JP4216394B2 - X-ray tube device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はX線を発生するX線管装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線管装置はX線を発生する装置で、医療用の診断装置など多くの用途に利用されている。
【0003】
ここで、従来のX線管装置について図3を参照して説明する。符号31はX線管を構成する真空外囲器で、真空外囲器31内の一方の側に陰極32が配置されている。陰極32は電子を放出するフィラメント32aや、フィラメント32aから放出された電子eを集束するグリッド電極32bなどから構成されている。また、陰極32と対向する位置に、電子eの衝突によってX線を発生する陽極33が配置されている。陰極32と陽極33はいずれも真空外囲器31によって機械的に支持され、かつ、電気的に絶縁されている。
【0004】
また、陰極32は第1電源34の負側端子に接続されている。第1電源34の正側端子は接地GNDに接続され、同時に、電流計35に接続されている。電流計35は第2電源36の負側端子に接続され、第2電源36の正側端子は陽極33に接続されている。
【0005】
上記した構成において、X線管が動作状態に入る場合、第1電源34および第2電源36によって陰極32と陽極33間に高電圧が印加される。このとき、フィラメント32eから電子eが放出され、グリッド電極32bで収束され、陽極33に衝突する。電子eの衝突で、陽極33からX線が発生する。
【0006】
また、X線管の陽極33に流れる管電流が電流計35で測定され、管電圧や管電流の制御によりX線管から発生されるX線エネルギーやX線量の制御などが行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のX線管装置の場合、その動作状態では、陰極32と陽極33間に所定の管電圧が印加され、真空外囲器31の壁面はある電位分布を持っている。そして、陰極32から放出された電子eが陽極33に衝突し、陽極33からX線が発生する。このとき、陽極33に衝突する際の散乱で、点線矢印Yに示すように電子流束の一部が真空外囲器31の表面に到達し、真空外囲器31が帯電する。
【0008】
真空外囲器31の帯電は、一定の動作条件下では安定した状態にある。しかし、発生するX線エネルギーやX線量を変化させるために、管電圧を変化させると、帯電状態が不安定になる。不安定な状態はある時間継続し、その間、たとえば真空外囲器31の内壁面に沿って電荷が移動し、陽極33に達する場合がある。
【0009】
このとき、電流計35には、真空外囲器31の内壁面に沿って移動する電荷による電流(ie )と、X線管の管電流(ia )とを合わせて、電流値(ie +ia )が検出される。この場合、電荷分による電流(ie )は、X線の発生には寄与しない。したがって、電流計35で測定された管電流をもとに、X線管の動作を制御すると、電荷分による電流(ie )が影響して、X線エネルギーやX線量など所定のX線出力が得られなくなる。
【0010】
この発明は、上記した欠点を解決するもので、安定なX線出力を得ることができるX線管装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電子を放出する陰極と、前記電子の照射でX線を発生し、接地された陽極と、前記陰極および前記陽極を機械的に支持し、かつ、電気的に絶縁し、前記陽極を支持する側が径の小さい径小部となっている真空外囲器と、負側端子が前記陰極に接続され、正側端子が接地に接続され、前記陰極と前記陽極間に電圧を印加する電源とを具備したX線管装置において、前記陽極と接地間に電流計を接続し、真空外囲器の前記径小部に金属製の環状捕捉電極を設け、この捕捉電極は前記電流計を介さずに接地に接続されたことを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態について図1を参照して説明する。
【0013】
符号11はX線管を構成する真空外囲器で、真空外囲器11はほぼ全体がガラスなどの絶縁物で形成されている。そして、真空外囲器11内の一方の側に陰極12が配置されている。陰極12は電子を放出するフィラメント12aや、フィラメント12aから放出された電子eを集束するグリッド電極12bなどから構成されている。また、陰極12と対向する位置に、電子eの衝突によってX線を発生する陽極13が配置されている。陰極12と陽極13はいずれも真空外囲器11によって機械的に支持され、かつ、電気的に絶縁されている。真空外囲器11は、陽極13を支持する側が径の小さい径小部11aとなっている。そして、陽極13を支持する部分に近い位置、たとえば陽極13の側方部分である径小部11aに、金属製の捕捉電極14が環状に設けられている。したがって、真空外囲器11を構成するガラス部分は捕捉電極14によって陰極12側と陽極13側に2分されている。
【0014】
また、陰極12は第1電源15の負側端子に接続されている。第1電源15の正側端子は接地GNDに接続され、同時に、電流計16に接続されている。また、電流計16は陽極13に接続されている。そして、捕捉電極14は第1電源15の正側端子に接続され、電流計16を介さずに接地GNDに接続されている。
【0015】
上記した構成において、X線管が動作状態に入る場合、第1電源15によって陰極12と陽極13間に高電圧が印加される。このとき、フィラメント12aから電子eが放出され、グリッド電極12bで収束され、陽極13に照射する。電子eの照射で、陽極13からX線が発生する。
【0016】
このとき、X線管は、陽極13に流れる管電流が電流計16で測定され、発生するX線エネルギーやX線量の制御などが行われる。
【0017】
上記した構成のX線管装置は、その動作状態では、陰極12と陽極13間に所定の管電圧が印加されている。このとき、真空外囲器11の内壁面はある電位分布を持っている。そして、陰極12から放出された電子eが陽極13に衝突すると、その一部が散乱し、点線矢印Yに示すように電子流束の一部が真空外囲器11の表面に到達し、真空外囲器11を帯電させる。
【0018】
この状態で、たとえばX線のエネルギーや量を変化させるために、管電圧を変化させると、真空外囲器11の帯電状態が不安定になり、真空外囲器11の内壁面に沿って電荷が、電位の高い陽極13方向に移動する。
【0019】
しかし、上記した構成の場合、真空外囲器11の一部に捕捉電極14が設けられている。そのため、真空外囲器11の内壁面に沿って移動する電荷による電流(ie )は、捕捉電極14で捕捉され、電流計16を通らず接地GND方向に流れる。したがって、電荷の移動による電流(ie )は電流計16で測定されない。
【0020】
その結果、電流計16では管電流(ia )のみが測定され、X線管の管電流安定化制御が正しく行われ、所望のX線出力が得られる。
【0021】
また、捕捉電極14が、陽極13の側方部分である真空外囲器11の径小部11aに設けられている。この場合、捕捉電極14が陽極13の近くに位置している。そのため、真空外囲器11の内壁面を移動する多くの電荷を捕捉電極14で捕捉でき、正しいX線管の管電流安定化制御が行われる。
【0022】
なお、上記した構成では、陽極13と捕捉電極14間に電源が接続されていない。この場合、陽極13と捕捉電極14間の電位差が小さく、陽極13と捕捉電極14間の放電発生が防止される。したがって、この構成は、陽極13を接地して動作させる場合に適している。
【0023】
次に、本発明の他の実施形態について図2を参照して説明する。図2では、図1に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0024】
この実施形態では、陽極13が第2電源21の正側端子に接続され、第2電源21の負側端子は電流計16に接続されている。また、電流計16と第1電源15との間が接地GNDに接続されている。そして、捕捉電極14と第2電源21の正側端子との間に、抵抗22と平滑コンデンサ23が並列に接続されている。なお、真空外囲器11の内壁面に帯電した電荷の移動によって、捕捉電極14に流れる電流(ie )は、通常、電荷がある程度蓄積した段階でパルス状に発生する。上記した構成によれば、電荷の移動による電流(ie )は平滑コンデンサ23の働きで平滑化される。そのため、電流計16で測定される電流の変化が小さく抑えられ、X線管の管電流安定化制御が正しく行われ、所望のX線出力が得られる。
【0025】
上記した構成の場合、捕捉電極14が抵抗22や平滑コンデンサ23を介して第2電源21の正側端子に接続されている。このため、陽極13と捕捉電極14間の電位差が小さくなり、陽極13と捕捉電極14間の放電の発生が防止される。
【0026】
したがって、この構成は、陽極13と接地間に電源が接続される場合などに適している。
【0027】
上記した構成によれば、管電圧などX線管の動作条件を変化させた場合などに発生する真空外囲器壁面の電荷の移動によるX線出力の変動を防止できる。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、安定なX線出力を得ることができるX線管装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を説明するための図で、概略の電気的な接続構成を示す図である。
【図2】この発明の他の実施形態を説明するための図で、概略の電気的な接続構成を示す図である。
【図3】従来例の概略の電気的な接続構成を示す図である。
【符号の説明】
11…真空外囲器
12…陰極
12a…フィラメント
12b…グリッド電極
13…陽極
14…捕捉電極
15…第1電源
16…電流計
21…第2電源
22…抵抗
23…コンデンサ
e…電子
GND…接地
ie …電荷の移動による電流
ia …管電流[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray tube apparatus that generates X-rays.
[0002]
[Prior art]
An X-ray tube apparatus is an apparatus that generates X-rays and is used in many applications such as medical diagnostic apparatuses.
[0003]
Here, a conventional X-ray tube apparatus will be described with reference to FIG.
[0004]
The
[0005]
In the above configuration, when the X-ray tube enters the operating state, a high voltage is applied between the
[0006]
Further, the tube current flowing through the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the conventional X-ray tube apparatus, in its operating state, a predetermined tube voltage is applied between the
[0008]
The charging of the
[0009]
At this time, the current value (ie + ia) is added to the
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described drawbacks and to provide an X-ray tube apparatus capable of obtaining a stable X-ray output.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
This invention includes a cathode for emitting electrons, X-rays generated in the irradiation of the electron, and an anode connected to ground, mechanically supporting said cathode and said anode, and electrically insulates the anode A vacuum envelope having a small diameter on the side supporting the negative electrode, a negative terminal connected to the cathode, a positive terminal connected to ground, and a voltage applied between the cathode and the anode In an X-ray tube apparatus having a power source, an ammeter is connected between the anode and the ground, and a metal annular capture electrode is provided in the small diameter portion of the vacuum envelope, and the capture electrode is connected to the ammeter. It is characterized by being connected to the ground without being interposed .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0013]
[0014]
The
[0015]
In the above configuration, when the X-ray tube enters the operating state, a high voltage is applied between the
[0016]
At this time, in the X-ray tube, the tube current flowing through the
[0017]
In the X-ray tube apparatus having the above-described configuration, a predetermined tube voltage is applied between the
[0018]
In this state, for example, if the tube voltage is changed in order to change the energy or amount of X-rays, the charged state of the
[0019]
However, in the case of the configuration described above, the
[0020]
As a result, the
[0021]
Further, the
[0022]
In the configuration described above, a power source is not connected between the
[0023]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0024]
In this embodiment, the
[0025]
In the case of the configuration described above, the
[0026]
Therefore, this configuration is suitable when a power source is connected between the
[0027]
According to the configuration described above, fluctuations in the X-ray output due to the movement of charges on the wall surface of the vacuum envelope, which occurs when the operating conditions of the X-ray tube such as the tube voltage are changed, can be prevented.
[0028]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the X-ray tube apparatus which can obtain a stable X-ray output is realizable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention and showing a schematic electrical connection configuration;
FIG. 2 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention and showing a schematic electrical connection configuration;
FIG. 3 is a diagram showing a schematic electrical connection configuration of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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