JPH05190128A

JPH05190128A - 回転対陰極ｘ線発生装置

Info

Publication number: JPH05190128A
Application number: JP2325392A
Authority: JP
Inventors: Wataru Hayashida; 渉林田
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1992-01-13
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】経済的な運転を行なうことのできる回転対陰
極Ｘ線発生装置を提供する。【構成】回転する対陰極１に冷却水を流しながら、陰
極１０から発生した電子を対陰極１に照射して対陰極１
からＸ線Ｒを発生させる回転対陰極Ｘ線発生装置におい
て、対陰極１に供給される冷却水の温度と対陰極１から
流れ出た冷却水の温度との温度差を検出し、検出された
温度差に基づいて対陰極１に供給する冷却水の水量を調
節する。また、検出された温度差に基づいて対陰極１の
回転数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転する対陰極に冷却
水を流しながら、陰極から発生した電子を対陰極に照射
して該対陰極からＸ線を発生させる回転対陰極Ｘ線発生
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記回転対陰極Ｘ線発生装置において
は、対陰極に照射された電子のうちの一部がＸ線に変化
し、大部分のものは対陰極において熱に変化する。その
ため、対陰極は高温に発熱する。対陰極が異常に発熱す
るのを防止するため、従来より、対陰極を回転させて空
冷し、さらに対陰極に冷却水を流して水冷するという処
置が広く行なわれている。

【０００３】この場合、従来のほとんどのＸ線発生装置
においては、対陰極の回転数はＸ線発生装置の機種によ
って一定であり、冷却水の流量も機種によって一定であ
った。通常は、対陰極の温度が異常高温にならないよう
に、対陰極の回転数をかなり高めに設定し、そして冷却
水流量をかなり多めに設定していた。このように対陰極
の回転数を適正回転数よりもかなり高めに設定していた
ので、不経済であり、対陰極を支持するための支持系の
消耗が激しくなり、さらに、騒音や振動が激しくなる等
といった問題があった。また、冷却水水量を適正水量よ
りもかなり多めに設定していたので、これまた不経済で
あるという問題があった。

【０００４】従来、対陰極の回転数を制御するようにし
たＸ線発生装置が、例えば特開平３−５９９３６号公報
に提案されている。しかしながらこの装置は、対陰極の
材質又はフォーカスサイズに応じて対陰極の回転数を変
化させるというものであり、従って、対陰極の材質及び
フォーカスサイズが一定である限り、対陰極の回転数は
常に適正回転数よりも高い一定の値に保持されていた。
従って、不経済であること、対陰極支持系の消耗が激し
いこと、そして騒音等が激しいこと等といった上記の問
題点をやはり有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の回転
対陰極Ｘ線発生装置における上記の問題点を解消するた
めになされたものであって、経済的な運転を行なうこと
のできる回転対陰極Ｘ線発生装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係る第１の回転対陰極Ｘ線発生装置は、回転
する対陰極に冷却水を流しながら、陰極から発生した電
子を対陰極に照射して該対陰極からＸ線を発生させる回
転対陰極Ｘ線発生装置において、対陰極に供給される冷
却水の温度と対陰極から流れ出た冷却水の温度との温度
差を検出する冷却水温度検出手段を設け、検出された温
度差に基づいて対陰極に供給する冷却水の水量を調節す
ることを特徴としている。また、第２の回転対陰極Ｘ線
発生装置は、検出された温度差に基づいて対陰極の回転
数を制御することを特徴としている。

【０００７】

【作用】第１の回転対陰極Ｘ線発生装置においては、冷
却水の水量が対陰極を冷却するために最適な量に常に保
持されて、必要以上に多量になることがない。それ故、
経済的に装置を運転することができる。第２の回転対陰
極Ｘ線発生装置においては、対陰極の回転数が対陰極を
冷却するために最適な速さに常に保持されて、その回転
数が必要以上に速くなることがない。それ故、経済的に
装置を運転することができ、対陰極を支持するための支
持系に大きな負担がかかるのを防止でき、さらに異常に
大きな騒音や振動の発生を防止できる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明に係る回転対陰極Ｘ線発生装置
の一実施例を示している。このＸ線発生装置は、円筒状
の対陰極１と、対陰極１と一体な中空の回転軸２と、回
転軸２の内部を貫通して対陰極１の先端部分まで延びる
中空の排水管３とを有している。回転軸２と排水管３と
の間には空間が形成されており、この空間に貯水タンク
４から延びる給水管５が接続されている。また、排水管
３には、貯水タンク４に向かって延びる排水管６が接続
されている。給水管５には送水用のポンプ７が設置され
ている。

【０００９】回転軸２には、ドライバ８によって駆動さ
れる電動モータ９が取り付けられており、このモータ９
によって回転軸２が回転駆動される。回転軸２が回転す
るとそれと一体な対陰極１も回転する。対陰極１に対向
する位置には、陰極すなわちフィラメント１０が固定し
て配置されている。フィラメント１０と対陰極１との間
には管電圧印加回路１１が電気的に接続されており、フ
ィラメント１０には管電流印加回路１２が電気的に接続
されている。管電流印加回路１２は、フィラメント１０
に所定の大きさの電流、例えば３００ｍＡ程度の電流を
流す。この通電により、フィラメント１０が発熱してそ
こから熱電子が放出される。管電圧印加回路１１はフィ
ラメント１０と対陰極１との間に所定の大きさの電圧、
例えば６０Ｋｖ程度の電圧を印加する。この電圧印加に
より、フィラメント１０から放出された熱電子が加速さ
れて対陰極１に衝突する。この衝突の際、対陰極１から
Ｘ線Ｒが放射される。

【００１０】Ｘ線Ｒが放射される際、対陰極１は高温に
発熱する。対陰極１が異常に高温になると、該対陰極が
損傷するおそれがある。これを防止するためには、対陰
極１を冷却する必要があり、そのために次のような処理
が行なわれる。Ｘ線Ｒが放射される間、対陰極１はモー
タ９によって駆動されて高速、例えば８，０００ｒｐｍ
で回転する。この回転により、対陰極１が水冷によって
冷却される。また、貯水タンク４内に貯溜されている冷
却水がポンプ７によってくみ出され給水管５を通って回
転軸２と排水管３との間の空間に送り込まれる。送り込
まれた冷却水は、回転軸２の軸方向に流れて対陰極１の
内部に流れ込み、対陰極１を内部から冷却する。対陰極
１を冷却した後の冷却水は、排水管３を通って排水管６
に流れ込み、そして貯水タンク４に回収される。

【００１１】管電圧印加回路１１、管電流印加回路１
２、モータドライバ８、そして冷却水給水用ポンプ７
は、図２に示すように、ＣＰＵ（中央処理装置）１３に
よってその動作が制御されるようになっている。ＣＰＵ
１３には、負荷リミッタ１４、負荷設定装置１５、水温
検出装置１６が接続されている。負荷リミッタ１４は、
フィラメント１０と対陰極１との間に印加される管電圧
の最大許容値及びフィラメント１０に供給される管電流
の最大許容値を記憶している。

【００１２】負荷設定装置１５は、作業者によって操作
されるものであって、希望する管電圧値及び管電流値並
びに対陰極１の回転数をＣＰＵ１３に指示するものであ
る。この指示値は、対陰極１の材質及びＸ線焦点のフォ
ーカスサイズに応じて適正な値に設定される。フォーカ
スサイズとは、図１にＦで示すように、対陰極１上に衝
突する電子の衝突領域の大きさである。

【００１３】水温検出装置１６には、給水管５内に配置
した給水側サーミスタ１７及び排水管６内に配置した排
水側サーミスタ１８が接続されている。給水側サーミス
タ１７により、対陰極１へ給水される冷却水の温度が検
出され、排水側サーミスタ１８により、対陰極１から排
出される冷却水の温度が検出される。水温検出装置１６
は、両サーミスタから送られる温度信号に基づいて給水
側冷却水と排水側冷却水との水温差を演算し、その水温
差が予めきめられた許容範囲から外れたときに、その旨
の信号をＣＰＵ１３に送る。

【００１４】以下、ＣＰＵ１３によって実行される動作
制御を具体的に説明する。サーミスタ１７，１８によっ
て検出される給水側冷却水と排水側冷却水の水温差が予
定された許容範囲内に入っているとき、ＣＰＵ１３は負
荷設定装置１５によって設定された管電圧値、管電流
値、そして対陰極回転数に基づいて管電圧印加回路１
１、管電流印加回路１２、そしてモータドライバ８を動
作させる。また標準の水量、例えば１２リットル／ｍｉ
ｎで冷却水を対陰極１に供給する。

【００１５】冷却水の水温差が予定温度差よりも小さい
場合は、対陰極１の温度が予定温度値よりも低く、従っ
て、対陰極１に加わっている負荷、すなわち電子エネル
ギが小さいものと考えられる。この場合ＣＰＵ１３は、
送水用ポンプ７の出力を下げて対陰極１へ供給する冷却
水の流量を少なくする。冷却水の流量を少なくした分だ
け経費の節減となる。冷却水の流量を少なくするのに代
えて、モータドライバ８にモータ９の回転数を下げるべ
き旨の指令を出して、モータ９従って対陰極１の回転数
を下げるように制御することもできる。対陰極１の回転
数を下げるということは、モータ９に供給する電流を少
なくできるということであり、運転経費を安くできる。
また、回転軸２を支持するための支持系、例えばベアリ
ングにかかる負荷が小さくなるので、消耗を低減するこ
とができる。さらに、騒音や振動を低減することができ
る。

【００１６】また、まず初めに冷却水の流量を少なくし
てゆき、その流量がある所定値に達しても、なお水温差
が予定値より小さいときに、対陰極１の回転数を下げる
ように制御することもできる。また逆に、最初に対陰極
１の回転数制御を行ない、次に冷却水の流量を制御する
ようにもできる。

【００１７】冷却水の給水側と排水側との水温差が予定
温度差よりも大きい場合は、対陰極１の温度が予定温度
よりも高く、対陰極１が過負荷状態であると考えられ
る。この場合ＣＰＵ１３は、ポンプ７の出力を増大させ
て対陰極１へ供給する冷却水の流量を多くする。これに
より、対陰極１の冷却能力が上がって対陰極１が異常高
温になることが防止される。冷却水の流量を多くするの
に代えて、対陰極１の回転数を上げるように制御するこ
ともできる。回転数の増大により対陰極１の冷却能力が
上がるので、対陰極１が異常高温になることを防止でき
る。また、上述したように冷却水の流量制御と対陰極１
の回転数制御の両方を時間をずらせて行なうようにする
こともできる。

【００１８】冷却水流量を多くしても、あるいは対陰極
１の回転数を速くしても、なおも冷却水の水温差が予定
温度差よりも大きい場合には、ＣＰＵ１３は管電圧印加
回路１１又は管電流印加回路１２に指令を送って、対陰
極１に印加される管電圧又は対陰極１に流れる管電流を
小さくする。これにより、対陰極１に加わる負荷が小さ
くなり、損傷を回避できる。

【００１９】なお、管電流又は管電圧が許容できる最大
値を越えた場合は、負荷リミッタ１４によってそれが検
知され、そのときＣＰＵ１３の指示により保安回路１９
が作動して対陰極１への管電圧印加及び管電流印加が遮
断される。これにより、装置が破壊されるのを防止して
いる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、冷却水の流量が必要以
上に多くなることがなくなり、あるいは対陰極の回転数
が必要以上に速くなることがなくなるので、Ｘ線発生装
置を経済的に運転することができる。また、対陰極に係
る負荷の変動、すなわち電子エネルギ量の変動を冷却水
の温度差によって検出するようにしたので、その負荷変
動を正確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転対陰極Ｘ線発生装置の一実施
例を示す斜視図である。

【図２】上記Ｘ線発生装置における動作制御系の回路図
である。

【符号の説明】

１対陰極２回転軸３排水管４貯水タンク５給水管６排水管７給水用ポンプ９モータ１０フィラメント（陰極）１６水温検出回路１７給水側サーミスタ１８排出側サーミスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する対陰極に冷却水を流しながら、
陰極から発生した電子を対陰極に照射して該対陰極から
Ｘ線を発生させる回転対陰極Ｘ線発生装置において、対陰極に供給される冷却水の温度と対陰極から流れ出た
冷却水の温度との温度差を検出する冷却水温度検出手段
を設け、検出された温度差に基づいて対陰極に供給する冷却水の
水量を調節することを特徴とする回転対陰極Ｘ線発生装
置。
【請求項２】回転する対陰極に冷却水を流しながら、
陰極から発生した電子を対陰極に照射して該対陰極から
Ｘ線を発生させる回転対陰極Ｘ線発生装置において、対陰極に供給される冷却水の温度と対陰極から流れ出た
冷却水の温度との温度差を検出する冷却水温度検出手段
を設け、検出された温度差に基づいて対陰極の回転数を制御する
ことを特徴とする回転対陰極Ｘ線発生装置。
【請求項３】検出された温度差に基づいて対陰極と陰
極との間に印加する管電圧又は対陰極に流れる管電流を
制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の回転対陰極Ｘ線発生装置。