JPH0247837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陽極と陰極との間に位置する接地グリ
ツドを具えているＸ−線管用のＸ−線発生器にあ
つて、Ｘ−線管に直流電圧を発生させるためには
該Ｘ−線管の陽極と陰極とに接続すべき高圧発生
器の直列回路を具えており、かつ陽極電圧と陰極
電圧との比率を変更させる手段も具えているＸ−
線発生器に関するものである。

斯種のＸ−線発生器はドイツ国公開公報第
2917636号から既知である。

本発明に基ずくＸ−線発生器によつて附勢すべ
きＸ−線管の例については雑誌
“MEDICAMUNDI”（Vol.25、No.１、1980年、
第29〜30頁）およびドイツ国公開公報第2850583
号から既知である。斯種のＸ−線管は“Super
Rotalix Ceramic”なる商品名にてフリツプス社
からも市販されている。これらのＸ−線管は、そ
の金属グリツド電圧を陰極電圧に対して通常は正
とし、かつその電圧を最大管電圧の1/2またはそ
れ以上に相当する極めて高い値とし得ると言う点
で慣例のグリツド制御のＸ−線管とは相違してい
る。斯種のＸ−線管の陽極電流は陰極電流よりも
小さい。その理由は電子の一部が陽極から反射し
た後にグリツドに入射するからである。斯種のＸ
−線管の陽極に到達する電子流は陰極温度だけで
なく、陰極と接地グリツドとの間の電圧によつて
も大いに左右される。従つて、陰極電圧が低下
し、陰極温度が一定のままである時には、Ｘ−線
管を流れる電流が低下し、このために十分にＸ−
線を放射させることがでなくなる。内部抵抗が極
めて高い高圧発生器、例えばd.c.／a.c.変換器を
具える高圧発生器を使用する場合には、陽極電流
が陰極電流よりも小さいことからして、管電流が
増大する際に、陰極電圧が陽極電圧よりも遥かに
減少してしまうと言う問題もある。陽極と陰極と
の間の電圧を適当な制御回路によつて一定値に維
持せしめるようにしても、陰極電圧そのものは減
少し、従つて放射電流も減少する。

前記ドイツ国公開公報第2917636号に開示され
ているＸ−線発生器では上述したような影響をな
くすために、グリツド制御のＸ−線管を介して陽
極側の高圧発生器に直列に接続される高圧発生器
が、陽極側の高圧発生器によつて発生される電圧
よりも高い電圧を発生するようにしている。しか
し、このように別のグリツド制御管を必要とする
斯かる解決法は経費が非常に嵩むと言う欠点があ
る。

本発明の目的は、管電圧が低い場合でも精巧な
追加の設備を必要とせずに大きな放射電流を発生
し得るように適切に構成配置した前述した種類の
Ｘ−線発生器を提供することにある。

本発明は冒頭に述べたＸ−線発生器において、
前記直列回路がｎ個の高圧発生器を具え、ここに
ｎを３以上の整数とし、該直列回路における第１
高圧発生器の正の出力端子を前記Ｘ−線管の陽極
に接続し、かつ前記直列回路におけるｎ番目の高
圧発生器の負の出力端子を前記Ｘ−線管の陰極に
接続し、前記Ｘ−線発生器が高圧スイツチング装
置も具え、該高圧スイツチング装置が第１切換え
状態においてはｉ番目と（ｉ＋１）番目の高圧発
生器の接続点を接地点に接続し、かつ第２切換え
状態においては（ｉ＋１）番目と（ｉ＋２）番目
の高圧発生器の接続点を接地点に接続し、ここに
ｉを１ｉ（ｎ−２）の範囲内の整数とし、前
記高圧スイツチング装置を管電圧および管電流の
双方の値、またはいずれか一方の値を調整する手
段によつて制御可能とし、管電圧の値が比較的低
い場合の陽極電圧と陰極電圧との比率が、管電圧
の比較的高い値の場合の比率よりも小さくなり、
かつ陰極電圧が所定値を越えないように前記高圧
スイツチング装置の切換え状態を制御するように
したことを特徴とする。

従つて、本発明によれば高圧スイツチング装置
の一方の位置にて３個の高圧発生器の内の少なく
とも１個を陰極側に作用させると共に、その発生
器をスイツチング位置の他方の位置では陽極側に
作用させる。関連する高圧発生器が陰極側に作用
する場合（陰極電圧または管電圧が比較的低い場
合）にはその高圧発生器により放射電流が増大す
る。しかし、斯かる高圧発生器を管電圧が高い場
合（例えば150KV）、特に管電流が低く設定され
る場合にも陰極側に作用し得るようにする場合に
は、例えば100KVの電圧がかかつている陰極側
に高圧過負荷が生じることになる。これがため、
高圧過負荷が陰極側にとかく発生しがちの高い管
電圧の場合には斯かる高圧発生器を陽極側に作用
させる必要がある。

この目的のために本発明では高圧スイツチング
装置を追加的に必要とするでけである。また、慣
例の２個の高圧発生器の代りに少なくとも３個の
高圧発生器を設ける必要があるも、これらの発生
器は低圧用に構成することができる。例えば、各
高圧発生器を高圧変圧器の二次巻線によつて形成
し、その二次巻線の電圧を整流装置によつて整流
する場合には、３個の二次巻線が必要とされる
が、これらの二次巻線の少なくとも一部分は、僅
か２個の高圧発生器しか用いなかつた場合よりも
低い電圧にかなうように構成することができる。
整流装置に組込まれる整流ダイオードの個数は本
発明による３個以上の整流装置の存在によつて増
えることはない。その理由は、個々の整流装置は
少なくとも部分的に低電圧用に構成し得るからで
ある。

図面につき本発明を説明する。

３個の高圧発生器１，２および３は高圧変圧器
４の３個の二次巻線１１，２１および３１を具え
ており、変圧器４の一次巻線５は予定した時間周
期の間二次巻線に予定の電圧値を形成し得るスイ
ツチング兼制御装置（図示せず）に接続する。二
次巻線１１，２１，３１は整流装置１０，２０お
よび３０と共に高圧発生器１，２および３をそれ
ぞれ形成する。高圧発生器１の負の出力端子１２
は高圧発生器２の正の出力端子２３に接続し、こ
の高圧発生器２の負の出力端子２２は第３高圧発
生器３の正の出力端子３３に接続する。高圧発生
器１の正出力端子１３および高圧発生器３の負出
力端子３２の各々は制動抵抗６を介してＸ−線管
７に接続する。このＸ−線管は陽極と陰極との間
に大地０に接続される接地金属グリツド８を具え
ている。Ｘ−線管７の陽極および陰極は各々管電
圧の測定に仕える分圧器１５を介して大地０に接
地する。Ｘ−線管７のフイラメント７′の温度は
フイラメント電流用変圧器１６に発生するフイラ
メント電流によつて決定される。高圧発生器１お
よび３の出力端子１３および３２と大地０との間
にそれぞれ接続されるコンデンサ１７′および１
７はＸ−線管の電圧を平滑化する。

所要に応じて高圧発生器２の負出力端子２２
か、または高圧発生器１の負出力端子１２（この
端子の電位は高電圧発生器２の正出力端子２３の
電位と同じである）を大地０に接続する高圧スイ
ツチング装置９を設ける。高圧スイツチング装置
９の図示の位置では、陰極電圧は高圧発生器３に
よつて発生されるだけであるが、陽極電圧は高圧
発生器１と２によつて発生される。しかし、高圧
スイツチング装置９の第２位置（図示せず）で
は、陰極電圧は高圧発生器２と３とによつて発生
されるが、陽極電圧は高圧発生器１によつて発生
されるだけである。これがため、斯かる後者の第
２位置では陰極電圧は陽極電圧に比べて図示の第
１位置の場合よりも高くなる。

高圧発生器１および２の出力直流電圧の和は高
圧発生器３の出力直流電圧に等しくする必要があ
る。従つて、高圧スイツチング装置９の図示の位
置では管電流が小さい場合（例えば透視法の間）、
および特に管電圧が高い場合にも管電圧は陽極側
と陰極側に対称に分配される。しかし、高圧発生
器１および２の出力電圧の比率は高圧発生装置
１，２および３の内部抵抗に応じた大きさとする
必要がある。上記発生装置の内部抵抗が高くなる
につれて、高圧発生器２の出力電圧は高圧発生器
１の出力電圧に比べて高くする必要がある。一次
巻線５をd.c.／a.c.変換器（図示せず）に接続す
ると、相当高い内部抵抗が生じ、例えばそのよう
なことからも分るように、二次巻線１１および２
１はそれらの巻回数を同数とし、整流装置１０お
よび２０は同数の整流ダイオードで構成して、両
高圧発生器１および２が互いに等しい高出力電圧
を供給するようにするのが好適である。この場
合、高圧発生器３の出力電圧は高圧発生器１およ
び２の出力電圧の和に等しくする必要がある。高
圧発生器３は高圧発生器１および２と同一の２個
の高圧発生器を直列に接続したものとして形成す
るのが特に好適である。この場合には同一構成の
４個の高圧発生器を使用できるため、製造コスト
が安価となる。

上述したように設計される高圧発生器１，２お
よび３を用いる場合のＸ−線管７に対する作動モ
ードにはつぎのようなものがある。

(a) 小さな管電流（例えば透視法の際における数
mAの電流）の場合。

高圧スイツチング装置９の第１図に示す位置
では（極性を無視すれば）陽極電圧と陰極電圧
は互いに等しくなる。これに対し、高圧スイツ
チング装置９の図示されない第２位置では、陰
極電圧は陽極電圧よりも３倍高くなる。管電圧
が例えば150KVのように極めて高い場合には、
陰極電圧が前述したように陽極電圧の３倍に増
大すると、グリツド／陰極電圧差が過度に大き
くなるため、Ｘ−線管７に高圧過負荷が生ず
る。管電流が（極めて）小さい場合には、陰極
電圧の低下による管電流の低減もＸ−線管のフ
イラメント７′にて消失すべき電力を増大させ
ることによつて補償し得るから、Ｘ−線管７に
高圧過負荷がかかる場合にはスイツチング装置
９を用いないで、その装置を第１図に示す状態
のままで絶えず作動させるようにする。

(b) 大きな管電流（例えばＸ−線撮影の場合の数
100ｍＡ以上の電流）の場合。

出力端子１３および３２の無負荷電圧が第１
図に示す高圧スイツチング装置９の位置にて互
いに等しくても、陰極電圧は大きな管電流の場
合に陽極電圧よりも低くなる。このような作用
は一方では（前述したように）高い内部抵抗に
よつて生じ、他方では陰極によつて放射される
電子の一部が陽極によつてグリツド８に反射さ
れるために陰極電流が陽極電流よりも大きくな
ることによつて生ずる。従つて、その他の点で
同じ情況（銅の断面積、巻回数等）にあつて
も、陰極側での電圧低下は陽極側での電圧降下
よりも大きくなり、電圧分布は非対称となる。
特に、管電圧が低い場合には、陰極電圧が低く
なり、所望な大きな管電流が流れなくなりがち
である。そのような場合には、スイツチング装
置９を図示の位置とは反対側に切換えて、高圧
発生器１の負出力端子１２または高圧発生器２
の正出力端子２３を大地０に接地する。この
際、管電流が極めて小さい場合に発生する陽極
電圧と陰極電圧との間の前述した非対称性は、
高い内部抵抗と、陰極電流および陽極電流の不
等性とによつて部分的に補償される。従つて管
電流が極めて大きい場合には、陽極電圧と陰極
電圧の値は再び互いに等しくなり得る。しかし
この場合、管電流は図示の高圧スイツチング装
置９の位置におけると同じ管電圧および同じフ
イラメント温度を発生する管電流よりも２倍大
きくなり、所定の情況下でもずつと大きくな
る。非対称無負荷電圧にも拘わらずＸ−線管７
にて対称な電圧分布が得られるように内部抵抗
おび管電流を大きくする際には高圧スイツチン
グ装置９を絶えず指定のスイツチング装置（図
示せず）のままとすることができる。

高圧スイツチング装置９は制御装置１８によつ
て制御され、この制御装置は、所定値の内部抵
抗、高圧発生器２の電圧、管電圧と管電流の調整
値等を考慮しての高圧スイツチング装置９の他方
の位置にて、例えばブレークダウンを起すような
高圧過負荷が陰極側に生ずるようにグリツド／陰
極電圧差が大きくなる際に常に高圧スイツチング
装置９を図示の位置に切換えるように作用する。

Ｘ−線発生器の内部抵抗が比較的低い場合に
は、陰極電圧の電圧分布およびその電圧値は管電
流にほぼ無関係である。このような場合にはオペ
レータにより調整された管電流が予定値を越した
ら直ちに高圧スイツチング装置９を図示の位置に
セツトすすれば十分である。スイツチング装置の
切換えは分圧器１５によつて測定される最小陰極
電圧に応じて制御することはできない。その理由
は、陰極電圧が小さい場合には上記切換えを管電
圧の存在の元で、即ち撮影または透視中に行わな
ければならない（このようなことは避けるべきで
ある。）からである。上記切換えは選択管電圧を
スイツチング・オンする前に予じめ行なう必要が
ある。

しかし、内部抵抗が極めて高い高圧発生器で
は、無負荷電圧が非対称ににも拘わらず、管電圧
は陽極側と陰極側に対称に分配れるため、上述し
た場合（管電流が大きい場合）には高圧スイツチ
ング装置９を図示していない第２位置のままとす
ることができる。しかし、極めて小さな管電流し
か流れない場合でも、Ｘ−線管７の電圧分布は非
対称となるため、切換えを行う必要がある。この
場合における切換えは調整管電流に応じて十分に
行なうことができる。

しかし一般的には管電圧と管電流に応じて切換
えを行なうのが有利である。これがため制御装置
１８には第１スイツチ１８１を設け、このスイツ
チを管電圧調整用の調整素子１９に結合させる。
スイツチ１８１は４個の抵抗１８２の各一端部
（これらの抵抗の他端部は４つの電圧端子U₁…U₄
にそれぞれ接続する）をそれぞれ一つづつ第２ス
イツチ１８３に接続する。この第２スイツチ１８
３は値の異なる数個の抵抗１８４の何れかに切換
えることができる。なお、上記抵抗１８４の他端
は接地する。電圧U₁…U₄は管電圧セレクタ１９
によつて調整された電圧に比例し、また抵抗１８
４は選択管電流にてグリツド８を経て流れる電
流、従つて管電流そのものにもほぼ反比例する。
抵抗１８２は関連する選択電圧値における高圧発
生器の内部抵抗に対応する大きさとする。内部抵
抗が斯かる電圧に無関係である場合には、抵抗１
８２を省くことができ、その代り第１スイツチ１
８１に供給される電圧U₁、U₂、U₃およびU₄を、
対応する内部抵抗を有する直流電圧発生器によつ
て供給せしめる。

２個のスイツチ１８１と１８３との間の接続線
の電圧は、調整管電圧が高くなるにつれて高くな
ると共に、調整管電流が小さくなるにつれて高く
なる。上記接続線の電圧は高圧スイツチング装置
９の図示していない第２位置での陰極電圧と同様
に、管電圧および管電流の調整値に依存し、斯か
る電圧は高圧スイツチング装置９を制御するのに
用いられる。この目的のために比較回路１８５を
設け、これにより２個のスイツチ１８１と１８３
との間における接続線の電圧を予定の基準値U_R
と比較して、接続線における電圧が基準値U_R以
上である場合には高圧スイツチング装置９を図示
の位置に切換え、斯かる電圧が基準値U_Rよりも
低下する場合にはスイツチング装置９を他方の位
置に切換えるようにする。

従つて、制御装置１８は（高圧スイツチング装
置９の図示していない第２位置での）Ｘ−線管７
の陰極における電気的な状態をシミユレートする
シユミレーシヨン回路網を現わす。斯種のシミユ
レーシヨン回路網は、調整すべき管電圧および管
電流の値がデイジタル値であり、しかもＸ−線発
生器の制御用にプログラマブルのデイジタル算術
装置を具えているＸ−線発生器では省くことがで
きる。この場合にはシミユレーシヨン回路網を用
いる代わりに陰極電圧をプログラムによつて計算
する。コンピユータはその計算した陰極電圧に基
いて高圧スイツチング装置９を制御する。第２図
は管電流を測定するために測定抵抗２５を具える
例を示したものである。Ｘ−線管の管電流は、一
端が接地されており、かつ管電流を搬送する抵抗
２５を利用することによつて容易に測定し得るこ
とは既知である。管電流とはＸ−線を発生する陽
極に到達する電流のことである。上述したＸ−線
管における陰極電流は管電流にほぼ等しくなる。
その理由は、電子の内でグリツド８に達する部分
の電子はあらゆる実際の目的にとつて無視し得る
程度に少ないからである。第２図に示す例では、
測定抵抗２５を２個のコンデンサ１７と１７′と
の間に接続する。高圧スイツチング装置は４個の
スイツチング接点９１〜９４を具えている。スイ
ツチング接点９１は高圧発生器３の正出力端子３
３を高圧発生器２の負出力端子２２か、抵抗２５
とコンデンサ１７との接続点２６の何れかに接続
する。スイツチング接点９２は抵抗２５の接続点
２６側の端子を高圧発生器２の正出力端子２３に
接続するか、または、開放せしめる。スイツチン
グ接点９３は高圧発生器１の負出力端子１２を抵
抗２５の接地側の端子か、または高圧発生器２の
正出力端子２３に接続する。スイツチング接点９
４は高圧発生器２の負出力端子２２を大地０に接
地するか、または開放させる。接点９１〜９４は
すべて第１図に示す制御装置１８によつて図示の
位置に同時に切換えるか、または破線にて示す切
換え位置に切換えることができる。破線にて示す
切換え位置では電流が高圧発生器３の正出力端子
３３からスイツチング接点９１を経て高圧発生器
２の負出力端子２２へと流れる。高圧発生器２の
正出力端子２３からの電流はスイツチ９２および
抵抗２５を経て大地０へと流れる。この大地０か
らの電流はスイツチング接点９３を経て高圧発生
器１の負出力端子１２に流れる。接点の斯かる切
換位置では、直列に接続された高圧発生器２およ
び３が陰極電圧を供給し、高圧発生器１が陽極電
圧を供給する。図示の切換位置では高圧発生器３
の正出力端子３３からの電流は接点９１を経て抵
抗２５の一端に流れ、かつ抵抗２５とスイツチン
グ接点９４を経て高圧発生器２の負出力端子２２
へと流れる。この際、高圧発生器２の正出力端子
２３はスイツチング接点９３を介して高圧発生器
１の負出力端子１２に接続されている。また、高
圧発生器２の負出力端子２２はスイツチング接点
９４を介して大地０に接地されるため、この切換
え位置では陰極電圧は高圧発生器３によつて供給
されるだけであり、陽極電圧は直列接続された高
圧発生器１と２とによつて供給される。

第２図に示す例にて管電流を測定するために
は、第１図に示す例では必要としなかつた３個の
別のスイツチング接点９２，９３，９４によつて
高圧スイツチング装置を拡張する必要があるだけ
でなく、高圧発生器２によつて供給される電圧が
高いためにスイツチング接点は互いに絶縁する必
要もある。これは、図示の切換位置では高圧発生
器３により発生される直流電圧を伴なうスイツチ
ング接点９１，９２および９４における電位がス
イツチング接点９３の電位よりも低くなるからで
ある。破線にて示す他の切換位置ではスイツチン
グ接点９１の電位が接点９２，９３および９４の
電位よりも低くなる。

なお、上述した各例では単相変圧器を用いた例
につき述べたが、本発明は多層高圧変圧器を具え
ているＸ−線発生器にも適用し得ることは勿論で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＸ−線発生器の一例を示
す回路図；第２図は同じく本発明によるＸ−線発
生器の他の例を示す回路図である。 １，２，３……高圧発生器、４……高圧変圧
器、５……変圧器一次巻線、６……制動抵抗、７
……Ｘ−線管、７′……フイラメント、８……グ
リツド、９……高圧スイツチング装置、１０，２
０，３０……整流装置、１１，２１，３１……変
圧器二次巻線、１５……分圧器、１６……フイラ
メント電流用変圧器、１７，１７′……コンデン
サ、１８……制御装置、１９……管電流調整素
子、２５……管電流測定抵抗、９１〜９４……ス
イツチング装置、１８１，１８３……スイツチ、
１８２，１８４……抵抗、１８５……比較回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極と陰極との間に位置する接地グリツドを
   具えているＸ−線管用のＸ−線発生器にあつて、
   Ｘ−線管に直流電圧を発生させるために該Ｘ−線
   管の陽極と陰極とに接続すべき高圧発生器の直列
   回路を具えており、かつ陽極電圧と陰極電圧との
   比率を変更させる手段も具えているＸ−線発生器
   において、前記直列回路がｎ個の高圧発生器１，
   ２，３を具え、ここにｎを３以上の整数とし、該
   直列回路における第１高圧発生器１の正の出力端
   子を前記Ｘ−線管の陽極に接続し、かつ前記直列
   回路におけるｎ番目の高圧発生器３の負の出力端
   子を前記Ｘ−線管７の陰極に接続し、前記Ｘ−線
   発生器が高圧スイツチング装置９も具え、該高圧
   スイツチング装置が第１切換え状態においてはｉ
   番目と（ｉ＋１）番目の高圧発生器の接続点を接
   地点０に接続し、かつ第２切換え状態においては
   （ｉ＋１）番目と（ｉ＋２）番目の高圧発生器の
   接続点を接地点０に接続し、ここにｉを１ｉ
   （ｎ−２）の範囲内の整数とし、前記高圧スイツ
   チング装置９を管電圧および管電流の双方の値、
   またはいずれか一方の値を調整する手段によつて
   制御可能とし、管電圧の値が比較的低い場合の陽
   極電圧と陰極電圧との比率が、管電圧の比較的高
   い値の場合の比率よりも小さくなり、かつ陰極電
   圧が所定値を越えないように前記高圧スイツチン
   グ装置の切換え状態を制御するようにしたことを
   特徴とするＸ−線発生器。 ２ 特許請求の範囲１記載のＸ−線発生器におい
   て、各高圧発生器１，２，３を整流装置１０，２
   ０，３０に接続される高圧変圧器４の二次巻線１
   １，２１，３１をもつて構成するようにしたこと
   を特徴とするＸ−線発生器。 ３ 特許請求の範囲１または２に記載のＸ−線発
   生器において、直列回路を３個の高圧発生器１，
   ２，３をもつて構成し、負出力端子３２がＸ−線
   管の陰極に接続される高圧発生器３の正出力端子
   ３３と、該高圧発生器に接続される高圧発生器２
   の正出力端子２３を高圧スイツチング装置９に結
   合させるように構成したことを特徴とするＸ−線
   発生器。 ４ 特許請求の範囲３記載のＸ−線発生器におい
   て、陰極に接続される高圧発生器３を同一構成の
   高圧発生器を２個直列に接続して構成し、これら
   の高圧発生器の出力電圧が他の各高圧発生器１，
   ２の高電圧値の２倍となるように構成したことを
   特徴とするＸ−線発生器。 ５ 特許請求の範囲１〜４の何れか１つに記載の
   Ｘ−線発生器において、少なくとも１個の高圧発
   生器３によつて発生される電流を流す管電流測定
   抵抗を高圧スイツチング装置９１，９２，９３，
   ９４に結合させ、管電流測定抵抗の一方の端子を
   大地電位点に接続すると共に高圧スイツチ９３お
   よび９４を介して第１高圧発生器１の負出力端子
   か、第２高圧発生器２の負出力端子に接続し、前
   記抵抗の他方の端子を第２高圧発生器２の正出力
   端子か、第３高圧発生器３の正出力端子に接続す
   るようにしたことを特徴とするＸ−線発生器。