JP2761725B2 - 開放式x線管の自動エージング装置 - Google Patents

開放式x線管の自動エージング装置

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JP2761725B2 JP63039510A JP3951088A JP2761725B2 JP 2761725 B2 JP2761725 B2 JP 2761725B2 JP 63039510 A JP63039510 A JP 63039510A JP 3951088 A JP3951088 A JP 3951088A JP 2761725 B2 JP2761725 B2 JP 2761725B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、開放式X線管のターゲットに吸着したガス
を放出させるための自動エージング装置に関する。
[従来の技術] 開放式X線管は、真空容器を大気にしてターゲットや
電子銃フィラメントを交換できる利点があるが、真空容
器を再び排気して真空に戻した後は、X線管を実際に使
用する前に、ターゲットの吸着ガスを放出させておく必
要がある。このようなガス放出作業をエージングと呼
ぶ。
従来のエージング方法は、作業者が、所定の手順に従
って、X線管の管電圧と管電流を段階的に増加させてい
くものである。すなわち、一定の時間だけX線管に所定
の負荷をかけたら、負荷を増加してまた一定の時間だけ
X線管に負荷をかけるというもので、この作業を繰り返
して、そのX線管の最大負荷まで持っていくものであ
る。その際、X線管の真空容器内の圧力を真空計で監視
しながらエージングを行い、圧力が急激に上昇するよう
なら負荷を減少させるなどの措置をとっている。
[発明が解決しようとする課題] 上述した従来のエージング方法では、作業者がX線管
の高圧電源に付きっきりでその操作をしなければならな
い。しかも、ターゲットからのガス放出を適度の抑えな
がら、X線管の管電圧と管電流を増加させていくのは、
面倒な作業である。
以上の点に鑑み、本発明の目的は、作業者の手を煩わ
すこと無く開放式X線管のエージングを自動的に実施で
きる自動エージング装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明に係る自動エージン
グ装置は次の構成要素を有する。
(a)X線管の真空容器内の圧力を検出する真空計。
(b)前記真空計で検出された圧力に基づいて、所定の
手順に従って、X線管の高圧電源に対して管電圧および
管電流の指示を与える制御装置。
この自動エージング装置をより具体化すれば、次の構
成要素を有することができる。
(a)X線管の真空容器内の圧力を検出する真空計。
(b)時間の経過を出力するタイマー。
(c)前記真空計に接続されて、前記検出圧力が所定の
基準圧力を下回ったら出力信号を発生する基準圧力判定
手段。
(d)前記真空計と前記タイマーに接続されて、前記検
出圧力の上昇速度が所定の制限速度を越えたら出力信号
を発生する圧力上昇速度判定手段。
(e)前記真空計に接続されて、前記検出圧力が所定の
監視圧力を越えたら出力信号を発生する監視圧力判定手
段。
(f)前記真空計と前記タイマーに接続されて、X線管
の負荷を増加させた時点から前記検出圧力が極大値とな
る時点までの上昇時間が、所定の第1制限時間を越えた
ら、出力信号を発生する上昇時間判定手段。
(g)前記真空計と前記タイマーに接続されて、X線管
の負荷を増加させた時点から前記検出圧力が再び前記基
準圧力を下回る時点までの復元時間が、所定の第2制限
時間を越えたら、出力信号を発生する復元時間判定手
段。
(h)前記基準圧力判定手段からの出力信号を受けたと
きにX線管の負荷を増加させる指令を出力し、前記圧力
上昇速度判定手段と前記監視圧力判定手段と前記上昇時
間判定手段と前記復元時間判定手段の任意の手段から出
力信号を受けたときにX線管の負荷を減少させる指令を
出力する、制御手段。
[作用] この自動エージング装置では、X線管の真空容器内の
圧力を真空計で検出し、その検出圧力に基づいて、X線
管の管電圧および管電流を制御している。すなわち、制
御装置に記憶された所定の手順に従って、X線管の負荷
が段階的に増加していくことになる。その際、検出圧力
に基づいて、負荷を増加または減少させる時期を判断し
ている。これにより、作業者の手を煩わせずに、X線管
のエージングが自動化できる。
より、具体的には、X線管の負荷を適切に増加または
減少させるために、次の五つの判定基準を利用すること
ができる。すなわち、 (イ)検出圧力が所定の基準圧力を下回ったか。
(ロ)検出圧力の上昇速度が所定の制限速度を越えた
か。
(ハ)検出圧力が所定の監視圧力を越えたか。
(ニ)X線管の負荷を増加させた時点から検出圧力が極
大値となる時点までの上昇時間が、所定の第1制限時間
を越えたか。
(ホ)X線管の負荷を増加させた時点から検出圧力が再
び前記基準圧力を下回る時点までの復元時間が、所定の
第2制限時間を越えたか。
以上の五つの判定を実行する各手段を制御装置内に設
けることにより、X線管の負荷を適切に増加させていく
ことができる。
[実施例] 次に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例のブロック図である。X線
管10の真空容器12の内部には、電子銃14とターゲット16
が設置されている。真空容器12には、ゲート弁18を介し
て、ターボ分子ポンプ20が接続され、ターボ分子ポンプ
20にはさらに油回転真空ポンプ22が接続されている。真
空容器12にはさらに、熱陰極電離真空計24が接続されて
いる。
電子銃14には高圧電源26が接続され、この高圧電源26
は高電圧発生部28と高電圧制御部30とを含む。高電圧制
御部30には制御装置32が接続されている。真空計24は、
A−D変換器34を経て制御装置32に接続されている。制
御装置32にはさらに、タイマー36が接続されている。タ
ーボ分子ポンプ20と油回転真空ポンプ22は排気コントロ
ーラ38で駆動制御され、排気コントローラ38はらに、制
御装置32に接続されている。排気コントローラ38は、自
動エージング動作においては制御装置32から指令を受け
ることはないが、制御装置32上で排気系の操作も命令で
きるようになっている。
第2図は、制御装置32の構成を示したブロック図であ
る。制御装置32には、五つの判定手段が含まれている。
すなわち、基準圧力判定手段40、圧力上昇速度判定手段
42、監視圧力判定手段44、上昇時間判定手段46、復元時
間判定手段48である。そして、これらの五つの判定手段
には真空計24の出力が入力される。また、時間の経過を
判断要素として利用する三つの判定手段、すなわち、圧
力上昇速度判定手段42、上昇時間判定手段46、復元時間
判定手段48には、タイマー36の出力が入力される。五つ
の判定手段の出力はすべて制御手段50に入力され、その
出力は高圧電源26に対する指令信号となる。
次に、この実施例の動作を説明する。第1図におい
て、X線管10の真空容器12が大気にされて、例えばター
ゲット16が交換されたと仮定する。その後、真空容器12
はターボ分子ポンプ20で所定の圧力まで真空排気され
る。次に、制御装置32のエージングスタートボタンを押
して、X線管10の自動エージングをスタートさせる。第
3図は、自動エージング中の、真空容器12内の圧力P
と、X線管の管電圧Eと管電流Iを、時間の経過に沿っ
て示したグラフである。時刻t0において、エージングが
スタートすると、まず、管電圧E=20kV、管電流I=10
mAに初期設定される。ターゲットに電子ビームが衝突す
るので、当然、ターゲットからはガス放出が起こり、圧
力は急に上昇する。しかし、いずれ圧力は下降を始め、
所定の基準圧力10-4のPa(パスカル)まで下がってくる
(A点、時刻t1)。すると、第2図に示す基準圧力判定
手段40から出力信号が出て、制御手段50に送られる。こ
れを受けて、制御手段50は、高圧電源26に負荷の増加を
指令する。
この実施例では、第1段階の負荷の増加は次のような
手順で実施される。まず、時刻t1でE=22kVにされ、次
に、い=20mAにされる。その後、順に、E=24kV、I=
40mA、E=26kV、I=60mAと、管電圧Eは2kVずつ、管
電流Iは20mAずつ交互に増加され、最終的にE=30kV、
I=100mAに設定される。以上で、第1段階の負荷の増
加が完了する。
負荷が増加すると圧力が上昇し、再び下降してきて、
基準圧力10-4Paまで下がる(B点、時刻t2)。そして、
時刻t1のときと同様に負荷が増加される。すなわち、E
=2kVずつ、I=20mAずつ、交互に負荷が増加され、最
終的にE=40kV、I=200mAにされる。これで、第2段
階の負荷の増加が完了する。
圧力が上昇および下降して、再び基準圧力に達すると
(C点、時刻t3)、第3段階の負荷の増加が実施され
る。この時点では、すでに、管電流は最大電流200mAに
達しているので、そのまま管電圧を増加させると、負荷
が大きくなり過ぎてしまう。そこで、これを避けるため
に、まず、管電流を200mAから100mAに下げる。そして、
管電圧を50kVに上げ、その後、管電流を20mAずつ増加さ
せる。最終的に、E=50kV、I=200mAとなる。これ
で、第3段階の負荷の増加が終了する。
圧力が上昇および下降して、再び基準圧力に達すると
(D点、時刻t4)、最終段階の負荷の増加が実施され
る。この増加は、第3段階の負荷の増加と同様に実施さ
れ、最終的に、E=60kV、I=200mAとなる。
圧力が上昇および下降して、再び基準圧力に達すると
(E点、時刻t5)、ここでエージングが終了し、管電圧
と管電流がゼロに戻される。
以上説明したような負荷増加手順は、制御装置内にあ
らかじめ記憶させておくものであるが、各種のパラメー
タを外部から変更できるようにすることもできる。すな
わち、第3図では、管電圧は20kV、30kV、40kVと、10kV
ずつ設定されていったが、これをもっと細かく設定する
こともできる。さらに、20kVから30kVに増加させるとき
には、第3図では、2kV刻みで徐々に増加させている
が、この刻みを別の値にすることもできる。管電流につ
いても、第3図とは異なる設定、刻みを採用できる。
以上の説明は、特に負荷の増加手順を明らかにするた
めに、負荷の増加および減少のための判定基準として
は、第2図の基準圧力判定手段40だけが機能している例
を示した。この基準圧力による判定は、自動エージング
のための判定としては最も基本的なものであり、この判
定基準だけが負荷の増加のためのものである。残りの四
つの判定基準は、いずれも、ガス放出が多すぎた場合に
機能するものである。ガス放出が多すぎると、X線管内
で放電などの不安定現象が起き易く、また排気系にも負
担がかかり過ぎるので、負荷を減少させる必要がある。
第4図は、これら残りの四つの判定基準を説明する圧
力−時間グラフである。圧力が基準圧力P1まで下がると
(F点)、X線管の負荷が増加され、圧力は上昇する。
このときの圧力の上昇速度は、例えばJ点からK点まで
の圧力上昇量ΔPを経過時間Δtで割り算して得た値
(ΔP/Δt)となる。実際は、制御装置の内部では、第
4図で示すよりも短い時間間隔で、上述の上昇速度を時
々刻々求めている。経過時間Δtは、タイマー36からの
クロック信号をカウントして求めることができる。得ら
れた圧力上昇速度は、所定の制限速度と比較され、所定
の制限速度よりも大きい場合は、ガス放出が多すぎると
判断されて、X線管の負荷を減少させることになる。こ
のような動作は、第2図の圧力上昇速度判定手段42とそ
れに続く制御手段50で実施される。
第4図に戻って、圧力はG点で極大値となる。もし、
極大値に達する前に圧力が監視圧力P2に達すると、監視
圧力判定手段44が機能して、ガス放出が多すぎると判断
され、負荷が下げられる。
F点から極大値G点までの経過時間すなわち圧力上昇
時間T1が、所定の第1制限時間を越えると、上昇時間判
定手段46が機能して、ガス放出がなかなかおさまらない
と判断され、負荷が下げられる。第1制限時間は、タイ
マー36であらかじめ設定しておくことができる。
圧力が下降していくと再びH点で基準圧力を下回るこ
とになる。ここで、負荷の増加が再び実施される。ただ
し、もしF点からH点までの経過時間すなわち復元時間
T2が、所定の第2制限時間を越えていると、復元時間判
定手段46が機能して、ガス放出がなかなかおさまらない
と判断され、負荷が下げられる。実際は、H点に到達す
る前に、F点からの経過時間が第2制限時間を越えた時
点で復元時間判定手段46が機能する。第2制限時間も、
タイマー36であらかじめ設定しておくことができる。
負荷を下げる場合には、もう一度前段階の負荷に戻し
ても良いし、前段階の負荷と現在の負荷との中間の値に
戻しても良い。
以上説明した動作をまとめると、第5図のフローチャ
ートのようになる。第3図のグラフに示したエージング
の例は、第5図において、所期設定段階(ステップ52)
と、基準圧力判定手段が機能して負荷が段階的に増加さ
れていく段階(ステップ54,56,58の繰返し)とを含むも
のであり、最後に負荷が解除されて(ステップ60)、自
動エージングが終了する。ステップ62〜70は、ガス放出
が多すぎて負荷を下げる場合の手順である。
[発明の効果] 以上説明したように本発明は、X線管の真空容器内の
圧力を真空計で検出し、その検出圧力に基づいて、X線
管の管電圧およびと管電流を制御するようにしたので、
作業者の手を煩わせずに、X線管の自動エージングが可
能となった。
より具体的には、負荷の増加または減少の判断のため
に、五つの判定基準を利用するしている。したがって、
特に、ガス放出が多すぎた場合、その現象を多角的な観
点から判定することができ、適切に負荷を下げることが
できて、放電などの不安定現象を事前に避けることがで
きる。従来の手動によるエージングではこのような多角
的な観点からの判定はまったく不可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、 第2図は制御装置の構成を示すブロック図、 第3図は圧力と負荷の時間経過を示すグラフ、 第4図は各種の判定基準を説明するための圧力−時間グ
ラフ、 第5図はこの実施例のフローチャートである。 10……X線管 12……真空容器 24……真空計 26……高圧電源 32……制御装置 36……タイマー 40……基準圧力判定手段 42……圧力上昇速度判定手段 44……監視圧力判定手段 46……上昇時間判定手段 48……復元時間判定手段 50……制御手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の構成要素を有する開放式X線管の自動
    エージング装置。 (a)X線管の真空容器内の圧力を検出する真空計。 (b)時間の経過を出力するタイマー。 (c)前記真空計に接続されて、前記検出圧力が所定の
    基準圧力を下回ったら出力信号を発生する基準圧力判定
    手段。 (d)前記真空計と前記タイマーに接続されて、前記検
    出圧力の上昇速度が所定の制限速度を越えたら出力信号
    を発生する圧力上昇速度判定手段。 (e)前記真空計に接続されて、前記検出圧力が所定の
    監視圧力を越えたら出力信号を発生する監視圧力判定手
    段。 (f)前記真空計と前記タイマーに接続されて、X線管
    の負荷を増加させた時点から前記検出圧力が極大値とな
    る時点までの上昇時間が、所定の第1制限時間を越えた
    ら、出力信号を発生する上昇時間判定手段。 (g)前記真空計と前記タイマーに接続されて、X線管
    の負荷を増加させた時点から前記検出圧力が再び前記基
    準圧力を下回る時点までの復元時間が、所定の第2制限
    時間を越えたら、出力信号を発生する復元時間判定手
    段。 (h)前記基準圧力判定手段からの出力信号を受けたと
    きにX線管の負荷を増加させる指令を出力し、前記圧力
    上昇速度判定手段と前記監視圧力判定手段と前記上昇時
    間判定手段と前記復元時間判定手段の任意の手段からの
    出力信号を受けたときにX線管の負荷を減少させる指令
    を出力する、制御手段。
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