線発射位置を被
検者の周囲の円周上で高速に走査することができる。し
かも、リング型真空管は被検者の体軸方向の長さが短い
コンパクトなものであるので、この真空管を備えたCT
装置自体も小型化することが可能である。As described above, the X-ray tube for CT equipment according to the present invention rotates the rotating cathode floating in a non-contact state within the ring-shaped vacuum tube at high speed, so that the X-ray emission position can be easily detected. It is possible to scan the circumference around the person at high speed. Moreover, the ring-shaped vacuum tube is compact and has a short length in the axial direction of the subject's body, so CT equipped with this vacuum tube
The device itself can also be downsized.
【図1】この発明の第1実施例に係るX線管が用いられ
るCT装置の概略構成を示した縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of a CT apparatus using an X-ray tube according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示したX線管の詳細な構成を示した半径
方向の断面図である。FIG. 2 is a radial cross-sectional view showing the detailed configuration of the X-ray tube shown in FIG. 1;
【図3】第1実施例装置がX線を発生しているときの等
価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram when the first embodiment device is generating X-rays.
【図4】第1実施例装置がX線を発生していないときの
等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when the device of the first embodiment is not generating X-rays.
【図5】この発明の第2実施例に係るX線管の詳細な構
成を示した半径方向の断面図である。FIG. 5 is a radial cross-sectional view showing the detailed configuration of an X-ray tube according to a second embodiment of the invention.
【図6】第2実施例装置がX線を発生しているときの等
価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram when the second embodiment device is generating X-rays.
【図7】この発明の第3実施例に係るX線管の詳細な構
成を示した半径方向の断面図である。FIG. 7 is a radial cross-sectional view showing the detailed configuration of an X-ray tube according to a third embodiment of the present invention.
【図8】従来のCT装置用X線管の概略構成を示した縦
断面図である。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional X-ray tube for a CT apparatus.
11…CT装置用X線管
12…真空管
13…固定陰極
14…回転陰極
15…固定陽極
32…(第1の)熱電子放出面
41…熱電子放出部
42…永久マグネット群(駆動手段)
43,44…永久マグネット群(浮上手段)45,46
…コイル群(浮上手段)
47…電磁マグネット(駆動手段)
49…(第1の)熱電子受容面11...X-ray tube for CT device 12...Vacuum tube 13...Fixed cathode 14...Rotating cathode 15...Fixed anode 32...(First) thermionic emission surface 41...Thermionic emission part 42...Permanent magnet group (driving means) 43 , 44...Permanent magnet group (levitation means) 45, 46
... Coil group (levitation means) 47 ... Electromagnetic magnet (driving means) 49 ... (first) thermionic receiving surface
Claims (1)
で高速に走査するCT装置用X線管であって、リング型
の真空管と、前記真空管内に配置された、第1の熱電子
放出面を有する固定陰極と、前記真空管内に配置された
リング型の固定陽極と、前記第1の熱電子放出面に対向
する第1の熱電子受容面および前記固定陽極に対向する
熱電子放出部を有するリング型の回転陰極と、前記リン
グ型回転陰極を非接触状態で浮上させる浮上手段と、前
記リング型回転陰極を回転移動させる駆動手段とを備え
たことを特徴とするCT装置用X線管。1. An X-ray tube for a CT apparatus that scans an X-ray emission position on a circumference around a subject at high speed, comprising: a ring-shaped vacuum tube; and a first tube disposed within the vacuum tube. a fixed cathode having a thermionic emission surface; a ring-shaped fixed anode disposed in the vacuum tube; a first thermionic receiving surface facing the first thermionic emission surface; and a first thermionic receiving surface facing the fixed anode. A CT characterized by comprising a ring-shaped rotating cathode having a thermionic emission part, a floating means for floating the ring-shaped rotating cathode in a non-contact state, and a driving means for rotationally moving the ring-shaped rotating cathode. X-ray tube for equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3124748A JPH04227237A (en) | 1990-04-30 | 1991-04-25 | X-ray tube for ct device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11399990 | 1990-04-30 | ||
| JP2-113999 | 1990-04-30 | ||
| JP3124748A JPH04227237A (en) | 1990-04-30 | 1991-04-25 | X-ray tube for ct device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04227237A true JPH04227237A (en) | 1992-08-17 |
Family
ID=26452857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3124748A Pending JPH04227237A (en) | 1990-04-30 | 1991-04-25 | X-ray tube for ct device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04227237A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000200695A (en) * | 1998-12-10 | 2000-07-18 | General Electric Co <Ge> | Thermal energy storage and transfer assembly |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3124748A patent/JPH04227237A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000200695A (en) * | 1998-12-10 | 2000-07-18 | General Electric Co <Ge> | Thermal energy storage and transfer assembly |
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