【X線CT】 反射型X線源は何のためにあるの？

質問

X線CTにおいて、X線発生源は(1)反射型　(2)透過型と
大きく2種類あると思います。

元は反射型が開発され、その後拡大率を上げるために透過型が
開発されたはずですが、最新式のX線CTスキャン装置には未だ
反射型の管が設置されています。

カタログ等では、ハイパワーと謳っているようですが本当でしょうか？
反射型がハイパワーであるならその原理を知りたいです。

また、他に透過型に対する利点があればそれを教えていただければと思います。
よろしくお願いいたします。

回答No.1

imoriimori · ベストアンサー

私は一応専門家のつもりですが、ご質問をちゃんと理解することが困難です。
「X線CTにおいて、X線発生源は(1)反射型　(2)透過型と大きく2種類あると思います。」の反射型と透過型というのが明解ではありません。つまり、CTで用いるX線発生源は、制動輻射を用いた普通のX線管であり、この分野で反射型と透過型という分類は滅多にしません。こんなことを当たり前のように書かれても、CT関係者の多くにとっては意味不明でしょう。

わからないので検索してみると、「科学技術Xの謎」というwebページに、X線管のタイプには次のようにわけられると記されています：「電子が電極にぶつかって反射するようにX線が出る反射型」と「電子とX線が同じ方向に出る透過型」がある。
このことでしょうか？あまり普遍性のある分類とは思いませんが、そしてこういう話では無いのかも知れませんが、ともかく、このwebページの路線にそって回答すると以下の通りです。

方向による分類に無理矢理当てはめると、普通のX線管は、電子の走行方向とX線の発生方向との関係からすると反射型と言うことになります。透過型を使おうとすると、ターゲット電極はごく薄くなくてはなりません。そうでなくては、発生したX線は通り抜けていくことができないからです。一方、そんなごく薄いターゲット電極では熱容量が小さい。従って焦点で消耗した大量の電力による熱ですぐ電極が壊れる。そういうX線管はごく特殊な目的に使われる珍しいタイプのX線管です。

「ハイパワーと謳っているようですが本当でしょうか」ハイパワーですよ。どのくらいをハイパワーというかは基準の取り方次第ですが。CTのX線管は例えば120kV, 500mA（つまり60kW）くらいまでの電力を焦点の数平方mmに投入します。タングステンターゲットが溶融する瀬戸際までぶちこみます。パルスではなくて連続で。もっとも、この電力の大部分が焦点で発生する熱に也、その1%か2%程度が取り出せるX線になるだけですけどね。要求する側からすればこんなのハイパワー出力ではない、作る側からすればハイパワーである、ものは言い方次第。それでも、他のX線発生原理に比べれば結構なものなのです。

「反射型がハイパワーであるならその原理を知りたいです。」原理は安直には無理ですから、とりあえず制動X線を勉強してください。透過型のハイパワーは難しいというのは前述した熱的な問題です。

お礼

ご回答いただきありがとうございます。

反射型・透過型についてですが、ｓimoriimori様の方で調べていただいた
通りの内容で理解しております。

論文やHP、書籍などにおいて反射型・透過型の話が出てきたので
一般的な概念なのかと思っておりました。
門外漢なもので、そのあたりはご容赦ください。

透過型は熱的な問題でハイパワーが難しいということについて非常に参考になりました。

後はもう少し勉強してみたいと思います。