JP3989591B2 - Ｘ線装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護用管ハウジングの中に配置されたＸ線管を有するＸ線源と、Ｘ線管の陰極に接続され、保護用管ハウジングの中に収容されるフィラメント変換器とを含むＸ線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の種類のＸ線装置は、ドイツ国特許出願第４２ ０１ ６１６号によって既知である。そのフィラメント変換器は、例えばフェライトコアを含むブッシング変圧器の一種として構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フェライトコアを含むフィラメント変圧器として構成されフィラメント変換器は、概して容量が大きく、そのためこのようなフィラメント変換器は、Ｘ線源の構造を変更することなしには、従来のＸ線管を有するＸ線源の保護用管ハウジングの中に設けることはできない。
【０００４】
従って、本発明は、Ｘ線装置の構造の大きな変更を必要とすることなく、様々な従来のＸ線装置の保護用管ハウジングの中でフィラメント変換器の一体化を可能にする段階を提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明によって、フィラメント変換器は、コアレスフィラメント変圧器を含み、フィラメント変圧器の１次コイルは、フィラメント変圧器の２次コイルと同軸になるよう配置され、コイルはキャリアを囲むという点により達成される。
【０００６】
本発明によるフィラメント変換器の構造、特に変圧器のコアが無いことにより、フィラメント変換器は、従来のＸ線管の場合においても、その形状及び大きさの大きな変更を必要とすることなく、保護用管ハウジングの中に収容されうる。空間はまた、コイルが互いに同軸になるよう配置されることと、キャリアの周辺に配置されることによっても、節約される。コアが無いことにより、フィラメント変換器はまた、例えばＸ線源の中の所定の空間といった保護用管ハウジングの中の様々な場所に配置され、はめ込まれうる。最終的に、コアの省略及びフィラメント変圧器のコイルの間のより簡単な絶縁材の使用により費用が節約される。
【０００７】
本発明の望ましい実施例では、キャリアは、Ｘ線管のネック或いはＸ線管が高圧発生機からの高い電圧を受ける高圧接続ソケットによって形成され、１次コイルは同軸的に２次コイルを囲む。管のネックは高圧接続ソケットと同様に、概して回転対称な構造を有し、コイルのキャリアとして作用するのに特に適している。フィラメント電流を陰極へと供給する２次コイルは、同時に陰極の高圧電位を通すため、２次コイルは望ましくは管のネック或いは高圧接続ソケットを直接囲むが、それに反して絶縁の理由で、低圧電位を通す１次コイルは、２次コイルを隙間と共に囲むか、或いは絶縁材によって隔てられている。この配置は、特に多量の空間を節約し、従来のＸ線源に対しても使用されうる。
【０００８】
本発明によるＸ線装置の更なる実施例は、コアレスフィラメント変圧器として構成され、２つのフィラメント変圧器の１次コイル及び２次コイルは共通のキャリアを囲む、２つのフィラメント変換器を含む。
Ｘ線管は、しばしば大きな焦点と小さな焦点とを調節するための２つの陰極エレメントからなる。これらの２つの陰極エレメントの夫々に対して、コイルが、望ましくは管のネック或いは高圧接続ソケットである共通のキャリアを囲む、夫々のフィラメント変圧器が設けられている。
【０００９】
本発明によるＸ線装置の実施例は、管の外乱の補償手段を含む。特に魅力的なことは、高圧発生機からＸ線管の陰極へ高い電圧を供給するための減衰された高圧ケーブルの使用である。このような減衰された高圧ケーブルは、引用されたドイツ国特許出願第４２ ０１ ６１６号によって既知であるが、Ｘ線源の中のフィラメント変換器の一体化の後にのみ、従来のＸ線装置において使用されうる。このような減衰された高圧ケーブルはまた、Ｘ線管の陽極に対して高い電圧を供給するためにも使用され、Ｘ線管の中の破壊による進行波の強い減衰を可能にする。このことは、Ｘ線の外乱の際の電磁両立性の実質的な改善を提供し、Ｘ線管或いは高圧発生機に損傷を与える危険を減少させる。
【００１０】
本発明によるＸ線装置の更なる実施例は、フィラメント変圧器の漂遊磁界損失を減少させるための補償回路を含む。（例えばフェライト或いは鉄のコアの）変圧器コアレス変圧器は、強い漂遊磁界を有し、この作用のために実質的な反作用力が供給されねばならず、作用のために実質的により高い電圧及び／又は電流が必要とされる。これらの損失は、しかしながら適当な補償回路により実質的に減少されうる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を、以下図面を参照して詳述する。図１に示されるＸ線装置は、保護用管ハウジング１の中に収容されたＸ線管２を有するＸ線源を含む。従来の構造の陰極ブロック３及び回転陽極４は、Ｘ線管２の中に設けられている。２つの異なる焦点の大きさを得るために、陰極ブロックは、本例では２つの別々のフィラメント変換器によって動力を供給された２つの陰極エレメント（図示せず）からなる。フィラメント電流は、第１のフィラメント変換器からの導線６１及び６２と、第２のフィラメント変換器からの導線７１及び７２とを通じて陰極エレメントに対して与えられる。導線６１，６２，７１，７２は、管のネック５を通じてＸ線管に対して与えられる。ネックにおいては、高圧供給導線８が設けられており、陰極エレメントはそれを通して、地面に対して−７５ｋＶの負の高い電圧を受ける。管のネック５から離れているＸ線管２の端においては、更なる高圧供給導線９が設けられており、陽極はそれを通して、地面に対して＋７５ｋＶの正の高い電圧を受ける。保護用管ハウジング１には、Ｘ線管２への高い電圧の供給のための２つの高圧接続ソケット１０及び１１が設けられている。高圧発生機（図示せず）によって発生する＋７５ｋＶ及び−７５ｋＶの高い電圧をＸ線源に対して供給する高圧ケーブルは、高圧入力１２及び１３を通じて高圧接続ソケット１０及び１１に接続する。
【００１２】
２つの陰極エレメントの夫々に対して、別々のフィラメント変換器が設けられている。両方のフィラメント変換器は、同様のコアレスフィラメント変圧器、即ちフェライト或いは鉄のコアレス変圧器であり、夫々の変圧器は夫々１次コイル１４及び１６と２次コイル１５及び１７からなる。第１のフィラメント変圧器の１次コイル１４は、第１のフィラメント変圧器の２次コイル１５の周りに同軸的に配置される。２次コイル１５は、キャリアとして動作する高圧接続ソケット１０の周りに配置される。同様に、第２のフィラメント変圧器の１次コイル１６は、それの２次コイル１７の周りに同軸的に配置され、２次コイル１７は、高圧接続ソケット１０の周りに配置される。１次コイル１４は、供給導線１８及び１９を通じ、また１次コイル１６は、供給導線２０及び２１を通じて供給される。フィラメント電流端子２２は、１次コイル１４及び１６を供給するために、保護用管ハウジング１に設けられる。第１のフィラメント変圧器の２次コイル１５のフィラメント電流は、導線６１及び６２を通じて、例えば小さな焦点を得るために、第１の陰極エレメントに対して印加される。導線７１及び７２を通じて、第２の陰極エレメントに対して、例えば大きな焦点を得るために、第２のフィラメント変換器の２次コイル１７からのフィラメント電流が供給される。
【００１３】
既知のＸ線装置のフィラメント変換器は、フェライトコアを有する。変圧器を有するこのようなフィラメント変換器は、その容量により、Ｘ線管及び／又は保護用管ハウジングの形状の変更なしには、この種類のＸ線装置の保護用管ハウジングの中には収容できない。本発明によるフェライト或いは鉄のコアレスフィラメント変換器の構造は、しかしながらこのような組入れを可能にする。本発明は、その周りにフィラメント変換器のコイル１４乃至１７が、例えばスリップオン方式によって簡単な、空間を節約した方法で同軸的に配置されるような高圧接続ソケット１０の回転対称の構造を使用する。
【００１４】
変圧器のコアレスフィラメント変換器を使用することの更なる利点は、このようなフィラメント変換器では、非線形の性質の全てのコアに関する損失は避けられる。フィラメント変換器の精密度と再生可能性は、従って実質的に高められる。更に、本実施例は、あまり高価ではなく、熱の損失もまたより少ない。
図２は、更なる実施例を示す。そこでは、１次コイル１４及び１６と、２次コイル１５及び１７とは、この場合はキャリアの役目をするＸ線管２の管のネック５の周りに配置される。本実施例はまた、示される方法でフィラメント変換器を保護用管ハウジング１に設けることを可能にするためには、Ｘ線管２或いは保護用管ハウジング１の形状を変更することを必要としない。
【００１５】
図３は、図１に従って配置されたフィラメント変換器を有する高圧接続ソケット１０を、より大きな縮尺で示す。１次コイル１４及び１６は、夫々１次巻き線１４１及び１６１からなり、夫々１次コイル巻型１４２及び１６２に巻かれる。２次コイル１５及び１７は、夫々２次巻き線１５２及び１７２からなり、夫々２次コイル巻型１５２及び１７２に巻かれる。２次巻き線１５２及び１７２は、２次コイル１５及び１７の２次巻き線１５１及び１７１と、１次コイル１４及び１６の１次巻き線１４１及び１６１との間に、例えば６ｍｍの幾ミリメートルかの空気の隙間が存在するように構成される。これは、２次コイル１５及び１７が、導線８を通って陰極に印加される高い電圧（−７５ｋＶ）を通すため、絶縁のために必要である。毎回、２次コイル１５及び１７から陰極エレメントへの導線６１，６２或いは７１，７２のうちの１つは、陽極側において導線８に接続する。
【００１６】
存在しうる更なる絶縁及び据え付け部は、図３の明確さのために、省略されている。
既知のＸ線装置では、フィラメント変換器は、Ｘ線管のための高い電流を発生する高圧変圧器と共に、保護用管ハウジングの外側の高圧発生機に設けられている。次にフィラメント電流は、共通のケーブルを通じてＸ線源に対して印加される。本発明は、フィラメント変換器は様々な大きさと構造のＸ線源の中に収容されうるように構成されることによる様々な種類のＸ線源に対して、ドイツ国特許出願第４２ ０１ ６１６号に示される減衰した高圧ケーブルの使用を可能にし、それはＸ線源に一体化されたフィラメント変換器の場合には、高圧発生機からＸ線源に対しては、陰極に対する高い電圧のみが印加されねばならないからである。減衰した高圧ケーブルは次に、管の外乱によって引き起こされうる、Ｘ線管から高圧発生機に対する進行波は、強く減衰され、それにより管の運転寿命は増加するという追加的な利点を有する。更に、ディコンディショニングの場合には、陽極の自己矯正が達成されうる。
【００１７】
Ｘ線源の管電流はフィラメント変圧器の１次電流を通じて制御され、フィラメント変換器の第２の電流はフィラメント変圧器の変圧比を通じて調節されるため、変圧比の線形性及び時間の不変性の点では厳しい必要条件が課される。補償回路は、これらの厳しい必要条件を満たすため、そしてフィラメント変圧器の負荷インピーダンスから独立の電流変圧比を調節するために設けられる。陰極エレメントは、（抵抗性であり、容量性である）導線と同様に、フィラメント変圧器の負荷インピーダンスに寄与する。更に、補償回路はまた、作動周波数の変動及び近隣の金属部で連結する漂遊磁界による損失及びフィラメント変圧器の更なる漂遊磁界損失を実質的に補償する。
【００１８】
図４は、そのようなフィラメント変圧器の補償回路を示す。補償回路は、１次の側において直列補償を、２次の側において並列補償を有する。１次の側（即ち発生機側）において、容量Ｃ₁ 及び抵抗Ｒ₁ は、図３の１次コイル１４と対応する１次巻き線Ｌ₁₄と直列に接続する。容量Ｃ₁ は、共振補償回路の容量を示し、抵抗Ｒ₁ は、本質的に１次コイルＬ₁₄の巻き線抵抗を示す。２次の側では、容量Ｃ₂ の平行接続とともに抵抗Ｒ₂ 及び負荷抵抗Ｒ_L は、図３の２次回路１５と対応する２次巻き線Ｌ₁₅と直列に接続する。抵抗Ｒ₂ は、本質的に２次コイルＬ₁₅の巻き線抵抗を示し、容量Ｃ₂ は、本質的に巻き線抵抗及び２次コイルＬ₁₅から陰極エレメントへの導線の間に存在する容量によって増加した、共振補償回路の容量を示す。
【００１９】
強い漂遊磁界を有する変圧器の運転のためには、実質的な無効電力が発生するため、補償が必要である。適当な連結を有する変圧器と比較して、漂遊磁界を有する変圧器の運転のためには、実質的により高い電圧及び電流が必要とされる。それを避けるためには、発生機はこれらの電流及び電圧を負荷されなくてはならず、共振容量（即ち補償容量）を使用することは有意義である。図４に示される補償回路は、１次の側における直列補償が電流負荷と、従って所与の容量値を調節するためにおそらく要求されるであろう補償容量の費用とを減少させるため、特に魅力的な解法を構成する。抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ 及び容量Ｃ₁ ，Ｃ₂ は、電流変圧比が実質的に負荷抵抗Ｒ_L から独立し、また最小の無効電力が必要とされるように選択されるべきである。このために、変圧器は既知の方法により適当に割り当てられ、容量は適当に選択される。
【００２０】
図５は、本発明によるフィラメント変換器の更なる他の実施例を示す。フィラメント変換器はここでは、ほぼ同じ直径を有し、逆に配置された位置の高圧接続ソケット１０の周りに配置される、１つの１次コイル１４及び１つの２次コイル１５のみを含む。高圧電位を通す２次コイル１５の２次巻き線は、３つの側面の絶縁材５０によって囲まれ、この絶縁材は、主に１次コイル１４を２次コイル１５から絶縁するのに役立つが、２次コイル１５のコイル巻型としても役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線装置の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明によるＸ線装置の第２の実施例を示す図である。
【図３】拡大縮尺による、図１に示されるＸ線装置の中のフィラメント変換器を示す図である。
【図４】本発明によるＸ線装置の中で使用される補償回路を示す図である。
【図５】本発明によるフィラメント変換器の更なる実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 保護用管ハウジング
２ 陰極ブロック
３ 回転陽極
４ 陽極
５ 管のネック
８，９ 高圧供給導線
１０，１１ 高圧接続ソケット
１２，１３ 高圧入力
１４，１６ １次コイル
１５，１７ ２次コイル
１８，１９ 供給導線
２０，２１ 供給導線
２２ フィラメント電流端子
５０ 絶縁材
６１，６２ 第１のフィラメント変換器からの導線
７１，７２ 第２のフィラメント変換器からの導線
１４１，１６１ １次巻き線
１４２，１６２ １次コイル巻型
１５１，１５２ ２次巻き線
１７１，１７２ ２次コイル巻型

Claims (5)

1. 保護用管ハウジング（１）の中に配置されたＸ線管（２）を有するＸ線源と、Ｘ線管の陰極（３）に接続され、保護用管ハウジング（１）の中に収容されるフィラメント変換器とを含むＸ線装置であって、フィラメント変換器は、コアレスフィラメント変圧器（１４，１５，１６，１７）を含み、フィラメント変圧器の１次コイル（１４，１６）は、フィラメント変圧器の２次コイル（１５，１７）と同軸になるよう配置され、コイル（１４，１５，１６，１７）はキャリア（５，１０）を囲むことを特徴とするＸ線装置。
2. キャリアは、Ｘ線管（２）のネック（５）或いはＸ線管（２）が高圧発生機からの高い電圧を受ける高圧接続ソケット（１０）によって形成され、１次コイル（１４，１６）は同軸的に２次コイル（１５，１７）を囲むことを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
3. Ｘ線装置は、コアレスフィラメント変圧器として構成される２つのフィラメント変換器を含み、２つのフィラメント変圧器の１次コイル（１４，１６）及び２次コイル（１５，１７）は共通のキャリア（５，１０）を囲むことを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線装置。
4. Ｘ線装置は、管の外乱の補償手段を含むことを特徴とする上記請求項のうちのいずれか１項記載のＸ線装置。
5. Ｘ線装置は、フィラメント変圧器の漂遊磁界損失を減少させるための補償回路を含むことを特徴とする上記請求項のうちのいずれか１項記載のＸ線装置。

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