特許 7430296 Ｘ線発生装置およびＸ線撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-01

(45)【発行日】2024-02-09

(54)【発明の名称】Ｘ線発生装置およびＸ線撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H05G 1/06 20060101AFI20240202BHJP

   H05G 1/02 20060101ALI20240202BHJP

   H01J 35/00 20060101ALI20240202BHJP

   H01J 35/16 20060101ALI20240202BHJP

【ＦＩ】

H05G1/06

H05G1/02 S

H01J35/00 A

H01J35/16

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023565995

(86)(22)【出願日】2022-03-31

(86)【国際出願番号】 JP2022016707

【審査請求日】2023-10-26

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000227294

【氏名又は名称】キヤノンアネルバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川瀬 順也

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 裕

【審査官】蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２８０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－５３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－７３６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１００２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０４４５２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０４２８１２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｇ １／００－２／００

Ｈ０１Ｊ ３５／００－３５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線を放射する放射部を含む陽極によって構成される第１底面、前記第１底面の反対側の第２底面および側面を有するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部を駆動する駆動回路と、
前記Ｘ線発生部および前記駆動回路を収容する収容容器と、
前記収容容器の中に配置された絶縁部品と、を備え、
前記収容容器は、第１収容部と第２収容部とを有し、
前記第２収容部は、前記第１収容部から突出した空間を規定するように配置され、
前記Ｘ線発生部の少なくとも一部は、前記第２収容部に収容され、
前記駆動回路は前記第１収容部に収容され、
前記絶縁部品は、前記駆動回路と前記第１収容部との間に配置された第１絶縁部材と、前記Ｘ線発生部と前記第２収容部との間に配置された第２絶縁部材と、を含み、
前記第１絶縁部材の外側面と前記第１収容部の内側面とによって第１空間の少なくとも一部が規定され、
前記第２絶縁部材の外側面と前記第２収容部の内側面とによって第２空間の少なくとも一部が規定され、
前記Ｘ線発生部の前記側面と前記第２絶縁部材の内側面とによって第３空間の少なくとも一部が規定され、
前記Ｘ線発生部の前記第２底面と前記第１絶縁部材の内側面とによって第４空間の少なくとも一部が規定され、
前記第２空間と前記第３空間とが前記第１空間および前記第４空間を介することなく第
１連通部によって連通され、
前記第１空間と前記第４空間とが前記第２空間および前記第３空間を介することなく第２連通部によって連通され、
前記第２絶縁部材は、前記第１絶縁部材に連結される第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有し、
前記第２収容部は、前記第２絶縁部材の前記第２端部に対面する天板部を有し、前記陽極は、前記天板部の一部を構成し、
前記第１連通部は、前記天板部の内側面と前記第２端部との間に配置され、
前記第１絶縁部材は、前記第１底面に平行な底面部を含み、前記第２連通部は、前記底面部に配置され、
前記第３空間、前記第２連通部および前記駆動回路は、前記第３空間と前記第２連通部とを結ぶように前記駆動回路を貫通する仮想直線が存在するように配置され、
前記第１空間、前記第２空間、前記第３空間および前記第４空間が絶縁性液体で満たされ、
前記第１空間および前記第２空間を含む、前記絶縁部品の外側の空間と、前記第３空間および前記第４空間を含む、前記絶縁部品の内側の空間との間で、前記絶縁性液体が前記第１連通部および前記第２連通部を通して循環する、
ことを特徴とするＸ線発生装置。

【請求項2】

前記収容容器は、導電体で構成され、前記Ｘ線発生部の陽極は、前記天板部の一部を構成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。

【請求項6】

前記収容容器は、導電体で構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。

【請求項7】

前記収容容器は、接地されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のＸ線発生装置。

【請求項8】

前記第１底面は、前記収容容器の外側表面の一部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。

【請求項10】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
を備えることを特徴とするＸ線撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線発生装置およびＸ線撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、Ｘ線発生部と、電圧供給部と、Ｘ線発生部および電圧供給部を収納する収納容器と、収納容器の内面とＸ線発生部の少なくとも一部との間に配置された絶縁部品とを備えるＸ線発生装置が記載されている。絶縁部品は、Ｘ線発生部および電圧供給部を取り囲む絶縁容器を構成しうる。また、絶縁容器は、第１開口を有する第１容器と、第２開口を有する第２容器とを含みうる。第２容器は、その第２開口の中に第１容器の一部分を収容し、かつ、第１容器の第１開口を覆うように配置されうる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６７０４１００号

【発明の概要】

【0004】

Ｘ線発生装置において、電圧供給部およびＸ線発生部からの発熱によって絶縁容器の内部の温度が上昇しうる。絶縁容器は、少なからず断熱容器として機能し、Ｘ線発生装置からの熱の放射を妨げうる。

【0005】

本発明は、Ｘ線発生装置からの熱の放射を促進しＸ線発生装置の温度上昇を抑えるために有利な技術を提供する。

【0006】

本発明の第１の側面は、Ｘ線発生装置に係り、前記Ｘ線発生装置は、Ｘ線を放射する放射部を含む第１底面、前記第１底面の反対側の第２底面および側面を有するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部を駆動する駆動回路と、前記Ｘ線発生部および前記駆動回路を収容する収容容器と、前記収容容器の中に配置された絶縁部品と、を備え、前記絶縁部品は、前記駆動回路と前記収容容器との間に配置された第１絶縁部材と、前記Ｘ線発生部と前記収容容器との間に配置された第２絶縁部材と、を含み、前記第１絶縁部材の外側面と前記収容容器の内側面とによって第１空間の少なくとも一部が規定され、前記第２絶縁部材の外側面と前記収容容器の前記内側面とによって第２空間の少なくとも一部が規定され、前記Ｘ線発生部の前記側面と前記第２絶縁部材の内側面とによって第３空間の少なくとも一部が規定され、前記Ｘ線発生部の前記第２底面と前記第１絶縁部材の内側面とによって第４空間の少なくとも一部が規定され、前記第２空間と前記第３空間とが前記第１空間および前記第４空間を介することなく第１連通部によって連通され、前記第１空間と前記第４空間とが前記第２空間および前記第３空間を介することなく第２連通部によって連通され、前記第１空間、前記第２空間、前記第３空間および前記第４空間が絶縁性液体で満たされている。

【0007】

本発明の第２の側面は、第１の側面に係るＸ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置から放射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態のＸ線発生装置の構成を模式的に示す図。

【図2】一実施形態のＸ線発生装置の構成を説明するための図。

【図3】一実施形態のＸ線発生装置の構成を模式的に示す図。

【図4】一実施形態のＸ線発生装置の構成を模式的に示す図。

【図5】一実施形態のＸ線撮像装置の構成を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

以下の説明では、ＸＹＺ座標系に従って方向を説明する。

【0011】

図１には、一実施形態のＸ線発生装置１００の構成の模式的な断面図が示されている。Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線発生部１２と、Ｘ線発生部１２を駆動する駆動回路１４と、Ｘ線発生部１２および駆動回路１４を収容する収容容器２０と、収容容器２０の中に配置された絶縁部品５０とを備えうる。Ｘ線発生部１２は、幾何学的な形状に関して、Ｘ線を放射する放射部１２２を含む第１底面１２６、第１底面１２６の反対側の第２底面１２７および側面１２８を有しうる。Ｘ線発生部１２は、例えば、円筒形状を有しうる。

【0012】

Ｘ線発生部１２は、絶縁管１２４と、放射部１２２を含む陽極１２３と、電子を放出する電子放出部１２１を含む陰極１２５とを含みうる。陽極１２３は、第１底面１２６を構成するように絶縁管１２４の一端に配置され、陰極１２５は、第２底面１２７を構成するように絶縁管１２４の他端に配置されうる。放射部１２２は、電子放出部１２１からＺ軸の正方向に放出された電子を受けてＸ線を発生するターゲットと、ターゲットを保持するターゲット保持部とを含みうる。

【0013】

駆動回路１４は、外部から供給される電圧を受けて、Ｘ線発生部１２を駆動するための１又は複数の負の駆動電位を発生しうる。Ｘ線発生部１２は、例えば、陽極接地方式のＸ線発生部として構成され、Ｘ線発生部１２の陽極１２３は、収容容器２０に電気的に接続されうる。Ｘ線発生部１２の陰極１２５には、駆動回路１４が発生する負電位がケーブル１６を介して供給されうる。駆動回路１４は、例えば、１００ｋＶの電位差（例えば、－１００ｋＶ）を発生しうる。ケーブル１６は、導電性部材と、該導電性部材を被覆する絶縁材とを含みうるが、該絶縁材を有しなくてもよい。Ｘ線発生部１２および駆動回路１４は、発熱源である。

【0014】

収容容器２０と絶縁部品５０との間の空間、および、絶縁部品５０の内部の空間には、絶縁性液体（例えば、絶縁油）が充填されうる。Ｘ線発生部１２の陰極１２５と収容容器２０とは、電気的に絶縁されている。収容容器２０は、Ｘ線発生部１２が配置された部分が当該部分の周辺部よりも突出した形状を有しうる。他の観点において、収容容器２０は、Ｘ線発生部１２が配置された部分を含む中央部が周辺部よりも突出した形状を有しうる。このような構造は、Ｘ線発生部１２を被検物の近くに配置するために有利である。

【0015】

収容容器２０は、金属等の導電体で構成されうる。また、収容容器２０は、接地され、Ｘ線発生部１２の陽極１２３と電気的に接続されうる。収容容器２０は、駆動回路１４の全部または一部を（Ｚ軸周り、即ち電子放出部１２１からの電子の放出方向に平行な軸周りに関して）取り囲む第１収容部２１を含みうる。第１収容部２１は、駆動回路１４の全部または一部の他、Ｘ線発生部１２の一部を（Ｚ軸周りに関して）取り囲んでもよい。

【0016】

収容容器２０は、駆動回路１４の底面１４１に絶縁部品５０を介して面する部分、および、駆動回路１４の側面１４２に絶縁部品５０を介して面する部分を含みうる。底面１４１は、１つの平面で構成されてもよいし、複数の平面で構成されてもよいし、曲面を含む面で構成されてもよい。側面１４２は、円筒面等のような１つの曲面で構成されてもよいし、複数の平面で構成されてもよいし、曲面を含む面で構成されてもよい。収容容器２０は、Ｘ線発生部１２の全部または一部を（Ｚ軸周りに関して）取り囲む第２収容部２２を含みうる。収容容器２０は、Ｘ線発生部１２の側面１２８に絶縁部品５０を介して面する部分を含みうる。一例において、第２収容部２２は、第１収容部２１によって規定される空間からＺ軸の正方向に突出した空間を規定するように配置されている。

【0017】

絶縁部品５０は、加熱加圧成形された樹脂含浸ガラス布積層体（例えば、積層板、積層管）で構成されうる。絶縁部品５０は、駆動回路１４と収容容器２０（あるいは、第１収容部２１）との間に配置された第１絶縁部材５１と、Ｘ線発生部１２と収容容器２０（あるいは、第２収容部２２）との間に配置された第２絶縁部材５２と、を含みうる。

【0018】

他の観点において、絶縁部品５０は、駆動回路１４の全部または一部を（Ｚ軸周りに関して）取り囲む第１絶縁部材５１を含みうる。第１絶縁部材５１は、駆動回路１４の全部または一部の他、Ｘ線発生部１２の一部を（Ｚ軸周りに関して）取り囲んでもよい。第１絶縁部材５１は、駆動回路１４の底面１４１に面する部分、および、駆動回路１４の側面１４２に面する部分を含みうる。絶縁部品５０は、Ｘ線発生部１２の全部または一部を（Ｚ軸周りに関して）取り囲む第２絶縁部材５２を含みうる。第２絶縁部材５２は、Ｘ線発生部１２の側面１２８に面する部分を含みうる。一例において、第２絶縁部材５２は、第１絶縁部材５１によって規定される空間からＺ軸の正方向に突出した空間を規定するように配置されている。第１絶縁部材５１は、第２絶縁部材５２から放射方向に延びた第１部分５１１と、第１部分５１１と平行に広がった第２部分５１２と、第１部分５１１と第２部分５１２とを接続するようにＺ軸方向に延びた第３部分５１３とを含みうる。

【0019】

第１絶縁部材５１の外側面と収容容器２０の内側面とによって第１空間Ｓ１の少なくとも一部が規定されうる。第２絶縁部材５２の外側面と収容容器２０の内側面とによって第２空間Ｓ２の少なくとも一部が規定されうる。Ｘ線発生部１２の側面１２８と第２絶縁部材５２の内側面とによって第３空間Ｓ３の少なくとも一部が規定されうる。Ｘ線発生部１２の第２底面１２７と第１絶縁部材５１の内側面とによって第４空間Ｓ４の少なくとも一部が規定されうる。第１空間Ｓ１、第２空間Ｓ２、第３空間Ｓ３および第４空間Ｓ４は、絶縁性液体ＩＬで満たされうる。

【0020】

絶縁部品５０は、絶縁部品５０の内側の空間（第３空間Ｓ３および第４空間Ｓ４）と絶縁部品５０の外側の空間（第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２）とを連通させる複数の連通部を構成するように配置されうる。例えば、第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３とは、第１空間Ｓ１および第４空間Ｓ４を介することなく第１連通部Ｃ１によって連通されうる。また、第１空間Ｓ１と第４空間Ｓ４とは、第２空間Ｓ２および第３空間Ｓ３を介することなく第２連通部Ｃ２によって連通されうる。換言すると、絶縁部品５０は、第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３とが第１空間Ｓ１および第４空間Ｓ４を介することなく第１連通部Ｃ１によって連通されるように構成されうる。また、絶縁部品５０は、第１空間Ｓ１と第４空間Ｓ４とが第２空間Ｓ２および第３空間Ｓ３を介することなく第２連通部Ｃ２によって連通されるように構成されうる。

【0021】

第１連通部Ｃ１は、第３空間Ｓ３から第２空間Ｓ２への絶縁性液体ＩＬの移動を可能にし、また、第２空間Ｓ２から第３空間Ｓ３への絶縁性液体ＩＬの移動を可能にする。第２連通部Ｃ２は、第１空間Ｓ１から第４空間Ｓ４への絶縁性液体ＩＬの移動を可能にし、また、第４空間Ｓ４から第１空間Ｓ１の絶縁性液体ＩＬの移動を可能にする。一例において、絶縁性流体ＩＬは、第３空間Ｓ３から第１連通部Ｃ１を通して第２空間Ｓ２に至り、第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１に至り、第１空間Ｓ１から第２連通部Ｃ２を通して第４空間Ｓ４に至り、第４空間Ｓ４から第３空間Ｓ３に至るように対流あるいは循環しうる。他の例において、絶縁性流体ＩＬは、第３空間Ｓ３から第４空間Ｓ４に至り、第４空間Ｓ４から第２連通路Ｃ２を通して第１空間Ｓ１に至り、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に至り、第２空間Ｓ２から第１連通部Ｃ１を通して第３空間Ｓ３に至るように対流あるいは循環しうる。

【0022】

第１連通部Ｃ１は、第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３とを連通させるための１つの連続した開口であってもよいし、相互に分離された複数の開口を含んでもよい。第２連通部Ｃ２は、第１空間Ｓ１と第４空間Ｓ４とを連通させるための１つの連続した開口であってもよいし、相互に分離された複数の開口を含んでもよい。

【0023】

第１収容部２１から第２収容部２２が突出し、第２収容部２２の中にＸ線発生部１２の全部または一部が配置された構成では、第２収容部２２の内側の空間、即ち第２空間Ｓ２および第３空間Ｓ３に絶縁性液体ＩＬが滞留しやすい。そして、絶縁性液体ＩＬの滞留は、Ｘ線発生部１２および駆動回路１４が発生する熱および電荷を蓄積させうる。そこで、第１連通部Ｃ１および第２連通部Ｃ２を設けることによって絶縁性液体ＩＬの対流あるいは循環を容易にすることが好ましい。これによって、熱および電荷を絶縁部品５０の外側の空間、即ち第２空間Ｓ２および第１空間Ｓ１に移動させ、速やかに収容容器２０の外部に放出させることが可能になる。

【0024】

図１に示された例では、第２絶縁部材５２は、第１絶縁部材５１に連結される第１端部Ｅ１と、第１端部のＥ１の反対側の第２端部Ｅ２とを有し、収容容器２０は、第２絶縁部材５２の第２端部Ｅ２に対面する天板部２２１を有する。そして、第１連通部Ｃ１は、天板部２２１の内側面と第２端部Ｅ２との間に配置されている。一例において、収容容器２０は、導電体で構成され、Ｘ線発生部１２の陽極１２３は、天板部２２１の一部を構成しうる。換言すると、Ｘ線発生部１２の第１底面１２６は、収容容器２０の外側表面の一部を構成しうる。なお、陽極１２３が接地されない方式においては、天板部２２１は、陽極１２３と電気的に分離された部材で構成されうる。

【0025】

第１絶縁部材５１は、Ｘ線発生部１２の第１底面１２６に平行な第２部分（底面部）５１２を含みうる。第２連通部Ｃ２は、第２部分（底面部）５１２に配置されうる。これは、絶縁性液体ＩＬの対流の経路を広くし、絶縁性液体ＩＬによるＸ線発生部１２および駆動回路１４の冷却効果を高めるために有利である。第２連通部Ｃ２は、第１絶縁部材５１の第３部分５１３または第１部分５１１に配置されてもよい。

【0026】

第４空間Ｓ４は、図１に例示的に示されるように、Ｘ線発生部１２の側面１２８と第１絶縁部材５１の内側面とによって挟まれる空間を含んでもよい。

【0027】

図２に例示されるように、第３空間Ｓ３、第２連通部Ｃ２および駆動回路１４は、第３空間Ｓ３と第２連通部Ｃ２とを結ぶように駆動回路１４を貫通する仮想直線ＶＬが存在するように配置されうる。図３に例示されるように、第１連通部Ｃ１は、第２絶縁部材５２に配置されてもよく、より具体的には、第１端部Ｅ１と第２端部とＥ２の間に配置されてもよい。図４に例示されるように、第４空間Ｓ４は、第２絶縁部材５２の内側面の一部分Ｐ１と他の一部分Ｐ２とがＸ線発生部１２を介することなく対面する空間を含んでもよい。

【0028】

図５には、一実施形態のＸ線撮像装置２００の構成が示されている。Ｘ線撮像装置２００は、Ｘ線発生装置１００と、Ｘ線発生装置１００から放射され物体２３０を透過したＸ線ＸＲを検出するＸ線検出装置２４０を備えうる。Ｘ線撮像装置２００は、制御装置２１０および表示装置２２０を更に備えてもよい。Ｘ線検出装置２４０は、Ｘ線検出器２４２と、信号処理部２４４とを含みうる。制御装置２１０は、Ｘ線発生装置１００およびＸ線検出装置２４０を制御しうる。Ｘ線検出器２４２は、Ｘ線発生装置１００から放射され物体２３０を透過したＸ線ＸＲを検出あるいは撮像する。信号処理部２４４は、Ｘ線検出器２４２から出力される信号を処理して、処理された信号を制御装置２１０に供給しうる。制御装置２１０は、信号処理部２４４から供給される信号に基づいて、表示装置２２０に画像を表示させる。

【符号の説明】

【0029】

１００：Ｘ線発生装置、１２：Ｘ線発生部、１４：駆動回路、１６：ケーブル、２０：収容容器、２１：第１収容部、２２：第２収容部、５０：絶縁部品、５１：第１絶縁部材、５２：第２絶縁部材、５１１：第１部分、５１２：第２部分、５１３：第３部分、１２１：電子放出部、１２２：放射部、１２３：陽極、１２４：絶縁管、１２６：第１底面、１２７：第２底面、１２８：側面、Ｓ１：第１空間、Ｓ２：第２空間、Ｓ３：第３空間、Ｓ４：第４空間、Ｃ１：第１連通部、Ｃ２：第２連通部

【要約】

Ｘ線発生装置は、第１底面、第２底面および側面を有するＸ線発生部と、駆動回路と、収容容器と、絶縁部品とを備え、前記絶縁部品は、前記駆動回路と前記収容容器との間に配置された第１絶縁部材と、前記Ｘ線発生部と前記収容容器との間に配置された第２絶縁部材とを含み、前記第１絶縁部材の外側面と前記収容容器の内側面とによって第１空間が規定され、前記第２絶縁部材の外側面と前記収容容器の前記内側面とによって第２空間が規定され、前記Ｘ線発生部の前記側面と前記第２絶縁部材の内側面とによって第３空間が規定され、前記Ｘ線発生部の前記第２底面と前記第１絶縁部材の内側面とによって第４空間が規定され、前記第２空間と前記第３空間とが第１連通部によって連通され、前記第１空間と前記第４空間とが第２連通部によって連通される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】