JP2017120715A - Ｘ線発生装置及びｘ線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】導電性容器１３と、電子銃１５を有するＸ線発生管１０と、電子銃１５と電気的に接続された駆動回路２５と、一次コイル２３が導電性容器１３の外に電気的に接続され、二次コイル２４が駆動回路２５に電気的に接続された絶縁トランス２２と、導電性容器１３内に収容された絶縁性流体１２とを有するＸ線発生装置について、小型化と耐電圧性とを同時に実現し、信頼性の高いＸ線発生装置とする。
【解決手段】絶縁トランス２２として、一次コイル２３に接触する絶縁性流体が充填されている第一の空間２６を二次コイル２４に接触する絶縁性流体が充填されている第二の空間２７から遮断するための絶縁性の仕切部材を有するものを用い、導電性容器１３と絶縁トランス２２の間に、一次コイル２３を導電性容器１４の外へ電気的に接続することを可能とするための開口部２６を備えた絶縁性遮蔽体１４を設け、前記絶縁トランス２２を、開口部２６の全周を塞いだ状態で絶縁性遮蔽体１４に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線発生装置及びこのＸ線発生装置を備えるＸ線撮影システムに関する。

一般に、Ｘ線発生装置は、電子銃から放出された電子線束をターゲットに照射することによりＸ線を発生させるＸ線発生管と、Ｘ線発生管の陽極と陰極との間に管電圧を印加するための管電圧発生装置と、電子銃の駆動装置と、を備えている。Ｘ線発生装置の中でもモノタンク式のＸ線発生装置は、上記各部材を同一容器内に配置したＸ線発生装置であるが、小型化が可能であるという特徴があり、ポータブルＸ線発生装置としての用途がある。一方、Ｘ線発生装置が有する電子銃の駆動装置は、Ｘ線発生装置の外部にある電源からの駆動電圧を必要な陰極電圧に変圧させるための絶縁トランスを有する。ここで絶縁トランスの一次コイル側の電位は接地電位に近い一方で、二次コイル側の電位は陰極電位とほぼ同じになる。このため、絶縁トランス及びその周辺領域については、高い電圧に対して耐久性を有すること（以下、耐電圧性という。）が要求される。Ｘ線発生装置を小型化する上で、絶縁トランス及びその周辺構造の小型化も要求される。特許文献１には、Ｘ線発生装置用の管電圧発生装置として、トランス周辺に絶縁板を配置し、一次コイル側と二次コイル側の電気的絶縁を確保する構造が開示されている。また、特許文献１には、トランスを含めた整流回路に実装される内部回路を絶縁部材で被覆し、二次コイル側と導電性容器との電気的絶縁を確保する構造が開示されている。

特開２００８−０９８０７２号公報

Ｘ線発生装置の内部には、当該内部における耐電圧性の確保やＸ線発生管の冷却のために、絶縁性流体が充填されるのが一般的である。このようなＸ線発生装置に対して、特許文献１に示されるトランス、絶縁板及び絶縁体の配置構成と同様に、絶縁トランスを配置して、Ｘ線発生装置の小型化を図ることが考えられる。しかし、特許文献１にて開示されている絶縁板は、絶縁トランスの一次コイルと接触する絶縁性流体と、二次コイルと接触する絶縁性流体とを空間的に遮断するものではない。このため、上記絶縁板は、絶縁トランスの周辺における絶縁性流体の流動性を制限するための仕切としては不完全である。よって、絶縁トランスの一次コイル側と二次コイル側との間における絶縁性流体の流動経路を介した放電を抑制するには不十分となる可能性があった。また、絶縁トランス及び絶縁トランスからの配線において、これら部材の耐電圧性を考慮して放電を回避するための構成として、特許文献１で示される構成、即ち、適当な絶縁距離を確保し、適当な絶縁板の厚みを選定する等の構成がある。しかし、これらの構成はＸ線発生装置の小型化の妨げとなる場合がある。
本発明は上述した課題を解決するためのものであり、その目的は、小型化と耐電圧性とを同時に実現し、信頼性の高いＸ線発生装置を提供することにある。

本発明のＸ線発生装置は、導電性容器と、電子銃を有するＸ線発生管と、前記電子銃と電気的に接続された駆動回路と、一次コイルが前記導電性容器の外に電気的に接続され、二次コイルが前記駆動回路に電気的に接続された絶縁トランスと、前記導電性容器の中に収容された絶縁性流体とを有するＸ線発生装置であって、
前記絶縁トランスが、一次コイルに接触する絶縁性流体が充填されている第一の空間を前記二次コイルに接触する絶縁性流体が充填されている第二の空間から遮断するための絶縁性の仕切部材を有し、
前記導電性容器と前記絶縁トランスの間に、前記一次コイルを前記導電性容器の外へ電気的に接続することを可能とするための開口部を備えた絶縁性遮蔽体を有し、
前記絶縁トランスが、前記開口部の全周を塞いだ状態で前記絶縁性遮蔽体に固定されていることを特徴とする。

本発明のＸ線発生装置は、導電性容器と前記絶縁トランスの間に絶縁性遮蔽体を備えている。この絶縁性遮蔽体は、一次コイルを導電性容器の外へ電気的に接続することを可能とするための開口部を備えているが、絶縁トランスは、開口部の全周を塞いだ状態で絶縁性遮蔽体に固定されている。つまり、絶縁性遮蔽体を有し、その開口部が全周に亘って塞がれているので、二次コイル側又は二次コイルと同電位となる部材と、一次コイルの引出線及び絶縁性遮蔽体の外側に位置する導電性容器との間の電気的絶縁性を高めることができる。このため、絶縁トランス周辺のスペースを小さくしても、絶縁トランスに要求される耐電圧性を良好に確保することができる。すなわち、本発明によれば、小型化と耐電圧性とを同時に実現し、信頼性の高いＸ線発生装置を提供することができる。

本発明のＸ線発生装置の電気回路を模式的に示すブロック図である。 図１に示す電気回路を有するＸ線発生装置の主要構成を示す断面模式図である。 絶縁トランスの構成例を示す模式図である。 絶縁トランスの設置例を示す断面模式図である。 一次コイルの引出線への電気的な接続態様を示す模式図である。 絶縁性遮蔽体に関する好ましい条件を示す断面模式図である。 絶縁トランスの絶縁性遮蔽体への固定手段の例を示す断面模式図である。 本発明のＸ線撮影システムにおける実施形態の例を示すブロック図である。 実施例２で作製したＸ線発生装置の主要構成を示す断面模式図である。

以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。尚、図面において特に図示されなかったり、以下の説明において特に記載がなかったりする部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用することができる。また、以下に参照する図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。

〔Ｘ線発生装置〕
図１に示されるように、Ｘ線発生装置１は、Ｘ線発生管１０と、駆動装置２と、管電圧回路３５と、を有している。駆動装置２は、駆動制御部２１と、絶縁トランス２２と、駆動回路２５とを有している。Ｘ線発生装置１の構成部材のうち、Ｘ線発生管１０、絶縁トランス２２、駆動回路２５及び管電圧回路３５は、収納容器１１内に収納されている。また、収納容器１１の中の空間のうち、Ｘ線発生装置１の各構成部材が占有する空間以外の空間（余空間）には絶縁性流体１２が充填されている。つまり、収納容器１１内に収納されるＸ線発生管１０、絶縁トランス２２、駆動回路２５及び管電圧回路３５は、収納容器１１内に収納される絶縁性流体１２に浸された状態となっている。また、図２においては、図１の管電回路３５と、図１の駆動装置２における駆動制御部２１は省略されている。以下、図１に基づいてさらに説明する。

Ｘ線発生管１０は、その内部が真空に保たれており、当該内部の陰極側に電子銃１５（図２参照）が設けられ、当該内部の陽極側にターゲット（図示されていない）が設けられている。Ｘ線発生管１０が有する電子銃１５からは電子が放出され、この電子は、両極間に印加されている数十ｋ乃至百ｋＶ程度の電圧により加速され、上記ターゲットに衝突する。衝突の際に、上記ターゲットからＸ線が発生し、外部へ放射される。

駆動装置２は、Ｘ線発生管１０が有する電子銃１５（図２参照）の駆動に必要な、フィラメント、グリッド電極、レンズ電極（いずれも不図示）等の部材の電位を規定するために用いられる。まず、駆動装置２を構成する駆動制御部２１から約１０Ｖの交流信号もしくはパルス列信号が出力される。駆動制御部２１から出力された信号（交流信号、パルス列信号）は、絶縁トランス２２により、その電圧が増幅される。尚、絶縁トランス２２による当該信号の増幅の程度については、後述する管電圧回路３５で発生させたＸ線発生管１０の陰極電位に応じて適宜調整する。絶縁トランス２２により電圧が増幅された信号は、駆動回路２５へ入力された後、駆動回路２５にて電位規定信号に変換される。この電位規定信号は駆動回路２５からＸ線発生管１０へ向けて出力される。駆動装置２を構成する絶縁トランス２２において、一次コイル２３は、駆動制御部２１内の交流電源に電気的に接続され、二次コイル２４は、陰極電位を基準とした駆動回路２５に電気的に接続されている。絶縁トランス２２は、駆動制御部２１からの信号（交流電圧）を適当な巻線比で最大で数１００Ｖに変圧し、駆動回路２５に向けて出力する。本発明において、絶縁トランス２２が有する一次コイル２３に対する二次コイル２４の巻線比は、０．１以上１０以下であることが好ましく、０．２以上１以下であることがより好ましい。ところで、一次コイル２３の電位は、通常接地電位又は接地電位に近い電位である一方、二次コイル２４の電位は、管電圧回路３５の低電位側である陰極電位又は陰極電位に近い電位である。このため、絶縁トランス２２には、一次コイル２３と二次コイル２４との間を絶縁させるだけでなく、両コイル間の電位差に対する耐久性も要求される。このため、絶縁トランス２２は、その内部の空間に絶縁性流体１２を充填している。これにより、一次コイル２３と二次コイル２４との間を絶縁させることができる。ただし、一次コイル２３と二次コイル２４との間の電位差によって生じる放電が発生することがあるため、絶縁トランス２２は、この放電を避けるための構成を備える必要がある。尚、本発明において、上述した放電の発生を抑制するために絶縁トランス２２が備えるべき構成については、後述する。また本発明において、絶縁トランス２２は複数個用いてもよく、Ｘ線を発生させる際に必要な出力に応じて使い分けることができる。

駆動回路２５は、全波整流回路、半派整流回路、コッククロフトウォルトン回路等を含んだ回路であり、各電位規定部の電位に合わせて適宜に使用できる。例えば、陰極電位に乗じて、レンズ電極にはＤＣ約１ｋＶ、グリッド電極にはパルス状で約１００Ｖ、フィラメントにはＤＣ約１０Ｖが印加される。

管電圧回路３５は、供給される交流電圧から、２倍乃至１２倍程度の直流電圧を発生させる、コッククロフトウォルトン回路に代表されるような倍電圧整流回路である。一般的には、Ｘ線発生管１０の陽極を接地し、陰極に負の管電圧を印加するか、管電圧を正負に振り分けてそれぞれ陽極と陰極に印加する。これにより、Ｘ線発生管１０を駆動する際に、その陰極の電位は負の電位となる。

絶縁性流体１２は、収納容器１１内の絶縁性及び耐電圧性を確保するために用いられる。絶縁性流体１２として、ガスや絶縁性液体を用いることができる。絶縁性液体として、好ましくは、鉱油、シリコーン油、フッ素系油等の電気絶縁油である。１００ｋＶ程度の管電圧を発生させるＸ線発生装置としては、取扱いが易しい鉱油が好ましく適用される。

図２には、Ｘ線発生装置１の構成部材として、Ｘ線発生管１０、駆動回路２５、絶縁トランス２２、絶縁性流体１２及び収納容器１１がそれぞれ示されている。図２に示されるＸ線発生装置１において、収納容器１１は、導電性容器１３と、導電性容器１３内に設けられた絶縁性遮蔽体１４と、から構成される。収納容器１１を構成する導電性容器１３は、好ましくは、鉄、ステンレス、鉛、真鍮、銅等の金属材料からなる金属製容器である。Ｘ線発生装置１の取扱いの安全性のために、導電性容器１３は接地電位に電位規定されるのが好ましい。

絶縁性遮蔽体１４は、導電性容器１３と絶縁トランス２２の間に設けられている。また、絶縁性遮蔽体１４は、一次コイル２３を導電性容器の外へ電気的に接続することを可能とするための開口部２６を備えている。絶縁性遮蔽体１４は、例えば、Ｘ線発生管１０を収容した筐体状とすることができるが、本発明において、絶縁性遮蔽体１４の形状は、筐体状に限定されるものではない。絶縁性遮蔽体１４は、セラミックスや樹脂で作製することができる。特に、重さ、加工のし易さ、コストの観点で樹脂が好ましく、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等を用いることが可能である。

図２において、Ｘ線発生管１０は電子銃１５を有し、この電子銃１５は、絶縁トランス２２の二次コイル２４側と電気的に接続された駆動回路２５と接続され、導電性容器１３よりも負電位に規定される。

図２に示されるように、絶縁トランス２２は、一次コイル２３に接触する絶縁性流体が充填されている第一の空間２６と、二次コイル２４に接触する絶縁性流体が充填されている第二の空間２７とを有する。第一の空間２６は、絶縁性の仕切部材２８（図３参照）によって第二の空間２７から遮断されている。尚、上記仕切部材２８の詳細については、後述する。絶縁トランス２２は、絶縁性遮蔽体１４に設けられた開口部１４ａの全周を塞ぎつつ絶縁性遮蔽体１４に固定されている。尚、一次コイル２３は、一対の一次コイル引出線２３ａと接続されている。一方、二次コイル２４は、一対の二次コイル引出線２４ａと接続されている。本発明において、コイルの引出線はコイルとは別部材であるが、両者間には明確な境界があるわけではない。またコイルの引出線は、要求される耐電圧性の条件はコイルと同等である。図２のＸ線発生装置１において、一次コイルの引出線２３ａは、開口部１４ａを経由して、絶縁性遮蔽体１４と導電性容器１３との間の空間を通って導電性容器１３の外へ取り出されて、図１で説明した駆動制御部２１に電気的に接続されている。

〔絶縁トランス〕
次に、絶縁トランス２２について図面を参照しながら説明する。図３は、絶縁トランス２２の構成例を示す模式図である。尚、図３（ａ）は、絶縁トランス２２の上面と平行な面で切断した際の断面図である。また図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’間において、絶縁トランス２２の平面と平行な面で切断した際の断面図である。また、図３（ｃ）は、絶縁トランス２２の右側面図である。尚、図３に示される絶縁トランス２２の構成はあくまでも一例であって、本発明のＸ線発生装置に使用できる絶縁トランス２２の構成を限定するものではない。

図３の絶縁トランス２２は、環状のコア２０と、一次コイル２３と、二次コイル２４と、仕切部材２８と、を有する。コア２０の材質としては、高周波使用に適しているフェライトが好ましい。一次コイル２３及び二次コイル２４にはエナメル線が一般的に用いられる。

仕切部材２８は、絶縁性材料で形成された容器２８ａと、この容器２８ａに接続された、絶縁性材料で形成されたダクト２８ｂと、から構成されている。図３の絶縁トランス２２を構成する一次コイル２３は、コア２０と共に、仕切部材２８の内部に収容されている。また、仕切部材２８は、絶縁トランス２２を構成する絶縁性の外容器２９に収容されている。仕切部材２８は、ダクト２８ｂが、外容器２９に形成された第一の開口２９ａと密着する態様で収容されている。容器２８ａ、ダクト２８ｂ及び外容器２９の構成材料となる絶縁性材料として、絶縁性遮蔽体１４の構成材料となるセラミックスや樹脂が挙げられる。

コア２０には一次コイル２３が巻かれている。コア２０と、引出線２３ａの領域を除いた一次コイル２３は、絶縁性の容器２８ａに収納される。一方、この絶縁性の容器２８ａの外周には二次コイル２４が巻かれている。コア２０と、引出線２３ａの領域を除いた一次コイル２３と、絶縁性の容器２８ａと、二次コイル２４は、外容器２９に収納されている。このように、図３の絶縁トランス２２は、コア２０及び一次コイル２３と、二次コイル２４との間には、絶縁性の容器２８ａとダクト２８ｂで構成された仕切部材２８が両者を隔てるようにして設けられる。つまり、外容器２９内は、一次コイル２４が収納された空間と、二次コイルが収納された空間に、仕切部材２８によって区画されて両者は遮断されている。また、図３の絶縁トランス２２において、コア２０は、より近くで巻かれた一次コイル２３の電位に近くなる。このため、この絶縁性の容器２８ａは、一次コイル２３と二次コイル２４との間に生じる電位差だけでなく、コア２０と二次コイル２４との間に生じる電位差に耐えることができる程度の絶縁性を有するのが好ましい。

図３の絶縁トランス２２において、仕切部材２８と、仕切部材２８を構成する容器２８ａの周囲に巻かれている二次コイル２４は、外容器２９に収納されている。ただし、二次コイル２４の引出線２４ａの一部は、開口２９ｂを通過して外容器２９の外部へ引き出されていてもよい。また、二次コイル２４を収納する外容器２９は、一次コイル２３と二次コイル２４との間に生じる電位差に耐えることができる程度の絶縁性を有するのが好ましい。外容器２９には、図３（ｃ）に示されるように、右側面側（第一の空間２６側）にネジ孔２９ｃを設けておいてもよい。このネジ孔２９ｃを設けることで、ネジを用いて、絶縁トランス２２の第一の空間２６側の面を絶縁性遮蔽体１４に密着させた状態で、絶縁トランス２２を絶縁性遮蔽体１４に固定させることができる。

尚、本発明において、仕切部材２８及び外容器２９の構成は、図３に示される構成に限定されるものではない。例えば、樹脂モールドや絶縁テープ等による絶縁でも良いし、主容器及び蓋の様に組み合わせて容器とするような構造でもよい。また、図３には図示されていない他の容器（不図示）を組み合わせてもよい。ただし、仕切部材２８を構成する容器２８ａとダクト２８ｂとの間に隙間が生じないように接着材（不図示）等で両者を接着させるのが望ましい。

仕切部材２８とコア２０との間の空間及び仕切部材２８と外容器２９との間の空間には、それぞれ絶縁性流体が充填されている。仕切部材２８とコア２０との間の空間に充填される絶縁性流体は、一次コイル２３と接触するので、この絶縁性流体が充填される空間は図２で示される第一の空間２６である。一方、仕切部材２８と外容器２９との間の空間に充填される絶縁性流体は、二次コイル２４と接触するので、この絶縁性流体が充填される空間は図２で示される第二の空間２７である。

第一の空間２６は、図３に示されるように、仕切部材２８によって第二の空間２７から遮断されると共に、図２に示されるように、絶縁性遮蔽体１４に設けられた開口部１４ａと連通している。第一の空間２６は、開口部１４ａを介して絶縁性遮蔽体１４と導電性容器１３との間の空間と連通している。このため、一次コイル２３から延びた一次コイルの引出線２３ａは、第一の空間２６から開口部１４ａを通し、絶縁性遮蔽体１４と導電性容器１３との間の空間を経由して、導電性容器１３の外へ引き出して電気的接続に使用することができる。また、絶縁トランス２２は、開口部１４ａの全周を塞いだ状態で絶縁性遮蔽体１４に固定されている。これにより、一次コイルの引出線２３ａと絶縁性遮蔽体１４の内部空間との絶縁性及び耐電圧性が確保される。よって、絶縁性及び耐電圧性を確保するために別の絶縁板を挿入することや、絶縁性流体１２の経路を延長する等が必要無いため、Ｘ線発生装置１自体の小型化が実現できる。

図４は、絶縁トランス２２の設置例を示す断面模式図である。一次コイル２３を導電性容器１３の外へ電気的に接続することを可能とすると共に、絶縁性遮蔽体１４が有する開口部１４ａの全周を塞ぎつつ絶縁トランス２２を絶縁性遮蔽体１４に固定する態様として、例えば、下記（ｉ）乃至（ｉｉｉ）の態様がある。（ｉ）は第一の空間２６と開口部１４ａとが連通するように固定する態様［図４（ａ）］、（ｉｉ）は開口部１４ａに絶縁トランスの外容器２９を嵌め込んで塞ぐ態様［図４（ｂ）］である。また、（ｉｉｉ）は第二の空間２７と開口部１４ａとが連通するように固定する態様［図４（ｃ）］である。いずれの場合でも、絶縁トランス２２が有する仕切部材２８、及び絶縁性遮蔽体１４により、第一の空間２６は、第二の空間２７から遮断されている。このため、第一の空間２６と第二の空間２７との間における絶縁性及び耐電圧性を確保することができ、必要に応じて固定方法を採用することができる。中でも、図４（ａ）に示される態様は、絶縁性遮蔽体１４と導電性容器１３との間の間隔を最も小さくでき、Ｘ線発生装置を小型化する観点では特に好ましい。

一次コイル２３への導電性容器１３の外での電気的接続は、図５（ａ）に示されるように、引出線２３ａを、開口部１４ａを介して導電性容器１３の外に引き出すことで行うこともできる。しかし、開口部１４ａに電気接続部材を配置して、一次コイル２３への導電性容器１３の外での電気的接続を行うこともできる。図５（ｂ）では、少なくとも二つ設けられている開口部１４ａにそれぞれ一次コイルの引出線２３ａを挿入させておいてから、この開口部１４ａに、電気接続部材として、ハンダ４１をそれぞれ充填した態様が示されている。尚、少なくとも二箇所ある、ハンダ４１の充填部分には、外部接続のための電気配線４２がそれぞれ接続されている。図５（ｃ）では、少なくとも二つ設けられている開口部１４ａに、それぞれソケット４３が設けられ、一対の一次コイルの引出線２３ａの先端にそれぞれ設けられているピン４４を各ソケット４３にそれぞれ差し込む態様が示されている。尚、各ソケット４３には、外部接続のための配線４２がそれぞれ接続されている。本発明において用いる電気接続部材は、図５に示されるものに限定されるものではない。図５に示される態様以外の電気接続部材としては、コネクタを用いた構造等が挙げられる。ところで、図５（ｂ）や（ｃ）のように、開口部１４ａに電気接続部材を設ける際に、この開口部１４ａが結果的に当該電気接続部材で塞がってしまっても問題ない。ただ、第一の空間２６と、絶縁性遮蔽体１４と導電性容器１３との間の空間とを連通させることを目的として、開口部１４ａ以外の他の開口部をさらに設けてもよい。

本発明において、絶縁性遮蔽体１４には、開口部１４ａ以外の開口を設けないことが、第一の空間２６と第二の空間２７との間の絶縁性及び耐電圧性を確保する観点では望ましい。しかし、実際には、絶縁性遮蔽体１４には、Ｘ線発生管１０等のＸ線発生装置を構成する部材や配線を設置するために開口部１４ａ以外の開口を設けることがある。ここで、本発明において、開口部１４ａ以外の開口を設ける際の好ましい条件について説明する。図６は、絶縁性遮蔽体に関する好ましい条件、即ち、開口部１４ａ以外の開口部を設ける際の好ましい条件を示す断面模式図である。尚、図６（ａ）は、絶縁トランス２２に対する開口部１４ａ以外の開口部である符号１４ｃの開口部の好ましい相対的位置関係を示す図である。一方、図６（ｂ）は、二次コイル２４側の電位と同電位となる部材の一つである駆動回路２５に対する符号１４ｃの開口部の好ましい相対的位置関係を示す図である。

本発明においては、元々絶縁トランス２２が有する耐電圧性能を、配線の引き回しによって劣化させないことを目的としている。この目的を考慮すると、図６（ａ）に示される絶縁性流体中における二次コイル２４から開口部１４ｃを経由し一次コイル２３に至るまでの最短経路である経路５２は、図６（ａ）中のＳＢＤＰを結ぶ経路５１よりも長いことが好ましい。尚、この経路５１は、絶縁トランス２２の周辺にある絶縁性流体中における二次コイル２４から一次コイル２３に至るまでの最短経路である。同様に、絶縁性流体中における二次コイル２４から開口部１４ｃを経由し導電性容器１３に至るまでの最短経路である経路５３は、経路５１よりも長いことが好ましい。尚、経路５１乃至５３を定義する際に、絶縁トランス２２の構造によっては、一次コイル２３を一次コイルの引出線２３ａと、二次コイル２４を二次コイルの引出線２４ａと、それぞれ読み替えてもよい。本発明において、経路５２の長さは、経路５１の長さの１．５倍よりも長いことがより好ましく、３倍より長いことがさらに好ましく、４倍よりも長いことが特に好ましい。

また本発明においては図６（ｂ）に示されるように、絶縁性流体中における駆動回路２５から開口部１４ｃを経由して一次コイル２３に至るまでの最短経路である経路５４は、経路５１よりも長いことが好ましい。同様に、絶縁性流体中における駆動回路２５から開口部１４ｃを経由して導電性容器１３に至るまでの最短経路である経路５５は、経路５１よりも長いことが好ましい。尚、経路５４乃至５５を定義する際に基準となる部材は、駆動回路２５以外の二次コイル２４側の電位と同電位となる部材であればよく、駆動回路２５に限定されるものではない。本発明において、経路５４の長さは、経路５１の長さの１．５倍以上であることが好ましく、３．０倍以上であることがより好ましく、４．０倍以上であることが特に好ましい。

絶縁トランス２２を絶縁性遮蔽体１４に固定する際に、絶縁トランス２２と絶縁性遮蔽体１４との間に隙間が生じると、この隙間を介して放電が生じることがあるので、これを抑制するために、絶縁トランス２２を絶縁性遮蔽体１４に密着させるのが好ましい。図７は、絶縁トランス２２の絶縁性遮蔽体１４への固定手段の例を示す断面模式図である。尚、図７（ａ）乃至（ｆ）に示されている態様は、絶縁トランス２２を絶縁性遮蔽体１４に密着させるための手段の一例でもある。絶縁トランス２２の絶縁性遮蔽体１４への固定手段として、例えば、図７（ａ）乃至（ｃ）に示される嵌合構造６１、図７（ｄ）に示されるＯリング、並びに図７（ｅ）及び（ｆ）に示される接着部材６３がある。図７（ａ）乃至（ｃ）に示されるように、絶縁性遮蔽体１４が開口部１４ａの周辺に嵌合構造６１を有することで、絶縁トランス２２と絶縁性遮蔽体１４との間で生じ得る隙間を嵌合構造６１で塞ぐことができる。図７（ｄ）に示されるように、Ｏリング６２を介入させると、絶縁トランス２２と絶縁性遮蔽体１４との間で生じ得る隙間をＯリング６２で塞ぐことができる。尚、図７（ｄ）に示されるように、Ｏリング６２を介入して絶縁トランス２２を絶縁性遮蔽体１４に固定する場合、絶縁トランス２２は絶縁性遮蔽体１４から着脱可能な状態で絶縁性遮蔽体１４に固定させることができる。さらに図７（ｅ）及び（ｆ）に示される絶縁トランス２２と絶縁性遮蔽体１４との間に接着部材６３を設けることで、この接着部材６３による接着固定により、絶縁トランス２２と絶縁性遮蔽体１４との間に生じ得る隙間を塞ぐことができる。これら固定手段により、絶縁トランス２２と絶縁性遮蔽体１４との間に生じ得る隙間を介した放電を抑制することが可能となる。

〔Ｘ線撮影システム〕
図８は、本発明のＸ線撮影システムにおける実施形態の例を示すブロック図である。図８のＸ線撮影システム７は、本発明のＸ線発生装置１と、制御装置７１と、Ｘ線検出装置７２と、表示装置７３と、を備えている。図８のＸ線撮影システム７において、制御装置７１は、本発明のＸ線発生装置１と、Ｘ線検出装置７２とをそれぞれ制御する制御装置である。Ｘ線発生装置１に含まれる管電圧回路（図８において不図示）は、制御装置７１による制御の下に、Ｘ線発生管１０に各種の制御信号を出力する。この制御信号により、Ｘ線発生装置１から放出されるＸ線７４の放出状態が制御される。図８のＸ線撮影システム７において、Ｘ線発生装置１から放出されたＸ線７４は、被検体（不図示）を透過した後Ｘ線検出装置７２で検出される。Ｘ線検出装置７２は、検出したＸ線を画像信号に変換して制御装置７１に出力する。制御装置７１は、受け取った画像信号に基づいて、表示装置７３にて画像を表示させるための表示信号を、表示装置７３に出力する。表示装置７３は、受け取った表示信号に基づく画像を、被検体の撮影画像としてスクリーン（不図示）に表示する。本発明のＸ線撮影システム７は、小型でかつ耐電圧性が良好な本発明のＸ線発生装置１が用いられているため、システム自体がより小型でかつ耐電圧性が良好である。

［実施例１］
本実施例は、図２のＸ線発生装置１を作製した。

（１）収納容器
Ｘ線発生管１０、駆動回路２５、絶縁トランス２２等のＸ線発生装置１の構成部材を収容する収納容器１１は、導電性容器１３と、絶縁性遮蔽体１４とで構成されている。絶縁性遮蔽体１４は、板厚４ｍｍのガラスエポキシ板を複数枚用いて組み立てた直方体状の筐体である。この絶縁性遮蔽体１４には、絶縁トランス２２に含まれる一次コイル２３の引出線２３ａを引き出すための開口部１４ａ及びＸ線発生管１０を通すための開口部１４ｂが設けられている。導電性容器１３は、収納部（不図示）と蓋部（不図示）とからなる真鍮製の直方体である。

（２）Ｘ線発生管
Ｘ線発生管１０として、透過型のＸ線発生管を用いた。この透過型のＸ線発生管は、陰極と陽極とで絶縁管を挟み込む形で、内部に陰極電位を基準とした電子銃１５を有し、陽極にターゲットを有している。尚、Ｘ線発生管１０を設置する際は、陽極を導電性容器１３に取り付け、陰極を絶縁性遮蔽体１４の内側へ配置した上で、絶縁性遮蔽体１４に設けたＸ線発生管１０を通すための開口部からＸ線発生管１０を貫通させた状態で設置した。

（３）絶縁トランス
絶縁トランス２２として、図３に示される構成の絶縁トランス２２を用いた。絶縁トランス２２を構成するコア２０として、フェライト製のトロイダルコアを用いた。また絶縁トランス２２を構成する一次コイル２３及び二次コイル２４として、ポリウレタン被覆のエナメル銅線を用いた。仕切部材２８は、ＰＥＥＫ樹脂を切削加工することで得られた部品を組み合わせることにより作製した。具体的には、絶縁性の容器２８ａと、ダクト部２８ｂと、からなる部材をそれぞれ作製し、これらを組み立てることにより作製した。尚、この仕切部材２８の内部空間を、一次コイル２３に接触する絶縁性流体１２を収容する第一の空間２６とし、この仕切部材２８によって第一の空間２６が二次コイル２４に接する絶縁性流体１２を収容する第二の空間２７から遮断される構成とした。また、この仕切部材２８において、ダクト部２８ｂは、一次コイル引出線２３ａを取り出すための開口も兼ねており、この開口の寸法は、２０ｍｍ×１５ｍｍである。

この仕切部材２８は、外形が略直方体である外容器２９内に収納した。この外容器２９には、ダクト部２８ｂと接触する第一の開口２９ａと、第一の開口２９ａが設けられている面に対抗する面に設けられ二次コイル引出線２４ａを取出すための第二の開口２９ｂと、を有している。本実施例において、絶縁トランス２２の外容器２９の寸法は、第一の開口２９ａを有する面及び第二の開口２９ｂを有する面については４０ｍｍ×３０ｍｍとし、これらの面間距離を４０ｍｍとした。また第二の開口２９ｂの寸法は２０ｍｍ×１５ｍｍで面の中心に位置する。一方、第一の開口２９ａは、ダクト部２８ｂを設けることによって形成される開口の大きさ及びダクト部２９ｂの厚さを考慮し、第一の開口２９ａ自体が面の中心に位置するように寸法を設定した。

尚、絶縁トランス２２が有する一次コイルの引出線２３ａ及び二次コイルの引出線２４ａの配置位置は、それぞれ開口内で自由に設定できる。よって、絶縁トランスの周辺にある絶縁性流体中における二次コイル２４から一次コイル２３に至るまでの最短経路は、実質的に第一の空間２６と第二の空間２７との経路長と等しく、長さは６０ｍｍである。

絶縁トランス２２は、第一の空間２６と絶縁性遮蔽体１４が有する開口部１４ａとが連通するように設置し、絶縁性遮蔽体１４にネジ留めすることにより密着固定した。これにより開口部１４ａが絶縁トランス２２によりその全周が塞がれた状態で、絶縁トランス２２は絶縁性遮蔽体１４に固定された。また引き出された配線は電気的中継基板（不図示）に接続した。

（４）回路接続
筐体状の絶縁性遮蔽体１４の内部には、上記Ｘ線発生管１０及び絶縁トランス２２の他に、駆動回路２５及び管電圧回路（不図示）を配置した。またこの絶縁性遮蔽体１４の内部において、管電圧回路に含まれる出力端子は駆動回路２５と、駆動回路２５は電子銃１５と、また駆動回路２５は絶縁トランス２２が有する二次コイル引出線２４ａと、それぞれ電気的に接続した。

（５）絶縁性流体の充填等
この状態において、絶縁性遮蔽体１４の外側に模擬の接地電位電極を配置し、電気的中継基板と接続し、絶縁性流体１２で満たされた油槽に浸して耐電圧性の評価を行った。本実施例では、絶縁性流体１２として、Ｘ線発生装置１に用いるものと同じ高圧絶縁油Ａ（ＪＸ日鉱日石エネルギー製）を用いた。管電圧回路の出力端子に、市販の外部高圧電源を接続し、１０ｋＶずつ昇圧して、この昇圧した電圧で３０分保持した状態で放電が生じるか否かを評価した。その結果、外部高圧電源の出力限界である１５０ｋＶまで放電することは無かった。

その後、絶縁性遮蔽体１４を導電性容器１３の収納部に納め、導電性容器１３の収納部と蓋部の間にシール用パッキン（不図示）を挟み、ねじ留めにより密閉した。また収納容器１１に設けた注入口（不図示）より、絶縁性流体１２である高圧絶縁油Ａ（ＪＸ日鉱日石エネルギー製）を充填した。以上により、Ｘ線発生装置１を得た。

（６）Ｘ線発生装置の評価
得られたＸ線発生装置１に、内部の高電発発生回路を用いて電圧を掛けたところ、１１０ｋＶまで放電することは無かった。また、１００ｋＶにおいて安定してＸ線を出力することができた。一方、従来のように第一の空間２６が絶縁性遮蔽体１４の内部空間に露出している場合は、一次コイルからの取出し線対との間で放電することがあった。また、電を繰り返すことにより、取出し線対は徐々に劣化し、耐電圧性を低下させていた。よって、１００ｋＶにて安定してＸ線を出力することができなかった。この比較により、本発明の効果が確認された。

［実施例２］
本実施例では、図９に示されるＸ線発生装置を作製した。図９のＸ線発生装置１’は、図２のＸ線発生装置１と比較して、筐体状の絶縁性遮蔽体１４が、２種類の開口部（１４ａ、１４ｂ）以外の開口部（例えば、符号１４ｃに示される開口部）を複数有している。

図９のＸ線発生装置１’において、駆動回路２５から開口部１４ｃを経由して導電性容器１３に至るまでの経路５５は、最も電位差のある最短経路であり、その長さは７０ｍｍである。一方、絶縁トランス２２の周辺にある二次コイル２４から一次コイル２３に至るまでの最短経路、即ち、図９中のＳＢＤＰで結ばれる経路５１の長さは６０ｍｍである。このため符号５５の経路の方が符号５１の経路よりも長いことがわかる。尚、駆動回路２５から開口部１４ｃ以外の開口部を経由して導電性容器１３に至るまでの最短経路の長さは、符号５５で示される経路と同じ又はそれよりも長かった。

実施例１と同様の方法で耐電圧性の評価を行ったところ、１５０ｋＶまで放電することがないことがわかった。また作製したＸ線発生装置１’について電圧を印加したところ、１１０ｋＶまで放電することがないことがわかり、また１００ｋＶの電圧を印加した段階で安定してＸ線を出力することができた。

以上より、絶縁性遮蔽体１４が、符号１４ａ及び１４ｂの開口部以外の開口部があったとしても、その開口部の位置が適切であれば、Ｘ線発生装置１’の耐電圧性の劣化は起こらないことが確認できた。

［実施例３］
実施例１において、一次コイル引出線２３ａを、図５（ｂ）に示されるように開口部１４ａにてはんだ４１で固定したこと以外は、実施例１と同様の方法によりＸ線発生装置１を作製した。尚、図５（ｂ）中のはんだ４１は、電気接合部として機能する。

本実施例において、絶縁性遮蔽体１４の絶縁トランス２２を固定する面は、Ｘ線発生装置１と装置外部とを電気的に接続するための電気的中継基板を兼ねている。本実施例において、絶縁トランス２２が固定されている部分から周囲１０ｍｍ以内の領域には、第一の空間２６と連通する開口部２３以外の開口部は設けないようにした。このため、Ｘ線発生装置１内において、第一の空間２６から第二の空間２７に至るまでの最短経路は短くなっていない。

実施例１と同様の方法で耐電圧性の評価を行ったところ、１５０ｋＶまで放電することないことがわかった。また作製したＸ線発生装置１について電圧を印加したところ、１１０ｋＶまで放電することないことがわかり、また１００ｋＶの電圧を印加した段階で安定してＸ線を出力することができた。

以上より、本実施例のＸ線発生装置は、絶縁性遮蔽体１４について、仮に符号１４ａ及び１４ｂの開口部以外の開口部があったとしても、Ｘ線発生装置１の耐電圧性の劣化は起こらないことが確認できた。

１：Ｘ線発生装置、２：駆動装置、３：管電圧発生装置、１０：Ｘ線発生管、１１：収納容器、１２：絶縁性流体、１３：導電性容器、１４：絶縁性遮蔽体、１４ａ（１４ｂ、１４ｃ）：開口部、１５：電子銃、２０：コア、２１：駆動制御部、２２：絶縁トランス、２３：一次コイル、２３ａ：一次コイル引出線、２４：二次コイル、２４ａ：二次コイル引出線、２５：駆動回路、２６：第一の空間、２７：第二の空間、２８：仕切部材、２８ａ：容器、２８ｂ：ダクト、２９：外容器、３５：管電圧回路

Claims (15)

1. 導電性容器と、電子銃を有するＸ線発生管と、前記電子銃と電気的に接続された駆動回路と、一次コイルが前記導電性容器の外に電気的に接続され、二次コイルが前記駆動回路に電気的に接続された絶縁トランスと、前記導電性容器の中に収容された絶縁性流体とを有するＸ線発生装置であって、
   前記絶縁トランスが、一次コイルに接触する絶縁性流体が充填されている第一の空間を前記二次コイルに接触する絶縁性流体が充填されている第二の空間から遮断するための絶縁性の仕切部材を有し、
   前記導電性容器と前記絶縁トランスの間に、前記一次コイルを前記導電性容器の外へ電気的に接続することを可能とするための開口部を備えた絶縁性遮蔽体を有し、
   前記絶縁トランスが、前記開口部の全周を塞いだ状態で前記絶縁性遮蔽体に固定されていることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前記第一の空間が前記開口部と連通していることを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
3. 前記開口部に、前記一次コイルとの電気接続部材が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記電気接続部材に、前記導電性容器の外へ引き出された電気配線が接続されていることを特徴とする請求項３に記載のＸ線発生装置。
5. 前記絶縁性遮蔽体が、前記開口部以外の他の開口部を有し、
   前記絶縁性流体中における前記二次コイルから前記他の開口部を経由し前記一次コイルに至るまでの最短経路が、前記絶縁トランスの周辺にある前記絶縁性流体中における前記二次コイルから前記一次コイルに至るまでの最短経路よりも長いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
6. 前記絶縁性流体中における前記二次コイル側の電位と同電位となる部材から前記他の開口部を経由し前記一次コイルに至るまでの最短経路の長さが、前記絶縁トランスの周辺の前記絶縁性流体中における前記二次コイルから前記一次コイルに至るまでの最短経路の長さ１．５倍以上であることを特徴とする請求項５に記載のＸ線発生装置。
7. 前記絶縁性遮蔽体が、前記開口部以外の他の開口部を有し、
   前記絶縁性流体中における前記二次コイルから前記他の開口部を経由し前記導電性容器に至るまでの最短経路の長さが、前記絶縁トランスの周辺の前記絶縁性流体中における前記一次コイルから前記二次コイルに至るまでの最短経路の長さの１．５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
8. 前記絶縁性流体中における前記二次コイル側の電位と同電位となる部材から前記他の開口部を経由し前記導電性容器に至るまでの最短経路の長さが、前記絶縁トランスの周辺の前記絶縁性流体中における前記二次コイルから前記一次コイルに至るまでの最短経路の長さ１．５倍以上であることを特徴とする請求項７に記載のＸ線発生装置。
9. 前記他の開口部を経由し前記一次コイルに至るまでの最短経路の長さが、前記絶縁トランスの周辺の前記絶縁性流体中における前記二次コイルから前記一次コイルに至るまでの最短経路の長さの３．０倍以上であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
10. 前記絶縁性遮蔽体が、前記開口部の周辺に嵌合構造を有し、
    前記絶縁トランスが、前記嵌合構造により前記絶縁性遮蔽体に固定されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
11. 前記絶縁トランスが、Ｏリングを介して前記絶縁性遮蔽体に固定されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
12. 前記絶縁性遮蔽体と前記絶縁トランスとの間に接着部材が設けられ、
    前記絶縁トランスが、前記接着部材により前記絶縁性遮蔽体に固定されていることを特徴とする請求項１乃至９いずれか一項に記載のＸ線発生装置。
13. 前記絶縁性遮蔽体が、前記Ｘ線発生管を収納した筐体であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
14. 前記一次コイルに対する前記二次コイルの巻線比が０．１以上１０以下であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のＸ線発生装置と、
    前記Ｘ線発生装置が有するＸ線発生管から放出され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、
    前記Ｘ線発生装置と前記Ｘ線検出装置とをそれぞれ制御する制御装置と、を有することを特徴とするＸ線撮影システム。

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