JP2020080241A - X-ray tube control device, x-ray generator, and x-ray tube control method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、グリッド付きX線管からのX線の放射を制御するための技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for controlling X-ray emission from an X-ray tube with a grid.
X線管から放射されるX線のON/OFFを、X線管内のカソードとアノード間に配置されたグリッドを用いて制御するグリッド付きX線管が用いられている。グリッド付きX線管を制御するX線管制御装置において、カソード及びグリッドは高電位にフローティングされている。このため、グリッドへの制御信号の伝送には、絶縁された信号を伝送していた。特許文献1では、絶縁された信号を伝送するため、パルストランスを用いていた。
An X-ray tube with a grid is used that controls ON/OFF of X-rays emitted from the X-ray tube using a grid arranged between a cathode and an anode in the X-ray tube. In an X-ray tube control device that controls an X-ray tube with a grid, the cathode and the grid are floating at a high potential. Therefore, an insulated signal is transmitted for transmitting the control signal to the grid. In
パルストランスはそれ自体に重量と容積がある。このため、パルストランスを用いたグリッド付きX線管では、X線管制御装置の小型化が困難であった。 A pulse transformer has its own weight and volume. Therefore, it has been difficult to reduce the size of the X-ray tube control device in the X-ray tube with a grid using the pulse transformer.
本開示は、グリッド付きX線管を制御するX線管制御装置の小型化を可能にすることを目的とする。 The present disclosure aims to enable downsizing of an X-ray tube control device that controls an X-ray tube with a grid.
本開示のX線管制御装置は、
X線管のグリッド電圧を制御する信号光を発する光源と、
前記光源からの信号光を受光する受光器と、
前記受光器の受光した信号光に従って、前記X線管のグリッドに印加する電圧を制御するグリッド制御回路と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路を収容する筐体と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路の間隙を埋める絶縁媒体と、
を備える。
The X-ray tube control device of the present disclosure is
A light source that emits signal light for controlling the grid voltage of the X-ray tube,
A light receiver for receiving the signal light from the light source,
A grid control circuit for controlling the voltage applied to the grid of the X-ray tube according to the signal light received by the light receiver;
A housing containing the light source, the light receiver, and the grid control circuit;
An insulating medium filling the gap between the light source, the light receiver and the grid control circuit;
Equipped with.
本開示のX線発生装置は、
本開示に係る前記筐体内に、前記X線管がさらに配置され、前記X線管の放射したX線を前記筐体外に出力する。
The X-ray generator of the present disclosure is
The X-ray tube is further arranged in the housing according to the present disclosure, and outputs X-rays emitted by the X-ray tube to the outside of the housing.
本開示のX線管制御方法は、
光源、受光器及びグリッド制御回路が筐体に収容され、前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路の間隙が絶縁媒体で埋められているX線管制御装置が実行するX線管制御方法であって、
前記光源がX線管のグリッド電圧を制御する信号光を発し、前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光する手順と、
前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光したことを契機に、前記グリッド制御回路が、X線管のグリッドに印加する電圧を制御する手順と、
を実行する。
The X-ray tube control method of the present disclosure is
An X-ray tube control method executed by an X-ray tube control device, wherein a light source, a light receiver, and a grid control circuit are housed in a housing, and a gap between the light source, the light receiver, and the grid control circuit is filled with an insulating medium. There
A procedure in which the light source emits signal light for controlling the grid voltage of the X-ray tube, and the light receiver receives the signal light from the light source via the insulating medium;
When the light receiver receives the signal light from the light source through the insulating medium, the grid control circuit controls the voltage applied to the grid of the X-ray tube,
To execute.
本開示によれば、グリッド付きX線管を制御するX線管制御装置の小型化を可能にすることができる。 According to the present disclosure, it is possible to reduce the size of an X-ray tube control device that controls an X-ray tube with a grid.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments described below. These embodiments are merely examples, and the present disclosure can be implemented in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art. In this specification and the drawings, constituent elements having the same reference numerals indicate the same elements.
図1に、本実施形態に係るX線発生装置の第1の形態例を示す。本実施形態に係るX線発生装置は、グリッド13gが高電位にフローティングされているグリッド付きのX線管13と、これを制御するX線管制御装置と、を備える。X線管13には、カソード13c、アノード13a、グリッド13gが備わる。
FIG. 1 shows a first example of the X-ray generator according to this embodiment. The X-ray generator according to the present embodiment includes an
本実施形態に係るX線管制御装置は、インバータ回路18、昇圧回路14S、グリッド制御回路16C、を備える。本実施形態では、グリッド制御回路16Cとグリッド用絶縁トランス16Tの間に整流回路16Rが備わっている例を示す。図3に示すように、本開示は、整流回路16Rを含まない形態を含む。
The X-ray tube control device according to this embodiment includes an
昇圧回路14Sは高圧トランス14Tを介してインバータ回路18と接続され、整流回路16Rはグリッド用絶縁トランス16Tを介してインバータ回路18と接続され、カソード13cに備わるフィラメントはフィラメントトランス15Tを介してインバータ回路18と接続されている。
The
X線管13、高圧トランス14T、昇圧回路14S、フィラメントトランス15T、グリッド用絶縁トランス16T、整流回路16R、及びグリッド制御回路16Cは、絶縁油12の充填された1つの筐体11に格納されている。絶縁油12は、本開示に係る絶縁媒体として機能する。
The
筐体11は、出射窓11Wを備える。X線管13の放射したX線は、出射窓11Wから筐体外に出力される。このように、本開示に係るX線発生装置は、X線管13、高圧トランス14T、昇圧回路14S、フィラメントトランス15T、グリッド用絶縁トランス16T、整流回路16R、及びグリッド制御回路16Cが1つにパッケージ化されている。
The housing 11 includes an
昇圧回路14Sの出力端子T1は、アノード13aに接続されている。昇圧回路14Sの出力端子T2は、フィラメントトランス15Tとカソード13cとの間の接続点P1に接続されている。これにより、昇圧回路14Sで昇圧された電圧がアノード13aに印加される。
The output terminal T1 of the
グリッド制御回路16Cの出力端子T3は、グリッド13gに接続されている。グリッド制御回路16Cの出力端子T4は、フィラメントトランス15Tと接続点P1の間の接続点P2に接続されている。これにより、カソード13cに対してマイナスの電圧が、グリッド制御回路16Cからグリッド13gへ印加される。
The output terminal T3 of the
グリッド制御回路16Cは、グリッド13gへの印加電圧を制御可能な任意の回路である。制御は、例えば、グリッド13gへ印加する電圧のON/OFFであり、開閉器のほか半導体スイッチを用いることができる。この場合、グリッド制御回路16Cは、ONのときにX線管13からのX線の放射を停止可能なカソード13cに対してマイナスの電圧をグリッド13gに印加し、OFFのときにグリッド13gへの電圧の印加を停止する。制御は、グリッド13gへ印加する電圧のON/OFFに限らず、グリッド13gへ印加する電圧を変化させる任意の制御が含まれる。
The
グリッド制御回路16Cは、接地電位に比べて高電位にフローティングされている。このため、グリッド制御回路16Cを制御するためのグリッド信号は、絶縁してグリッド制御回路16Cに伝送する必要がある。
The
そこで、本実施形態に係るX線発生装置は、筐体11の絶縁油12中に、さらに、光源17T、受光器17R、を備える。光源17Tは、接地側に接続され、グリッド信号用の信号光を受光器17Rに向けて出射する。受光器17Rは、高電位側に接続され、絶縁油12を介して信号光を受光する。これにより、本開示は、高圧トランス14T、フィラメントトランス15T、グリッド用絶縁トランス16T、及び光源17Tと受光器17Rとの間を境に、X線管13側をインバータ回路18から完全に絶縁した状態で、グリッド制御回路16Cにグリッド信号を伝送することができる。
Therefore, the X-ray generator according to the present embodiment further includes the
具体的には、X線管13からX線が放射されていない状態で、受光器17Rが光源17Tから信号光を受光すると、グリッド制御回路16Cがグリッド13gへの電圧の印加をOFFにする。これにより、X線管13からX線が放射される。
Specifically, when the
X線管13からX線が放射されている状態で、受光器17Rが光源17Tから信号光を受光すると、グリッド制御回路16Cがグリッド13gへ電圧の印加をONにする。これにより、X線管13からのX線の放射が停止する。
When the
光源17Tの発光波長は、任意であるが、例えば赤外光が例示できる。この場合、光源17Tとして、赤外線LEDを用いることができる。受光器17Rは、信号光を受光可能な任意のデバイスを用いることが可能であり、例えばフォトトランジスタを用いることができる。赤外線LED及びフォトトランジスタは、安価でありかつ絶縁油12中でも安定した動作が可能である。このため、本開示は、安価且つ簡単にグリッド制御回路16Cにグリッド信号を伝送することが出来る。
The emission wavelength of the
ここで、絶縁油12中の信号伝達用に、光ファイバを用いることが考えられる。しかし、光ファイバは膨潤する可能性があり、これを防ぐためには耐油のための加工を行う必要がある。また光ファイバは絶縁のためにある程度の長さが必要になるため、小型化に適していない問題がある。
Here, it is conceivable to use an optical fiber for signal transmission in the insulating
また、絶縁油12中の信号伝達用に、パルストランスを用いることが考えられる。パルストランスは絶縁空間距離を短くできるが、パルストランス自体が大きく且つ重いため、小型化に適していない問題がある。
Further, it is conceivable to use a pulse transformer for signal transmission in the insulating
また、X線の出射の有無の制御方法としては、カソード13cへの給電のON/OFF、アノードのON/OFFも考えられる。しかし、これらの場合、軟X線がON/OFFの際に放射される問題がある。
Further, as a method of controlling the presence/absence of X-ray emission, ON/OFF of power supply to the
一方、本開示は、絶縁油12を介した空間伝送が可能であるため、絶縁空間距離を短くすることができる。さらに光源17T及び受光器17Rは小さくかつ軽い。このため、光ファイバ及びパルストランスに比べて、格段に小型化及び軽量化が可能である。その上、グリッド13gを用いたX線放射のON/OFFは軟X線が放射されないため、人体への影響が小さく取り扱いも容易である。
On the other hand, according to the present disclosure, since the space transmission through the insulating
したがって、本開示は、グリッド付きX線管を制御するX線管制御装置の小型化及び軽量化を容易に可能にすることができる。ここで、本実施形態では、グリッド用絶縁トランス16Tが独立に備わるため、グリッド13gに電圧を予め印加しておき、その後アノード13aに電圧を印加することができる。このため、本実施形態は、アノード13aへの電圧の印加時のX線の放射を防ぐことができる。
Therefore, the present disclosure can easily enable downsizing and weight saving of an X-ray tube control device that controls an X-ray tube with a grid. Here, in this embodiment, since the
なお、図1に示すX線発生装置の第1の形態例では、フィラメントトランス15T、高圧トランス14T、グリッド用絶縁トランス16Tを備え、カソード13c、アノード13aに接続されている昇圧回路14S、及びグリッド制御回路16Cがそれぞれ異なるトランスを介して筐体11の外部と接続されている例を示したが、本開示はこれに限定されない。
In the first example of the X-ray generator shown in FIG. 1, a
図2に、本実施形態に係るX線発生装置の第2の形態例を示す。X線発生装置の第2の形態例では、グリッド用絶縁トランス16Tが高圧トランス14Tに接続されている。このように、本開示では、筐体11に格納されている回路が共通のトランスを介して接続されていてもよい。このように、部品を共通化して部品点数を減らし、X線管制御装置及びX線発生装置の小型化及び軽量化を更に行ってもよい。なお、図4に示すように、本開示は、整流回路16Rを含まない形態を含む。
FIG. 2 shows a second form example of the X-ray generator according to the present embodiment. In the second embodiment of the X-ray generator, the
さらに本開示では、X線管13から放射された光が筐体11内で散乱された迷光が受光器17Rに入射する可能性がある。そこで、本開示では、受光器17Rに入射する迷光によるグリッド制御回路16Cの誤動作を防ぐため、受光器17Rは、信号光と迷光を識別可能であることが好ましい。例えば、信号光が予め定められた波長若しくはパルス波形又はこれらの組合せを有し、受光器17Rがこれを識別する。
Further, in the present disclosure, stray light, which is light emitted from the
また、本開示では、光源17T及び受光器17Rの周囲が、受光器17Rへの光の入射を防ぐ部材で覆われていることが好ましい。これにより、X線管13から放射された光が筐体11内で散乱された迷光が受光器17Rに入射されることによるグリッド制御回路16Cの誤動作を未然に防止することができる。
Further, in the present disclosure, it is preferable that the
また、絶縁油12は、絶縁性を有しかつ光源17Tからの信号光を透過可能な任意の物質を用いることができる。そのような物質としては、光源17Tからの信号光を透過可能な樹脂が例示できる。樹脂を採用することで、X線管制御装置やX線発生装置の軽量化が可能になるとともに、筐体11内での各構成を安定に保持することが可能になる。このため、本開示は、X線管制御装置やX線発生装置の取り扱いや流通が非常に容易になる。
The insulating
また、絶縁媒体として用いられる絶縁油12や樹脂は、光源17T及び受光器17Rの間の第1の領域とそれ以外の領域とで、同じであってもよいが、異なっていてもよい。例えば、第1の領域では光源17Tからの信号光を透過する媒体を用い、第1の領域の周囲では光源17Tからの信号光を吸収する部材を用いる。これにより、筐体11内での迷光の受光器17Rへの入射を防ぐことができる。
The insulating
本開示はX線放射装置に用いることができるため、医療機器産業に適用することができる。 Since the present disclosure can be used for an X-ray emitting device, it can be applied to the medical device industry.
11:筐体
11W:出射窓
12:絶縁油
13:X線管
13c:カソード
13a:アノード
13g:グリッド
14T:高圧トランス
14S:昇圧回路
15T:フィラメントトランス
16T:グリッド用絶縁トランス
16R:整流回路
16C:グリッド制御回路
17R:受光器
17T:光源
18:インバータ回路
11:
Claims (4)
前記光源からの信号光を受光する受光器と、
前記受光器の受光した信号光に従って、前記X線管のグリッドに印加する電圧を制御するグリッド制御回路と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路を収容する筐体と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路の間隙を埋める絶縁媒体と、
を備えるX線管制御装置。 A light source that emits signal light for controlling the grid voltage of the X-ray tube,
A light receiver for receiving the signal light from the light source,
A grid control circuit that controls the voltage applied to the grid of the X-ray tube according to the signal light received by the light receiver;
A housing containing the light source, the light receiver, and the grid control circuit;
An insulating medium filling the gap between the light source, the light receiver and the grid control circuit;
X-ray tube controller.
前記光源、前記受光器、前記グリッド制御回路、前記昇圧回路、及び前記トランスの間隙が、前記絶縁媒体で埋められている、
請求項1に記載のX線管制御装置。 The cathode of the X-ray tube, the booster circuit connected to the anode of the X-ray tube, and the grid control circuit are connected to the outside of the housing via a transformer,
A gap between the light source, the light receiver, the grid control circuit, the booster circuit, and the transformer is filled with the insulating medium.
The X-ray tube control device according to claim 1.
X線発生装置。 The X-ray tube is further arranged in the housing according to claim 1 or 2, and outputs X-rays emitted by the X-ray tube to the outside of the housing.
X-ray generator.
前記光源がX線管のグリッド電圧を制御する信号光を発し、前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光する手順と、
前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光したことを契機に、前記グリッド制御回路が、X線管のグリッドに印加する電圧を制御する手順と、
を実行するX線管制御方法。 An X-ray tube control method executed by an X-ray tube control device, wherein a light source, a light receiver, and a grid control circuit are housed in a housing, and a gap between the light source, the light receiver, and the grid control circuit is filled with an insulating medium. There
A procedure in which the light source emits signal light for controlling the grid voltage of the X-ray tube, and the light receiver receives the signal light from the light source via the insulating medium;
When the light receiver receives the signal light from the light source through the insulating medium, the grid control circuit controls the voltage applied to the grid of the X-ray tube,
X-ray tube control method for executing.
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