JPH033360B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線装置の改良に関するものである。

Ｘ線診断装置において得られた診断に供された
情報の出力形体としては直接撮影によるＸ線写
真、I.I.（イメージインテンシフアイア）間接撮影
によるＸ線写真、Ｘ線映画、Ｘ線検出器にて得た
信号をコンピユータにより処理した断層像などが
ある。

これら診断情報をより正確に得るためには、情
報源であるＸ線の出力の安定性が重要となつてく
る。

Ｘ線源としては、通常Ｘ線管が使用され安定性
を得るための条件としては、Ｘ線管の両極に印加
される高電圧、即ち管電圧の安定性とＸ線管フイ
ラメントの加熱の安定性が要求される。

このうち、管電圧の安定化の方法としては高電
圧側にＸ線管と直列にテトロードなどの電子管を
挿入し、三相電源を高電圧に昇圧し、全波整流し
得られる高電圧波形の脈動分を、電子管の管内電
圧降下を利用して吸収し、Ｘ線管の両極には、完
全な直流にて印加できるようにする方法が用いら
れている。

又フイラメントの加熱の安定化の方法として
は、フイラメントを加熱する電源の波高値が一定
であることが要求され、直流の安定化電源の出力
をインバータ回路にて高電圧の電位にし、フイラ
メントに供給する方法がとられている。

この方形波交流による加熱は、供給電力の時間
変動がなく、一定加熱状態を得ることができる。
しかしＸ線管には加熱されたフイラメントより飛
び出した電子ビームを陽極上の焦点に有効に集束
させるためにフイラメントの周囲に集束筒が設け
られており、この集束筒の電位はフイラメントの
片側と同一になつている。

このため、フイラメントを交流電源にて加熱す
ると、集束筒と集束筒の結ばれているフイラメン
ト片端と反対側のフイラメントとの間には交流電
源電圧分の電位差が生じてしまう。すると、集束
筒は三極管のグリツドと同じ効果を示し、加熱電
源電圧にて、管電流が影響を受けてしまうために
完全な直流的電流が得られなくなる。

この影響を除くために、方形波交流電源を全波
整流し、直流にて加熱する方法がある。この方法
では、集束筒とフイラメントの片側に電位差は生
ずるが時間的癖化がないため変動は生じない。し
かし、ここで問題になるのは、管電流がフイラメ
ントの加熱に寄与するという現象である。

通常フイラメントの片側はカソードとして高電
圧発生回路の陰極母線側に結ばれている。直流加
熱する場合、電流の流れる方向は一方向に限られ
るため、管電流がフイラメントからカソードに流
れる方向も一義的に決められる。

ここで、カソード側が正電位で加熱されている
場合、フイラメント加熱電流と管電流は逆方向に
流れることとなり、フイラメント加熱状態は管電
流による分、冷却され管電流は時間と伴に減少す
る。またカソード側が負電位で加熱されている場
合、フイラメント加熱電流と管電流は同一方向に
流れることになり、フイラメント加熱状態は管電
流による分、加熱され管電流は時間の経過ととも
に増加してしまう。

従つて線量率がその変動分変化して安定なＸ線
曝射ができなくなる。

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので前記
した欠点を除去するために、管電流がフイラメン
トから高電圧発生回路の負極側へ流れる経路を低
電圧側の信号により、高電圧側にて切替え、これ
によりフイラメント内を流れる管電流の方向を制
御するようにすることにより管電流の影響を除去
して安定した管電流を得るようにしたＸ線装置を
提供することを目的とする。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

図は本発明の具体例を示す回路図である。図に
おいて１は商用三相電源V_ACを高電圧に昇圧する
ための高電圧変圧器、２はこの高電圧変圧器１の
出力を整流する高耐圧全波整流ブリツジ、３はこ
の整流出力に含まれる脈動分をその内部電圧降下
により平滑する高耐圧電子管で、正負両極の出力
側にそれぞれ設けられている。４はこの高耐圧電
子管３の出力側に設けられた前記整流出力の電圧
検出用の高電圧検出用分圧器、５はこの高電圧検
出用分圧器４の検出出力に応じ前記高耐圧電子管
３のグリツドバイアス電圧を調整して内部電圧降
下を制御する高電圧安定調整器であり、この高電
圧安定調整器５は整流出力中に含まれる脈動分を
高電圧検出用分圧器４にて検出して、これに応じ
整流出力の脈動分を取り除くように高耐圧電子管
のグリツドを制御する信号に変換して出力し、電
子管の管内電圧降下を利用して安定化させる。６
は、この高耐圧電子管３の出力を管電圧としてア
ノード、カソード間に印加され、Ｘ線曝射を行な
うＸ線管である。７は、商用単相交流電源入力を
全波整流する全波整流ブリツジ、８はその整流出
力平滑用のコンデンサ、９はこの平滑後の整流出
力をチヨツピングするチヨツパ用トランジスタ、
１０はこのチヨツパ用トランジスタ９の後段側に
設けられインダクタンスＬ、コンデンサＣ、ダイ
オードＤからなる平滑回路であり、チヨツピング
後の出力の平滑を行なうものである。１１は、平
滑回路１０の出力側の正極母線に各々コレクタ側
を接続したNPN型の二つのインバータ用トラン
ジスタ、１２は、一次側センタータツプ付きの絶
縁用変圧器で、一次側はそのセンタータツプを平
滑回路１０の負荷母線側に、また残りの一次側端
子はそれぞれ前記インバータ用トランジスタ１１
のエミツタ側を接続してこのトランジスタ１１の
スイツチングにより、センタータツプを中心とす
る一次側巻線の電流通電方向を切り換えることが
できるようにしてある。１３は、Ｘ線管６のフイ
ラメント両端子間に設けられた全波整流ブリツジ
であり、１４は前記二つのインバータ用トランジ
スタ１１を交互にスイツチングするための制御出
力を発生するインバータ制御回路、１５はこのイ
ンバータ制御回路１４の駆動用のクロツクパルス
を発生するフリーランの発振回路である。単相交
流電源は全波整流ブリツジ７にて全波整流され、
コンデンサ８に充電され直流電源となる。１６は
チヨツパ用トランジスタ９の制御出力を発生する
チヨツパ比制御回路、１７は管電流値を設定する
管電流選択器、１８はこの設定値に対応する管電
流レベルとなる基準信号を発生する管電流レベル
設定器であり、前記チヨツパ比制御回路１６はこ
の管電流レベル設定器１８の出力に対応するレベ
ルの直流電圧が絶縁用変圧器１２の一次側に入力
されるべくチヨツパ用トランジスタ９のベース制
御信号のパルス幅を制御する。また、前記全波整
流ブリツジ１３は絶縁用変圧器１２の二次側出力
を全波整流してＸ線管６のフイラメントＦに与え
る構成となつており、これにより管電流設定器１
７にて設定された値の管電流がＸ線管６に流れる
ようフイラメント電圧が制御できる構成となつて
いる。１９は商用単相交流電源入力を全波整流す
る全波整流ブリツジ、２０はこの全波整流ブリツ
ジ１９の整流出力を蓄えるコンデンサ、２１は一
定周期で発振するフリーラン形の発振回路、２２
はこの発振回路２１の発振出力で駆動されインバ
ータ用トランジスタ２３の駆動信号を発生するイ
ンバータ制御回路であり、前記インバータ用トラ
ンジスタ２３は前記コンデンサ２０の陽極側にコ
レクタ側を接続され前記インバータ制御回路２２
の出力を交互に受けて動作する。２４は一次側セ
ンタータツプ付きの絶縁変圧器であり、この絶縁
変圧器２４はその一次側のセンタータツプを前記
コンデンサ２０の陰極側に、また一次側の両端子
はそれぞれ対応する前記インバータ用トランジス
タ２３のエミツタ側に接続されていて、このイン
バータ用トランジスタ２３を交互に切換えること
により一次側巻線の電流方向を切換えることがで
きるようにしてある。２５はダイオード、２６は
トランジスタであり、２５と２６の順方向が逆向
きとなるように接続され、それぞれカソード側と
エミツタ側を陰極母線側に接続された前記高耐圧
電子管３の出力側に共通接続し、２５のダイオー
ドのアノード側はフイラメントＦの負電位側の端
子に、２６のトランジスタのコレクタ側はフイラ
メントＦの正電位側の端子にそれぞれ接続してお
り、フイラメントＦを流れる管電流は２５のダイ
オード又は２６のトランジスタを通つて陰極母線
へ導かれる構成としてある。２５のダイオードに
は並列に２７のコンデンサが接続してあり、高周
波成分の低インピーダンス回路を構成する。２
８，２９は抵抗であり、これらは直列に接続して
前記絶縁用変圧器２４の二次側巻線に接続してあ
り、抵抗２８はトランジスタ２６のベース・エミ
ツタ間に接続されて絶縁用変圧器２４の出力電圧
を分圧し印加するように接続してある。

このような構成において、商用三相交流電源よ
り得た電力を高電圧変圧器１にて高電圧に昇圧
し、これを高耐圧全波整流ブリツジ２にて全波整
流する。この整流出力は全波整流ブリツジによる
整流出力のため脈動を含んだ直流出力となる。こ
の直流出力は高耐圧電子管３を経てＸ線管６の両
極に印加される。高耐圧電子管３は全波整流ブリ
ツジ２の出力である直流出力に含まれている脈動
分を吸収するために組み込まれているものであ
り、高電圧検出用分圧器４にてＸ線管６に与えら
れる高電圧のレベルの状態を検出し、変動分のみ
取り出し高耐圧電子管３の内部電圧降下を制御す
るグリツドバイアス電圧発生用の高電圧安定調整
器５に入力して、脈動分を抑制するに必要な内部
電圧降下となるようなグリツドバイアス出力を発
生させ、これと高耐圧電子管３に与える。これの
より電子管３は脈動分に対応する内部電圧降下に
設定され、その結果、Ｘ線管６には安定化された
管電圧が印加されることになる。

一方、管電流を決定するフイラメント電圧は単
相交流電源より供給される電力より与える。即
ち、この単相交流電源出力は全波整流ブリツジ７
にて全波整流され、コンデンサ８に充電され直流
電源出力となり、そしてこのコンデンサ８に充電
された直流出力はチヨツパ比制御回路１６から発
せられる信号の入力されている期間だけ導通状態
となるチヨツパ用トランジスタ９を介して負荷側
（Ｘ線管６）に与えられる。即ち、管電流選択器
１７により設定された管電流値に対応する基準信
号が管電流レベル設定器１８より出力されチヨツ
パ比制御回路１６はこの基準信号に対応したチヨ
ツパ比となる制御出力をトランジスタ９に与える
ため、トランジスタ９にてチヨツピングされた前
記直流出力は設定管電流値を得るに必要なフイラ
メント電圧を与えることのできるような出力とし
て負荷側へ与えられることになる。尚、チヨツピ
ングによるため平滑回路１０にて平滑されること
によりチヨツパ比制御回路１６から発せられる信
号に対応した電圧の直流電源となる。この直流電
流はインバータ用トランジスタ１１、インバータ
制御回路１４、フリーラン形の発振回路１５にて
構成されるインバータにより方形波交流に変換さ
れる。即ち、フリーラン形の発振回路１５は一定
周期にて発振しており、その発振出力信号はこの
発振出力信号に応動してインバータ用トランジス
タ１１の駆動制御回路１４に入力され、ここで該
駆動制御出力を発生させて二つのインバータ用ト
ランジスタ１１に与え、これを交互にスイツチン
グさせる。

これによりインバータ用トランジスタ１１は交
互に導通し、平滑回路１０により平滑された前記
チヨツピング後の出力を絶縁変圧器１２の一次側
巻線の両端子に交互に加える。従つて、センター
タツプを平滑回路１０の負極側に接続された一次
側巻線にはトランジスタ１１が切換わる毎にその
電流方向が変わり、従つて絶縁変圧器１２の二次
側よりこの切換周期の方形波交流高電圧の電位に
昇圧された形で得られる。この昇圧出力は全波整
流ブリツジ１３にて整流されＸ線管６のフイラメ
ントＦに印加されてこれを加熱することにより、
安定した直流加熱状態が得られる。

尚、Ｘ線曝射に使用する管電流は管電流選択器
１７にて選択設定されたレベルとなるようにこれ
ら各回路は設定されており、また、チヨツパ比制
御回路１６はチヨツパ周期において、管電流レベ
ル設定器１８の出力レベルを位相変調して出力
し、これをトランジスタ９に与えてチヨツピング
制御する。これにより、チヨツパ比に対応して方
形波交流の電力が制御されることになり、これが
設定された管電流レベルを得ることのできるフイ
ラメントＦに与えられてこのフイラメントＦを加
熱することになる。その結果、加熱された温度に
対応する熱電子放出が可能となり、管電圧がＸ線
管６の両極間に印加されることにより前記熱電子
が放出されて前記設定された管電流が流れること
になる。そしてＸ線管６からはこの管電圧、管電
流に対応する線量率のＸ線が曝射されることにな
る。

以上はＸ線曝射を行なうための回路動作であ
り、安定したＸ線曝射を実現させるためにはＸ線
管６内のフイラメントＦを流れる管電流のフイラ
メントＦに対する影響を抑えなければならない。
そのための補正回路が１９〜２９で示す部分であ
り、以下、その動作を説明する。

商用交流電力はブリツジ１９により全波整流さ
れ、このブリツジ１９の整流出力がコンデンサ２
０に充電されて直流電源となる。一方、フリーラ
ン形の発振回路２１は一定周期にて発振する。こ
の発振出力信号はインバータ制御回路２２に入力
され、この発振出力信号周期にて二つのインバー
タ用トランジスタ２３を交互にスイツチングさせ
る様に制御する。これによつて、インバータ用ト
ランジスタ２３は交互にスイツチングされ、絶縁
変圧器２４の一次側巻線に前記コンデンサ２０に
充電された直流電源を交互に極性を変えて印加さ
せることになる。従つて、絶縁変圧器２４の二次
側には方形波交流が発生し、この絶縁変圧器２４
にて高電圧の電位に昇圧されることになる。従つ
て抵抗２８，２９の端子間には発振回路２１にて
発生された発振周期による昇圧された方形波交流
電圧が印加されることになる。この方形波交流は
分圧され、トランジスタ２６のベース・エミツタ
間に印加されることになる。今、トランジスタ２
６のベース側に正電位が印加された場合、このト
ランジスタ２６は導通状態となる。この時、ダイ
オード２５にはフイラメント加熱電圧が逆バイア
ス状態で印加され、ダイオード２５は非導通にな
る。従つて、この状態でＸ線曝射を行なつた場
合、管電流はトランジスタ２６を通り高電圧発生
回路のカソード側即ちＸ線管６に与える管電圧発
生用の回路の負極母線（負極側の高耐圧電子管
側）に帰還される。逆に、トランジスタ２６のベ
ース側に負電位が印加された場合、このトランジ
スタ２６は非導通状態となる。この時、ダイオー
ド２５は順方向で導通状態となる。従つて、管電
流はダイオード２５を通り、高電圧発生用の回路
の負極母線（負極側の高耐圧電子管側）に帰還さ
れる。このように絶縁変圧器２４の出力である方
形波交流の瞬時瞬時の極性に応じフイラメントＦ
を流れる管電流の方向が切換えられる。ただし、
Ｘ線曝射中に切換えを行なうとダイオード２５と
トランジスタ２６は半導体のスイツチング動作中
の過渡的不安定状態を持つため、ダイオード２５
と並列にコンデンサ２７を設け、過渡的動作にお
ける低インピーダンス回路とし、Ｘ線曝射中にお
いても切換え制御が可能となる。この管電流制御
用の方形波交流の周波数をフイラメントＦの熱時
定数にて算出される周期より早く設定することに
より管電流はフイラメント中を両方向に流れ、こ
れにより管電流の影響による変動を自動的に補正
することができ、設定値の通り、安定したフイラ
メント加熱ができる。即ち、一般にはフイラメン
トについては冷却される方が加熱の場合よりも早
いので、加熱時の電流供給のデユーテイを高くな
るように設定しておけばよい。そのため、曝射Ｘ
線の線量率も所望値に安定し、高精度のＸ線診断
情報を得ることができる。

尚、本発明は、上記し且つ図面に示す実施例に
限定することなく、その要旨を変更ないし範囲内
で適宜変形して実施し得るものであり、例えば上
述の具体例では、Ｘ線管のフイラメントを直流に
て加熱する場合について説明したが、交流加熱し
ている場合も直流加熱に比べれば変動率は少ない
が管電流による影響は起るため、管電流のフイラ
メントＦ内の流れ方向振り分け補正を行なうこと
により、安定した管電流を得ることができる。ま
た、管電流の振り分けを行なうために具体例では
ダイオード及びトランジスタを使用したが、電子
管やスイツチその他の開閉素子を使用しても実施
できることは言うまでもない。

以上詳述したように本発明はＸ線装置におい
て、Ｘ線曝射により流れる管電流がＸ線管のフイ
ラメント加熱電流に重畳することによるフイラメ
ント加熱状態への影響を防ぐため加熱フイラメン
トの両端子にそれぞれダイオード及びトランジス
タを介してＸ線管電圧供給用の高電圧発生装置の
陰極側母線に接続し、このダイオードとトランジ
スタに前記フイラメントの熱時定数に基く温度変
化の影響が生じない周期でトランジスタの導通・
非導通を制御する装置を設けてフイラメントの温
度変化を生じない周期でフイラメント内を流れる
管電流の流れ方向を切換えるようにしたので、フ
イラメントの管電流による温度変化が生じなくな
り、安定したフイラメント加熱が行なえるので安
定したＸ線を曝射することができ、従つて高精度
のＸ線診断情報を得ることができるなど優れた特
徴を有するＸ線装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す回路図である。 １……高電圧変圧器、２……高耐圧全波整流ブ
リツジ、３……高耐圧電子管、６……Ｘ線管、
７，１３，１９……全波整流ブリツジ、８，２０
……コンデンサ、９，１１，２３……トランジス
タ、１０……平滑回路、１２，２４……絶縁変圧
器、１４，２２……インバータ制御回路、１５，
２１……発振回路、１６……チヨツパ比制御回
路、１７……管電圧選択器、１８……管電流レベ
ル設定器、２５……ダイオード、２６……トラン
ジスタ、２７……コンデンサ、２８，２９……抵
抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体に向けてＸ線を曝射するＸ線管と、こ
   のＸ線管の陽極及び陰極間に高電圧を印加する高
   電圧発生回路と、前記Ｘ線管のフイラメントを直
   流にて加熱する直流フイラメント加熱回路と、前
   記フイラメントの一端側と前記高電圧発生回路の
   陰極母線側との間に接続される第１のスイツチン
   グ素子と、前記フイラメントの他端側と前記高電
   圧発生回路の陰極母線側との間に接続される第２
   のスイツチング素子と、これらの第１及び第２の
   スイツチング素子を所定の周期で交互にスイツチ
   ングすることにより管電流の経路を切換えるスイ
   ツチング回路とを備えたことを特徴とするＸ線装
   置。 ２ 前記スイツチング回路にて前記第１及び第２
   のスイツチング素子を交互にスイツチングする
   際、不安定状態を防止するために前記第１のスイ
   ツチング素子と並列に接続されるインピーダンス
   素子を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のＸ線装置。 ３ 前記第１のスイツチング素子はダイオードで
   あり、前記第２のスイツチング素子はトランジス
   タであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載のＸ線装置。 ４ 前記インピーダンス素子をコンデンサとした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のＸ
   線装置。