JPH10106793A

JPH10106793A - パルスｘ線装置

Info

Publication number: JPH10106793A
Application number: JP25408296A
Authority: JP
Inventors: Fumio Ishiyama; 文雄石山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-24
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: JP3712474B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、信頼性の高い良好なパルスＸ線を
簡単な回路構成かつ低価格で得ることができるパルスＸ
線装置を提供することを目的とする。【解決手段】グリッド、アノードおよびカソードの各
電極を有し、Ｘ線を曝射するＸ線管１３と、Ｘ線管１３
のアノードとカソードの間に高電圧を印加する直流高電
圧電源と、Ｘ線管１３のグリッドとカソードの間に接続
されるコンデンサ１５と、Ｘ線管１３のグリッドとカソ
ードの間に、陽極側を前記Ｘ線管のグリッド側にしてコ
ンデンサ１５と並列に接続されるダイオード２１と、Ｘ
線管１３のアノードとグリッドの間に、コンデンサ１５
と直列に接続されるコンデンサ１７およびコンデンサ１
９とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線管の制御グリ
ッド電圧を制御してパルスＸ線を発生させるパルスＸ線
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、Ｘ線透視像を取得するために
連続的にＸ線を曝射するＸ線装置が知られている。しか
し、このＸ線装置では、画像を鮮明にするためにＸ線管
電流を増加させると被検体の被曝線量が増加するという
問題がある。この問題を解決するためにＸ線を間欠的に
曝射するパルスＸ線装置が種々提案されている。このよ
うなパルスＸ線装置を図６に示す。

【０００３】図６に示すようにパルスＸ線装置１００
は、高電圧を発生する高電圧装置１０１と、高電圧装置
１０１により発生される高電圧によりＸ線を曝射するＸ
線管１０３と、高電圧装置１０１により発生される電圧
をＯＮ／ＯＦＦしてパルス電圧にするスイッチ手段１０
５とを有する。また、高電圧装置１０１とＸ線管１０３
とは、高電圧ケーブル１０７によって接続されている。

【０００４】このパルスＸ線装置１００では、高電圧装
置１０１により発生される高電圧をスイッチ手段１０５
のＯＮ／ＯＦＦ動作によってパルス電圧にし、このパル
ス電圧によってＸ線管１０３からＸ線が間欠的に曝射さ
れる。

【０００５】しかしながら、従来のパルスＸ線装置１０
０では、高電圧ケーブル１０７の静電容量（導体間浮遊
容量）１０９のため、スイッチ手段１０５をＯＮからＯ
ＦＦにした時、Ｘ線管電圧が急峻に変化せず、図７に示
すような波尾が生じる。この波尾によるＸ線は透過力が
弱いために被検体にとっては有害なものである。このよ
うな問題を解決したものとして特開昭６１−１２６７９
９号公報に記載の三極Ｘ線管の制御回路がある。

【０００６】この三極Ｘ線管の制御回路では、三極Ｘ線
管のグリッド端子とＸ線管フィラメント端子間に複数個
の半導体スイッチ素子の直列接続体である第１の半導体
スイッチングユニットを接続し、グリッド端子とバイア
ス電源の陰極出力端子間に第２の半導体スイッチングユ
ニットを接続している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、Ｘ線管のグリッド制御回路が複雑で、信頼性
に欠けるという問題がある。また、Ｘ線管のグリッド制
御回路では、Ｘ線管の動作時に負の高電圧が印加される
ため、絶縁油中に配置する等の配慮が必要であるが、回
路が故障した場合の修理を困難なものにする。

【０００８】一方、Ｘ線管は、その目的から被検体の近
くに配置しなければならない。そしてＸ線診断をする上
では、被検体の周辺をできるだけ広く取ることが望まし
い。しかし、高電圧ケーブルの導体間浮遊容量がグリッ
ド電圧を高速でスイッチングする際の妨げになるため、
高電圧ケーブルをあまり長くすることができなかった
り、高電圧ケーブルが長い場合、グリッド制御回路を動
作させるために大きな電力を必要とし、回路が益々大掛
かりなものになるという問題がある。

【０００９】このため、従来の装置は、被検体の被爆線
量を低減することはできるが、回路が複雑で大掛かりな
ため、高価なものとなり、普及型のＸ線診断装置には採
用されなかった。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、信頼性の高い良好なパルスＸ線を簡単な回路構成か
つ低価格で得ることができるパルスＸ線装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、グリッド、アノードおよびカソードの各電極
を有し、Ｘ線を曝射するＸ線管と、このＸ線管のアノー
ドとカソードの間に高電圧を印加する直流高電圧電源
と、前記Ｘ線管のグリッドとカソードの間に接続される
第１のコンデンサと、前記Ｘ線管のグリッドとカソード
の間に、陽極側を前記Ｘ線管のグリッド側にして前記第
１のコンデンサと並列に接続されるダイオードと、前記
Ｘ線管のアノードとグリッドの間に、前記第１のコンデ
ンサと直列に接続される第２のコンデンサとを有し、Ｘ
線の曝射および停止を前記直流高電圧電源のＯＮ／ＯＦ
Ｆで制御することを要旨とする。

【００１２】本発明のパルスＸ線装置にあっては、直流
高電圧電源により、Ｘ線管に直流高電圧を印加されたと
き、Ｘ線管のグリッドバイアス電圧は約０（Ｖ）とな
り、Ｘ線管に電圧が流れＸ線管からＸ線が曝射される。
一方、Ｘ線管への直流高電圧印加が停止されたとき、第
２のコンデンサに充電された電荷が放電され、第１のコ
ンデンサを充電することによってＸ線管のグリッドにカ
ットオフ電圧を発生させるのでＸ線の曝射は急峻に停止
する。このため、信頼性の高い良好なパルスＸ線を簡単
な回路構成かつ低価格で得ることができる。また、第１
のコンデンサと第２のコンデンサの内、少なくとも１つ
をＸ線管に高電圧を供給するための高電圧ケーブルの導
体間浮遊容量を使用するようにすれば、パルスＸ線装置
の回路構成をより簡単化できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るパルスＸ
線装置の一実施形態を示した回路図である。図１に示す
ように第１実施形態のパルスＸ線装置１は、交流電源
３、交流電圧を直流電圧に整流する整流平滑回路５、直
流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路７、交流電
圧を所定の高電圧に変圧する高電圧トランス９および交
流の高電圧を直流の高電圧に整流する高圧整流器１１と
から成る直流高電圧電源と、Ｘ線管１３と、第１のコン
デンサとしてのコンデンサ１５と、第２のコンデンサと
してのコンデンサ１７およびコンデンサ１９と、ダイオ
ード２１と、第１の抵抗器としての抵抗器２３と、第２
の抵抗器としてのブリーダ抵抗器２５およびブリーダ抵
抗器２７とを有する。

【００１４】本実施形態のパルスＸ線装置１は、高圧整
流器１１とＸ線管１３の間を接続する高電圧ケーブル３
０ａ，３０ｂの導体間浮遊容量を、高電圧トランス９の
２次巻き線に発生された高電圧を平滑化する回路素子
（コンデンサ）として用いることにより、回路構成を簡
略化したものである。

【００１５】Ｘ線管１３は、グリッド、アノードおよび
カソードの各電極を有する３極Ｘ線管であり、前記直流
高電圧電源から供給される高電圧によってＸ線を曝射す
る。尚、ここではＸ線管１３として３極Ｘ線管を用いて
いるが、制御グリッドＧを有していれば他の種類のＸ線
管を用いても良い。

【００１６】コンデンサ１５は、Ｘ線管１３のグリッド
ＧとカソードＫの間に接続され、Ｘ線を遮断するための
グリッドバイアス電圧を発生する。特に本実施形態で
は、コンデンサ１５としては高圧整流器１１とＸ線管１
３のカソードＫ側間を接続する高電圧ケーブル３０ａの
導体間浮遊容量を使用する。

【００１７】コンデンサ１７は、アースとＸ線管１３の
グリッドＧの間に接続され、高圧整流器１１により整流
された高電圧を平滑化する。特に本実施形態では、コン
デンサ１７として高圧整流器１１とＸ線管１３のカソー
ドＫ側を接続する高電圧ケーブル３０ａの導体間浮遊容
量を使用する。

【００１８】コンデンサ１９は、Ｘ線管１３のアノード
Ａとアースの間に接続され、高圧整流器１１により整流
された高電圧を平滑化する。特に本実施形態では、コン
デンサ１９としては高圧整流器１１とＸ線管１３のアノ
ードＡ側を接続する高電圧ケーブル３０ｂの導体間浮遊
容量を使用する。また、コンデンサ１７とコンデンサ１
９とは、直列に接続される。

【００１９】ダイオード２１は、グリッドバイアス用で
あり、Ｘ線管１３のグリッドＧとカソードＫの間に陽極
側をグリッドＧ側にしてコンデンサ１５と並列に接続さ
れる。

【００２０】抵抗器２３は、グリッドバイアス用であ
り、Ｘ線管１３のグリッドＧとカソードＫの間にコンデ
ンサ１５と並列に接続され、コンデンサ１５の電荷を放
電させる。

【００２１】ブリーダ抵抗器２５は、アースとＸ線管１
３のカソードＫの間に接続され、ブリーダ抵抗器２７
は、Ｘ線管１３のアノードＡとアースの間に接続され
る。これらブリーダ抵抗器２５，２７は、それぞれ複数
の抵抗器を直列に接続した構造をしている。このような
ブリーダ抵抗器２５，２７により分圧された電圧は、Ｘ
線管電圧を所定の値に安定させるためのフィードバック
信号として用いる。また、コンデンサ１７，１９の電荷
を放電させる作用を持つ。尚、ブリーダ抵抗器２５は、
Ｘ線管１３のカソードＫとアースとの間に接続されが、
これに限らず、ブリーダ抵抗器２５をＸ線管１３のグリ
ッドＧとアースとの間に接続するようにしても良い。

【００２２】また、高圧整流器１１とＸ線管１３の間は
２つの高電圧ケーブル３０ａ，３０ｂによって接続され
るが、高圧整流器１１とＸ線管１３のカソードＫ側の間
を接続する高電圧ケーブル３０ａは、Ｘ線管１３のグリ
ッドＧの配線が必要であるためと、通常、Ｘ線管１３に
小焦点用のフィラメントと大焦点用のフィラメントの２
つのフィラメントとを有するため、一般に図２の断面図
に示すような４心のケーブルが使用される。

【００２３】図２に示すように、高電圧ケーブル３０ａ
は、３つの心線３１Ｌ，３１Ｓ，３１Ｃと、これら３つ
の心線３１Ｌ，３１Ｓ，３１Ｃを絶縁体を介して覆う同
軸導体３３と、同軸導体３３の外周に設けられる絶縁体
３５と、絶縁体３５を覆い、接地される編組３７と、編
組３７の外周に設けられる被覆３９とから成る。

【００２４】心線３１ＬはＸ線管１３のカソード側の大
焦点フィラメント用端子Ｌに接続され、心線３１ＳはＸ
線管１３のカソード側の小焦点フィラメント用端子Ｓに
接続され、心線３１ＣはＸ線管１３の大、小フィラメン
ト共通端子Ｃに接続される。また、同軸導体３３はＸ線
管１３のグリッドＧに接続される。

【００２５】一般的には、同軸導体３３をＸ線管１３の
大、小フィラメント共通端子Ｃに接続するが、本実施形
態では、同軸導体３３をＸ線管１３のグリッドＧに接続
するようにする。これは、同軸導体３３をＸ線管１３の
グリッドＧに接続することでコンデンサ１５とコンデン
サ１７の直列回路が形成され、Ｘ線管１３のグリッドバ
イアス回路が機能するからである。

【００２６】また、図３は、大焦点用のフィラメントＬ
Ｆと小焦点用のフィラメントＳＦの２つのフィラメント
を有するＸ線管１３を用いた場合の配線例（高圧整流器
１１よりＸ線管１３側の配線例）を示している。尚、図
３中、図１で示したものと同一のものは同一の記号を付
して詳細な説明を省略した。

【００２７】図３に示すように大焦点用のフィラメント
ＬＦと小焦点用のフィラメントＳＦの２つのフィラメン
トを有するＸ線管１３を用いた場合、Ｘ線管１３のカソ
ード側は、大焦点用フィラメント端子Ｌと小焦点用フィ
ラメント端子Ｓと、共通端子Ｃとを有する。

【００２８】また、大焦点用フィラメント端子Ｌには、
高電圧ケーブル３０ａの心線３１Ｌの一方の端部が接続
され、小焦点用フィラメント端子Ｓには、高電圧ケーブ
ル３０ａの心線３１Ｓの一方の端部が接続され、大、小
フィラメント共通端子Ｃには、高電圧ケーブル３０ａの
心線３１Ｃの一方の端部が接続される。この心線３１Ｌ
の他方の端部と心線３１の他方の端部には、フィラメン
トトランス４１の２次側が接続される。また、心線３１
Ｓの他方の端部と心線３１Ｃの他方の端部には、フィラ
メントトランス４３の２次側が接続される。

【００２９】尚、図１においてはＸ線管１３のグリッド
ＧとカソードＫの間にコンデンサ１５とダイオード２１
と抵抗器２３とが接続されているが、図３においてはＸ
線管１３のグリッドＧと大、小フィラメント共通端子Ｃ
の間に接続される。また、図１においては高圧整流器１
１の陰極側はＸ線管１３のカソードＫと接続されるが、
図３においてはＸ線管１３の大、小フィラメント共通端
子Ｃと接続される。

【００３０】トランス４１，４３の１次側には、図４
（ａ）に示すようにフィラメント加熱回路４５が設けら
れ、スイッチ手段４７によってトランス４１またはトラ
ンス４３のいずれかにフィラメント加熱電圧を印加して
大焦点用フィラメントＬＦと小焦点用フィラメントＳＦ
のいずれかに切り替える。また、トランス４１，４３の
１次側に図４（ｂ）に示すように、それぞれフィラメン
ト加熱回路４５ａ，４５ｂを設け、フィラメント加熱回
路４５ａ，４５ｂから出力されるフィラメント加熱電流
を制御することによってＸ線管の焦点サイズを切り換え
るようにしても良い。

【００３１】尚、フィラメント加熱電圧は、グリッドＧ
の電圧（グリッド電圧）に比べ十分小さいので、Ｘ線管
１３の遮断動作を考える場合、大焦点用フィラメント端
子Ｌ、小焦点用フィラメント端子Ｓ、共通端子Ｃは同電
位であると見なすことができる。

【００３２】次に、本実施形態のパルスＸ線装置１の動
作を図５に示すタイミングチャートを参照して説明す
る。まず、Ｘ線を曝射する場合、図示しない制御回路に
よりインバータ回路７を作動させ（図５、インバータ回
路ＯＮ）、高電圧トランス９の１次巻線に交流電圧を印
加させ、高電圧トランス９の２次巻き線に高電圧を発生
させる。高電圧トランス９の２次巻線に発生された高電
圧は、高圧整流器１１により整流され、高電圧ケーブル
３０ａ，３０ｂの導体間浮遊容量であるコンデンサ１
７，１９で平滑化されてＸ線管１３のアノードＡとカソ
ードＫ間に印加される。

【００３３】Ｘ線管１３のアノードＡとカソードＫ間に
直流の高電圧が印加され、コンデンサ１７が充電される
とき、ダイオード２１は順バイアスとなるため、Ｘ線管
１３のカソードＫに対するグリッド電圧は約０（Ｖ）と
なり（図５のインバータ回路ＯＮ状態でのグリッド電圧
ＶG 参照）、Ｘ線管１３に電流が流れる。このため、Ｘ
線管１３はＸ線を急峻に曝射する（図５のインバータ回
路ＯＮ状態でのＸ線出力参照）。

【００３４】次に、Ｘ線の曝射を停止する場合、図示し
ない制御回路によってインバータ回路７の動作を停止さ
せる（図５、インバータ回路ＯＦＦ）。インバータ回路
７の動作が停止されるとコンデンサ１７，１９に蓄えら
れた電荷は、Ｘ線管１３とブリーダ抵抗２５，２７を介
して放電される。このとき、ダイオード８は逆バイアス
になるため、コンデンサ１５が急速に充電され、グリッ
ド電圧は負の方向に向かう（図５のインバータ回路ＯＦ
Ｆ状態でのグリッド電圧ＶG 参照）。そしてグリッド電
圧がカットオフ電圧に達するとＸ線管１３はカットオフ
状態となりＸ線の曝射を急峻に停止する（図５のインバ
ータ回路ＯＦＦ状態でのＸ線出力参照）。

【００３５】ここで、Ｘ線管１３のアノードＡとカソー
ドＫに高電圧を供給する高電圧ケーブル３１ａと高電圧
ケーブル３１ｂとは同一長のものを使用するため、コン
デンサ１７とコンデンサ１９の静電容量は同一である。
また、ブリーダ抵抗器２５とブリーダ抵抗器２７の抵抗
値は同一である。

【００３６】Ｘ線管１３がカットオフするとコンデンサ
１５の充電は停止するので、グリッド電圧が過大になる
ことはない。また、ダイオード２１をツェナーダイオー
ドに替え、そのツェナー電圧をＸ線管１３のグリッドＧ
とカソードＫの間の許容電圧よりも小さくすれば、回路
の故障等があっても、グリッド電圧の過大によるＸ線管
１３の破損、あるいは高電圧ケーブルの破損を防止する
ことができる。このＸ線曝射動作とＸ線停止動作を繰り
返すことにより、Ｘ線が間欠的に曝射される。

【００３７】このように、本実施形態のパルスＸ線装置
１では、高圧整流器１１とＸ線管１３の間を接続する高
電圧ケーブル３０ａ，３０ｂの導体間浮遊容量を、高電
圧トランス９の２次巻き線に発生された高電圧を平滑化
する回路素子（コンデンサ）、およびグリッドバイアス
を発生させる回路素子（コンデンサ）として用い、高電
圧ケーブルの浮遊容量に蓄えられた電荷の移動でグリッ
ドバイアス電圧を発生させるので、例えばインバータ回
路７のＯＮ／ＯＦＦを制御するのみで信頼性の高い良好
なパルスＸ線を簡単な回路構成かつ低価格で得ることが
できる。

【００３８】また、高圧整流器１１とＸ線管１３の間を
接続する高電圧ケーブル３０ａ，３０ｂの導体間浮遊容
量を回路素子として用いるので、高電圧ケーブル３０
ａ，３０ｂが長くても良好なパルスＸ線を得ることがで
きる。さらに、直流高電圧電源の一部を構成するインバ
ータ回路７のＯＮ／ＯＦＦを制御するのみでパルスＸ線
が得られ、従来必要としていたグリッド制御回路用の電
源は不要となるので回路の小形化が可能となる。

【００３９】尚、本実施形態では、高電圧ケーブル３０
ａ，３０ｂの導体間浮遊容量を、回路素子として用いて
いるが、本発明はこれに限定されること無く、例えば高
電圧トランス、整流器、コンデンサ等を一体化したもの
を用いても良い。

【００４０】また、本実施形態では、交流電源３、整流
平滑回路５、インバータ回路７、高電圧トランス９およ
び高圧整流器１１とから直流高電圧電源を構成している
が、本発明は、これに限定されること無く、他の構成の
直流高電圧電源を用いても良い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、信
頼性の高い良好なパルスＸ線を簡単な回路構成かつ低価
格で得ることができる。またこのため、比較的高価な機
種にしか採用できなかったパルスＸ線装置が低価格で実
現できるので、普及型装置にも適用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパルスＸ線装置の一実施形態を示
した回路図である。

【図２】高圧整流器とＸ線管のカソード側の間を接続す
る高電圧ケーブルを示した断面図である。

【図３】大焦点用のフィラメントと小焦点用のフィラメ
ントの２つのフィラメントを有するＸ線管を用いた場合
の配線例を示した回路図である。

【図４】大焦点用のフィラメントと小焦点用のフィラメ
ントの切り替えを行うための回路を示した図である。

【図５】図１に示したパルスＸ線装置によるインバータ
回路とグリッド電圧とＸ線出力の関係を示すタイミング
チャートである。

【図６】従来のパルスＸ線装置を示す回路図である。

【図７】図６に示したパルスＸ線装置によるＸ線管電圧
の波尾を示す図である。

【符号の説明】

１パルスＸ線装置３交流電源５整流平滑回路７インバータ回路９高電圧トランス１１高圧整流器１３Ｘ線管１５，１７，１９コンデンサ２１ダイオード２３抵抗器２５，２７ブリーダ抵抗器３０ａ，３０ｂ高電圧ケーブル３１Ｌ，３１Ｓ，３１Ｃ心線３３同軸導体３５絶縁体３７編組３９被覆４１，４３トランス４５，４５ａ，４５ｂフィラメント加熱回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グリッド、アノードおよびカソードの各
電極を有し、Ｘ線を曝射するＸ線管と、このＸ線管のアノードとカソードの間に高電圧を印加す
る直流高電圧電源と、前記Ｘ線管のグリッドとカソードの間に接続される第１
のコンデンサと、前記Ｘ線管のグリッドとカソードの間に、陽極側を前記
Ｘ線管のグリッド側にして前記第１のコンデンサと並列
に接続されるダイオードと、前記Ｘ線管のアノードとグリッドの間に、前記第１のコ
ンデンサと直列に接続される第２のコンデンサと、を有し、Ｘ線の曝射および停止を前記直流高電圧電源の
ＯＮ／ＯＦＦで制御することを特徴とするパルスＸ線装
置。
【請求項２】前記第１のコンデンサと前記第２のコン
デンサの内、少なくとも１つは前記Ｘ線管に高電圧を供
給するための高電圧ケーブルの導体間浮遊容量を使用す
ることを特徴とする請求項１記載のパルスＸ線装置。
【請求項３】前記ダイオードは、ツェナーダイオード
とし、そのツェナー電圧を前記Ｘ線管のカソードとグリ
ッドの間の許容電圧よりも小さくすることを特徴とする
請求項１または請求項２のいずれか記載のパルスＸ線装
置。
【請求項４】前記Ｘ線管のグリッドとカソードの間に
前記第１のコンデンサと並列に接続される第１の抵抗器
と、前記Ｘ線管のアノードとグリッド間に前記第２のコ
ンデンサと並列に接続される第２の抵抗器とをさらに有
し、前記第１のコンデンサの容量と前記第１の抵抗器の
抵抗値の積が、前記第２のコンデンサの容量と前記第２
の抵抗器の抵抗値の積よりも小さいことを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のパルスＸ線装
置。
【請求項５】前記第２のコンデンサは、前記Ｘ線管の
アノードとアースの間と、アースと前記Ｘ線管のグリッ
ドの間に接続される２つのコンデンサの直列回路である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項
記載のパルスＸ線装置。
【請求項６】前記第２のコンデンサの電荷を放電させ
るための抵抗器を前記Ｘ線管のアノードとカソードの間
に接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれか１項記載のＸ線パルス装置。
【請求項７】前記抵抗器は、前記Ｘ線管のアノードと
アースの間と、前記Ｘ線管のアースとカソードの間に接
続される２つの抵抗器の直列回路であることを特徴とす
る請求項６記載のパルスＸ線装置。