JP5985837B2 - Ｘ線照射源及びｘ線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線照射源及びＸ線照射装置に関する。

従来、Ｘ線を発生させるＸ線管を有する複数のＸ線照射ユニット（Ｘ線照射源）を備えたＸ線照射装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このようなＸ線照射装置は、例えば、空気等の気体にＸ線を照射してイオンガスを生成し、対象物の除電を行う除電装置として用いられる。除電装置としてのＸ線照射装置は、ＩＣ（集積回路）、ＬＣＤ（液晶表示装置）、又はＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等の製造を始めとした幅広い分野で採用されている。

このようなＸ線照射装置に用いられるＸ線管には寿命が存在する。このため、寿命となったＸ線管を随時交換していく必要がある。寿命となったＸ線管の存在を見落とさずに交換するには、Ｘ線管の寿命を外部に報知する手段を付加することが有効である。

寿命を報知する技術としては、Ｘ線管の動作時間が基準時間を越えたときにＸ線管が寿命となったと判断し、モニタ表示、光、又は音によって警告を発するＸ線画像診断装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−３３８９６５号公報 特開２００３−５１３９７号公報

特許文献１に記載されたＸ線照射装置において、寿命となったＸ線管を交換するときには、交換作業時の安全を確保するために、Ｘ線照射装置の電源を切り、Ｘ線管の動作を完全に停止させる必要がある。これに対し、特許文献２に記載された技術では、電源が切られると、寿命を報知する手段にも電力が供給されなくなるため、電源が切られた後に寿命の報知を継続させることが困難である。つまり、電源と接続している場合には寿命の報知が可能だが、電源が切られた場合には寿命の報知ができないというように、電源からの給電状況によって、寿命の報知の可否が発生する。

Ｘ線照射装置の電源が切られた後に、Ｘ線管の寿命の報知を継続させることができないと、いずれのＸ線照射ユニットのＸ線管が交換対象であるのかを作業現場で識別することができない。仮に、Ｘ線照射装置の電源を切る前に、いずれのＸ線管（又はＸ線照射ユニット）が交換対象であるのかを記録しておいたとしても、作業現場での識別は容易ではない場合もあり、Ｘ線管の交換作業が煩雑となる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、電源からの給電状況に係わらず、Ｘ線管の寿命の報知を確実に行うことができるＸ線照射源及びＸ線照射装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線照射装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管と、Ｘ線管の寿命を検知する寿命検知回路と、寿命検知回路によって寿命が検知されたことを外部に表示する表示回路と、を備えるＸ線照射源であって、寿命検知回路は、寿命を検知したときに表示回路に電力を供給する寿命報知出力部を有し、表示回路は、寿命報知出力部から供給された電力によって発光する発光素子と、発光素子に対して並列に接続され、寿命報知出力部から供給された電力を受けて蓄電されるコンデンサと、を有することを特徴とする。

このようなＸ線照射源によれば、寿命検知回路によってＸ線管の寿命が検知された場合に、寿命報知出力部によって寿命表示回路に電力が供給され、発光素子が発光することによって外部にＸ線発生源の寿命が報知される。更に、このＸ線照射源では、寿命報知出力部から供給された電力を受けてコンデンサが蓄電される。従って、Ｘ線照射源の電源が切られた場合でも、コンデンサに蓄積されていた電力によって発光素子の発光が継続するため、Ｘ線管の寿命の報知を確実に行うことができる。

ここで、寿命報知出力部から表示回路に向かう一方向に電流を通す整流素子を更に備えることが好ましい。この場合、コンデンサに蓄積されていた電力が、Ｘ線照射源の電源が切られた後に寿命検知回路を通して放電されることを防止し、発光素子を確実に発光させることができる。

また、外部接続用の出力端子を更に備え、寿命報知出力部は、表示回路に電力を供給すると共に、出力端子にＸ線管の寿命に関する寿命報知信号を出力することが好ましい。この場合、寿命を報知する手段を有する外部機器を出力端子に接続し、外部機器を通してＸ線管の寿命を報知することができる。

また、寿命報知出力部から出力端子に向かう一方向に電流を通す整流素子を更に備えることが好ましい。この場合、出力端子に接続された外部機器で発生した電力が、寿命報知出力部を経て表示回路に流入することが防止される。これにより、寿命が検知されていないときに発光素子が発光してしまうことを確実に防止することができる。

また、寿命検知回路は、Ｘ線管の駆動電流の値と予め設定された閾値とを比較し、駆動電流の値と閾値との大小関係に基づいてＸ線管の寿命を検知することが好ましい。また、寿命検知回路は、Ｘ線管の駆動電圧の値と予め設定された閾値とを比較し、駆動電圧の値と閾値との大小関係に基づいてＸ線管の寿命を検知することも好ましい。この場合、一律な基準に基づいて、Ｘ線管の寿命を明確に検知することができる。

また、寿命検知回路は、Ｘ線管の寿命が検知されていないときに、表示回路に電力を供給する非寿命報知出力部を更に有し、表示回路は、非寿命報知出力部から供給された電力によって発光する発光素子を更に有することが好ましい。この場合、Ｘ線管の寿命が検知されていないときには、非寿命報知出力部から供給された電力で発光する発光素子によってＸ線管の駆動を報知することができる。

また、コンデンサは、電気二重層コンデンサであることが好ましい。この場合、コンデンサの蓄電効率が高くなる。このため、短い時間で多くの電力がコンデンサに蓄積され、Ｘ線照射源の電源が切られた後に発光素子をより長時間発光させることができる。

本発明に係るＸ線照射装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管と、Ｘ線管の寿命を検知する寿命検知回路と、寿命検知回路によって寿命が検知されたことを外部に表示する表示回路と、を有する複数のＸ線照射源と、Ｘ線照射源を制御する制御回路を有するコントローラと、を備えたＸ線照射装置であって、寿命検知回路は、寿命を検知したときに表示回路に電力を供給する寿命報知出力部を有し、表示回路は、寿命報知出力部から供給された電力によって発光する発光素子と、発光素子に対して並列に接続され、寿命報知出力部から供給された電力を受けて蓄電されるコンデンサと、を有することを特徴とする。

このようなＸ線照射装置によれば、寿命検知回路によってＸ線管の寿命が検知された場合に、寿命報知出力部によって寿命表示回路に電力が供給され、発光素子が発光することによって外部にＸ線管の寿命が報知される。更に、このＸ線照射装置では、寿命報知出力部から供給された電力を受けてコンデンサが蓄電される。従って、Ｘ線照射装置の電源が切られた場合でも、コンデンサに蓄積されていた電力によって発光素子の発光が継続するため、Ｘ線管の寿命の報知を確実に行うことができる。これにより、Ｘ線照射装置の電源が切られた後にも、いずれのＸ線照射源のＸ線管が交換対象であるのかを識別することができる。

本発明に係るＸ線照射源及びＸ線照射装置によれば、電源からの給電状況に係わらず、Ｘ線管の寿命の報知を確実に行うことができる。

本発明に係るＸ線照射ユニット（Ｘ線照射源）を含んで構成されるＸ線照射装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示したＸ線照射装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。 図１に示したＸ線照射ユニットの斜視図である。 図３に示したＸ線照射ユニットの平面図である。 図４中のＶ線矢視図である。 図４中のＶＩ線矢視図である。 図４中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図１に示したＸ線照射装置の概略回路図である。 図１に示したＸ線照射ユニットの回路図である。 図１に示したＸ線照射装置の動作手順を示すフローチャートである。 Ｘ線照射ユニットの変形例を示す回路図である。 Ｘ線照射ユニットの他の変形例を示す回路図である。 図１２に示したＸ線照射ユニットを含んで構成されるＸ線照射装置の動作手順を示すフローチャートである。 Ｘ線照射ユニットの他の変形例を示す回路図である。 寿命表示窓の他の配置例を示す図である。 寿命表示窓の他の配置例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るＸ線照射源及びＸ線照射装置の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係るＸ線照射ユニット（Ｘ線照射源）を含んで構成されるＸ線照射装置の一実施形態を示す斜視図である。同図に示すＸ線照射装置１は、例えば大型ガラス等を取り扱う製造ラインにおいてクリーンルーム等に設置され、Ｘ線の照射によって大型ガラス等の除電を行うフォトイオナイザ（光照射式除電装置）として構成されている。

このＸ線照射装置１は、Ｘ線を照射する複数のＸ線照射ユニット（Ｘ線照射源）３と、Ｘ線照射ユニット３を制御するコントローラ４と、Ｘ線照射ユニット３を並べて保持するレール部材２とを備えて構成されている。レール部材２は、断面略コの字状のチャネル部２ａと、チャネル部２ａの幅方向の両端部から側方に突出するフランジ部２ｂ，２ｂとを有している。レール部材２は、例えば金属によって形成されており、複数のＸ線照射ユニット３を保持するために十分な強度が確保されている。複数のＸ線照射ユニット３は、レール部材２の長手方向に沿って、所望の間隔、例えば等間隔となるように配置されている。除電の対象物は、Ｘ線照射ユニット３のＸ線出射面Ｍ１（後述）側に配置される。レール部材２の長さやＸ線照射ユニット３の個数、配置間隔等は、対象物の大きさや数、形状に合わせて適宜変更される。

図２は、Ｘ線照射装置１の機能的な構成要素を示すブロック図である。同図に示すように、コントローラ４は、Ｘ線照射ユニット３を制御する制御回路２３を有している。この制御回路２３は、入出力端子２４によってＸ線照射ユニット３等との外部接続が可能となっている。なお、本実施形態においては、各Ｘ線照射ユニット３へ供給する電力は一定とし、各Ｘ線照射ユニット３の照射条件を揃えたりするためのフィードバック制御等の供給電力の制御は行わない。

一方、Ｘ線照射ユニット３は、Ｘ線を発生させるＸ線管６と、電源回路２３ａ（後述）から供給される電圧を昇圧させる高圧発生モジュール２１と、X線管６及び高圧発生モジュール２１を駆動する駆動回路１５とを有している。駆動回路１５には、幹配線２２が接続されており、幹配線２２は、その両端に設けられた入出力端子７及び入出力端子８によって他のＸ線照射ユニット３やコントローラ４等と外部接続が可能となっている。

そして、Ｘ線照射装置１では、図１及び２に示すように、一のＸ線照射ユニット３の入出力端子８が、可撓性を有する中継ケーブル２５を介して隣接する他のＸ線照射ユニット３の入出力端子７に着脱自在に接続される。先端のＸ線照射ユニット３に至るまで、各Ｘ線照射ユニット３同士が同様に接続されていく一方で、コントローラ４の入出力端子２４が、中継ケーブル２５を介して基端のＸ線照射ユニット３の入出力端子７に着脱自在に接続されている。これにより、各Ｘ線照射ユニット３の幹配線２２が制御回路２３に対して直列に接続され、各Ｘ線照射ユニット３の駆動回路１５が制御回路２３に対して並列に接続されている。

よって、一のＸ線照射ユニット３の入出力端子７から入力される電圧の値と入出力端子８から出力される電圧の値とは等しい。また、一のＸ線照射ユニット３の入出力端子８から出力される電圧の値、一のＸ線照射ユニット３に電気的に接続される他のＸ線照射ユニット３の入出力端子７から入力される電圧、及びそのＸ線照射ユニット３の入出力端子８から出力される電圧の値はいずれも等しい。このように、複数のＸ線照射ユニット３を一列に連ねる場合においても、全てのＸ線照射ユニット３に等しい値の電圧を供給することができる。そのため、各Ｘ線照射ユニット３同士を電気的に接続することができ、各Ｘ線照射ユニット３毎に、後述する電源回路２３ａを含むコントローラ４の制御回路２３と接続させる必要がない。このため、配線を煩雑化させることなくＸ線照射ユニット３の数の増減が可能となる。

このように、Ｘ線照射ユニット３同士、及びＸ線照射ユニット３とコントローラ４とは、中継ケーブル２５を介して着脱自在に接続されているため、ユニット数の増減が容易となっている。また、中継ケーブル２５の長さを調整することや、中継ケーブル２５を屈曲させることにより、ユニット同士の間隔の調整や配置の変更が容易となっている。

続いて、上述したＸ線照射ユニット３の構成について詳細に説明する。

図３は、図１に示したＸ線照射ユニットの斜視図である。また、図４は、図３に示したＸ線照射ユニットの平面図である。図５は、図４中のＶ線矢視図、図６は、図４中のＶＩ線矢視図であり、図７は、図４中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図３〜図７に示すように、各Ｘ線照射ユニット３は、ステンレスやアルミニウム等を用いた金属製の略直方体形状の筐体５内に、上述のＸ線管６、駆動回路１５、高圧発生モジュール２１、入出力端子７、及び入出力端子８等を収容したものである。筐体５によってＸ線照射ユニット３への物理的な衝撃や電磁波ノイズ等に対するシールドが構成されている。

筐体５は、互いに対向する略長方形の壁部５ａ及び壁部５ｂと、壁部５ａ及び壁部５ｂの短辺側に位置して互いに対向する一対の側壁部５ｃ，５ｄと、壁部５ａ，５ｂの長辺側に位置して互いに対向する一対の側壁部５ｅ，５ｆとを有している。

壁部５ａには、壁部５ａの長辺方向に延びた長尺状の開口５ｇが形成されている。壁部５ａの内側では、開口５ｇに対応する位置にＸ線管６が配置されている（図３参照）。Ｘ線管６で発生したＸ線は、Ｘ線出射部Ｗ１となる開口５ｇを通して筐体５の外部に出射される。すなわち、壁部５ａの外面は、Ｘ線管６で発生したＸ線が出射するＸ線出射部Ｗ１を備えたＸ線出射面Ｍ１となっている。また、壁部５ｂの外面は、Ｘ線出射面Ｍ１に対向する背面Ｍ２となっている。側壁部５ｃ，５ｄの外面は、Ｘ線出射面Ｍ１に交差し互いに対向する一対の側面Ｍ３，Ｍ４となっている。側壁部５ｅ，５ｆの外面は、Ｘ線出射面Ｍ１に交差し互いに対向する一対の側面Ｍ５，Ｍ６となっている。

側壁部５ｃには、開口５ｈが形成されている。側壁部５ｃの内側では、開口５ｈに対応する位置に入出力端子７が配置されている（図５参照）。入出力端子７は、開口５ｈを通して筐体５の外部に開口している。側壁部５ｄには、開口５ｊが形成されている。側壁部５ｄの内側では、開口５ｊに対応する位置に入出力端子８が配置されている（図６参照）。入出力端子８は、開口５ｊを通して筐体５の外部に開口している。このようにして、入出力端子７及び入出力端子８は、筐体５のＸ線出射面Ｍ１に交差する筐体５の側面Ｍ３，Ｍ４でそれぞれ開口していることから、入出力端子７及び入出力端子８に接続された中継ケーブル２５がＸ線の出射方向に延出し難い。このため、中継ケーブル２５がＸ線出射の妨げになることを防止することができる。また、Ｘ線出射部Ｗ１の延在する方向に沿って中継ケーブル２５で接続できるので、長尺状の照射領域を形成しやすく、加えて、レール部材２に保持された状態での中継ケーブル２５の着脱も容易となる。入出力端子７及び入出力端子８は、例えばミニＵＳＢ等のコネクタである。

側壁部５ｃには、更に寿命表示窓５ｋが形成され、筐体５の内部には発光素子である寿命表示ＬＥＤ９が配置されている。寿命表示ＬＥＤ９は、後述するように、Ｘ線管６の寿命が検知されたときに可視光を発生する素子である。寿命表示ＬＥＤ９は、寿命表示窓５ｋから筐体５の外部に可視光を出射する。

筐体５は、背面Ｍ２がレール部材２に対向すると共に、一対の側面Ｍ３，Ｍ４の対向方向がレール部材２に沿うように配置され、２個の継手部材１０を介してレール部材２に取り付けられている。これにより、筐体５のＸ線出射面Ｍ１の長辺とレール部材２とが平行となるため、レール部材２の幅方向へのＸ線照射装置１の広がりを抑制し、省スペース化を図ることができる。また、側面Ｍ３，Ｍ４の対向方向が、レール部材２の延在方向に沿うことから、隣り合うＸ線照射ユニット３の入出力端子７と入出力端子８とが対向している。これにより、Ｘ線照射ユニット３と中継ケーブル２５とがレール部材２の延在方向に沿って交互に並ぶため、Ｘ線照射ユニット３の数の増減が容易であるとともに、レール部材２の幅方向へのＸ線照射装置１の広がりを抑制し、省スペース化を図ることができる。

各継手部材１０は、樹脂等の弾性を持った絶縁性の材料からなる。各継手部材１０は、レール部材２の幅と略等長で断面矩形の棒状をなす本体部１０ｂと、本体部１０ｂの両端にそれぞれ形成された爪部１０ａ，１０ａとを有している。本体部１０ｂを背面Ｍ２に対してネジ止め等で固定し、爪部１０ａ，１０ａを弾性を生かしてレール部材２のフランジ部２ｂ，２ｂの端部にそれぞれ係合させることで、Ｘ線照射ユニット３がレール部材２に対して着脱自在かつレール部材２に対して摺動自在に取り付けられる。金属からなるレール部材２には外部要因による電気ノイズが伝わり、それを筐体５へ伝えてしまう可能性が生じ得るが、絶縁性の材料からなる継手部材１０によってレール部材２と筐体５との間の電気的な接続を遮断し、レール部材２から筐体５への電気ノイズの伝わりが防止される。従って、Ｘ線照射ユニット３の動作を安定させることができる。

なお、図１に示すように、Ｘ線照射ユニット３，３間に継手部材１０を更に取り付け、Ｘ線照射ユニット３，３間を結ぶ中継ケーブル２５の中間部分を継手部材１０によってレール部材２に結束させてもよい。このように継手部材１０を利用することで、中継ケーブル２５をレール部材２近傍に保持し、中継ケーブル２５が除電の対象物へのＸ線照射の妨げになることをより確実に防止することができる。

図７に示すように、筐体５内には、Ｘ線管６及び駆動回路１５を搭載した基板１１と、高圧発生モジュール２１を搭載した基板１２とが、壁部５ａ及び壁部５ｂに平行に配置されている。基板１１，１２は、壁部５ａ側から壁部５ｂ側に向かって順に並んでいる。基板１１及び１２は、スペーサ１３を介して互いに固定され、基板１２はスペーサ１４を介して壁部５ｂに固定されている。

Ｘ線管６は、電子ビームを発生するフィラメント１７と、電子ビームを加速するグリッド１８とを、真空容器１６内に収容したものである。真空容器１６は、壁部５ａ側に位置する壁部１６ａと、基板１１側に位置して壁部１６ａに対向する壁部１６ｂと、壁部１６ａ及び壁部１６ｂの外縁に沿う側壁部１６ｃとを有している。

フィラメント１７は、壁部１６ｂ側に配置され、グリッド１８は壁部１６ａとフィラメント１７との間に配置されている。壁部１６ａには、開口１６ｄが形成されている。壁部１６ａの外面には、開口１６ｄを封止するように、例えばベリリウムやシリコン、チタン等のＸ線透過性が良く、導電性を備えた材料からなる窓材１９が密着固定され、Ｘ線出射窓Ｗ２となっている。窓材１９の内面のうち、少なくとも開口１６ｄに対応する部分にはターゲット２０が形成されている。ターゲット２０は、例えばタングステン等からなり、電子ビームの入射に応じてＸ線を発生する。Ｘ線管６は、Ｘ線出射窓Ｗ２が、筐体５の開口５ｇ（Ｘ線出射部Ｗ１）の範囲内に位置するように基板１１に配置されており、その周囲に駆動回路１５が配置されている。

駆動回路１５によりＸ線管６が駆動されると、グリッド１８によって引き出された、フィラメント１７からの電子ビームがターゲット２０に向かって加速され、ターゲット２０に入射する。ターゲット２０に電子ビームが入射するとＸ線が発生する。発生したＸ線は、Ｘ線出射窓Ｗ２を透過して真空容器１６の外部に出射され、更に開口５ｇ（Ｘ線出射部Ｗ１）を通って筐体５の外部に出射される。このようにして、Ｘ線照射ユニット３からＸ線が照射される。

続いて、Ｘ線照射装置１の回路構成について説明する。

図８は、図１に示したＸ線照射装置の概略回路図である。同図に示すように、制御回路２３は、電源回路２３ａと、制御信号送信回路２３ｂと、寿命報知信号受信回路２３ｃと、報知回路２３ｄとを有している。電源回路２３ａは、駆動回路１５に向かって電力を供給する。制御信号送信回路２３ｂは、Ｘ線管６の駆動及び停止を指示する制御信号を送信する。寿命報知信号受信回路２３ｃは、Ｘ線管６の寿命に関する寿命報知信号を受信する。報知回路２３ｄは、寿命報知信号受信回路２３ｃが寿命報知信号を受信したことをＬＥＤ等の発光素子等や画面表示によって視覚的に表示したり、警告音等を発することで聴覚的に表示したりする。電源回路２３ａ、制御信号送信回路２３ｂ、及び寿命報知信号受信回路２３ｃは、それぞれ入出力端子２４に接続されている。

Ｘ線照射ユニット３の幹配線２２は、一対の送電線２２ａ，２２ａと、制御信号線２２ｂと、寿命報知信号線２２ｃとを有している。送電線２２ａ，２２ａは、駆動回路１５に向けて電力を伝え、例えば一方は２４Ｖを供給する高圧線として機能し、他方は０Ｖを供給する接地線として機能する。制御信号線２２ｂは、制御信号送信回路２３ｂから送信された制御信号を駆動回路１５に向けて伝える。寿命報知信号線２２ｃは、Ｘ線管６の寿命に関する寿命報知信号を寿命報知信号受信回路２３ｃに向けて伝える。送電線２２ａ、制御信号線２２ｂ、及び寿命報知信号線２２ｃの両端部は、それぞれ入出力端子７及び入出力端子８に接続されている。

中継ケーブル２５は、一対の送電中継線２５ａ，２５ａと、制御信号中継線２５ｂと、寿命報知信号中継線２５ｃとを有している。送電中継線２５ａは、送電線２２ａ同士、又は送電線２２ａと電源回路２３ａとを接続している。制御信号中継線２５ｂは、制御信号線２２ｂ同士、又は制御信号線２２ｂと制御信号送信回路２３ｂとを接続している。寿命報知信号中継線２５ｃは、寿命報知信号線２２ｃ同士、又は寿命報知信号線２２ｃと寿命報知信号受信回路２３ｃとを接続している。

図９は、図１に示したＸ線照射ユニットの回路図である。同図に示すように、Ｘ線照射ユニット３の駆動回路１５は、駆動制御回路１５ａと、寿命検知回路１５ｂと、表示回路１５ｃとを有している。駆動制御回路１５ａは、送電線２２ａ及び制御信号線２２ｂに接続されている。送電線２２ａから駆動制御回路１５ａには、Ｘ線管６を駆動するための電力が供給される。駆動制御回路１５ａは、制御信号線２２ｂから制御信号を受信してＸ線管６の駆動及び停止を制御する。

寿命検知回路１５ｂは、オペアンプ回路３１及び比較回路３２を有している。
オペアンプ回路３１は、入力部３１ａ及び出力部３１ｂを有し、入力部３１ａに入力された電圧を増幅して出力部３１ｂから出力する。なお、本実施形態においては、Ｘ線管６において、ターゲット２０に入射した電子の量を示すターゲット電流（駆動電流）を寿命判定に用いる。フィラメント１７の劣化やスパッタ物等の異物によるフィラメント１７とグリッド１８との間の耐電圧低下等によって、ターゲット２０への入射電子量が減少すると（つまりターゲット電流が低下すると）、Ｘ線量が低下するために、ターゲット電流を寿命の判定に用いることができる。Ｘ線管６からのターゲット電流は、Ｘ線管６と寿命検知回路１５ｂとをつなぐ経路に流れ、その経路には、抵抗３３が配置されており、抵抗３３の両端部にターゲット電流に比例した電圧が生じるようになっている。入力部３１ａには、抵抗３３の両端部に生じた電圧が入力される。これにより、Ｘ線管６のターゲット電流に比例した電圧が出力部３１ｂから出力される。

比較回路３２は、一対の入力部３２ａ，３２ｂ及び一対の出力部３２ｃ，３２ｄを有し、入力部３２ａに入力された電圧と入力部３２ｂに入力された電圧とを比較し、比較結果に応じた電圧を出力部３２ｃ，３２ｄから出力する。具体的には、入力部３２ａに入力された電圧が入力部３２ｂに入力された電圧以下であるときには、出力部３２ｄの電圧を０Ｖとすると共に、出力部３２ｃから０Ｖよりも高い電圧を出力する。入力部３２ａに入力された電圧が入力部３２ｂに入力された電圧よりも高いときには、出力部３２ｃの電圧を０Ｖとすると共に、出力部３２ｄから０Ｖよりも高い電圧を出力する。

比較回路３２の入力部３２ａには、オペアンプ回路３１の出力部３１ｂの電圧が入力される。一方、入力部３２ｂには、予め設定された電圧が入力される。そして、Ｘ線管６のターゲット電流に比例した電圧と、予め設定された電圧とが比較される。すなわち、Ｘ線管６のターゲット電流の値と予め設定された閾値とが比較され、Ｘ線管６のターゲット電流の値と閾値との大小関係に基づいてＸ線管６の寿命が検知される。このように、一律な基準に基づくことで、Ｘ線管６の寿命を明確に検知することができる。

ここでは、Ｘ線管６のターゲット電流の値が閾値以下となるときに、Ｘ線管６の寿命が検知される。閾値は、例えば、ターゲット電流の定格値の７０〜９０％の値とされている。Ｘ線管６のターゲット電流の値が閾値以下であるときには、出力部３２ｄの電圧が０Ｖとなると共に、出力部３２ｃから０Ｖよりも高い電圧が出力される。Ｘ線管６のターゲット電流の値が閾値よりも高いときには、出力部３２ｃの電圧が０Ｖとなると共に、出力部３２ｄから０Ｖよりも高い電圧が出力される。

表示回路１５ｃは、発光素子である寿命表示ＬＥＤ９と、寿命表示ＬＥＤ９に対して並列に接続されたコンデンサ２８とを有している。寿命表示ＬＥＤ９のカソード側とコンデンサ２８の負極側は、ともに接地されている。コンデンサ２８は、電気二重層コンデンサである。寿命表示ＬＥＤ９及びコンデンサ２８は、整流素子であるダイオード２９を介して、比較回路３２の出力部３２ｃに接続されている。ダイオード２９は、出力部３２ｃから表示回路１５ｃに一方向に電流を通す。比較回路３２が出力部３２ｃから電圧を出力すると、寿命表示ＬＥＤ９及びコンデンサ２８に電力が供給される。すなわち、出力部３２ｃは、Ｘ線管６の寿命を検知したときに、表示回路１５ｃに電力を供給する寿命報知出力部となっている。寿命表示ＬＥＤ９は、出力部３２ｃから供給された電力によって可視光を発生する。コンデンサ２８は、出力部３２ｃから供給された電力の一部を受けて蓄電される。

寿命表示ＬＥＤ９及びコンデンサ２８に接続された出力部３２ｃは、整流素子であるダイオード３０を介して、幹配線２２の寿命報知信号線２２ｃに更に接続されている。ダイオード３０は、出力部３２ｃから寿命報知信号線２２ｃに一方向に電流を通す。比較回路３２が出力部３２ｃから出力する電圧は、Ｘ線管６の寿命に関する寿命報知信号として寿命報知信号線２２ｃに出力される。

続いて、Ｘ線照射装置１の動作を説明する。

図１０は、図１に示したＸ線照射装置の動作手順を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、コントローラ４の制御信号送信回路２３ｂが、Ｘ線管６の駆動を指示する制御信号を送信し（ステップＳ１）、全てのＸ線照射ユニット３の駆動制御回路１５ａがその制御信号を受信する（ステップＳ２）。駆動制御回路１５ａは、制御信号の受信に応じ、高圧発生モジュール２１を介してＸ線管６を駆動する。これにより、全てのＸ線照射ユニット３がＸ線の出射を開始する（ステップＳ３）。除電の対象物は、Ｘ線照射ユニット３のＸ線出射面Ｍ１側に配置される。Ｘ線照射ユニット３は、Ｘ線照射ユニット３と対象物との間に介在する空気等の気体にＸ線を照射し、イオンガスを生成する。このイオンガスによって、対象物が除電される。

次に、寿命検知回路１５ｂが、Ｘ線管６のターゲット電流の値と閾値とを比較する（ステップＳ４）。Ｘ線管６のターゲット電流が閾値よりも高い場合には、Ｘ線の照射を継続する。Ｘ線管６のターゲット電流が閾値以下である場合には、比較回路３２の出力部３２ｃから０Ｖよりも高い電圧が出力される。これにより、表示回路１５ｃに電力が供給されると共に、寿命報知信号が出力される（ステップＳ５）。

表示回路１５ｃに電力が供給されると、寿命表示ＬＥＤ９が発光し（ステップＳ６）、コンデンサ２８が蓄電される（ステップＳ７）。Ｘ線管６の寿命が検知されていないＸ線照射ユニット３では、他のＸ線照射ユニット３で発生した電力が出力部３２ｃを経て表示回路１５ｃに流入することが、ダイオード３０によって防止されるため、寿命表示ＬＥＤ９の発光が防止される。これにより、寿命報知信号がいずれのＸ線照射ユニット３から送信されたのかを管理者等に報知することができる。

また、寿命報知信号が出力されると、制御回路２３の寿命報知信号受信回路２３ｃが、寿命報知信号線２２ｃ及び寿命報知信号中継線２５ｃを介して寿命報知信号を受信する（ステップＳ８）。寿命報知信号が寿命報知信号受信回路２３ｃで受信されると、報知回路２３ｄによって寿命報知信号を受信したことが表示される（ステップＳ９）。これにより、コントローラ４を通して寿命報知信号の受信を管理者等に報知することができる。

Ｘ線管６を交換するためにＸ線照射装置１の電源が切られると（ステップＳ１０）、コンデンサ２８に蓄積されていた電力が寿命表示ＬＥＤ９に向かって放電され（ステップＳ１１）、その電力によって寿命表示ＬＥＤ９の発光が継続する（ステップＳ１２）。これにより、Ｘ線照射装置１の電源が切られた後も、寿命報知信号がいずれのＸ線照射ユニット３から送信されたのかを管理者等に報知することができる。このとき、コンデンサ２８に蓄積されていた電力が寿命検知回路１５ｂを通して放電されることが、ダイオード２９によって防止されるため、コンデンサ２８に蓄積されていた電力を確実に寿命表示ＬＥＤ９に供給し、発光させることができる。また、コンデンサ２８は電気二重層コンデンサであり、蓄電効率が高いため、短い時間で多くの電力がコンデンサ２８に蓄積され、寿命表示ＬＥＤ９の発光をより長時間継続させることができる。なお、Ｘ線管６の寿命が検知されていないＸ線照射ユニット３では、コンデンサ２８に電力が蓄積されていないため、寿命表示ＬＥＤ９は発光しない。

以上説明したように、Ｘ線照射装置１によれば、寿命検知回路１５ｂによってＸ線管６の寿命が検知された場合に、比較回路３２の出力部３２ｃによって表示回路１５ｃに電力が供給され、寿命表示ＬＥＤ９が発光することによって外部にＸ線管６の寿命が報知される。また、出力部３２ｃから供給された電力の一部を受けてコンデンサ２８が蓄電される。従って、Ｘ線照射装置１の電源が切られた場合に、コンデンサ２８に蓄積されていた電力によって寿命表示ＬＥＤ９の発光が継続するため、Ｘ線管６の寿命の報知を継続させることができる。これにより、Ｘ線照射装置１の電源からの給電状況に係わらず、特に電源が切られた後にも、いずれのＸ線照射ユニット３のＸ線管６が交換対象であるのかを識別することができる。

続いて、本実施形態の変形例について説明する。

図１１は、Ｘ線照射ユニット３の変形例を示す回路図である。同図に示す変形例は、ターゲット電流の代わりに管電圧（駆動電圧）を寿命判定に用いるものである。管電圧は、高圧発生モジュール２１によって、フィラメント１７とターゲット２０との間に印加される電圧である。フィラメント１７とターゲット２０との間の耐電圧低下等によって、管電圧が低下すると、Ｘ線量が低下するために、管電圧を寿命の判定に用いることができる。

管電圧を寿命の判定に用いることができる程度に降圧するために、高圧発生モジュール２１には降圧回路３５が接続されており、降圧回路３５には管電圧が印加される。降圧回路３５は、直列に接続された２つの抵抗３５ａ，３５ｂを有している。降圧回路３５の抵抗３５ａ側の端部は高圧発生モジュール２１に接続され、降圧回路３５の抵抗３５ｂ側の端部は接地されている。管電圧は、抵抗３５ａの抵抗値と抵抗３５ｂの抵抗値との比に応じて分圧される。これにより、降圧回路３５は、管電圧を一定比率で降圧し、その電圧を抵抗３５ａと抵抗３５ｂとの間から出力する。管電圧を降圧する比率は、抵抗３５ａの抵抗値と抵抗３５ｂの抵抗値との合計値に対する抵抗３５ｂの抵抗値の比率である。なお、管電圧を十分に降圧するために、抵抗３５ａの抵抗値は抵抗３５ｂの抵抗値よりも高いことが好ましい。

降圧回路３５から出力された電圧は、ターゲット電流に比例した電圧の代わりにオペアンプ回路３１の入力部３１ａに入力される。オペアンプ回路３１の出力部３１ｂの電圧は、比較回路３２の入力部３２ａに入力される。一方、比較回路３２の入力部３２ｂには、予め設定された電圧が入力される。そして、Ｘ線管６の管電圧に比例した電圧と、予め設定された電圧とが比較される。すなわち、Ｘ線管６の管電圧の値と予め設定された閾値とが比較され、Ｘ線管６の管電圧の値と閾値との大小関係に基づいてＸ線管６の寿命が検知される。ここでは、Ｘ線管６の管電圧の値が閾値以下となるときに、Ｘ線管６の寿命が検知される。閾値は、例えば、Ｘ線管６の管電圧の定格値の８５〜９５％の値とされている。この変形例によっても、一律な基準に基づいて、Ｘ線管６の寿命を明確に検知することができる。

図１２は、Ｘ線照射ユニット３の他の変形例を示す回路図である。同図に示す変形例は、発光素子である非寿命表示ＬＥＤ３４を表示回路１５ｃに追加したものである。非寿命表示ＬＥＤ３４は、比較回路３２の出力部３２ｄに接続されている。出力部３２ｄからは、Ｘ線管６のターゲット電流が閾値よりも高いときに、０Ｖよりも高い電圧が出力され、非寿命表示ＬＥＤ３４に電力が供給される。すなわち、出力部３２ｄは、Ｘ線管６の寿命が検知されていないときに、表示回路１５ｃに電力を供給する非寿命報知出力部となっている。

図１３は、図１２に示したＸ線照射ユニットを含んで構成されるＸ線照射装置の動作手順を示すフローチャートである。同図に示すように、まず、上述したステップＳ１〜Ｓ３と同じ手順で、全てのＸ線照射ユニット３がＸ線の出射を開始する（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。次に、寿命検知回路１５ｂが、Ｘ線管６のターゲット電流の値と閾値とを比較する（ステップＳ２４）。Ｘ線管６のターゲット電流が閾値よりも高い場合には、出力部３２ｄから非寿命表示ＬＥＤ３４に電力が供給され（ステップＳ２５）、非寿命表示ＬＥＤ３４が発光する（ステップＳ２６）。Ｘ線管６のターゲット電流が閾値以下である場合には、出力部３２ｃから０Ｖよりも高い電圧が出力される。これにより、表示回路１５ｃに電力が供給されると共に、寿命報知信号が出力される（ステップＳ２７）。このとき、出力部３２ｄの電圧は０Ｖとなり、非寿命表示ＬＥＤ３４の発光が停止する。以降のステップＳ２８〜Ｓ３４は、上述したステップＳ６〜Ｓ１２と同じである。

この変形例では、Ｘ線管６の寿命が検知されていないときに、Ｘ線管６の駆動を管理者等に報知することができる。

図１４は、Ｘ線照射ユニット３の他の変形例を示す回路図である。同図に示す変形例は、二つの比較回路３２を互いに並列に接続し、一方の比較回路３２においてＸ線管６のターゲット電流の値と第１の閾値とを比較し、他方の比較回路３２においてＸ線管６のターゲット電流の値と第１の閾値よりも高い第２の閾値とを比較するものである。

一方の比較回路３２では、Ｘ線管６のターゲット電流の値が第１の閾値以下であるときに、出力部３２ｄの電圧が０Ｖとなると共に、出力部３２ｃから０Ｖよりも高い電圧が出力される。Ｘ線管６のターゲット電流の値が第１の閾値よりも高いときには、出力部３２ｃの電圧が０Ｖとなると共に、出力部３２ｄから０Ｖよりも高い電圧が出力される。

他方の比較回路３２では、Ｘ線管６のターゲット電流の値が第２の閾値以上であるときに、出力部３２ｄの電圧が０Ｖとなると共に、出力部３２ｃから０Ｖよりも高い電圧が出力される。Ｘ線管６のターゲット電流の値が第２の閾値よりも小さいときには、出力部３２ｃの電圧が０Ｖとなると共に、出力部３２ｄから０Ｖよりも高い電圧が出力される。

すなわち、Ｘ線管６のターゲット電流の値が第１の閾値より高く且つ第２の閾値よりも低いときには、両方の比較回路３２の出力部３２ｃの電圧が０Ｖとなる。Ｘ線管６のターゲット電流の値が第１の閾値以下であるか、第２の閾値以上であるときには、出力部３２ｄから０Ｖよりも高い電圧が出力される。従って、この変形例では、一点の閾値に対する大小関係による判定ではなく、大小二点の閾値、つまり定格値に対して設定した所定範囲（例えば７０〜１３０％）を外れた場合を寿命とするような判定を行うことができる。

これにより、例えばＸ線管６の使用に伴って、フィラメント１７の劣化やスパッタ物等の異物によるフィラメント１７とグリッド１８との間の耐電圧低下等が生じた場合には、ターゲット電流の値が第１の閾値を下回ったことを基準にして寿命を判定することができる。一方、例えばＸ線管６の使用に伴う何らかの原因によってターゲット電流の異常上昇が生じた場合には、ターゲット電流の値が第２の閾値を上回ったことを基準にして寿命を判定することができる。このように、ターゲット電流の異常上昇によっても寿命を判定することで、Ｘ線管６の消費電力が電源回路２３ａの容量を超えてしまい、定格動作ができなくなるといった問題を防止することができる。

なお、上述した実施形態及び各変形例において、寿命検知回路１５ｂは、長期間の使用によるＸ線管６の構成部材の消耗等に起因して、所定の駆動条件を満たさなくなることのみを寿命として検出するのではなく、使用期間の長短に係わらず、例えばＸ線管６（真空容器１６）の真空リークやフィラメント１７の断線といった使用中の予期せぬ破損等による不具合によって、所定の駆動条件を満たさなくなることも寿命として検出する。また、寿命検知回路１５ｂは、Ｘ線管６が最初から不具合を有している場合や、Ｘ線照射ユニット３の駆動制御回路１５ａや高圧発生モジュール２１に故障や劣化等の不具合が生じた場合においても、所定の駆動条件を満たさないことを基準にそれらの不具合を検出する。つまり、寿命検知回路１５ｂは、Ｘ線管６の寿命の検出に加え、Ｘ線管６や駆動制御回路１５ａ、高圧発生モジュール２１の不具合をも検出することができるので、Ｘ線照射ユニット３としての使用可否を判定することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、寿命表示ＬＥＤ９の視認し易さを考慮し、寿命表示窓５ｋ及び寿命表示ＬＥＤ９の位置を適宜変更することができる。図１５は、寿命表示窓５ｋが側壁部５ｅに形成された例を示している。図１６は、寿命表示窓５ｋが壁部５ａに形成された例を示している。

また、本実施形態においては、供給電力のフィードバック制御は行わなかったが、例えばターゲット電流をモニタリングし、ターゲット電流を一定に保つように、駆動電圧であるグリッド１８への印加電圧であるグリッド電圧（駆動電圧）のフィードバック制御を行っても良い。この場合、寿命判定は、グリッド電圧によって行い、グリッド電圧が閾値以上になった際に寿命報知信号を出力する。

また、駆動電流及び駆動電圧の両方を判定に用いて、いずれかの寿命が検知された際に、寿命報知信号を出力しても良い。

また、出力端子８又は入出力端子２４と入力端子７とは中継ケーブル２５を介さずに、各端子同士が直接接続されていてもよく、隣接するＸ線照射ユニット３間やコントローラ３との間で、電力や制御信号、寿命報知信号等を無線手段によって伝送してもよい。また幹配線２２には、送電線２２ａを残し、制御信号線２２ｂ、寿命報知信号線２２ｃは排除して、制御信号及び寿命報知信号を無線手段によって伝送してもよい。

１…Ｘ線照射装置、３…Ｘ線照射ユニット（Ｘ線照射源）、４…コントローラ、６…Ｘ線管、７…入出力端子、８…入出力端子、１５ｂ…寿命検知回路、１５ｃ…表示回路、２８…コンデンサ、２９…ダイオード（整流素子）、３０…ダイオード（整流素子）、３２ｃ…出力部（寿命報知出力部）、３２ｄ…出力部（非寿命報知出力部）、３４…非寿命表示ＬＥＤ（発光素子）、９…寿命表示ＬＥＤ（発光素子）。

Claims (8)

1. Ｘ線を発生させるＸ線管と、前記Ｘ線管の寿命を検知する寿命検知回路と、前記寿命検知回路によって寿命が検知されたことを外部に表示する表示回路と、外部接続用の出力端子と、を備えるＸ線照射源であって、
   前記寿命検知回路は、寿命を検知したときに前記表示回路に電力を供給する寿命報知出力部を有し、
   前記表示回路は、前記寿命報知出力部から供給された電力によって発光する発光素子と、前記発光素子に対して並列に接続され、前記寿命報知出力部から供給された電力を受けて蓄電されるコンデンサと、を有し、
   前記寿命報知出力部は、前記表示回路に電力を供給すると共に、前記出力端子に前記Ｘ線管の寿命に関する寿命報知信号を出力することを特徴とするＸ線照射源。
2. 前記寿命報知出力部から前記表示回路に向かう一方向に電流を通す整流素子を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線照射源。
3. 前記寿命報知出力部から前記出力端子に向かう一方向に電流を通す整流素子を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線照射源。
4. 前記寿命検知回路は、前記Ｘ線管の駆動電流の値と予め設定された閾値とを比較し、前記駆動電流の値と前記閾値との大小関係に基づいて前記Ｘ線管の寿命を検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のＸ線照射源。
5. 前記寿命検知回路は、前記Ｘ線管の駆動電圧の値と予め設定された閾値とを比較し、前記駆動電圧の値と前記閾値との大小関係に基づいて前記Ｘ線管の寿命を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のＸ線照射源。
6. 前記寿命検知回路は、前記Ｘ線管の寿命が検知されていないときに、前記表示回路に電力を供給する非寿命報知出力部を更に有し、
   前記表示回路は、前記非寿命報知出力部から供給された電力によって発光する発光素子を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のＸ線照射源。
7. 前記コンデンサは、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のＸ線照射源。
8. Ｘ線を発生させるＸ線管と、前記Ｘ線管の寿命を検知する寿命検知回路と、前記寿命検知回路によって寿命が検知されたことを外部に表示する表示回路と、を有する複数のＸ線照射源と、
   前記Ｘ線照射源を制御する制御回路を有するコントローラと、を備えたＸ線照射装置であって、
   前記寿命検知回路は、寿命を検知したときに前記表示回路に電力を供給する寿命報知出力部を有し、
   前記表示回路は、前記寿命報知出力部から供給された電力によって発光する発光素子と、前記発光素子に対して並列に接続され、前記寿命報知出力部から供給された電力を受けて蓄電されるコンデンサと、を有することを特徴とするＸ線照射装置。

Images