JPS6334600B2

JPS6334600B2 -

Info

Publication number: JPS6334600B2
Application number: JP10760180A
Authority: JP
Inventors: Tooru Nakamura
Original assignee: Asahi Roentgen Industries Co Ltd
Current assignee: Asahi Roentgen Industries Co Ltd
Priority date: 1980-08-04
Filing date: 1980-08-04
Publication date: 1988-07-11
Also published as: JPS5732600A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、３極Ｘ線管のグリツド制御によつ
てＸ線の開閉ならびに管球内の電子ビームの集束
を行なうように構成されたＸ線装置の格子制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

３極Ｘ線管は、格子にフイラメント電位により
低い負のバイアス電圧を加えることにより、フイ
ラメントから発する電子が負の電荷をもつている
ため、格子の負の電位に反発されて陽極に達する
ことができず、一方、格子電位をフイラメントと
同電位にすると、電子が格子を通り過ぎて陽極に
到達することができる。すなわち、格子のバイア
ス電圧を０あるいは負に外部から制御することで
Ｘ線の開閉を行なえる。したがつて、電子回路の
みでＸ線の開閉ができて機械的な動きは何ら含ま
れないため、１／1000sec程度の短時間曝射が可
能となる。また、コンデンサ式Ｘ線装置と組み合
わせた場合、任意のところで波尾切断ができ不要
なＸ線曝射をなくすことができるとともに、次回
の充電時間の短縮と相まつて非常に能率的なもの
である。これらのＸ線装置における格子電圧制御
装置は、例えば−2000Vのバイアス電圧を外部電
源を用いないで、ケーブルの浮遊容量などを利用
して発生させるようになつたコンデンサ型に代表
される自己バイアス方式のものと、独立した格子
制御用の外部電源を設けた外部バイアス方式のも
のとに大別される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前者の方式は、専用の電源を必
要としない利点がある反面、高電圧のバイアス電
源をオン・オフ制御するための特別のリレーが必
要であり、このリレーは高電圧で使用されるもの
で非常に高価である。しかも、機械的に接点を作
動させるので、動作速度に限界があり、前述の電
子回路によるメリツトである１／1000sec程度の
高速制御は行ない得ない。また、単にＸ線開閉を
行なうだけでなく、格子のバイアス電圧によつて
電子ビームの集束をも行なう場合には、回路構成
が複雑となり、特にコンデンサ形の場合にはバイ
アス電圧により両方とも行なうことが不可能であ
る。後者の固定バイアス方式は、上記の欠点が無
い代わりに、専用のバイアス電源装置が必要で装
置が大形化し、コストも高くなるといつた問題が
ある。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、Ｘ線開閉と電子ビームの集束化と
を格子のバイアス電圧により行なう格子制御装置
において、バイアス電圧の高速制御を特別な電源
を用いることなく、かつ簡単な構成により行なえ
るようにすることを技術的課題とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記課題を達成するための手段と
して、３極Ｘ線管格子制御装置を以下のように構
成した。すなわち、この発明に係る３極Ｘ線管格
子制御装置は、１次側にフイラメント電力制御回
路を設けたトランスの２次側に、少なくとも２つ
の２次巻線を設け、この一方の２次巻線を３極Ｘ
線管のフイラメント回路に接続するとともに、他
方の２次巻線を、コツククロフト・ウオルトン多
段倍圧回路および格子電圧制御回路を介して前記
３極Ｘ線管の格子に接続し、前記格子電圧制御回
路に、これから前記格子に印加されるバイアス電
圧を設定する信号を出力する格子電圧制御信号供
給回路を接続してなり、前記格子電圧制御回路
に、前記多段倍圧回路の分圧正側出力端と３極Ｘ
線管の管球印加電圧のフイードバツク回路の正側
入力端との間に接続した線形電圧制御素子と、こ
の線形電圧制御素子を前記フイードバツク回路か
らの格子電圧比例信号と前記格子電圧制御信号供
給回路からの基準設定信号との差動信号により制
御する比較回路とを備え、前記格子電圧制御信号
供給回路に、前記基準信号を切換え制御する光電
変換素子を設けたことを特徴として構成されてい
る。

〔作用〕

上記構成の３極Ｘ線管格子制御装置において
は、１個のトランスの２次側が少なくとも２つに
分けられており、一方の２次巻線にて３極Ｘ線管
のフイラメントが加熱され、他方の２次巻線がコ
ツククロフト・ウオルトン多段倍圧回路の低圧電
源とされることにより、３極Ｘ線管のフイラメン
ト電力制御に対し独立して、前記多段倍圧回路に
接続され３極Ｘ線管の格子に直列に接続された格
子電圧制御回路を介し格子のバイアス電圧が設定
値になるよう制御される。そして、その電圧制御
は、格子電圧制御信号供給回路から格子電圧制御
回路へ、予め設定された格子電圧に比例する信号
が発せられ、この信号が比較器の一方へ基準信号
として入力され、管球に印加される格子電圧に比
例するフイードバツク信号が比較器の他方へ入力
され、それらが比較されその差動信号によつて、
インピーダンスが線形変化する線形電圧制御素
子、例えば電圧制御トランジスタ線形電圧制御素
子を制御することにより行なわれる。さらに、格
子電圧制御信号供給回路から比較器の一方へ入力
される前記基準信号を、格子電圧制御信号供給回
路に設けられた光電変換素子による光の入射およ
び遮断により切換え制御することにより、格子の
バイアス電圧の切換え制御が行なわれ、Ｘ線の開
閉ならびに曝射中の電子ビームの集束制御が安定
して高速に行なわれる。

〔実施例〕

以下、図面によつてこの発明の実施例を説明す
る。第１図はこの発明の実施例装置の基本構成を
示すブロツク図で、１は商用電源で、例えば
AC200V、50Hzまたは60Hzのもの、２はＸ線高電
圧発生装置内のフイラメント電力制御回路であ
り、他の実施例を示した後述の第２図において詳
しく説明するスイツチング素子によるインバータ
のパルス幅を調整する方式に限らず、従来装置と
同じ可変抵抗器式またはインダクタンス調整器式
のものを用いてもよい。但し、設定した電圧・電
流の安定化回路を備えていることが少なくとも必
要である。３はトランスであり、２次側にフイラ
メント加熱回路の他に格子のバイアス電圧を発生
させるためのコツククロフト・ウオルトン多段回
路をも設けたものであり、１次と２次巻線の間を
管電圧の高圧に十分耐えられるだけの高絶縁を施
したものである。フイラメント加熱巻線は従来の
ものと同一であるが、上記倍圧回路４の電源とな
る２次巻線は、例えばAC250V（波高値）の低電
圧Eiを発生させればよいので、上記フイラメント
加熱用の巻線間との絶縁は容易である。さらに、
このトランス３の２次巻線は、上記以外に、後述
する格子電子制御回路に対する制御信号供給回路
６の電源となる２次巻線が設けてあり、その電圧
Egは、例えばAC15Vのものである。多段倍圧回
路４は、例えば第２図で例示して詳説するが、コ
ンデンサとダイオードとをそれぞれ６個ずつカス
ケード接続した３段形のコツククロフト・ウオル
トン多段倍圧回路であり、この場合の出力電圧
Ecは入力電圧Eiを250Vとすると、その６倍の
1500VMaxとなる。格子電圧制御回路５について
は詳しくは第２図で説明するので、ここでは第２
図を参照してその概要を述べる。すなわち、耐圧
1000V級の電圧制御トランジスタ２８を、スイツ
チング素子として用いるのではなく、そのインピ
ーダンスを線形変化させるように構成した一般の
直列制御形直流安定化回路の制御素子として利用
し、Ｘ線管９の格子１１に印加されるＸ線遮断バ
イアス電圧Eo′、およびＸ線曝射中における電子
ビームの集束用バイアス電圧Ep′を予め設定され
た一定値にそれぞれ保つ機能を有する。そのため
に、この格子電圧制御回路５には、上記トランジ
スタ２８の他に、比較回路としての誤差増幅器３
３を設けてあり、その一方の入力端には、上記バ
イアス電圧Eo′またはEp′に比例したフイードバ
ツク信号が入力され、他方の入力端には、格子電
圧制御信号供給回路６の出力すなわち入力信号
Egを全波整流し、ツエナダイオード４２，４３
によつて直流定電圧をコモン端子に対してそれぞ
れ＋15V、−15Vを発生させる回路からの基準信
号So，Spが択一的に入力される。これらの両基
準信号So，Spの設定は、Ｘ線制御盤７上に設け
られた、例えば粗・精の調整ダイヤルにて術者が
所望のバイアス電圧Eo′，Ep′を設定する設定器
を操作し、これに連動する格子電圧制御信号供給
回路６の可変抵抗器で調整したり、または予め固
定抵抗器で設定されるのであり、例えばEo′＝−
1200V、Ep′＝−600Vの設定値に比例する設定値
比例信号である。換言すると、格子のバイアス電
圧の設定基準信号である。格子電圧制御回路５の
誤差増幅器３３は、上記基準信号So，Spと前述
のバイアス電圧So′，Sp′の各フイードバツク信号
とを比較し、その差を増幅して、電圧制御トラン
ジスタ２８のインピーダンスを変化させることに
よつて格子に印加されるバイアス電圧Eo′，
Ep′を常に設定基準信号Eo，Epに一致するよう動
作する。基準信号Eo，Epの切換え制御は、Ｘ線
制御盤７上で同じく術者が任意に設定する設定器
のＸ線曝射設定タイミングに連動して、格子電圧
制御信号供給回路６の発光ダイオードに対する通
電操作により、この発光を受光したホトトランジ
スタが前述の可変抵抗器の出力を切り換えること
で行なわれる。この光信号によるバイアス電圧の
切換え制御は極めて高速で行なわれる。

Ｘ線管９は、両管端側に陽極１２およびフイラ
メント１０を備え、その中間に格子１１が介在し
ている。この格子１１としては、網目状のものを
図示しているが、現在の多くの管球では、陽極構
体の電子集束壁がグリツドとなつて優れたエミツ
シヨン特性を有しているものがあり、本発明はこ
のようなＸ線管にも用いることができる。以上が
この発明の実施例装置であつて、商用周波数の電
力でフイラメントならびに格子を制御する方式の
ものである。

つぎに、第２図によつてこの発明の別の実施例
として、トランスの出力つまり多段倍圧回路入力
を周波数とした装置を説明する。すなわち、コツ
ククロフト・ウオルトンなどの多段倍圧回路４で
高圧を安定して発生させるためには、これの入力
電力として高周波、例えば25KHzを用いると、平
滑コンデンサは、50Hzの場合の1/500の容量で同
一の効果が得られ、高周波トランス１８は格段に
小型となりかつ製作が容易となる。図中、第１図
と同記号のものは説明を省く。１５は整流回路
で、スイツチ・全波整流器および平滑コンデンサ
を含み、出力電圧Edを出力する。１６は直流定
電圧回路で、例えばトランジスタを導通制御素子
とし、誤差増幅器を併用した直列制御形定電圧回
路である。その出力Eaは、高周波トランス１８
の１次側中点T_Hに入力する。１７の点線のブロ
ツクは高周波インバータであり、２個のスイツチ
ングトランジスタ１９，２０をインバータ駆動回
路２１で交互にオン・オフするもので、例えば
25KHzの高周波で制御されるものであり、一般に
スイツチングレギユレータと呼ばれ、高電圧の出
力をトランスの１次側で制御するに適したもので
ある。２２はパルス発生回路で、例えば50KHzの
高周波クロツクパルスP₁を出力する。２３はト
ランジスタで構成された単安定マルチバイブレー
タで、上記P₁のクロツクパルスをパルス幅調整
器２４で設定されたパルス幅のパルスP₂に変換
する。このパルスP₂は、振幅が一定でパルス幅
だけが変化したものであり、前記両トランジスタ
１９，２０のオン・オフのデユーテイサイクルが
コントロールされるものである。２４はフリツプ
フロツプ回路で、単安定マルチバイブレータ２３
からの入力パルスP₂を非反転および反転端子Ｑ，
Ｑから交互に２個のNAND素子２５，２６に入
力する。NAND素子２５，２６の出力P_Q，Ｐ_Qが
上記インバータ駆動回路で増幅ならびに波形整形
され、トランジスタ１９，２０のベースに入力す
ることで、クロツクパルスP₁の振幅は一定のま
まそのパルス幅に応じてトランス１８への入力電
圧を制御するものとなる。これがこの発明の１つ
の要部で、低周波の場合のような振幅制御に比し
てトランスの２次電圧の振幅変動がなく、制御性
のすぐれたもの、格子入力電圧値は、フイラメン
ト制御によつて変動することなく安定している。
高周波トランス１８の２次側は、第１図で説明し
た３つの回路の電源を構成する３つの２次巻線が
設けられている。すなわち、その１つは、Ｘ線管
９のフイラメント加熱高周波電流If′の供給回路
への出力端子、その２つ目は、多段倍圧回路４
（点線の枠内ブロツク）へのEiの出力端子A₁，
A₂、その３つ目は、格子電圧制御信号供給回路
６（点線の枠内ブロツク）へのEgの出力端子B₁，
B₂を有している。この高周波トランス１８は、
例えば30〜40VAの容量でよく、大きさも約50mm
^３という小形のものである。４のコツククロフ
ト・ウオルトンの３段倍圧回路は、例えば耐圧
630Vの0.01μFのコンデンサ６個（（そのうちC₁だ
け0.022μF）と、同程度の耐圧を有する６個のダ
イオード２７とで構成されている。A₁，A₂の出
力電圧が前述したように250Vに設定されている
ので、最大バイアス電圧は−1500Vとなる。倍圧
回路４の＋端子は、第１図で説明した格子電圧制
御回路５のNPN形トランジスタ２８の入力側に
接続され、倍圧回路４の２段目の端子２９は、ダ
イオード３０と抵抗３１との並列回路と、抵抗３
２を介してトランジスタ２８の出力側に結合され
る。これによつて、トランジスタ２８のエミツ
タ・コレクタ間には、500Vの分圧が印加される
ことになる。ベース電流ibは比較回路すなわち誤
差増幅器３３の出力でコントロールされる。誤差
増幅器３３は、格子電圧設定器（図示せず）に連
動する格子電圧制御信号供給回路６内の可変抵抗
器３４が発生する基準電圧Sp（格子電圧設定比例
信号）を−入力とし、管球９に実際に印加される
格子電圧Eo′，Ep′のフイードバツク回路の分圧
抵抗R₁の電圧E₁（Ｘ線曝射時の印加格子電圧比例
信号）を＋入力とする。この構成で、Sp＝E₁の
平衡時、Ｘ線曝射時の格子電圧 Ep′＝R₁＋R₂／R₁・Sp で、例えば−600V（電子ビーム集束電圧）が設定
される。この格子電圧Ep′の安定化は、前述した
ように電圧制御トランジスタ２８のベースにかか
る増幅器３３の差動信号によつてトランジスタ２
８のインピーダンスが変化して行なわれるのであ
る。格子１１に流れる電流ioを１ｍＡとし、周波
数ｆを25KHzとした場合、段数ｎは３であるか
ら、トランス１８の２次電圧である多段倍圧回路
４の入力電圧Eiの電圧降下ΔVは次式で求まる。

ΔV＝io／ｆ・ｃ（２／３n³＋n²／２＋ｎ／３）＝2
00V ここでは、Ｃは多段回路の合成容量で
0.0047μF。また、Eiのリツプル成分δVは同じく
次式で求まる。

δV＝io／ｆ・ｃ・ｎ／（ｎ＋１）／２≒51Vであ
り、この251V（＝200V＋5iV）の降下分を補償するよ
うにEiを所定値だけ増しておく。これらは、トラ
ンジスタが吸収して格子電圧Eo′には現われな
い。これが格子電圧安定化手段である。ダイオー
ドはトランジスタ２８の電圧負担を軽減するもの
であるが、理論的にはなくてもよい。その並列抵
抗３１は、トランジスタ２８が何らかの原因で
OPENしたとき、ダイオード３０に高電圧がかか
らないように設けたものであるが、これもなくて
もよい。

つぎに、トランス１８の２次巻線B₁，B₂の電
圧Egが印加される格子電圧制御信号回路６につ
いて説明する。３５，３６は全波（両波）整流用
ダイオード、コンデンサ３７〜４０と抵抗４１は
平滑化のためのもの、４２，４３はツエナダイオ
ード、４４，４５はダイオードであり、この構成
で、例えば直流の（＋15V）（−15）がコモン線
４６に対して安定して発生される。可変抵抗３４
は、前述した設定格子電圧Epの設定比例の基準
信号Sp供給源であり、その可動接点３４Ｃに直
列に今一つの可変抵抗４７を介してNPN形トラ
ンジスタ４８が設けてあり、さらにそのベースに
エミツタを接続したホトトランジスタ４９が設け
てある。このホトトランジスタ４９への入射光Ｌ
は、例えば発光ダイオード５０かから直径６mm、
長さ100mmのアクリル棒を光導体として入射され
る。高絶縁を保持するために、発光ダイオード５
０への、例えば70ｍＡ位の通電は、端子５１，５
２を介してＸ線装置の制御盤内の格子制御器にて
行なわれるようにしてある。以上の構成によつて
光Ｌが入射されると、ホトトランジスタ４９およ
び４８がONして、上記可変抵抗４７の可動接点
４７Ｃと、コモン線４６間の電圧Soとが誤差増
幅器３３の一入力となる。この作用によつて、格
子には、例えば−1200Vという高いＸ線遮断バイ
アス電圧Eo′が印加され、フイラメント１０から
の電子流を遮断し、Ｘ線の曝射を閉とする。この
ように、発光ダイオード５０の遠隔操作の通電に
てタイムラグのないＸ線の開閉ができるので、３
極Ｘ線管の格子制御の速度は高速化できるし、ま
た発光ダイオード５０の非通電にてＸ線は曝射す
るが、このときは前述したように電子ビームを集
束し、焦点を鋭焦点とするに適した格子電圧
Ep′を格子９に印加するので、画質の良いＸ線像
が得られるものである。

以上がこの発明の２つの実施例装置の構成と作
用であるが、この発明は図示や説明に限定される
ものではなく、例えばＸ線曝射時の格子電圧は、
電子ビームの集束を要しない場合はEpを0Vに設
定すればよいのである。また、ホトトランジスタ
と発光ダイオードとの組合せも、光結合を用いた
複合素子、例えばホトカプラを用いてもよい。さ
らに、３極Ｘ線管９として、立体撮影用に開発さ
れている１個の陽極に対向する一対のフイラメン
トと格子とを備えたものを用いてもよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、格子のバイアス電圧の制御
によりＸ線開閉と電子ビームの集束制御を行なう
ものにおいて、フイラメント電力供給のためのト
ランスの２次側に、フイラメント電力供給回路と
格子電圧制御回路への電源供給用の少なくとも２
つの２次巻線を設けるとともに、格子電圧制御回
路と２次巻線との間に多段倍圧回路を介在させた
構成としたので、単一のトランスでＸ線管のフイ
ラメントと格子とにそれぞれ電力および電圧を供
給でき、格子制御用に専用の高圧直流安定化電源
を設ける必要がなく、また、光電変換素子による
光信号で格子のバイアス電圧を切換え制御するよ
うにしたので、Ｘ線開閉および電子ビームの集束
制御を高速で行なうことができる。

さらに、他段倍圧回路を設けたことにより、ト
ランスの２次側電圧を低圧にすることができ、ト
ランスを小型化できる。

さらにまた、トランスの１次側に高周波インバ
ータを設けるとともに、このインバータを、振幅
が一定でパルス幅を調整されたパルスで駆動する
ようにすれば、格子のように電流が極端に少ない
ものを駆動する回路に用いる場合には、単に整
流、平滑化するだけで安定化高電圧として利用で
き、回路構成を簡略化して装置を大幅に小型化で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の商用電源による実施例装置
の構成を示すブロツク図、第２図はこの発明の第
２の実施例として商用電源を高周波出力に変換し
て制御する実施例装置の構成を示すブロツク図で
ある。１……商用電源、２……フイラメント電力制御
回路、３……トランス、４……コツククロフト・
ウオルトン多段倍圧回路、５……格子電圧制御回
路、６……格子電圧制御信号供給回路、９……３
極Ｘ線管、１０……陰極フイラメント、１１……
格子、１７……高周波インバータ、１８……高周
波トランス、２８……格子電圧制御回路の線形電
圧制御素子、３３……格子電圧制御回路の比較器
（誤差増幅器）、４８……トランジスタ、４９……
ホトトランジスタ、５０……発光ダイオード、
R₁・R₂……フイードバツク回路、Eo′……Ｘ線閉
のときの格子印加電圧値、Ep′……Ｘ線開のとき
の格子印加電圧値、E₁……格子印加電圧値Eo′ま
たはEp′に比例するフイードバツク信号、So，Sp
……基準信号。

Claims

【特許請求の範囲】１１次側にフイラメント電力制御回路を設けた
トランスの２次側に、少なくとも２つの２次巻線
を設け、この一方の２次巻線を３極Ｘ線管のフイ
ラメント回路に接続するとともに、他方の２次巻
線を、コツククロフト・ウオルトン多段倍圧回路
および格子電圧制御回路を介して前記３極Ｘ線管
の格子に接続し、前記格子電圧制御回路に、これ
から前記格子に印加されるバイアス電圧を設定す
る信号を出力する格子電圧制御信号供給回路を接
続してなり、前記格子電圧制御回路に、前記多段
倍圧回路の分圧正側出力端と３極Ｘ線管の管球印
加電圧のフイードバツク回路の正側入力端との間
に接続した線形電圧制御素子と、この線形電圧制
御素子を前記フイードバツク回路からの格子電圧
比例信号と前記格子電圧制御信号供給回路からの
基準設定信号との差動信号により制御する比較回
路とを備え、前記格子電圧制御信号供給回路に、
前記基準信号を切換え制御する光電変換素子を設
けたことを特徴とする３極Ｘ線管格子制御装置。２トランスの１次側に高周波インバータを設け
た特許請求の範囲第１項記載の３極Ｘ線管格子制
御装置。３高周波インバータを、振幅が一定でパルス幅
を調整したパルスにより駆動するようにした特許
請求の範囲第２項記載の３極Ｘ線管格子制御装
置。