JP2015079569A - 放射線管及び放射線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく放射線を出力させる放射線管を提供する。【解決手段】電子源１１に対向する第一ターゲット層１５ａと、第一ターゲット層１５ａを電子源１１側とは反対側から支持する第一基材１５ｂと、を有する第一ターゲット１５と、電子源１１に対向する第二ターゲット層１６ａと、第二ターゲット層１６ａを電子源１１側とは反対側から支持する第二基材１６ｂと、を有し、電子源１１と第一ターゲット１５との間に配置される第二ターゲット１６と、を有し、第二ターゲット１６が、第一ターゲット１５と離隔して配置され、第一ターゲット１５及び第二ターゲット１６と、陽極部材と、が、熱的に接触していることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線管及びそれを用いた放射線撮影システムに関する。

医療用、産業用等で利用される放射線発生装置において、放射線管は放射線源として用いられている。放射線管は、ビーム状の電子を発生させる電子銃と、電子銃から発生した電子を加速させるアノード電極と、ターゲット層とこのターゲット層を支持する支持基板とを有し電子が衝突することで放射線を発生させるターゲットとを有している。またアノード電極とターゲットとは電気的に接続されている。ただし放射線管が放射線を出力する際に、ターゲットに衝突した電子が有するエネルギーのうち、放射線として利用されるのは１％程度であり、殆どは熱としてアノード電極やターゲット等に吸収される。そのため、アノード電極、ターゲット等の性能が、熱による変質、溶解等の影響によって劣化する場合がある。従って、従来では、熱による部材の劣化が生じない範囲で、放射線管を使用しなければならないという制約があった。

従来の放射線管におけるターゲット周辺の熱挙動について以下に説明する。図８の（ａ）は、従来の放射線管の概要を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のα部分の部分を示す断面図である。図８の放射線管１００は、透過型放射線管であり、電子銃１０１に所定の電圧を印加すると、電子銃１０１内に設置された電子源１０２からビーム状（電子ビーム１０３）の電子が放出される。放出された電子が到達するアノード電極１０４にはターゲット１０５が設置され、電子銃１０１よりも高い電圧が印加されている。電子は、アノード電極１０４上と電気的に接続され、かつ、基材１０５ｂによって支持されているターゲット層１０５ａ上、具体的には、ビーム照射領域１０７に衝突する。そしてこの衝突の際に、ターゲット層１０５ａから放射線１１０が放出される。

ただし上述したように、電子（電子ビーム１０３）がターゲット層１０５ａに衝突した際に、電子が有するエネルギーの少なくとも一部が放射線１１０以外のもの（熱エネルギー等）に変換される。電子ビーム１０３がターゲット層１０５ａ（のビーム照射領域１２１）に照射された際に、ターゲット層１０５ａから発生した熱は、図８（ｂ）に示されるように、主に熱伝導により基材１０５ｂからアノード電極１０４に向かって放熱される。このとき、ビーム照射領域１０７とその周辺領域との温度差が大きければ大きい程、ターゲット層１０５ａから発生した熱は外部へ放熱しやすくなる。

ところで、ビーム照射領域１０７は、電子ビーム１０３の中心部が照射される領域１０７ａと、電子ビーム１０３の周辺部が照射される領域１０７ｂと、に大別される。ここで領域１０７ｂでは、その外周部に電子ビーム１０３が到達しないため、この領域１０７ｂにて生じた熱は、例えば、チャネル１１１ｂのような経路で速やかにアノード電極１０４へ放熱させることは可能である。一方、領域１０７ａにて生じた熱は、例えば、チャネル１１１ａのような経路で放熱させることになるが、この領域１０７ａの周辺領域（１０７ｂ）においても熱が発生するため、領域１０７ｂに比べて放熱しにくくなる。従って、従来の透過型放射線管１００においては、一般的に、電子ビーム１０３の中心部が照射される領域１０７ａが最も高温となりやすく、この領域が熱的限界とならない範囲で使用しなければならないという制約があった。

上記制約がある中で、従来の透過型放射線管１００では、放射線を効率よく出力させる方法が研究・開発されてきた。研究・開発の結果、ターゲット１０５に投入可能なエネルギーを増やすために電子ビーム１０３の強度分布を調整する方法や、ターゲット１０５の放射線発生効率を向上させる方法等が発案された。

ここでターゲット１０５に投入可能なエネルギーを増やす方法の一つとして、電子ビーム１０３のサイズを拡大し、焦点サイズを大きくする手段があるが、焦点サイズを大きくすると撮像性能等に影響する。一方、ターゲット１０５の放射線発生効率を向上させる方法の一つとして、例えば、ターゲット層１０５ａで反射した電子を有効利用して放射線の利用効率を向上させる方法が特許文献１にて提案されている。特許文献１にて提案されている方法によれば、ターゲット１０５に投入する電子ビーム１０３のエネルギーを変えることなく、放射線を高効率で出力させることは可能である。

特開２０１３−５１１５７号公報

しかし特許文献１の方法では、ターゲット層１０５に照射される電子ビーム１０３よりも外側に配置された副Ｘ線発生面から生じた放射線を利用するため、焦点サイズは電子ビーム１０３のサイズに対して大きくなる。従って、特許文献１の方法では、上述した撮像性能に関する課題を解決するものとはいえなかった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、撮像性能を維持しつつ放射線の出力を高めることが可能な放射線管を提供することにある。

本発明の放射線管は、電子ビームを放出する電子源と、
前記電子ビームの照射により放射線を発生するターゲットと、
前記ターゲットと電気的に接続される陽極部材と、を備える放射線管であって、
前記ターゲットが、前記電子源に対向する第一ターゲット層と、前記第一ターゲット層を前記電子源側とは反対側から支持する第一基材と、を有する第一ターゲットと、
前記電子源に対向する第二ターゲット層と、前記第二ターゲット層を前記電子源側とは反対側から支持する第二基材と、を有し、前記電子源と前記第一ターゲットとの間に配置される第二ターゲットと、を有し、
前記第二ターゲットが、前記第一ターゲットと離隔して配置され、
前記第一ターゲット部及び前記第二ターゲットと、前記陽極部材と、が、熱的に接触していることを特徴とする。

本発明によれば、撮像性能を維持しつつ放射線の出力を高めることが可能な放射線管を提供することができる。即ち、本発明の放射線管を用いると、焦点サイズを大きくすることなく、ターゲットへ投入できる電子ビームのエネルギーを増やすことが可能となる。

本発明の放射線管における第一の実施形態を示す断面模式図である。 電子ビームが２種類のターゲット層のいずれかに衝突した際に生じた熱の挙動を示す断面模式図である。 電子ビームのビームサイズと、２つのターゲットの間隔と、放射線の利用線錐の角度との関係を示す模式図である。 第二ターゲットの具体的な形状を示す模式図である。 本発明の放射線管における第二の実施形態を示す断面模式図である。 本発明の放射線撮影システムにおける実施形態の例を模式的に示すブロック図である。 （ａ）は、実施例１にて作製した放射線管が有するアノードの断面構造を示す断面模式図であり、（ｂ）は、比較例１にて作製した放射線管が有するアノードの断面構造を示す断面模式図であり、（ｃ）は、比較例２にて作製した放射線管が有するアノードの断面構造を示す断面模式図であり、（ｄ）は、比較例３にて作製した放射線管が有するアノードの断面構造を示す断面模式図である。 （ａ）は、従来の放射線管の概要を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のα部分の部分を示す断面図である。

本発明は、電子ビームを放出する電子源と、この電子ビームの照射により放射線を発生するターゲットと、このターゲットと電気的に接続される陽極部材と、を備える放射線管にかかる発明である。

本発明において、ターゲットは、２種類のターゲット、即ち、第一ターゲットと第二ターゲットとを有する部材である。本発明において第一ターゲットは、電子源に対向する第一ターゲット層と、第一ターゲット層を電子源側とは反対側から支持する第一基材と、を有する部材である。本発明において、第二ターゲットは、電子源に対向する第二ターゲット層と、第二ターゲット層を電子源側とは反対側から支持する第二基材と、を有し、電子源と第一ターゲットとの間に配置される部材である。

本発明において、第二ターゲットは、第一ターゲットと離隔して配置されている。また本発明において、第一ターゲット及び第二ターゲットと、陽極部材と、は、熱的に接触している。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。ただし本発明は、以下に示される実施形態に限定されるものではない。

［実施形態１］
図１は、本発明の放射線管における第一の実施形態を示す断面模式図である。尚、図１の放射線管１は、透過型の放射線管である。尚、図１は、本発明を説明する際に必要となる部材を、放射線管全体に対する配置位置と共に模式的に示した図である。このため、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、図１に図示されていない部材を適宜追加することは可能である。例えば、図１の放射線管１を構成する電子銃１１には、図１では図示されていないが、電子の発生に必要なヒータ機構や、電流量やビームサイズを調整するための電極等の部品を有している。また図１の放射線管１には、電子銃１１が設けられている陰極側とアノード電極１４やターゲット（１５、１６）が設けられている陽極側との間には、陽極と陰極とを絶縁する絶縁管（不図示）が設けられている。

図１の放射線管１は、電子銃１１と、アノード電極１４と、このアノード電極１４によって支持されている２種類のターゲット、即ち、第一ターゲット１５及び電子銃１１と第一ターゲット１５との間に設けられる第二ターゲット１６と、を有する。尚、アノード電極１４によって支持されている２種類のターゲット（１５、１６）は、電子ビーム１３の照射（ビーム状の電子との衝突）により放射線１０を発生させるものであり、陽極部材１４と電気的に接続される部材である。尚、図１の放射線管を構成する各部材は、電位差や耐圧、真空性能等を確保するために絶縁スペーサ（不図示）や胴管（不図示）等を用いて適切に固定されている。

以下、図１の放射線管１の構成部材について説明する。

電子銃１１は、ビーム状の電子（電子ビーム１３）を発生させるための電子源１２を有している。ここで電子源１２は、金属熱陰極、酸化物陰極、含浸型陰極等で構成されている。また電子源１２には電子放出面（不図示）を有しており、この電子放出面には、フィラメント状のものや、平面状のもの、凹面状のもの、ショットキー電子銃のような針状のもの等がある。

アノード電極１４は、導電性を有し、かつ、２種類のターゲット（１５、１６）から生じる熱（放熱）を受容する耐熱性や放熱性のよい材料がより好ましい。例えば、モリブデン、タングステン、ステンレス、銅等の金属材料や、セラミック等との熱膨張率が近いコバール等の合金、又は、それらの組合せにより構成されたもの等が好ましく用いられる。また各ターゲット（１５、１６）から発生する放射線１０のエネルギーは、アノード電極１４に印加する電圧によって適宜設定することが可能である。例えば、電子銃１１との電位差が１０ｋＶ乃至２００ｋＶ等の範囲となるようにアノード電極１４に印加する電圧を適宜調整すればよい。

図１の放射線管１を構成する２種類のターゲット（１５、１６）は、それぞれターゲット層（１５ａ、１６ａ）と、このターゲット層（１５ａ、１６ａ）を支持する基材（１５ｂ、１６ｂ）と、からなる部材である。これら２種類のターゲット（１５、１６）は、それぞれ接触せずに離隔して配置されている。このように２種類のターゲット（１５、１６）を離隔して配置させる理由については、後述する。

図１の放射線管１において、第二ターゲット１６は、電子ビーム１３の一部を通過させるための開口１６ｃを有している。この開口１６ｃは、例えば、第二ターゲット１６を構成する第二ターゲット層１６ａ及び第二基材１６ｂの一部を穿通させることにより形成させる。このように、本発明において、２種類のターゲットのうち、電子銃１１に近い第二ターゲット１６は、電子ビーム１３の一部を通過させるための構成を有している。ただし、電子ビーム１３の一部を通過させるための手段は、開口１６ｃに限定されるものではない。例えば、第二基材１６ｂが電子を透過する材料からなる部材である場合、第二基材１６ｂ（の一部）を穿通させることで形成される開口を設けなくてもよい。尚、第二ターゲット１６に開口１６ｃを設ける際は、開口１６ｃの幅を電子ビーム１３の照射幅よりも小さくするのが好ましい。開口１６ｃの大きさを電子ビーム１３の照射領域よりも小さくするのがより好ましい。

図１の放射線管１は、電子銃１１に適切な条件を設定したときに電子源１２から発生した電子ビーム１３が第一ターゲット層１５ａ又は第二ターゲット層１６ａに衝突する際に、これらターゲット層（１５ａ、１６ａ）から放射線１０が発生する。図１の放射線管１において、ターゲット層（１５ａ、１６ａ）から発生した放射線１０のうち、電子銃１１とは反対側に放出された放射線を利用するので、図１の放射線管１は、透過型の放射線管である。

各ターゲット（１５、１６）を構成するターゲット層（１５ａ、１６ａ）の構成材料としては、放射線発生効率や耐熱性等がよい材料が用いられる。例えば、タングステン、レニウム、モリブデン等の金属元素や、これら金属元素を含んだ化合物等が挙げられる。各ターゲット層（１５ａ、１６ａ）の構成材料は、それぞれ同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。また各ターゲット層（１５ａ、１６ａ）は、配線（不図示）によってアノード電極１４と電気的に接続されており、アノード電極１４に印加される電位が各ターゲット層（１５ａ、１６ａ）に供給されている。

各ターゲット（１５、１６）を構成する基材（１５ｂ、１６ｂ）の構成材料としては、放熱性や放射線透過性のよい材料が好ましい。例えば、ダイヤモンド、ベリリウム等の軽元素材料等が挙げられる。各基材（１５ｂ、１６ｂ）の構成材料は、それぞれ同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。尚、第二基材１６ｂの構成材料は、第二ターゲット層１６ａから放出される放射線を透過させる材料にするのが好ましい。

また図１に示されるように、各基材（１５ｂ、１６ｂ）はアノード電極１４と物理的に接触しているが、さらにアノード電極１４と熱的に接触している。ここで熱的に接触しているとは、各基材（１５ｂ、１６ｂ）とアノード電極１４との間において熱伝導性が良好であることを意味する。即ち、ターゲット層（１５ａ、１６ａ）から各基材（１５ｂ、１６ｂ）へ移動した熱が各基材内で滞留することなくアノード電極１４へ移動することができることを意味する。

次に、図面を参照しながら、２種類のターゲット（１５、１６）を離隔して配置させる理由について説明する。

図２は、電子ビーム１３が２種類のターゲット層（１５ａ、１６ａ）のいずれかに衝突した際に生じた熱の挙動を示す断面模式図である。尚、図２は、図１中のα部分の部分拡大図でもある。

電子銃１１から発生した電子ビーム１３は、第一ターゲット層１５ａ又は第二ターゲット層１６ａに衝突する。ここで、第二ターゲット１６が有する開口１６ｃを通過した電子ビーム１３（電子ビーム１３の中心部）は、第一ターゲット層１５ａと衝突するが、具体的には、符号１７ａで示される第一ターゲット層１５ａ上の領域にて衝突する。即ち、領域１７ａは、開口１６ｃを通過した電子ビーム１３が到達し得る第一ターゲット層１５ａ上の領域を示している。一方、開口１６ｃを通過できなかった電子ビーム１３（電子ビーム１３の周辺部）は、第二ターゲット層１６ａと衝突するが、具体的には、符号１７ｂで示される第二ターゲット層１６ａ上の領域にて衝突する。即ち、領域１７ｂは、開口１６ｃを通過できなかった電子ビーム１３が到達し得る第二ターゲット層１６ａ上の領域を示している。尚、領域１７ａ及び領域１７ｂの大きさは、それぞれ開口１６ｃにより適切に調整することができる。

第二ターゲット層１６ａでは、領域１７ｂの範囲内で電子ビーム１３が照射されるが、領域１７ｂの外周部には電子ビーム１３が照射されない。このため、第二ターゲット層１６ａにて発生する熱は、例えば、チャネル２０ｂのような経路で速やかにアノード電極１４へ放熱させることが可能である。また第一ターゲット層１５ａでは、領域１７ａの範囲内で電子ビーム１３が照射されるが、領域１７ａの外周部には電子ビーム１３が照射されない。このため、第一ターゲット層１５ａにて発生する熱は、例えば、チャネル２０ａのような経路で速やかにアノード電極１４へ放熱させることが可能である。またチャネル（２０ａ、２０ｂ）で示されるように、２つのターゲット（１５、１６）を離隔して配置することで、各ターゲット層（１５ａ、１５ｂ）から生じた熱は、合流することなく個別にアノード電極１４へ移動させることができる。このため本発明の放射線管は、従来のものと比較して、電子ビーム１３を一定量照射した際に、第一基材１５ｂが受ける熱ストレスが緩和される。これは、第一基材１５ｂが受ける熱ストレスが一定であるときに電子ビーム１３の照射量を、従来のものと比較して多くすることができることでもある。従って、本実施形態においては、放射線管に投入可能な電子ビーム１３のエネルギーを、従来のものと比較して増やすことが可能となる。

ただし、領域１７ｂにて発生した放射線は、従来の放射線管には設置されていない部材、具体的には、第一基材１５ｂを透過するため、その一部が減衰する。従って、電子ビーム１３の発生量を一定とした場合、本実施形態の放射線管から発生する放射線量は、従来の放射線管と比較して少なくなる。しかし、電子ビーム１３との衝突によって発生する熱を各ターゲット（１５、１６）で分散させることができるので、放射線管に投入可能な電子ビーム１３のエネルギー量を増やすことが可能となる。また第二基材１６ｂについて放射線透過率や厚さ等のパラメータを適切に設定することにより、従来の放射線管よりも、放射線管から発生させる放射線量を多く出力させることが可能である。

さらに、本実施形態の放射線管は、電子ビーム１３のビームサイズよりも外側のエリアからは放射線が発生しない構造であるため、焦点サイズは電子ビーム１３のサイズと同等である。

次に、２つのターゲット（１５、１６）を離隔して設ける際に、これらターゲットの間隔の好適範囲について説明する。図３は、電子ビームのビームサイズと、２つのターゲットの間隔と、放射線の利用線錐の角度との関係を示す模式図である。本発明においては、図３において示されるパラメータ（Ｄ、Ｌ、θ）について、下記一般式（１）の関係を満たすことが好ましい。
ｔａｎθ≦Ｄ／２Ｌ （１）

式（１）において、θは、放射線１０の利用線錐１０ｂの角度、即ち、放射線１０の中心軸１０ａと利用線錐１０ｂとがなす角度を示す。

式（１）において、Ｄは、電子ビーム１３のビームサイズ（ビームの幅）を表す。

式（１）において、Ｌは、第一ターゲット１５と第二ターゲット１６との間隔を表す。

ここで、放射線１０の利用線錐１０ｂの角度θの正接がＤ／２Ｌより大きくなる（ｔａｎθ＞Ｄ／２Ｌ）ようにθを設定すると、第二ターゲット層１６ａと、第一ターゲット層１５ａからそれぞれ放射される放射線の焦点が分離し、複数に見える場合がある。従って、本発明においては、式（１）の関係を満たすことが好ましい。

図４は、第二ターゲットの具体的な形状を示す模式図である。第二ターゲット１６の形状としては、図４（ａ）に示される円板状や、図４（ｂ）に示される矩形板状が挙げられるがこれに限定されるものではない。また第二ターゲット１６は、図４（ｂ）に示されるように、物理的に分割された複数（二個以上）の部材から構成されるものであってもよい。第二ターゲット層１６ａの平面形状は特に限定されないが、通常は、第二ターゲット１６（を構成する第二基材１６ｂ）の平面形状と同様の形状である。即ち、図４（ａ）に示される円板状の第二ターゲット１６では、第二ターゲット層１６ａの平面形状は円形状である。また図４（ｂ）に示される矩形板状の第二ターゲット１６では、第二ターゲット層１６ａの平面形状は矩形状である。

また、第二ターゲット１６に設置されている開口２０は、図４（ａ）に示されるように、その周囲が第二ターゲット１６に囲まれていてもよいし、囲まれていなくてもよい。例えば、図４（ａ）のように、第二ターゲット１６の中央部に円形状の開口２０ａを設けてもよいし、図４（ｂ）のように、スリット状の開口２０ｂを第二ターゲット１６に配置してもよい。

［実施形態２］
図５は、本発明の放射線管における第二の実施形態を示す断面模式図である。図５の放射線管２は、２面ある第二基材１６ｂの面のうち第二ターゲット層１６ａが設けられていない面（第一ターゲット１５側）にさらに反射電子ターゲット層１８が設けられている点を除けば、図１の放射線管１と構成が共通している。

第一ターゲット層１５ａに照射された電子ビーム１３の一部は、エネルギーをほぼ失うことなく反射される。ここで第一ターゲット層１５ａにて反射された電子ビームは反射電子ビーム１３ａとして第二ターゲット１６へ進行する。このとき第二基材１６ｂの裏面側に反射電子ターゲット層１８を設けると、反射電子ビーム１３ａは反射電子ターゲット層１８に照射されることになる。そしてこの反射電子ビーム１３ａの照射により、反射電子ターゲット層１８からは放射線１０ｃが、第一ターゲット１５方向へ放出される。ところで、第二ターゲット層１６ａで発生した放射線１０は、反射電子ターゲット層１８を透過するため、実施形態１の放射線管１と比較してより減衰されることになる。しかし、反射電子ターゲット層１８の厚さ等を適切に設定することによって、第二ターゲット１６を構成するターゲット層（１６ａ、１８）から発生する放射線１０ｃの量を実施形態１よりも多くすることが可能である。

［実施形態３］
次に、本発明に係る放射線撮影システムの実施形態を説明する。図６は、本発明の放射線撮影システムにおける実施形態の例を模式的に示すブロック図である。図６の放射線発生装置３は、放射線発生装置２１と、放射線検出装置６１と、システム制御装置６２と、表示装置６３と、から構成される。

図６の放射線撮影システム３において、放射線発生装置２１には、放射線放出窓５３の周辺に可動絞りユニット５４が設けられている。この可動絞りユニット５４は、放射線発生装置２１から照射される放射線１０の照射野の広さを調整する機能を有する。また可動絞りユニット５４には、放射線１０の照射野を可視光により模擬表示できる機能を付加させてもよい。

図６に示されるように、放射線検出装置６１は、少なくとも信号処理部６５と検出器６６とを備えている。

システム制御装置６２は、放射線発生装置２１と放射線検出装置６１とを連携制御するために設けられている。放射線発生装置２１を構成する駆動回路４０は、システム制御装置６２による制御の下に、放射線管１に各種の制御信号を出力する。即ち、システム制御装置６２は、放射線管１の駆動制御を行う制御部としての役割を果たす。またシステム制御装置６２から出力される制御信号により、放射線発生装置２１から放出される放射線１０の放出態様が制御される。また放射線発生装置２１から放出された放射線１０は、被検体６４を透過して放射線検出装置６１が備える検出器６６で検出される。検出器６６は、検出した放射線１０を画像信号に変換して信号処理部６５に出力する。信号処理部６５は、システム制御装置６２による制御の下に、検出器６６から出力された画像信号に所定の信号処理を施す。そしてこの信号処理が施された画像信号をシステム制御装置６２に出力する。システム制御装置６２は、処理された画像信号に基づいて、表示装置６３に画像を表示させるための表示信号を表示装置６３に出力する。

表示装置６３は、表示信号に基づく画像を、被検体６４の撮影画像としてスクリーンに表示する。

本発明において、放射線管１が出力する放射線としては、例えば、Ｘ線が挙げられる。放射線管１からＸ線を出力させる場合、図６の放射線撮影システム３は、Ｘ線撮影システムとして利用することができる。Ｘ線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に用いることができる。

［実施例１］
図１の透過型の放射線管１を、以下に説明する方法により作製した。

（１）構成部材の作製等
まず図１の放射線管１の構成部材を作製又は用意した。

（１−１）電子銃
含浸型陰極（電子源１２）を備える電子銃１１を用意した。

（１−２）第一ターゲット
直径１２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円形状のベリリウム板（第一基材１５ｂ）の上に、厚さ３μｍのタングステンを成膜することで第一ターゲット１５を作製した。尚、第一基材１５ｂの上に成膜したタングステン膜は、第一ターゲット層１５ａとして機能する。

（１−３）第二ターゲット
全体の寸法が直径１２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円形状であって、中心部にφ１ｍｍの開口１６ｃが設けられているベリリウム板（第二基材１６ｂ）の上に、厚さ３μｍのタングステンを成膜することで第二ターゲット１６を作製した。尚、第二基材１６ｂの上に成膜したタングステン膜は、第二ターゲット層１６ａとして機能する。

（１−４）アノード電極
本実施例のアノード電極１４は、第一ターゲット１５及び第二ターゲット１６を設置することが可能な開口を有するリング状の銅製電極を用意した。

（２）アノードの組み立て
まず、第一ターゲット１５をアノード電極１４が有する開口に嵌め込んだ後、第一ターゲット１５とアノード電極１４との間を銀ロウ付けすることで両者を接着させた。尚、第一ターゲット１５をアノード電極１４が有する開口に嵌め込む際に、第一ターゲット層１５ａを設けていない面が外側になるようにした。即ち、第一ターゲット１５を嵌め込む際には、第一ターゲット層１５ａが陰極側の電子源１２に対向するようにした。

次に、第二ターゲット１６をアノード電極１４が有する開口に嵌め込んだ後、第二ターゲット１６とアノード電極１４との間を銀ロウ付けすることで両者を接着させた。尚、第二ターゲット１６をアノード電極１４が有する開口に嵌め込む際に、第二ターゲット１６を嵌め込む際には、第二ターゲット層１６ａが陰極側の電子源１２に対向するようにした。また第二ターゲット１６をアノード電極１４に接着する際に、第一ターゲット層１５ａと第二ターゲット層１６ａとの間隔が１ｍｍとなるよう第二ターゲット１６の位置を調整した。

ところで、アノードの組み立て（アノード電極１４とターゲット（１５、１６）との接着）の際に、銀ロウを使用したのは、放射線管１の真空気密を保つと共に、ターゲット（１５、１６）とアノード電極１４とが伝熱的に接続されるようにするためである。

（３）放射線管の作製
次に、絶縁管（不図示）が有する２つの開口のうちのいずれかに、電子銃１１が接続されている陰極（不図示）を接続し、次いで残った開口にアノード電極１４を接続することにより、図１の放射線管１を得た。尚、接続の際には、電子銃１１から発せられる電子ビーム１３が引出される方向にアノード電極１４が配置されるようにした。

以上より、アノード側の断面構造が図７（ａ）に示される構造である放射線管を得た。

［比較例１］
実施例１（３）において、断面構造が図７（ａ）に示される構造であるアノードを用いる代わりに、図７（ｂ）に示される構造であるアノードを用いること以外は実施例１と同様の方法により放射線管を作製した。尚、図７（ｂ）に示される構造であるアノードは、第二ターゲット１６を設けず、第一基材１５ｂの少なくとも電子ビーム１３の照射領域に第一ターゲット層１５ａが設けられている点で実施例１にて用いたアノードと相違する。

［比較例２］
実施例１（３）において、断面構造が図７（ａ）に示される構造であるアノードを用いる代わりに、図７（ｃ）に示される構造であるアノードを用いること以外は実施例１と同様の方法により放射線管を作製した。尚、図７（ｃ）に示される構造であるアノードは、第一基材１５ｂの厚さが図７（ｂ）のアノードよりも厚くなっている点（厚さ：２ｍｍ）を除けば比較例１のアノードと共通する。

［比較例３］
実施例１（３）において、断面構造が図７（ａ）に示される構造であるアノードを用いる代わりに、図７（ｄ）に示される構造であるアノードを用いること以外は実施例１と同様の方法により放射線管を作製した。尚、図７（ｄ）に示される構造であるアノードは、第一基材１５ｂの中央部１５ｃに凹部１９を設けている点を除けば比較例２のアノードと共通する。

［実施例２］
実施例１（１）において、第二ターゲット１６を作製する際に、第二基材１６ｂの第二ターゲット層１６ａが設置されている面と対向する面に、反射電子ターゲット層１７をさらに設けたこと以外は、実施例１と同様の方法により放射線管を作製した。

［放射線管の評価］
実施例乃至比較例で作製した放射線管（透過型放射線管）について、所定の電圧を印加した際に発生する放射線量の比較を行った。

具体的には、各放射線管のアノード電極１４に５０ｋＶの電圧を印加し、電子銃１１から直径２ｍｍのガウシアン型の電子ビーム１３をターゲット（１５、１６）に照射した。このとき、ターゲット（１５、１６）の最高温度が９００℃となる時のエネルギー投入量と、ターゲット（１５、１６）に照射された電子ビームのエネルギーが放射線に変換される放射線発生効率との積から、放射線量を算出して比較した。尚、放射線発生効率については、従来の透過型放射線管（図８の放射線管１００）の放射線発生効率を１として規格化した。

測定の結果、比較例１の放射線管では、第一ターゲット１５の最高温度が９００℃となる時のエネルギー投入量は３９０Ｗであり、放射線発生効率は１であった。このため、放射線量は３９０であることがわかった。

また比較例２の放射線管では、第一ターゲット１５の最高温度が９００℃となる時のエネルギー投入量は４２０Ｗであり、放射線発生効率は０．８であった。このため、放射線量は３５２であることがわかった。従って、比較例２の放射線管は、比較例１の放射線管と比較して放射線量が約１３％低いことがわかった。

また比較例３の放射線管では、第一ターゲット１５の最高温度が９００℃となる時のエネルギー投入量は４９０Ｗであり、放射線発生効率は０．８５であった。このため、放射線量は４１７であることがわかった。従って、比較例３の放射線管は、比較例１の放射線管と比較して放射線量が約７％高いことがわかった。

また実施例１の放射線管では、第一ターゲット１５の最高温度が９００℃となる時のエネルギー投入量は５２０Ｗであり、放射線発生効率は０．８５であった。このため、放射線量は４４２であることがわかった。従って、実施例１の放射線管は、比較例１の放射線管と比較して放射線量が約１３％高いことがわかった。

以上の結果から、本発明の放射線管（透過型放射線管）は、放射線の量が、従来のものよりも多いものであり、放射線の高出力化が可能であることがわかった。

また実施例２の放射線管についても同様の測定を行った結果、実施例１に比べてさらに最大放射線量が向上された。

１（２）：放射線管、３：放射線撮影システム、１１：電子銃、１２：電子源、１３：電子ビーム、１４：アノード電極、１５：第一ターゲット、１５ａ：第一ターゲット層、１５ｂ：第一基材、１６：第二ターゲット、１６ａ：第二ターゲット層、１６ｂ：第二基材、１８：反射電子ターゲット層

Claims (7)

1. 電子ビームを放出する電子源と、
   前記電子ビームの照射により放射線を発生するターゲットと、
   前記ターゲットと電気的に接続される陽極部材と、を備える放射線管であって、
   前記ターゲットが、前記電子源に対向する第一ターゲット層と、前記第一ターゲット層を前記電子源側とは反対側から支持する第一基材と、を有する第一ターゲットと、
   前記電子源に対向する第二ターゲット層と、前記第二ターゲット層を前記電子源側とは反対側から支持する第二基材と、を有し、前記電子源と前記第一ターゲットとの間に配置される第二ターゲットと、を有し、
   前記第二ターゲットが、前記第一ターゲットと離隔して配置され、
   前記第一ターゲット及び前記第二ターゲットと、前記陽極部材と、が、熱的に接触していることを特徴とする、放射線管。
2. 前記第二基材が、前記第二ターゲット層から放出される放射線を透過する材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の放射線管。
3. 前記第二ターゲットが、前記電子ビームの少なくとも一部を通過させるための開口を有することを特徴とする、請求項１に記載の放射線管。
4. 前記開口の大きさが、前記電子ビームの照射領域よりも小さいことを特徴とする、請求項３に記載の放射線管。
5. 下記一般式（１）を満たすことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線管。
   ｔａｎθ≦Ｄ／２Ｌ （１）
   （式（１）において、θは、放射線の中心軸と、放射線の利用線錐と、がなす角度を表し、Ｌは、第二ターゲット層と第一ターゲット層との間隔を表し、Ｄは、電子ビームの焦点サイズを表す。）
6. 前記第二基材の前記第一ターゲット側の面に、反射電子ターゲット層がさらに設けられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の放射線管。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の放射線管と、前記放射線管を駆動制御する制御部と、からなる放射線発生装置と、
   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装置と、
   前記放射線発生装置と前記放射線検出装置とを連携制御する制御装置と、を備えることを特徴とする、放射線撮影システム。

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