放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影装置
【課題】絶縁性液体を充填した外囲器内に放射線発生管を備える構成において、装置の小型化、外囲器と放射線発生管との間の耐圧の向上、放射線の減衰量の低減を実現した放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線を透過する第一の窓２７を有する外囲器１２と、外囲器１２内に収納され、第一の窓２７と対向する位置に放射線を透過する第二の窓１９を有する放射線発生管１４と、外囲器１２と放射線発生管１４との間に充填された絶縁性液体１３と、を備える放射線発生装置であって、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に、固体の絶縁部材２８が配置されていることを特徴とする放射線発生装置。
【解決手段】放射線を透過する第一の窓２７を有する外囲器１２と、外囲器１２内に収納され、第一の窓２７と対向する位置に放射線を透過する第二の窓１９を有する放射線発生管１４と、外囲器１２と放射線発生管１４との間に充填された絶縁性液体１３と、を備える放射線発生装置であって、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に、固体の絶縁部材２８が配置されていることを特徴とする放射線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線発生装置及び放射線撮影装置に関し、特に絶縁性液体を充填した外囲器内に放射線発生管を備える放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子源から放出された電子をターゲットに照射することにより放射線を発生させる放射線発生装置として、密閉された内部に電子源とターゲットを配置した放射線発生管を、外囲器内に収納した放射線発生装置が知られている。放射線発生管内に配置される電子源としては、従来からフィラメント等の熱電子源が用いられている。熱電子源には、ブラウン管用の電子源として用いられる含浸型熱陰極電子放出素子等のように小型のものもある。熱電子源を用いた放射線発生管では、高温に加熱した熱電子源から放出された熱電子の電子束の一部を、ウエネルト電極、引出し電極、加速電極及びレンズ電極を通して高エネルギーに加速する。それと同時に電子束を所望の形状に成形した後、成形された電子束をタングステン等の金属で構成されたターゲットに照射して放射線を発生させる。
【０００３】
ところで、放射線撮影に好適な放射線を発生させるためには、放射線発生管内の陰極である電子源とターゲットとの間に４０ｋＶ〜１５０ｋＶという高電圧を印加し、電子束を高エネルギーに加速してターゲットに照射する必要がある。このため、電子源とターゲットとの間、及び放射線発生管と外囲器との間には数十ｋＶ以上の高電位差が生じることとなる。よって、長時間安定して放射線を発生させるためには、放射線発生装置がこのような高電圧において耐電圧性（耐圧性）を有することが求められる。
【０００４】
特許文献１には、特に回転陽極Ｘ線管と外囲器との間で放電が発生するのを防ぐ目的で、回転陽極Ｘ線管と外囲器の内壁との間に冷却絶縁油を充填し耐圧性を確保する技術が開示されている。具体的には外囲器を回転陽極Ｘ線管の軸方向に３分割し、外囲器中央部で回転陽極Ｘ線管を支持し、陽極側と陰極側をそれぞれカップ状支持部材で支持する構成をとっている。回転陽極Ｘ線管とカップ状支持部材との間によどみなく冷却絶縁油を流動させることで回転陽極Ｘ線管の表面に付着するスラッジを防止し、回転陽極Ｘ線管と外囲器との間の放電を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−０６６３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、回転陽極Ｘ線管と外囲器との間の距離によっては冷却絶縁油を流動させるための流出入口や回転陽極Ｘ線管のＸ線放出口を通して回転陽極Ｘ線管と外囲器との間で放電が発生しＸ線管が破損するおそれがあった。そして、放電によりＸ線管が破損すると、長時間安定してＸ線を発生させることができないという問題があった。
【０００７】
この問題の対策として、回転陽極Ｘ線管と外囲器の内壁との間の冷却絶縁油層を十分厚くする方法が考えられる。しかし、冷却絶縁油等の絶縁性液体の耐電圧性能は、他の絶縁部材のそれに比べて電極形状、電極表面性状、温度、不純物、対流等の影響を受けやすい。このため、駆動中２００℃以上の高温になる回転陽極Ｘ線管と、外囲器の内壁との間の冷却絶縁油層の厚さの設定は放電を防ぐために十分に安全率を加える必要がある。その結果、外囲器が大きくなり、Ｘ線発生装置が大型化・高重量化していた。また、冷却絶縁油層を厚くすると冷却絶縁油層を通過する際のＸ線の減衰量が大きくなる。よって、Ｘ線撮影に必要なＸ線量を放出するためには、その減衰量を補うためにより高電圧、高電流、長時間駆動する必要があり、電力効率の低いＸ線発生装置となっていた。特に可般型Ｘ線発生装置等で電力効率の低さが問題となっていた。
【０００８】
上述の問題は特許文献１に記載のような反射型の放射線発生装置に限った問題ではなく、透過型の放射線発生装置においても同様の問題があった。よって、反射型・透過型のいずれにおいても、放射線発生管と外囲器との間の距離をできるだけ短くして装置を小型化し、放射線発生管と外囲器との間で放電しにくいように耐圧も確保し、かつ放射線の減衰量も低減することが求められる。
【０００９】
そこで、本発明は、絶縁性液体を充填した外囲器内に放射線発生管を備える構成において、装置の小型化、外囲器と放射線発生管との間の耐圧の向上、放射線の減衰量の低減を実現した放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、放射線を透過する第一の窓を有する外囲器と、
前記外囲器内に収納され、前記第一の窓と対向する位置に放射線を透過する第二の窓を有する放射線発生管と、
前記外囲器と前記放射線発生管との間に充填された絶縁性液体と、
を備える放射線発生装置であって、
前記第一の窓及びその周縁部と前記第二の窓及びその周縁部との間に、固体の絶縁部材が配置されていることを特徴とする放射線発生装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内部に絶縁性液体を充填した外囲器が有する第一の窓と、外囲器内に配置された放射線発生管が有する第二の窓と、を対向配置し、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との間に固体の絶縁部材を配置した構成をとる。固体の絶縁部材を設けることで、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との間の耐圧が、絶縁部材を用いない場合よりも向上する。よって、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との距離を短くして装置を小型化しても耐圧を確保できる。また、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との距離を短くすることができるため、放射線の減衰量を低減させることができる。これにより、長時間安定して放射線を発生可能な信頼性の高い放射線発生装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図２】第２の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図３】第３の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図４】第４の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図５】本発明の放射線発生装置を用いた放射線撮影装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の放射線発生装置及び放射線撮影装置を具体的な実施形態で説明する。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
図１（ａ）は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ｂ）のＢ−Ｂ’を含む平面で切断したときの断面模式図、図１（ｂ）は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ａ）のＡ−Ａ’を含む平面で切断したときの断面模式図である。
【００１５】
本実施形態の放射線発生装置（透過型放射線源）１１は、外囲器１２、絶縁性液体１３、放射線発生管１４、電子源１５、第１制御電極１６、第２制御電極１７、透過型ターゲット１８、ターゲット基板１９、遮蔽部材２０を有している。更に本実施形態の放射線発生装置１１は、カソード支持部材２２、保持部材２５、電源回路２６、第一の窓２７、絶縁部材２８を有している。
【００１６】
外囲器１２は、放射線発生管１４等の部材を収納するための容器である。外囲器１２内には絶縁性液体１３が充填されている。絶縁性液体１３が充填された外囲器内には、外囲器１２の内壁に固定された保持部材２５によって胴部を保持された筒形の放射線発生管１４が収納されており、絶縁性液体１３は放射線発生管１４の周囲を循環可能になっている。外囲器１２の材料としては鉄、ステンレス、鉛、真鍮、銅等の金属が使用可能である。外囲器１２内への絶縁性液体１３の注入は、外囲器１２の一部に絶縁性液体１３の注入口（不図示）を設けることにより、その注入口から行うことができる。また、駆動中の放射線発生装置１１で絶縁性液体１３の温度が上昇し膨張したときに外囲器１２内の圧力が上昇するのを避けるため、必要に応じて外囲器１２の一部に弾性部材を用いた圧力調整口（不図示）を設置する。
【００１７】
絶縁性液体１３は、電気絶縁性が高く、冷却能力の高いものが良い。また、ターゲット１８が発熱により高温になりその熱が絶縁性液体１３に伝わるため、熱による変質の少ないものが好ましい。例えば電気絶縁油、フッ素系の絶縁性液体等が使用可能である。
【００１８】
放射線発生管１４は、筒形の形状をしており、筒形の両端がそれぞれ塞がれ内部が密閉された真空容器である。筒形の胴部内には電子源１５が配置され、電子源１５に対向する筒形の一端には、ターゲット１８が備えられている。電子源１５から放出された電子はターゲット１８に照射され、ターゲット１８で放射線が発生し、発生した放射線はターゲット基板１９、第一の窓２７を通って外囲器１２の外部に放出される。本実施形態の放射線発生管１４は円筒形の一端を、ターゲット１８、ターゲット基板１９及び遮蔽部材２０からなるアノード２１で塞ぎ、円筒形の他端を、電子源１５等を支持するカソード支持部材２２で塞いだ構成としているが、この構成に限定されない。放射線発生管１４の形状は角筒形等でも良い。また、内部の真空度を、一般的に電子源１５が駆動できる１×１０-4Ｐａ以下に保つため、放射線発生管１４内には、駆動中の放射線発生管１４で放出されるガスを吸収するバリウムゲッタ、ＮＥＧ、小型イオンポンプ（不図示）等を配置しても良い。放射線発生管１４の材料としては電気絶縁性が高く、高真空維持が可能であり、かつ耐熱性の高いものが好ましい。例えばアルミナ、ガラス等が使用可能である。電子源１５としてはフィラメント、含浸型カソード、電界放出型素子等が使用可能である。
【００１９】
ターゲット１８は、電子源１５に対向してターゲット基板１９の電子源側の面に配置されている。ターゲット１８の材料としてはタングステン、モリブデン、銅等の金属が使用可能である。
【００２０】
ターゲット基板１９は、ターゲット１８を支持する部材であり、かつターゲット１８で発生した放射線を透過させ放射線発生管１４の外部に放出する窓である。また、ターゲット基板１９は、ターゲット１８から発生し不要な方向に放射される放射線を吸収する機能と、ターゲット基板１９の熱拡散板の機能を持つ、筒形の遮蔽部材２０に銀ろう付け等で接合されている。遮蔽部材２０の形状は円筒形でも良いし、角筒形等でも良い。電子源１５から放出された電子は遮蔽部材２０の電子源１５に近い開口部を通ってターゲット１８に照射され、ターゲット１８で放射線が発生し全方向に放射線が放射される。ターゲット基板１９を透過した放射線は遮蔽部材２０の電子源１５から遠い開口部を通った後、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。図１では遮蔽部材２０の電子源１５から遠い開口部が、ターゲット基板１９よりも外方に位置している。この構成にするとターゲット１８から外方に向かって放射された放射線のうち、不要な放射線を遮蔽部材２０の内壁で遮蔽できる点でより好ましい。本実施形態ではターゲット基板１９が筒形の遮蔽部材２０に接合された構成をとるため、放射線発生時にターゲット１８で発生した熱はターゲット基板１９、遮蔽部材２０に伝わり、その後絶縁性液体１３、放射線発生管１４に伝わる。尚、ターゲット基板１９は必ずしも設けなくても良い。ターゲット基板１９を設けない場合には、ターゲット１８を筒形の遮蔽部材２０に銀ろう付け等で接合し、ターゲット１８が、放射線を放射線発生管１４の外部に放出する窓となる。この場合、ターゲット１８で発生した熱は絶縁性液体１３、遮蔽部材２０に伝わり、その後放射線発生管１４に伝わる。ターゲット基板１９の材料としては熱伝導率が高く、放射線吸収能力の低いものが良い。例えばＳｉＣ、ダイヤモンド、カーボン、薄膜無酸素銅、ベリリウム等が使用可能である。以下、ターゲット基板１９を「第二の窓１９」ということとする。遮蔽部材２０の材料としては放射線吸収能力の高いものが良い。例えばタングステン、モリブデン、無酸素銅、鉛、タンタル等の金属が使用可能である。
【００２１】
第二の窓１９から放出された放射線２４は絶縁性液体１３の中を通過し、外囲器１２の放射線放出部分に設けられた、第一の窓２７から、外囲器１２の外部に放出される。第一の窓２７は第二の窓１９と対向しており、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に配置されている。このため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。第一の窓２７の材料としてはアクリルやポリカーボネイト、アルミ等の比較的放射線減衰量の少ない材料が良い。これは、外囲器１２から、より強い放射線２４を放出できるようにするためである。絶縁部材２８の材料としては電気絶縁性が高い材料が良い。例えばポリイミド、セラミックス、エポキシ樹脂又はガラス等が良い。第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の耐圧性の確保の観点からすると、絶縁部材２８は厚さ０．５ｍｍ〜６ｍｍの板状であるのが好ましい。本実施形態では絶縁部材２８として厚さ３ｍｍのエポキシ板を配置した。絶縁部材２８の材料として絶縁性液体１３よりも電気絶縁性が高い材料を用いても良い。また、絶縁部材２８の材料として絶縁性液体１３と同じ又はそれよりも高い放射線透過率を有する材料を用いても良い。
【００２２】
保持部材２５は、放射線発生管１４の胴部を保持するためのものである。図１（ａ）（ｂ）では放射線発生管１４が胴部の二箇所で保持部材２５によって保持されているが、放射線発生管１４は少なくとも胴部の一箇所以上で保持部材２５によって保持されていれば良い。保持部材２５の材料としては例えば鉄、ステンレス、真鍮、銅等の導電性を有する部材や、エンジニアリングプラスチック、セラミック等の絶縁性を有する部材が使用可能である。
【００２３】
第１制御電極１６は、電子源１５で発生した電子を引き出すためのものであり、第２制御電極１７は、ターゲット１８における電子の焦点径を制御するためのものである。本実施形態のように第１制御電極１６と第２制御電極１７を設けた場合、第１制御電極１６によって形成される電界により電子源１５から放出された電子束２３は、第２制御電極１７の電位制御により集束される。ターゲット１８の電位は電子源１５に対して正電位となっているため、第２制御電極１７を通過した電子束２３は、ターゲット１８に引き寄せられてターゲット１８に衝突し、放射線２４を発生する。電子束２３のＯＮ／ＯＦＦ制御は、第１制御電極１６の電圧で制御する。第１制御電極１６の材料としてはステンレス、モリブデン、鉄等が使用可能である。
【００２４】
電源回路２６は、放射線発生管１４に接続され（配線不図示）、電子源１５、第１制御電極１６、第２制御電極１７及びターゲット１８に電気を供給するためのものであり、本実施形態では外囲器１２内に配置しているが、外囲器１２の外に配置しても良い。
【００２５】
人体等の放射線撮影を行う場合、ターゲット１８は電子源１５の電位に対して電位が＋３０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度高くなっている。この電位差はターゲット１８から発生する放射線が人体を透過し、有効に撮影に寄与するために必要な加速電位差である。人体の放射線撮影を行う際には通常Ｘ線が使用されるが、本発明はＸ線以外の放射線にも適用可能である。
【００２６】
本実施形態の放射線発生装置１１は、ターゲット１８と電子源１５との電位差Ｖを２０ｋＶ〜１６０ｋＶとし、ターゲット１８に＋Ｖ／２、電子源１５に−Ｖ／２の電位を与え、保持部材２５で接地した、中点接地型の電源方式を採用している。これは、絶縁性液体１３の絶縁破壊距離から考えて、一般的に外囲器１２が小型化できるからである。また、本実施形態は中点接地型でなくても良いが、中点接地型にするとグランドに対するターゲット１８の電圧及び電子源１５の電圧の絶対値を小さくすることができるため、陽極接地型等と比べて電源回路２６を小規模にできる点でより好ましい。中点で接地しなくても、例えば放射線発生管１４の両端から離れた位置に保持部材２５を配置し、その位置で接地した場合でも陽極接地型等と比べると電源回路２６を小規模にできる。
【００２７】
上記構成の放射線発生装置１１を電位差Ｖで駆動すると、ターゲット１８、第二の窓１９及び遮蔽部材２０の電位は＋Ｖ／２となる。これに対向する第一の窓２７、外囲器１２は接地電位であるため、この間に＋Ｖ／２の電位差が生じる。これは１０ｋＶ〜８０ｋＶという大変高い電位差である。装置の小型化の観点からすると、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との距離をできるだけ短くするのが良いが、この距離を短くすると放電し易くなる。また、＋Ｖ／２の電位差で生じる電界は、ターゲット１８、第二の窓１９及び遮蔽部材２０の形状により、電界集中する可能性があるため、ターゲット１８の近傍は放電し易い部位となる。更に、放射線発生管１４ではターゲット１８を備える一端での発熱が大きい。即ちターゲット１８で発生した熱が第二の窓１９、遮蔽部材２０へと伝わるためアノード２１での発熱が大きい。例えば放射線発生装置１１を１５０Ｗ程度の出力で駆動した場合、遮蔽部材２０表面の最高温度は２００℃以上になると推定される。よって、絶縁性液体１３のような、温度の影響で耐圧性が低下する絶縁物では、ターゲット１８の近傍は一層放電し易い部位となる。
【００２８】
従って、本実施形態では、図１のように、固体の絶縁部材２８を、第一の窓２７及びその周縁の外囲器１２の内壁に接するように配置した。また、第二の窓１９及びその周縁部とは間隔を置いて配置した。固体の絶縁部材２８を用いるため、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の耐圧が、絶縁部材２８を用いない場合よりも向上する。一般に、電気絶縁油のような絶縁性液体は高い電気絶縁性と耐圧性を有するが、絶縁性液体中に含まれている、あるいは経時劣化により生じる不純物、水分、気泡などにより、耐圧性が低下する場合がある。そのため固体の絶縁部材２８を設けることにより、より確実に高耐圧性を維持することができる。よって、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との距離を短くして装置を小型化しても耐圧を確保できる。また、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との距離を短くすることができるため、放射線の減衰量を低減させることができる。
【００２９】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため、装置の小型化、外囲器１２と放射線発生管１４との間の耐圧の向上、放射線の減衰量の低減を実現できる。これにより、長時間安定して放射線を発生可能な信頼性の高い放射線発生装置を実現できる。
【００３０】
尚、図１では、絶縁部材２８を、第二の窓１９及びその周縁部に対向する、第一の窓２７及びその周縁の外囲器１２の内壁全体を覆って配置している。放射線発生管１４と外囲器１２との間で発生する放電をより確実に抑制する観点からすると、このように配置するのが良いが、このような配置に限定されない。絶縁部材２８がアノード２１における第一の窓２７に最も近い端面に対向する領域に配置されていれば本発明の効果が得られる。図１のように遮蔽部材２０の端面の一部が第二の窓１９よりも第一の窓２７側に突出している場合には、絶縁部材２８が遮蔽部材２０の突出部分の端面に対向する領域に配置されていれば本発明の効果が得られる。これは、アノード２１の形状が図１の形状の場合、遮蔽部材２０の突出部分の端面が第一の窓２７及びその周縁部に最も近いため、この間で特に放電が発生し易いからである。
【００３１】
また、アノード２１の形状は図１の形状に限定されるわけではない。図１のように遮蔽部材２０の端面の一部が第二の窓１９よりも第一の窓２７側に突出していなくても良い。例えば遮蔽部材２０の端面と第二の窓１９の第一の窓２７側の面が面一になっている場合でも本発明を適用することができる。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
図２は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ａ）と同じ平面で切断したときの断面模式図である。本実施形態の放射線発生装置１１を図２のＡ−Ａ’を含む平面で切断したときの断面模式図は図１（ｂ）と同じである。
【００３３】
本実施形態の放射線発生装置（透過型放射線源）１１は、図２のように、絶縁部材２８を、第一の窓２７及びその周縁部からも、第二の窓１９及びその周縁部からも間隔を置いて配置している点が第１の実施形態と異なる。この点を除いては、第１の実施形態と同じであるため、絶縁部材２８以外の各部材の説明、及び放射線発生装置１１の構成についての説明は省略する。
【００３４】
本実施形態においても、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に配置されているため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００３５】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、絶縁部材２８を第１の実施形態よりも第二の窓１９側に近づけて配置することで、第１の実施形態に比べて、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３が温度等の影響を受けにくくなる。このため、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の距離を第１の実施形態と同じとした場合、第１の実施形態よりも耐圧を向上できる。更に、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３の層の厚さを、温度変動を受けてもいいように薄くすることができるため、第１の実施形態よりも装置の小型軽量化を実現できる。
【００３６】
尚、図２では、絶縁部材２８により外囲器１２内を第一の窓２７側と第二の窓１９側に完全に仕切っているが、このような配置に限定されない。アノード２１における第一の窓２７に最も近い端面と、第一の窓２７及びその周縁部との間で特に放電が発生し易いため、絶縁部材２８はアノード２１における第一の窓２７に最も近い端面に対向する領域に配置されていれば良い。
【００３７】
〔第３の実施形態〕
図３は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ａ）と同じ平面で切断したときの断面模式図である。本実施形態の放射線発生装置１１を図３のＡ−Ａ’を含む平面で切断したときの断面模式図は図１（ｂ）と同じである。
【００３８】
本実施形態の放射線発生装置（透過型放射線源）１１は、図３のように、絶縁部材２８を、遮蔽部材２０の突出部分の端面に接し、かつ第二の窓１９を塞いで配置し、第一の窓２７及びその周縁部とは間隔を置いている点が第１・第２の実施形態と異なる。この点を除いては、第１・第２の実施形態と同じであるため、絶縁部材２８以外の各部材の説明、及び放射線発生装置１１の構成についての説明は省略する。
【００３９】
本実施形態においても、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に配置されているため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００４０】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、絶縁部材２８を第２の実施形態よりも第二の窓１９側に近づけて配置することで、第２の実施形態に比べて、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３が温度等の影響を受けにくくなる。このため、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の距離を第２の実施形態と同じとした場合、第２の実施形態よりも耐圧を向上できる。更に、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３の層の厚さを、温度変動を受けてもいいように第２の実施形態で設定した厚さよりも薄くすることができるため、第２の実施形態よりも装置の小型軽量化を実現できる。
【００４１】
〔第４の実施形態〕
図４は本実施形態の放射線発生装置５１の断面模式図である。
【００４２】
本実施形態の放射線発生装置（反射型放射線源）５１は、図４のように、反射型の放射線発生管１４を用いている点が第１〜第３の実施形態と異なる。この点を除いては、第１の実施形態と同じであるため、反射型ターゲット５２、第二の窓５３、放射線発生管１４以外の各部材の説明は省略する。
【００４３】
本実施形態の放射線発生装置５１は、外囲器１２、絶縁性液体１３、放射線発生管１４、電子源１５、電源回路２６、第一の窓２７、絶縁部材２８、反射型ターゲット５２、第二の窓５３を有している。
【００４４】
反射型ターゲット５２は、第二の窓５３と間隔を置いて、第二の窓５３と対向して配置されている。放射線発生管１４は、電子源１５から放出された電子束２３を反射型ターゲット５２に衝突させ、放射線２４を発生させる真空容器である。放射線２４は、放射線発生管１４の一部である、第二の窓５３を通った後、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００４５】
本実施形態においても、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓５３及びその周縁部との間に配置されているため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００４６】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
尚、図４では、絶縁部材２８を、第二の窓５３及びその周縁部に対向する、第一の窓２７及びその周縁の外囲器１２の内壁全体を覆って配置しているが、このような配置に限定されない。絶縁部材２８は放射線発生管１４における第一の窓２７に最も近い端面に対向する領域に配置されていれば良い。
【００４８】
また、絶縁部材２８は、第一の窓２７及びその周縁部からも、第二の窓５３及びその周縁部からも間隔を置いて配置しても良いし、第二の窓５３及びその周縁部に接し、第一の窓２７及びその周縁部とは間隔を置いて配置しても良い。
【００４９】
〔第５の実施形態〕
図５を用いて本発明の放射線発生装置を用いた放射線撮影装置について説明する。図５は本実施形態の放射線撮影装置の構成図である。この放射線撮影装置は放射線発生装置１１、放射線検出器６１、放射線検出信号処理部６２、放射線撮影装置制御部６３、電子源駆動部６４、電子源ヒーター制御部６５、制御電極電圧制御部６６及びターゲット電圧制御部６７を備えている。放射線発生装置１１としては例えば第１〜第４の実施形態の放射線発生装置が好適に用いられる。
【００５０】
放射線検出器６１は、放射線検出信号処理部６２を介して放射線撮影装置制御部６３に接続されている。放射線撮影装置制御部６３の出力信号は、電子源駆動部６４、電子源ヒーター制御部６５、制御電極電圧制御部６６、ターゲット電圧制御部６７を介して放射線発生装置１１の各端子に接続されている。
【００５１】
放射線発生装置１１で放射線を発生させると、大気中に放出された放射線は、被検体（不図示）を透過して放射線検出器６１に検出され、被検体の放射線透過画像が得られる。得られた放射線透過画像は表示部（不図示）に表示させることができる。
【００５２】
以上より、本実施形態によれば、第１〜第４の実施形態の効果を奏する放射線発生装置を用いるため装置の小型化、外囲器と放射線発生管との間の耐圧の向上、放射線の減衰量の低減を実現した放射線撮影装置を実現できる。
【符号の説明】
【００５３】
１１：放射線発生装置（透過型放射線源）、１２：外囲器、１３：絶縁性液体、１４：放射線発生管、１５：電子源、１６：第１制御電極、１７：第２制御電極、１８：透過型ターゲット、１９：ターゲット基板（第二の窓）、２０：遮蔽部材、２１：アノード、２２：カソード支持部材、２３：電子束、２４：放射線、２５：保持部材、２６：電源回路、２７：第一の窓、２８：絶縁部材、５１：放射線発生装置（反射型放射線源）、５２：反射型ターゲット、５３：第二の窓、６１：放射線検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線発生装置及び放射線撮影装置に関し、特に絶縁性液体を充填した外囲器内に放射線発生管を備える放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子源から放出された電子をターゲットに照射することにより放射線を発生させる放射線発生装置として、密閉された内部に電子源とターゲットを配置した放射線発生管を、外囲器内に収納した放射線発生装置が知られている。放射線発生管内に配置される電子源としては、従来からフィラメント等の熱電子源が用いられている。熱電子源には、ブラウン管用の電子源として用いられる含浸型熱陰極電子放出素子等のように小型のものもある。熱電子源を用いた放射線発生管では、高温に加熱した熱電子源から放出された熱電子の電子束の一部を、ウエネルト電極、引出し電極、加速電極及びレンズ電極を通して高エネルギーに加速する。それと同時に電子束を所望の形状に成形した後、成形された電子束をタングステン等の金属で構成されたターゲットに照射して放射線を発生させる。
【０００３】
ところで、放射線撮影に好適な放射線を発生させるためには、放射線発生管内の陰極である電子源とターゲットとの間に４０ｋＶ〜１５０ｋＶという高電圧を印加し、電子束を高エネルギーに加速してターゲットに照射する必要がある。このため、電子源とターゲットとの間、及び放射線発生管と外囲器との間には数十ｋＶ以上の高電位差が生じることとなる。よって、長時間安定して放射線を発生させるためには、放射線発生装置がこのような高電圧において耐電圧性（耐圧性）を有することが求められる。
【０００４】
特許文献１には、特に回転陽極Ｘ線管と外囲器との間で放電が発生するのを防ぐ目的で、回転陽極Ｘ線管と外囲器の内壁との間に冷却絶縁油を充填し耐圧性を確保する技術が開示されている。具体的には外囲器を回転陽極Ｘ線管の軸方向に３分割し、外囲器中央部で回転陽極Ｘ線管を支持し、陽極側と陰極側をそれぞれカップ状支持部材で支持する構成をとっている。回転陽極Ｘ線管とカップ状支持部材との間によどみなく冷却絶縁油を流動させることで回転陽極Ｘ線管の表面に付着するスラッジを防止し、回転陽極Ｘ線管と外囲器との間の放電を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−０６６３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、回転陽極Ｘ線管と外囲器との間の距離によっては冷却絶縁油を流動させるための流出入口や回転陽極Ｘ線管のＸ線放出口を通して回転陽極Ｘ線管と外囲器との間で放電が発生しＸ線管が破損するおそれがあった。そして、放電によりＸ線管が破損すると、長時間安定してＸ線を発生させることができないという問題があった。
【０００７】
この問題の対策として、回転陽極Ｘ線管と外囲器の内壁との間の冷却絶縁油層を十分厚くする方法が考えられる。しかし、冷却絶縁油等の絶縁性液体の耐電圧性能は、他の絶縁部材のそれに比べて電極形状、電極表面性状、温度、不純物、対流等の影響を受けやすい。このため、駆動中２００℃以上の高温になる回転陽極Ｘ線管と、外囲器の内壁との間の冷却絶縁油層の厚さの設定は放電を防ぐために十分に安全率を加える必要がある。その結果、外囲器が大きくなり、Ｘ線発生装置が大型化・高重量化していた。また、冷却絶縁油層を厚くすると冷却絶縁油層を通過する際のＸ線の減衰量が大きくなる。よって、Ｘ線撮影に必要なＸ線量を放出するためには、その減衰量を補うためにより高電圧、高電流、長時間駆動する必要があり、電力効率の低いＸ線発生装置となっていた。特に可般型Ｘ線発生装置等で電力効率の低さが問題となっていた。
【０００８】
上述の問題は特許文献１に記載のような反射型の放射線発生装置に限った問題ではなく、透過型の放射線発生装置においても同様の問題があった。よって、反射型・透過型のいずれにおいても、放射線発生管と外囲器との間の距離をできるだけ短くして装置を小型化し、放射線発生管と外囲器との間で放電しにくいように耐圧も確保し、かつ放射線の減衰量も低減することが求められる。
【０００９】
そこで、本発明は、絶縁性液体を充填した外囲器内に放射線発生管を備える構成において、装置の小型化、外囲器と放射線発生管との間の耐圧の向上、放射線の減衰量の低減を実現した放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、放射線を透過する第一の窓を有する外囲器と、
前記外囲器内に収納され、前記第一の窓と対向する位置に放射線を透過する第二の窓を有する放射線発生管と、
前記外囲器と前記放射線発生管との間に充填された絶縁性液体と、
を備える放射線発生装置であって、
前記第一の窓及びその周縁部と前記第二の窓及びその周縁部との間に、固体の絶縁部材が配置されていることを特徴とする放射線発生装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内部に絶縁性液体を充填した外囲器が有する第一の窓と、外囲器内に配置された放射線発生管が有する第二の窓と、を対向配置し、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との間に固体の絶縁部材を配置した構成をとる。固体の絶縁部材を設けることで、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との間の耐圧が、絶縁部材を用いない場合よりも向上する。よって、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との距離を短くして装置を小型化しても耐圧を確保できる。また、第一の窓及びその周縁部と第二の窓及びその周縁部との距離を短くすることができるため、放射線の減衰量を低減させることができる。これにより、長時間安定して放射線を発生可能な信頼性の高い放射線発生装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図２】第２の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図３】第３の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図４】第４の実施形態の放射線発生装置の断面模式図である。
【図５】本発明の放射線発生装置を用いた放射線撮影装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の放射線発生装置及び放射線撮影装置を具体的な実施形態で説明する。
【００１４】
〔第１の実施形態〕
図１（ａ）は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ｂ）のＢ−Ｂ’を含む平面で切断したときの断面模式図、図１（ｂ）は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ａ）のＡ−Ａ’を含む平面で切断したときの断面模式図である。
【００１５】
本実施形態の放射線発生装置（透過型放射線源）１１は、外囲器１２、絶縁性液体１３、放射線発生管１４、電子源１５、第１制御電極１６、第２制御電極１７、透過型ターゲット１８、ターゲット基板１９、遮蔽部材２０を有している。更に本実施形態の放射線発生装置１１は、カソード支持部材２２、保持部材２５、電源回路２６、第一の窓２７、絶縁部材２８を有している。
【００１６】
外囲器１２は、放射線発生管１４等の部材を収納するための容器である。外囲器１２内には絶縁性液体１３が充填されている。絶縁性液体１３が充填された外囲器内には、外囲器１２の内壁に固定された保持部材２５によって胴部を保持された筒形の放射線発生管１４が収納されており、絶縁性液体１３は放射線発生管１４の周囲を循環可能になっている。外囲器１２の材料としては鉄、ステンレス、鉛、真鍮、銅等の金属が使用可能である。外囲器１２内への絶縁性液体１３の注入は、外囲器１２の一部に絶縁性液体１３の注入口（不図示）を設けることにより、その注入口から行うことができる。また、駆動中の放射線発生装置１１で絶縁性液体１３の温度が上昇し膨張したときに外囲器１２内の圧力が上昇するのを避けるため、必要に応じて外囲器１２の一部に弾性部材を用いた圧力調整口（不図示）を設置する。
【００１７】
絶縁性液体１３は、電気絶縁性が高く、冷却能力の高いものが良い。また、ターゲット１８が発熱により高温になりその熱が絶縁性液体１３に伝わるため、熱による変質の少ないものが好ましい。例えば電気絶縁油、フッ素系の絶縁性液体等が使用可能である。
【００１８】
放射線発生管１４は、筒形の形状をしており、筒形の両端がそれぞれ塞がれ内部が密閉された真空容器である。筒形の胴部内には電子源１５が配置され、電子源１５に対向する筒形の一端には、ターゲット１８が備えられている。電子源１５から放出された電子はターゲット１８に照射され、ターゲット１８で放射線が発生し、発生した放射線はターゲット基板１９、第一の窓２７を通って外囲器１２の外部に放出される。本実施形態の放射線発生管１４は円筒形の一端を、ターゲット１８、ターゲット基板１９及び遮蔽部材２０からなるアノード２１で塞ぎ、円筒形の他端を、電子源１５等を支持するカソード支持部材２２で塞いだ構成としているが、この構成に限定されない。放射線発生管１４の形状は角筒形等でも良い。また、内部の真空度を、一般的に電子源１５が駆動できる１×１０-4Ｐａ以下に保つため、放射線発生管１４内には、駆動中の放射線発生管１４で放出されるガスを吸収するバリウムゲッタ、ＮＥＧ、小型イオンポンプ（不図示）等を配置しても良い。放射線発生管１４の材料としては電気絶縁性が高く、高真空維持が可能であり、かつ耐熱性の高いものが好ましい。例えばアルミナ、ガラス等が使用可能である。電子源１５としてはフィラメント、含浸型カソード、電界放出型素子等が使用可能である。
【００１９】
ターゲット１８は、電子源１５に対向してターゲット基板１９の電子源側の面に配置されている。ターゲット１８の材料としてはタングステン、モリブデン、銅等の金属が使用可能である。
【００２０】
ターゲット基板１９は、ターゲット１８を支持する部材であり、かつターゲット１８で発生した放射線を透過させ放射線発生管１４の外部に放出する窓である。また、ターゲット基板１９は、ターゲット１８から発生し不要な方向に放射される放射線を吸収する機能と、ターゲット基板１９の熱拡散板の機能を持つ、筒形の遮蔽部材２０に銀ろう付け等で接合されている。遮蔽部材２０の形状は円筒形でも良いし、角筒形等でも良い。電子源１５から放出された電子は遮蔽部材２０の電子源１５に近い開口部を通ってターゲット１８に照射され、ターゲット１８で放射線が発生し全方向に放射線が放射される。ターゲット基板１９を透過した放射線は遮蔽部材２０の電子源１５から遠い開口部を通った後、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。図１では遮蔽部材２０の電子源１５から遠い開口部が、ターゲット基板１９よりも外方に位置している。この構成にするとターゲット１８から外方に向かって放射された放射線のうち、不要な放射線を遮蔽部材２０の内壁で遮蔽できる点でより好ましい。本実施形態ではターゲット基板１９が筒形の遮蔽部材２０に接合された構成をとるため、放射線発生時にターゲット１８で発生した熱はターゲット基板１９、遮蔽部材２０に伝わり、その後絶縁性液体１３、放射線発生管１４に伝わる。尚、ターゲット基板１９は必ずしも設けなくても良い。ターゲット基板１９を設けない場合には、ターゲット１８を筒形の遮蔽部材２０に銀ろう付け等で接合し、ターゲット１８が、放射線を放射線発生管１４の外部に放出する窓となる。この場合、ターゲット１８で発生した熱は絶縁性液体１３、遮蔽部材２０に伝わり、その後放射線発生管１４に伝わる。ターゲット基板１９の材料としては熱伝導率が高く、放射線吸収能力の低いものが良い。例えばＳｉＣ、ダイヤモンド、カーボン、薄膜無酸素銅、ベリリウム等が使用可能である。以下、ターゲット基板１９を「第二の窓１９」ということとする。遮蔽部材２０の材料としては放射線吸収能力の高いものが良い。例えばタングステン、モリブデン、無酸素銅、鉛、タンタル等の金属が使用可能である。
【００２１】
第二の窓１９から放出された放射線２４は絶縁性液体１３の中を通過し、外囲器１２の放射線放出部分に設けられた、第一の窓２７から、外囲器１２の外部に放出される。第一の窓２７は第二の窓１９と対向しており、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に配置されている。このため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。第一の窓２７の材料としてはアクリルやポリカーボネイト、アルミ等の比較的放射線減衰量の少ない材料が良い。これは、外囲器１２から、より強い放射線２４を放出できるようにするためである。絶縁部材２８の材料としては電気絶縁性が高い材料が良い。例えばポリイミド、セラミックス、エポキシ樹脂又はガラス等が良い。第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の耐圧性の確保の観点からすると、絶縁部材２８は厚さ０．５ｍｍ〜６ｍｍの板状であるのが好ましい。本実施形態では絶縁部材２８として厚さ３ｍｍのエポキシ板を配置した。絶縁部材２８の材料として絶縁性液体１３よりも電気絶縁性が高い材料を用いても良い。また、絶縁部材２８の材料として絶縁性液体１３と同じ又はそれよりも高い放射線透過率を有する材料を用いても良い。
【００２２】
保持部材２５は、放射線発生管１４の胴部を保持するためのものである。図１（ａ）（ｂ）では放射線発生管１４が胴部の二箇所で保持部材２５によって保持されているが、放射線発生管１４は少なくとも胴部の一箇所以上で保持部材２５によって保持されていれば良い。保持部材２５の材料としては例えば鉄、ステンレス、真鍮、銅等の導電性を有する部材や、エンジニアリングプラスチック、セラミック等の絶縁性を有する部材が使用可能である。
【００２３】
第１制御電極１６は、電子源１５で発生した電子を引き出すためのものであり、第２制御電極１７は、ターゲット１８における電子の焦点径を制御するためのものである。本実施形態のように第１制御電極１６と第２制御電極１７を設けた場合、第１制御電極１６によって形成される電界により電子源１５から放出された電子束２３は、第２制御電極１７の電位制御により集束される。ターゲット１８の電位は電子源１５に対して正電位となっているため、第２制御電極１７を通過した電子束２３は、ターゲット１８に引き寄せられてターゲット１８に衝突し、放射線２４を発生する。電子束２３のＯＮ／ＯＦＦ制御は、第１制御電極１６の電圧で制御する。第１制御電極１６の材料としてはステンレス、モリブデン、鉄等が使用可能である。
【００２４】
電源回路２６は、放射線発生管１４に接続され（配線不図示）、電子源１５、第１制御電極１６、第２制御電極１７及びターゲット１８に電気を供給するためのものであり、本実施形態では外囲器１２内に配置しているが、外囲器１２の外に配置しても良い。
【００２５】
人体等の放射線撮影を行う場合、ターゲット１８は電子源１５の電位に対して電位が＋３０ｋＶ〜１５０ｋＶ程度高くなっている。この電位差はターゲット１８から発生する放射線が人体を透過し、有効に撮影に寄与するために必要な加速電位差である。人体の放射線撮影を行う際には通常Ｘ線が使用されるが、本発明はＸ線以外の放射線にも適用可能である。
【００２６】
本実施形態の放射線発生装置１１は、ターゲット１８と電子源１５との電位差Ｖを２０ｋＶ〜１６０ｋＶとし、ターゲット１８に＋Ｖ／２、電子源１５に−Ｖ／２の電位を与え、保持部材２５で接地した、中点接地型の電源方式を採用している。これは、絶縁性液体１３の絶縁破壊距離から考えて、一般的に外囲器１２が小型化できるからである。また、本実施形態は中点接地型でなくても良いが、中点接地型にするとグランドに対するターゲット１８の電圧及び電子源１５の電圧の絶対値を小さくすることができるため、陽極接地型等と比べて電源回路２６を小規模にできる点でより好ましい。中点で接地しなくても、例えば放射線発生管１４の両端から離れた位置に保持部材２５を配置し、その位置で接地した場合でも陽極接地型等と比べると電源回路２６を小規模にできる。
【００２７】
上記構成の放射線発生装置１１を電位差Ｖで駆動すると、ターゲット１８、第二の窓１９及び遮蔽部材２０の電位は＋Ｖ／２となる。これに対向する第一の窓２７、外囲器１２は接地電位であるため、この間に＋Ｖ／２の電位差が生じる。これは１０ｋＶ〜８０ｋＶという大変高い電位差である。装置の小型化の観点からすると、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との距離をできるだけ短くするのが良いが、この距離を短くすると放電し易くなる。また、＋Ｖ／２の電位差で生じる電界は、ターゲット１８、第二の窓１９及び遮蔽部材２０の形状により、電界集中する可能性があるため、ターゲット１８の近傍は放電し易い部位となる。更に、放射線発生管１４ではターゲット１８を備える一端での発熱が大きい。即ちターゲット１８で発生した熱が第二の窓１９、遮蔽部材２０へと伝わるためアノード２１での発熱が大きい。例えば放射線発生装置１１を１５０Ｗ程度の出力で駆動した場合、遮蔽部材２０表面の最高温度は２００℃以上になると推定される。よって、絶縁性液体１３のような、温度の影響で耐圧性が低下する絶縁物では、ターゲット１８の近傍は一層放電し易い部位となる。
【００２８】
従って、本実施形態では、図１のように、固体の絶縁部材２８を、第一の窓２７及びその周縁の外囲器１２の内壁に接するように配置した。また、第二の窓１９及びその周縁部とは間隔を置いて配置した。固体の絶縁部材２８を用いるため、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の耐圧が、絶縁部材２８を用いない場合よりも向上する。一般に、電気絶縁油のような絶縁性液体は高い電気絶縁性と耐圧性を有するが、絶縁性液体中に含まれている、あるいは経時劣化により生じる不純物、水分、気泡などにより、耐圧性が低下する場合がある。そのため固体の絶縁部材２８を設けることにより、より確実に高耐圧性を維持することができる。よって、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との距離を短くして装置を小型化しても耐圧を確保できる。また、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との距離を短くすることができるため、放射線の減衰量を低減させることができる。
【００２９】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため、装置の小型化、外囲器１２と放射線発生管１４との間の耐圧の向上、放射線の減衰量の低減を実現できる。これにより、長時間安定して放射線を発生可能な信頼性の高い放射線発生装置を実現できる。
【００３０】
尚、図１では、絶縁部材２８を、第二の窓１９及びその周縁部に対向する、第一の窓２７及びその周縁の外囲器１２の内壁全体を覆って配置している。放射線発生管１４と外囲器１２との間で発生する放電をより確実に抑制する観点からすると、このように配置するのが良いが、このような配置に限定されない。絶縁部材２８がアノード２１における第一の窓２７に最も近い端面に対向する領域に配置されていれば本発明の効果が得られる。図１のように遮蔽部材２０の端面の一部が第二の窓１９よりも第一の窓２７側に突出している場合には、絶縁部材２８が遮蔽部材２０の突出部分の端面に対向する領域に配置されていれば本発明の効果が得られる。これは、アノード２１の形状が図１の形状の場合、遮蔽部材２０の突出部分の端面が第一の窓２７及びその周縁部に最も近いため、この間で特に放電が発生し易いからである。
【００３１】
また、アノード２１の形状は図１の形状に限定されるわけではない。図１のように遮蔽部材２０の端面の一部が第二の窓１９よりも第一の窓２７側に突出していなくても良い。例えば遮蔽部材２０の端面と第二の窓１９の第一の窓２７側の面が面一になっている場合でも本発明を適用することができる。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
図２は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ａ）と同じ平面で切断したときの断面模式図である。本実施形態の放射線発生装置１１を図２のＡ−Ａ’を含む平面で切断したときの断面模式図は図１（ｂ）と同じである。
【００３３】
本実施形態の放射線発生装置（透過型放射線源）１１は、図２のように、絶縁部材２８を、第一の窓２７及びその周縁部からも、第二の窓１９及びその周縁部からも間隔を置いて配置している点が第１の実施形態と異なる。この点を除いては、第１の実施形態と同じであるため、絶縁部材２８以外の各部材の説明、及び放射線発生装置１１の構成についての説明は省略する。
【００３４】
本実施形態においても、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に配置されているため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００３５】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、絶縁部材２８を第１の実施形態よりも第二の窓１９側に近づけて配置することで、第１の実施形態に比べて、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３が温度等の影響を受けにくくなる。このため、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の距離を第１の実施形態と同じとした場合、第１の実施形態よりも耐圧を向上できる。更に、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３の層の厚さを、温度変動を受けてもいいように薄くすることができるため、第１の実施形態よりも装置の小型軽量化を実現できる。
【００３６】
尚、図２では、絶縁部材２８により外囲器１２内を第一の窓２７側と第二の窓１９側に完全に仕切っているが、このような配置に限定されない。アノード２１における第一の窓２７に最も近い端面と、第一の窓２７及びその周縁部との間で特に放電が発生し易いため、絶縁部材２８はアノード２１における第一の窓２７に最も近い端面に対向する領域に配置されていれば良い。
【００３７】
〔第３の実施形態〕
図３は本実施形態の放射線発生装置１１を図１（ａ）と同じ平面で切断したときの断面模式図である。本実施形態の放射線発生装置１１を図３のＡ−Ａ’を含む平面で切断したときの断面模式図は図１（ｂ）と同じである。
【００３８】
本実施形態の放射線発生装置（透過型放射線源）１１は、図３のように、絶縁部材２８を、遮蔽部材２０の突出部分の端面に接し、かつ第二の窓１９を塞いで配置し、第一の窓２７及びその周縁部とは間隔を置いている点が第１・第２の実施形態と異なる。この点を除いては、第１・第２の実施形態と同じであるため、絶縁部材２８以外の各部材の説明、及び放射線発生装置１１の構成についての説明は省略する。
【００３９】
本実施形態においても、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間に配置されているため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００４０】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、絶縁部材２８を第２の実施形態よりも第二の窓１９側に近づけて配置することで、第２の実施形態に比べて、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３が温度等の影響を受けにくくなる。このため、第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓１９及びその周縁部との間の距離を第２の実施形態と同じとした場合、第２の実施形態よりも耐圧を向上できる。更に、絶縁部材２８よりも第一の窓２７側の絶縁性液体１３の層の厚さを、温度変動を受けてもいいように第２の実施形態で設定した厚さよりも薄くすることができるため、第２の実施形態よりも装置の小型軽量化を実現できる。
【００４１】
〔第４の実施形態〕
図４は本実施形態の放射線発生装置５１の断面模式図である。
【００４２】
本実施形態の放射線発生装置（反射型放射線源）５１は、図４のように、反射型の放射線発生管１４を用いている点が第１〜第３の実施形態と異なる。この点を除いては、第１の実施形態と同じであるため、反射型ターゲット５２、第二の窓５３、放射線発生管１４以外の各部材の説明は省略する。
【００４３】
本実施形態の放射線発生装置５１は、外囲器１２、絶縁性液体１３、放射線発生管１４、電子源１５、電源回路２６、第一の窓２７、絶縁部材２８、反射型ターゲット５２、第二の窓５３を有している。
【００４４】
反射型ターゲット５２は、第二の窓５３と間隔を置いて、第二の窓５３と対向して配置されている。放射線発生管１４は、電子源１５から放出された電子束２３を反射型ターゲット５２に衝突させ、放射線２４を発生させる真空容器である。放射線２４は、放射線発生管１４の一部である、第二の窓５３を通った後、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００４５】
本実施形態においても、固体の絶縁部材２８が第一の窓２７及びその周縁部と第二の窓５３及びその周縁部との間に配置されているため、放射線２４は絶縁部材２８を通過し、第一の窓２７から外囲器１２の外部に放出される。
【００４６】
以上より、本実施形態によれば、上記構成をとるため第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
尚、図４では、絶縁部材２８を、第二の窓５３及びその周縁部に対向する、第一の窓２７及びその周縁の外囲器１２の内壁全体を覆って配置しているが、このような配置に限定されない。絶縁部材２８は放射線発生管１４における第一の窓２７に最も近い端面に対向する領域に配置されていれば良い。
【００４８】
また、絶縁部材２８は、第一の窓２７及びその周縁部からも、第二の窓５３及びその周縁部からも間隔を置いて配置しても良いし、第二の窓５３及びその周縁部に接し、第一の窓２７及びその周縁部とは間隔を置いて配置しても良い。
【００４９】
〔第５の実施形態〕
図５を用いて本発明の放射線発生装置を用いた放射線撮影装置について説明する。図５は本実施形態の放射線撮影装置の構成図である。この放射線撮影装置は放射線発生装置１１、放射線検出器６１、放射線検出信号処理部６２、放射線撮影装置制御部６３、電子源駆動部６４、電子源ヒーター制御部６５、制御電極電圧制御部６６及びターゲット電圧制御部６７を備えている。放射線発生装置１１としては例えば第１〜第４の実施形態の放射線発生装置が好適に用いられる。
【００５０】
放射線検出器６１は、放射線検出信号処理部６２を介して放射線撮影装置制御部６３に接続されている。放射線撮影装置制御部６３の出力信号は、電子源駆動部６４、電子源ヒーター制御部６５、制御電極電圧制御部６６、ターゲット電圧制御部６７を介して放射線発生装置１１の各端子に接続されている。
【００５１】
放射線発生装置１１で放射線を発生させると、大気中に放出された放射線は、被検体（不図示）を透過して放射線検出器６１に検出され、被検体の放射線透過画像が得られる。得られた放射線透過画像は表示部（不図示）に表示させることができる。
【００５２】
以上より、本実施形態によれば、第１〜第４の実施形態の効果を奏する放射線発生装置を用いるため装置の小型化、外囲器と放射線発生管との間の耐圧の向上、放射線の減衰量の低減を実現した放射線撮影装置を実現できる。
【符号の説明】
【００５３】
１１：放射線発生装置（透過型放射線源）、１２：外囲器、１３：絶縁性液体、１４：放射線発生管、１５：電子源、１６：第１制御電極、１７：第２制御電極、１８：透過型ターゲット、１９：ターゲット基板（第二の窓）、２０：遮蔽部材、２１：アノード、２２：カソード支持部材、２３：電子束、２４：放射線、２５：保持部材、２６：電源回路、２７：第一の窓、２８：絶縁部材、５１：放射線発生装置（反射型放射線源）、５２：反射型ターゲット、５３：第二の窓、６１：放射線検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を透過する第一の窓を有する外囲器と、
前記外囲器内に収納され、前記第一の窓と対向する位置に放射線を透過する第二の窓を有する放射線発生管と、
前記外囲器と前記放射線発生管との間に充填された絶縁性液体と、
を備える放射線発生装置であって、
前記第一の窓及びその周縁部と前記第二の窓及びその周縁部との間に、固体の絶縁部材が配置されていることを特徴とする放射線発生装置。
【請求項２】
前記放射線発生管はその内部に、電子源と前記電子源から放出される電子の照射により放射線を発生させる透過型ターゲットとを備えており、
前記透過型ターゲットは、前記第二の窓の前記電子源側の面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。
【請求項３】
前記放射線発生管はその内部に、電子源と前記電子源から放出される電子の照射により放射線を発生させる反射型ターゲットとを備えており、
前記反射型ターゲットは、前記第二の窓と間隔を置いて、前記第二の窓と対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。
【請求項４】
前記絶縁部材は前記第一の窓及びその周縁部に接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項５】
前記絶縁部材は前記第一の窓及びその周縁部にも、前記第二の窓及びその周縁部にも接していないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項６】
前記絶縁部材は前記第二の窓の周縁部に接し、かつ前記第二の窓を塞いでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項７】
前記絶縁部材は厚さ０．５ｍｍ〜６ｍｍの板状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項８】
前記絶縁部材の材料が、ポリイミド、セラミックス、エポキシ樹脂又はガラスであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項９】
前記絶縁性液体は電気絶縁油であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項１０】
前記絶縁部材は前記絶縁性液体よりも電気絶縁性が高いことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項１１】
前記絶縁部材は前記絶縁性液体と同じ又はそれよりも高い放射線透過率を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線発生装置と、前記放射線発生装置から放出され被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、を有することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項１】
放射線を透過する第一の窓を有する外囲器と、
前記外囲器内に収納され、前記第一の窓と対向する位置に放射線を透過する第二の窓を有する放射線発生管と、
前記外囲器と前記放射線発生管との間に充填された絶縁性液体と、
を備える放射線発生装置であって、
前記第一の窓及びその周縁部と前記第二の窓及びその周縁部との間に、固体の絶縁部材が配置されていることを特徴とする放射線発生装置。
【請求項２】
前記放射線発生管はその内部に、電子源と前記電子源から放出される電子の照射により放射線を発生させる透過型ターゲットとを備えており、
前記透過型ターゲットは、前記第二の窓の前記電子源側の面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。
【請求項３】
前記放射線発生管はその内部に、電子源と前記電子源から放出される電子の照射により放射線を発生させる反射型ターゲットとを備えており、
前記反射型ターゲットは、前記第二の窓と間隔を置いて、前記第二の窓と対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。
【請求項４】
前記絶縁部材は前記第一の窓及びその周縁部に接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項５】
前記絶縁部材は前記第一の窓及びその周縁部にも、前記第二の窓及びその周縁部にも接していないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項６】
前記絶縁部材は前記第二の窓の周縁部に接し、かつ前記第二の窓を塞いでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項７】
前記絶縁部材は厚さ０．５ｍｍ〜６ｍｍの板状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項８】
前記絶縁部材の材料が、ポリイミド、セラミックス、エポキシ樹脂又はガラスであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項９】
前記絶縁性液体は電気絶縁油であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項１０】
前記絶縁部材は前記絶縁性液体よりも電気絶縁性が高いことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項１１】
前記絶縁部材は前記絶縁性液体と同じ又はそれよりも高い放射線透過率を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線発生装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線発生装置と、前記放射線発生装置から放出され被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、を有することを特徴とする放射線撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２０７９１（Ｐ２０１３−２０７９１Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５２７９１（Ｐ２０１１−１５２７９１）
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【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２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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