JPS5848398A - Ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線装置の改真に関するものであるＯｘｌ／８
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＊写真。

１、１．　（イメージインテンシファイア）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
ンピュータによシ処理した断層像などがあるＯ これら診断情報をより正確に得る光めＫは、情報源であ
るＸｉ！ａの出力の安定性が重要となってくる０ ｘｌｉａ源としては、通常Ｘ線管が使用され安定性を得
る几めの条件としては、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線管フィラメントの加熱の
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
子管管挿入し、三相電源を高電圧に昇圧し、余波整流し
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。

又フィラメントの加熱の安定化の方法としては、フィラ
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ｔインバータ回路にて高
電圧の電位にし、フィ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、一定論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ィ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
フィラメントの周囲に集束筒が設けられてお夛、この集
束筒の電位はフィラメントの片側と同一になって匹る。

このため、フィ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ィラメント片端と反対側
のフィ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、集束筒は二極管のグリッドと同じ
効果管示し、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
フィラメントの片端に電位差は生ずるが時間的変化がな
いため変動は生じないｏしかし、ここで問題Ｋするのは
、管電流がフィラメントの加熱に寄与するという現象で
ある。

通常フィ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１１１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
フィ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
ィラメント加熱電流と管電流は逆方向に流れるととＫな
）、フィ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。ｔ九カソード側が負電位
で加熱されてい°る場合、フィ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シ、フィラメント加熱状
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。

従って線量率がその、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、管電流がフィ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Ｋよりフィラメント内金流れ
る管電流の方向を制御するようにすることによ）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ＶＡＣ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
圧全波整流ブリッジ、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シ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社この
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のグリッ
ドバイアス電圧管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）、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
耐圧電子管のグリッ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ｏ６は
、この高耐圧電子管５の出力を管電圧としてアノード、
カソード関に印加され、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
ブリッジ、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ョッピングするチョッパ用ト
ランジスタ。

１０はこのチョッパ用トランジスタ９の後段ａｙ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
なる平滑回路であシ、チョッピング後の出力の平滑を行
なうものである０１１は、平滑回路１０の出力側の正極
母線に各々コレクタ側ｔｍ続したＮＰＮ型の二つのイン
バータ用トランジスタ、１２は、−次側センタータップ
付きの絶縁用変圧器で、−次側はそのセンタータップを
平滑回路１０の負荷母線側に、また残シの一次側端子は
それぞれ前記インバータ用トランジスタ１１のエミッタ
ａｔ接続してこのトランジスタ１１のスイッチングによ
り、センタータップを中心とする一次側巻線の電流通電
方向を切〉換えることができるようにしである。１３は
、Ｘ線管６のフィラメント両端子間に設けられた全波整
流ブリッジであり、１４は前記二つのインバータ用トラ
ンジスタ１１ｔ−交互にスイッ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の駆動用のクロックパルス管発生するフ
リーランの発振回路である。単相交流電源は全波整流ブ
リッジ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０１６はチョッパ用トランジスタ９６制御
出力を発生するチョッパ比制御回路、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、前記チョッパ比制御回路１６は仁の管電流レ
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ョッパ用ト
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、前記全波整流ブリッジ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）Ｆに
与える構成となっており、これＫより管電流設定器１７
にて設定された値の管電流がＸ線管６に流れるようフィ
ラメント電圧が制御できる構成となっている０１９は商
用単相交流電源入力を全波整流する全波整流ブリッジ、
２０はこの全波整流ブリッジ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、２ダはこの発振回路２１の発振出力で駆動され
イ／″ＨＦ−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〕、前記インバータ用トラン
ジスタ２５は前記コンデンサ２０の正極側にコレクタ側
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ップ付きの絶
縁変圧器であ夛、この絶縁変圧器２４はその一次側のセ
ンタータップを前記コンデンサ２０の負極側に、また−
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２５のエミッタ側に接続されていて、このイン
ノ（−り用トランジスタ２６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
しである。２５はダイオード、２６はトランジスタであ
り、２５と２６のｊ畝方向が逆向きとなるように接続さ
れ、それぞれカンード側とエミッタ＊１−負極母線側に
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）Ｆの負電
位側の端子へ２６のトランジスタのコレクタ側社フィラ
メントＦの正電位側の端子にそれぞれ接続しており、フ
ィラメントＦ金流れる管電流は２５のダイオード又は２
６のトランジスタを通って負極母線へ導かれる構成とし
である。２５のダイオードには並列に２７のコンデンサ
が接続してあシ、高周波成分の低インピーダンス回路を
構成する。２８＝２９は抵抗であシ、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！ＩＫ接続して
あ〕、抵抗２８はトランジスタ２６０ベース・エミッタ
間に接続されて絶縁用変圧器２４の出力電圧管分圧し印
加するように接続しである〇 このような構成において、商用三相交流電源よシ得た電
力を高電圧変圧器１にて高電圧に昇圧し、これを高耐圧
全波整流ブリッジ２にて全波整流する。この整流出力は
全波整流ブリッジによる整流出力のため脈動管含んだ直
流出力となる。この直流出力は高耐圧電子管３ｔ−経て
ＸＭ管乙の両極に印加される。高耐圧電子管３は全波整
流ブリッジ２の出力である直流出力に含まれている脈動
分を吸収するため罠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、変動分のみ取力出し高耐圧電子管
３の内部電圧降下全制御するグリッ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ッドノ５イアス
出力を発生させ、これを高耐圧電子管３に与える０これ
Ｋよ）電子管６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ィラメント電圧は単相交流電
源よ多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ッジ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ョッパ比制御回路
１６から発せられる信号の入力されている期間だけ導通
状態となるチョッパ用トランジスタ９を介して負荷側（
Ｘ線管６）Ｋ与えられる。即ち、管電流選択器１７によ
）設定され几管電流値に対応する基準信号が管電流レベ
ル設定器１８より出力されチョッパ比制御回路１６はこ
の基準信号に対応したチ」ツバ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にてチョッピ
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
フィラメント側へ与えられるととＫなる。尚、チョッピ
ングによるため平滑回路１０にて平滑されるととＫよ）
チョッパ比制御回路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０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）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
しておシ、その発振出方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全発生させて二つの
インバータ用トランジスタ１１に与え、これを交互にス
イッチングさせるＯ これによシインバータ用トランジスタ１１は交互に導通
し、平滑回路１ｏにょシ平滑された前記チョッピング後
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。従って、センタータップを平滑回路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、従って絶縁変圧器１２
の二次側よシ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
ッジ１５にて整流されＸ線管６のフィラメントＦＫ印加
されてこれを加熱することＫよ〕、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
されておシ、また、チョッパ比制御回路１６はチョッパ
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
ョッピング制御する。これにより、チョッパ比に対応し
て方形波交流の電力が制御されることＫ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ィラメント
ＦＫ与えられてこのフィラメント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＠管６０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０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
７ｔＸ線曝射を実現させるためＫはＸ線管６内のフィラ
メントＦｆ：流れる管電流のフイラメン）ＰＫ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Ｉｈｂ、以下、その動作を説明する
。

商用交流電力はブリッジ１９によシ全波整流され、この
ブリッジ１９の整流出力がコンデンサ２０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０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２ンジスタ２５ｔ−交互にスイッチ
ングさせる様に制御する。これによって、インバータ用
トランジスタ２３は交互にスイッチングされ、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Ｋなる。

従って、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。従って抵抗２８，２９０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０この方形波交流は分
圧され、トランジスタ２６のペース嚇エミッタ間に印加
されることになる。今、トランジスタ２６０ベース側に
正電位が印加され几場合、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にはフィラメント
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０従って、この状態でＸ線陽射を行なう
几場合、管電流はトランジスタ２６を通シ高電圧発生回
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のペ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
って、管電流はダイオード２５を通ル、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）Ｋ帰還され
る０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ィラメント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
スイッ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＋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線陽射中にお
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ｔツイツタ／）Ｆの熱時定数にて算出
される周期よ〕早く設定するととＫより管電流はフィラ
メント中を両方向に流れ、これＫよル管電流の影響によ
る変動を自動的に補正することができ、設定値の通シ、
安定したフィラメント加熱ができる。即ち、一般にはフ
ィラメントについては冷却される方が加熱の場合よシも
早いので、加熱時の電流供給のデエーテイを高くなるよ
うに設定しておけばよい。そのため、陽射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、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して
実施し得るものであシ、例えば上述の具体例では、Ｘ線
管のフィ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）Ｆ内の流れ方向振り分は補正を行なうこと
により、安定した管電流を得ることができる。また、管
電流の振シ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、電子管やスイッチその他
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０ 以上詳述したように本発明はＸ＠装置において、Ｘ線曝
射により流れる管電流がＸ＠管のフィラメント加熱電流
に重畳することによるフィラメント加熱状態への影響を
防ぐため前記フィ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
ンジスタに前記フィ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・非導通管
制御する装置を設けてフィラメントの温度変化を生じな
い周期でフィ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、フィラメントの管電流による温
度変化が生じなくなシ、安定したフィラメント加熱が行
なえるので安定したＸ＊ｔ−曝射することができ、従っ
て高精度のＸ線診断情報を得ることができるなど優れ友
特徴を有するＸ線装置を提供することができる０

【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０１・・・高
電圧変圧器、　　２・・・高耐圧全波整流ブリッジ、　
　３・・・高耐圧電子管、　６・・・Ｘｌｓ管、７゜１
３．１９・・・全波整流ブリッジ、　８．２０・・・コ
ンデンサ、　　９，１１．２＋・・・トランジスタ、１
０・・・平滑回路、　１２．２４−・・絶縁変圧器、１
４．２２・・・インバータ制御回路、　　１５．２１・
−発振回路、　１６・・・チ璽ツバ比制御回路、１７・
−管電圧選択器、　１８・・・管電流レベル設定器、　
　２５−・・ダイオード、　　２６・軸トランジスタ、
２７・・・コンデンサ、　　２８．２９−抵抗。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）１槽Ｉ］
ｏ５８−４８３９ａ（６）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線管Ｏ拳極及び陰極間に高電圧が印加されると
   共に陰極側にフィラメント加熱回路が接続されてなるＸ
   線装置において、Ｘ線曝射によ）流れる管電流がＸ線管
   のフィラメント加熱電流に重畳することによるフィラメ
   ント加熱状態への影響を防ぐためフィラメントの両端子
   をそれぞれ開閉素子を介して陰極母線偶に接続し、これ
   ら開閉素子を所定の周期で交互に開閉制御して管電＃ｔ
   ｏ経路の切換を行なうと共に、該切換時の不安定状態を
   防止するために前記開閉素子と並列にインピーダンス素
   子を設けたことを特徴とするＸ＊装置。
2. （２）前記開閉素子をダイオードとトランジスタとし、
   前記インピーダンス素子を前記ダイオードに並列接続し
   皮コンデンサとし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。