JPH11329784A - インバータ式x線高電圧装置 - Google Patents

インバータ式x線高電圧装置

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JPH11329784A
JPH11329784A JP12800098A JP12800098A JPH11329784A JP H11329784 A JPH11329784 A JP H11329784A JP 12800098 A JP12800098 A JP 12800098A JP 12800098 A JP12800098 A JP 12800098A JP H11329784 A JPH11329784 A JP H11329784A
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JP
Japan
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voltage
transformer
ray
ray tube
terminal
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JP12800098A
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English (en)
Inventor
Makoto Furuyama
誠 古山
Hisao Tsuji
久男 辻
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス透視の管電圧波形が、高圧印加後に波
尾を生じないX線制御のインバータ式X線高電圧装置を
提供する。 【解決手段】 高圧スイッチ装置10は変圧器12とス
イッチ素子11とから構成されており、変圧器12の1
次側と2次側の巻線は逆位相になるように結線され、曝
射時間が終了すると、制御部9からの信号(a)によ
り、インバータ4の動作が停止し、高圧トランス5も停
止し、整流器6からの高圧直流出力は停止される。同時
に制御部9から信号(C)が出力され、スイッチ素子1
1のべース信号がオンとなり、コレクタ・エミッタ間が
導通状態となり、平滑コンデンサ3の−側が変圧器12
の1次側巻線の端子T12に接続され、変圧器12に電
圧が印加される。そして変圧器12の2次側巻線の端子
T21が−、端子T22が+になり、高圧ケーブルの浮
遊容量7に充電されていた高圧電荷が、浮遊容量7の−
側、端子T22、2次側巻線、端子T21、浮遊容量7
の+側と流れ急速に放電され、X線出力の波尾がなくな
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線制御のインバ
ータ式X線高電圧装置に関し、特に被曝線量が問題とさ
れる透視診断において使用されるパルス透視のインバー
タ式X線高電圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】患者の被曝線量の低減を図るために、X
線をパルス状に印加してX線透視診断を行なう方法が行
われている。図3にそのX線高電圧装置とX線管装置8
とから構成された回路を示す。交流電源1からの交流出
力が整流器2で整流され、平滑コンデンサ3で平滑され
て直流出力に変換される。そして、この直流出力がイン
バータ4でスイッチングされて交流出力に変換され、高
圧トランス5の1次側に送られる。この高圧トランス5
の2次側には高圧の交流出力が現れ、これが整流器6で
整流されて高圧の直流出力に変換され、高圧ケーブルを
経てX線管装置8に印加される。このインバータ4のス
イッチング動作は、制御部9により制御され、X線管装
置8に印加される高圧の直流電圧を制御部9が検出し、
インバータ4にフィードバックしている。この様にして
管電圧が制御部9により制御されX線が曝射される。
【0003】図4にパルス透視を行った時、制御部9か
らインバータ4へのインバータ駆動信号(a)とX線管
装置8に印加される管電圧波形(b)との関係を示す。
操作パネルのX線曝射ボタン(図示していない)が押さ
れると、曝射時間だけHIGHとなっているX線曝射信
号が制御部9に入力され、制御部9からインバータ駆動
信号(a)が出力され、インバータ4のスイッチング動
作が開始され、高圧トランス5の2次側には高圧の交流
出力が現れ、これが整流器6で整流されて高圧の直流出
力に変換され、高圧ケーブルを経てX線管装置8に印加
され[管電圧波形(b)]X線が放射され始める[図4
ア時点]。
【0004】同時に高圧ケーブルに存在する浮遊容量7
(1m当たり260pF程度)にも高圧が充電される。
曝射時間が終了しX線曝射信号がLOWになると、制御
部9からのインバータ駆動信号(a)が停止され、イン
バータ4のスイッチング動作が停止し、インバータ4で
スイッチングされていた交流出力が止まり、高圧トラン
ス5の2次側の高圧の交流出力も停止し、整流器6から
の高圧の直流出力の供給は停止される[図4イ時点]。
【0005】しかし、高圧ケーブルの浮遊容量7に充電
されていた高圧電荷が逆に放電され始めX線管装置8に
印加され続け、X線の放射が継続し放電し終わると停止
する[図4ウ時点]。これがX線の波尾の部分であり、
X線出力に軟線成分が多くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ式X
線高電圧装置は以上のように構成されているが、図3の
回路に示すように、高圧ケーブルには浮遊容量7が存在
するために、図4に示すように管電圧波形が高圧印加後
も波尾が長くなる。波尾が長くなるとX線出力に軟線成
分が多くなり、診断に寄与しないX線成分を患者が浴び
ることとなり、被曝線量が多くなるという問題がある。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、曝射時間が終了しインバータ4のスイ
ッチング動作が停止して、高圧の直流出力の供給が停止
した後は、管電圧波形の波尾が生じないようにしたイン
バータ式X線高電圧装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のインバータ式X線高電圧装置は、X線管装
置に高圧を印加するインバータ式X線高電圧装置におい
て、出力端子がX線管装置の陽極側と陰極側とに接続さ
れ、入力側にはスイッチ素子を介して直流電源が接続さ
れる変圧器よりなる高圧スイッチを備え、X線管の高圧
印加終了と同時にスイッチ素子を駆動して、前記変圧器
にX線管の極性とは逆の電圧を印加することを特徴とす
る。
【0009】また、X線管装置に高圧を、パルス状に印
加するインバータ式X線高電圧装置において、出力端子
がX線管装置の陽極側と陰極側とに接続され、入力側に
はスイッチ素子を介して直流電源が接続される変圧器よ
りなる高圧スイッチを備え、前記X線管の高圧印加終了
と同時にスイッチ素子を駆動するパルス幅を、X線管装
置にパルス状に印加する高圧に応じて制御することを特
徴とする。
【0010】本発明のインバータ式X線高電圧装置は上
記のように構成されており、X線管装置への高圧の印加
直後に、X線管の両端を短絡して、X線管に加わる高圧
波形の波尾を遮断することにより、X線管から出される
軟線をカットできる。そして管電圧および曝射時間の組
合わせに応じて、X線管の高圧印加終了と同時にスイッ
チ素子を駆動するパルス幅を変化させ、波尾遮断ユニッ
ト駆動信号を制御することにより、高圧スイッチ装置の
変圧器の偏磁を防ぐことができ、安定した動作を可能に
することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のインバータ式X線高電圧
装置の一実施例を図1により説明する。
【0012】図1は、X線高電圧装置とX線管装置8と
高圧スイッチ装置10とから構成された回路を示し、本
発明の高圧スイッチ装置10は変圧器12とスイッチ素
子11とから構成されており、従来の装置に図1に示す
ように接続されている。
【0013】高圧スイッチ装置10の変圧器12の1次
側と2次側の巻線は逆位相になるように結線されてい
る。2次側巻線の端子T21は、X線管装置8の陽極側
高圧ケーブル、すなわち浮遊容量7の+側に接続されて
おり、端子T22はX線管装置8の陰極側高圧ケーブ
ル、すなわち浮遊容量7の−側に接続されている。1次
側巻線の端子T11は平滑コンデンサ3の+側に接続さ
れており、端子T12はスイッチ素子11のコレクタ・
エミッタを経由して平滑コンデンサ3の−側に接続され
ている。スイッチ素子11のべースは、制御部9の波尾
遮断ユニット駆動信号(c)の出力端子に接続されてい
る。
【0014】図2に、パルス透視を行った時、制御部9
からインバータ4へのインバータ駆動信号(a)と、X
線管装置8に印加される管電圧波形(b)と、制御部9
から高圧スイッチ装置10への波尾遮断ユニット駆動信
号(c)との関係を示す。操作パネルのX線曝射ボタン
(図示していない)が押されると、曝射時間だけHIG
HとなっているX線曝射信号が制御部9に入力され、制
御部9からインバータ駆動信号(a)が出力される。そ
して、インバータ4のスイッチング動作が開始される
と、高圧トランス5の2次側には高圧の交流出力が現
れ、これが整流器6で整流されて高圧の直流出力に変換
され、高圧ケーブルを経てX線管装置8に印加されるこ
とになり[管電圧波形(b)]、X線が放射され始める
と同時に高圧ケーブルに存在する浮遊容量7(1m当た
り260pF程度)にも高圧が充電される[図2ア時
点]。以上の動作は従来と同様である。
【0015】本発明の高圧スイッチ装置10の波尾遮断
ユニット駆動信号(c)は、この時点ではオフであり制
御部9から出力されておらず、スイッチ素子11のべー
ス信号もオフとなり、コレクタ・エミッタ間は非導通状
態となっている。そのため変圧器12の1次側巻線も非
導通状態となり、変圧器12の2次側巻線は整流器6で
整流された高圧の直流出力により端子T21を+、端子
T22が−に励磁される。
【0016】曝射時間が終了すると、X線曝射信号がL
OWになり、制御部9からのインバータ駆動信号(a)
が停止され、インバータ4のスイッチング動作が停止
し、高圧トランス5の2次側の高圧の交流出力も停止
し、整流器6からの高圧の直流出力の供給は停止される
[図2イ時点]。
【0017】同時に、制御部9から波尾遮断ユニット駆
動信号(C)が出力されオンとなると、スイッチ素子1
1のべース信号がオンとなり、コレクタ・エミッタ間が
導通状態となり、平滑コンデンサ3の−側が変圧器12
の1次側巻線の端子T12に接続され、変圧器12に電
圧が印加される。そして変圧器12の2次側巻線に端子
T21が−、端子T22が+になり、高圧ケーブルの浮
遊容量7に充電されていた高圧電荷が、浮遊容量7の−
側、端子T22、2次側巻線、端子T21、浮遊容量7
の+側と流れ急速に放電される。そしてX線管装置8に
印加される高圧が消減しX線出力の波尾がなくなる[図
2イ時点]。
【0018】所定時間後、制御部9から出力された波尾
遮断ユニット駆動信号(C)が、停止されオフとなっ
て、スイッチ素子11のべース信号がオフとなり、コレ
クタ・エミッタ間が非導通状態となって、変圧器12の
1次側巻線も非導通状態となり初期状態に戻る。この所
定時間は、変圧器12の鉄心が飽和して偏磁を防ぐため
に、パルス状に印加するX線条件に対応する値であっ
て、管電圧および曝射時間の組合わせによって一意的に
定まる。
【0019】一般的に、変圧器の巻線比を1:n(変圧
器12の場合、n=400程度)とし、1次側電圧V1
(この場合、平滑コンデンサ3の充電電圧となる。)、
2次側電圧V2(この場合、管電圧となる。)、一次側
電圧印加時間T1(この場合波尾遮断ユニット駆動信号
(c)オン時間となる。)、2次側電圧印加時間T2
(この場合、曝射時間=4ms程度となる。)とする
と、変圧器の鉄心が飽和しないためには、V1×T1=
(V2/n)×T2…(1)の関係が必要となる。この
内、変圧器の巻線比n(=400程度)、一次側電圧V
1の平滑コンデンサ3の充電電圧値、および2次側電圧
印加時間T2の曝射時間(=4ms程度)は固定値とな
り、2次側電圧V2は管電圧であり変化値となる。
【0020】 (1)式を変形して、T1=(1/n)×(V2/V1)×T2…(2) 1次側電圧印加時間T1(波尾遮断ユニット駆動信号
(c)オン時間)は、2次側電圧V2(管電圧)と2次
側電圧印加時間T2(曝射時間)によって求められる。
【0021】具体的には平滑コンデンサの充電電圧を5
60V、変圧器の巻線比を400、パルス透視管電圧を
100kV、曝射時間(パルス幅)を4msとすると、
波尾遮断ユニット駆動信号(c)オン時間は1.79m
sとなる。
【0022】
【発明の効果】本発明のインバータ式X線高電圧装置は
上記のように構成されており、X線管に加わる高圧波形
の波尾を遮断することにより、X線管から出される軟線
をカットすることができ、患者への被曝線量が低減す
る。そして、高圧ケーブルの浮遊容量に充電された残留
電荷を高圧トランスを通して放電させるようにしたた
め、X線管にかかる負荷が軽減できる。更に、管電圧お
よび曝射時間の組合わせに応じて、波尾遮断ユニット駆
動信号を可変することにより、高圧スイッチ装置の変圧
器の偏磁を防ぐことができて、安定して動作することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインバータ式X線高電圧装置の一実施
例を示す図である。
【図2】本発明のインバータ式X線高電圧装置の管電圧
波形を示す図である。
【図3】従来のインバータ式X線高電圧装置の回路を示
す図である。
【図4】従来のX線管装置に印加される管電圧波形を示
す図である。
【符号の説明】
1…交流電源 2…整流器 3…平滑コンデンサ 4…インバータ 5…高圧トランス 6…整流器 7…高圧ケーブルの浮遊容量 8…X線管装置 9…制御部 10…高圧スイッチ装置 11…スイッチ素子 12…変圧器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X線管装置に高圧を印加するインバータ式
    X線高電圧装置において、出力端子がX線管装置の陽極
    側と陰極側とに接続され、入力側にはスイッチ素子を介
    して直流電源が接続される変圧器よりなる高圧スイッチ
    を備え、X線管の高圧印加終了と同時にスイッチ素子を
    駆動して、前記変圧器にX線管の極性とは逆の電圧を印
    加することを特徴とするインバータ式X線高電圧装置。
  2. 【請求項2】X線管装置に高圧を、パルス状に印加する
    インバータ式X線高電圧装置において、出力端子がX線
    管装置の陽極側と陰極側とに接続され、入力側にはスイ
    ッチ素子を介して直流電源が接続される変圧器よりなる
    高圧スイッチを備え、前記X線管の高圧印加終了と同時
    にスイッチ素子を駆動するパルス幅を、X線管装置にパ
    ルス状に印加する高圧に応じて制御することを特徴とす
    るインバータ式X線高電圧装置。
JP12800098A 1998-05-12 1998-05-12 インバータ式x線高電圧装置 Pending JPH11329784A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008098072A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Hitachi Medical Corp 高電圧発生装置
JP2008108440A (ja) * 2006-10-23 2008-05-08 Shimadzu Corp X線高電圧装置およびx線高電圧装置を含むx線診断装置
CN102013830A (zh) * 2010-11-30 2011-04-13 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种双极性纳秒高压窄脉冲产生装置及方法

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