CN101790901A

CN101790901A - X射线照射装置

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Publication number: CN101790901A
Application number: CN200980100264A
Authority: CN
Inventors: 山本敬一郎
Original assignee: Job Corp
Current assignee: Job Corp
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: US20100310053A1; EP2249629B1; KR20100025570A; EP2249629A1; US8331533B2; JP4691170B2; EP2249629A4; WO2009110447A1; JP2009238742A; KR101121064B1; CN101790901B

Abstract

本发明提供一种X射线照射装置，能够减轻X射线照射装置内的电位差引起的放电，同时，实现了小型化和轻量化。在X射线照射装置(1)中，在箱体(18)内设置有X射线管(11)和高压发生装置(2)，在所述箱体(18)内填充有绝缘油(13)，其中，所述高压发生装置(2)由多个形成为环状的电压放大单元(21)以电连接的方式排列构成，所述X射线管(11)的阳极(14)和阴极(15)嵌插设置在所述电压放大单元(21)的中空部。

Description

X射线照射装置

技术领域

本发明涉及X射线照射装置，详细地说，涉及一种用于非破坏性检查的X射线照射装置，其对食品或工业制品等被检查物进行X射线照射，根据X射线的透射量检测出被检查物中的异物或缺陷。另外，本发明涉及一种用于医疗领域的检查的X射线照射装置。

背景技术

X射线照射装置大多是由X射线管、高压电源和用于点亮灯丝的电源构成。在X射线管上根据用途施加10kV～500kV的高电压，因此，一旦将灯丝点亮，就会从X射线管的阴极部释放出热电子，该热电子被高电压加速，撞击对置的阳极部，利用该撞击能量产生X射线。现有的X射线发生装置将该X射线管通过连接器连接到设置在其外部的高压电源，该连接器必须确保充分的爬电距离才能防止在高电压下发生放电，例如，在50kV电压下需要100mm左右的爬电距离、在100kV电压下需要200mm左右的爬电距离、在200kV电压下需要300mm左右的爬电距离，体型的增大导致其难以操控。

因此，如图8所示，X射线照射装置1X将X射线管11和高压发生装置2X设置在箱体18内，并以绝缘油13或绝缘树脂进行密封，形成所谓的整体(Monoblock)或单槽式(mono-tank)结构，这种结构的X射线照射装置越来越多。

该X射线照射装置1X使用被称为中性点设置的X射线管11，在用于确认例如IC芯片或铸件质量的X射线照射装置1X等中，将X射线管阳极14设定为80kV、X射线管阴极15设定为-80kV，在阳极14和阴极15之间施加合计为160kV的电压。除此之外，有很多向施加不同电压的X射线照射装置1X、使阴极15为零电位并且向阳极14施加正的高电压的X射线照射装置1X、或使阳极14为零电位并且向阴极15施加负的高电压的X射线照射装置1X等X射线管11施加电压的方法。

X射线管11除了从X射线照射窗17射出X射线之外，内部的散射X射线会从整个外周射出，因此，在周围卷绕绝缘筒32，并在其上卷绕X射线遮蔽构件16。X射线遮蔽构件16大多使用铅，通常固定为零电位、即地电位。另外，将X射线遮蔽构件16去掉一部分之后设置的X射线照射窗17是用于向外部照射X射线的部位，使用具有优异的X射线透射性的铍等材料。

另外，X射线照射装置1X内的绝缘油13的作用是对高压绝缘，并且通过绝缘油13的对流将X射线管11产生的热量传导到箱体18，释放到外部(例如，参照专利文献1)。

高压发生装置2X大多使用将数kV的电压发生变压器和图6A所示的科克罗夫特沃尔顿(Cockcroft-Walton)电路23多级式连接而成的高压发生装置。科克罗夫特沃尔顿电路23将电容器24和二极管25配置为梯子状，具备的功能是，一旦施加交流电压V_AC，电容器24的充电作用和二极管25的整流作用就会使电压倍增2到20倍左右，产生直流高压。

专利文献1：日本国特开2007-26800号公报

图9中示出了现有的X射线照射装置1X的电压分布的一个实例。相对于地电位的圆筒状X射线遮蔽构件16，X射线管阳极14处于80kV，因此，X射线管阳极14和X射线遮蔽构件16之间的电压差很大，发生放电的可能性极高。

即，X射线管11被绝缘筒32覆盖，并且，由绝缘油13填充在其周围，但是，一旦对X射线管阳极14施加80kV的电压、对X射线管阴极施加-80kV电压，在X射线管阳极14或X射线管阴极15与处于零电位的X射线遮蔽构件16之间就会发生放电，在所施加的电压很高情况下，该放电会成为大问题。

同样地，在X射线照射装置1X内存在多处电位差大的部位。另外还具有这样一个问题，由于X射线管11周围的电压处于零电位，因此有时候X射线管11内部的电压会变得不稳定、发生内部放电，由此导致X射线照射装置1X的动作变得不稳定。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于减轻X射线照射装置内的电位差导致的放电，提供一种小型化并且重量轻的X射线照射装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种X射线照射装置，在箱体内部设置X射线管和高压发生装置，并在所述箱体内填充绝缘油，其特征在于，所述高压发生装置由多个形成为环状的电压放大单元以电连接的方式排列构成，所述X射线管的阳极和阴极嵌插设置在所述电压放大单元的中空部。

在上述X射线照射装置中，其特征在于，所述电压放大单元具有绝缘体和由设置在所述绝缘体上的科克罗夫特(Cockcroft)电路构成的电压放大电路。

在上述X射线照射装置中，其特征在于，具有如下结构：在所述X射线管和所述箱体之间设置有板状或环状辅助电位板，所述辅助电位板施加介于所述X射线管和所述箱体所具有的电位之间的电位，防止在所述X射线管和所述箱体之间发生放电。

在上述X射线照射装置中，其特征在于，所述绝缘体具有环状底板和设置在所述底板的内周及外周的筒状侧壁，所述电压放大电路设置在由所述底板和所述两个侧壁包围起来的凹部，在所述两个侧壁上配置X射线遮蔽构件。

发明效果

根据本发明的X射线照射装置，高压发生装置采用由多个环状电压放大单元嵌合到X射线管中配置、连接而成的结构，由此能够梯次式施加电压，可以缩小X射线照射装置内的电位差，抑制放电的发生。进而，X射线管嵌插设置在环状电压放大单元的中空部，因此，能够使在过去被分开设置的X射线管和高压发生装置一体地构成，使X射线照射装置的小型化成为可能。因此，X射线照射装置的大小能够缩小到过去的X射线照射装置的大约一半左右。

进而，高压发生装置由多个电压放大单元构成，增减电压放大单元的个数，可以改变电压的放大量。在过去，针对所需的电压不同的X射线管，分别制造了电压放大量不同的高压发生装置，而根据本发明，改变电压放大单元的组合个数就可以改变放大电压。因此，组合电压放大单元而构成的高压发生装置具有更高的通用性，能够实现高压发生装置的标准化。

进而，借助于在X射线管和箱体之间设置板状或环状辅助电位板的结构，能够抑制在高压发生装置的电位与箱体的零电位之间产生的放电。在该辅助电位板上施加优选是高压发生装置与箱体的两点的电位的平均电压以缓和高压发生装置与箱体的电位差，能够抑制放电。

进而，绝缘体具有环状底板和沿着所述底板的内周及外周而设置的筒状侧壁，电压放大电路设置在由所述底板和所述两个侧壁包围的凹部，在所述两个侧壁上配置了X射线遮蔽构件，利用这种结构，能够保护电压放大电路免受X射线损害。同时，电压放大单元本身发挥X射线遮蔽构件的功能，因此，采用以覆盖X射线管的周壁的方式来配置电压放大单元的结构，从而电压放大单元起到防止X射线散射的作用。另外，在X射线管和电压放电单元及X射线管和箱体之间分别配置绝缘体后，能够抑制放电的发生。

附图说明

图1是本发明的实施方式的X射线照射装置的概略图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是图1中的B-B透视图。

图4是本发明的实施方式的高压发生装置和X射线管的分解图。

图5A是本发明的实施方式的高压发生装置的平面图。

图5B是本发明的实施方式的高压发生装置的侧向剖视图。

图5C是本发明的实施方式的高压发生装置的侧向截面的放大图。

图6A是作为电压放大电路的一个实例的科克罗夫特电路的电路图。

图6B是负反馈控制用电压检测电路的电路图。

图6C是本发明的实施方式的高压发生装置中嵌入的电路图。

图7是示出了本发明的X射线照射装置内的电位分布的概略图。

图8是现有的X射线照射装置的概略图。

图9是示出了现有的X射线照射装置内的电位分布的概略图。

附图标记说明

1……X射线照射装置

2……高压发生装置

11……X射线管

13……绝缘油

14……X射线管阳极(阳极)

15……X射线管阴极(阴极)

16……X射线遮蔽构件

18……箱体

21……电压放大单元

23……科克罗夫特(Cockcroft)电路

26……绝缘体

26b……绝缘体

31……辅助电位板

具体实施方式

下面参照图中所示的实施方式对本发明进行具体说明。

图1中示出X射线照射装置1的概略。X射线照射装置1中，圆筒形的X射线管11设置在箱体18内，在X射线管阳极(以下称为阳极)14和X射线管阴极(以下称为阴极)15的周围各设置有4个电压放大单元21。将由该多个电压放大单元21构成的高压发生装置2与阳极14和阴极15布线连接，并与未图示的外部电极布线连接。

在高压发生装置2的周围设置有辅助电位板31。辅助电位板31能够缓和高压发生装置2周围的电位差，防止放电。另外，在箱体18内封入了绝缘油13或绝缘树脂。也可以在阳极14及阴极15和与它们对置的箱体18之间设置绝缘物26b。

图1的X射线照射装置1中不需要图8所示的现有的X射线照射装置1X中所装配的高压发生装置2X的空间，因此能够小型化。同时，由于箱体18的容积实现了小型化，所以，箱体18内所填充的绝缘油13的量减少，成为X射线照射装置1的轻量化的一个因素。

另外，X射线照射装置1以如下方式构成：利用高压发生装置2和X射线遮蔽构件16，防止从X射线管11照射过来的X射线的泄漏，仅能够从采用具有优异的X射线透射性的铍等材料的X射线照射窗17射出X射线。此外，虚线表示的是X射线。

图2中示出了图1记载的A-A剖视图，图3示出了B-B透视图。这里，本发明的X射线照射装置1的截面表示为圆形，但也可以形成为矩形等其他形状。

图4中示出了将X射线管11与高压发生装置2分离开的状态。高压发生装置2由多个电压放大单元21构成，装配在X射线管11的周围。电压放大单元21呈环状，形成为可设置在X射线管11的阳极14或阴极15周围的大小。在内侧侧壁上设置有绝缘体26，电压放大单元21主体由被绝缘体26覆盖的铅等X射线遮蔽构件16形成。

下面对高压发生装置2进行说明，该高压发生装置2是本发明实施方式的X射线照射装置1的主要部分。

图5A中示出了电压放大单元21的主视图，图5B中示出了侧视图，图5C中示出了图5B的局部放大后的放大图。电压放大单元21由包裹着铅等X射线遮蔽构件16(屏蔽材料)的绝缘体26形成，截面呈图5C所示的形状，在凹部内置有作为电压放大电路的一个实例的科克罗夫特电路23。这里，例如也可以不使用绝缘体26，而是代之以使用X射线遮蔽构件16形成底板和侧壁，在该X射线遮蔽构件16上粘贴绝缘体26而构成，只要是由X射线遮蔽构件16和绝缘体26形成即可。

借助于由铅等形成的X射线遮蔽构件16，能够保护电压放大电路免受X射线损伤，而且，高压发生装置2本身发挥X射线遮蔽构件的功能，因此能够防止X射线散射到X射线照射装置1的外部。同时，与过去相比，能够减少设置在箱体18内侧的X射线遮蔽构件16的数量，因此能够实现X射线照射装置1的小型化和轻量化。另外，电压放大单元21由绝缘体26构成，因此能够减少来自高压的X射线管11的影响，抑制放电的发生。

此外，如图5A所示，可以通过设置用螺丝孔27将多个电压放大单元21组合起来，虽未图示，但是，多个电压放大单元21被电连接。

电压放大单元21的形状除了环状之外，可以考虑各种各样的形状，例如将环状分割为一半的形状、由X射线管11穿过矩形的电压放大单元21的中心而形成的形状等。另外，连结多个电压放大单元21作为高压发生装置2，但是，在仅以X射线照射装置1的小型化和轻量化为目的的情况下，也可以采用使用1个筒状电压放大单元21的结构。

图6A中示出了作为电压放大电路的一个实例的科克罗夫特电路23的电路图。图中示出的是，当在由电容器24和二极管25布线成梯子状的电路中施加交流电源V_AC时，得到大小为所施加电压的2倍或4倍的电压。该科克罗夫特电路23能够构成为：当施加交流电源V_AC时，借助于二极管25的整流作用和电容器24的充电作用，电压放大2～20倍左右。本发明中即使使用其他的电压放大电路也能够获得同样的效果。

图6B中示出了将检测电阻41和检测特性补偿用电容器42并联接线而成的负反馈控制用高压检测电路40。

图6C中示出了将科克罗夫特电路和负反馈控制用高压检测电路40分别配置在电压放大单元21中的状态。并且，43表示输入、44表示输出、45表示负反馈电流。作为电路整体，由科克罗夫特电路23的串联电路和负反馈控制用高压检测电路40的串联电路并联接线而成。该负反馈控制用高压检测电路40检测到输出44的电压，将该状况反馈到输入43侧。该反馈电路的电流流过与基准电压进行比较的未图示的比较放大器，能够使高压发生装置2所输出的电压保持恒定。

图7中示出了X射线照射装置1中的电压分布状况的一个实例。并且，字母A～I表示X射线照射装置1内的电压。

在分别使用4个电压放大单元21向X射线管阳极14施加80kV电压、向X射线管阴极15施加-80kV电压的情况下，由阳极侧的第1级电压放大单元21施加0V到20kV电压，第2级施加20V到40kV电压，第3级施加40V到60kV电压，第4级施加60V到80kV电压。在阴极侧也同样地施加电压。

这时，在本发明的实施方式的X射线照射装置1中，在阳极侧和阴极侧分别使用4个电压放大单元21，构成了4级的高压发生装置2，但也可以增加或减少该级数，从而增大或减小电压放大量。另外，如果减小每级电压放大单元21的电压放大量、增加级数，就能够使电位梯度平稳。即，能够减小X射线照射装置1内各处的电位差、抑制放电，在高压发生装置2内也能够减小电位差，抑制放电。

另外，电压放大单元21和箱体18在短边方向的截面形状可以自由地选择矩形或圆形等，但是，优选圆形。使截面形状为圆形，能够使电压放大单元21和箱体18内侧的电位分布形成接近正圆形的同心圆结构，由此使电位均匀性变得非常好，防止放电的效果得到提高。

X射线照射装置1中，阳极部位为80kV、X射线遮蔽构件也存在0V的部位，但阳极14侧的电压为20kV、40kV、60kV，与现有的X射线照射装置相比，电压差较小的部位增多，因此发生放电的概率大幅度下降，从而可以提供稳定的X射线照射装置1。

进而，在高压发生装置2和X射线遮蔽构件16之间设置环状或板状辅助电位板31，当对该辅助电位板31施加电压时，X射线照射装置1内的电位差减小，得到很好的放电抑制效果。

以往，在X射线管阳极14与箱体18或X射线遮蔽构件16之间等，电位差为80kV，当对设置于X射线管阳极14侧的辅助电位板31施加作为中间电位的40kV电压时，在X射线管阳极14的80kV与箱体18的0V之间加入辅助电位板31的40kV，因此，最大电位差就变成40kV，是以往的一半。

这里，优选辅助电位板31与电压放大单元21的间隔均匀。例如，在电压放大单元21为环状的情况下，优选辅助电位板31也为环状。另外，辅助电位板31是为了使X射线照射装置1内的电位分布接近均匀而使用的，因此，如图7所示，当以仅与第3级、第4级对应的方式设置时，效率很高，但并不限于此。能够根据对辅助电位板31施加的电压，改变应该设置的部位。

另外，根据图8与图1的比较可知，与现有的装配有高压发生装置2X的X射线照射装置1X不同的是，使用了本发明的高压发生装置2的X射线照射装置1实现了小型化，装置整体的大小缩小了大约一半，重量从50kg减轻到30kg。

如上所述，根据本发明的X射线照射装置1，实现了对X射线照射装置1内的放电的抑制，能够提供实现了稳定动作的体积小而重量轻的X射线照射装置1。另外，与现有的X射线照射装置1X相比，能够实现大幅度的小型化和轻量化，因此，容易对以牛或马为代表的家畜等大体型动物实施X射线检查。

Claims

1.一种X射线照射装置，在箱体内部设置X射线管和高压发生装置，在所述箱体内填充有绝缘油，其特征在于，

所述高压发生装置由多个形成为环状的电压放大单元以电连接的方式排列构成，所述X射线管的阳极和阴极嵌插设置在所述电压放大单元的中空部。

2.如权利要求1所述的X射线照射装置，其特征在于，

所述电压放大单元具有绝缘体和由设置在所述绝缘体上的科克罗夫特电路构成的电压放大电路。

3.如权利要求1或2所述的X射线照射装置，其特征在于，

具有如下结构：在所述X射线管和所述箱体之间设置有板状或环状辅助电位板，所述辅助电位板施加所述X射线管和所述箱体所具有的电位之间的电位，防止在所述X射线管和所述箱体之间发生放电。

4.如权利要求2或3所述的X射线照射装置，其特征在于，

所述绝缘体具有环状底板和沿着所述底板的内周及外周设置的筒状侧壁，所述电压放大电路设置在由所述底板和所述两个侧壁包围的凹部，在所述两个侧壁上配置X射线遮蔽构件。