JP2002033064A - Triode x-ray tube grid control device - Google Patents
Triode x-ray tube grid control deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、X線高電圧発生装
置に係わり、特に、三極X線管装置を用いてX線の放射
を制御する三極X線管グリッド制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray high voltage generator, and more particularly to a triode X-ray tube grid control device which controls the emission of X-rays using a triode X-ray tube device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、低線量パルス透視において、X線
波形が波尾を持つと画質が低下するとともに画像に寄与
しない被曝線量が増大する。これを防止するため、三極
X線管装置を用いて、高電圧を印加した状態で三極X線
管の陰極(以下、フィラメントと呼ぶ)に対して収束電
極(以下、グリッドと呼ぶ)の電位を、電子放出可能な
電位と不可能な電位に変えることにより、X線の放射を
制御し、X線波形をパルス状にすることが行われてい
る。三極X線管のフィラメントに対してグリッドの電位
を制御するグリッド制御装置においては、4、000V
程度のバイアス電源を有し、フィラメントとグリッド間
に、フィラメント側を+、グリッド側を−として接続さ
れている。また、グリッドとバイアス電源の間に第一の
スイッチ素子と、グリッドとフィラメントの間に第二の
スイッチ素子が接続され、これらのスイッチをオン・オ
フすることによりフィラメントとグリッド間のバイアス
電位を制御している。図3に、従来のグリッド制御装置
の構成図を示す。三極X線管装置8は、回転陽極32
と、それに対向して小焦点フィラメント36、大焦点フ
ィラメント37を有する陰極と、その陰極近傍に設けら
れたグリッド31とから構成される。そして、回転陽極
32と陰極間に、高電圧発生器6から回転陽極32側に
+、陰極側に−の直流の高電圧が、高圧ケーブル7を介
して印加され、フィラメント加熱回路38から過熱トラ
ンス42を介して、小焦点フィラメント36および大焦
点フィラメント37に加熱電流が供給される。そして、
50/60Hzの交流電源19(商用電源)から交流出
力が、昇圧トランス25の1次側に送られ、2次側に高
圧の交流出力が現れ、これが全波倍電圧整流回路26で
倍電圧整流され、平滑コンデンサで平滑にされ高圧の直
流出力に変換されてバイアス電源となる。全波倍電圧整
流回路26の平滑コンデンサは、2500V耐圧、0.
2μF程度の部品が使用されている。これは、バイアス
電源のリップルが大きいと、グリッド31と陰極(小焦
点フィラメント36、大焦点フィラメント37)間のバ
イアス電位が、電子放出可能な電位まで低下してしまい
X線が放射されてしまうことになるのを防ぐためであ
る。しかし、この平滑コンデンサは大型で高耐圧のコン
デンサで、高価なものである。また、グリッド31への
バイアス電位の供給を制御する第一スイッチ素子18が
バイアス電源の−側とグリッド31の間に接続され、グ
リッド31と陰極(小焦点、大焦点フィラメント36、
37)を同電位にするための第二スイッチ素子17aが
グリッドと陰極(小焦点、大焦点フィラメント36、3
7)の間に接続されている。そして、X線放射をすると
きには、X線放射信号41によりスイッチ素子制御回路
30から、第一スイッチ素子18をオフに、第二スイッ
チ素子17aをオンにし、バイアス電圧をなくし電子放
出可能な状態にする。そして、X線放射を停止するとき
には、第一スイッチ素子18をオンに、第二スイッチ素
子17aをオフにし、バイアス電圧を印加して電子放出
不可能にしX線放射をオフしていた。2. Description of the Related Art Conventionally, in low-dose pulse fluoroscopy, if the X-ray waveform has a wave tail, the image quality decreases and the exposure dose that does not contribute to the image increases. To prevent this, a triode X-ray tube device is used to apply a focusing electrode (hereinafter, referred to as a grid) to a cathode (hereinafter, referred to as a filament) of the triode X-ray tube while a high voltage is applied. By changing the potential to a potential at which electrons can be emitted and a potential at which electrons cannot be emitted, emission of X-rays is controlled, and an X-ray waveform is pulsed. In a grid control device that controls the potential of the grid with respect to the filament of the triode X-ray tube, 4,000 V
It has a bias power supply of about the same degree, and is connected between the filament and the grid with the filament side being + and the grid side being-. A first switch element is connected between the grid and the bias power supply, and a second switch element is connected between the grid and the filament. The bias potential between the filament and the grid is controlled by turning these switches on and off. are doing. FIG. 3 shows a configuration diagram of a conventional grid control device. The triode X-ray tube device 8 includes a rotating anode 32.
, A cathode having a small focal filament 36 and a large focal filament 37 opposed thereto, and a grid 31 provided near the cathode. Then, between the rotating anode 32 and the cathode, a DC high voltage of + is applied from the high voltage generator 6 to the rotating anode 32 side and − is applied to the cathode side via the high voltage cable 7 from the high voltage generator 6. A heating current is supplied to the small focus filament 36 and the large focus filament 37 via 42. And
An AC output from a 50/60 Hz AC power supply 19 (commercial power supply) is sent to the primary side of the step-up transformer 25, and a high-voltage AC output appears on the secondary side. Then, the voltage is smoothed by a smoothing capacitor, converted into a high-voltage DC output, and used as a bias power supply. The smoothing capacitor of the full-wave voltage doubler rectifier circuit 26 has a withstand voltage of 2500 V, a resistance of 0.
A component of about 2 μF is used. This is because if the ripple of the bias power supply is large, the bias potential between the grid 31 and the cathode (small focal filament 36, large focal filament 37) drops to a potential at which electrons can be emitted, and X-rays are emitted. It is to prevent becoming. However, this smoothing capacitor is a large, high withstand voltage capacitor and is expensive. Further, the first switch element 18 for controlling the supply of the bias potential to the grid 31 is connected between the negative side of the bias power supply and the grid 31, and the grid 31 and the cathode (small focus, large focus filament 36,
37), the second switch element 17a is set to the same potential as the grid and the cathode (small focus, large focus filaments 36, 3).
7). Then, when X-ray emission is performed, the first switch element 18 is turned off and the second switch element 17a is turned on by the switch element control circuit 30 by the X-ray emission signal 41, so that the electron beam can be emitted without the bias voltage. I do. When the X-ray emission is stopped, the first switch element 18 is turned on, the second switch element 17a is turned off, the electron emission is disabled by applying the bias voltage, and the X-ray emission is turned off.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の三極X線管グリ
ッド制御装置は以上のように構成されているが、バイア
ス電源を構成する全波倍電圧整流回路26の平滑コンデ
ンサは、三極X線管のバイアス電圧が4000V程度を
必要とするので、全波倍電圧整流回路26の半波整流回
路の耐電圧は2500V以上の耐電圧を必要とする。ま
た、全波整流回路26の接地間の耐電圧は、三極X線管
装置8の陰極に印加される高電圧以上が要求される。そ
のため、高耐圧の平滑コンデンサが必要となり、全波倍
電圧整流回路26が高価になり大型化するという問題が
ある。また、昇圧トランス25も商用周波数によって電
圧を昇圧し、1次側と2次側及び接地間との耐電圧は、
三極X線管装置8の陰極に印加される高電圧以上が要求
される。そのため、大型で価格も高価なものになるとい
う問題がある。また、第一スイッチ素子18及び第二ス
イッチ素子17aも高耐圧が必要とされる。そのため真
空管等が用いられた場合には、高価で大型化していた。
また、半導体が用いられた場合には、制御回路が複雑と
なるという問題がある。The conventional triode X-ray tube grid control device is constructed as described above. However, the smoothing capacitor of the full-wave voltage doubler rectifier circuit 26 constituting the bias power supply is a triode X-ray tube. Since the bias voltage of the tube requires about 4000 V, the withstand voltage of the half-wave rectifier circuit of the full-wave voltage doubler rectifier circuit 26 requires a withstand voltage of 2500 V or more. The withstand voltage between the ground of the full-wave rectifier circuit 26 and the high voltage applied to the cathode of the triode X-ray tube device 8 is required. Therefore, a smoothing capacitor with a high withstand voltage is required, and there is a problem that the full-wave voltage doubler rectifier circuit 26 is expensive and large. The step-up transformer 25 also boosts the voltage at the commercial frequency, and the withstand voltage between the primary side, the secondary side, and the ground is
A high voltage or more applied to the cathode of the triode X-ray tube device 8 is required. Therefore, there is a problem that the size is large and the price is expensive. The first switch element 18 and the second switch element 17a also need to have a high withstand voltage. Therefore, when a vacuum tube or the like is used, it is expensive and large.
Further, when a semiconductor is used, there is a problem that a control circuit becomes complicated.
【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、三極X線管装置のバイアス回路をより
小形化・低価格化し、また、スイッチ素子の個数削減を
した三極X線管グリッド制御装置を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and has a bias circuit of a triode X-ray tube device which is smaller and less expensive, and which has a reduced number of switch elements. An object is to provide an X-ray tube grid control device.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の三極X線管グリッド制御装置は、フィラメ
ントに対しグリッドに負のバイアス電圧を印加してフィ
ラメントから放出する熱電子を阻止し、X線放出を制御
する三極X線管装置のグリッド制御装置において、グリ
ッドとフィラメント間を短絡するスイッチ素子手段と、
交流電源からの交流出力を直流出力に変換する第一の整
流手段と、この直流出力をスイッチングして所定周波数
で交流出力に変換するスイッチング手段と、この交流出
力の電圧を昇圧する昇圧手段と、昇圧された交流出力を
直流出力に変換してバイアス電圧として出力する第二の
整流手段とを設け、前記所定周波数でバイアス電圧を1
ms未満で所定電圧に到達することができるようにし
て、X線放射信号のオフ時に前記スイッチ素子手段の短
絡スイッチ素子をオフし、同時に前記スイッチング手段
のスイッチングを開始してグリッドと陰極間にバイアス
電圧を印加し電子放出不可能な状態にし、または、X線
放射信号のオン時に前記スイッチング手段のスイッチン
グを停止し、同時に前記スイッチ素子手段の短絡スイッ
チ素子をオンしてバイアス電圧をなくして電子放出可能
な状態に制御するものである。In order to achieve the above object, a triode X-ray tube grid control device according to the present invention applies a negative bias voltage to a grid to a filament to generate thermoelectrons emitted from the filament. A grid control device for a triode X-ray tube device for blocking and controlling X-ray emission, wherein a switch element means for short-circuiting between a grid and a filament;
First rectifying means for converting an AC output from an AC power supply into a DC output, switching means for switching the DC output to convert it to an AC output at a predetermined frequency, and boosting means for boosting the voltage of the AC output; A second rectifier for converting the boosted AC output into a DC output and outputting the DC output as a bias voltage;
The short-circuit switch element of the switch element means is turned off when the X-ray emission signal is turned off, and simultaneously the switching of the switching means is started so that the bias is applied between the grid and the cathode. A voltage is applied to make it impossible to emit electrons, or when the X-ray emission signal is turned on, the switching of the switching means is stopped, and at the same time, the short-circuit switch element of the switch element means is turned on to eliminate the bias voltage and emit electrons. It is controlled to a possible state.
【0006】本発明の三極X線管グリッド制御装置は、
上記のように構成されており、X線放射信号のオフ時
に、バイアス電源を構成する電源回路に、高周波インバ
ータ回路と高周波高圧トランスを用いて、バイアス電圧
を1ms未満で立ち上げ、同時に、スイッチ素子制御回
路からグリッドと陰極間を短絡するスイッチ素子を開放
作動させ、グリッドと陰極(フィラメント)間にバイア
ス電圧を印加し、電子放出不可能な状態にする。また、
X線放射信号のオン時に、前記高周波インバータのスイ
ッチングを停止し、同時に、前記スィッチ素子を短絡し
て、バイアス電圧をなくし電子放出可能な状態にする。
そのため、X線放射信号のオフ時に、バイアス電位が1
ms未満で所定値に立ち上がり、1ms未満で電子放出
不可能な状態になり、X線放射が停止される。これによ
り、X線波形の波尾がシャープに切断され、高画質を得
ることができ、そして、高周波インバータ回路と高周波
高圧トランスを用いているので、バイアス回路をより小
形化・低価格化することができる。また、スイッチ素子
の個数を1個に削減することができる。また、高周波高
圧トランスの二次側出力の高周波高圧交流を整流するこ
とにより、高圧ケーブル内のグリッドと陰極(フィラメ
ント)間の低圧線芯間の浮遊容量程度の容量でも、バイ
アス電源のリップルを減らし、バイアス電圧が電子放出
可能な電位まで低下することを防ぐことができる。そし
て、X線放射信号のオン時には高周波インバータのスイ
ッチングを停止し、同時に前記スイッチ素子を短絡し
て、高圧ケーブルのグリッドと陰極間の浮遊容量に充電
されたバイアス電圧を短時間で放電し、電子放出可能な
状態にしてX線を放射することができる。このためバイ
アス電源回路の平滑用高圧コンデンサを無くすことがで
きるので、バイアス回路をより小形化・低価格化するこ
とができる。[0006] The triode X-ray tube grid control device of the present invention comprises:
When the X-ray radiation signal is turned off, a high-frequency inverter circuit and a high-frequency high-voltage transformer are used to raise the bias voltage in less than 1 ms when the X-ray radiation signal is turned off. The control circuit opens the switch element for short-circuiting between the grid and the cathode, applies a bias voltage between the grid and the cathode (filament), and sets a state in which electrons cannot be emitted. Also,
When the X-ray emission signal is turned on, the switching of the high-frequency inverter is stopped, and at the same time, the switch element is short-circuited so that the bias voltage is eliminated and electrons can be emitted.
Therefore, when the X-ray emission signal is off, the bias potential becomes 1
In less than 1 ms, it rises to a predetermined value, and in less than 1 ms, it becomes unable to emit electrons, and X-ray emission is stopped. As a result, the wave tail of the X-ray waveform is sharply cut, high image quality can be obtained, and the use of a high-frequency inverter circuit and a high-frequency high-voltage transformer reduces the size and cost of the bias circuit. Can be. Further, the number of switch elements can be reduced to one. Also, by rectifying the high-frequency high-voltage alternating current output from the secondary side of the high-frequency high-voltage transformer, the ripple of the bias power supply can be reduced even with the capacity of the stray capacitance between the low-voltage line core between the grid and the cathode (filament) in the high-voltage cable. In addition, it is possible to prevent the bias voltage from lowering to a potential at which electrons can be emitted. When the X-ray emission signal is turned on, the switching of the high-frequency inverter is stopped, and at the same time, the switch element is short-circuited to discharge the bias voltage charged in the stray capacitance between the grid and the cathode of the high-voltage cable in a short time. X-rays can be emitted in a state where they can be emitted. This eliminates the need for a smoothing high-voltage capacitor in the bias power supply circuit, so that the bias circuit can be reduced in size and cost.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】本発明の三極X線管グリッド制御
装置の一実施例を図1を参照しながら説明する。図1は
本発明の三極X線管グリッド制御装置の回路図を示す。
本三極X線管グリッド制御装置は、商用周波数の交流電
源19を整流器20と平滑コンデンサ21で直流出力に
変換する第一の整流回路と、この直流出力をスイッチン
グして所定の高周波の周波数で交流出力に変換する高周
波インバータ22と、この高周波出力の電圧を昇圧する
高周波高圧トランス23と、昇圧された交流出力を直流
出力に変換してバイアス電圧として出力するブリッジ構
成の全波整流回路24からなる第二の整流回路と、X線
放射信号41によってスイッチ素子制御回路30が作動
し、グリッド31と陰極(小焦点フィラメント36、大
焦点フィラメント37)間を短絡するスイッチ素子17
と、バイアス電圧回路の保護用の抑制抵抗43およびダ
イオード15とから構成されている。そして、第一の整
流回路と高周波インバータ22と高周波高圧トランス2
3と第二の整流回路(全波整流回路24)によって、前
記所定周波数でバイアス電圧を1ms未満で所定電圧に
到達することができるように構成されたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the triode X-ray tube grid control device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a circuit diagram of a triode X-ray tube grid control device of the present invention.
The triode X-ray tube grid control device includes a first rectifier circuit for converting a commercial frequency AC power supply 19 into a DC output by a rectifier 20 and a smoothing capacitor 21, and switching this DC output to a predetermined high frequency. A high-frequency inverter 22 for converting to an AC output; a high-frequency high-voltage transformer 23 for boosting the voltage of the high-frequency output; and a bridge-structured full-wave rectifier circuit 24 for converting the boosted AC output to a DC output and outputting it as a bias voltage. The switch element control circuit 30 is operated by the second rectifier circuit and the X-ray emission signal 41 to short-circuit the grid 31 and the cathode (small focal filament 36, large focal filament 37).
And a suppression resistor 43 for protection of the bias voltage circuit and the diode 15. Then, the first rectifier circuit, the high-frequency inverter 22 and the high-frequency high-voltage transformer 2
3 and the second rectifier circuit (full-wave rectifier circuit 24) so that the bias voltage can reach the predetermined voltage at the predetermined frequency in less than 1 ms.
【0008】まず、インバータ式X線高電圧装置の部分
構成を説明する。3極X線管装置8は、陰極に小焦点フ
ィラメント36と大焦点フィラメント37を有し、陽極
に高速に回転する回転陽極32を有し、陰極のフィラメ
ントから発生する熱電子の放出をオン・オフ制御するグ
リッド31から構成されている。高電圧発生器6は、高
圧の直流出力を発生し、高圧ケーブル7を経て三極X線
管装置8の回転陽極32と陰極間に印加される。高圧ケ
ーブル7内には高圧線芯と接地間の浮遊容量9と、グリ
ッド31とフィラメント線芯間の浮遊容量10が存在す
る。グリッド31とフィラメント線芯間の浮遊容量10
は、300pF/m程度である。フィラメント加熱回路
38は、加熱トランス42を介して、三極X線管装置8
の小焦点フィラメント36と大焦点フィラメン37に接
続されており、フィラメント加熱信号に応じて小焦点フ
ィラメント36または大焦点フィラメン37を加熱す
る。ダイオード15と抵抗16は、グリッド31とフィ
ラメント間の電位を安定させる素子である。スイッチ素
子17は、三極X線管のグリッド31とフィラメント間
をオン・オフするためのスイッチ素子であり、スイッチ
素子制御回路30に接続されX線放射信号41によって
オン・オフで制御される。第一の整流回路は、交流電源
19からの交流出力を整流器20で整流し、平滑コンデ
ンサ21で平滑して直流出力に変換する。高周波インバ
ータ回路22は、半導体のスイッチング素子で構成さ
れ、第一の整流回路の直流出力を高周波でスイッチング
して、高周波の交流出力に変換するものである。高周波
高圧トランス23は、一次回路と二次回路及び二次回路
と接地間が高電圧に対して絶縁され、高周波交流入力を
昇圧する変圧器である。全波整流回路24は、昇圧され
た高周波交流入力を、ブリッジ構成された整流器により
直流出力に変換し、グリッド31とフィラメント線芯間
の浮遊容量10が存在するので、脈動する直流出力がこ
の浮遊容量10によって平滑され、直流バイアス電圧を
発生させる。従って、従来のような大型の平滑コンデン
サを必要としない。バイアス電圧は、−側が三極X線管
のグリッド31に、+側が抑制抵抗43を介して小焦点
フィラメント36と大焦点フィラメント37の共通端子
(コモン)に接続されている。First, a partial configuration of the inverter type X-ray high voltage device will be described. The triode X-ray tube device 8 has a small focal filament 36 and a large focal filament 37 on the cathode, has a rotating anode 32 rotating at high speed on the anode, and turns on the emission of thermoelectrons generated from the filament of the cathode. It is composed of a grid 31 that is turned off. The high-voltage generator 6 generates a high-voltage DC output and is applied via a high-voltage cable 7 between the rotating anode 32 and the cathode of the triode X-ray tube device 8. In the high voltage cable 7, there is a stray capacitance 9 between the high voltage wire core and the ground, and a stray capacitance 10 between the grid 31 and the filament wire core. Stray capacitance 10 between grid 31 and filament wire core
Is about 300 pF / m. The filament heating circuit 38 is connected to the triode X-ray tube device 8 via the heating transformer 42.
Is connected to the small focal filament 36 and the large focal filament 37, and heats the small focal filament 36 or the large focal filament 37 in accordance with the filament heating signal. The diode 15 and the resistor 16 are elements for stabilizing the potential between the grid 31 and the filament. The switch element 17 is a switch element for turning on and off the grid between the triode X-ray tube 31 and the filament. The switch element 17 is connected to the switch element control circuit 30 and is controlled on and off by an X-ray emission signal 41. The first rectifier circuit rectifies an AC output from an AC power supply 19 with a rectifier 20, smoothes it with a smoothing capacitor 21, and converts it into a DC output. The high-frequency inverter circuit 22 is configured by a semiconductor switching element, and switches the DC output of the first rectifier circuit at a high frequency to convert it into a high-frequency AC output. The high-frequency high-voltage transformer 23 is a transformer that insulates the primary circuit and the secondary circuit and the secondary circuit and the ground from each other with respect to a high voltage, and boosts a high-frequency AC input. The full-wave rectifier circuit 24 converts the boosted high-frequency AC input into a DC output by a bridge-structured rectifier, and the stray capacitance 10 between the grid 31 and the filament wire core exists. It is smoothed by the capacitor 10 to generate a DC bias voltage. Therefore, a large-sized smoothing capacitor unlike the related art is not required. The bias voltage is connected to the grid 31 of the triode X-ray tube on the negative side and to the common terminal (common) of the small focal filament 36 and the large focal filament 37 via the suppression resistor 43 on the positive side.
【0009】そして、X線放射信号41のオン時に、高
周波インバータ22のスイッチングを停止し、同時に、
スイッチ素子制御回路30によってスイッチ素子17を
オンし、グリッド31と陰極間を短絡してバイアス電圧
をなくし、陰極(小焦点フィラメント36、大焦点フィ
ラメント37)から回転陽極32に向かって電子が放出
され、ターゲットからX線放射が行われる。また、X線
放射信号41のオフ時に、スイッチ素子制御回路30に
よってスイッチ素子17をオフし、同時に、高周波イン
バータ22のスイッチングを開始して、グリッド31と
陰極間にバイアス電圧が1ms未満で所定値に立ち上が
り、1ms未満で電子放出不可能な状態にして、X線放
射が停止される。When the X-ray radiation signal 41 is turned on, the switching of the high-frequency inverter 22 is stopped, and at the same time,
The switching element 17 is turned on by the switching element control circuit 30 to short-circuit the grid 31 and the cathode to eliminate the bias voltage, and electrons are emitted from the cathode (small focal filament 36, large focal filament 37) toward the rotating anode 32. X-ray emission from the target. Further, when the X-ray emission signal 41 is turned off, the switch element 17 is turned off by the switch element control circuit 30, and at the same time, switching of the high-frequency inverter 22 is started. The X-ray emission is stopped in a state where electrons cannot be emitted in less than 1 ms.
【0010】次に、動作について図2のタイミングチャ
ートを参照しながら説明する。タイミングチャートの横
軸のa、b、c、d、eは、時間軸のある時相を示し、
縦項目のA、B、C、D、Eは、各部の信号及び波形を
示す。最初に、図示しないX線制御装置の操作回路か
ら、X線放射信号41のオン信号が出力されているとす
る(A―a時点)。X線放射信号41のオン信号が高周
波インバータ回路22に送られ、オンのときはスイッチ
ング動作は停止している(B−a時点)。同時に、X線
放射信号41のオン信号がスイッチ素子制御回路30に
送られ、スイッチ素子制御回路30からスイッチ素子1
7のオン信号が出力され、スイッチ素子17をオンする
(C−a時点)。スイッチ素子17がオンし、グリッド
31とフィラメント(小焦点フィラメント36、大焦点
フィラメント37)は短絡されて同電位になり、グリッ
ドと陰極間のバイアス電圧は0Vになり、電子放出可能
状態になる(D−a時点)。一方、X線放射信号41の
オン信号が高電圧発生器6にも送られ、高電圧が印加さ
れX線が放射されている(E−a時点)。所定時間後X
線放射信号41がオフになると、高電圧発生器6からの
高電圧印加が停止される(A−b時点)。そして、X線
放射信号41のオフ信号が、高周波インバータ回路22
に送られる。オフすると10kHz程度の高周波でスイ
ッチング動作が開始され、高周波高圧トランス23の1
次側に電流が流れ始める(B−b〜c時点)。X線放射
信号41のオフ信号がスイッチ素子制御回路30に送ら
れ、スイッチ素子制御回路30からスイッチ素子17の
オン信号がオフされ、スイッチ素子17がオフする(C
−b時点)。スイッチ素子17はオフ状態にあるため、
バイアス電源からバイアス電圧が、抑制抵抗43を介し
てフィラメントとグリッド31の間に印加され、グリッ
ド31とフィラメント線芯間の浮遊容量10に充電され、
バイアス電圧が立上がっていく(D−b〜c時点)。フ
ィラメントに対してグリッドのバイアス電圧が−370
0Vを越えると電子放出が阻止された状態になる(D−
c時点) そしてX線放射が停止される。(E―c時点) X線放射信号のオフ期間中は、高周波インバータ回路2
2のスイッチング動作が継続して行われる(B―d〜e
時点)。Next, the operation will be described with reference to the timing chart of FIG. A, b, c, d, and e on the horizontal axis of the timing chart indicate time phases with a time axis,
The vertical items A, B, C, D, and E indicate signals and waveforms of each unit. First, it is assumed that an ON signal of the X-ray emission signal 41 is output from the operation circuit of the X-ray control device (not shown) (time A-a). The ON signal of the X-ray emission signal 41 is sent to the high-frequency inverter circuit 22. When the X-ray emission signal 41 is ON, the switching operation is stopped (at the time point Ba). At the same time, an ON signal of the X-ray emission signal 41 is sent to the switch element control circuit 30, and the switch element control circuit 30
7 is output, and the switch element 17 is turned on (at the time point C-a). When the switch element 17 is turned on, the grid 31 and the filament (small focal filament 36, large focal filament 37) are short-circuited to have the same potential, the bias voltage between the grid and the cathode becomes 0 V, and the electron emission is enabled ( D-a). On the other hand, the ON signal of the X-ray emission signal 41 is also sent to the high voltage generator 6, where a high voltage is applied and X-rays are emitted (at the point of Ea). X after predetermined time
When the line radiation signal 41 is turned off, the application of the high voltage from the high voltage generator 6 is stopped (at the point of Ab). Then, the off signal of the X-ray emission signal 41 is output to the high-frequency inverter circuit 22.
Sent to When turned off, the switching operation starts at a high frequency of about 10 kHz, and
The current starts to flow to the next side (Bb to c). The off signal of the X-ray emission signal 41 is sent to the switch element control circuit 30, and the on signal of the switch element 17 is turned off from the switch element control circuit 30, and the switch element 17 is turned off (C
-B time point). Since the switch element 17 is in the off state,
A bias voltage is applied between the filament and the grid 31 through the suppression resistor 43 from the bias power supply, and the stray capacitance 10 between the grid 31 and the filament wire core is charged.
The bias voltage rises (Db to c). The grid bias voltage is -370 with respect to the filament
When the voltage exceeds 0 V, electron emission is stopped (D-
(time point c) Then, the X-ray emission is stopped. (Time Ec) During the off period of the X-ray emission signal, the high-frequency inverter circuit 2
2 is continuously performed (Bd to e)
Time).
【0011】バイアス電源の電圧脈動率(=K)は、抵
抗16(1cmΩ程度)(=R)、グリッド31とフィ
ラメント線芯間の浮遊容量10(22mで300pF/
m×22m=6600pF)(=C)、スイッチング周
波数(10kHz程度)(=f)とすると、K=〔1−
exp{−1/(2f・C・R)}〕×100%で表さ
れ、1%以下になる。従って、グリッド31のバイアス
電圧は、−3700V以上に保たれ電子放出が阻止され
続けている(D−d時点)。このとき高電圧発生器6か
らの出力は停止されているが、高圧ケーブル7内の高圧
線芯と接地間の浮遊容量9に充電された高電圧は、残留
し継続する(E−d時点)。再びX線放射信号41がオ
ンすると、そのX線放射信号41オンが高周波インバー
タ回路22に送られ、オンによりスイッチング動作が停
止されバイアス電圧の出力がなくなる(D−e時点)。
また、X線放射信号41のオン信号がスイッチ素子制御
回路30に送られ、スイッチ素子17がオンする。スイ
ッチ素子17がオンすると、グリッド31とフィラメン
ト線芯間の浮遊容量10に充電された電荷が、スイッチ
素子17により形成される閉ループを電流が流れ、グリ
ッド31とフィラメントは同電位になり電子放出可能状
態になる(C−e時点)。さらに、X線放射信号41オ
ンが高電圧発生器6にも送られ高電圧が出力され再びX
線が放射される(E―e時点)The voltage pulsation rate (= K) of the bias power supply is as follows: resistance 16 (about 1 cmΩ) (= R), stray capacitance 10 between grid 31 and filament core (300 pF / 22 m).
m × 22m = 6600 pF) (= C) and switching frequency (about 10 kHz) (= f), K = [1−
exp {-1 / (2f.CR)}]. times.100%, which is 1% or less. Therefore, the bias voltage of the grid 31 is kept at -3700 V or more, and the electron emission is continuously prevented (at the time point Dd). At this time, the output from the high voltage generator 6 is stopped, but the high voltage charged in the stray capacitance 9 between the high voltage wire core in the high voltage cable 7 and the ground remains and continues (at the point of Ed). . When the X-ray emission signal 41 is turned on again, the X-ray emission signal 41 is sent to the high-frequency inverter circuit 22, and the switching operation is stopped by turning on the X-ray emission signal 41, and the output of the bias voltage is stopped (at the point of De).
Further, an ON signal of the X-ray emission signal 41 is sent to the switch element control circuit 30, and the switch element 17 is turned on. When the switch element 17 is turned on, the electric charge charged in the stray capacitance 10 between the grid 31 and the filament wire core flows through a closed loop formed by the switch element 17, so that the grid 31 and the filament have the same potential and can emit electrons. State (at the point of Ce). Further, the X-ray emission signal 41 ON is also sent to the high voltage generator 6 and a high voltage is output, and X
A line is emitted (at Ee)
【0012】このように、3極X線管を用いてグリッド
制御にてX線のオン・オフを繰り返すパルス透視におい
て、X線遮断時に高周波インバータ22の回路を高速に
スイッチングし、グリッド31と陰極間にバイアス電圧
を印加し、バイアス電圧まで1ms未満で立ち上げて、
電子放出不可能な状態にし、X線放射を停止させる。ま
た、X線放射開始時にはインバータ動作を停止し、バイ
アス電源の供給を停止すると共に、グリッド31とフィ
ラメント線芯間の浮遊容量10に充電された電荷を、ス
イッチ素子17を閉じて放電し同電位にし、電子放出可
能状態にしX線放射を開始する。そして、10kHz程
度のインバータ動作を行うことにより、高圧ケーブル7
内のグリッドとフィラメント線芯間の浮遊容量10(2
2mで6600pF)程度で脈動の少ないバイアス電位
が得られる。そのため、高価で大型な高圧コンデンサを
なくすことができる。また、高圧コンデンサを無くした
ことにより、バイアス電圧は浮遊容量10に充電される
のみとなり、バイアス電源を開閉するスイッチ素子17
を省くことができ、スイッチ素子17の制御回路も半減
できる。As described above, in pulse fluoroscopy in which X-rays are repeatedly turned on and off by grid control using a triode X-ray tube, the circuit of the high-frequency inverter 22 is switched at high speed when X-rays are cut off, and the grid 31 and the cathode are switched. A bias voltage is applied in between, and a rise to the bias voltage is started in less than 1 ms.
Electron emission is disabled, and X-ray emission is stopped. At the start of X-ray emission, the inverter operation is stopped, the supply of bias power is stopped, and the electric charge charged in the floating capacitance 10 between the grid 31 and the filament core is discharged by closing the switch element 17 to discharge the same potential. Then, X-ray emission is started in an electron emission enabled state. By performing an inverter operation of about 10 kHz, the high-voltage cable 7
Stray capacitance 10 (2
A bias potential with little pulsation can be obtained at about 6600 pF at 2 m. Therefore, an expensive and large high-voltage capacitor can be eliminated. Further, since the high-voltage capacitor is eliminated, the bias voltage is only charged to the floating capacitance 10, and the switch element 17 for opening and closing the bias power supply is provided.
Can be omitted, and the control circuit of the switch element 17 can be halved.
【0013】[0013]
【発明の効果】本発明の三極X線管グリッド制御装置は
上記のように構成されており、バイアス電源を構成する
電源回路に、高周波インバータ回路と高周波高圧トラン
スを用いて、バイアス電圧を1ms未満で立ち上げ、同
時に、グリッドと陰極間を短絡するスイッチ素子を開放
作動させ、バイアス電圧を印加して電子放出不可能な状
態にしており、そのため、X線放射信号のオフ時に、1
ms未満でX線放射が停止される。これにより、X線波
形の波尾がシャープに切断され、高画質を得ることがで
き、そして、高周波インバータ回路と高周波高圧トラン
スを用いているので、バイアス回路をより小形化・低価
格化することができる。また、スイッチ素子の個数を1
個に削減することができる。また、高圧ケーブル内のグ
リッドと陰極(フィラメント)間の低圧線芯間の浮遊容
量程度の容量でも、バイアス電源のリップルを減らすこ
とができ、このためバイアス電源回路の高価な大型の平
滑用高圧コンデンサを設けなくてもよいので、回路を簡
略化し、装置の信頼性を高めることができ、バイアス回
路をより小形化・低価格化することができる。The triode X-ray tube grid control device of the present invention is constructed as described above, and uses a high-frequency inverter circuit and a high-frequency high-voltage transformer as a power supply circuit constituting a bias power supply to reduce the bias voltage to 1 ms. At the same time, the switch element for short-circuiting between the grid and the cathode is opened, and a bias voltage is applied to make it impossible to emit electrons.
X-ray emission is stopped in less than ms. As a result, the wave tail of the X-ray waveform is sharply cut, high image quality can be obtained, and the use of a high-frequency inverter circuit and a high-frequency high-voltage transformer reduces the size and cost of the bias circuit. Can be. In addition, the number of switch elements is set to 1
It can be reduced to individual. Also, even with a capacitance of about the stray capacitance between the low voltage line core between the grid and the cathode (filament) in the high voltage cable, the ripple of the bias power supply can be reduced. Need not be provided, the circuit can be simplified, the reliability of the device can be increased, and the size and cost of the bias circuit can be reduced.
【図1】 本発明の三極X線管グリッド制御装置の一実
施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a triode X-ray tube grid control device of the present invention.
【図2】 本発明の三極X線管グリッド制御装置のタイ
ミングチャートを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a timing chart of the triode X-ray tube grid control device of the present invention.
【図3】 従来の三極X線管グリッド制御装置の構成図
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration diagram of a conventional triode X-ray tube grid control device.
6…高電圧発生器 7…高圧ケーブル 8…三極X線管装置 9…浮遊容量 10…浮遊容量 17…スイッチ素子 22…高周波インバータ 23…高周波高圧トランス 24…全波整流回路 25…昇圧トランス 26…全波倍電圧整流回路 30…スイッチ素子制御回路 31…グリッド 32…回転陽極 36…小焦点フィラメント 37…大焦点フィラメント 41…X線放射信号 6 High voltage generator 7 High voltage cable 8 Triode X-ray tube device 9 Floating capacitance 10 Floating capacitance 17 Switch element 22 High frequency inverter 23 High frequency high voltage transformer 24 Full wave rectifier circuit 25 Boost transformer 26 ... Full-wave voltage rectifier circuit 30 ... Switch element control circuit 31 ... Grid 32 ... Rotating anode 36 ... Small focal filament 37 ... Large focal filament 41 ... X-ray emission signal
Claims (1)
ス電圧を印加してフィラメントから放出する熱電子を阻
止し、X線放出を制御する三極X線管装置のグリッド制
御装置において、グリッドとフィラメント間を短絡する
スイッチ素子手段と、交流電源からの交流出力を直流出
力に変換する第一の整流手段と、この直流出力をスイッ
チングして所定周波数の交流出力に変換するスイッチン
グ手段と、この交流出力の電圧を昇圧する昇圧手段と、
昇圧された交流出力を直流出力に変換してバイアス電圧
として出力する第二の整流手段とを設け、前記所定周波
数でバイアス電圧を1ms未満で所定電圧に到達するこ
とができるようにして、X線放射信号のオフ時に前記ス
イッチ素子手段の短絡スイッチ素子をオフし、同時に前
記スイッチング手段のスイッチングを開始してグリッド
と陰極間にバイアス電圧を印加し電子放出不可能な状態
にし、または、X線放射信号のオン時に前記スイッチン
グ手段のスイッチングを停止し、同時に前記スイッチ素
子手段の短絡スイッチ素子をオンしてバイアス電圧をな
くして電子放出可能な状態に制御することを特徴とする
三極X線管グリッド制御装置。In a grid control device of a triode X-ray tube device for controlling a X-ray emission by applying a negative bias voltage to a filament to a grid to block a thermal electron emitted from the filament, a grid between the grid and the filament is provided. Switch element means for short-circuiting, a first rectifying means for converting an AC output from the AC power supply to a DC output, a switching means for switching the DC output to convert it to an AC output of a predetermined frequency, and Boosting means for boosting the voltage;
A second rectifier for converting the boosted AC output into a DC output and outputting the DC output as a bias voltage, wherein the bias voltage can reach the predetermined voltage in less than 1 ms at the predetermined frequency, When the radiation signal is turned off, the short-circuit switch element of the switch element means is turned off, and at the same time, the switching of the switching means is started to apply a bias voltage between the grid and the cathode to make it impossible to emit electrons. A triode X-ray tube grid wherein the switching of the switching means is stopped when a signal is turned on, and at the same time, the short-circuit switch element of the switch element means is turned on to eliminate a bias voltage and control the electron emission to be possible. Control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000215339A JP2002033064A (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Triode x-ray tube grid control device |
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- 2000-07-17 JP JP2000215339A patent/JP2002033064A/en active Pending
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