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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgengenerator und gemäß einem anderen Aspekt ein Röntgenn utzu ngssystem.
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Ein Röntgengenerator erzeugt Röntgenstrahlen, indem er veranlasst, dass Elektronen mit einem Ziel kollidieren. Eine Energieeingabe zu einer Röntgenröhre wird zu einer Energie aus Röntgenstrahlen und Wärmeenergie gewandelt. Zum Beispiel enthält wie in der Patentliteratur 1 angegeben ein Röntgengenerator eine Kühleinrichtung, die durch eine Röntgenröhre emittierte Wärmeenergie abführt. Die Patentliteratur 2 geht davon aus, dass der Betrieb einer Kühleinrichtung einen Einfluss ausübt, wenn ein Röntgengenerator eine Bestrahlung mit Röntgenstrahlen durchführt. Zum Beispiel gibt die Patentliteratur 3 eine Technik für das stabile Durchführen einer Bestrahlung mit Röntgenstrahlen durch das Steuern eines als ein Wärmemedium dienenden Ölflusses an.
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Referenzliste
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Patentliteratur
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- [Patentliteratur 1] Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. H5-56958
- [Patentliteratur 2] Japanisches Patent Nr. 2769434
- [Patentliteratur 3] Japanisches Patent Nr. 5315914
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wenn die Energie von durch eine Röntgenröhre emittierten Röntgenstrahlen größer wird, wird auch die Eingabeenergie größer. Dementsprechend wird auch die Wärmeenergie größer. Es besteht deshalb ein Bedarf für ein ausreichendes Abführen der von der Röntgenröhre erzeugten Wärmeenergie durch das Vergrößern der Ausgabe einer Kühleinrichtung. Unter Umständen vergrößern sich aber auch Einflüsse des Betriebs der Kühleinrichtung auf die Betriebsstabilität eines Röntgengenerators in Entsprechung zu einer Vergrößerung der Ausgabe der Kühleinrichtung.
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Deshalb ist eine Aufgabe gemäß einem Aspekt und einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, jeweils einen Röntgengenerator und ein Röntgennutzungssystem vorzusehen, die auf eine sehr stabile Weise betrieben werden können.
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Problemlösung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Röntgengenerator vorgesehen, der umfasst: eine Röntgenröhre; eine Wärmemedium-Zuführeinheit, die einen Motor enthält und konfiguriert ist zum Zuführen eines Wärmemediums zu der Röntgenröhre; eine Motorsteuereinheit, die konfiguriert ist zum Steuern der Drehzahl des Motors; und ein Gerätegehäuse, an dem die Röntgenröhre und die Wärmemedium-Zuführeinheit befestigt sind. Die Motorsteuereinheit verschiebt die Drehzahl des Motors von einer Resonanzfrequenz eines die Röntgenröhre und das Gerätegehäuse enthaltenden Aufbaus.
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In diesem Röntgengenerator wird die Temperatur der Röntgenröhre durch das von der Wärmemedium-Zuführeinheit zugeführte Wärmemedium gesteuert. Die Wärmemedium-Zuführeinheit enthält einen Motor. Die Drehzahl des Motors wird in Entsprechung zu einem von der Motorsteuereinheit vorgesehenen Steuersignal gesteuert. Die Motorsteuereinheit verschiebt die Drehzahl des Motors von der Resonanzfrequenz des die Röntgenröhre und das Gerätegehäuse enthaltenden Aufbaus. Folglich wird ein Resonanzphänomen, das durch eine durch den Motor erzeugte Vibration verursacht wird, vermieden. Dadurch werden Einflüsse der Vibration auf die Röntgenröhre reduziert. Deshalb kann der Röntgengenerator auf sehr stabile Weise betrieben werden.
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Der Röntgengenerator kann weiterhin eine Röntgensteuereinheit enthalten, die konfiguriert ist zum Steuern der Intensität der von der Röntgenröhre ausgegebenen Röntgenstrahlen. Die Motorsteuereinheit kann die Drehzahl des Motors basierend auf der Intensität der Röntgenstrahlen steuern. Die durch die Röntgenröhre erzeugte Wärmemenge steht im Zusammenhang mit der Intensität der Röntgenstrahlen. Dabei kann eine effiziente Kühlung durchgeführt werden, indem die Drehzahl des Motors mit der Intensität der Röntgenstrahlen assoziiert wird.
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Die Motorsteuereinheit kann die Drehzahl des Motors erhöhen, wenn die Intensität der Röntgenstrahlen größer wird, und kann die Drehzahl des Motors vermindern, wenn die Intensität der Röntgenstrahlen kleiner wird. Wenn die Intensität der Röntgenstrahlen größer wird, wird auch die durch die Röntgenröhre emittierte Wärmemenge größer. Dabei erhöht die Motorsteuereinheit die Kühlleistung, indem sie die Drehzahl des Motors erhöht. Wenn dagegen die Intensität der Röntgenstrahlen kleiner wird, vermindert sich auch die durch die Röntgenröhre emittierte Wärmemenge. Dabei reduziert die Motorsteuereinheit die Kühlleistung, indem sie die Drehzahl des Motors vermindert. Dadurch kann eine effizientere Kühlung durchgeführt werden.
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Die Wärmemedium-Zuführeinheit kann einen Ventilator enthalten, der durch den Motor gedreht wird, und führt zu der Röntgenröhre ein als Wärmemedium dienendes Gas unter Verwendung des Ventilators zu. Bei dieser Konfiguration kann die Temperatur der Röntgenröhre mittels einer einfachen Konfiguration gesteuert werden.
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Der Röntgengenerator kann weiterhin einen Aufnahmeteil umfassen, in dem die Röntgenröhre aufgenommen ist und der an dem Gerätegehäuse befestigt ist. Der Aufnahmeteil kann an einer von der Wärmemedium-Zuführeinheit fernen Position angeordnet sein. Bei dieser Konfiguration sind die Wärmemedium-Zuführeinheit und die Röntgenröhre an voneinander beabstandeten Positionen in dem Gerätegehäuse angeordnet. Daraus resultiert, dass eine durch die Wärmemedium-Zuführeinheit erzeugte Vibration wahrscheinlich gedämpft wird, bevor sie zu der Röntgenröhre übertragen wird. Deshalb werden durch den Betrieb der Wärmemedium-Zuführeinheit verursachte Einflüsse auf die Röntgenröhre weiter beschränkt und kann der Röntgengenerator auf sehr stabile Weise betrieben werden.
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Der Röntgengenerator kann weiterhin eine Kunstharzblockeinheit umfassen, in der eine Stromquelle enthalten ist, die eine Spannung zu der Röntgenröhre zuführt. Der Aufnahmeteil kann an dem Gerätegehäuse mit dazwischen der Kunstharzblockeinheit befestigt sein. Bei dieser Konfiguration wird eine zu dem Gerätegehäuse übertragene Vibration zu dem Aufnahmeteil mit der darin aufgenommenen Röntgenröhre über die Kunstharzblockeinheit übertragen. Dadurch wird eine Vibration gedämpft, während sie zu der Kunstharzblockeinheit übertragen wird. Auf diese Weise werden durch den Betrieb der Wärmemedium-Zuführeinheit verursachte Einflüsse auf die Röntgenröhre noch weiter eingeschränkt und kann der Röntgengenerator sehr stabil betrieben werden.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Röntgennutzungssystem vorgesehen, das umfasst: einen Röntgengenerator, der eine Röntgenröhre, eine Wärmemedium-Zuführeinheit, die einen Motor enthält und konfiguriert ist zum Zuführen eines Wärmemediums zu der Röntgenröhre, und ein Gerätegehäuse, an dem die Röntgenröhre und die Wärmemedium-Zuführeinheit befestigt sind, umfasst; eine Motorsteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Steuern der Drehzahl des Motors; und ein Systemgehäuse, an dem der Röntgengenerator befestigt ist. Die Motorsteuereinrichtung verschiebt die Drehzahl des Motors von einer Resonanzfrequenz eines den Röntgengenerator und das Systemgehäuse enthaltenden Aufbaus.
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In dem Röntgennutzungssystem verschiebt die Motorsteuereinrichtung die Drehzahl des Motors von der Resonanzfrequenz des den Röntgengenerator und das Systemgehäuse enthaltenden Aufbaus. Folglich verursacht dieser Aufbau kein Resonanzphänomen. Dadurch werden durch den Betrieb einer Wärmemedium-Zuführeinrichtung verursachte Einflüsse auf das gesamte Röntgennutzungssystem beschränkt. Deshalb kann das Röntgennutzungssystem sehr stabil betrieben werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Röntgennutzungssystem vorgesehen, das umfasst: einen Röntgengenerator, der eine Röntgenröhre, ein Gerätegehäuse, an dem die Röntgenröhre befestigt ist, und eine Motorsteuereinheit umfasst; eine Wärmemedium-Zuführeinrichtung, die einen Motor enthält und konfiguriert ist zum Zuführen eines Wärmemediums zu der Röntgenröhre; und ein Systemgehäuse, an dem der Röntgengenerator und die Wärmemedium-Zuführeinrichtung befestigt sind. Die Motorsteuereinheit verschiebt die Drehzahl des Motors von einer Resonanzfrequenz eines den Röntgengenerator und das Systemgehäuse enthaltenden Aufbaus.
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Auch mit diesem Röntgennutzungssystem können durch den Betrieb der Wärmemedium-Zuführeinrichtung verursachte Einflüsse auf das gesamte Röntgennutzungssystem beschränkt werden und kann das Röntgennutzungssystem sehr stabil betrieben werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Röntgennutzungssystem vorgesehen, das umfasst: einen Röntgengenerator, der eine Röntgenröhre und ein Gerätegehäuse, an dem die Röntgenröhre befestigt ist, umfasst; eine Wärmemedium-Zuführeinrichtung, die einen Motor enthält und konfiguriert ist zum Zuführen eines Wärmemediums zu dem Röntgengenerator; eine Motorsteuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Steuern der Drehzahl des Motors; und ein Systemgehäuse, an dem der Röntgengenerator und die Wärmemedium-Zuführeinrichtung befestigt sind. Die Motorsteuereinrichtung verschiebt die Drehzahl des Motors von einer Resonanzfrequenz eines den Röntgengenerator und das Systemgehäuse enthaltenden Aufbaus.
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Auch mit diesem Röntgennutzungssystem können durch den Betrieb der Wärmemedium-Zuführeinrichtung verursachte Einflüsse auf das gesamte Röntgennutzungssystem beschränkt werden und kann das Röntgennutzungssystem sehr stabil betrieben werden.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß dem Aspekt und dem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können ein Röntgengenerator und ein Röntgennutzungssystem, die sehr stabil betrieben werden können, vorgesehen werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen eines Röntgengenerators einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II von 1.
- 3 ist eine Querschnittansicht eines oberen Wandteils entlang der Linie III-III von 2.
- 4 ist eine Querschnittansicht, die eine Konfiguration einer Röntgenröhre zeigt.
- 5 ist eine Ansicht, die den Röntgengenerator der ersten Ausführungsform zeigt.
- 6 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen einem Fokusdurchmesser und der Drehzahl eines Motors zeigt.
- 7 ist eine Ansicht, die ein Röntgenprüfungssystem einer zweiten Ausführungsform zeigt.
- 8 ist ein Flussdiagramm, das das Einstellen der Beziehung zwischen dem Fokusdurchmesser und der Drehzahl des Motors zeigt.
- 9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für das Fixieren einer Stromquelleneinrichtung und der Röntgenröhre an einem Gehäuse zeigt.
- 10 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Röntgenprüfungssystems gemäß einem ersten Modifikationsbeispiel zeigt.
- 11 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Röntgenprüfungssystems gemäß einem zweiten Modifikationsbeispiel zeigt.
- 12 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines Röntgenprüfungssystems gemäß einem dritten Modifikationsbeispiel zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es werden durchgehend gleiche Bezugszeichen für gleiche oder einander entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren verwendet, wobei hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Teile verzichtet wird. Richtungsangaben wie etwa „oben“ und „unten“ beziehen sich auf die in den Zeichnungen gezeigten Zustände und dienen lediglich der einfacheren Darstellung.
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[Erste Ausführungsform]
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen eines Röntgengenerators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II von 1. Zum Beispiel ist ein in 1 und 2 gezeigter Röntgengenerator 1 eine Mikrofokus-Röntgenquelle, die in einem nicht-destruktiven Röntgentest verwendet wird, in dem der interne Aufbau eines Testobjekts betrachtet wird. Der Röntgengenerator 1 umfasst ein Gehäuse 2 (Gerätegehäuse). In dem Gehäuse 2 sind hauptsächlich eine Röntgenröhre 3, die Röntgenstrahlen erzeugt, ein Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4, in dem ein Teil der Röntgenröhre 3 aufgenommen ist, und eine Stromquelleneinheit 5, die Strom zu der Röntgenröhre 3 zuführt, aufgenommen. Das Gehäuse 2 umfasst einen ersten Aufnahmeteil 21 und einen zweiten Aufnahmeteil 22 (Umgebungsteil)
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Der erste Aufnahmeteil 21 dient hauptsächlich zum Aufnehmen der Stromquelleneinheit 5. Der Aufnahmeteil 21 umfasst einen unteren Wandteil 211, einen oberen Wandteil 212 und Seitenwandteile 213. Der untere Wandteil 211 und der obere Wandteil 212 weisen eine im Wesentlichen quadratische Form auf. Randteile des unteren Wandteils 211 und Randteile des oberen Wandteils 212 sind über vier Seitenwandteile 213 miteinander verbunden. Dementsprechend ist der erste Aufnahmeteil 21 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist der Einfachheit halber die Richtung, in welcher der untere Wandteil 211 und der obere Wandteil 212 einander zugewandt sind, als eine Z-Richtung definiert, ist die Seite des unteren Wandteils 211 als eine untere Seite definiert und ist die Seite des oberen Wandteils 212 als eine obere Seite definiert. Außerdem werden die Richtungen orthogonal zu der Z-Richtung, in denen die Seitenwandteile 213 einander zugewandt sind, jeweils als X-Richtung und Y-Richtung bezeichnet.
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3 ist eine Querschnittansicht des oberen Wandteils 212 von unten in 2 betrachtet. Wie in 3 gezeigt, ist in einem mittleren Teil des oberen Wandteils 212 aus der Z-Richtung betrachtet ein kreisrunder Öffnungsteil 212a vorgesehen. Außerdem sind in dem oberen Wandteil 212 ein Paar von Öffnungsteilen 212b und 212c (ein erster Öffnungsteil und ein zweiter Öffnungsteil) an einander in der X-Richtung zugewandten Positionen mit dazwischen dem Öffnungsteil 212a vorgesehen. Die Öffnungsteile 212b und 212c weisen eine im Wesentlichen rechteckige Form mit einer sich in der Y-Richtung erstreckenden Längsrichtung auf.
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Ein Zwischenwandteil 214 ist zwischen dem unteren Wandteil 211 und dem oberen Wandteil 212 an einer von dem unteren Wandteil 211 und dem oberen Wandteil 212 beabstandeten Position vorgesehen. Durch diesen Zwischenwandteil 214 werden in dem ersten Aufnahmeteil 21 ein erster Aufnahmeraum S1, der durch den oberen Wandteil 212, die Seitenwandteile 213 und den Zwischenwandteil 214 umgeben ist, und ein zweiter Aufnahmeraum S2, der durch den unteren Wandteil 211, die Seitenwandteile 213 und den Zwischenwandteil 214 umgeben ist, definiert. In dem ersten Aufnahmeraum S1 ist die Stromquelleneinheit 5 an einer oberen Fläche 214a des Zwischenwandteils 214 fixiert. In dem zweiten Aufnahmeraum S2 ist ein Steuerschaltungssubstrat 7 an einer unteren Fläche 214b des Zwischenwandteils 214 angebracht. Eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs der einzelnen Einheiten und Teile (zum Beispiel der Stromquelleneinheit 5, eines Gebläseventilators 9 (weiter unten beschrieben) und einer Elektronenkanone 11 (weiter unten beschrieben)) des Röntgengenerators 1 unter Verwendung von verschiedenen elektronischen Komponenten (nicht in der Figur gezeigt) ist auf dem Steuerschaltungssubstrat 7 ausgebildet.
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Der zweite Aufnahmeteil 22 ist ein mit einem oberen Teil des ersten Aufnahmeteils 21 verbundener Teil, in dem die Röntgenröhre 3 und der Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 aufgenommen sind. Der zweite Aufnahmeteil 22 umgibt den Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 aus der Richtung entlang einer Röhrenachse AX der Röntgenröhre 3 (einer Röhrenachsenrichtung; d.h. der Z-Richtung) betrachtet. Der zweite Aufnahmeteil 22 ist an einer oberen Fläche 212e des oberen Wandteils 212 unter Verwendung einer Schraube oder von ähnlichem fixiert. Ein Öffnungsteil 221a zum Freigeben wenigstens eines Röntgenstrahl-Emissionsfensters 33a der Röntgenröhre 3 (siehe 1 und 4) nach außen ist an einem oberen Teil des zweiten Aufnahmeteils 22 vorgesehen.
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Der Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 ist aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit (hohen Wärmeabfuhr) ausgebildet. Für das Material des Röntgenröhren-Aufnahmeteils 4 werden vorzugsweise Aluminium, Eisen, Kupfer, eine Legierung von diesen oder ähnliches verwendet. In dieser Ausführungsform wird Aluminium (oder eine Aluminiumlegierung) verwendet. Der Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 weist eine rohrförmige Form mit Öffnungen an beiden Enden der Röntgenröhre 3 in der Röhrenachsenrichtung (Z-Richtung) auf. Die Röhrenachse des Röntgenröhren-Aufnahmeteils 4 fällt mit der Röhrenachse AX der Röntgenröhre 3 zusammen. Der Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 umfasst einen Halteteil 41, einen zylindrischen Teil 42 und einen Flanschteil 44. Der Halteteil 41 ist ein Teil, der die Röntgenröhre 3 in einem Flanschteil 311 unter Verwendung eines Fixierungsglieds (nicht in der Figur gezeigt) hält und die Röntgenröhre 3 zusammen mit einer oberen Öffnung des Röntgenröhren-Aufnahmeteils 4 luftdicht abdichtet. Der zylindrische Teil 42 ist mit einem unteren Ende des Halteteils 41 verbunden und ist mit einer sich in der Z-Richtung erstreckenden zylindrischen Form ausgebildet. Der Flanschteil 44 ist mit einem Endteil des zylindrischen Teils 42 verbunden und erstreckt sich aus der Z-Richtung betrachtet nach außen. Der Flanschteil 44 ist luftdicht an der oberen Fläche 212e des oberen Wandteils 212 an einer Position fixiert, an der er den Öffnungsteil 212a des oberen Wandteils 212 aus der Z-Richtung betrachtet umgibt. In dieser Ausführungsform ist der Flanschteil 44 thermisch mit der oberen Fläche 212e des oberen Wandteils 212 verbunden (kommt wärmeleitend in Kontakt mit der oberen Fläche 212e des oberen Wandteils 212). Ein Isolationsöl 45 (eine elektrisch leitende Flüssigkeit) ist luftdicht in dem Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 eingeschlossen (füllt das Innere des Röntgenröhren-Aufnahmeteils 4).
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Die Stromquelleneinheit 5 ist ein Teil, der Strom in einem Bereich von ungefähr mehreren kV bis zu mehreren hundert kV zu der Röntgenröhre 3 zuführt. Die Stromquelleneinheit 5 umfasst einen Isolationsblock 51 (Kunstharzblockeinheit), der aus einem soliden Epoxidharz ausgebildet ist, und ein internes Substrat 52, das eine in den Isolationsblock 51 eingegossene Hochspannungs-Erzeugungsschaltung enthält. Der Isolationsblock 51 ist derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen eine rechteckige Parallelepipedform aufweist. Ein Obere-Fläche-Mittenteil des Isolationsblocks 51 erstreckt sich durch den Öffnungsteil 212a des oberen Wandteils 212 und steht von diesem vor. Weiterhin ist ein Obere-Fläche-Randteil 51 a des Isolationsblocks 51 luftdicht an einer unteren Fläche 212f des oberen Wandteils 212 fixiert. Eine Hochspannungs-Stromversorgungseinheit 54 einschließlich einer zylindrischen Buchse, die elektrisch mit dem internen Substrat 52 verbunden ist, ist an dem Obere-Fläche-Mittenteil des Isolationsblocks 51 angeordnet. Die Stromquelleneinheit 5 ist elektrisch mit der Röntgenröhre 3 über die Hochspannungs-Stromversorgungseinheit 54 verbunden.
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Der Außendurchmesser eines durch den Öffnungsteil 212a eingesteckten Teils des Isolationsblocks 51 ist gleich oder etwas kleiner als der Innendurchmesser des Öffnungsteils 212a.
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In dieser Ausführungsform ist ein Lüftungslochteil A in jedem der einander in der X-Richtung zugewandten Seitenwandteile 213A und 213B vorgesehen. Eine Vielzahl von Lüftungslöchern 213a, die den ersten Aufnahmeraum S1 nach außen verbinden, sind in dem Lüftungslochteil A vorgesehen. Der als eine Kühleinheit dienende Gebläseventilator 9 (Wärmemedium-Zuführeinheit) ist auf der Innenseite des Seitenwandteils 213A auf einer Seite vorgesehen. Der Gebläseventilator 9 kühlt die Einheiten und Teile wie etwa den Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4, die Stromquelleneinheit 5 und das Steuerschaltungssubstrat 7 effizient unter Verwendung einer in dem Gehäuse 2 ausgebildeten Raumkonfiguration.
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Insbesondere erzeugt der Gebläseventilator 9 ein Kühlgas, indem er Außenluft durch den in dem Seitenwandteil 213A vorgesehenen Lüftungslochteil A einführt und das Kühlgas zu einem Raum S11 des ersten Aufnahmeraums S1 zwischen dem Seitenwandteil 213A und der Stromquelleneinheit 5 bläst. Die Stromquelleneinheit 5 wird durch das in den Raum S11 geblasene Kühlgas gekühlt.
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Ein Teil des in dem Raum S11 zirkulierenden Kühlgases fließt in einen Umgebungsraum S3, der zwischen einer Außenfläche des Röntgenröhren-Aufnahmeteils 4 (einer Außenfläche des zylindrischen Teils 42) und einer Innenfläche des zweiten Aufnahmeteils 22 definiert ist, durch den Öffnungsteil 212b des oberen Wandteils 212. Außerdem ist der Umgebungsraum S3 auch zwischen der Röntgenröhre 3 und der Innenfläche des zweiten Aufnahmeteils 22 definiert. Der Umgebungsraum S3 ist derart ausgebildet, dass er den Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 aus der Z-Richtung betrachtet umgibt. Kühlgas, das in den Umgebungsraum S3 geflossen ist, kühlt die Röntgenröhre 3 und die Außenfläche des Röntgenröhren-Aufnahmeteils 4, indem es durch die Bereich in Nachbarschaft zu dem Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 hindurchgeht. Weiterhin fließt das Kühlgas wieder in den ersten Aufnahmeraum S1 (einen Raum S12 des ersten Aufnahmeraums S1 zwischen dem Seitenwandteil 213B und der Stromquelleneinheit 5) durch den Öffnungsteil 212c des oberen Wandteils 212 und wird durch den in dem Seitenwandteil 213B ausgebildeten Lüftungslochteil A (Ausführteil) nach außen ausgeführt.
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Ein Öffnungsteil 214c, der den Raum S11 und den zweiten Aufnahmeraum S2 miteinander verbindet, und ein Öffnungsteil 214d, der den Raum S12 und den zweiten Aufnahmeraum S2 miteinander verbindet, sind in dem Zwischenwandteil 214 ausgebildet. Dementsprechend fließt ein Teil des in dem Raum S11 zirkulierenden Kühlgases in den zweiten Aufnahmeraum S2 durch den Öffnungsteil 214c des Zwischenwandteils 214. Das Steuerschaltungssubstrat 7 wird durch das Kühlgas, das in den zweiten Aufnahmeraum S2 geflossen ist, gekühlt. Weiterhin fließt das Kühlgas wieder in den ersten Aufnahmeraum S1 (Raum S12) durch den Öffnungsteil 214d des Zwischenwandteils 214 und wird durch den in dem Seitenwandteil 213B ausgebildeten Lüftungslochteil A nach außen ausgeführt.
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Im Folgenden wird die Konfiguration der Röntgenröhre 3 beschrieben. Wie in 4 gezeigt, ist die Röntgenröhre 3 eine Röntgenröhre, die als Reflexions-Röntgenröhre bezeichnet wird. Die Röntgenröhre 3 umfasst: ein Vakuumgehäuse 10, das als eine Vakuumhülle in ihrem Inneren einen Vakuumzustand aufrechterhält; die Elektronenkanone 11, die als eine Elektronenerzeugungseinheit dient; und das Ziel T. Zum Beispiel umfasst die Elektronenkanone 11 eine Kathode C, die durch das Imprägnieren eines Basiskörpers aus einem Metallmaterial oder ähnlichem, das einen hohen Schmelzpunkt aufweist, mit einer Substanz, die einfach Elektronen emittiert, erhalten wird. Außerdem ist das Ziel T zum Beispiel ein plattenförmiges Glied, das aus einem Metallmaterial mit einem hohen Schmelzpunkt wie etwa Wolfram ausgebildet ist. Die Mitte des Ziels T ist auf der Röhrenachse AX der Röntgenröhre 3 angeordnet. Die Elektronenkanone 11 und das Ziel T sind in dem Vakuumgehäuse 10 aufgenommen, und Röntgenstrahlen werden erzeugt, wenn von der Elektronenkanone 11 emittierte Elektronen auf dem Ziel T einfallen. Die Röntgenstrahlen werden radial von dem Ziel T (Ursprung) erzeugt. Innerhalb der Komponenten von Röntgenstrahlen zu der Seite des Röntgenstrahl-Emissionsfensters 33a hin werden die durch das Röntgenstrahl-Emissionsfenster 33a nach außen gezogenen Röntgenstrahlen als gewünschte Röntgenstrahlen genutzt.
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Das Vakuumgehäuse 10 umfasst hauptsächlich ein Isolationsventil 12, das aus einem isolierenden Material (zum Beispiel Glas) ausgebildet ist, und einen Metallteil 13, der das Röntgenstrahl-Emissionsfenster 33a aufweist. Der Metallteil 13 umfasst einen Hauptkörperteil 31, in dem das Ziel T (Anode) aufgenommen ist, und einen Elektronenkanonen-Aufnahmeteil 32, in dem die Elektronenkanone 11 (Kathode) aufgenommen ist.
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Der Hauptkörperteil 31 ist mit einer rohrförmigen Form ausgebildet und weist einen Innenraum S auf. Eine Deckelplatte 33 mit dem Röntgenstrahl-Emissionsfenster 33a ist an einem Endteil (äußeren Endteil) des Hauptkörperteils 31 fixiert. Das Material des Röntgenstrahl-Emissionsfensters 33a ist ein röntgendurchlässiges Material wie zum Beispiel Beryllium oder Aluminium. Die Deckelplatte 33 schließt eine Endseite des Innenraums S. Der Hauptkörperteil 31 umfasst den Flanschteil 311 und einen zylindrischen Teil 312. Der Flanschteil 311 ist an dem Außenumfang des Hauptkörperteils 31 vorgesehen. Der Flanschteil 311 ist ein an dem Halteteil 41 des oben beschriebenen Röntgenröhren-Aufnahmeteils 4 fixierter Teil. Der zylindrische Teil 312 ist ein Teil mit einer zylindrischen Form an einer Endteilseite des Hauptkörperteils 31.
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Der Elektronenkanonen-Aufnahmeteil 32 ist mit einer zylindrischen Form ausgebildet und an einem Seitenteil des Hauptkörperteils 31 an einer Endteilseite fixiert. Die Mittenachse des Hauptkörperteils 31 (d.h. die Röhrenachse AX der Röntgenröhre 3) und die Mittenachse des Elektronenkanonen-Aufnahmeteils 32 sind im Wesentlichen orthogonal zueinander. Das Innere des Elektronenkanonen-Aufnahmeteils 32 ist mit dem Innenraum S des Hauptkörperteils 31 durch eine Öffnung 32a verbunden, die an einem Endteil des Elektronenkanonen-Aufnahmeteils 32 auf der Seite des Hauptkörperteils 31 vorgesehen ist.
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Die Elektronenkanone 11 umfasst die Kathode C, einen Heizer 111, eine erste Gitterelektrode 112 und eine zweite Gitterelektrode 113, wodurch der Durchmesser eines durch das Zusammenwirken dieser Konfigurationen erzeugten Elektronenstrahls reduziert werden kann (eine Mikrofokussierung durchgeführt werden kann). Die Kathode C, der Heizer 111, die erste Gitterelektrode 112 und die zweite Gitterelektrode 113 sind an einem Stammsubstrat 115 über eine Vielzahl von sich parallel zueinander erstreckenden Stromversorgungsstiften 114 befestigt. Strom wird zu jeweils der Kathode C, dem Heizer 111, der ersten Gitterelektrode 112 und der zweiten Gitterelektrode 113 von außen über den entsprechenden Stromversorgungsstift 114 zugeführt.
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Das Isolationsventil 12 ist derart ausgebildet, dass es eine im Wesentlichen rohrförmige Form aufweist. Eine Endseite des Isolationsventils 12 ist mit dem Hauptkörperteil 31 verbunden. An der anderen Endseite des Isolationsventils 12 wird ein Zielhalteteil 60, an dessen Spitze das Ziel T Spitze fixiert ist, gehalten. Zum Beispiel ist der Zielhalteteil 60 aus einem Kupfermaterial oder ähnlichem säulenförmig ausgebildet und erstreckt sich in der Z-Richtung. Eine geneigte Fläche 60a, die sich mit zunehmender Erstreckung von der Seite des Isolationsventils 12 zu der Seite des Hauptkörperteils 31 hin von der Elektronenkanone 11 weg neigt, ist an der Spitzenseite des Zielhalteteils 60 ausgebildet. Das Ziel T ist in einem Endteil des Zielhalteteils 60 derart eingebettet, dass es bündig mit der geneigten Fläche 60a ist.
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Ein Basisendteil 60b des Zielhalteteils 60 steht über den unteren Endteil des Isolationsventils 12 nach außen vor und ist mit der Hochspannungs-Stromversorgungseinheit 54 der Stromquelleneinheit 5 verbunden (siehe 2). In dieser Ausführungsform weist das Vakuumgehäuse 10 (Metallteil 13) ein Erdpotential auf und führt die Hochspannungs-Stromversorgungseinheit 54 eine hohe positive Spannung zu dem Zielhalteteil 60 zu. Die Form zum Anlegen einer Spannung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
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[Steuerung des Gebläseventilators]
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Die in dem Röntgengenerator 1 enthaltene Röntgenröhre 3 gibt einen großen Teil der einfallenden Energie basierend auf dem Prinzip der Röntgenstrahlerzeugung als Wärme ab. Daraus resultiert, dass die Menge der erzeugten Wärme größer wird, wenn die Ausgabe von Röntgenstrahlen erhöht wird. Aufgrund der Wärme der Röntgenröhre 3 können verschiedene Einflüsse wie etwa eine Verschlechterung der Betriebsstabilität oder eine Verschlechterung der Komponenten auftreten. Deshalb wird eine Konfiguration für ein effizientes Abführen der erzeugten Wärme von der Röntgenröhre 3 erforderlich. Für diese Konfiguration verwendet der Röntgengenerator 1 in dieser Ausführungsform ein Verfahren mit einer erzwungenen Luftkühlung und umfasst den Gebläseventilator 9 für das Vorsehen von Luft als eines Wärmemediums.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst der Gebläseventilator 9 einen Ventilator 9a und einen Motor 9b. Weil der Motor 9b eine Drehmaschine ist, kann eine mechanische Vibration während des Betriebs erzeugt werden. Die Vibration V wird zu dem Gehäuse 2, in dem der Gebläseventilator 9 fixiert ist, übertragen. Verschiedene Komponenten des Röntgengenerators 1 sind an diesem Gehäuse 2 befestigt. Die Röntgenröhre 3 ist eine dieser Komponenten. Folglich kann die durch den Motor 9b erzeugte Vibration V auch zu der Röntgenröhre 3 übertragen werden.
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In der Röntgenröhre 3 ist eine hohe Positionsgenauigkeit erforderlich, wenn das Ziel T mit Elektronen bestrahlt wird. Wenn eine Vibration zu der Röntgenröhre 3 übertragen wird, kann unter Umständen eine Fluktuation in der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Ziel T und der Elektronenkanone 11 auftreten. Daraus resultieren Variationen in der Größe des Röntgenfokus (nachfolgend als „Fokusdurchmesser“ bezeichnet) oder in der Position des Röntgenfokus (nachfolgend als „Fokusposition“ bezeichnet), sodass die erhaltenen Röntgenstrahlen nicht stabil sind. Zum Beispiel sind im Fall einer kontinuierlichen Bildaufnahme die Bedingungen für die Röntgenbestrahlung in einer Vielzahl von erhaltenen Röntgenbildern nicht mehr gleichmäßig, sodass sich die Bildaufnahmequalität verschlechtert. Außerdem verschlechtert sich auch die Auflösung eines aufgenommenen Bilds.
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Außerdem ist der Röntgengenerator 1 eine sogenannte Mikrofokus-Röntgenquelle, in der die Fokusse von erhaltenen Röntgenstrahlen zu mehreren zehn µm bis mehreren nm mikronisiert werden, um die Auflösung eines aufgenommenen Bilds zu verbessern. In einer Mikrofokus-Röntgenquelle kann der Fokusdurchmesser basierend auf einer Röntgenausgabe gesteuert werden. Wenn die Röntgenausgabe vergrößert wird, wird die zu dem Ziel T vorgesehene Energie vergrößert. Wenn dabei die einfallende Energie pro Einheitsfläche übermäßig wird, kann das Ziel T beschädigt werden. Um eine Beschädigung des Ziels T zu verhindern, kann eine Steuerung zum gleichmäßigen Halten der einfallenden Energie pro Einheitsfläche zu dem Ziel T durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel die Röntgenausgabe erhöht wird, wird der Fokusdurchmesser größer. Wenn dagegen die Röntgenausgabe reduziert wird, wird der Fokusdurchmesser kleiner. Im Folgenden wird die oben beschriebene Bedingung als „diese Bedingung“ bezeichnet.
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Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem der Röntgengenerator 1 den Gebläseventilator 9 basierend auf einer Röntgenausgabe unter dieser Bedingung steuert. Der Röntgengenerator 1 umfasst das Steuerschaltungssubstrat 7, und das Steuerschaltungssubstrat 7 umfasst eine Motorsteuereinheit 7a und eine Stromquellensteuereinheit 7b (Röntgensteuereinheit). Der Gebläseventilator 9 wird durch die in dem Steuerschaltungssubstrat 7 enthaltene Motorsteuereinheit 7a gesteuert. Als erste Steuerung vergrößert oder verkleinert die Motorsteuereinheit 7a die Drehzahl des Motors 9b basierend auf einer Röntgenausgabe. Wenn zum Beispiel die Röntgenausgabe vermindert wird, wird die zu dem Ziel T vorgesehene Energie vermindert und wird dementsprechend auch die durch die Röntgenröhre 3 emittierte Wärmemenge vermindert. Es muss also keine übermäßige Kühlungsfähigkeit vorgesehen sein, und der Gebläseventilator 9 muss lediglich ein Gas (zum Beispiel Luft) vorsehen, das zum Ausführen der durch die Röntgenröhre 3 emittierten Wärmemenge erforderlich ist. Weiterhin wird die Menge der zu der Röntgenröhre 3 vorgesehenen Luft basierend auf der Drehzahl des Ventilators 9a gesteuert. Wenn also die Röntgenausgabe vermindert wird, vermindert sich die Drehzahl des den Ventilator 9a drehenden Motors 9b. Wenn in dieser Bedingung die Röntgenausgabe vermindert wird, verkleinert sich auch der Fokusdurchmesser. Wenn also der Fokusdurchmesser verkleinert wird, vermindert sich die Drehzahl des Motors 9b. Und wenn die Röntgenausgabe vergrößert wird, vergrößert sich auch der Fokusdurchmesser. Wenn also der Fokusdurchmesser vergrößert wird, erhöht sich die Drehzahl des Motors 9b.
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Diese Beziehung zwischen dem Fokusdurchmesser und der Drehzahl kann zu einer linearen Form gesetzt werden, die durch eine lineare Funktion angegeben wird (siehe (a) von 6). Außerdem kann die Beziehung zwischen dem Fokusdurchmesser und der Drehzahl zu einer gestuften Form gesetzt werden (siehe (b) von 6). Der Fokusdurchmesser wird also in mehrere Bereiche gruppiert, und es wird eine vorbestimmte Drehzahl für jede Gruppe gesetzt. Wenn zum Beispiel der Fokusdurchmesser in einem Bereich von 1 µm bis 10 µm liegt, wird die Drehzahl zu einer ersten Drehzahl (R1) gesetzt. Wenn der Fokusdurchmesser in einem Bereich von 10 µm bis 30 µm liegt, wird die Drehzahl zu einer zweiten Drehzahl (R2) gesetzt. Wenn der Fokusdurchmesser 30 µm oder mehr beträgt, wird die Drehzahl zu einer dritten Drehzahl (R3) gesetzt. Die Drehzahlen erfüllen R1<R2<R3.
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Wenn dabei eine Vibration von dem Gebläseventilator 9 zu der Röntgenröhre 3 übertragen wird, kann sich eine Vibration der Röntgenröhre 3 unter vorbestimmten Bedingungen steil erhöhen. Insbesondere wenn der Gebläseventilator 9 als eine Vibrationsquelle angenommen wird und wenn das Gehäuse 2, die Röntgenröhre 3 usw. als ein Vibrationssystem angenommen werden, tritt, wenn die Frequenz der durch den Gebläseventilator 9 erzeugten Vibration mit der Resonanzfrequenz des Vibrationssystems zusammenfällt, ein Resonanzphänomen auf. Weil sich die Amplitude aufgrund dieses Resonanzphänomens erhöht, kann auch die Variation des Fokusdurchmessers oder der Fokusposition größer werden. Die in der ersten Ausführungsform genannte Resonanzfrequenz ist eine Frequenz, die erhalten wird, indem die Drehzahl des Motors 9b, bei der die Amplitude einer durch den Betrieb des Motors 9b verursachtem Verschiebung oder Beschleunigung in der Röntgenröhre am größten wird, gewandelt wird. Zum Beispiel kann eine derartige Resonanzfrequenz durch eine Strukturanalyse des Röntgengenerators 1 erhalten werden. Außerdem kann die Resonanzfrequenz tatsächlich gemessen werden, indem ein Test wie etwa eine Modaluntersuchung (Resonanzpunktuntersuchung) durchgeführt wird.
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In einer zweiten Steuerung verschiebt die Motorsteuereinheit 7a die Frequenz der durch den Motor 9b erzeugten Vibration von der Resonanzfrequenz. Die Frequenz der durch den Motor 9b erzeugten Vibration basiert auf der Drehzahl des Motors 9b. Das heißt, dass die Drehzahl des Motors 9b derart gesteuert wird, dass die Frequenz der Vibration nicht mit der Resonanzfrequenz überlappt.
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Wie in (c) von 6 gezeigt, entspricht die Drehzahl (Re) der Resonanzfrequenz. Die Drehzahl wird in Nachbarschaft zu der Drehzahl (Re) zu einer gestuften Form gesetzt. Zum Beispiel kann die Breite dieser Stufe unter Verwendung einer sogenannten Halbwertsbreite gesetzt werden. Bei einer dazwischen liegenden Resonanzspitze gibt es zwei verschiedene Frequenzen (ω1 und ω2), bei denen die Vibrationsenergie einen halben Wert der Vibrationsenergie, wenn die Drehzahl (Re) der Resonanzfrequenz entspricht (d.h. in einem Resonanzzustand ist), aufweist. Die Halbwertsbreite ist eine Breite von der Frequenz (ω1) zu der Frequenz (ω2). Weiterhin wird angenommen, dass die Frequenz (ω1) einer Drehzahl (Re1) entspricht und die Frequenz (ω2) einer Drehzahl (Re2) entspricht. Wenn dabei der Fokusdurchmesser gleich oder größer als die Größe (fc1) in Entsprechung zu der Drehzahl (Re1) und gleich oder kleiner als die Größe (fc2) in Entsprechung zu der Drehzahl (Re2) ist, wird die Drehzahl zu einem konstanten Wert von (Re2) gesetzt. Die Drehzahl kann einen konstanten Wert von (Re1) aufweisen.
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Die vorstehend erläuterte Technik unter Verwendung einer Halbwertsbreite ist lediglich ein Beispiel, und es kann auch eine andere Setztechnik verwendet werden.
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Und wenn die Drehzahl zu einer beispielhaft in (b) von 6 gezeigten gestuften Form gesteuert wird, wird nicht veranlasst, dass die ersten, zweiten und dritten Drehzahlen mit der Drehzahl in Entsprechung zu der Resonanzfrequenz zusammenfallen. Der sich zu einer gestuften Form ändernde Teil und die die Resonanzfrequenz angebende Linie kreuzen also einander.
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[Effekte]
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In diesem Röntgengenerator 1 wird Wärme von der Röntgenröhre 3 durch die von dem Gebläseventilator 9 vorgesehene Luft W abgeführt. Dabei umfasst der Gebläseventilator 9 den Motor 9b. Die Drehzahl des Motors 9b wird gemäß einem von der Motorsteuereinheit 7a vorgesehenen Steuersignal gesteuert. Die Motorsteuereinheit 7a verschiebt die Drehzahl des Motors 9b von der Resonanzfrequenz des die Röntgenröhre 3 und das Gehäuse 2 enthaltenden Aufbaus. Dadurch wird ein Resonanzphänomen, das durch die durch den Motor 9b erzeugte Vibration verursacht wird, vermieden. Deshalb werden Einflüsse einer Vibration auf die Röntgenröhre 3 reduziert. Daraus resultiert, dass der Röntgengenerator 1 sehr stabil betrieben werden kann. Insbesondere werden auch bei der gleichen Amplitude die Einflüsse größer, wenn der Fokusdurchmesser verkleinert wird. Die Einflüsse der Vibration werden nämlich deutlicher, wenn der Fokusdurchmesser verkleinert ist. Die vorliegende Erfindung ist also besonders vorteilhaft für eine Mikrofokus-Röntgenquelle wie in dieser Ausführungsform.
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Das Steuerschaltungssubstrat 7 erzeugt ein Steuersignal für das Steuern der Intensität der von der Röntgenröhre 3 ausgegebenen Röntgenstrahlen, und die in dem Steuerschaltungssubstrat 7 enthaltene Motorsteuereinheit 7a erzeugt ein Steuersignal für das Steuern der Drehzahl des Motors 9b basierend auf der Intensität der Röntgenstrahlen. Die durch die Röntgenröhre 3 erzeugte Wärmemenge ist auf die Intensität der Röntgenstrahlen bezogen. Es kann also eine effiziente Kühlung durchgeführt werden, indem die Drehzahl des Motors 9b mit der Intensität der Röntgenstrahlen assoziiert wird.
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Die Motorsteuereinheit 7a erhöht die Drehzahl des Motors 9b, wenn die Intensität der Röntgenstrahlen vergrößert wird, und die Motorsteuereinheit 7 vermindert die Drehzahl des Motors 9b, wenn die Intensität der Röntgenstrahlen verkleinert wird. Wenn sich die Intensität der Röntgenstrahlen vergrößert, vergrößert sich auch die durch die Röntgenröhre 3 emittierte Wärmemenge.
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Dabei erhöht die Motorsteuereinheit 7a die Kühlleistung durch das Erhöhen der Drehzahl des Motors 9b. Wenn dagegen die Intensität der Röntgenstrahlen verkleinert wird, wird auch die durch die Röntgenröhre 3 emittierte Wärmemenge verkleinert. Dabei reduziert die Motorsteuereinheit 7a die Kühlleistung durch das Vermindern der Drehzahl des Motors 9b. Deshalb kann ein effizienteres Kühlen durchgeführt werden.
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Der Gebläseventilator 9 umfasst den durch den Motor 9b gedrehten Ventilator 9a und führt zu der Röntgenröhre 3 die als ein Wärmemedium dienende Luft W unter Verwendung des Ventilators 9a zu. Gemäß dieser Konfiguration kann die Röntgenröhre 3 mittels einer einfachen Konfiguration gekühlt werden. Das Wärmemedium ist nicht auf Luft beschränkt und kann auch ein anderes Gas (zum Beispiel Stickstoff als Edelgas) sein. Weiterhin ist das Wärmemedium nicht auf ein Gas beschränkt und kann auch eine Flüssigkeit wie etwa Wasser sein. In diesem Fall wird der Motor 9b als eine Antriebsquelle eines Mechanismus zum Zuführen/Abführen für eine Flüssigkeit einer Pumpe (eines Kühlers) oder für ähnliches verwendet.
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Der Röntgengenerator 1 umfasst weiterhin den Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4, in dem die Röntgenröhre 3 aufgenommen ist. Der Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 ist an einer von dem Gebläseventilator 9 fernen Position angeordnet. Bei dieser Konfiguration sind der Gebläseventilator 9 und die Röntgenröhre 3 an voneinander beabstandeten Positionen in dem Gehäuse 2 angeordnet. Daraus resultiert, dass eine durch den Gebläseventilator 9 erzeugte Vibration wahrscheinlich gedämpft wird, bevor sie zu der Röntgenröhre 3 übertragen wird. Deshalb werden durch den Betrieb des Gebläseventilators 9 verursachte Einflüsse auf die Röntgenröhre 3 weiter beschränkt und kann der Röntgengenerator 1 sehr stabil betrieben werden.
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Der Röntgengenerator 1 umfasst weiterhin den Isolationsblock 51 mit der darin enthaltenen Stromquelleneinheit 5, die eine Spannung zu der Röntgenröhre 3 zuführt. Der Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 ist an dem Zwischenwandteil 214 des Gehäuses 2 mit dazwischen dem Isolationsblock 51 befestigt. Bei dieser Konfiguration wird eine zu dem Zwischenwandteil 214 übertragene Vibration zu dem Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 über den Isolationsblock 51 übertragen. Daraus resultiert, dass eine Vibration gedämpft wird, während sie zu dem Isolationsblock 51 übertragen wird. Deshalb werden durch den Betrieb des Gebläseventilators 9 verursachte Einflüsse auf die Röntgenröhre 3 weiter beschränkt und kann der Röntgengenerator 1 sehr stabil betrieben werden.
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[Zweite Ausführungsform]
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Der Röntgengenerator 1 wird in einem Röntgenstrahlen nutzenden Röntgenprüfungssystem oder ähnlichem verwendet. Der Röntgengenerator 1 kann also als eine Komponente eines Röntgenprüfungssystems und nicht als eine eigenständige Einheit verwendet werden. Wie in 7 gezeigt, umfasst ein Röntgenprüfungssystem 200 (Röntgennutzungssystem) einen Röntgengenerator 201, eine Prüfeinrichtung 202 und ein Systemgehäuse 203. Der Röntgengenerator 201 führt Röntgenstrahlen R zu der Prüfeinrichtung 202 zu. Die Prüfeinrichtung 202 führt verschiedene Arten von Prüfungen unter Verwendung der Röntgenstrahlen R durch. Weiterhin sind der Röntgengenerator 201 und die Prüfeinrichtung 202 an dem gemeinsamen Systemgehäuse 203 befestigt.
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Die Resonanzfrequenz in der Röntgenröhre 3 kann aufgrund von Einflüssen einer mechanischen Eigenschaft des Systemgehäuses 203, der Fixierungspositionen der Komponenten in Bezug auf das Systemgehäuse 203, der Fixierungsstrukturen der Komponenten in Bezug auf das Systemgehäuse 203 usw. variieren. Dabei entspricht die in der zweiten Ausführungsform genannte Resonanzfrequenz einer Frequenz, die erhalten wird, indem die Drehzahl des Motors 9b, bei der die Amplitude einer durch den Betrieb des Motors 9b verursachten Verschiebung oder Beschleunigung in der Röntgenröhre 3 am größten wird, gewandelt wird. Folglich kann eine optimale Form der Steuerung des Motors 9b, wenn der Röntgengenerator 201 alleine verwendet wird, nicht unbedingt optimal sein, wenn der Röntgengenerator 201 in einem Röntgenprüfungssystem 200 montiert ist.
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Dementsprechend stellt die Motorsteuereinheit 7a des Steuerschaltungssubstrats 7 die Beziehung zwischen dem Fokusdurchmesser und der Drehzahl (nachfolgend als „Steuermuster“ bezeichnet) ein.
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8 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Einstellungsoperation zeigt. Bevor diese Operation durchgeführt wird, wird ein Steuermuster, in dem der Röntgengenerator 201 alleine eine gewünschte Leistung aufweisen kann, erhalten. Die oben genannte gewünschte Leistung kann vorsehen, dass Röntgenstrahlen mit einem gewünschten Fokusdurchmesser von dem Röntgengenerator 201 emittiert werden. In Abhängigkeit von dem Steuermuster kann in einem geforderten Betriebsbereich der Fokusdurchmesser zu einem Referenzwert oder kleiner gesetzt werden. Weiterhin wird ein Messwert des tatsächlichen Fokusdurchmessers erhalten, indem der Fokusdurchmesser und die Drehzahl basierend auf dem Steuermuster gesteuert werden. Der Messwert wird in Referenzfokusdurchmesserdaten, die einen tatsächlichen Wert des Röntgengenerators 1 wiedergeben, aufgezeichnet.
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Zuerst wird der Röntgengenerator 201 in dem Röntgenprüfungssystem 200 montiert. Dann wird ein Referenzröntgenbild erhalten (Schritt ST1). Dann wird der Fokusdurchmesser als ein berechneter Fokusdurchmesser unter Verwendung des Röntgenbilds erhalten (Schritt ST2). Zum Beispiel kann eine Wandlung eines Fokusdurchmessers aus der Penumbra des Röntgenbilds durchgeführt werden. Anschließend werden die berechneten Fokusdurchmesserdaten und die Referenzfokusdurchmesserdaten miteinander verglichen (Schritt ST3). Insbesondere wird bestimmt, ob die berechneten Fokusdurchmesserdaten gleich oder kleiner als die Referenzfokusdurchmesserdaten sind. Und wenn die berechneten Fokusdurchmesserdaten gleich oder kleiner als die Referenzfokusdurchmesserdaten sind, kann bestimmt werden, dass eine durch die Montage im System bedingte Änderung der Resonanzfrequenz die tatsächliche Fähigkeit des Röntgengenerators 1 nicht beeinträchtigt. Deshalb wird ein tatsächlicher Prüfungsschritt unter Verwendung des ursprünglich gesetzten Steuermusters gestartet (Schritt ST5). Wenn dagegen die berechneten Fokusdurchmesserdaten gleich oder größer als die Referenzfokusdurchmesserdaten sind, kann bestimmt werden, dass eine durch die Montage in dem System bedingte Änderung der Resonanzfrequenz den Betrieb des Röntgengenerators 1 beeinflusst. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen dem Fokusdurchmesser und der Drehzahl eingestellt (Schritt ST4). Weiterhin wird die Verarbeitung erneut sequentiell ab dem Schritt ST1 durchgeführt und wird der Zyklus wiederholt, bis in Schritt ST3 bestimmt wird, dass die berechneten Fokusdurchmesserdaten gleich oder kleiner als die Referenzfokusdurchmesserdaten sind.
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Um gemäß dieser Verarbeitung eine Änderung der Resonanzfrequenz, die bei der Montage in Bezug auf das System auftreten kann, zu berücksichtigen, kann der Röntgengenerator 201 zu einem Zustand zurückversetzt werden, in dem eine gewünschte Performanz vorgesehen wird.
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Dieser Einstellungsfluss kann auch verwendet werden. wenn ein Steuermuster bestimmt wird. Wie in 9 gezeigt, kann der Röntgengenerator 1 verschiedene Aufbauten verwenden. Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind hier nur die Röntgenröhre 3 und die Stromquelleneinheit 5 schematisch als der Röntgengenerator 1 gezeigt. Zum Beispiel kann die Röntgenröhre 3 an dem Gehäuse 2 mit dazwischen der Stromquelleneinheit 5 fixiert sein (siehe (a) von 9). Außerdem können die Röntgenröhre 3 und die Stromquelleneinheit 5 an dem Gehäuse 2 in Nachbarschaft zu einer Grenze zwischen der Röntgenröhre 3 und der Stromquelleneinheit 5 fixiert sein (siehe (b) von 5). Außerdem kann die Stromquelleneinheit 5 an dem Gehäuse 2 mit dazwischen der Röntgenröhre 3 fixiert sein (siehe (c) von 9). Diese unterschiedlichen Aufbauten können verschiedene Resonanzfrequenzen zur Folge haben. Weiterhin kann die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Fixierungsform zwischen den gleichen Aufbauten variieren. Mit anderen Worten variiert die Resonanzfrequenz des Röntgengenerators 1 in Abhängigkeit von den verschiedenen Faktoren.
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Wenn die Beziehung zwischen dem Fokusdurchmesser und der Drehzahl gesetzt ist, können Drehzahlen, die einen Anforderungswert für den Fokusdurchmesser erfüllen, sequentiell basierend auf dem Anforderungswert gesetzt werden. In diesem Fall wird die Resonanzfrequenz nicht direkt verwendet, wobei jedoch die den Anforderungswert erfüllenden Drehzahlen die Resonanzfrequenz vermeiden.
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Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Zum Beispiel ist die Röntgenröhre 3 eine Reflexions-Röntgenröhre, die Röntgenstrahlen in einer anderen als einer Elektroneneinfallsrichtung in Bezug auf ein Ziel herauszieht, wobei es sich aber auch um eine Durchlass-Röntgenröhre handeln könnte, die Röntgenstrahlen in der Elektroneneinfallsrichtung in Bezug auf ein Ziel herauszieht (d.h. die in einem Ziel erzeugten Röntgenstrahlen werden durch das Ziel selbst durchgelassen und durch ein Röntgenstrahl-Emissionsfenster herausgezogen). Außerdem ist der Gebläseventilator 9 nicht auf einen Ventilator, der ein Gas von außen bläst, beschränkt und kann auch ein Saugventilator, der eine Zirkulation eines Gases durch ein Saugen von innen nach außen veranlasst, sein. Außerdem kann der Gebläseventilator 9 (Wärmemedium-Zuführeinheit) eine Funktion zum Zirkulieren nicht nur von kalter Luft (Kühlgas), sondern auch von warmer Luft als eines Wärmemediums aufweisen. Zum Beispiel kann der Gebläseventilator 9 als eine Temperatursteuereinheit der Röntgenröhre 3 funktionieren, die derart konfiguriert ist, dass sie zwischen einem Modus zum Blasen von kalter Luft und einem Modus zum Blasen von warmer Luft schalten kann. Um den Betrieb der Röntgenröhre 3 zu stabilisieren, kann die Temperatur in dem Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 (d.h. die Temperatur des Isolationsöls 45) zu einer bestimmten Temperatur erhöht werden, nachdem der Röntgengenerator 1 gestartet wurde. In diesem Fall wird der Gebläseventilator 9 zu dem Blasen von warmer Luft geschaltet, sodass warme Luft in dem Umgebungsraum S3 zirkuliert und die Temperatur in dem Röntgenröhren-Aufnahmeteil 4 effizient erhöht werden kann. Dadurch kann die Zeit vom Start des Röntgengenerators 1 bis zu einer Stabilisierung des Betriebs der Röntgenröhre 3 verkürzt werden. Zusätzlich dazu können die beschriebenen Ausführungsformen verschiedenen weiteren Veränderungen unterworfen werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
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[Erstes Modifikationsbeispiel]
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In den vorstehenden Ausführungsformen enthält der Röntgengenerator 201 den Gebläseventilator 9 und die Motorsteuereinheit 7a. Jedoch kann wie in 10 gezeigt ein Röntgengenerator 201A keine Motorsteuereinheit 7a enthalten. Statt dessen kann ein Röntgenprüfungssystem 200A eine Motorsteuereinrichtung 207 enthalten. In diesem Fall empfängt die Motorsteuereinrichtung 207 Daten in Bezug auf den Fokusdurchmesser von einem Steuerschaltungssubstrat 7A. Weiterhin stellt die Motorsteuereinrichtung 207 Daten in Bezug auf die Drehzahl des Motors 9b in Entsprechung zu diesem Fokusdurchmesser für das Steuerschaltungssubstrat 7A bereit. Die Motorsteuereinrichtung 207 kann ein Steuersignal direkt zu dem Motor 9b übertragen, ohne dass dieses durch das Steuerschaltungssubstrat 7A geht. Auch bei diesem Röntgenprüfungssystem 200A werden durch den Betrieb des Gebläseventilators 9 verursachte Einflüsse auf den Röntgengenerator 201A beschränkt. Daraus resultiert, dass das Röntgenprüfungssystem 200A eine gewünschte Performanz aufweisen kann.
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[Zweites Modifikationsbeispiel]
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Außerdem kann wie in 11 gezeigt ein Röntgengenerator 201B keinen Gebläseventilator 9 enthalten. Ein Gebläseventilator 209 (Wärmemedium-Zuführeinrichtung) kann eine Komponente eines Röntgenprüfungssystems 200B sein. In diesem Fall gibt die Motorsteuereinheit 7a ein Steuersignal zu dem Gebläseventilator 209 aus. Auch bei diesem Röntgenprüfungssystem 200B werden durch den Betrieb des Gebläseventilators 209 verursachte Einflüsse auf den Röntgengenerator 201B beschränkt. Daraus resultiert, dass das Röntgenprüfungssystem 200B eine gewünschte Performanz aufweisen kann.
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[Drittes Modifikationsbeispiel]
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Weiterhin kann wie in 12 gezeigt ein Röntgengenerator 201C keinen Gebläseventilator 9 und keine Motorsteuereinheit 7a enthalten. Ein Gebläseventilator 209 und eine Motorsteuereinrichtung 207 können eine Komponente eines Röntgenprüfungssystems 200C sein. Auch bei diesem Röntgenprüfungssystem 200C werden durch den Betrieb des Gebläseventilators 209 verursachte Einflüsse auf den Röntgengenerator 201C beschränkt. Daraus resultiert, dass das Röntgenprüfungssystem 200C eine gewünschte Performanz aufweisen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Röntgengenerator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Röntgenröhre
- 4
- Röntgenröhren-Aufnahmeteil
- 5
- Stromquelleneinheit
- 7
- Steuerschaltungssubstrat
- 7a
- Motorsteuereinheit
- 9
- Gebläseventilator (Wärmemedium-Zuführeinheit)
- 21
- erster Aufnahmeteil (Aufnahmeteil)
- 22
- zweiter Aufnahmeteil (Umgebungsteil)
- 45
- Isolationsöl (Isolationsflüssigkeit)
- 212
- oberer Wandteil
- 212b
- Öffnungsteil (erster Öffnungsteil)
- 212c
- Öffnungsteil (zweiter Öffnungsteil)
- AX
- Röhrenachse
- S1
- erster Aufnahmeraum
- S2
- zweiter Aufnahmeraum
- S3
- Umgebungsraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2769434 [0002]
- JP 5315914 [0002]
