電子放出素子アセンブリ、並びに電子ビームを発生する方法
【課題】電子放出素子アセンブリに電子を放出させる信号を供給する電気制御線を真空容器の壁面を貫通させて取り回しする必要をなくす。
【解決手段】電子放出素子アセンブリ、並びに電子ビームを発生する方法を提供する。電子放出素子アセンブリは、光を放出するように構成された光源（８０）を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、電子放出素子（７４）に結合されて動作する光応答素子（１０４）を含む。光応答素子（１０４）は、電子放出素子（７４）に、光の受光に応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子（７４）から放出された電子を受領するアノード（７７）を含む。
【解決手段】電子放出素子アセンブリ、並びに電子ビームを発生する方法を提供する。電子放出素子アセンブリは、光を放出するように構成された光源（８０）を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、電子放出素子（７４）に結合されて動作する光応答素子（１０４）を含む。光応答素子（１０４）は、電子放出素子（７４）に、光の受光に応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子（７４）から放出された電子を受領するアノード（７７）を含む。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
Ｘ線装置は、Ｘ線を発生するために電界放出素子アレイのような電子放出素子を用いている。各々の電界放出素子アレイは電気制御線に結合され、制御線は真空容器を貫通して延在して、制御線に印加される電圧信号が電界放出素子アレイに電子を放出させる。この後に、放出された電子を用いてＸ線を発生する。従って、Ｘ線装置が、数千本の電気制御線を有する数千個の電界放出素子アレイ用い得るので、真空容器の壁面の開口を介して電気制御線を取り回しし、且つ各々の制御線の周囲で真空密閉を設けることに問題が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
このように、電子放出素子アセンブリに電子を放出させる信号を供給する電気制御線を真空容器の壁面を貫通させて取り回しする必要をなくす電子放出素子アセンブリが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
実施形態の一例による電子放出素子アセンブリを提供する。この電子放出素子アセンブリは、光を放出するように構成された光源を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、電子放出素子に結合されて動作する光応答素子を含む。光応答素子は、電子放出素子に、受光に応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子から放出された電子を受領するアノードを含む。
【０００４】
また、実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリを提供する。この電子放出素子アセンブリは、光を放出するように構成された光源を含む。この電子放出素子アセンブリはさらに、複数の光応答素子及び複数の電子放出素子を含む。各々の光応答素子は、対応する電子放出素子に結合されて動作する。各々の光応答素子は、対応する電子放出素子に、光応答素子が光の少なくとも一部を受光するのに応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子の各々から放出された電子を受領するアノードを含む。
【０００５】
また、実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリを提供する。この電子放出素子アセンブリは、第一の波長を有する光を放出するように構成された第一の光源を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、第二の波長を有する光を放出するように構成された第二の光源を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、電子放出素子に結合されて動作する第一及び第二の光応答素子を含む。電子放出素子は、第一の電子放出素子サブアセンブリ及び第二の電子放出素子サブアセンブリを含む。第一の光応答素子は、第一の電子放出素子サブアセンブリに、第一の波長を有する光の受光に応答して電子を放出させる。第二の光応答素子は、第二の電子放出素子サブアセンブリに、第二の波長を有する光の受光に応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子から放出された電子を受領するアノードを含む。
【０００６】
また、実施形態の他の一例による電子ビームを発生する方法を提供する。この方法は、電子放出素子に結合されて動作する光応答素子に対して光を放出するステップを含む。この方法はさらに、光応答素子が光を受光するのに応答してアノードに向かって電子を放出するように電子放出素子に通電するステップを含む。
【０００７】
また、実施形態の他の一例による電子ビームを発生する方法を提供する。この方法は、電子放出素子に結合されて動作する第一の光応答素子に向かって第一の波長を有する光を放出するステップを含む。この電子放出素子は、第一の電子放出素子サブアセンブリ及び第二の電子放出素子サブアセンブリを有する。この方法はさらに、第一の光応答素子が第一の波長を有する光を受光するのに応答してアノードに向かって電子を放出するように第一の電子放出素子サブアセンブリに通電するステップを含む。この方法はさらに、電子放出素子に結合されて動作する第二の光応答素子に向かって第二の波長を有する光を放出するステップを含む。最後に、この方法は、第二の光応答素子が第二の波長を有する光を受光するのに応答してアノードに向かって電子を放出するように第二の電子放出素子サブアセンブリに通電するステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１及び図２には、実施形態の一例による目標対象のディジタル画像を形成するＣＴイメージング・システム１０が示されている。ＣＴイメージング・システム１０はＣＴスキャナ１２を含んでおり、スキャナ１２はＸ線源サブアセンブリ１４、１６、１８及びＸ線検出器アレイ２０、２２、２４、Ｘ線制御器２６、データ取得システム２８、画像再構成器３０、コンピュータ３２、移動制御器３４、テーブル３６、外部メモリ３８、操作者コンソール４０、並びにコンピュータ・モニタ４２を含む。尚、代替的な実施形態では、ＣＴイメージング・システム１０は３基よりも多い又は少ないＸ線源サブアセンブリを有していてよい。さらに、ＣＴイメージング・システム１０は３基よりも多い又は少ないＸ線検出器アレイを有していてもよい。
【０００９】
ＣＴスキャナ１２は、目標対象の複数のディジタル画像を形成するように設けられている。ＣＴスキャナ１２は、Ｘ線源サブアセンブリ１４、１６、１８及びＸ線検出器アレイ２０、２２、２４を含む。各々のＸ線源サブアセンブリが、当該Ｘ線源サブアセンブリによる走査領域を真直ぐに横断して設けられて目標対象を透過した減弱後のＸ線を受光するＸ線検出器アレイを含む。例えば、Ｘ線源サブアセンブリ１４は、サブアセンブリ１４から真直ぐに横断して設けられて間に介設された目標対象２１を透過したＸ線を受光するＸ線検出器アレイ２４を有する。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１６は、サブアセンブリ１６から真直ぐに横断して設けられて間に介設された目標対象２１を透過したＸ線を受光するＸ線検出器アレイ２０を有する。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１８は、サブアセンブリ１８から真直ぐに横断して設けられて間に介設された目標対象２１を透過したＸ線を受光するＸ線検出器アレイ２２を有する。さらに、各々のＸ線源サブアセンブリは２基の隣接するＸ線検出器アレイの間に配置される。例えば、Ｘ線源サブアセンブリ１４はＸ線検出器アレイ２２と２０との間に配置される。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１６はＸ線検出器アレイ２２と２４との間に配置される。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１８はＸ線検出器アレイ２４と２０との間に配置される。サブアセンブリ１４、１６、１８の各々は実質的に同等の構造を有しているため、単純化の目的で以下ではサブアセンブリ１４のみについて詳細に説明する。
【００１０】
図３を参照して述べると、Ｘ線源サブアセンブリ１４は、レーザからの光の受光に応答してＸ線ビーム７５を発生するように設けられている。サブアセンブリ１４は、真空筐体６０、透過窓６８、基材７２、絶縁支持６１、６３、複数の電子放出素子アセンブリ７４、Ｘ線透過窓７６、アノード７７、レーザ７８、８０、鏡８２、及びアクチュエータ８４を含む。真空筐体６０は側壁６２、６４を含み、これらの側壁は底面壁６６に結合されている。底面壁６６は、透過窓６８を内部に収容した開口７０を画定している。絶縁支持６１、６３は側壁６２、６４にそれぞれ結合されている。絶縁支持６１、６３は、基材７２を筐体６０から電気的に絶縁し、基材７２を間に保持している。基材７２は、複数の電子放出素子アセンブリ７４を載せて保持するように設けられている。電子放出素子アセンブリ７４の各々は、基材７２内の対応する開口を貫通して配設され、開口に固定的に保持される。電子放出素子サブアセンブリ７４の各々は、側壁６２、６４の一方を貫通して延在する電気線８８、１１３を介して電圧源１１０に電気的に結合されている。側壁６２及び６４は、アノード薄膜７７及びアノード薄膜７７に隣接して配設されているＸ線透過窓７６を収容するための底面壁６６に対向した開口を画定している。真空筐体６０はステンレス鋼で構築され、内部を真空に保つように真空密閉される。
【００１１】
鏡８２が設けられて、レーザ７８、８０の１又は複数からの光を、透過窓６８を通して電子放出素子アセンブリ７４の１又は複数に入射するように反射させる。各々の電子放出素子アセンブリ７４は、光ビーム８１、８７の１又は複数の受光に応答して電子ビーム８３を発生するように構成されており、電子ビーム８３はアノード７７によって受領される。アノード７７は、放出された電子の受領に応答してＸ線ビーム７５を発生し、Ｘ線ビーム７５はＸ線透過窓７６を透過して伝播する。鏡８２は、軸点８５において少なくとも２本の軸を中心として運動アクチュエータ８４によって回転する。具体的には、鏡８２は、２本の軸の各々を中心として少なくとも１２０°にわたって軸点８５において回転することができ、レーザ７８、８０の各々からの光が選択的に複数の電子放出素子アセンブリ７４の各々に向かうようにすることができる。代替的な実施形態では、Ｘ線源サブアセンブリ１４内で第二の鏡を用いて、鏡８２がレーザ７８からの光を反射し、第二の鏡がレーザ８０の光を反射するようにしてもよい。
【００１２】
レーザ７８、８０は光ビーム８７、８１をそれぞれ発生するように設けられており、複数の電子放出素子アセンブリ７４に電子を放出させ、続いてＸ線を発生する。レーザ８０は第一の予め決定された波長を有する光を放出し、レーザ７８は第一の予め決定された波長とは異なる第二の予め決定された波長を有する光を放出する。
【００１３】
図４及び図５を参照して述べると、各々の電子放出素子アセンブリ７４は、真空筐体９８、電子放出素子サブアセンブリ１００、及び電子放出素子サブアセンブリ１０２を含む。電子放出素子サブアセンブリ１００は、第一及び第二の波長をそれぞれ有するレーザ８０、７８からの第一及び第二の光ビームに応答して第一及び第二の電子ビームをそれぞれ放出するように設けられる。
【００１４】
電子放出素子サブアセンブリ１００は、光トランジスタ１０４、電子放出素子（例えば電界放出素子アレイ）１０６、抵抗器１０８、電圧源１１０、及び電気線１１１を有する。光トランジスタ１０４は、節点１０９において抵抗器１０８及び電界放出素子アレイ１０６の両方に結合されて動作する。電界放出素子アレイ１０６は、節点１０９と節点１１３との間で抵抗器１０８に並列接続され、節点１１３は電圧接地にさらに接続される。光トランジスタ１０４がレーザ８０から第一の波長を有する光を受光すると、トランジスタ１０４は電圧源１１０からの電圧を電界放出素子アレイ１０６に印加し、これによりアレイ１０６に電子を放出させる。
【００１５】
電界放出素子アレイ１０６は、複数の金属先端１１２、シリコン基材１１４、誘電層１１６、及び金属層１１８を含む。誘電層１１６はシリコン基材１１４に結合されて動作する。基材１１４は、シリコン以外の材料、例えば他の半導体材料を含めた材料で構築され得る。金属層１１８は、シリコン基材１１４の反対側で誘電層１１６に結合されて動作する。金属層１１８と誘電層１１６との組み合わせは、ここを貫通して配設される複数の開口１２０を含む。各々の開口１２０が、対応する金属先端１１２よりも大きい径を有し、対応する金属先端１１２が開口１２０の内部に配設されるようにしている。さらに、各々の金属先端１１２はシリコン基材１１４に結合されて動作する。各々の金属先端１１２は電気線１１１を介して節点１１３に電気的に接続される。さらに、金属層１１８が節点１０９に電気的に接続されて、光トランジスタ１０４からの電圧を受ける。光トランジスタ１０４が金属層１１８と金属先端１１２との間に電圧を印加するのに応答して、金属先端１１２の各々がアノード７７に向かって電子を放出する。尚、高電圧源（図示されていない）が複数の電子放出素子アセンブリ７４の各々とアノード７７との間に結合されて動作し、これらの間に高電圧を印加して、アセンブリ７４から放出されている電子をアノード７７に向かって加速させることをさらに特記しておく。代替的な実施形態では、複数の金属先端１１２をナノロッド、カーボン・ナノチューブ、又は電子を放出するように構成されている等価な構造で置き換えてもよい。
【００１６】
電子放出素子サブアセンブリ１０２は、光トランジスタ１３０、電界放出素子アレイ１３２、抵抗器１３４、電圧源１１０、及び電気線１３６を含む。光トランジスタ１３０は、節点１３１において抵抗器１３４及び電界放出素子アレイ１３２の両方に結合されて動作する。電界放出素子アレイ１３２は、節点１３１と節点１３３との間で抵抗器１３４に並列接続され、節点１３３は電圧接地にさらに接続される。光トランジスタ１３０がレーザ７８から第二の波長を有する光を受光すると、光トランジスタ１３０は電圧源１１０からの電圧を電界放出素子アレイ１３２に印加し、これによりアレイ１３２に電子を放出させる。
【００１７】
電界放出素子アレイ１３２は、複数の金属先端１３８、シリコン基材１４０、誘電層１４２、及び金属層１４４を含む。誘電層１４２はシリコン基材１４０に結合されて動作する。金属層１４４は、シリコン基材１４０の反対側で誘電層１４２に結合されて動作する。金属層１４４と誘電層１４２との組み合わせは、ここを貫通して配設される複数の開口１４６を含む。各々の開口１４６が、対応する金属先端１３８よりも大きい径を有し、対応する金属先端１３８が開口１４６の内部に配設されるようにしている。さらに、各々の金属先端１３８はシリコン基材１４０に結合されて動作する。各々の金属先端１３８は、電気線１３６を介して節点１３３に電気的に接続される。さらに、金属層１４４が節点１３１に電気的に接続されて、光トランジスタ１３０からの電圧を受ける。光トランジスタ１３０が金属層１４４と金属先端１３８との間に電圧を印加するのに応答して、金属先端１３８の各々がアノード７７に向かって電子を放出する。
【００１８】
図５を参照して述べると、光トランジスタ１０４は、全体的に矩形の周縁を有する電界放出素子アレイ１０６に隣接して配設される。同様に、光トランジスタ１３０は、全体的に矩形の周縁を有する電界放出素子アレイ１３２に隣接して配設される。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ１０４に入射すると、電界放出素子アレイ１０６がアノード７７に向かって電子を放出し、続いてこれらの電子を用いてＸ線を発生する。同様に、レーザ７８が第二の波長を有する光を放出して光が反射されて光トランジスタ１３０に入射すると、電界放出素子アレイ１３２がアノード７７に向かって電子を放出し、続いてこれらの電子を用いてＸ線を発生する。このように、第一の波長の光を光トランジスタ１０４に向かって放出し、続いて第二の波長の光を光トランジスタ１３０に向かって放出することにより、アノード７７は第一の焦点において第一のＸ線ビームを、また第二の焦点において第二のＸ線ビームを発生し、これらのＸ線を用いて目標対象２１のディジタル画像を形成する。
【００１９】
図６には、サブアセンブリ１４、１６、１８において用いられ得る電子放出素子アセンブリの代替的な実施形態が図示されている。具体的には、電子放出素子アセンブリ１５８が、真空筐体１６０、電界放出素子アレイ１６２を有する第一の電子放出素子アセンブリ、電界放出素子アレイ１６４を有する第二の電子放出素子アセンブリ、及び光トランジスタ１６６、１６８を含む。第一の電界放出素子アレイ１６２は全体的に矩形の周縁を有し、全体的に矩形の周縁をやはり有する電界放出素子アレイ１６４によって包囲されている。光トランジスタ１６６は、電界放出素子アレイ１６２に結合されて動作し、真空筐体１６０の第一の端辺に隣接して配設されている。光トランジスタ１６８は、電界放出素子アレイ１６４に結合されて動作し、真空筐体１６０の第二の端辺に隣接して配設されている。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ１６６に入射すると、電界放出素子アレイ１６２がアノード７７に向かって相対的に小径の電子を放出して、相対的に小径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロン径のＸ線ビーム）。加えて、レーザ７８が第二の波長を有する光を同時に放出して光が反射されて光トランジスタ１６８に入射すると、電界放出素子アレイ１６４がアノード７７に向かって相対的に大径の電子を放出して、相対的に大径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロンを上回る径のＸ線ビーム）。このように、第一の波長の光をトランジスタ１６６に向かって放出し、続いて第一及び第二の波長の両方の光を光トランジスタ１６６、１６８に向かって放出することにより、アノード７７は第一の焦点径を有する第一のＸ線ビーム及び第二の焦点径を有する第二のＸ線ビームを発生し、これらのＸ線ビームを用いて目標対象２１のディジタル画像を形成する。
【００２０】
図７には、アセンブリ１４、１６、１８において用いられ得る電子放出素子アセンブリの代替的な実施形態が図示されている。具体的には、電子放出素子アセンブリ１８０が、真空筐体１８２、電界放出素子アレイ１８４を有する第一の電子放出素子アセンブリ、電界放出素子アレイ１８６を有する第二の電子放出素子アセンブリ、及び光トランジスタ１８８、１９０を含む。電界放出素子アレイ１８４は全体的に円形の周縁を有し、全体的に円形の周縁を有する電界放出素子アレイ１８６によって包囲されている。光トランジスタ１８８は、電界放出素子アレイ１８４に結合されて動作し、真空筐体１８２の第一の端辺に隣接して配設されている。光トランジスタ１９０は、電界放出素子アレイ１８６に結合されて動作し、真空筐体１８２の第二の端辺に隣接して配設されている。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ１８８に入射すると、電界放出素子アレイ１８４がアノード７７に向かって相対的に小径の電子を放出して、相対的に小径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロン径のＸ線ビーム）。加えて、レーザ７８が第二の波長を有する光を同時に放出して光が反射されて光トランジスタ１９０に入射すると、電界放出素子アレイ１８６がアノード７７に向かって相対的に大径の電子を放出し、相対的に大径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロンを上回る径のＸ線ビーム）。このように、第一の波長の光を光トランジスタ１８８に向かって放出し、続いて第一及び第二の波長の両方の光を光トランジスタ１８８、１９０に向かって放出することにより、アノード７７は、第一の焦点径を有する第一のＸ線ビーム及び第二の焦点径を有する第二のＸ線ビームを発生し、これらのＸ線ビームを用いて目標対象２１のディジタル画像を形成する。
【００２１】
図８には、アセンブリ１４、１６、１８に用いられ得る電子放出素子アセンブリの代替的な実施形態が図示されている。具体的には、電子放出素子アセンブリ２００が、真空筐体２０２、電界放出素子アレイ２０４を有する電子放出素子サブアセンブリ、及び光トランジスタ２０６を含む。電界放出素子アレイ２０４は全体的に矩形の周縁有する。但し、放出素子アレイ２０４は、例えば円形、三角形、六角形及び楕円形を含めて任意の既知の形状を有していてよいことを特記しておく。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ２０６に入射すると、電界放出素子アレイ２０４がアノード７７に向かって電子を放出し、続いてこれらの電子を用いてＸ線を発生する。このように、第一の波長を有する光に応答して光トランジスタ２０６が起動されるため、電界放出素子アレイ２０４に電子を放出させるのに一つのレーザしか必要でなくなる。従って、一つのレーザを用いて複数の電子放出素子アセンブリ２００を起動することができる。
【００２２】
尚、電子放出素子アセンブリの実施形態の任意のものにおいて、光トランジスタを例えばフォトダイオードのような他の光応答素子で置き換えてよいことを特記しておく。
【００２３】
図２を参照して述べると、コンピュータ３２から受信した制御信号に応答してＣＴスキャナ１２を制御するＸ線制御器２６が設けられている。Ｘ線制御器２６は、レーザ７８、８０、４４、４５、４８、４９、運動アクチュエータ８４、４７、５１、並びにコンピュータ３２に結合されて動作する。さらに、Ｘ線制御器２６は制御信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を発生して、それぞれレーザ７８、８０、４４、４５、４８、４９に、Ｘ線ビームを発生する光を放出させる。さらに、Ｘ線制御器２６は制御信号Ａ１、Ａ２、Ａ３を発生して鏡８２、４６、５０のアクチュエータ８４、４７、５１それぞれによる移動を制御する。
【００２４】
データ取得システム２８は、Ｘ線検出器アレイ２０、２２、２４に結合されて動作し、さらにコンピュータ３２及び画像再構成器３０に結合されて動作する。システム２８は信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３をそれぞれＸ線検出器アレイ２０、２２、２４から受信して、これらの信号を画像再構成器３０へ転送する。
【００２５】
画像再構成器３０は、信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３からディジタル画像を形成するために設けられている。画像再構成器３０はデータ取得システム２８とコンピュータ３２との間に結合されて動作する。画像再構成器３０は形成されたディジタル画像をコンピュータ３２へ転送する。
【００２６】
コンピュータは、Ｘ線制御器２６、データ取得システム２８、画像再構成器３０、外部メモリ３８、コンピュータ・コンソール４０、コンピュータ・モニタ４２、及び移動制御器３４に結合されて動作する。
【００２７】
コンピュータ３２は、移動制御器３４にテーブル３６を予め決定された位置まで移動させる第一の制御信号を発生するために設けられている。さらに、コンピュータ３２は、Ｘ線制御器２６にＸ線ビームの発生を開始させる第二の制御信号を発生する。さらに、コンピュータ３２は、画像再構成器３０から形成されたディジタル画像を受け取り、画像をモニタ４２に表示させるか若しくはディジタル画像を外部メモリ３８に記憶させるか、又は両方を行なう。操作者コンソール４０はコンピュータ３２に結合されて動作して、利用者が特定のディジタル画像の閲覧を要求し得るようにする。
【００２８】
図２、図３、図４、図９及び図１０を参照して、実施形態の一例によるＸ線を発生する方法を以下で説明する。議論の目的で、電子放出素子アセンブリ７４を有するＸ線源サブアセンブリ１４を用いて方法を説明する。しかしながら、代替的な実施形態では電子放出素子アセンブリ７４の代わりに電子放出素子アセンブリ１５８、１８０、２００を用いてよいことを特記しておく。さらに、２本のＸ線ビームを放出する唯一の電子放出素子アセンブリ７４を用いて方法を説明する。しかしながら、Ｘ線源サブアセンブリ１４、１６、１８の各々の電子放出素子アセンブリ７４が複数のＸ線ビームを発生するようにするために本方法が繰り返し実行されることを理解されたい。
【００２９】
ステップ３００では、Ｘ線制御器２６が、電子放出素子サブアセンブリ１００及び電子放出素子サブアセンブリ１０２を有する電子放出素子アセンブリ７４に向かって光を反射させるために鏡８２を第一の予め決定された位置まで回転させる。
【００３０】
ステップ３０２では、Ｘ線制御器２６が、レーザ８０に第一の波長を有する光を放出させて、光は鏡８２で反射されて光トランジスタ１０４に向かう。
【００３１】
ステップ３０４では、光トランジスタ１０４が第一の波長を有する光を受光して、電子放出素子サブアセンブリ１００にアノード７７に向かって電子を放出させる。
【００３２】
ステップ３０６では、アノード７７が、電子放出素子サブアセンブリ１００から放出された電子を受領して、目標対象に向かってＸ線を放出する。
【００３３】
ステップ３０８では、電子放出素子アセンブリ７４に対向して設けられているＸ線検出器アレイ２４が、目標対象によって減弱したＸ線を受光して、減弱後のＸ線を示す電気信号を画像再構成器装置３０へ送信し、画像再構成器３０が目標対象の第一のディジタル画像を形成する。
【００３４】
ステップ３１０では、Ｘ線制御器２６が、レーザ７８、８０にそれぞれ第一及び第二の波長を有する光を同時に放出させる。第一の波長を有する光は鏡８２で反射されて第一の光トランジスタ１０４に向かう。第二の波長を有する光は鏡８２で反射されて第二の光トランジスタ１３０に向かう。
【００３５】
ステップ３１２では、光トランジスタ１０４が第一の波長を有する光を受光して、電子放出素子サブアセンブリ１００にアノード７７に向かって電子を放出させる。
【００３６】
ステップ３１４では、光トランジスタ１３０が第二の波長を有する光を受光して、電子放出素子サブアセンブリ１０２にアノード７７に向かって電子を放出させる。
【００３７】
ステップ３１６では、アノード７７が電子放出素子サブアセンブリ１００、１０２から放出された電子を受領して、目標対象に向かってＸ線を放出する。
【００３８】
ステップ３１８では、電子放出素子アセンブリ１０２に対向して設けられているＸ線検出器アレイ２４が、目標対象によって減弱したＸ線を受光して、減弱後のＸ線を示す電気信号を画像再構成器装置３０へ送信し、画像再構成器３０が目標対象の第二のディジタル画像を形成する。
【００３９】
Ｘ線を発生するこれらのシステム及び方法は、他のシステム及び方法を凌ぐ実質的な利点を提供する。具体的には、このシステムは、Ｘ線源サブアセンブリ内の電子放出素子アセンブリを起動し、電子ビームを発生させ、これらの電子ビームを用いて引き続きＸ線を発生するために、光ビームを用いるという技術的効果を提供する。このため、他のシステムで為されているように複数の制御線を真空筐体の壁面を貫通させて電子放出素子アセンブリまで取り回しすると真空密閉の問題及び付随する真空筐体内部の真空漏れを生じる場合があったが、本システムでは、このような複数の制御線の取り回しの必要がなくなる。
【００４０】
実施形態の例を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を施し、また本発明の要素を均等構成で置換し得ることが当業者には理解されよう。加えて、本発明の範囲から逸脱せずに本発明の教示を具体的な状況に合わせて適応構成する多くの改変を施してよい。従って、本発明は、本発明を実施するために開示されている実施形態に限定されている訳ではなく、所期の特許請求の範囲に属する全ての実施形態を包含するものとする。さらに、第一、第二等の用語は、重要性の序列を何ら表わすものではなく、一要素を他要素と識別するために用いられている。さらに、単数形を用いている場合も量の制限を表わしている訳ではなく、参照されている項目が少なくとも一つ存在していることを示す。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態の一例によるＣＴイメージング・システムの概略図である。
【図２】図１のＣＴイメージング・システムのさらに詳細な概略図である。
【図３】図１のＣＴイメージング・システムに用いられるＸ線源サブアセンブリの概略図である。
【図４】実施形態の一例による図３のＸ線源サブアセンブリに用いられる電子放出素子アセンブリの回路概略図である。
【図５】実施形態の一例による図４の電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図６】実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図７】実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図８】実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図９】実施形態の一例による電子ビームを発生する方法を用いてＸ線を発生する方法の流れ図である。
【図１０】実施形態の一例による電子ビームを発生する方法を用いてＸ線を発生する方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ＣＴイメージング・システム
１２ ＣＴスキャナ
１４、１６、１８ Ｘ線源サブアセンブリ
２０、２２、２４ Ｘ線検出器アレイ
２１ 目標対象
３６ テーブル
４２ コンピュータ・モニタ
４６、５０、８２ 鏡
４７、５１、８４ アクチュエータ
６０、９８、１６０、１８２、２０２ 真空筐体
６１、６３ 絶縁支持
６２、６４ 側壁
６６ 底面壁
６８ 透過窓
７０ 開口
７２ 基材
７４、１５８、１８０、２００ 電子放出素子アセンブリ
７５ Ｘ線ビーム
７６ Ｘ線透過窓
７７ アノード薄膜
７８、８０、４４、４５、４８、４９ レーザ
８１、８７ 光ビーム
８３ 電子ビーム
８５ 軸点
８８ 電気線
１００、１０２ 電子放出素子サブアセンブリ
１０４、１３０、１６６、１６８、１８８、１９０、２０６ 光トランジスタ
１０６、１３２ 電子放出素子
１０８、１３４ 抵抗器
１０９、１１３、１３１、１３３ 節点
１１１、１３６ 電気線
１１２、１３８ 金属先端
１１４、１４０ シリコン基材
１１６、１４２ 誘電層
１１８、１４４ 金属層
１２０、１４６ 開口
１６２、１６４、１８４、１８６、２０４ 電界放出素子アレイ
【背景技術】
【０００１】
Ｘ線装置は、Ｘ線を発生するために電界放出素子アレイのような電子放出素子を用いている。各々の電界放出素子アレイは電気制御線に結合され、制御線は真空容器を貫通して延在して、制御線に印加される電圧信号が電界放出素子アレイに電子を放出させる。この後に、放出された電子を用いてＸ線を発生する。従って、Ｘ線装置が、数千本の電気制御線を有する数千個の電界放出素子アレイ用い得るので、真空容器の壁面の開口を介して電気制御線を取り回しし、且つ各々の制御線の周囲で真空密閉を設けることに問題が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
このように、電子放出素子アセンブリに電子を放出させる信号を供給する電気制御線を真空容器の壁面を貫通させて取り回しする必要をなくす電子放出素子アセンブリが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
実施形態の一例による電子放出素子アセンブリを提供する。この電子放出素子アセンブリは、光を放出するように構成された光源を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、電子放出素子に結合されて動作する光応答素子を含む。光応答素子は、電子放出素子に、受光に応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子から放出された電子を受領するアノードを含む。
【０００４】
また、実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリを提供する。この電子放出素子アセンブリは、光を放出するように構成された光源を含む。この電子放出素子アセンブリはさらに、複数の光応答素子及び複数の電子放出素子を含む。各々の光応答素子は、対応する電子放出素子に結合されて動作する。各々の光応答素子は、対応する電子放出素子に、光応答素子が光の少なくとも一部を受光するのに応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子の各々から放出された電子を受領するアノードを含む。
【０００５】
また、実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリを提供する。この電子放出素子アセンブリは、第一の波長を有する光を放出するように構成された第一の光源を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、第二の波長を有する光を放出するように構成された第二の光源を含む。電子放出素子アセンブリはさらに、電子放出素子に結合されて動作する第一及び第二の光応答素子を含む。電子放出素子は、第一の電子放出素子サブアセンブリ及び第二の電子放出素子サブアセンブリを含む。第一の光応答素子は、第一の電子放出素子サブアセンブリに、第一の波長を有する光の受光に応答して電子を放出させる。第二の光応答素子は、第二の電子放出素子サブアセンブリに、第二の波長を有する光の受光に応答して電子を放出させる。最後に、電子放出素子アセンブリは、電子放出素子から放出された電子を受領するアノードを含む。
【０００６】
また、実施形態の他の一例による電子ビームを発生する方法を提供する。この方法は、電子放出素子に結合されて動作する光応答素子に対して光を放出するステップを含む。この方法はさらに、光応答素子が光を受光するのに応答してアノードに向かって電子を放出するように電子放出素子に通電するステップを含む。
【０００７】
また、実施形態の他の一例による電子ビームを発生する方法を提供する。この方法は、電子放出素子に結合されて動作する第一の光応答素子に向かって第一の波長を有する光を放出するステップを含む。この電子放出素子は、第一の電子放出素子サブアセンブリ及び第二の電子放出素子サブアセンブリを有する。この方法はさらに、第一の光応答素子が第一の波長を有する光を受光するのに応答してアノードに向かって電子を放出するように第一の電子放出素子サブアセンブリに通電するステップを含む。この方法はさらに、電子放出素子に結合されて動作する第二の光応答素子に向かって第二の波長を有する光を放出するステップを含む。最後に、この方法は、第二の光応答素子が第二の波長を有する光を受光するのに応答してアノードに向かって電子を放出するように第二の電子放出素子サブアセンブリに通電するステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１及び図２には、実施形態の一例による目標対象のディジタル画像を形成するＣＴイメージング・システム１０が示されている。ＣＴイメージング・システム１０はＣＴスキャナ１２を含んでおり、スキャナ１２はＸ線源サブアセンブリ１４、１６、１８及びＸ線検出器アレイ２０、２２、２４、Ｘ線制御器２６、データ取得システム２８、画像再構成器３０、コンピュータ３２、移動制御器３４、テーブル３６、外部メモリ３８、操作者コンソール４０、並びにコンピュータ・モニタ４２を含む。尚、代替的な実施形態では、ＣＴイメージング・システム１０は３基よりも多い又は少ないＸ線源サブアセンブリを有していてよい。さらに、ＣＴイメージング・システム１０は３基よりも多い又は少ないＸ線検出器アレイを有していてもよい。
【０００９】
ＣＴスキャナ１２は、目標対象の複数のディジタル画像を形成するように設けられている。ＣＴスキャナ１２は、Ｘ線源サブアセンブリ１４、１６、１８及びＸ線検出器アレイ２０、２２、２４を含む。各々のＸ線源サブアセンブリが、当該Ｘ線源サブアセンブリによる走査領域を真直ぐに横断して設けられて目標対象を透過した減弱後のＸ線を受光するＸ線検出器アレイを含む。例えば、Ｘ線源サブアセンブリ１４は、サブアセンブリ１４から真直ぐに横断して設けられて間に介設された目標対象２１を透過したＸ線を受光するＸ線検出器アレイ２４を有する。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１６は、サブアセンブリ１６から真直ぐに横断して設けられて間に介設された目標対象２１を透過したＸ線を受光するＸ線検出器アレイ２０を有する。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１８は、サブアセンブリ１８から真直ぐに横断して設けられて間に介設された目標対象２１を透過したＸ線を受光するＸ線検出器アレイ２２を有する。さらに、各々のＸ線源サブアセンブリは２基の隣接するＸ線検出器アレイの間に配置される。例えば、Ｘ線源サブアセンブリ１４はＸ線検出器アレイ２２と２０との間に配置される。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１６はＸ線検出器アレイ２２と２４との間に配置される。同様に、Ｘ線源サブアセンブリ１８はＸ線検出器アレイ２４と２０との間に配置される。サブアセンブリ１４、１６、１８の各々は実質的に同等の構造を有しているため、単純化の目的で以下ではサブアセンブリ１４のみについて詳細に説明する。
【００１０】
図３を参照して述べると、Ｘ線源サブアセンブリ１４は、レーザからの光の受光に応答してＸ線ビーム７５を発生するように設けられている。サブアセンブリ１４は、真空筐体６０、透過窓６８、基材７２、絶縁支持６１、６３、複数の電子放出素子アセンブリ７４、Ｘ線透過窓７６、アノード７７、レーザ７８、８０、鏡８２、及びアクチュエータ８４を含む。真空筐体６０は側壁６２、６４を含み、これらの側壁は底面壁６６に結合されている。底面壁６６は、透過窓６８を内部に収容した開口７０を画定している。絶縁支持６１、６３は側壁６２、６４にそれぞれ結合されている。絶縁支持６１、６３は、基材７２を筐体６０から電気的に絶縁し、基材７２を間に保持している。基材７２は、複数の電子放出素子アセンブリ７４を載せて保持するように設けられている。電子放出素子アセンブリ７４の各々は、基材７２内の対応する開口を貫通して配設され、開口に固定的に保持される。電子放出素子サブアセンブリ７４の各々は、側壁６２、６４の一方を貫通して延在する電気線８８、１１３を介して電圧源１１０に電気的に結合されている。側壁６２及び６４は、アノード薄膜７７及びアノード薄膜７７に隣接して配設されているＸ線透過窓７６を収容するための底面壁６６に対向した開口を画定している。真空筐体６０はステンレス鋼で構築され、内部を真空に保つように真空密閉される。
【００１１】
鏡８２が設けられて、レーザ７８、８０の１又は複数からの光を、透過窓６８を通して電子放出素子アセンブリ７４の１又は複数に入射するように反射させる。各々の電子放出素子アセンブリ７４は、光ビーム８１、８７の１又は複数の受光に応答して電子ビーム８３を発生するように構成されており、電子ビーム８３はアノード７７によって受領される。アノード７７は、放出された電子の受領に応答してＸ線ビーム７５を発生し、Ｘ線ビーム７５はＸ線透過窓７６を透過して伝播する。鏡８２は、軸点８５において少なくとも２本の軸を中心として運動アクチュエータ８４によって回転する。具体的には、鏡８２は、２本の軸の各々を中心として少なくとも１２０°にわたって軸点８５において回転することができ、レーザ７８、８０の各々からの光が選択的に複数の電子放出素子アセンブリ７４の各々に向かうようにすることができる。代替的な実施形態では、Ｘ線源サブアセンブリ１４内で第二の鏡を用いて、鏡８２がレーザ７８からの光を反射し、第二の鏡がレーザ８０の光を反射するようにしてもよい。
【００１２】
レーザ７８、８０は光ビーム８７、８１をそれぞれ発生するように設けられており、複数の電子放出素子アセンブリ７４に電子を放出させ、続いてＸ線を発生する。レーザ８０は第一の予め決定された波長を有する光を放出し、レーザ７８は第一の予め決定された波長とは異なる第二の予め決定された波長を有する光を放出する。
【００１３】
図４及び図５を参照して述べると、各々の電子放出素子アセンブリ７４は、真空筐体９８、電子放出素子サブアセンブリ１００、及び電子放出素子サブアセンブリ１０２を含む。電子放出素子サブアセンブリ１００は、第一及び第二の波長をそれぞれ有するレーザ８０、７８からの第一及び第二の光ビームに応答して第一及び第二の電子ビームをそれぞれ放出するように設けられる。
【００１４】
電子放出素子サブアセンブリ１００は、光トランジスタ１０４、電子放出素子（例えば電界放出素子アレイ）１０６、抵抗器１０８、電圧源１１０、及び電気線１１１を有する。光トランジスタ１０４は、節点１０９において抵抗器１０８及び電界放出素子アレイ１０６の両方に結合されて動作する。電界放出素子アレイ１０６は、節点１０９と節点１１３との間で抵抗器１０８に並列接続され、節点１１３は電圧接地にさらに接続される。光トランジスタ１０４がレーザ８０から第一の波長を有する光を受光すると、トランジスタ１０４は電圧源１１０からの電圧を電界放出素子アレイ１０６に印加し、これによりアレイ１０６に電子を放出させる。
【００１５】
電界放出素子アレイ１０６は、複数の金属先端１１２、シリコン基材１１４、誘電層１１６、及び金属層１１８を含む。誘電層１１６はシリコン基材１１４に結合されて動作する。基材１１４は、シリコン以外の材料、例えば他の半導体材料を含めた材料で構築され得る。金属層１１８は、シリコン基材１１４の反対側で誘電層１１６に結合されて動作する。金属層１１８と誘電層１１６との組み合わせは、ここを貫通して配設される複数の開口１２０を含む。各々の開口１２０が、対応する金属先端１１２よりも大きい径を有し、対応する金属先端１１２が開口１２０の内部に配設されるようにしている。さらに、各々の金属先端１１２はシリコン基材１１４に結合されて動作する。各々の金属先端１１２は電気線１１１を介して節点１１３に電気的に接続される。さらに、金属層１１８が節点１０９に電気的に接続されて、光トランジスタ１０４からの電圧を受ける。光トランジスタ１０４が金属層１１８と金属先端１１２との間に電圧を印加するのに応答して、金属先端１１２の各々がアノード７７に向かって電子を放出する。尚、高電圧源（図示されていない）が複数の電子放出素子アセンブリ７４の各々とアノード７７との間に結合されて動作し、これらの間に高電圧を印加して、アセンブリ７４から放出されている電子をアノード７７に向かって加速させることをさらに特記しておく。代替的な実施形態では、複数の金属先端１１２をナノロッド、カーボン・ナノチューブ、又は電子を放出するように構成されている等価な構造で置き換えてもよい。
【００１６】
電子放出素子サブアセンブリ１０２は、光トランジスタ１３０、電界放出素子アレイ１３２、抵抗器１３４、電圧源１１０、及び電気線１３６を含む。光トランジスタ１３０は、節点１３１において抵抗器１３４及び電界放出素子アレイ１３２の両方に結合されて動作する。電界放出素子アレイ１３２は、節点１３１と節点１３３との間で抵抗器１３４に並列接続され、節点１３３は電圧接地にさらに接続される。光トランジスタ１３０がレーザ７８から第二の波長を有する光を受光すると、光トランジスタ１３０は電圧源１１０からの電圧を電界放出素子アレイ１３２に印加し、これによりアレイ１３２に電子を放出させる。
【００１７】
電界放出素子アレイ１３２は、複数の金属先端１３８、シリコン基材１４０、誘電層１４２、及び金属層１４４を含む。誘電層１４２はシリコン基材１４０に結合されて動作する。金属層１４４は、シリコン基材１４０の反対側で誘電層１４２に結合されて動作する。金属層１４４と誘電層１４２との組み合わせは、ここを貫通して配設される複数の開口１４６を含む。各々の開口１４６が、対応する金属先端１３８よりも大きい径を有し、対応する金属先端１３８が開口１４６の内部に配設されるようにしている。さらに、各々の金属先端１３８はシリコン基材１４０に結合されて動作する。各々の金属先端１３８は、電気線１３６を介して節点１３３に電気的に接続される。さらに、金属層１４４が節点１３１に電気的に接続されて、光トランジスタ１３０からの電圧を受ける。光トランジスタ１３０が金属層１４４と金属先端１３８との間に電圧を印加するのに応答して、金属先端１３８の各々がアノード７７に向かって電子を放出する。
【００１８】
図５を参照して述べると、光トランジスタ１０４は、全体的に矩形の周縁を有する電界放出素子アレイ１０６に隣接して配設される。同様に、光トランジスタ１３０は、全体的に矩形の周縁を有する電界放出素子アレイ１３２に隣接して配設される。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ１０４に入射すると、電界放出素子アレイ１０６がアノード７７に向かって電子を放出し、続いてこれらの電子を用いてＸ線を発生する。同様に、レーザ７８が第二の波長を有する光を放出して光が反射されて光トランジスタ１３０に入射すると、電界放出素子アレイ１３２がアノード７７に向かって電子を放出し、続いてこれらの電子を用いてＸ線を発生する。このように、第一の波長の光を光トランジスタ１０４に向かって放出し、続いて第二の波長の光を光トランジスタ１３０に向かって放出することにより、アノード７７は第一の焦点において第一のＸ線ビームを、また第二の焦点において第二のＸ線ビームを発生し、これらのＸ線を用いて目標対象２１のディジタル画像を形成する。
【００１９】
図６には、サブアセンブリ１４、１６、１８において用いられ得る電子放出素子アセンブリの代替的な実施形態が図示されている。具体的には、電子放出素子アセンブリ１５８が、真空筐体１６０、電界放出素子アレイ１６２を有する第一の電子放出素子アセンブリ、電界放出素子アレイ１６４を有する第二の電子放出素子アセンブリ、及び光トランジスタ１６６、１６８を含む。第一の電界放出素子アレイ１６２は全体的に矩形の周縁を有し、全体的に矩形の周縁をやはり有する電界放出素子アレイ１６４によって包囲されている。光トランジスタ１６６は、電界放出素子アレイ１６２に結合されて動作し、真空筐体１６０の第一の端辺に隣接して配設されている。光トランジスタ１６８は、電界放出素子アレイ１６４に結合されて動作し、真空筐体１６０の第二の端辺に隣接して配設されている。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ１６６に入射すると、電界放出素子アレイ１６２がアノード７７に向かって相対的に小径の電子を放出して、相対的に小径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロン径のＸ線ビーム）。加えて、レーザ７８が第二の波長を有する光を同時に放出して光が反射されて光トランジスタ１６８に入射すると、電界放出素子アレイ１６４がアノード７７に向かって相対的に大径の電子を放出して、相対的に大径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロンを上回る径のＸ線ビーム）。このように、第一の波長の光をトランジスタ１６６に向かって放出し、続いて第一及び第二の波長の両方の光を光トランジスタ１６６、１６８に向かって放出することにより、アノード７７は第一の焦点径を有する第一のＸ線ビーム及び第二の焦点径を有する第二のＸ線ビームを発生し、これらのＸ線ビームを用いて目標対象２１のディジタル画像を形成する。
【００２０】
図７には、アセンブリ１４、１６、１８において用いられ得る電子放出素子アセンブリの代替的な実施形態が図示されている。具体的には、電子放出素子アセンブリ１８０が、真空筐体１８２、電界放出素子アレイ１８４を有する第一の電子放出素子アセンブリ、電界放出素子アレイ１８６を有する第二の電子放出素子アセンブリ、及び光トランジスタ１８８、１９０を含む。電界放出素子アレイ１８４は全体的に円形の周縁を有し、全体的に円形の周縁を有する電界放出素子アレイ１８６によって包囲されている。光トランジスタ１８８は、電界放出素子アレイ１８４に結合されて動作し、真空筐体１８２の第一の端辺に隣接して配設されている。光トランジスタ１９０は、電界放出素子アレイ１８６に結合されて動作し、真空筐体１８２の第二の端辺に隣接して配設されている。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ１８８に入射すると、電界放出素子アレイ１８４がアノード７７に向かって相対的に小径の電子を放出して、相対的に小径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロン径のＸ線ビーム）。加えて、レーザ７８が第二の波長を有する光を同時に放出して光が反射されて光トランジスタ１９０に入射すると、電界放出素子アレイ１８６がアノード７７に向かって相対的に大径の電子を放出し、相対的に大径のＸ線ビームを得る（例えば２００ミクロンを上回る径のＸ線ビーム）。このように、第一の波長の光を光トランジスタ１８８に向かって放出し、続いて第一及び第二の波長の両方の光を光トランジスタ１８８、１９０に向かって放出することにより、アノード７７は、第一の焦点径を有する第一のＸ線ビーム及び第二の焦点径を有する第二のＸ線ビームを発生し、これらのＸ線ビームを用いて目標対象２１のディジタル画像を形成する。
【００２１】
図８には、アセンブリ１４、１６、１８に用いられ得る電子放出素子アセンブリの代替的な実施形態が図示されている。具体的には、電子放出素子アセンブリ２００が、真空筐体２０２、電界放出素子アレイ２０４を有する電子放出素子サブアセンブリ、及び光トランジスタ２０６を含む。電界放出素子アレイ２０４は全体的に矩形の周縁有する。但し、放出素子アレイ２０４は、例えば円形、三角形、六角形及び楕円形を含めて任意の既知の形状を有していてよいことを特記しておく。レーザ８０が第一の波長を有する光を放出して光が鏡８２によって反射されて光トランジスタ２０６に入射すると、電界放出素子アレイ２０４がアノード７７に向かって電子を放出し、続いてこれらの電子を用いてＸ線を発生する。このように、第一の波長を有する光に応答して光トランジスタ２０６が起動されるため、電界放出素子アレイ２０４に電子を放出させるのに一つのレーザしか必要でなくなる。従って、一つのレーザを用いて複数の電子放出素子アセンブリ２００を起動することができる。
【００２２】
尚、電子放出素子アセンブリの実施形態の任意のものにおいて、光トランジスタを例えばフォトダイオードのような他の光応答素子で置き換えてよいことを特記しておく。
【００２３】
図２を参照して述べると、コンピュータ３２から受信した制御信号に応答してＣＴスキャナ１２を制御するＸ線制御器２６が設けられている。Ｘ線制御器２６は、レーザ７８、８０、４４、４５、４８、４９、運動アクチュエータ８４、４７、５１、並びにコンピュータ３２に結合されて動作する。さらに、Ｘ線制御器２６は制御信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を発生して、それぞれレーザ７８、８０、４４、４５、４８、４９に、Ｘ線ビームを発生する光を放出させる。さらに、Ｘ線制御器２６は制御信号Ａ１、Ａ２、Ａ３を発生して鏡８２、４６、５０のアクチュエータ８４、４７、５１それぞれによる移動を制御する。
【００２４】
データ取得システム２８は、Ｘ線検出器アレイ２０、２２、２４に結合されて動作し、さらにコンピュータ３２及び画像再構成器３０に結合されて動作する。システム２８は信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３をそれぞれＸ線検出器アレイ２０、２２、２４から受信して、これらの信号を画像再構成器３０へ転送する。
【００２５】
画像再構成器３０は、信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３からディジタル画像を形成するために設けられている。画像再構成器３０はデータ取得システム２８とコンピュータ３２との間に結合されて動作する。画像再構成器３０は形成されたディジタル画像をコンピュータ３２へ転送する。
【００２６】
コンピュータは、Ｘ線制御器２６、データ取得システム２８、画像再構成器３０、外部メモリ３８、コンピュータ・コンソール４０、コンピュータ・モニタ４２、及び移動制御器３４に結合されて動作する。
【００２７】
コンピュータ３２は、移動制御器３４にテーブル３６を予め決定された位置まで移動させる第一の制御信号を発生するために設けられている。さらに、コンピュータ３２は、Ｘ線制御器２６にＸ線ビームの発生を開始させる第二の制御信号を発生する。さらに、コンピュータ３２は、画像再構成器３０から形成されたディジタル画像を受け取り、画像をモニタ４２に表示させるか若しくはディジタル画像を外部メモリ３８に記憶させるか、又は両方を行なう。操作者コンソール４０はコンピュータ３２に結合されて動作して、利用者が特定のディジタル画像の閲覧を要求し得るようにする。
【００２８】
図２、図３、図４、図９及び図１０を参照して、実施形態の一例によるＸ線を発生する方法を以下で説明する。議論の目的で、電子放出素子アセンブリ７４を有するＸ線源サブアセンブリ１４を用いて方法を説明する。しかしながら、代替的な実施形態では電子放出素子アセンブリ７４の代わりに電子放出素子アセンブリ１５８、１８０、２００を用いてよいことを特記しておく。さらに、２本のＸ線ビームを放出する唯一の電子放出素子アセンブリ７４を用いて方法を説明する。しかしながら、Ｘ線源サブアセンブリ１４、１６、１８の各々の電子放出素子アセンブリ７４が複数のＸ線ビームを発生するようにするために本方法が繰り返し実行されることを理解されたい。
【００２９】
ステップ３００では、Ｘ線制御器２６が、電子放出素子サブアセンブリ１００及び電子放出素子サブアセンブリ１０２を有する電子放出素子アセンブリ７４に向かって光を反射させるために鏡８２を第一の予め決定された位置まで回転させる。
【００３０】
ステップ３０２では、Ｘ線制御器２６が、レーザ８０に第一の波長を有する光を放出させて、光は鏡８２で反射されて光トランジスタ１０４に向かう。
【００３１】
ステップ３０４では、光トランジスタ１０４が第一の波長を有する光を受光して、電子放出素子サブアセンブリ１００にアノード７７に向かって電子を放出させる。
【００３２】
ステップ３０６では、アノード７７が、電子放出素子サブアセンブリ１００から放出された電子を受領して、目標対象に向かってＸ線を放出する。
【００３３】
ステップ３０８では、電子放出素子アセンブリ７４に対向して設けられているＸ線検出器アレイ２４が、目標対象によって減弱したＸ線を受光して、減弱後のＸ線を示す電気信号を画像再構成器装置３０へ送信し、画像再構成器３０が目標対象の第一のディジタル画像を形成する。
【００３４】
ステップ３１０では、Ｘ線制御器２６が、レーザ７８、８０にそれぞれ第一及び第二の波長を有する光を同時に放出させる。第一の波長を有する光は鏡８２で反射されて第一の光トランジスタ１０４に向かう。第二の波長を有する光は鏡８２で反射されて第二の光トランジスタ１３０に向かう。
【００３５】
ステップ３１２では、光トランジスタ１０４が第一の波長を有する光を受光して、電子放出素子サブアセンブリ１００にアノード７７に向かって電子を放出させる。
【００３６】
ステップ３１４では、光トランジスタ１３０が第二の波長を有する光を受光して、電子放出素子サブアセンブリ１０２にアノード７７に向かって電子を放出させる。
【００３７】
ステップ３１６では、アノード７７が電子放出素子サブアセンブリ１００、１０２から放出された電子を受領して、目標対象に向かってＸ線を放出する。
【００３８】
ステップ３１８では、電子放出素子アセンブリ１０２に対向して設けられているＸ線検出器アレイ２４が、目標対象によって減弱したＸ線を受光して、減弱後のＸ線を示す電気信号を画像再構成器装置３０へ送信し、画像再構成器３０が目標対象の第二のディジタル画像を形成する。
【００３９】
Ｘ線を発生するこれらのシステム及び方法は、他のシステム及び方法を凌ぐ実質的な利点を提供する。具体的には、このシステムは、Ｘ線源サブアセンブリ内の電子放出素子アセンブリを起動し、電子ビームを発生させ、これらの電子ビームを用いて引き続きＸ線を発生するために、光ビームを用いるという技術的効果を提供する。このため、他のシステムで為されているように複数の制御線を真空筐体の壁面を貫通させて電子放出素子アセンブリまで取り回しすると真空密閉の問題及び付随する真空筐体内部の真空漏れを生じる場合があったが、本システムでは、このような複数の制御線の取り回しの必要がなくなる。
【００４０】
実施形態の例を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形を施し、また本発明の要素を均等構成で置換し得ることが当業者には理解されよう。加えて、本発明の範囲から逸脱せずに本発明の教示を具体的な状況に合わせて適応構成する多くの改変を施してよい。従って、本発明は、本発明を実施するために開示されている実施形態に限定されている訳ではなく、所期の特許請求の範囲に属する全ての実施形態を包含するものとする。さらに、第一、第二等の用語は、重要性の序列を何ら表わすものではなく、一要素を他要素と識別するために用いられている。さらに、単数形を用いている場合も量の制限を表わしている訳ではなく、参照されている項目が少なくとも一つ存在していることを示す。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態の一例によるＣＴイメージング・システムの概略図である。
【図２】図１のＣＴイメージング・システムのさらに詳細な概略図である。
【図３】図１のＣＴイメージング・システムに用いられるＸ線源サブアセンブリの概略図である。
【図４】実施形態の一例による図３のＸ線源サブアセンブリに用いられる電子放出素子アセンブリの回路概略図である。
【図５】実施形態の一例による図４の電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図６】実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図７】実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図８】実施形態の他の一例による電子放出素子アセンブリの上面図である。
【図９】実施形態の一例による電子ビームを発生する方法を用いてＸ線を発生する方法の流れ図である。
【図１０】実施形態の一例による電子ビームを発生する方法を用いてＸ線を発生する方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ＣＴイメージング・システム
１２ ＣＴスキャナ
１４、１６、１８ Ｘ線源サブアセンブリ
２０、２２、２４ Ｘ線検出器アレイ
２１ 目標対象
３６ テーブル
４２ コンピュータ・モニタ
４６、５０、８２ 鏡
４７、５１、８４ アクチュエータ
６０、９８、１６０、１８２、２０２ 真空筐体
６１、６３ 絶縁支持
６２、６４ 側壁
６６ 底面壁
６８ 透過窓
７０ 開口
７２ 基材
７４、１５８、１８０、２００ 電子放出素子アセンブリ
７５ Ｘ線ビーム
７６ Ｘ線透過窓
７７ アノード薄膜
７８、８０、４４、４５、４８、４９ レーザ
８１、８７ 光ビーム
８３ 電子ビーム
８５ 軸点
８８ 電気線
１００、１０２ 電子放出素子サブアセンブリ
１０４、１３０、１６６、１６８、１８８、１９０、２０６ 光トランジスタ
１０６、１３２ 電子放出素子
１０８、１３４ 抵抗器
１０９、１１３、１３１、１３３ 節点
１１１、１３６ 電気線
１１２、１３８ 金属先端
１１４、１４０ シリコン基材
１１６、１４２ 誘電層
１１８、１４４ 金属層
１２０、１４６ 開口
１６２、１６４、１８４、１８６、２０４ 電界放出素子アレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出するように構成された光源（８０）と、
電子放出素子（７４）に結合されて動作し、該電子放出素子（７４）に、前記光の受光に応答して電子を放出させる光応答素子（１０４）と、
前記電子放出素子（７４）から前記放出された電子を受領するアノード（７７）と、
を備えた電子放出素子アセンブリ。
【請求項２】
前記アノード（７７）は、前記電子放出素子（７４）からの前記放出された電子の受領に応答してＸ線を放出するように構成されている、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項３】
前記光源（８０）からの光の透過を許すように構成された受光透過窓（６８）を有する筐体（６０）をさらに含んでおり、前記光応答素子（１０４）及び前記アノード（７７）は前記真空筐体（６０）に配設されており、前記光応答素子（１０４）は前記光源（８０）からの前記光を受光するように配置されており、前記真空筐体（６０）は当該筐体（６０）の壁面を貫通して延在する開口に配設されているＸ線透過窓（７６）をさらに含んでおり、前記アノード（７７）は、前記電子放出素子からの前記放出された電子の受領に応答して前記Ｘ線透過窓（７６）を介してＸ線を放出する、
請求項２に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項４】
前記電子放出素子（７４）は電界放出素子アレイを含んでいる、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項５】
前記光源はレーザ（８０）を含んでいる、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項６】
前記光源（８０）から光を受光して該光を前記光応答素子（１０４）に向かって反射するように構成された鏡（８２）をさらに含んでいる請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項７】
前記鏡（８２）は少なくとも２本の軸を中心として回転することができる、請求項６に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項８】
前記光応答素子（１０４）はフォトダイオード及び光トランジスタの一方を含んでいる、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項９】
電子放出素子（７４）に結合されて動作する光応答素子（１０４）に対して光を放出するステップと、
前記光応答素子（１０４）が前記光を受光するのに応答してアノード（７７）に向かって電子を放出するように前記電子放出素子（７４）に通電するステップと、
を備えた電子ビームを発生する方法。
【請求項１０】
前記アノード（７７）において前記放出された電子を受領するステップと、前記放出された電子の受領に応答して前記アノード（７７）においてＸ線を発生するステップと、をさらに含んでいる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記光はレーザ光を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
光を放出するように構成された光源（８０）と、
電子放出素子（７４）に結合されて動作し、該電子放出素子（７４）に、前記光の受光に応答して電子を放出させる光応答素子（１０４）と、
前記電子放出素子（７４）から前記放出された電子を受領するアノード（７７）と、
を備えた電子放出素子アセンブリ。
【請求項２】
前記アノード（７７）は、前記電子放出素子（７４）からの前記放出された電子の受領に応答してＸ線を放出するように構成されている、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項３】
前記光源（８０）からの光の透過を許すように構成された受光透過窓（６８）を有する筐体（６０）をさらに含んでおり、前記光応答素子（１０４）及び前記アノード（７７）は前記真空筐体（６０）に配設されており、前記光応答素子（１０４）は前記光源（８０）からの前記光を受光するように配置されており、前記真空筐体（６０）は当該筐体（６０）の壁面を貫通して延在する開口に配設されているＸ線透過窓（７６）をさらに含んでおり、前記アノード（７７）は、前記電子放出素子からの前記放出された電子の受領に応答して前記Ｘ線透過窓（７６）を介してＸ線を放出する、
請求項２に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項４】
前記電子放出素子（７４）は電界放出素子アレイを含んでいる、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項５】
前記光源はレーザ（８０）を含んでいる、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項６】
前記光源（８０）から光を受光して該光を前記光応答素子（１０４）に向かって反射するように構成された鏡（８２）をさらに含んでいる請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項７】
前記鏡（８２）は少なくとも２本の軸を中心として回転することができる、請求項６に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項８】
前記光応答素子（１０４）はフォトダイオード及び光トランジスタの一方を含んでいる、請求項１に記載の電子放出素子アセンブリ。
【請求項９】
電子放出素子（７４）に結合されて動作する光応答素子（１０４）に対して光を放出するステップと、
前記光応答素子（１０４）が前記光を受光するのに応答してアノード（７７）に向かって電子を放出するように前記電子放出素子（７４）に通電するステップと、
を備えた電子ビームを発生する方法。
【請求項１０】
前記アノード（７７）において前記放出された電子を受領するステップと、前記放出された電子の受領に応答して前記アノード（７７）においてＸ線を発生するステップと、をさらに含んでいる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記光はレーザ光を含んでいる、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１９２７５（Ｐ２００６−１９２７５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８５８８３（Ｐ２００５−１８５８８３）
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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