マルチＸ線発生装置
【課題】 制御性の優れたマルチＸ線ビームの形成を小型の装置により可能とする。
【解決手段】 マルチ電子ビーム発生部１２のマルチ電子放出素子１５から発生した電子ビームｅは、レンズ電極１９によるレンズ作用を受け、アノード電極２０の透過型ターゲット１３の部分で最終電位の高さに加速される。ターゲット１３で発生したマルチＸ線ビームｘは真空内Ｘ線遮蔽板２３、Ｘ線取出部２４を通り、更に壁部２５のＸ線取出窓２７から大気中に取り出される。
【解決手段】 マルチ電子ビーム発生部１２のマルチ電子放出素子１５から発生した電子ビームｅは、レンズ電極１９によるレンズ作用を受け、アノード電極２０の透過型ターゲット１３の部分で最終電位の高さに加速される。ターゲット１３で発生したマルチＸ線ビームｘは真空内Ｘ線遮蔽板２３、Ｘ線取出部２４を通り、更に壁部２５のＸ線取出窓２７から大気中に取り出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線源を用いた医療機器や産業機器分野の非破壊Ｘ線撮影、診断応用等に使用するマルチＸ線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線管球は電子源に熱電子源を用いたものであり、高温度に加熱したフィラメントから放出される熱電子をウエネルト電極、引出電極、加速電極、及びレンズ電極を通して、電子ビームを高エネルギに加速する。そして、所望の形状に電子ビームを成形した後に、金属から成るＸ線ターゲットに照射してＸ線を発生させている。
【０００３】
近年、この熱電子源に代る電子源として冷陰極型電子源が開発され、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の応用として広く研究されている。冷陰極の代表的なものとして、数１０ｎｍの針の先端に高電界を掛けて電子を取り出すスピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型タイプの電子源が知られている。更に、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を材料とした電子放出エミッタや、ガラス基板の表面にｎｍオーダの微細構造を形成して、電子を放出する表面伝導型電子源がある。
【０００４】
これらの電子源の応用として、スピント型電子源やカーボンナノチューブ型電子源を用いて単一の電子ビームを形成してＸ線を取り出すことが、特許文献１、２に提案されている。そして、これらの冷陰極電子源を複数用いてマルチ電子源からの電子ビームをＸ線ターゲット上に照射してＸ線を発生させることも、特許文献３、非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８０８９４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２９７８４号公報
【特許文献３】特開平８−２６４１３９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８６，１８４１０４（２００５），Ｊ．Ｚｈａｎｇ「Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｘ−ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒｓ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４は従来のマルチ電子ビームを用いたＸ線発生方式の構成図である。マルチ電子放出素子から成る複数の電子源により電子ビームｅを発生する真空室１内において、電子ビームｅをターゲット２に照射してＸ線を発生し、発生したＸ線をそのまま大気中に取り出している。しかし、ターゲット２から発生するＸ線は真空内で全方向に発散する。このため、大気内Ｘ線遮蔽板３のＸ線取出窓４から放射されるＸ線は、隣接したＸ線源から放射したＸ線が同じＸ線取出窓４を透過するため、独立したマルチＸ線ビームｘを形成することが難しい。
【０００８】
また図１５に示すように、真空室１の壁部５に１個の大気内Ｘ線遮蔽板６を設けて、Ｘ線取出窓４からＸ線を大気側に取り出す際に、発散Ｘ線ｘ１の中で被検体Ｐへの照射に不要な漏洩Ｘ線ｘ２が多く放射する問題がある。更に、従来の単一のＸ線源と異なり、マルチ電子放出素子から成る複数の電子源を用いているため、一様な強度のマルチＸ線ビームを形成することが困難である。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、コンパクトで散乱Ｘ線が少なく、均一性に優れたマルチＸ線ビームが形成できるマルチＸ線発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るマルチＸ線発生装置の技術的特徴は、マルチ電子放出素子と、該マルチ電子放出素子から放出したマルチ電子ビームを加速する加速手段と、該マルチ電子ビームを照射するターゲットとから成るＸ線発生装置において、前記ターゲットを前記マルチ電子ビームに対応して設け、前記ターゲットはＸ線遮蔽手段を備え、前記ターゲットから発生するＸ線をマルチＸ線ビームとして大気中に取り出し可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るマルチＸ線発生装置によれば、マルチ電子放出素子を用いたマルチＸ線源により、Ｘ線の発散角が制御された散乱と漏洩Ｘ線の少ないマルチＸ線ビームを形成することができる。また、このマルチＸ線ビームを用いて、ビームの均一性が優れた小型化したＸ線撮影装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１のマルチＸ線源本体の構成図である。
【図２】素子基板の平面図である。
【図３】スピント型素子の構成図である。
【図４】カーボンナノチューブ型素子の構成図である。
【図５】表面伝導型素子の構成図である。
【図６】マルチ電子放出素子の電圧電流特性のグラフ図である。
【図７】Ｘ線遮蔽板を備えたマルチ透過型ターゲットの構成図である。
【図８】透過型ターゲットの構成図である。
【図９】Ｘ線遮蔽板を備えたマルチ透過型ターゲットの構成図である。
【図１０】Ｘ線・反射電子線遮蔽板を備えた透過型ターゲットの構成図である。
【図１１】Ｘ線遮蔽板にテーパ状のＸ線取出部を設けた構成図である。
【図１２】実施例２の反射型ターゲットによるマルチＸ線源本体の斜視図である。
【図１３】実施例３のマルチＸ線撮影装置の構成図である。
【図１４】従来のマルチＸ線源の構成図である。
【図１５】従来のマルチＸ線源の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を図１〜図１３に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１はマルチＸ線源本体１０の構成図であり、真空室１１内にはマルチ電子ビーム発生部１２、透過型ターゲット１３が配置されている。マルチ電子ビーム発生部１２は、素子基板１４と、その上に複数個のマルチ電子放出素子１５が配列された素子アレイ１６により構成され、電子放出素子１５は駆動信号部１７により駆動が制御されるようになっている。電子放出素子１５から発生するマルチ電子ビームｅを制御するために絶縁体１８に固定されたレンズ電極１９とアノード電極２０が設けられ、これらの電極１９、２０に高電圧導入部２１、２２を介して高電圧が供給されている。
【００１５】
発生したマルチ電子ビームｅが衝突する透過型ターゲット１３は、マルチ電子ビームｅに対応して離散的に配置されている。更に、ターゲット１３に重金属から成る真空内Ｘ線遮蔽板２３が設けられ、この真空内Ｘ線遮蔽板２３にＸ線取出部２４が設けられ、その前方の真空室１１の壁部２５にはＸ線透過膜２６を備えたＸ線取出窓２７が設けられている。
【００１６】
マルチ電子放出素子１５から発生した電子ビームｅは、レンズ電極１９によるレンズ作用を受け、アノード電極２０の透過型ターゲット１３の部分で最終電位の高さに加速される。ターゲット１３で発生したＸ線ビームｘはＸ線取出部２４を通り、更にＸ線取出窓２７から大気中に取り出される。
【００１７】
マルチ電子放出素子１５は図２に示すように素子アレイ１６上に二次元的に配列されている。近年のナノテクノロジの進歩に伴って、決められた位置にｎｍサイズの微細な構造体をデバイスプロセスによって形成することが可能であり、電子放出素子１５はこのナノテクノロジ技術を使って製作されている。また、これらの電子放出素子１５のそれぞれは、駆動信号部１７を介して後述する駆動信号Ｓ１、Ｓ２によって個別に電子放出量の制御が行われる。このことは、駆動信号Ｓ１、Ｓ２のマトリックス信号により素子アレイ１６の電子放出量を個別に制御することで、マルチＸ線ビームのオン／オフを制御できることになる。
【００１８】
図３はスピント型のマルチ電子放出素子１５の構成図である。Ｓｉを材料とした素子基板３１上に絶縁体３２と引出電極３３が設けられ、その中心のμｍサイズの溝に金属や半導体材料から成る先端径が数１０ｎｍの円錐状のエミッタ３４がデバイス製作のプロセスを用いて形成されている。
【００１９】
図４はカーボンナノチューブ型のマルチ電子放出素子１５の構成図である。エミッタ３５の材料として、数１０ｎｍの微細な構造体から成るカーボンナノチューブを用いたものであり、エミッタ３５が引出電極３６の中心に形成されている。
【００２０】
これらのスピント型素子とカーボンナノチューブ型素子は、引出電極３３、３６に数１０〜数１００Ｖの電圧を印加することで、エミッタ３４、３５の先端に高電界が印加され、電界放出現象によって電子ビームｅが放出される。
【００２１】
更に、図５は表面伝導型のマルチ電子放出素子１５の構成図を示し、ガラス素子基板３１の上に形成した薄膜電極３７の隙間に、ナノ粒子から成る微細な構造体がエミッタ３８とされている。この表面伝導型素子は電極間に１０数Ｖの電圧を印加することで、電極間の微粒子で形成された微細なギャップに高電界が印加され、それによって伝導電子が発生する。同時に、真空中に電子ビームｅが放出され、比較的低電圧で電子放出を制御することができる。
【００２２】
図６はこれらのスピント型素子、カーボンナノチューブ型素子、表面伝導型素子の電圧電流特性を示している。一定の放射電流を得るためには、平均の駆動電圧Ｖｏに対して補正電圧ΔＶの補正した電圧を、駆動電圧としてマルチ電子放出素子１５に供給することで、電子放出素子１５のエミッション電流のばらつきを補正することができる。
【００２３】
上述の電子放出素子以外のマルチＸ線ビーム発生用の電子源として、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）型素子、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型素子が適用である。更には、半導体のＰＮ接合、ショットキー接合型等の冷陰極型電子源の適用が可能である。
【００２４】
このような冷陰極型電子放出素子を電子源としたＸ線発生装置は、カソードを加熱せずに室温で、しかも電子放出素子に低電圧を供給することで電子が放出するので、Ｘ線発生のための待ち時間は必要はない。また、カソード加熱のための電力を必要としないため、マルチＸ線源を構成しても低消費電力型Ｘ線源を造ることができる。そして、これら電子放出素子は駆動電圧の高速駆動で電流のオン／オフ制御が可能であることから、駆動する電子放出素子を選択し、かつ高速応答するマルチアレイ状のＸ線線源を製作することができる。
【００２５】
図７〜図１１はマルチＸ線ビームｘの形成方法の説明図である。図７はマルチ型透過型ターゲット１３の一例を示し、真空室１１内にマルチ電子放出素子１５に対応したターゲット１３が並んでいる。マルチＸ線ビームｘを形成するためには、１個所の電子ビームｅがターゲット１３に照射して発生するＸ線と、隣接の電子ビームｅによって発生するＸ線ビームｘとが混合せずに、区別して真空室１１から外部に取り出すことが必要である。
【００２６】
そのために、真空内Ｘ線遮蔽板２３とマルチ型の透過型ターゲット１３とを一体構造にしている。この真空内Ｘ線遮蔽板２３に設けられたＸ線取出部２４は、必要な開き角のＸ線ビームｘがターゲット１３から取り出せるように、マルチ電子ビームｅに対応した位置に配列されている。
【００２７】
金属薄膜で形成された透過型ターゲット１３は一般的に熱放散が低いため、大きな電力投入が難しいとされている。しかし、本実施例のターゲット１３は電子ビームｅを照射してＸ線ビームｘを取り出す領域以外は、厚い真空内Ｘ線遮蔽板２３で覆われ、ターゲット１３とＸ線遮蔽板２３は機械的かつ熱的にコンタクトしている。そのため、Ｘ線遮蔽板２３を通して熱伝導によりターゲット１３の熱を放熱する機能を有している。
【００２８】
従って、従来型の透過型ターゲットに比べて遥かに大きな電力を投入し、かつ複数に配列した透過型ターゲット１３を構成することが可能となる。そして、厚い真空内Ｘ線遮蔽板２３を用いることで面精度が向上するため、Ｘ線放射特性の揃ったマルチＸ線源を製作することができる。
【００２９】
透過型ターゲット１３は図８に示すようにＸ線発生層１３ａとＸ線発生支持層１３ｂから成り、Ｘ線の発生効率が高く、機能性に優れている。そして、Ｘ線発生支持層１３ｂ上には真空内Ｘ線遮蔽板２３が設けられている。
【００３０】
Ｘ線発生層１３ａはＸ線ビームｘが透過型ターゲット１３を透過する際に生ずる吸収を軽減するために、数１０ｎｍ〜数μｍ程度の重金属により形成されている。また、Ｘ線発生支持層１３ｂはＸ線発生層１３ａの薄膜層を支持すると同時に、電子ビームｅの照射により加熱したＸ線発生層１３ａの冷却効率を高め、Ｘ線ビームｘの吸収により強度減衰を軽減するために、軽元素から成る基板を用いている。
【００３１】
従来のＸ線発生支持層１３ｂは一般的には、基板材料として金属ベリリウムが有効であるとされてきたが、本実施例では０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度の厚さのＡｌ、ＡｌＮ，ＳｉＣを単独に又は組合わせて用いている。この材料は熱伝導性が高くＸ線透過性に優れ、Ｘ線ビームｘの低エネルギ領域でＸ線透過像の像質への寄与が少ないＸ線ビームｘを５０％以下に有効に吸収し、Ｘ線ビームｘの線質を変えるフィルタ機能を有するからである。
【００３２】
図７において、マルチＸ線ビームｘの発散角は真空室１１内に配置されたＸ線取出部２４の開口条件で決められるが、撮影条件によってＸ線ビームｘの発散角を調整したい場合がある。図９はこの要望に対応して２つの遮蔽手段を有し、真空内Ｘ線遮蔽板２３に加えて、真空室１１の外側に設けた大気内Ｘ線遮蔽板４１が組み合わせられている。この大気中に設けられた大気内Ｘ線遮蔽板４１の交換は容易であることから、被検体の照射条件に合わせて、Ｘ線ビームｘの発散角を自在に選択することができる。
【００３３】
真空内Ｘ線遮蔽板２３、大気内Ｘ線遮蔽板４１を設けて、隣接したＸ線源からのＸ線ビームの漏洩を防止するためには、次の条件が必要である。即ち、マルチＸ線ビームｘの間隔をｄ、透過型ターゲット１３と大気内Ｘ線遮蔽板４１の間隔をＤ、真空内Ｘ線遮蔽板２３から放射するＸ線ビームｘの放射角αとしたとき、ｄ＞２Ｄ・ｔａｎαの関係を維持して、遮蔽板２３、４１とＸ線取出部２４を設定する。
【００３４】
また、高エネルギのマルチ電子ビームｅが透過型ターゲット１３に当たると、反射する方向にＸ線ビームｘだけでなく反射電子が散乱される。これらのＸ線や電子線は、Ｘ線源の漏洩Ｘ線や高電圧の微小放電が原因になると考えられる。
【００３５】
図１０はこの問題の対策を施したものであり、透過型ターゲット１３のマルチ電子放出素子１５側に、電子ビーム入射孔４２を設けたＸ線・反射電子線遮蔽板４３が設けられている。電子放出素子１５から放出したマルチ電子ビームｅは、このＸ線・反射電子線遮蔽板４３の電子ビーム入射孔４２を通過して、ターゲット１３に照射する構造となっている。これにより、ターゲット１３の表面から電子源側に発生するＸ線と反射電子、及び２次電子を遮蔽板４３で遮蔽することができる。
【００３６】
高エネルギの電子ビームｅを透過型ターゲット１３に照射してマルチＸ線ビームｘを形成する場合に、Ｘ線ビームｘの配列密度の制限はマルチ電子放出素子１５の配列密度により制限されるものではない。この配列密度はターゲット１３で発生するマルチＸ線源の中からそれぞれ分離したマルチＸ線ビームｘとして取り出すための遮蔽板により決まる。
【００３７】
表１は１００ＫｅＶの電子ビームｅを透過型ターゲット１３に照射して、発生するＸ線ビームｘのエネルギを想定して、５０ＫｅＶ、６２ＫｅＶ、８２ＫｅＶの各エネルギのＸ線ビームｘに対する重金属（Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ）の遮蔽効果を示している。
【００３８】
表１ 遮蔽材の厚さ（単位ｃｍ、減衰率１／１００）
遮蔽材 ８２ＫｅＶ ６２ＫｅＶ ５０ＫｅＶ
Ｔａ ０．８６ １．７９ ０．９９
Ｗ ０．７２ １．４８ ０．８３
Ｐｂ １．９８ １．００ ０．０５１
透過型ターゲット１３から発生するＸ線ビームｘ同士の遮蔽規準として、Ｘ線画像に影響しない量として減衰率１／１００が適当であり、この減衰率を達成するための遮蔽板の厚さとして、約５〜１０ｍｍ厚の重金属が必要になることが分かる。
【００３９】
このことから、１００ＫｅＶ程度の電子ビームｅを用いたマルチＸ線源本体に本方式を適用した場合に、図１１に示す遮蔽板４３、２３の厚さＤ１、Ｄ２を、５〜１０ｍｍに設定することが適当である。また、真空内Ｘ線遮蔽板２３のＸ線取出部２４をテーパ状の窓にすることで、遮蔽効率を高めることができる。
【実施例２】
【００４０】
図１２は実施例２の構成図であり、反射型ターゲット１３’を備えたマルチＸ線源本体１０’の構造を示している。真空室１１’内にマルチ電子ビーム発生部１２’と、反射型ターゲット１３’、電子ビーム入射孔４２’とＸ線取出部２４’を備えたＸ線・反射電子線遮蔽板４３’とから成るアノード電極２０’により構成されている。
【００４１】
マルチ電子ビーム発生部１２’では、マルチ電子放出素子１５で発生したマルチ電子ビームｅはレンズ電極を通過して高エネルギに加速され、Ｘ線・反射電子線遮蔽板４３’の電子ビーム入射孔４２’を通って反射型ターゲット１３’に照射される。ターゲット１３’で発生したＸ線ビームｘは、Ｘ線・反射電子線遮蔽板４３’のＸ線取出部２４’からマルチＸ線ビームｘとして取り出される。また、高電圧放電の原因となる反射電子の散乱も、このＸ線・反射電子線遮蔽板４３’によって大幅に抑制することができる。
【００４２】
更に、図９で真空内Ｘ線遮蔽板２３と大気内Ｘ線遮蔽板４１を用いてマルチＸ線ビームｘの放射角を調整したように、図１２の構成においてもＸ線ビームｘの放射角を大気内Ｘ線遮蔽板４１を用いて調整することができる。
【００４３】
実施例２では、平面構造の反射型ターゲット１３’への適用例について述べたが、マルチ電子ビーム発生部１２’とアノード電極２０’及びターゲット１３’を円弧状に配置したマルチＸ線源本体においても適用することができる。例えば、ターゲット１３’が置かれる位置として、被検体を中心とする円弧状に配列して、Ｘ線遮蔽板２３、４１を設けることで、図１５の従来例に示す漏洩Ｘ線ｘ２の領域を極端に少なくすることができる。なお、この配列は透過型ターゲット１３においても同様に適用できる。
【００４４】
このように、実施例２ではマルチ電子ビームｅが反射型ターゲット１３’に照射して、発生するＸ線ビームｘの中から散乱Ｘ線や漏洩Ｘ線の極めて少ないＳ／Ｎの高い独立したマルチＸ線ビームｘを取り出すことができる。従って、このＸ線ビームｘを用いてコントラストの高い高画質のＸ線撮影を実施することができる。
【実施例３】
【００４５】
図１３はマルチＸ線撮影装置の構成図を示している。この撮影装置は図１で示すマルチＸ線源本体１０の前方に、透過型Ｘ線検出器５１を備えたマルチＸ線強度測定部５２が配置され、更に図示しない被検体を介してＸ線検出器５３が配置されている。強度測定部５２、Ｘ線検出器５３はそれぞれＸ線検出信号処理部５４、５５を介して制御部５６に接続されている。また、制御部５６の出力はマルチ電子放出素子駆動回路５７を介して駆動信号部１７に接続されている。更に制御部５６の出力は、高電圧制御部５８、５９を介してそれぞれレンズ電極１９、アノード電極２０の高電圧導入部２１、２２に接続されている。
【００４６】
マルチＸ線源本体１０でマルチ電子ビーム発生部１２から取り出した複数の電子ビームｅを、透過型ターゲット１３に照射してＸ線を発生する構成であることは、実施例１で説明した通りである。発生したＸ線ビームｘは壁部２５に設けられたＸ線取出窓２７を通してマルチＸ線ビームｘとして、大気中のマルチＸ線強度測定部５２に向けて取り出される。Ｘ線ビームｘは強度測定部５２のＸ線検出器５１を透過した後に被検体に照射される。そして、被検体を透過したＸ線ビームｘはＸ線検出器５３で検出され被検体のＸ線透過画像が得られる。
【００４７】
素子アレイ１６上に配列されたマルチ電子放出素子１５では、電子放出素子１５間の電流電圧特性に多少のばらつきが生ずる。このエミッション電流のばらつきは、マルチＸ線ビームｘの強度分布のばらつきとなり、Ｘ線撮影の際にコントラストのむらとなるため、電子放出素子１５のエミッション電流の均一化が必要となる。
【００４８】
マルチＸ線強度測定部５２のＸ線検出器５１は半導体を利用した検出器である。このＸ線検出器５１はＸ線ビームｘの一部を吸収して電気信号に変換し、その後にＸ線検出信号処理部５４でデジタルデータに変換され、マルチＸ線ビームｘのそれぞれの強度データとして制御部５６に保存される。
【００４９】
更に、制御部５６には図６の各マルチ電子放出素子１５の電圧電流特性に相当する電子放出素子１５の補正データが保存されており、マルチＸ線ビームｘの検出強度データと比較して、各電子放出素子１５に対する補正電圧の設定値が決められる。この補正電圧を用いて、マルチ電子放出素子駆動回路５７が制御するマルチ放出素子駆動信号部１７による駆動信号Ｓ１、Ｓ２の駆動電圧を補正する。これにより、電子放出素子１５のエミッション電流の均一化ができると同時に、マルチＸ線ビームｘの強度の均一化を図ることができる。
【００５０】
この透過型Ｘ線検出器５１を用いたＸ線強度補正方法は、被検体に関係なくＸ線強度が計測できるため、Ｘ線撮影中にリアルタイムでマルチＸ線ビームｘの強度の補正を行うことができる。
【００５１】
上述の補正方法とは別に、撮影用のＸ線検出器５３を用いてもマルチＸ線ビームｘの強度補正が可能である。Ｘ線検出器５３はＣＣＤ固体撮像素子やアモルファスシリコンを用いた撮像素子等の二次元型のＸ線検出器を用いており、それぞれのＸ線ビームｘの強度分布を計測することができる。
【００５２】
Ｘ線検出器５３を用いてマルチＸ線ビームｘの強度補正を行うには、１個のマルチ電子放出素子１５を駆動して電子ビームｅを取り出し、発生するＸ線ビームｘの強度をＸ線検出器５３で同期検出ればよい。この場合、マルチＸ線ビームのそれぞれの発生信号と撮影用のＸ線検出器からの検出信号を同期させて計測すれば、効率的な強度分布計測ができる。この検出信号はＸ線検出信号処理部５５でデジタル変換処理された後に、データは制御部５６に保存される。
【００５３】
全てのマルチ電子放出素子１５に対してこの操作を行い、全マルチＸ線ビームｘの強度分布データとして制御部５６に保存すると同時に、Ｘ線ビームｘの強度分布の一部、又は積分値を用いて各電子放出素子１５に対する駆動電圧の補正値が決定される。
【００５４】
そして、被検体のＸ線撮影時に、マルチ電子放出素子駆動回路５７は駆動電圧の補正値に従ってマルチ電子放出素子１５を駆動する。これらの一連の操作は、通常は定期的な装置校正として行うことで、マルチＸ線ビームｘの強度の均一化を図ることができる。
【００５５】
ここでは、マルチ電子放出素子１５を個別に駆動してＸ線強度測定する例を説明をしたが、Ｘ線検出器５３上で放射Ｘ線ビームｘが重ならない個所のＸ線ビームｘを、複数個所で同時に放射して計測を高速化することもできる。
【００５６】
更に、本補正方法は個々のＸ線ビームｘの強度分布をデータとして持っているため、Ｘ線ビームｘ内のむら補正にも使用することができる。
【００５７】
本実施例のマルチＸ線源本体１０を用いたＸ線撮影装置は、上述したようにマルチＸ線ビームｘを並べて被検体サイズの平面型Ｘ線源を実現できるため、マルチＸ線源本体１０とＸ線検出器５３の間を接近させて、装置を小型化することもできる。更に、Ｘ線ビームｘは上述したように、マルチ電子放出素子駆動回路５７の駆動条件や駆動する素子領域を指定することで、Ｘ線照射強度と照射領域を任意に選択することができる。
【００５８】
また、マルチＸ線撮影装置は図９に示す大気内Ｘ線遮蔽板４１を変えて、マルチＸ線ビームｘの放射角が選択できることから、マルチＸ線源本体１０と被検体の距離や解像度等の撮影条件に合わせて、最適なＸ線ビームｘが得られる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ マルチＸ線源本体
１１ 真空室
１２ マルチ電子ビーム発生部
１３ 透過型ターゲット
１３’ 反射型ターゲット
１３ａ Ｘ線発生層
１３ｂ Ｘ線発生支持層
１５ マルチ電子放出素子
１６ 素子アレイ
２３ 真空内Ｘ線遮蔽板
２４ Ｘ線取出部
４１ 大気内Ｘ線遮蔽板
４２ 電子ビーム入射孔
４３ Ｘ線・反射電子線遮蔽板
５１ 透過Ｘ線検出器
５２ マルチＸ線強度測定部
５３ Ｘ線検出部
５６ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線源を用いた医療機器や産業機器分野の非破壊Ｘ線撮影、診断応用等に使用するマルチＸ線発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、Ｘ線管球は電子源に熱電子源を用いたものであり、高温度に加熱したフィラメントから放出される熱電子をウエネルト電極、引出電極、加速電極、及びレンズ電極を通して、電子ビームを高エネルギに加速する。そして、所望の形状に電子ビームを成形した後に、金属から成るＸ線ターゲットに照射してＸ線を発生させている。
【０００３】
近年、この熱電子源に代る電子源として冷陰極型電子源が開発され、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の応用として広く研究されている。冷陰極の代表的なものとして、数１０ｎｍの針の先端に高電界を掛けて電子を取り出すスピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型タイプの電子源が知られている。更に、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を材料とした電子放出エミッタや、ガラス基板の表面にｎｍオーダの微細構造を形成して、電子を放出する表面伝導型電子源がある。
【０００４】
これらの電子源の応用として、スピント型電子源やカーボンナノチューブ型電子源を用いて単一の電子ビームを形成してＸ線を取り出すことが、特許文献１、２に提案されている。そして、これらの冷陰極電子源を複数用いてマルチ電子源からの電子ビームをＸ線ターゲット上に照射してＸ線を発生させることも、特許文献３、非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８０８９４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２９７８４号公報
【特許文献３】特開平８−２６４１３９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８６，１８４１０４（２００５），Ｊ．Ｚｈａｎｇ「Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｘ−ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒｓ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１４は従来のマルチ電子ビームを用いたＸ線発生方式の構成図である。マルチ電子放出素子から成る複数の電子源により電子ビームｅを発生する真空室１内において、電子ビームｅをターゲット２に照射してＸ線を発生し、発生したＸ線をそのまま大気中に取り出している。しかし、ターゲット２から発生するＸ線は真空内で全方向に発散する。このため、大気内Ｘ線遮蔽板３のＸ線取出窓４から放射されるＸ線は、隣接したＸ線源から放射したＸ線が同じＸ線取出窓４を透過するため、独立したマルチＸ線ビームｘを形成することが難しい。
【０００８】
また図１５に示すように、真空室１の壁部５に１個の大気内Ｘ線遮蔽板６を設けて、Ｘ線取出窓４からＸ線を大気側に取り出す際に、発散Ｘ線ｘ１の中で被検体Ｐへの照射に不要な漏洩Ｘ線ｘ２が多く放射する問題がある。更に、従来の単一のＸ線源と異なり、マルチ電子放出素子から成る複数の電子源を用いているため、一様な強度のマルチＸ線ビームを形成することが困難である。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、コンパクトで散乱Ｘ線が少なく、均一性に優れたマルチＸ線ビームが形成できるマルチＸ線発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るマルチＸ線発生装置の技術的特徴は、マルチ電子放出素子と、該マルチ電子放出素子から放出したマルチ電子ビームを加速する加速手段と、該マルチ電子ビームを照射するターゲットとから成るＸ線発生装置において、前記ターゲットを前記マルチ電子ビームに対応して設け、前記ターゲットはＸ線遮蔽手段を備え、前記ターゲットから発生するＸ線をマルチＸ線ビームとして大気中に取り出し可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るマルチＸ線発生装置によれば、マルチ電子放出素子を用いたマルチＸ線源により、Ｘ線の発散角が制御された散乱と漏洩Ｘ線の少ないマルチＸ線ビームを形成することができる。また、このマルチＸ線ビームを用いて、ビームの均一性が優れた小型化したＸ線撮影装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１のマルチＸ線源本体の構成図である。
【図２】素子基板の平面図である。
【図３】スピント型素子の構成図である。
【図４】カーボンナノチューブ型素子の構成図である。
【図５】表面伝導型素子の構成図である。
【図６】マルチ電子放出素子の電圧電流特性のグラフ図である。
【図７】Ｘ線遮蔽板を備えたマルチ透過型ターゲットの構成図である。
【図８】透過型ターゲットの構成図である。
【図９】Ｘ線遮蔽板を備えたマルチ透過型ターゲットの構成図である。
【図１０】Ｘ線・反射電子線遮蔽板を備えた透過型ターゲットの構成図である。
【図１１】Ｘ線遮蔽板にテーパ状のＸ線取出部を設けた構成図である。
【図１２】実施例２の反射型ターゲットによるマルチＸ線源本体の斜視図である。
【図１３】実施例３のマルチＸ線撮影装置の構成図である。
【図１４】従来のマルチＸ線源の構成図である。
【図１５】従来のマルチＸ線源の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を図１〜図１３に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１はマルチＸ線源本体１０の構成図であり、真空室１１内にはマルチ電子ビーム発生部１２、透過型ターゲット１３が配置されている。マルチ電子ビーム発生部１２は、素子基板１４と、その上に複数個のマルチ電子放出素子１５が配列された素子アレイ１６により構成され、電子放出素子１５は駆動信号部１７により駆動が制御されるようになっている。電子放出素子１５から発生するマルチ電子ビームｅを制御するために絶縁体１８に固定されたレンズ電極１９とアノード電極２０が設けられ、これらの電極１９、２０に高電圧導入部２１、２２を介して高電圧が供給されている。
【００１５】
発生したマルチ電子ビームｅが衝突する透過型ターゲット１３は、マルチ電子ビームｅに対応して離散的に配置されている。更に、ターゲット１３に重金属から成る真空内Ｘ線遮蔽板２３が設けられ、この真空内Ｘ線遮蔽板２３にＸ線取出部２４が設けられ、その前方の真空室１１の壁部２５にはＸ線透過膜２６を備えたＸ線取出窓２７が設けられている。
【００１６】
マルチ電子放出素子１５から発生した電子ビームｅは、レンズ電極１９によるレンズ作用を受け、アノード電極２０の透過型ターゲット１３の部分で最終電位の高さに加速される。ターゲット１３で発生したＸ線ビームｘはＸ線取出部２４を通り、更にＸ線取出窓２７から大気中に取り出される。
【００１７】
マルチ電子放出素子１５は図２に示すように素子アレイ１６上に二次元的に配列されている。近年のナノテクノロジの進歩に伴って、決められた位置にｎｍサイズの微細な構造体をデバイスプロセスによって形成することが可能であり、電子放出素子１５はこのナノテクノロジ技術を使って製作されている。また、これらの電子放出素子１５のそれぞれは、駆動信号部１７を介して後述する駆動信号Ｓ１、Ｓ２によって個別に電子放出量の制御が行われる。このことは、駆動信号Ｓ１、Ｓ２のマトリックス信号により素子アレイ１６の電子放出量を個別に制御することで、マルチＸ線ビームのオン／オフを制御できることになる。
【００１８】
図３はスピント型のマルチ電子放出素子１５の構成図である。Ｓｉを材料とした素子基板３１上に絶縁体３２と引出電極３３が設けられ、その中心のμｍサイズの溝に金属や半導体材料から成る先端径が数１０ｎｍの円錐状のエミッタ３４がデバイス製作のプロセスを用いて形成されている。
【００１９】
図４はカーボンナノチューブ型のマルチ電子放出素子１５の構成図である。エミッタ３５の材料として、数１０ｎｍの微細な構造体から成るカーボンナノチューブを用いたものであり、エミッタ３５が引出電極３６の中心に形成されている。
【００２０】
これらのスピント型素子とカーボンナノチューブ型素子は、引出電極３３、３６に数１０〜数１００Ｖの電圧を印加することで、エミッタ３４、３５の先端に高電界が印加され、電界放出現象によって電子ビームｅが放出される。
【００２１】
更に、図５は表面伝導型のマルチ電子放出素子１５の構成図を示し、ガラス素子基板３１の上に形成した薄膜電極３７の隙間に、ナノ粒子から成る微細な構造体がエミッタ３８とされている。この表面伝導型素子は電極間に１０数Ｖの電圧を印加することで、電極間の微粒子で形成された微細なギャップに高電界が印加され、それによって伝導電子が発生する。同時に、真空中に電子ビームｅが放出され、比較的低電圧で電子放出を制御することができる。
【００２２】
図６はこれらのスピント型素子、カーボンナノチューブ型素子、表面伝導型素子の電圧電流特性を示している。一定の放射電流を得るためには、平均の駆動電圧Ｖｏに対して補正電圧ΔＶの補正した電圧を、駆動電圧としてマルチ電子放出素子１５に供給することで、電子放出素子１５のエミッション電流のばらつきを補正することができる。
【００２３】
上述の電子放出素子以外のマルチＸ線ビーム発生用の電子源として、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）型素子、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型素子が適用である。更には、半導体のＰＮ接合、ショットキー接合型等の冷陰極型電子源の適用が可能である。
【００２４】
このような冷陰極型電子放出素子を電子源としたＸ線発生装置は、カソードを加熱せずに室温で、しかも電子放出素子に低電圧を供給することで電子が放出するので、Ｘ線発生のための待ち時間は必要はない。また、カソード加熱のための電力を必要としないため、マルチＸ線源を構成しても低消費電力型Ｘ線源を造ることができる。そして、これら電子放出素子は駆動電圧の高速駆動で電流のオン／オフ制御が可能であることから、駆動する電子放出素子を選択し、かつ高速応答するマルチアレイ状のＸ線線源を製作することができる。
【００２５】
図７〜図１１はマルチＸ線ビームｘの形成方法の説明図である。図７はマルチ型透過型ターゲット１３の一例を示し、真空室１１内にマルチ電子放出素子１５に対応したターゲット１３が並んでいる。マルチＸ線ビームｘを形成するためには、１個所の電子ビームｅがターゲット１３に照射して発生するＸ線と、隣接の電子ビームｅによって発生するＸ線ビームｘとが混合せずに、区別して真空室１１から外部に取り出すことが必要である。
【００２６】
そのために、真空内Ｘ線遮蔽板２３とマルチ型の透過型ターゲット１３とを一体構造にしている。この真空内Ｘ線遮蔽板２３に設けられたＸ線取出部２４は、必要な開き角のＸ線ビームｘがターゲット１３から取り出せるように、マルチ電子ビームｅに対応した位置に配列されている。
【００２７】
金属薄膜で形成された透過型ターゲット１３は一般的に熱放散が低いため、大きな電力投入が難しいとされている。しかし、本実施例のターゲット１３は電子ビームｅを照射してＸ線ビームｘを取り出す領域以外は、厚い真空内Ｘ線遮蔽板２３で覆われ、ターゲット１３とＸ線遮蔽板２３は機械的かつ熱的にコンタクトしている。そのため、Ｘ線遮蔽板２３を通して熱伝導によりターゲット１３の熱を放熱する機能を有している。
【００２８】
従って、従来型の透過型ターゲットに比べて遥かに大きな電力を投入し、かつ複数に配列した透過型ターゲット１３を構成することが可能となる。そして、厚い真空内Ｘ線遮蔽板２３を用いることで面精度が向上するため、Ｘ線放射特性の揃ったマルチＸ線源を製作することができる。
【００２９】
透過型ターゲット１３は図８に示すようにＸ線発生層１３ａとＸ線発生支持層１３ｂから成り、Ｘ線の発生効率が高く、機能性に優れている。そして、Ｘ線発生支持層１３ｂ上には真空内Ｘ線遮蔽板２３が設けられている。
【００３０】
Ｘ線発生層１３ａはＸ線ビームｘが透過型ターゲット１３を透過する際に生ずる吸収を軽減するために、数１０ｎｍ〜数μｍ程度の重金属により形成されている。また、Ｘ線発生支持層１３ｂはＸ線発生層１３ａの薄膜層を支持すると同時に、電子ビームｅの照射により加熱したＸ線発生層１３ａの冷却効率を高め、Ｘ線ビームｘの吸収により強度減衰を軽減するために、軽元素から成る基板を用いている。
【００３１】
従来のＸ線発生支持層１３ｂは一般的には、基板材料として金属ベリリウムが有効であるとされてきたが、本実施例では０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度の厚さのＡｌ、ＡｌＮ，ＳｉＣを単独に又は組合わせて用いている。この材料は熱伝導性が高くＸ線透過性に優れ、Ｘ線ビームｘの低エネルギ領域でＸ線透過像の像質への寄与が少ないＸ線ビームｘを５０％以下に有効に吸収し、Ｘ線ビームｘの線質を変えるフィルタ機能を有するからである。
【００３２】
図７において、マルチＸ線ビームｘの発散角は真空室１１内に配置されたＸ線取出部２４の開口条件で決められるが、撮影条件によってＸ線ビームｘの発散角を調整したい場合がある。図９はこの要望に対応して２つの遮蔽手段を有し、真空内Ｘ線遮蔽板２３に加えて、真空室１１の外側に設けた大気内Ｘ線遮蔽板４１が組み合わせられている。この大気中に設けられた大気内Ｘ線遮蔽板４１の交換は容易であることから、被検体の照射条件に合わせて、Ｘ線ビームｘの発散角を自在に選択することができる。
【００３３】
真空内Ｘ線遮蔽板２３、大気内Ｘ線遮蔽板４１を設けて、隣接したＸ線源からのＸ線ビームの漏洩を防止するためには、次の条件が必要である。即ち、マルチＸ線ビームｘの間隔をｄ、透過型ターゲット１３と大気内Ｘ線遮蔽板４１の間隔をＤ、真空内Ｘ線遮蔽板２３から放射するＸ線ビームｘの放射角αとしたとき、ｄ＞２Ｄ・ｔａｎαの関係を維持して、遮蔽板２３、４１とＸ線取出部２４を設定する。
【００３４】
また、高エネルギのマルチ電子ビームｅが透過型ターゲット１３に当たると、反射する方向にＸ線ビームｘだけでなく反射電子が散乱される。これらのＸ線や電子線は、Ｘ線源の漏洩Ｘ線や高電圧の微小放電が原因になると考えられる。
【００３５】
図１０はこの問題の対策を施したものであり、透過型ターゲット１３のマルチ電子放出素子１５側に、電子ビーム入射孔４２を設けたＸ線・反射電子線遮蔽板４３が設けられている。電子放出素子１５から放出したマルチ電子ビームｅは、このＸ線・反射電子線遮蔽板４３の電子ビーム入射孔４２を通過して、ターゲット１３に照射する構造となっている。これにより、ターゲット１３の表面から電子源側に発生するＸ線と反射電子、及び２次電子を遮蔽板４３で遮蔽することができる。
【００３６】
高エネルギの電子ビームｅを透過型ターゲット１３に照射してマルチＸ線ビームｘを形成する場合に、Ｘ線ビームｘの配列密度の制限はマルチ電子放出素子１５の配列密度により制限されるものではない。この配列密度はターゲット１３で発生するマルチＸ線源の中からそれぞれ分離したマルチＸ線ビームｘとして取り出すための遮蔽板により決まる。
【００３７】
表１は１００ＫｅＶの電子ビームｅを透過型ターゲット１３に照射して、発生するＸ線ビームｘのエネルギを想定して、５０ＫｅＶ、６２ＫｅＶ、８２ＫｅＶの各エネルギのＸ線ビームｘに対する重金属（Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ）の遮蔽効果を示している。
【００３８】
表１ 遮蔽材の厚さ（単位ｃｍ、減衰率１／１００）
遮蔽材 ８２ＫｅＶ ６２ＫｅＶ ５０ＫｅＶ
Ｔａ ０．８６ １．７９ ０．９９
Ｗ ０．７２ １．４８ ０．８３
Ｐｂ １．９８ １．００ ０．０５１
透過型ターゲット１３から発生するＸ線ビームｘ同士の遮蔽規準として、Ｘ線画像に影響しない量として減衰率１／１００が適当であり、この減衰率を達成するための遮蔽板の厚さとして、約５〜１０ｍｍ厚の重金属が必要になることが分かる。
【００３９】
このことから、１００ＫｅＶ程度の電子ビームｅを用いたマルチＸ線源本体に本方式を適用した場合に、図１１に示す遮蔽板４３、２３の厚さＤ１、Ｄ２を、５〜１０ｍｍに設定することが適当である。また、真空内Ｘ線遮蔽板２３のＸ線取出部２４をテーパ状の窓にすることで、遮蔽効率を高めることができる。
【実施例２】
【００４０】
図１２は実施例２の構成図であり、反射型ターゲット１３’を備えたマルチＸ線源本体１０’の構造を示している。真空室１１’内にマルチ電子ビーム発生部１２’と、反射型ターゲット１３’、電子ビーム入射孔４２’とＸ線取出部２４’を備えたＸ線・反射電子線遮蔽板４３’とから成るアノード電極２０’により構成されている。
【００４１】
マルチ電子ビーム発生部１２’では、マルチ電子放出素子１５で発生したマルチ電子ビームｅはレンズ電極を通過して高エネルギに加速され、Ｘ線・反射電子線遮蔽板４３’の電子ビーム入射孔４２’を通って反射型ターゲット１３’に照射される。ターゲット１３’で発生したＸ線ビームｘは、Ｘ線・反射電子線遮蔽板４３’のＸ線取出部２４’からマルチＸ線ビームｘとして取り出される。また、高電圧放電の原因となる反射電子の散乱も、このＸ線・反射電子線遮蔽板４３’によって大幅に抑制することができる。
【００４２】
更に、図９で真空内Ｘ線遮蔽板２３と大気内Ｘ線遮蔽板４１を用いてマルチＸ線ビームｘの放射角を調整したように、図１２の構成においてもＸ線ビームｘの放射角を大気内Ｘ線遮蔽板４１を用いて調整することができる。
【００４３】
実施例２では、平面構造の反射型ターゲット１３’への適用例について述べたが、マルチ電子ビーム発生部１２’とアノード電極２０’及びターゲット１３’を円弧状に配置したマルチＸ線源本体においても適用することができる。例えば、ターゲット１３’が置かれる位置として、被検体を中心とする円弧状に配列して、Ｘ線遮蔽板２３、４１を設けることで、図１５の従来例に示す漏洩Ｘ線ｘ２の領域を極端に少なくすることができる。なお、この配列は透過型ターゲット１３においても同様に適用できる。
【００４４】
このように、実施例２ではマルチ電子ビームｅが反射型ターゲット１３’に照射して、発生するＸ線ビームｘの中から散乱Ｘ線や漏洩Ｘ線の極めて少ないＳ／Ｎの高い独立したマルチＸ線ビームｘを取り出すことができる。従って、このＸ線ビームｘを用いてコントラストの高い高画質のＸ線撮影を実施することができる。
【実施例３】
【００４５】
図１３はマルチＸ線撮影装置の構成図を示している。この撮影装置は図１で示すマルチＸ線源本体１０の前方に、透過型Ｘ線検出器５１を備えたマルチＸ線強度測定部５２が配置され、更に図示しない被検体を介してＸ線検出器５３が配置されている。強度測定部５２、Ｘ線検出器５３はそれぞれＸ線検出信号処理部５４、５５を介して制御部５６に接続されている。また、制御部５６の出力はマルチ電子放出素子駆動回路５７を介して駆動信号部１７に接続されている。更に制御部５６の出力は、高電圧制御部５８、５９を介してそれぞれレンズ電極１９、アノード電極２０の高電圧導入部２１、２２に接続されている。
【００４６】
マルチＸ線源本体１０でマルチ電子ビーム発生部１２から取り出した複数の電子ビームｅを、透過型ターゲット１３に照射してＸ線を発生する構成であることは、実施例１で説明した通りである。発生したＸ線ビームｘは壁部２５に設けられたＸ線取出窓２７を通してマルチＸ線ビームｘとして、大気中のマルチＸ線強度測定部５２に向けて取り出される。Ｘ線ビームｘは強度測定部５２のＸ線検出器５１を透過した後に被検体に照射される。そして、被検体を透過したＸ線ビームｘはＸ線検出器５３で検出され被検体のＸ線透過画像が得られる。
【００４７】
素子アレイ１６上に配列されたマルチ電子放出素子１５では、電子放出素子１５間の電流電圧特性に多少のばらつきが生ずる。このエミッション電流のばらつきは、マルチＸ線ビームｘの強度分布のばらつきとなり、Ｘ線撮影の際にコントラストのむらとなるため、電子放出素子１５のエミッション電流の均一化が必要となる。
【００４８】
マルチＸ線強度測定部５２のＸ線検出器５１は半導体を利用した検出器である。このＸ線検出器５１はＸ線ビームｘの一部を吸収して電気信号に変換し、その後にＸ線検出信号処理部５４でデジタルデータに変換され、マルチＸ線ビームｘのそれぞれの強度データとして制御部５６に保存される。
【００４９】
更に、制御部５６には図６の各マルチ電子放出素子１５の電圧電流特性に相当する電子放出素子１５の補正データが保存されており、マルチＸ線ビームｘの検出強度データと比較して、各電子放出素子１５に対する補正電圧の設定値が決められる。この補正電圧を用いて、マルチ電子放出素子駆動回路５７が制御するマルチ放出素子駆動信号部１７による駆動信号Ｓ１、Ｓ２の駆動電圧を補正する。これにより、電子放出素子１５のエミッション電流の均一化ができると同時に、マルチＸ線ビームｘの強度の均一化を図ることができる。
【００５０】
この透過型Ｘ線検出器５１を用いたＸ線強度補正方法は、被検体に関係なくＸ線強度が計測できるため、Ｘ線撮影中にリアルタイムでマルチＸ線ビームｘの強度の補正を行うことができる。
【００５１】
上述の補正方法とは別に、撮影用のＸ線検出器５３を用いてもマルチＸ線ビームｘの強度補正が可能である。Ｘ線検出器５３はＣＣＤ固体撮像素子やアモルファスシリコンを用いた撮像素子等の二次元型のＸ線検出器を用いており、それぞれのＸ線ビームｘの強度分布を計測することができる。
【００５２】
Ｘ線検出器５３を用いてマルチＸ線ビームｘの強度補正を行うには、１個のマルチ電子放出素子１５を駆動して電子ビームｅを取り出し、発生するＸ線ビームｘの強度をＸ線検出器５３で同期検出ればよい。この場合、マルチＸ線ビームのそれぞれの発生信号と撮影用のＸ線検出器からの検出信号を同期させて計測すれば、効率的な強度分布計測ができる。この検出信号はＸ線検出信号処理部５５でデジタル変換処理された後に、データは制御部５６に保存される。
【００５３】
全てのマルチ電子放出素子１５に対してこの操作を行い、全マルチＸ線ビームｘの強度分布データとして制御部５６に保存すると同時に、Ｘ線ビームｘの強度分布の一部、又は積分値を用いて各電子放出素子１５に対する駆動電圧の補正値が決定される。
【００５４】
そして、被検体のＸ線撮影時に、マルチ電子放出素子駆動回路５７は駆動電圧の補正値に従ってマルチ電子放出素子１５を駆動する。これらの一連の操作は、通常は定期的な装置校正として行うことで、マルチＸ線ビームｘの強度の均一化を図ることができる。
【００５５】
ここでは、マルチ電子放出素子１５を個別に駆動してＸ線強度測定する例を説明をしたが、Ｘ線検出器５３上で放射Ｘ線ビームｘが重ならない個所のＸ線ビームｘを、複数個所で同時に放射して計測を高速化することもできる。
【００５６】
更に、本補正方法は個々のＸ線ビームｘの強度分布をデータとして持っているため、Ｘ線ビームｘ内のむら補正にも使用することができる。
【００５７】
本実施例のマルチＸ線源本体１０を用いたＸ線撮影装置は、上述したようにマルチＸ線ビームｘを並べて被検体サイズの平面型Ｘ線源を実現できるため、マルチＸ線源本体１０とＸ線検出器５３の間を接近させて、装置を小型化することもできる。更に、Ｘ線ビームｘは上述したように、マルチ電子放出素子駆動回路５７の駆動条件や駆動する素子領域を指定することで、Ｘ線照射強度と照射領域を任意に選択することができる。
【００５８】
また、マルチＸ線撮影装置は図９に示す大気内Ｘ線遮蔽板４１を変えて、マルチＸ線ビームｘの放射角が選択できることから、マルチＸ線源本体１０と被検体の距離や解像度等の撮影条件に合わせて、最適なＸ線ビームｘが得られる。
【符号の説明】
【００５９】
１０ マルチＸ線源本体
１１ 真空室
１２ マルチ電子ビーム発生部
１３ 透過型ターゲット
１３’ 反射型ターゲット
１３ａ Ｘ線発生層
１３ｂ Ｘ線発生支持層
１５ マルチ電子放出素子
１６ 素子アレイ
２３ 真空内Ｘ線遮蔽板
２４ Ｘ線取出部
４１ 大気内Ｘ線遮蔽板
４２ 電子ビーム入射孔
４３ Ｘ線・反射電子線遮蔽板
５１ 透過Ｘ線検出器
５２ マルチＸ線強度測定部
５３ Ｘ線検出部
５６ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ電子放出素子と、該マルチ電子放出素子から放出したマルチ電子ビームを加速する加速手段と、該マルチ電子ビームを照射するターゲットとから成るＸ線発生装置において、
前記ターゲットを前記マルチ電子ビームに対応して設け、
前記ターゲットはＸ線遮蔽手段を備え、
前記ターゲットから発生するＸ線をマルチＸ線ビームとして大気中に取り出し可能としたことを特徴とするマルチＸ線発生装置。
【請求項２】
前記マルチＸ線ビームは、該Ｘ線ビームの照射条件に基づいて、冷陰極型電子源で構成した電子放出素子に対する電圧制御により、前記Ｘ線ビームのオン／オフを可能としたことを特徴とする請求項１に記載のマルチＸ線発生装置。
【請求項３】
前記ターゲットに散乱Ｘ線及び反射電子線を抑制する更に他の遮蔽手段を取り付け、該他の遮蔽手段は電子ビームの入射孔を備えたことを特徴とする請求項１に記載のマルチＸ線発生装置。
【請求項４】
前記ターゲットは透過型ターゲットであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のマルチＸ線発生装置。
【請求項１】
マルチ電子放出素子と、該マルチ電子放出素子から放出したマルチ電子ビームを加速する加速手段と、該マルチ電子ビームを照射するターゲットとから成るＸ線発生装置において、
前記ターゲットを前記マルチ電子ビームに対応して設け、
前記ターゲットはＸ線遮蔽手段を備え、
前記ターゲットから発生するＸ線をマルチＸ線ビームとして大気中に取り出し可能としたことを特徴とするマルチＸ線発生装置。
【請求項２】
前記マルチＸ線ビームは、該Ｘ線ビームの照射条件に基づいて、冷陰極型電子源で構成した電子放出素子に対する電圧制御により、前記Ｘ線ビームのオン／オフを可能としたことを特徴とする請求項１に記載のマルチＸ線発生装置。
【請求項３】
前記ターゲットに散乱Ｘ線及び反射電子線を抑制する更に他の遮蔽手段を取り付け、該他の遮蔽手段は電子ビームの入射孔を備えたことを特徴とする請求項１に記載のマルチＸ線発生装置。
【請求項４】
前記ターゲットは透過型ターゲットであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のマルチＸ線発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−３３５０５（Ｐ２０１２−３３５０５Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２５８０（Ｐ２０１１−２４２５８０）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【分割の表示】特願２００７−５０９４２（Ｐ２００７−５０９４２）の分割
【原出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【分割の表示】特願２００７−５０９４２（Ｐ２００７−５０９４２）の分割
【原出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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