JP4541536B2 - 放電検出回路。 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光Ｘ線分析装置に用いるＸ線発生系の放電検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管に印加されるる管電圧はＸ線管用高電圧電源の出力を高耐圧の高抵抗器で抵抗分割してモニタできる。この方法によって得られる管電圧に比例した電圧、即ち管電圧モニタ値の急峻な降下を検出することにより、放電現象の有無を判断していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
管電圧モニタ出力はＸ線由来の高周波ノイズを除去するために受動フィルタ回路を通って微分回路に入力され、この微分回路の出力電圧値と一定の基準電圧値がコンパレータで比較されることによって管電圧モニタ出力値の急峻な降下が検出されていた。しかし管電圧モニタ出力値の降下の度合いは一定しておらず、微分回路の定数設定や基準電圧値の設定が困難である。微分時定数を小さめに設定したり、基準電圧値を高めに設定しすぎると管電圧モニタ出力値の降下が比較的穏やかな場合には放電現象を捉えることができない。放電現象が検出されずに長期間持続する場合には、高圧回路に過大電流が流れ高圧コネクタや高電圧電源等に損傷を与える可能性がある。また、放電が持続する間に装置内を流れる高周波電流が、電子回路の動作に悪影響を与えたり、電子部品に損傷を与える可能性もある。逆に微分時定数を大きめに設定したり、基準電圧値を低めに設定した場合には、放電現象ではないちょっとした管電圧の揺らぎでも放電現象として誤って検出するおそれがある。また、蛍光Ｘ線分析装置の中には様々な電気、電子部品が動作しており、それらが原因となり発生したサージなどが管電圧モニタに重畳すると、微分回路手前のフィルタ回路では除去できずに放電現象発生と誤って判断される場合もある。このように過敏に管電圧モニタ出力値の変化に反応する場合には、安全回路が頻繁に働きＸ線の発生が都度停止されることにより蛍光Ｘ線分析装置の測定スループットが低下する。
【０００４】
そこで、本発明の目的はノイズによる誤動作を防止し、しかも確実に動作する放電検出回路を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、Ｘ線管と、Ｘ線管に印加する高電圧を発生する電源手段と、Ｘ線管に印加される管電圧を検出する管電圧検出手段と、管電圧検出手段の出力信号を微分する微分回路と、微分回路の出力信号の極性を判別するゼロクロス型コンパレータと、ゼロクロス型コンパレータから出力されるパルスをトリガとして一定周期のワンショットパルスを発生する再トリガ可能なワンショットパルス発生回路と、ワンショットパルス発生回路からのワンショットパルスを動作許可信号として入力し、動作許可状態にある期間にゼロクロス型コンパレータから出力されるパルスをカウントするカウンタと、カウンタのキャリー出力を受けて前記電源手段に高電圧の発生の停止を指示するＸ線遮断手段と、カウンタのキャリー出力を受けて放電現象の発生事実を表示する表示手段により放電検出回路を構成する。
【０００６】
この構成によりＸ線発生系に生じた放電現象はパルス列で表わされる。そしてこのパルスをトリガとして一定周期のワンショットパルスを発生してカウンタへ動作許可信号が与えられる。カウンタは動作許可が与えられている期間に入力されるパルス数をカウントし、このパルス数が既定値に達した時にキャリーを出力する。このキャリー出力を受けた表示手段は放電現象の事実を装置の使用者に表示する。同時にこのキャリー出力を受けたＸ線遮断手段は電源手段の高電圧出力をＯＦＦするように指示する。前記ワンショットパルス発生回路は再トリガ可能であるので、パルス列が設定期間内に続けて発生している場合にはカウンタの動作許可信号を出し続ける。逆にパルスが単発的にしか発生しない場合には設定期間経過後にカウンタはすぐリセットされるので、カウントアップに至らない。したがって持続性のある放電現象のみを検出し放電が装置に致命的な障害を与えることを防止する。
【０００７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の構成図である。蛍光Ｘ線分析装置においては、Ｘ線の発生のためにＸ線管に５ｋＶから５０ｋＶ程度の高電圧が印加される。Ｘ線管１はＸ線の遮蔽保護が施されたハウジングの中に絶縁油に浸された状態で設置され、高電圧は電源ユニットから高圧ケーブルを介して供給される。あるいは電源のドライバ部分もＸ線管と共にハウジングに収納される場合も有る。Ｘ線管１に印加される高電圧は電源ユニットの出力電圧を高耐圧の抵抗器で抵抗分割されて取り出される。そしてこれをＸ線由来の高周波ノイズを除去するための受動フィルタ回路を通して得られた電圧の値を抵抗分割比から逆算してＸ線管１に印加される高電圧の値を求めることができる。
【０００８】
この抵抗や受動フィルタから構成される管電圧モニタ回路は通常電源ユニットに含まれることが多いが、本実施例では電源手段２と管電圧検出手段３というように機能によって分離する表現を採った。放電現象はＸ線管内のグロー放電、Ｘ線管とハウジング壁間の放電、高圧ケーブル接続部分の放電等何種類かの形態があるが、例えばＸ線管とハウジング壁間の放電現象が一度発生すると、絶縁油中に放電パスが生じ、以降この放電パスを通じて連続的に放電現象が続き、ついには電源ユニットや高圧ケーブルに損傷を与えることになる。また放電により装置の至る所に高周波電流が流れ、電子部品に誤動作を生じさせたり、素子を破壊に至らしめたりする。仮に装置に損傷を与えなかったとしても一度大きな放電をした発生系は以降正常動作に復帰しない。装置として重要なのはこの致命的な放電現象を確実に検知し、その事実を表示することと、この放電現象による被害を最小限に食い止めるためにＸ線管への電源の供給を早期に遮断することである。
【０００９】
Ｘ線管とハウジング壁間の放電あるいは高圧ケーブル接続部分での放電時の管電圧モニタ出力電圧を見ると図２に示すような特徴的な波形が観測される。電圧が急峻にグランドレベルにまで落ち込み、その後また上昇し、また急峻に落ち込むというように数十ｍ秒周期で上下を繰り返す。どこまでの電圧値まで上昇したら落ち込むのかというのは一定しないが上下動する傾向は確実なのでこの管電圧モニタ電圧を一旦微分回路４で微分した後ゼロクロス型コンパレータ５で電圧の上下動をパルス列に変換する。ゼロクロス型コンパレータ５から出力されるパルス列はカウンタ７に入力され計数される。
【００１０】
一方でこのパルス列はワンショットパルス発生回路６のトリガ入力にもなっている。このワンショットパルス発生回路６の出力はカウンタ７のリセット入力に接続されており、通常はカウンタ７に対してリセット信号を与えている。放電が生じパルス列がワンショットパルス発生回路６に入力されるとトリガが掛かり、その結果予め設定された期間τだけカウンタ７へのリセット信号を無効にし、カウンタ７の計数動作を許可する。ワンショットパルス発生回路６は再トリガ可能な構成となっており、設定された期間内に再びパルスが入力されるとそこからまたあらためて設定期間カウンタ７のリセットを無効にするような動作を継続する。カウンタ７には予めカウントアップする計数が定められており、リセット無効期間すなわち動作許可期間内に入力するパルスの数が該計数に達した時にキャリーが出力される。従ってワンショットパルス発生回路６で設定された期間τ内に複数のパルスが連続してカウンタ７に入力されるような状況が続いた時にのみカウンタ７がカウントアップする。このケースを図３に示す。
【００１１】
図３の例ではカウンタ７のカウントアップする計数を５としている。また、パルス入力はあるがカウンタ７がカウントアップしないケースを図４に示す。これは電源ユニットになんらかの異常が起き管電圧が一瞬急峻に揺らいだり、Ｘ線発生系の性能にほとんど影響を与えないような軽微な放電現象が単発的に現れた場合等に相当する。カウンタ７がカウントアップして出力されたキャリー出力は表示手段９に送られる。表示手段９はランプ等の光学的手段やパソコンの画面表示等で実現され、装置のＸ線発生系において致命的な放電現象が生じたことを使用者に知らせるものである。カウンタ７からのキャリー出力はＸ線遮断手段８にも伝えられる。Ｘ線遮断手段８は電源手段２に対して高電圧の発生を停止するよう作用し、装置の保護をする。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は、Ｘ線管に印加される管電圧を検出する管電圧検出手段の出力を微分回路で微分し、その出力の極性をゼロクロス型コンパレータで判別して得られたパルスをワンショットパルス発生回路とカウンタへ入力し、ワンショットパルス発生回路の出力によりカウンタに動作許可が与えられている期間に入力されるパルス数をカウントし、このパルス数が既定値に達した時にカウンタから出力されたキャリーを受けて表示手段が放電現象の事実を装置の使用者に表示し、これと同時にこのキャリー出力を受けたＸ線遮断手段が電源手段の高電圧出力をＯＦＦするように指示する構成を有することによって、長期間にわたり持続するような致命的な放電現象の発生のみを確実に検出し、Ｘ線の遮断動作を実現することを可能にする。これによって装置の故障の拡大を防止するという効果を有する。また、装置の性能に影響を与えない程度の不安定現象が発生する度にＸ線が遮断されることによる測定のスループット低下を防止する効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電検出回路の構成を示す図である。
【図２】放電時の管電圧モニタ波形を示す図である。
【図３】本発明の実施例の中のカウンタがカウントアップする場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施例の中のカウンタがカウントアップしない場合の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ Ｘ線管
２ 電源手段
３ 管電圧検出手段
４ 微分回路
５ ゼロクロス型コンパレータ
６ ワンショットパルス発生回路
７ カウンタ
８ Ｘ線遮断手段
９ 表示手段

Claims (1)

1. Ｘ線管１と、Ｘ線管１に印加する高電圧を発生する電源手段２と、Ｘ線管１に印加される管電圧を検出する管電圧検出手段３と、管電圧検出手段３の出力信号を微分する微分回路４と、微分回路４の出力信号の極性を判別するゼロクロス型コンパレータ５と、ゼロクロス型コンパレータ５から出力されるパルスをトリガとして一定周期のワンショットパルスを発生する再トリガ可能なワンショットパルス発生回路６と、ワンショットパルス発生回路６からのワンショットパルスを動作許可信号として入力し、動作許可状態にある期間にゼロクロス型コンパレータ５から出力されるパルスをカウントするカウンタ７と、カウンタ７のキャリー出力を受けて電源手段２に高電圧の発生の停止を指示するＸ線遮断手段８と、カウンタ７のキャリー出力を受けて放電現象の発生事実を表示する表示手段９を有することを特徴とする放電検出回路。

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