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WO2020261339A1 - Ｘ線発生管、ｘ線発生装置およびｘ線撮像装置 - Google Patents

Ｘ線発生管、ｘ線発生装置およびｘ線撮像装置 Download PDF

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WO2020261339A1
WO2020261339A1 PCT/JP2019/024986 JP2019024986W WO2020261339A1 WO 2020261339 A1 WO2020261339 A1 WO 2020261339A1 JP 2019024986 W JP2019024986 W JP 2019024986W WO 2020261339 A1 WO2020261339 A1 WO 2020261339A1
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ray
space
tube
anode
electron
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English (en)
French (fr)
Inventor
和哉 辻野
Original Assignee
キヤノンアネルバ株式会社
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Publication date
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Priority to EP19934767.5A priority patent/EP3971937B1/en
Priority to US16/864,199 priority patent/US10841515B1/en
Priority to TW109120001A priority patent/TWI731717B/zh
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
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    • H01J35/00—X-ray tubes
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    • H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • H01J35/18—Windows
    • H01J35/186—Windows used as targets or X-ray converters

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray generator, an X-ray generator, and an X-ray image pickup device.
  • the X-ray generator is used, for example, in an X-ray imaging device that images an object to be examined by X-rays.
  • Patent Document 1 describes an X-ray generating tube that generates X-rays.
  • the X-ray generator described in Patent Document 1 has a cathode, a target, a first control grid arranged between the cathode and the target, and a second control grid arranged between the first control grid and the target. Includes control grid.
  • the second control grid has an aperture limiting element that suppresses the spread of electron beams. The electron beam size can be reduced by providing the aperture limiting element.
  • the first aspect of the present invention relates to an X-ray generator including an electron gun and an anode having a target for generating X-rays when electrons from the electron gun collide, and the electron gun is an electron emitting unit.
  • the focusing electrode includes a cathode having an anode, an extraction electrode for drawing out electrons emitted from the electron emitting portion, and a focusing electrode for focusing the electrons drawn by the extraction electrode, and the focusing electrode has a first portion having a tube shape.
  • the first portion has a tip facing the anode
  • the second portion has a facing surface facing the anode, including a second portion arranged inside the first portion.
  • the facing surface has an electron passage hole for passing electrons from the electron emitting portion, and the distance between the tip portion and the anode is smaller than the distance between the facing surface and the anode, and the tip portion
  • the thermal conductivity of is smaller than the thermal conductivity of the second part.
  • the second aspect of the present invention relates to an X-ray generator, and the X-ray generator includes an X-ray generator on the first side surface and a drive circuit for driving the X-ray generator.
  • the third side surface of the present invention includes an X-ray generator on the second side surface and an X-ray detection device that detects X-rays emitted from the X-ray generator and transmitted through an object.
  • the cross-sectional view which shows typically the structure of the electron gun of 1st Embodiment of this invention.
  • the figure which illustrates the BB' cross section in FIG. The figure which illustrates the cross section of AA' in FIG.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of the X-ray generator tube 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the X-ray generating tube 1 may include an electron gun EG, an anode 93 having a target 933 that generates X-rays when electrons from the electron gun EG collide with each other, and an insulating tube 92.
  • the anode 93 is arranged so as to block one of the two open ends of the insulating tube 92, and the closing including the electron gun EG so as to close the other of the two open ends of the insulating tube 92.
  • Member 91 can be arranged.
  • the anode 93 may include a target 933, a target holding plate 932 that holds the target 933, and an electrode 931 that holds the target holding plate 932.
  • the electrode 931 is electrically connected to the target 933 and gives a potential to the target 933.
  • the target 933 generates X-rays when electrons from the electron gun EG collide with the target 933.
  • the generated X-rays pass through the target holding plate 932 and are radiated to the outside of the X-ray generation tube 1.
  • the anode 93 may be maintained at, for example, a ground potential, but may be maintained at another potential.
  • the target 933 may be made of a material having a high melting point and high X-ray generation efficiency, such as tungsten, tantalum or molybdenum.
  • the target holding plate 932 may be made of, for example, a material that easily transmits X-rays, such as beryllium or diamond.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the X-ray generator tube 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the electron gun EG and the anode 93 are shown close to each other, but the electron gun EG and the anode 93 may be arranged more apart.
  • the electron gun EG has a cathode 10 having an electron emitting portion that emits electrons, an extraction electrode 30 that draws out the electrons emitted from the electron emitting portion, and a focusing electrode 40 that focuses the electrons drawn by the extraction electrode 30.
  • the cathode 10 may have, for example, an oxide cathode, an impregnated cathode, a thermal filament, or the like as an electron emitting portion.
  • Electrons can be emitted by heating the cathode 10.
  • the extraction electrode 30 has a passage hole 32 through which electrons pass.
  • the electron gun EG may include a gate electrode 20 between the cathode 10 and the extraction electrode 30.
  • the gate electrode 20 has a passage hole 22 through which electrons pass.
  • the focusing electrode 40 has a first portion 41 having a tube shape and an electron passage hole 422 extending inward in the tube radial direction from the first portion 41 and selectively passing electrons near the center of the electron beam.
  • the second part 42 may be included.
  • the first portion 41 and the second portion 42 are electrically connected to each other and can be given the same potential. Alternatively, the first portion 41 and the second portion 42 may be isolated from each other and given different potentials.
  • the second portion 42 may have an inner side surface (LW1) located on the side of the cathode 10 and an opposing surface UP1 which is a surface opposite to the inner side surface and faces the anode 93.
  • the first portion 41 may have a tip E2 facing the anode 93.
  • the second portion 42 includes the plate portion 421, and the facing surface UP1 may be provided on the plate portion 421.
  • the plate portion 421 or the facing surface UP1 may have an electron passing hole 422 that suppresses the spread of electron beams from the electron emitting portion of the cathode 10.
  • the distance between the tip E2 of the first portion 41 and the anode 93 is smaller than the distance between the facing surface UP1 of the second portion 42 and the anode 93.
  • the thermal conductivity of the tip portion E2 is smaller than the thermal conductivity of the second portion 42 (plate portion 421).
  • the first portion 41 and the anode 93 are formed during the manufacturing or initial adjustment of the X-ray generating tube 1.
  • a voltage higher than the X-ray generation electron acceleration voltage applied when driving the X-ray generation tube 1 a minute convex portion that may exist on the surface of the tip portion E2 is easily heated by heat. Can be destroyed. As a result, it is possible to suppress the emission of electrons from the tip E2 when the X-ray generating tube 1 is used (when X-rays are generated).
  • the thermal conductivity of the tip portion E2 is smaller than the thermal conductivity of the second portion 42 (plate portion 421) (that is, the thermal conductivity of the second portion 42 is larger than the thermal conductivity of the tip portion E2).
  • the first part 41 is made of stainless steel and the second part 42 is made of molybdenum or a molybdenum alloy.
  • the stainless steel constituting the first portion 41 may be, for example, SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L or the like.
  • the thermal conductivity of these stainless steels can be 13.8 to 27.2 (W / (m ⁇ ° C)) at 100 ° C.
  • the thermal conductivity of molybdenum is 128 (W / (m ⁇ ° C)) at 300K.
  • the first portion 41 may be composed of stainless steel, and the second portion 42 may be composed of tungsten, tungsten alloy, copper, copper alloy, tantalum, tantalum alloy, niobium, niobium alloy, or the like.
  • the first portion 41 may be made of stainless steel and the second portion 42 may be made of silicon carbide.
  • the first part 41 and the second part 42 can be electrically connected.
  • the first portion 41 and the extraction electrode 30 can be electrically connected.
  • a gate electrode 20 having a passage hole 22 through which electrons pass may be arranged between the cathode 10 and the extraction electrode 30.
  • the gate electrode 20 may be given a potential lower than the potential given to the cathode 10.
  • the second part 42 may define at least a part of the columnar first space SP1.
  • a part of the columnar first space SP1 is defined by the second portion 42, and another part of the columnar first space SP1 is defined by the inner surface IS1 of the first portion 41.
  • the extraction electrode 30 forms yet another part of the columnar first space SP1.
  • the first space SP1 may have, for example, a cylindrical shape.
  • the facing surface UP1 of the second portion 42 and the inner surface IS1 of the first portion 41 may define at least a part of the second space SP2.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the X-ray generator tube 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates the BB'cross section in FIG.
  • FIG. 5 illustrates a first example of the AA'cross section in FIG.
  • the electron gun EG and the anode 93 are shown close to each other, but the electron gun EG and the anode 93 may be arranged more apart. Matters not mentioned as the second embodiment may follow the first embodiment.
  • the electron gun EG has a cathode 10 having an electron emitting portion that emits electrons, an extraction electrode 30 that draws out the electrons emitted from the electron emitting portion, and a focusing electrode 40 that focuses the electrons drawn by the extraction electrode 30.
  • the cathode 10 can emit electrons as an electron emitting unit, for example, by being heated by a heater arranged in the vicinity.
  • the extraction electrode 30 has a passage hole 32 through which electrons pass.
  • the electron gun EG may include a gate electrode 20 between the cathode 10 and the extraction electrode 30.
  • the gate electrode 20 has a passage hole 22 through which electrons pass.
  • the focusing electrode 40 may include a first portion 41 having a tube shape and a second portion 42 arranged inside the first portion 41.
  • the second portion 42 may have a cathode side surface (cathode side surface) located on the side of the cathode 10 and an anode side surface (anode side surface) opposite to the cathode side surface.
  • the cathode side surface of the second portion 42 may have a first surface LW1 and a second surface LW2 having an angle with the first surface LW1.
  • the anode side surface of the second portion 42 has an angle with the third surface UP1 (opposing surface) opposite to the first surface LW1 and the third surface (opposing surface) UP1 opposite to the second surface LW2. It may have a fourth surface UP2 (outer surface).
  • At least a part of the first space SP1 can be defined by the first surface LW1 and the second surface LW2 of the second part 42.
  • the second portion 42 (the first surface LW1 and the second surface LW2) defines at least a part of the columnar (for example, columnar) first space SP1 inside the second portion 42. sell.
  • the second space SP2 can be defined by the third surface (opposing surface) UP1 of the second portion 42 and the inner surface IS1 of the first portion 41.
  • a part of the third space SP3 can be defined by the fourth surface UP2 (outer surface) of the second portion 42 and the inner surface IS1 of the first portion 41.
  • the second portion 42 may have an electron passage hole 422 through which electrons pass, and a communication portion 431 that communicates the first space SP1 and the third space SP3.
  • the communication portion 431 is formed by the inner space of the second portion 42 (first space SP1), the outer surfaces UP1 and UP2 of the second portion 42, and the inner surface IS1 of the first portion 41. It communicates with the space (second space SP2 and third space SP3).
  • the second portion 42 may have a plate portion 421 having an electron passing hole 422 and a tube-shaped portion 43 having a tube shape. In another aspect, one end of the tube shaped portion 43 may be connected to the plate portion 421.
  • the focusing electrode 40 may further include a connecting portion 44 that connects the other end of the tube-shaped portion 43 and the first portion 41.
  • the connecting portion 44 may be made of a conductive member or an insulator.
  • the communication portion 431 of the second portion 42 can communicate the first space SP1 and the second space SP2 via the third space SP3.
  • the communication portion 431 may be provided in the pipe-shaped portion 43.
  • the first portion 41 and the second portion 42 may be configured to have a coaxial structure with respect to the axis AX.
  • the first portion 41 may include a cylindrical portion about the axis AX as a central axis.
  • the second portion 42 may include a cylindrical portion about the axis AX as a central axis.
  • the first portion 41 may be arranged so as to surround the side of the second portion 42 over the entire circumference.
  • the first portion 41 may be arranged so as to surround the second portion 42 over the entire circumference in any of the cross sections orthogonal to the axis AX so as to cut the second portion 42.
  • the first portion 41 may be arranged so as to surround the communication portion 431 of the second portion 42.
  • the first portion 41 may be arranged so as to surround the communicating portion 431 of the second portion 42 in any of the cross sections orthogonal to the axis AX so as to cut the communicating portion 431 of the second portion 42.
  • the above configuration is effective for suppressing a discharge between the second portion 42 of the focusing electrode 40 and a member (not shown) that may be arranged outside the focusing electrode 40. This is particularly advantageous when the second portion 42 has a portion having a small radius of curvature (a portion having a large curvature) that can induce a discharge.
  • the first space SP1 can be defined by the extraction electrode 30 in addition to the second portion 42.
  • the first space SP1 communicates with the second space SP2 through the electron passage hole 422 and the communication portion 431 instead of the closed space. Further, the first space SP1 communicates with the space on the side of the cathode 10 through the passage hole 32.
  • the first part 41 and the second part 42 are electrically connected to each other and can be given the same potential.
  • the first portion 41, the second portion 42, and the connecting portion 44 may be electrically connected to each other and given the same potential.
  • the extraction electrode 30 may be electrically connected to the second portion 42, or may be electrically insulated from the second portion 42 and given a potential different from the potential given to the second portion 42. Good.
  • the extraction electrode 30 is fixed to the focusing electrode 40.
  • the plate portion 421 provided in the second portion 42 of the focusing electrode 40 limits the diameter of the electron beam reaching the second space SP2. Only the electrons that have passed through the electron passage holes 422 provided in the plate portion 421 form an electron beam that reaches the second space SP2. Other electrons collide with the plate portion 421 and are absorbed by the plate portion 421. By providing the plate portion 421 having the electron passage hole 422 in the second portion 42, the electron beam emitted from the electron gun EG can be focused in a smaller region.
  • the gas When the electrons from the cathode 10 collide with the first surface LW1 of the plate portion 421, the gas is released from the first surface LW1 and the gas stays in the first space SP1 for a long time, the electrons from the cathode 10 become gas. The probability of collision increases.
  • the gas can be ionized by the collision of electrons with the gas. The ions generated in this way are accelerated toward the cathode 10 and can collide with the cathode 10. This can cause the cathode 10 to deteriorate.
  • a communication portion 431 that communicates the first space SP1 and the second space SP2 is provided in the second portion 42.
  • the communication portion 431 may be arranged at a position where electrons are not incident on the communication portion 431 or at a position where electrons are unlikely to be incident on the communication portion 431. From another point of view, the communication unit 431 may be arranged at a position that does not allow electrons to pass through.
  • the communication unit 431 enables the gas that can be generated in the first space SP1 to be rapidly discharged from the first space SP1 to the second space SP2, which functions to suppress deterioration of the cathode 10.
  • the focusing electrode 40 may be configured such that a linear path via a communication portion 431 exists between a region of the plate portion 421 where electrons can collide and the inner surface IS1 of the first portion 41.
  • the focusing electrode 40 may be configured such that a linear path is provided between the electron passage hole 422 provided in the plate portion 421 and the inner side surface IS1 of the first portion 41 via the communication portion 431.
  • Such a configuration allows the gas to be rapidly discharged into the second space SP2 (or the third space SP3), which can be generated by the collision of electrons with the plate portion 421.
  • the first portion 41 has a tip portion (first end portion) E2 on the side of the electron emitting portion of the cathode 10 and a rear end portion (second end portion) E1 on the opposite side of the tip portion E2, and has a rear end.
  • the portion E1 may be configured to have no corners. Such a configuration is effective for suppressing a discharge between the first portion 41 and a member that can be arranged outside the first portion 41.
  • FIG. 6 shows the configuration of the X-ray generator 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the X-ray generator 100 may include the above-mentioned X-ray generator tube 1 and a drive circuit 3 for driving the X-ray generator tube 1.
  • the X-ray generator 100 may further include a booster circuit 2 that supplies a boosted voltage to the drive circuit 3.
  • the X-ray generator 100 may further include a storage container 4 for accommodating the X-ray generator tube 1, the drive circuit 3, and the booster circuit 2.
  • the storage container 4 can be filled with insulating oil.
  • FIG. 7 shows the configuration of the X-ray imaging apparatus 200 according to the embodiment of the present invention.
  • the X-ray imaging device 200 may include an X-ray generator 100 and an X-ray detection device 110 that detects the X-ray 104 emitted from the X-ray generator 100 and transmitted through the object 106.
  • the X-ray imaging device 200 may further include a control device 120 and a display device 130.
  • the X-ray detector 110 may include an X-ray detector 112 and a signal processing unit 114.
  • the control device 120 can control the X-ray generator 100 and the X-ray detector 110.
  • the X-ray detector 112 detects or images the X-ray 104 emitted from the X-ray generator 100 and transmitted through the object 106.
  • the signal processing unit 114 may process the signal output from the X-ray detector 112 and supply the processed signal to the control device 120.
  • the control device 120 causes the display device 130 to display an image based on the signal supplied from the

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Abstract

Ｘ線発生装置は、電子銃と、前記電子銃からの電子が衝突することによってＸ線を発生するターゲットを有するアノードとを備える。前記電子銃は、電子放出部を有するカソードと、前記電子放出部から放出された電子を引き出す引出電極と、前記引出電極によって引き出された電子を集束させる集束電極とを含む。前記集束電極は、管形状を有する第１部分と、前記第１部分の内側に配置された第２部分とを含む。前記第１部分は、前記アノードに対面する先端部を有し、前記第２部分は、前記アノードに対向する対向面を有し、前記対向面は、前記電子放出部からの電子を通過させる電子通過孔を有する。前記先端部と前記アノードとの距離は、前記対向面と前記アノードとの距離より小さい。前記先端部の熱伝導率は、前記第２部分の熱伝導率より小さい。

Description

Ｘ線発生管、Ｘ線発生装置およびＸ線撮像装置
　本発明は、Ｘ線発生管、Ｘ線発生装置およびＸ線撮像装置に関するものである。
　Ｘ線発生装置は、例えば、Ｘ線によって被検物を撮像するＸ線撮像装置において利用されている。特許文献１には、Ｘ線を発生するＸ線発生管が記載されている。特許文献１に記載されたＸ線発生管は、カソードと、ターゲットと、カソードとターゲットとの間に配置された第１制御グリッドと、第１制御グリッドとターゲットとの間に配置された第２制御グリッドとを含む。第２制御グリッドは、電子線の拡がりを抑制する開口制限素子を有する。開口制限素子を設けることによって電子線寸法を縮小させることができる。
特開２００７－２６５９１７号公報
　しかしながら、Ｘ線発生管に上記のような開口制限素子を設けてＸ線焦点寸法を微小化させたところ、Ｘ線焦点寸法が安定しないという新たな問題が生じた。
　本発明の第１側面は、電子銃と、前記電子銃からの電子が衝突することによってＸ線を発生するターゲットを有するアノードとを備えるＸ線発生管に係り、前記電子銃は、電子放出部を有するカソードと、前記電子放出部から放出された電子を引き出す引出電極と、前記引出電極によって引き出された電子を集束させる集束電極とを含み、前記集束電極は、管形状を有する第１部分と、前記第１部分の内側に配置された第２部分とを含み、前記第１部分は、前記アノードに対面する先端部を有し、前記第２部分は、前記アノードに対向する対向面を有し、前記対向面は、前記電子放出部からの電子を通過させる電子通過孔を有し、前記先端部と前記アノードとの距離は、前記対向面と前記アノードとの距離より小さく、前記先端部の熱伝導率は、前記第２部分の熱伝導率より小さい。
　本発明の第２側面は、Ｘ線発生装置に係り、前記Ｘ線発生装置は、前記第１側面のＸ線発生管と、前記Ｘ線発生管を駆動する駆動回路と、を含む。
　本発明の第３側面は、前記第２側面のＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から放射され物体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、を備える。
本発明の一実施形態のＸ線発生装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第１実施形態の電子銃の構成を模式的に示す断面図。 本発明の第２実施形態の電子銃の構成を模式的に示す断面図。 図３におけるＢ－Ｂ’断面を例示する図。 図３におけるＡ－Ａ’断面を例示する図。 本発明の一実施形態のＸ線発生装置の構成を模式的に示す断面図。 本発明の一実施形態のＸ線撮像装置の構成を示す図。
　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
　図１には、本発明の一実施形態のＸ線発生管１の構成が模式的に示されている。Ｘ線発生管１は、電子銃ＥＧと、電子銃ＥＧからの電子が衝突することによってＸ線を発生するターゲット９３３を有するアノード９３と、絶縁管９２とを備えうる。Ｘ線発生管１は、絶縁管９２の２つの開口端の一方を閉塞するようにアノード９３が配置され、絶縁管９２の２つの開口端の他方を閉塞するように、電子銃ＥＧを含む閉塞部材９１が配置されうる。
　アノード９３は、ターゲット９３３と、ターゲット９３３を保持するターゲット保持板９３２と、ターゲット保持板９３２を保持する電極９３１とを含みうる。電極９３１は、ターゲット９３３に電気的に接続されていて、ターゲット９３３に電位を与える。ターゲット９３３は、電子銃ＥＧからの電子がターゲット９３３に衝突することによってＸ線を発生する。発生したＸ線は、ターゲット保持板９３２を透過してＸ線発生管１の外部に放射される。アノード９３は、例えば、接地電位に維持されうるが、他の電位に維持されてもよい。ターゲット９３３は、融点が高く、Ｘ線の発生効率が高い材料、例えば、タングステン、タンタルまたはモリブデン等で構成されうる。ターゲット保持板９３２は、例えば、Ｘ線を透過し易い材料、例えば、ベリリウム、ダイヤモンド等で構成されうる。
　図２には、本発明の第１実施形態のＸ線発生管１の構成が模式的に示されている。図２では、電子銃ＥＧとアノード９３とが近接して示されているが、電子銃ＥＧとアノード９３とは、より離隔して配置されうる。電子銃ＥＧは、電子を放出する電子放出部を有するカソード１０と、該電子放出部から放出された電子を引き出す引出電極３０と、引出電極３０によって引き出された電子を集束させる集束電極４０とを備えうる。カソード１０は、電子放出部として、例えば、酸化物カソード、含浸型カソード、又は、熱フィラメント等を有しうる。カソード１０を加熱することによって電子が放出されうる。引出電極３０は、電子を通過させる通過孔３２を有する。電子銃ＥＧは、カソード１０と引出電極３０との間にゲート電極２０を備えてもよい。ゲート電極２０は、電子を通過させる通過孔２２を有する。
　集束電極４０は、管形状を有する第１部分４１と、第１部分４１から管径方向内側に延在していて、電子線の中心付近の電子を選択的に通過させる電子通過孔４２２を有する第２部分４２とを含みうる。第１部分４１および第２部分４２は、互いに電気的に接続され、同一電位が与えられうる。あるいは、第１部分４１および第２部分４２は、互いに絶縁され、異なる電位が与えられてもよい。第２部分４２は、カソード１０の側に位置する内側面（ＬＷ１）と、該内側面と反対側の面であってアノード９３に対向する対向面ＵＰ１とを有しうる。第１部分４１は、アノード９３に対面する先端部Ｅ２を有しうる。第２部分４２は、板部４２１を含み、対向面ＵＰ１は、板部４２１に設けられうる。板部４２１あるいは対向面ＵＰ１は、カソード１０の電子放出部からの電子線の拡がりを抑制する電子通過孔４２２を有しうる。第１部分４１の先端部Ｅ２とアノード９３との距離は、第２部分４２の対向面ＵＰ１とアノード９３との距離より小さい。先端部Ｅ２の熱伝導率は、第２部分４２（板部４２１）の熱伝導率より小さい。

　先端部Ｅ２の熱伝導率が第２部分４２（板部４２１）の熱伝導率より小さい構成とすることによって、Ｘ線発生管１の製造時あるいは初期調整時において、第１部分４１とアノード９３との間に、Ｘ線発生管１の駆動時に印加するＸ線発生用電子加速電圧よりも高い電圧を印加することによって、先端部Ｅ２の表面に存在し得る微小な凸部を容易に熱によって破壊することができる。その結果、Ｘ線発生管１の使用時（Ｘ線の発生時）に先端部Ｅ２から電子が放出されることを抑制することができる。これにより、先端部Ｅ２から放出された電子が電極９３１のような部材、即ちターゲット９３３ではない箇所に衝突することによって当該箇所からＸ線が放射されることを抑制することができる。また、先端部Ｅ２の熱伝導率が第２部分４２（板部４２１）の熱伝導率より小さい構成（即ち、第２部分４２の熱伝導率が先端部Ｅ２の熱伝導率より大きい構成）とすることによって、Ｘ線発生管１の使用時（Ｘ線の発生時）において、第２部分４２への電子の衝突により第２部分４２で発生する熱を速やかに拡散させることができる。これにより、第２部分４２が熱によって変形することによる電子通過孔４２２の形状の変化を低減させることができ、微小化させたＸ線焦点寸法を安定化させることも可能となる。
　一例において、第１部分４１は、ステンレス鋼で構成され、第２部分４２は、モリブデンまたはモリブデン合金で構成される。第１部分４１を構成するステンレス鋼は、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等でありうる。これらのステンレス鋼の熱伝導率は、１００℃において１３．８～２７．２（Ｗ／（ｍ・℃））でありうる。モリブデンの熱伝導率は、３００Ｋにおいて１２８（Ｗ／（ｍ・℃））である。
　他の例において、第１部分４１は、ステンレス鋼で構成され、第２部分４２は、タングステン、タングステン合金、銅、銅合金、タンタル、タンタル合金、ニオブ、または、ニオブ合金等で構成されうる。更に他の例において、第１部分４１は、ステンレス鋼で構成され、第２部分４２は、炭化ケイ素で構成されうる。
　第１部分４１と第２部分４２とは、電気的に接続されうる。第１部分４１と引出電極３０とは、電気的に接続されうる。カソード１０と引出電極３０との間には、電子を通過させる通過孔２２を有するゲート電極２０が配置されうる。ゲート電極２０には、カソード１０に与えられる電位よりも低い電位が与えられうる。
　第２部分４２は、柱状の第１空間ＳＰ１の少なくとも一部を規定しうる。図２に示された例では、第２部分４２によって柱状の第１空間ＳＰ１の一部が規定され、第１部分４１の内側面ＩＳ１によって柱状の第１空間ＳＰ１の他の一部が規定され、引出電極３０によって柱状の第１空間ＳＰ１の更に他の一部が形成される。第１空間ＳＰ１は、例えば、円柱形状を有しうる。第２部分４２の対向面ＵＰ１と第１部分４１の内側面ＩＳ１とは、第２空間ＳＰ２の少なくとも一部を規定しうる。
　図３には、本発明の第２実施形態のＸ線発生管１の構成が模式的に示されている。図４には、図３におけるＢ－Ｂ’断面が例示されている。図５には、図３におけるＡ－Ａ’断面の第１の例が例示されている。図３では、電子銃ＥＧとアノード９３とが近接して示されているが、電子銃ＥＧとアノード９３とは、より離隔して配置されうる。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。
　電子銃ＥＧは、電子を放出する電子放出部を有するカソード１０と、該電子放出部から放出された電子を引き出す引出電極３０と、引出電極３０によって引き出された電子を集束させる集束電極４０とを備えうる。カソード１０は、電子放出部として、例えば、近傍に配置されたヒーターで加熱されることによって電子が放出されうる。引出電極３０は、電子を通過させる通過孔３２を有する。電子銃ＥＧは、カソード１０と引出電極３０との間にゲート電極２０を備えてもよい。ゲート電極２０は、電子を通過させる通過孔２２を有する。
　集束電極４０は、管形状を有する第１部分４１と、第１部分４１の内側に配置された第２部分４２とを含みうる。第２部分４２は、カソード１０の側に位置するカソード側面（カソード側の面）と、該カソード側面と反対側のアノード側面（アノード側の面）とを有しうる。第２部分４２の該カソード側面は、第１面ＬＷ１と、第１面ＬＷ１と角度を有する第２面ＬＷ２とを有しうる。第２部分４２の該アノード側面は、第１面ＬＷ１の反対側の第３面ＵＰ１（対向面）と、第２面ＬＷ２の反対側であって第３面（対向面）ＵＰ１と角度を有する第４面ＵＰ２（外側面）とを有しうる。
　第２部分４２の第１面ＬＷ１および第２面ＬＷ２によって第１空間ＳＰ１の少なくとも一部が規定されうる。他の観点において、第２部分４２（の第１面ＬＷ１および第２面ＬＷ２）は、第２部分４２の内側に、柱状（例えば、円柱状）の第１空間ＳＰ１の少なくとも一部を規定しうる。
　また、第２部分４２の第３面（対向面）ＵＰ１と第１部分４１の内側面ＩＳ１とによって、第２空間ＳＰ２が規定されうる。また、第２部分４２の第４面ＵＰ２（外側面）と第１部分４１の内側面ＩＳ１とによって、第３空間ＳＰ３の一部が規定されうる。第２部分４２は、電子を通過させる電子通過孔４２２と、第１空間ＳＰ１と第３空間ＳＰ３とを連通させる連通部４３１とを有しうる。他の観点において、連通部４３１は、第２部分４２の内側空間（第１空間ＳＰ１）と、第２部分４２の外側面ＵＰ１、ＵＰ２と第１部分４１の内側面ＩＳ１とによって形成される外側空間（第２空間ＳＰ２および第３空間ＳＰ３）とを連通させる。
　第２部分４２は、電子通過孔４２２を有する板部４２１と、管形状を有する管形状部４３とを有しうる。他の観点において、管形状部４３の一端は、板部４２１に接続されうる。集束電極４０は、管形状部４３の他端と第１部分４１とを接続する接続部４４を更に含みうる。接続部４４は、導電部材で構成されてもよいし、絶縁体で構成されてもよい。第２部分４２の連通部４３１は、第３空間ＳＰ３を介して第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを連通させうる。連通部４３１は、管形状部４３に設けられうる。
　第１部分４１および第２部分４２は、軸ＡＸに関して同軸構造を有するように構成されうる。第１部分４１は、軸ＡＸを中心軸とする円筒部を含みうる。第２部分４２は、軸ＡＸを中心軸とする円筒部を含みうる。第１部分４１は、第２部分４２の側方を全周にわたって取り囲むように配置されうる。あるいは、第１部分４１は、第２部分４２を切断するように軸ＡＸに直交する断面のいずれにおいても、第２部分４２を全周にわたって取り囲むように配置されうる。他の観点において、第１部分４１は、第２部分４２の連通部４３１を取り囲むように配置されうる。あるいは、第１部分４１は、第２部分４２の連通部４３１を切断するように軸ＡＸに直交する断面のいずれにおいても、第２部分４２の連通部４３１を取り囲むように配置されうる。以上のような構成は、集束電極４０の第２部分４２と、集束電極４０の外側に配置されうる不図示の部材との間における放電を抑制するために効果的である。これは、第２部分４２が、放電を誘発しうるような曲率半径が小さい部分（曲率が大きい部分）を有する場合に特に有利に作用する。
　一例において、第１空間ＳＰ１は、第２部分４２の他、引出電極３０によって規定されうる。第１空間ＳＰ１は、密閉空間ではなく、電子通過孔４２２および連通部４３１を介して第２空間ＳＰ２に連通する。また、第１空間ＳＰ１は、通過孔３２を介して、カソード１０の側の空間と連通する。
　第１部分４１および第２部分４２は、互いに電気的に接続され、同一電位が与えられうる。あるいは、第１部分４１、第２部分４２および接続部４４は、互いに電気的に接続され、同一電位が与えられうる。引出電極３０は、第２部分４２に電気的に接続されてもよいし、第２部分４２に対して電気的に絶縁され、第２部分４２に与えられる電位とは異なる電位が与えられてもよい。一例において、引出電極３０は、集束電極４０に固定されている。
　集束電極４０の第２部分４２に設けられた板部４２１は、第２空間ＳＰ２に至る電子線の径を制限する。板部４２１に設けられた電子通過孔４２２を通過した電子のみが第２空間ＳＰ２に至る電子線を構成する。他の電子は、板部４２１に衝突し、板部４２１によって吸収される。電子通過孔４２２を有する板部４２１を第２部分４２に設けることによって、電子銃ＥＧから放射される電子線をより小さい領域に集束させることができる。
　カソード１０からの電子が板部４２１の第１面ＬＷ１に衝突することによって第１面ＬＷ１からガスが放出され、ガスが第１空間ＳＰ１に長時間にわたって滞留すると、カソード１０からの電子がガスと衝突する確率が高まる。電子とガスとの衝突によってガスがイオン化されうる。このようにして発生するイオンは、カソード１０に向かって加速され、カソード１０に衝突しうる。これによってカソード１０が劣化しうる。
　そこで、第２実施形態の電子銃ＥＧでは、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを連通させる連通部４３１が第２部分４２に設けられている。連通部４３１は、それに対して電子が入射しない位置、あるいは、それに対して電子が入射する可能性が低い位置に配置されうる。他の観点において、連通部４３１は、電子を通過させない位置に配置されうる。連通部４３１は、第１空間ＳＰ１において発生しうるガスが速やかに第１空間ＳＰ１から第２空間ＳＰ２に排出されることを可能にし、これは、カソード１０の劣化を抑制するように機能する。
　集束電極４０は、板部４２１のうち電子が衝突しうる領域と第１部分４１の内側面ＩＳ１との間に連通部４３１を介した直線経路が存在するように構成されてもよい。あるいは、集束電極４０は、板部４２１に設けられた電子通過孔４２２と第１部分４１の内側面ＩＳ１との間に連通部４３１を介した直線経路が存在するように構成されてもよい。このような構成は、板部４２１に対する電子の衝突によって発生しうるがガスが速やかに第２空間ＳＰ２（あるいは第３空間ＳＰ３）に排出されることを可能にする。
　第１部分４１は、カソード１０の電子放出部の側の先端部（第１端部）Ｅ２と、先端部Ｅ２の反対側の後端部（第２端部）Ｅ１とを有し、後端部Ｅ１は、角部を有しないように構成されうる。このような構成は、第１部分４１とその外側に配置されうる部材との間における放電を抑制するために効果的である。
　図６には、本発明の一実施形態のＸ線発生装置１００の構成が示されている。Ｘ線発生装置１００は、上記のＸ線発生管１と、Ｘ線発生管１を駆動する駆動回路３とを備えうる。Ｘ線発生装置１００は、駆動回路３に昇圧された電圧を供給する昇圧回路２を更に備えうる。Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線発生管１、駆動回路３および昇圧回路２を収納する収納容器４を更に備えうる。収納容器４の中には、絶縁油が充填されうる。
　図７には、本発明の一実施形態のＸ線撮像装置２００の構成が示されている。Ｘ線撮像装置２００は、Ｘ線発生装置１００と、Ｘ線発生装置１００から放射され物体１０６を透過したＸ線１０４を検出するＸ線検出装置１１０を備えうる。Ｘ線撮像装置２００は、制御装置１２０および表示装置１３０を更に備えてもよい。Ｘ線検出装置１１０は、Ｘ線検出器１１２と、信号処理部１１４とを含みうる。制御装置１２０は、Ｘ線発生装置１００およびＸ線検出装置１１０を制御しうる。Ｘ線検出器１１２は、Ｘ線発生装置１００から放射され物体１０６を透過したＸ線１０４を検出あるいは撮像する。信号処理部１１４は、Ｘ線検出器１１２から出力される信号を処理して、処理された信号を制御装置１２０に供給しうる。制御装置１２０は、信号処理部１１４から供給される信号に基づいて、表示装置１３０に画像を表示させる。
　発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

Claims (13)

  1. 　電子銃と、前記電子銃からの電子が衝突することによってＸ線を発生するターゲットを有するアノードとを備えるＸ線発生管置であって、
    　前記電子銃は、電子放出部を有するカソードと、前記電子放出部から放出された電子を引き出す引出電極と、前記引出電極によって引き出された電子を集束させる集束電極とを含み、
    　前記集束電極は、管形状を有する第１部分と、前記第１部分の内側に配置された第２部分とを含み、前記第１部分は、前記アノードに対面する先端部を有し、前記第２部分は、前記アノードに対向する対向面を有し、前記対向面は、前記電子放出部からの電子を通過させる電子通過孔を有し、
    　前記先端部と前記アノードとの距離は、前記対向面と前記アノードとの距離より小さく、
    　前記先端部の熱伝導率は、前記第２部分の熱伝導率より小さい、
    　ことを特徴とするＸ線発生管。
  2. 　前記第１部分は、前記先端部を含む円筒形状部を含み、前記第２部分は、前記電子通過孔を有する円盤形状部を含む、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生管。
  3. 　前記第１部分と前記第２部分とは、電気的に接続されている、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線発生管。
  4. 　前記第１部分と前記引出電極とは、電気的に接続されている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
  5. 　前記カソードと前記引出電極との間に配置されたゲート電極を更に備える、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
  6. 　前記ゲート電極には、前記カソードに与えられる電位よりも低い電位が与えられる、
    　ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生管。
  7. 　前記第１部分は、ステンレス鋼で構成され、前記第２部分は、モリブデンで構成される、
    　ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
  8. 前記第２部分は、柱状の第１空間の少なくとも一部を規定し、前記第１部分の内側面および前記第２部分の前記対向面は、第２空間の少なくとも一部を規定し、
    　前記第２部分は、前記第１空間と前記第２空間とを連通させる連通部とを有する、
    　ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＸ線発生管。
  9. 　前記第１部分は、前記連通部を取り囲んでいる、
    　ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線発生管。
  10. 　前記第２部分は、前記電子通過孔を有する板部と、管形状を有する管形状部とを有し、前記管形状部の一端が前記板部に接続され、
    　前記連通部は、前記管形状部に設けられている
    　ことを特徴とする請求項８又は９に記載のＸ線発生管。
  11. 　前記管形状部の外側面と前記第１部分の前記内側面との間に第３空間が規定され、前記第２部分の前記連通部は、前記第３空間を介して前記第１空間と前記第２空間とを連通させる、
    　ことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線発生管。
  12. 　請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のＸ線発生管と、
    　前記Ｘ線発生管を駆動する駆動回路と、
    　を含むことを特徴とするＸ線発生装置。
  13. 　請求項１２に記載のＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から放射され物体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、を備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
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