JP2747295B2 - 本質的に単色のｘ線を発生する放射線源 - Google Patents
本質的に単色のｘ線を発生する放射線源Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、アノードに加速される電子を発生するカソ
ードと、アノードで取囲まれ且つアノードからの入射Ｘ
線を蛍光放射線に変換する円錐状部材とを有し、この円
錐状部材の頂点は放射線出口に向けられた、本質的に単
色のＸ線を発生する放射線源に関するものである。
ードと、アノードで取囲まれ且つアノードからの入射Ｘ
線を蛍光放射線に変換する円錐状部材とを有し、この円
錐状部材の頂点は放射線出口に向けられた、本質的に単
色のＸ線を発生する放射線源に関するものである。
この種の放射線源はドイツ国特許出願公開公報第2259
382号より知られている。この放射線源では、単色放射
線は、部材が１次Ｘ線で打たれた時に該部材より出る蛍
光放射線によって形成される。１次Ｘ線は適当に位置さ
れたコリメータによって抑制される。
382号より知られている。この放射線源では、単色放射
線は、部材が１次Ｘ線で打たれた時に該部材より出る蛍
光放射線によって形成される。１次Ｘ線は適当に位置さ
れたコリメータによって抑制される。
この既知の放射線源のアノードは所謂透過アノード
（transmission anode）である、すなわちその外面が電
子で打たれ、円錐状部材に入射するＸ線は内面より出
る。このアノードの厚さは、相反する要件すなわち一方
ではできる限り多くの電子が吸収されねばならないと同
時に他方では発生されたＸ線の減衰はできる限り小さく
なければならないという要件の妥協案である。このため
比較的薄い厚さになり、結局熱伝達が乏しくしたがって
負荷容量（load−taking capacity）が限られることに
なる、すなわち管の最大消散が限られることになる。
（transmission anode）である、すなわちその外面が電
子で打たれ、円錐状部材に入射するＸ線は内面より出
る。このアノードの厚さは、相反する要件すなわち一方
ではできる限り多くの電子が吸収されねばならないと同
時に他方では発生されたＸ線の減衰はできる限り小さく
なければならないという要件の妥協案である。このため
比較的薄い厚さになり、結局熱伝達が乏しくしたがって
負荷容量（load−taking capacity）が限られることに
なる、すなわち管の最大消散が限られることになる。
本発明の目的は、冒頭記載の種類の放射線源を、より
大きな熱的な負荷容量を得るように構成することにあ
る。
大きな熱的な負荷容量を得るように構成することにあ
る。
本発明は、部材に面するアノードの内面がカソードで
放射された電子に打たれるようにすることによって前記
の目的を達成したものである。
放射された電子に打たれるようにすることによって前記
の目的を達成したものである。
この構造のアノードの内面だけが電子衝撃にさらさ
れ、Ｘ線に対する出現点（emergent point）を形成する
ので、アノードよりの熱の消散は、例えば液体冷却によ
りおよび／または比較的厚壁のアノードを用いることに
より著しく改良される。
れ、Ｘ線に対する出現点（emergent point）を形成する
ので、アノードよりの熱の消散は、例えば液体冷却によ
りおよび／または比較的厚壁のアノードを用いることに
より著しく改良される。
本発明の好ましい実施態様では、部材に面するアノー
ドの内面は、放射線出口に向けてテーパーを付けられた
切頭円錐として形成される。アノードの狭い端が放射線
源出口に面しまた広い方の端がカソードに面するこの形
では、アノード表面にわたって比較的均等な電子分布が
得られ、このため熱的な負荷容量もまたより均等にな
る。
ドの内面は、放射線出口に向けてテーパーを付けられた
切頭円錐として形成される。アノードの狭い端が放射線
源出口に面しまた広い方の端がカソードに面するこの形
では、アノード表面にわたって比較的均等な電子分布が
得られ、このため熱的な負荷容量もまたより均等にな
る。
本発明の別の好ましい実施態様では、アノードは固体
金属ブロックより成り、その内面には重原子金属層が設
けられる。アノードの金属ブロックの材料は適当な伝熱
材料例えば銅でよく、一方内面の金属は、できる限り高
い蛍光放射線発生を得るように選ぶことができる。
金属ブロックより成り、その内面には重原子金属層が設
けられる。アノードの金属ブロックの材料は適当な伝熱
材料例えば銅でよく、一方内面の金属は、できる限り高
い蛍光放射線発生を得るように選ぶことができる。
本発明の更に別の好ましい実施態様では、アノードの
内面と部材の外面に対する材料は、アノードで放射され
る特性Ｘ線のエネルギが前記の部材の外面のｋ吸収端よ
りも僅かに高いように選ばれる。そのエネルギが材料の
吸収端より僅かに高いＸ線がそこで非常に高度に蛍光放
射線に変換されるので、この場合一層強い蛍光放射線が
得られる。
内面と部材の外面に対する材料は、アノードで放射され
る特性Ｘ線のエネルギが前記の部材の外面のｋ吸収端よ
りも僅かに高いように選ばれる。そのエネルギが材料の
吸収端より僅かに高いＸ線がそこで非常に高度に蛍光放
射線に変換されるので、この場合一層強い蛍光放射線が
得られる。
本発明の更に別の好ましい実施態様では、アノードと
部材との間に、該部材を取囲みかつＸ線を極く僅かしか
減衰しない円筒状金属シールドが配設される。このシー
ルドは２次電子を吸収し、蛍光放射線のエネルギから偏
差したエネルギを有するＸ線がこれによって部材内に発
生するのを阻止する。
部材との間に、該部材を取囲みかつＸ線を極く僅かしか
減衰しない円筒状金属シールドが配設される。このシー
ルドは２次電子を吸収し、蛍光放射線のエネルギから偏
差したエネルギを有するＸ線がこれによって部材内に発
生するのを阻止する。
以下本発明を図面の実施例を参照して更に詳しく説明
する。
する。
回転対称的に構成された放射線源は円筒状ハウジング
１を有し、このハウジングには、セラミック絶縁体２を
経て、環状またはらせん状のカソード４を有するカソー
ドシステム３が取付けられる。動作時このカソードは電
子ビーム（破線で示す）4aを放射し、この電子ビーム
は、切頭円錐の表面として形成されたアノードの内面に
入射する。この結果アノードの内面にわたって電子が比
較的均等に分布される。
１を有し、このハウジングには、セラミック絶縁体２を
経て、環状またはらせん状のカソード４を有するカソー
ドシステム３が取付けられる。動作時このカソードは電
子ビーム（破線で示す）4aを放射し、この電子ビーム
は、切頭円錐の表面として形成されたアノードの内面に
入射する。この結果アノードの内面にわたって電子が比
較的均等に分布される。
前記のアノードは適当な伝熱材料、好ましくは銅の金
属ブロック5aより成り、その内面には重原子金属層が設
けられ、この中でＸ線が電子衝撃によって発生される。
属ブロック5aより成り、その内面には重原子金属層が設
けられ、この中でＸ線が電子衝撃によって発生される。
Ｘ線は薄い円筒状シールド６を経てターゲット７に入
射するが、このターゲット７は、カソードと反対の端が
円錐状になるように形成され、入射１次放射線を実質的
に単色の蛍光放射線に変換する。
射するが、このターゲット７は、カソードと反対の端が
円錐状になるように形成され、入射１次放射線を実質的
に単色の蛍光放射線に変換する。
ターゲット７を支持するシールド６は、ターゲットよ
り遠く離れた散乱電子を保持する役をする。このような
散乱電子は、ターゲット７に入射すると望ましくない制
動放射スペクトルを形成する。シールド６が、一方にお
いて余りに多くのＸ線を吸収するのを阻止しまた他方に
おいては入射した散乱または２次電子のためにＸ線その
ものを放射するのを阻止するために、このシールドの壁
は、機械的な見地から許される限り薄く形成され、低い
原子番号材料例えばチタンでつくられる。
り遠く離れた散乱電子を保持する役をする。このような
散乱電子は、ターゲット７に入射すると望ましくない制
動放射スペクトルを形成する。シールド６が、一方にお
いて余りに多くのＸ線を吸収するのを阻止しまた他方に
おいては入射した散乱または２次電子のためにＸ線その
ものを放射するのを阻止するために、このシールドの壁
は、機械的な見地から許される限り薄く形成され、低い
原子番号材料例えばチタンでつくられる。
円錐状のターゲット７に対面するシールドの開放端
は、発生された蛍光放射線の放射線出口９を形成する。
は、発生された蛍光放射線の放射線出口９を形成する。
アノード5a,5bより出た１次Ｘ線はコリメータ８によ
って抑制され、このコリメータの中心にはシールド６が
真空気密に取付けられている。このコリメータは、放射
線吸収材料または対称軸の方向に互い違いにされたこの
ような材料の複数のプレートより成り、このコリメータ
の厚さまたは該コリメータの外側プレート間の距離は、
アノードより出た１次Ｘ線が放射線出口９に到達する以
前にコリメータに入射せねばならないように選ばれる。
って抑制され、このコリメータの中心にはシールド６が
真空気密に取付けられている。このコリメータは、放射
線吸収材料または対称軸の方向に互い違いにされたこの
ような材料の複数のプレートより成り、このコリメータ
の厚さまたは該コリメータの外側プレート間の距離は、
アノードより出た１次Ｘ線が放射線出口９に到達する以
前にコリメータに入射せねばならないように選ばれる。
蛍光放射線のエネルギはターゲットの材料によって決
まる。タンタルが選ばれた場合には、蛍光放射線のエネ
ルギ57.5KeV（Ｋα１系列）となる。より高いまたはよ
り低いエネルギの蛍光放射線を発生すべき場合には、タ
ンタルのターゲットをより大きなまたはより小さな電子
番号を有する元素または合金に夫々代えなければならな
い。管電圧（kVで表される）は常に蛍光放射線のエネル
ギ（KeVで表される）の略々２倍の高さでなければなら
ない。異なる波長の単色放射線を発生するために異なる
材料のターゲットを使用することができるように、ター
ゲットは例えばねじ込みによってシールドに取外し可能
に連結されるのが好ましい。この場合シールドは、該シ
ールドが放射線源の真空ハウジングの内部を周囲よりシ
ールするように構成されねばならない。
まる。タンタルが選ばれた場合には、蛍光放射線のエネ
ルギ57.5KeV（Ｋα１系列）となる。より高いまたはよ
り低いエネルギの蛍光放射線を発生すべき場合には、タ
ンタルのターゲットをより大きなまたはより小さな電子
番号を有する元素または合金に夫々代えなければならな
い。管電圧（kVで表される）は常に蛍光放射線のエネル
ギ（KeVで表される）の略々２倍の高さでなければなら
ない。異なる波長の単色放射線を発生するために異なる
材料のターゲットを使用することができるように、ター
ゲットは例えばねじ込みによってシールドに取外し可能
に連結されるのが好ましい。この場合シールドは、該シ
ールドが放射線源の真空ハウジングの内部を周囲よりシ
ールするように構成されねばならない。
１次Ｘ線が発生される層5bは大きな原子番号を有し、
この層内に発生された特性Ｘ線のエネルギがターゲット
のＫ吸収端よりも僅かに高いように選ばれるのが好まし
い。というのは、この時に特に良好な蛍光放射線への変
換が得られるからである。ターゲットがタンタル（67.4
KeVでＫ吸収端）でつくられた場合には、この条件は、
金（68.8KeVでＫα系列）の層5bによって満足される。
この層内に発生された特性Ｘ線のエネルギがターゲット
のＫ吸収端よりも僅かに高いように選ばれるのが好まし
い。というのは、この時に特に良好な蛍光放射線への変
換が得られるからである。ターゲットがタンタル（67.4
KeVでＫ吸収端）でつくられた場合には、この条件は、
金（68.8KeVでＫα系列）の層5bによって満足される。
既に述べたように、層5bは、銅であるのが好ましい固
体金属ブロック5a上に設けられる。この銅ブロックの背
後は、外部より該銅ブロックの周囲のキャビティ10に図
示しない方法で入る冷却液によって冷却され、この場合
前記のキャビティは管の内部よりシールされる。アノー
ド5a,5b、ハウジング１およびコリメータ８は大地電位
を有するので、水を冷却液として用いるのが好ましい。
冷却用のキャビティで取囲まれた金属ブロックの代り
に、中に冷却ダクト例えばらせん状ダクトが既に存する
金属ブロックを用いることもできる。このようにして、
冷却面すなわち加えることのできる最大電力が増加され
る。
体金属ブロック5a上に設けられる。この銅ブロックの背
後は、外部より該銅ブロックの周囲のキャビティ10に図
示しない方法で入る冷却液によって冷却され、この場合
前記のキャビティは管の内部よりシールされる。アノー
ド5a,5b、ハウジング１およびコリメータ８は大地電位
を有するので、水を冷却液として用いるのが好ましい。
冷却用のキャビティで取囲まれた金属ブロックの代り
に、中に冷却ダクト例えばらせん状ダクトが既に存する
金属ブロックを用いることもできる。このようにして、
冷却面すなわち加えることのできる最大電力が増加され
る。
ターゲット７で発生された蛍光放射線は完全に単色で
はない。これは、所望されるＫα系列だけでなく更に他
の系列例えば高エネルギのＫβ系列または著しく低いエ
ネルギのＬ系列も励起されることに基づく。Ｋβ系列
は、放射線出口に設けられ且つその吸収端がＫα系列と
Ｋβ系列の間にある材料より成る放射線フィルタによっ
て抑制することができる。タンタルのターゲットの場合
には、イットリウムまたはツリウムでつくられたフィル
タが好適な放射線フィルタである。弱系列は、同じフィ
ルタか、或はまた、小さな原子番号を有し、所望のＫα
系列は殆ど抑制しないがＬ系列は相当に抑制するように
釣り合された材料より成るフィルタによって抑制するこ
とができる。
はない。これは、所望されるＫα系列だけでなく更に他
の系列例えば高エネルギのＫβ系列または著しく低いエ
ネルギのＬ系列も励起されることに基づく。Ｋβ系列
は、放射線出口に設けられ且つその吸収端がＫα系列と
Ｋβ系列の間にある材料より成る放射線フィルタによっ
て抑制することができる。タンタルのターゲットの場合
には、イットリウムまたはツリウムでつくられたフィル
タが好適な放射線フィルタである。弱系列は、同じフィ
ルタか、或はまた、小さな原子番号を有し、所望のＫα
系列は殆ど抑制しないがＬ系列は相当に抑制するように
釣り合された材料より成るフィルタによって抑制するこ
とができる。
第１図は本発明の放射線源の一実施態様の略断面図であ
る。 １……円筒状ハウジング、２……セラミック絶縁体 ３……カソードシステム、４……カソード 5a……金属ブロック、5b……層 ６……シールド、７……ターゲット ８……コリメータ、９……放射線出口
る。 １……円筒状ハウジング、２……セラミック絶縁体 ３……カソードシステム、４……カソード 5a……金属ブロック、5b……層 ６……シールド、７……ターゲット ８……コリメータ、９……放射線出口
Claims (11)
- 【請求項１】アノード（5a,5b）に加速される電子を発
生するカソード（3,4）と、アノードで取囲まれ且つア
ノードからの入射Ｘ線を蛍光放射線に変換する円錐状部
材（７）とを有し、この円錐状部材の頂点は放射線出口
に向けられた、本質的に単色のＸ線を発生する放射線源
において、前記部材（７）に面するアノードの内面（5
b）がカソード（４）で放射された電子によって打たれ
るようにしたことを特徴とする放射線源。 - 【請求項２】カソード（４）は、放射線出口と反対の側
に配設され、環状またはらせん状の形を有する請求項１
記載の放射線源。 - 【請求項３】部材に面するアノードの内面（5b）は、放
射線出口に向けてテーパーをつけられた切頭円錐として
形成された請求項１または２記載の放射線源。 - 【請求項４】アノードの外面は冷却液によって冷却され
ることができる請求項１乃至３の何れか１項記載の放射
線源。 - 【請求項５】カソードは負の高電位に接続され、アノー
ドは大地電位に接続れ、冷却液は水である請求項１乃至
４の何れか１項記載の放射線源。 - 【請求項６】アノードは固体金属ブロック（5a）より成
り、その内面には重原子金属層（5b）が設けられた請求
項１乃至５の何れか１項記載の放射線源。 - 【請求項７】アノードの内面と部材の外面に対する材料
は、アノードで放射される特性Ｘ線のエネルギが前記の
部材の外面のｋ吸収端よりも僅かに高いように選ばれた
請求項１乃至６の何れか１項記載の放射線源。 - 【請求項８】アノードは少なくとも内面の部分を金でつ
くられ、部材はタンタルよりつくられた請求項７記載の
放射線源。 - 【請求項９】アノードと部材との間に、該部材を取囲み
かつＸ線を極く僅かしか減衰しない円筒状金属シールド
（６）が配設された請求項１乃至８記載の放射線源。 - 【請求項１０】シールド（６）は部材（７）を支持し、
放射線源のハウジングを真空気密にシールする請求項９
記載の放射線源。 - 【請求項１１】放射線出口には、その吸収端が部材のＫ
α系列とＫβ系列の間にある材料でつくられたフィルタ
が配設された請求項１乃至10の何れか１項記載の放射線
源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3716618.2 | 1987-05-18 | ||
| DE19873716618 DE3716618A1 (de) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | Strahlenquelle zur erzeugung einer im wesentlichen monochromatischen roentgenstrahlung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63304557A JPS63304557A (ja) | 1988-12-12 |
| JP2747295B2 true JP2747295B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=6327798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63117155A Expired - Lifetime JP2747295B2 (ja) | 1987-05-18 | 1988-05-16 | 本質的に単色のｘ線を発生する放射線源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4903287A (ja) |
| EP (1) | EP0292055B1 (ja) |
| JP (1) | JP2747295B2 (ja) |
| AT (1) | ATE74690T1 (ja) |
| DE (2) | DE3716618A1 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0432568A3 (en) * | 1989-12-11 | 1991-08-28 | General Electric Company | X ray tube anode and tube having same |
| DE4017002A1 (de) * | 1990-05-26 | 1991-11-28 | Philips Patentverwaltung | Strahlenquelle fuer quasimonochromatische roentgenstrahlung |
| DE4215343A1 (de) * | 1992-05-09 | 1993-11-11 | Philips Patentverwaltung | Filterverfahren für ein Röntgensystem und Anordnung zur Durchführung eines solchen Filterverfahrens |
| US5433771A (en) * | 1994-04-25 | 1995-07-18 | Westinghouse Electric Corporation | Hot gas filtration system fail-safe and thermal regeneration device |
| DE19509006C2 (de) * | 1995-03-13 | 1998-11-05 | Siemens Ag | Röntgenröhre |
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