JPH01265436A - Ｘ線管 - Google Patents

Ｘ線管

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JPH01265436A
JPH01265436A JP63094312A JP9431288A JPH01265436A JP H01265436 A JPH01265436 A JP H01265436A JP 63094312 A JP63094312 A JP 63094312A JP 9431288 A JP9431288 A JP 9431288A JP H01265436 A JPH01265436 A JP H01265436A
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cathode
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｘ線を発生するＸ線管に関する。
（従来の技術） 第６図はＸ線管及びこのＸ線管の電源装置を示している
。
１はＸ線管でおり、このＸ線管１は陽極２及び陰極３を
有して成る。４は電源装置であり、この電源装置４は、
−次巻線６及び二次巻線７，８を有する高圧トランス５
と、二次巻線７の出力を整流する整流器９と、この整流
器９の出力を平滑するコンデンサ１１と、二次巻線８の
出力を整流する整流器１０と、この整流器１０の出力を
平滑するコンデンサ１２と、Ｘ線管１の陰極（フィラメ
ント）３の加熱用電力を供給するフィラメントトランス
１５とを有する。
Ｘ線管１の陽極２とコンデンサ１１の一端との間、及び
陰極３とコンデンサ１２との一端との間にはＸ線管１の
放電時の短絡電流を抑えるための保護抵抗（インパルス
抵抗とも称される）１３゜１４がそれぞれ設けられ、こ
の保護抵抗１３゜１４によってＸ線管１の長寿命化が図
られている。
上記の構成において、フィラメントトランス１５の二次
巻線出力によって陰極３が加熱され、保護抵抗１３．１
４を介して陽極と陰極３との間に高電圧（例えば接地電
位を基準とする±７５ｋＶ）が印加されると、陰極３よ
り放出された熱電子が陽極２のターゲットに衝突し、こ
の熱電子衝突箇所よりＸ線が発生する。
ところで、このようなＸ線管を備え、被検体のＸ線投影
データを収集する装置として、Ｘ線ＣＴスキャナがある
。Ｘ線ＣＴスキャナにおいては架台回転部にＸ線管が搭
載される。しかして架台固定部から回転部への電圧伝達
方式として、架台外部に設置された高電圧発生装置より
発生する高電圧を、高圧スリップリングを介して架台回
転部側に伝達するようにした高圧スリップリング方式と
、架台外部に設けられた高電圧発生装置の低圧部より低
圧スリップリングを介して架台回転部側に低電圧（例え
ば２００乃至４００Ｖ）を伝達するようにした低圧スリ
ップリング方式とがある。
しかし、前者の高圧スリップリング方式においてはスリ
ップリング部の電圧が高いため、耐圧を考慮したガス絶
縁若しくは油絶縁が必要となるが、スリップリングを絶
縁媒体からシールすることは難しく、またスリップリン
グ自体も特殊な構造としなければならないため、高価な
ものとなる。
また、後者の低圧スリップリング方式においては架台回
転部に変圧器等の高電圧発生器を搭載しなければならな
いため、重量的に耐え得るようにするには架台自体を大
きくしなければならず、また低圧部よりスリップリング
を介して大電流（例えば５０乃至２０ＯＡ＞を流すとス
リップリングからの発熱部が多いため、別途に熱交換器
を設けてその発熱部を冷却する必要がある。
そこで本願発明者は先に、回転架台固定部又は架台外部
に外部電源電圧を中圧に昇圧する電圧変成器を設け、ま
た架台回転部にはコンデンサとダイオードとの組合せに
よる電圧逓倍回路からなる高電圧発生器を搭載し、前記
電圧変成器より得られる電圧をスリップリングを介して
架台回転部側に伝達すると共に前記高電圧発生器により
高電圧に変換してＸ線管に印加するように構成した、０
丁スキャナの高電圧電源装置を提案した（特願昭６３−
２１１７）。
これによれば、外部電源から電圧変成器を通して架台回
転部側に中圧として伝達されるので、スリップリング部
に対して耐圧を考慮した絶縁を施す必要がなく、しかも
スリップリング自体も冷却を考慮した特殊な構造にしな
くてもよく、スリップリングが簡単且つ安価になる。ま
た、架台回転部側に搭載される高電圧発生器はダイオー
ドとコンデンサのみで構成された電圧逓倍回路を用いて
Ｘ線管に高電圧を印加するようにしているので、回転架
台の搭載重量も軽く、装置全体を小型且つ安価にするこ
とができる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようにコンデ゛ンサとダイオード
との組合せによる電圧逓倍回路からなる高電圧発生器を
モールドして架台に搭載しようとした場合、Ｘ線管の放
電時の短絡電流を抑えるための保護抵抗（第６図参照）
の発熱が大きいために、モールドが困難になる、若しく
は特別な冷却を必要とする、等新たな問題を生じた。
そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、Ｘ線管に印加される高電圧を生成する
高電圧発生器内に、Ｘ線管の放電時の短絡電流を抑える
ための保護抵抗を設ける必要がなく、該高電圧発生器の
モールド化及び小型軽量化を可能とするＸ線管を提供す
ることにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため本発明に係るＸ線管は、Ｘ線
管放電時の短絡電流を抑える保護抵抗を内蔵している。
ここで、この保護抵抗は、陽極と陽極側高電圧印加用端
子との間や、陰極と陰極側高電圧印加用端子との間に設
けることができる。
また、センタメタルを備えたＸ線管の場合、このセンタ
メタルと陽極又は陰極との間で放電する場合があるため
、センタメタルとセンタメタル端子との間に保護抵抗を
設けるとよい。
（作　用） 上記のようにＸ線管に保護抵抗を内蔵した場合でも、Ｘ
線管の外部特に高電圧発生器の出力部に保護抵抗を設け
た場合（第６図参照）と同様に、放電時の短絡電流を抑
えることができる。しかも、Ｘ線管は冷却媒体例えば絶
縁油によって冷却されるようになっており、上記の保護
抵抗の冷却をもこの絶縁油によって容易に行うことがで
きる。
従って、このＸ線管を用いる場合には、Ｘ線管の放電時
の短絡電流を抑えるための保護抵抗を高電圧発生器内に
設ける必要がなく、更に保護抵抗専用の冷却手段を設け
る必要がないから、高電圧発生器のモールド化及び小型
軽量化が可能となる。
（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）は本発明に係るＸ線管の一実施例を示して
いる。
このＸ線管１７は、陽極２及び陰極３を有する。
しかして陽極２と、この陽極２に高電圧を印加し１ｑる
陽極側高電圧印加用端子（以下、「陽極端子」という）
１８との間に保護抵抗３０が設けられてる。この保護抵
抗３０は管電流経路中に設けられているため、この抵抗
３０によってＸ線管放電時の短絡電流を抑え得る。また
、陰極３は、第１のフィラメント３ａと第２のフィラメ
ント３ｂとから成り、各フィラメント３ａ、３ｂより陰
極加熱電力供給用端子（以下、「陰極加熱端子」という
）１９．２０．２１が引出されている。すなわち、この
Ｘ線管１７は「２焦点型」と称されるもので、第１．第
２のフィラメント３ａ、３ｂの通電切換えにより、陽極
２上に形成されるＸ線焦点を大焦点と小焦点とに切換え
ることができる。尚、３本の陰極加熱端子１９，２０．
２１のうち、２１で示す端子は、第１のフィラメント３
ａへの通電と第２のフィラメント３ｂへの通電とで共用
され、更に陰極３への高電圧印加用としても使用される
。
上記構成のＸ線管１７によれば、保護抵抗３０を内蔵し
ているので、このＸ線管１７に印加される高電圧を生成
する高電圧発生器内に保護抵抗を設ける必要がない。従
って、高電圧発生器において保護抵抗の発熱を考慮する
必要がないから、高電圧発生器のモールド化が容易とな
る。また、高電圧発生器内の保護抵抗専用の冷却手段も
不要となり、高電圧発生器の小型軽量化の点でも有利と
なる。
また、一般的に大容量タイプのＸ線管の場合には、第１
図（ｂ）に示すように、センタメタル３２が設けられ、
このセンタメタル３２によってＸ線管３５の機械的強度
の向上、及び電気的絶縁強度の劣化防止が図られている
。通常このセンタメタル３２は、このセンタメタル３２
より引出された端子（センタメタル端子と称する）を介
して管電圧の零ボルトラインに直接接地されるが、第１
図（ｂ）では、センタメタル３２とセンタメタル端子３
３との間に保護抵抗３４を設け、この保護抵抗３４を介
して零ボルトラインに接地するようにしている。このよ
うにすれば、陽極２側の保護抵抗３０を省略した場合で
も陽極２とセンタメタル３２との間の放電、及び陰極３
とセンタメタル３２との間の放電による短絡電流を保護
抵抗３３によって抑えることができる。しかし保護抵抗
３３の他に保護抵抗３０をも設けた場合には、保護抵抗
３０によって陽極２と陰極３との間の短絡電流を抑える
ことができるので、より効果的である。
更に、陰極３側に保護抵抗を設けることもできる。第１
図（Ｃ）はこの場合の実施例を示している。ここで、陰
極３（フィラメント３ａ、３ｂ）と陰極加熱端子２１と
の間に保護抵抗を設けると、この保護抵抗によって陰極
加熱電流（フィラメント電流）が制限されてしまう。こ
のため、第１図（Ｃ）では、陰極加熱端子１９，２０．
２１の他に陰極側高電圧印加用端子（以下、「陰極端子
」と称する）３６を設け、この陰極端子３６と陰極３と
の間に保護抵抗３７を設けている。このようにすれば、
陰極加熱電流を制限することなく、放電時の短絡電流を
抑えることができる。尚、陽極２側の保護抵抗３０を省
略した場合でも、陽極２と陰極３との間の放電、及びセ
ンタメタル３２と陰極３との間の放電による短絡電流を
保護抵抗３７によって抑えることができるが、保護抵抗
３０又は３３（第１図（ｂ）参照）をも設けた場合には
、これよって陽極２とセンタメタル３２との間の放電に
よる短絡電流をも抑えることができるので、より効果的
である。尚、陽極２と陽極端子１８との間、センタメタ
ル３２とセンタメタル端子３３との間、陰極３と陰極端
子３６との間の全てに保護抵抗（３０，３４，３７＞を
設けてもよい。
Ｘ線管は通常、冷却媒体例えば絶縁油によって冷却され
るようになっているから、Ｘ線管内の保護抵抗はこの絶
縁油によって容易に冷却し得る。
換言すれば、保護抵抗専用の冷却手段を特別に設ける必
要がないのである。
次に、本発明に係るＸ線管をＸ線ＣＴスキャナに適用し
た場合について述べる。
第２図は第１図（ａ）のＸ線管１７を備えて成るＸ線Ｃ
Ｔスキャナの主要部構成ブロック図でおる。
４２は外部交流電源、４３はこの外部交流電源４２から
得られる交流出力を直流に変換する整流器スタック、４
４及び４５はこの整流器スタック４３で直流に変換され
た出力を再び所定周波数の交流にそれぞれ変換する第２
１．第２のインバータである。４６は第１のインバータ
４４及び第２のインバータ４５からそれぞれ得られる交
流出力（例えば２００Ｖ）を中圧（例えば１乃至２０ｋ
Ｖ）に昇圧する変成器で、この変成器４６の二次側出力
はスリップリング４７により図示しない架台回転部側で
集電可能になっている。この場合、整流スタック４３．
第１のインバータ４４及び第２のインバータ４５．変成
器４６は架台の固定部又は架台外部にそれぞれ設置され
る。一方、５０は架台回転部に搭載された高電圧発生器
であり、この高電圧発生器５０は、Ｘ線管１７の陽極（
２）側印加電圧生成用の第１のユニット４８と、陰極（
３）側印加電圧生成用の第２のユニット４９とに２分割
され、各ユニット４８．４９は、第３図に示すように、
架台回転部５７上に隔離配置されている。
すなわち、同図（ｂ）は所謂第４世代のＸ線ＣＴスキャ
ナにＸ線管１７を適用した場合を示しており、リング状
に形成された回転架台部５７上に、第１．第２のユニッ
ト４８，４９．Ｘ線管１７゜熱交換器５４．制御電源部
５５．制御部２６が搭載されている。
第１．第２のユニット４８．４９は、例えば後に詳述す
るコツククロフトウオルトン回路より成り、その重量は
それぞれ約３０Ｋｇである。熱交換器５４はＸ線管１７
及び保護抵抗３０を冷却する冷却媒体例えば絶縁油の放
熱を行うものであり、オイルホース５４ａ、５４ｂによ
ってＸ線管１７と結合されている。この熱交換器５４の
重量は約１５ｆｆｙである。制御部５６は、Ｘ線管１７
より曝射されるＸｔｉ！のビーム幅を規制するコリメー
タ（図示せず）等の動作を制御するものであり、制御電
源部５５はこの制御部５６に動作制御用の電源を供給す
るものである。制御部２６及び制御電源部２５の重量は
それぞれ約１５Ｎｙである。第１゜第２のユニット４８
．４９及びＸ線管１７は、互いに１２０°の角度を有し
て配置され、この間に熱交換器５４．制御電源部５５及
び制御部５６が配置され、旨くバランスがとれている。
尚、第４世代のＸ線ＣＴスキャナであるため、Ｘ線検出
器はリング状に形成され、架台固定部側に設けられてい
る（図示せず）。
次に、前記第１．第２のユニット４８．４９の詳細な構
成について説明する。
第１．第２のユニット４８．４９は、第４図に示すよう
にダイオードＤとコンデンサＣとを組合わせたブリッジ
回路を複数段設けて図示状態に結線して成り、その入力
側に、スリップリング４７を介して電圧変成器４６の二
次側出力（例えば５ｋＶの電圧）がそれぞれ加えられる
と、Ｘ線発生に必要な高電圧を発生する。この高電圧が
Ｘ線管１７の陽極２と陰極３との間に印加される。例え
ば、陽極側印加電圧は接地電位を基準として＋７５ｋＶ
であり、陰極側印加電圧は接地電位を基準として一７５
ｋＶでおる。
上記の構成において、第３図の架台回転部５７のほぼ中
央部で市って紙面と直交する方向に、寝台天板（図示せ
ず）上に載置された被検体が配置される。架台回転部５
７はこの被検体を中心に回転する。
一方、第２図の外部交流電源４２から得られる交流出力
が整流スタック４３により整流され、この整流出力が第
１．第２のインバータ４４．４５に取込まれる。しかし
てこの第１．第２のインバータ４４．４５のスイッチン
グ出力（例えば２００Ｖ）が変成器４６によって中圧（
例えば１乃至２０ｋＶ）に昇圧され、これが、スリップ
リング４７を介して第１．第２のユニツ１−４８．４９
に印加される。すると、この第１．第２のユニット４８
．４９により高電圧（例えば±７５ｋＶ）が生成され、
これがＸ線管１７の陽極２及び陰極３に印加される。こ
の高電圧印加により、Ｘ線管１７より被検体に向けてＸ
線が曝射され、当該被検体のＸ線透過情報（投影データ
）収集が行われる。
このように、高電圧発生器５０を第１．第２のユニット
４８．４９に２分割し、各ユニット４８゜４９を架台回
転部５７上に隔離配置するようにしているので、例え高
電圧発生器５０仝体が大重量であったとしても、これを
旨く分散することができるため、架台回転部のバランス
がとり易く、これによりバランスウェイトの使用量を大
幅に低減することができ、架台回転部全体の軽量化を図
ることができる。
また、スリップリング４７に加わる電圧は１乃至２０圓
の中圧で、特に従来の高圧スリップリング方式にのよう
にスリップリング４７に対して耐圧のための絶縁を考慮
する必要がなく、しかも絶縁媒体のシールも不要となる
。また、従来の低圧スリップリング方式（２００乃至４
００Ｖ）の場合にはスリップリング４７に大電流（５０
乃至２０ＯＡ程度）が流れるため専用の熱交換器を設置
してスリップリング部を冷却する必要があるが、本Ｘ線
ＣＴスキャナの如く中圧の場合には低圧の場合に比べて
約１／１０の電流となるので、スリップリングの冷却の
必要もなく、スリップリングを簡単且つ安価にできる。
更に、架台回転部に搭載される、コツククロフトウオル
トン回路からなる第１．第２のユニット４８．４９はダ
イオードとコンデンサとを組合わせた構成であり、しか
も出力部に保護抵抗を設ける必要がなく容易にモールド
化できるため、小型で軽量（１ユニット当り約３ＯＮｇ
以下で実現可能）なものとなり、架台回転部を特に大き
くしなくてもその設置が可能でおる。これらのことより
、Ｘ線ＣＴスキセナの架台の小型化を図ることができる
と共に経済的にも有利なものとなし得る。
尚、上記適用例では電圧逓倍回路としてコツククロフト
ウオルトン回路を用いた場合について述べたが、最近コ
ンデンサとダイオードとの組合わせによる電圧逓倍回路
としては例えば社団法人電子通信学会、　１９８５年９
月１１日付で［新しい倍電圧整流回路について］と題し
て発表されているように多くの構成のものがあり、これ
らの回路を用いても前ｊホ同様に実施できるものでおる
。第５図はその中の一つの回路購成例を示している。同
図において、Ｄ１乃ＩＤ９はダイオードでおり、Ｃ１乃
至Ｃ９はコンデンサで市りＲは負荷抵抗である。
入力電圧Ｅ１の逓倍により出力高電圧Ｅｏが得られる。
尚、本発明に係るＸ線管は、Ｘ線ＣＴ装置のみならず、
Ｘ線管を必要とする他の全ての装＠（医用であるか産業
用でおるかを問わない）に適用することがきるのはいう
までもない。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、Ｘ線管に印加され
る高電圧を生成する高電圧発生器内に、Ｘ線管の放電時
の短絡電流を抑えるための保護抵抗を設ける必要がなく
、該高電圧発生器のモールド化及び小型軽量化が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明に係るＸ線管の一実施例の説明図
、第１図（ｂ）、（ｃ）は該Ｘ線管の他の実施例の説明
図、第２図は第１図（ａ）のＸ線管をＸ線ＣＴスキャナ
に適用した場合のブロック図、第３図はＸ線ＣＴスキャ
ナにおける架台回転部上での各ユニットの配置の一例を
示す説明図、第４図は第２図及び第３図における第１．
第２のユニットの詳細な構成を示す回路図、第５図は上
記第１．第２のユニットとして適用される電圧逓倍回路
の他の構成例を示す回路図、第６図は従来のＸ線管とこ
のＸ線管の電源装置とを示す回路図である。 ２・・・陽極、３・・・陰極、 １８・・・陽極側高電圧印加用端子、 １９．２０．２１・・・陰極加熱電力供給用端子、３０
．３４．３７・・・保護抵抗、 ３２・・・センタメタル、３３・・・センタメタル端子
。 第１図 ｌ 第４図 第５図 第６図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）Ｘ線を発生するＸ線管において、放電時の短絡電
    流を抑える保護抵抗を内蔵したことを特徴とするＸ線管
    。
  2. （２）陽極と、この陽極に高電圧を印加し得る陽極側高
    電圧印加用端子とを備え、この陽極と陽極側高電圧印加
    用端子との間に上記の保護抵抗を設けた請求項１記載の
    Ｘ線管。
  3. （３）センタメタルと、このセンタメタルに電気的に結
    合されたセンタメタル端子と備え、このセンタメタルと
    センタメタル端子との間に上記の保護抵抗を設けた請求
    項１又は２記載のＸ線管。
  4. （４）陰極と、この陰極の加熱に供される電力を供給し
    得る陰極加熱電力供給用端子と、陰極に高電圧を印加し
    得る陰極側高電圧印加用端子とを備え、陰極と陰極高電
    圧印加用端子との間に上記の保護抵抗を設けた請求項１
    、２又は３記載のＸ線管。
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