医療用X線管の静電界シミュレーション

CST EM STUDIOにインポートしたX線管モデルを図1に示します。モデル構造は一式のアノードとカソード、鉛シールド、および金属ハウジングで構成されています。構造に含まれる多数の丸めたエッジや尖ったエッジが電界分布に影響をおよぼすことが予想されます。

シミュレーションは電界強度の最大を求めることを主な目的とします。さらにX線管ハウジング設計の最適化によりアーク放電のポテンシャルを削減します。計算結果に対し統合計算や再計算を行うポスト処理が可能です。たとえば特定の点、カーブ、または材質サーフェス上の電磁界値の積分計算ができます。

印加したポテンシャルソースを図2に示します：ハウジングとカソードには0V（青）、アノードとアノードベースには90KV（赤）、鉛リングには45KV（緑）を設定しています。

シミュレーションはPentium IVマシンで4分ほどで終了し、電気ポテンシャル（図3）などの初期結果が得られました

ポテンシャルのほか、電界値も図4と同様のベクトルプロット表示が可能です。上図は断面に対数スケールでプロットしています。ポスト処理機能により電界の最大値を自動的に抽出することができます。