WO2018092174A1 - Ｘ線発生装置及びｘ線撮影システム - Google Patents

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WO2018092174A1
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optical fiber
fiber cable
ray
coating
drive circuit
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PCT/JP2016/004908
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川瀬　順也
安藤　洋一
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キヤノンアネルバ株式会社
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Priority to JP2017513257A priority patent/JP6190563B1/ja
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Definitions

  • the present invention relates to an X-ray generator and an X-ray imaging system.
  • An X-ray imaging system is known as one of industrial nondestructive inspection devices.
  • an X-ray inspection apparatus equipped with a microfocus X-ray tube is used for inspection of electronic devices typified by a semiconductor integrated circuit substrate.
  • the X-ray tube emits X-rays from the target by applying a high voltage with a predetermined potential difference according to the X-ray energy between the anode and the cathode and irradiating the target with electrons accelerated by this high voltage.
  • X-ray source is known as one of industrial nondestructive inspection devices.
  • an X-ray inspection apparatus equipped with a microfocus X-ray tube is used for inspection of electronic devices typified by a semiconductor integrated circuit substrate.
  • the X-ray tube emits X-rays from the target by applying a high voltage with a predetermined potential difference according to the X-ray energy between the anode and the cathode and irradiating the target with electrons accelerated by this high voltage.
  • the microfocus X-ray tube is an X-ray tube having a plurality of grid electrodes on the cathode side, and has a function of converging an electron beam trajectory by controlling an electrostatic lens with a voltage applied to the grid electrodes. Yes.
  • the X-ray tube grounding method and the control signal supply method are devised because of the necessity of controlling the voltage applied to the grid electrode.
  • a negative high voltage is applied to the cathode of the X-ray tube by supplying a control signal of the grid voltage applied to the grid electrode via an optical fiber cable. Can be applied.
  • the voltage applied between the envelope and the anode by adopting a neutral point grounding method in which the envelope of the X-ray tube is set to the ground potential and a positive and negative high voltage is applied to the anode and the cathode. Is reduced to about half.
  • a control unit that communicates with a circuit, and at least the X-ray tube, the drive circuit, and the voltage generation circuit are arranged in a storage container filled with insulating oil. And at least a part of a path connecting the drive circuit and the control unit is configured by an optical fiber cable disposed in the storage container, and the optical fiber cable is configured to drive the voltage generation circuit.
  • an X-ray generator having a coating that suppresses rocking due to the convection of the insulating oil that sometimes occurs.
  • An X-ray generator manufacturing method in which at least a part of a path connecting the drive circuit and the control unit is configured by an optical fiber cable disposed in the storage container, The step of installing the X-ray tube, the drive circuit, the voltage generation circuit, and the optical fiber cable, and the step of curing the coating of the optical fiber cable installed in the storage container. Manufacturing method of wire generator There is provided.
  • the oscillation of the optical fiber cable due to the convection of the insulating oil can be suppressed, and malfunction of the control system can be reduced.
  • the X-ray generator can be further downsized and the applied voltage can be increased.
  • a highly reliable X-ray imaging system capable of stably acquiring a captured image can be realized.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the X-ray generator according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of the structure of an optical fiber cable.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing method of the X-ray generator according to the present embodiment.
  • the X-ray generator 100 includes an X-ray tube 20, a high voltage generation circuit 30, an electron gun drive circuit 40, and a control unit 50.
  • the X-ray tube 20, the high voltage generation circuit 30, and the electron gun drive circuit 40 are disposed in the storage container 10.
  • the storage container 10 is filled with an insulating oil 80 in order to ensure a withstand voltage between the parts disposed therein.
  • the insulating oil 80 is preferably an electric insulating oil such as mineral oil, silicone oil, or fluorine oil. Mineral oil that is easy to handle is preferably applied to the X-ray generator using the X-ray tube 20 having a rated tube voltage of about 100 kV.
  • the X-ray tube 20 includes an electron source 22, a grid electrode 26, and an anode 28.
  • the electron source 22 and the grid electrode 26 are connected to an electron gun drive circuit 40, and a desired control voltage is applied to each.
  • the anode 28 is connected to the storage container 10 held at the ground potential.
  • the anode 28 is provided with a target (not shown) that generates X-rays when irradiated with an electron beam. Although only one grid electrode 26 is shown in FIG. 1, a plurality of grid electrodes 26 are typically provided.
  • the electron source 22 is not particularly limited.
  • a hot cathode such as a tungsten filament or an impregnated cathode, or a cold cathode such as a carbon nanotube can be applied.
  • the material constituting the target is preferably a material having a high melting point and high X-ray generation efficiency.
  • tungsten, tantalum, molybdenum, and alloys thereof can be applied.
  • the electron source 22 and the grid electrode 26 may be collectively referred to as an “electron gun”.
  • X-rays are emitted from the target by accelerating the electrons emitted from the electron source 22 with a high voltage between the electron source 22 and colliding with the target provided on the anode 28.
  • the X-ray dose radiated from the target can be controlled by the electron dose applied to the target, that is, the current supplied in the case of the hot cathode type electron source 22.
  • the trajectory of the electron beam applied to the target can be controlled by the grid voltage applied to the grid electrode 26. In this sense, the electron source 22 and the grid electrode 26 are control mechanisms that control the electron beam emitted from the electron gun.
  • the high voltage generation circuit 30 includes a step-up transformer 32 and a step-up circuit 34.
  • the booster circuit 34 is, for example, a cockcroft circuit.
  • the high voltage generation circuit 30 generates a negative high voltage with respect to the storage container 10 held at the ground potential.
  • the high voltage generation circuit 30 is connected to the electron gun drive circuit 40.
  • the electron gun drive circuit 40 includes a rectifier circuit 42, a logic circuit 44, an electron source drive circuit 46, and a grid voltage control circuit 48.
  • the rectifier circuit 42 is connected to the logic circuit 44, the electron source drive circuit 46, and the grid voltage control circuit 48.
  • the voltage supplied to the rectifier circuit 42 via the high-insulation transformer 36 can be rectified and supplied to the logic circuit 44, the electron source drive circuit 46, and the grid voltage control circuit 48.
  • One input terminal of the rectifier circuit 42 is connected to the output terminal of the high voltage generation circuit 30. That is, in each circuit of the electron gun drive circuit 40, the negative potential supplied from the high voltage generation circuit 30 becomes the reference potential of the electron gun drive circuit 40.
  • the electron source drive circuit 46 controls the voltage or current supplied to the electron source 22 in accordance with a control signal supplied from the control circuit 52 via the logic circuit 44.
  • the grid voltage control circuit 48 controls the grid voltage applied to the grid electrode 26 in accordance with a control signal supplied from the control circuit 52 via the logic circuit 44.
  • the control unit 50 includes a control circuit 52 and an inverter circuit 54.
  • the control circuit 52 is connected to the electron gun drive circuit 40 and the inverter circuit 54.
  • the inverter circuit 54 includes an inverter 56 connected to the step-up transformer 32 disposed in the storage container 10 and an inverter 58 connected to the high-insulation transformer 36 disposed in the storage container 10.
  • the control circuit 52 supplies a predetermined control signal to the electron gun drive circuit 40 and the inverter circuit 54.
  • the inverter circuit 54 controls the inverters 56 and 58 according to the control signal supplied from the control circuit 52, and supplies a predetermined drive voltage to the step-up transformer 32 and the high-insulation transformer 36.
  • the control circuit 52 monitors the output voltage of the high voltage generation circuit 30, and controls the drive voltage of the step-up transformer 32 by a control signal supplied to the inverter circuit 54 so that the output voltage of the high voltage generation circuit 30 becomes a predetermined voltage. adjust.
  • control unit 50 and the high voltage generation circuit 30 are connected via a step-up transformer 32, that is, insulated.
  • the control unit 50 and the electron gun drive circuit 40 are connected, that is, insulated, via a high-insulation transformer 36.
  • the control unit 50 is connected to the ground potential.
  • the electron gun drive circuit 40 is connected to the high voltage generation circuit 30. Therefore, a potential difference corresponding to the negative high voltage generated by the high voltage generation circuit 30 is generated between the control unit 50 and the electron gun drive circuit 40 via the step-up transformer 32. That is, an electric field is generated between the control unit 50 and the electron gun drive circuit 40.
  • At least a part of the path within the storage container 10 is configured by the optical fiber cable 60 in order to maintain electrical insulation.
  • an electron source drive circuit 46 in the electron gun drive circuit 40 that operates using the negative potential supplied from the high voltage generation circuit 30 as a reference voltage by a control signal from the control circuit 52 that operates using the ground potential as the reference potential.
  • the grid voltage control circuit 48 can be controlled.
  • the optical fiber cable 60 is connected to the control circuit 52 and the logic circuit 44 via the photoelectric conversion element 74.
  • the reference potential is a potential treated as a reference in each circuit.
  • the coating material of the optical fiber cable 60 suppresses the swing of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 when the X-ray generator 100 is driven. It is made of a material having sufficient rigidity.
  • the insulating oil 80 around the high voltage generating circuit 30 is locally charged and electrically Convection by hydrodynamic (EHD: Electro Hydro Dynamics) effect.
  • EHD Electro Hydro Dynamics
  • This convection increases as the electric field strength increases, that is, with the progress of miniaturization of the X-ray generator and higher applied voltage.
  • the flow rate of the insulating oil 80 increases, the swing of the flexible optical fiber cable 60 increases, and in some cases, a communication error between the control unit 50 and the electron gun drive circuit 40 occurs. Since the convection of the insulating oil 80 is randomly generated in the storage container 10, it is difficult to suppress the influence of the convection by devising the arrangement of the optical fiber cable 60.
  • the coating of the optical fiber cable 60 is sufficiently swung by the convection of the insulating oil 80 when the X-ray generator 100 is driven. It is comprised with the material which has the rigidity which can be restrained to.
  • the optical fiber cable 60 is not flexible at the time of manufacturing the X-ray generator 100, it is difficult to install each part in the storage container 10 and to connect the optical fiber cable 60, which hinders assembly. Is also envisaged.
  • the coating material of the optical fiber cable 60 is made of a material that has flexibility at the time of assembly but can be cured by subsequent processing. Then, the coating material is cured after assembly to increase the rigidity of the optical fiber cable 60, thereby suppressing the swing of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80.
  • the coating material of the optical fiber cable 60 after curing is substantially the same as the configuration of the optical fiber cable 60 when the high voltage generation circuit 30 is not driven, and the configuration of the optical fiber cable 60 when the high voltage generation circuit 30 is driven. It is comprised so that it may maintain in the same form.
  • the substantially same form is the form when the high voltage generation circuit 30 is driven and the form when the high voltage generation circuit 30 is not driven, and the influence on the signal propagating through the optical fiber cable 60, for example, the occurrence rate of communication errors It means that etc. do not change.
  • a resin material containing a plasticizer is used as a covering material for the optical fiber cable 60 having such properties.
  • a resin material containing a plasticizer loses flexibility and is cured by leaching of the plasticizer.
  • the X-ray generator is assembled in a state where the resin material constituting the coating material of the optical fiber cable 60 includes a plasticizer and has flexibility, and then the plasticizer is removed and cured without causing any trouble in the assembly.
  • the rigidity of the optical fiber cable 60 can be increased during driving.
  • the plasticizer added to the resin material is leached, generally, a countermeasure is taken so that the plasticizer is not leached to the outside.
  • the plasticizer added to the resin material is deliberately leached into the insulating oil, so that the optical fiber cable 60 is cured and the optical fiber cable 60 is swung by the convection of the insulating oil 80. Is suppressed.
  • the optical fiber cable 60 includes an optical fiber 70 in which an optical fiber 66 composed of a core 62 and a cladding 64 is coated with a resin material 68, and a primary coating composed of tensile strength fibers such as glass fiber. 72 and a secondary coating 74 made of a resin material.
  • the secondary coating 74 as the outer cover can be made of a resin material containing a plasticizer.
  • the outer sheath (secondary coating 74) of the optical fiber cable 60 may be coated with a resin material containing a plasticizer.
  • the resin material constituting the coating material of the optical fiber cable 60 is not particularly limited, and for example, a polyvinyl chloride resin can be applied. Further, the plasticizer added to the resin material is not particularly limited as long as it can promote leaching from the resin material by the treatment described later. As a plasticizer added to the polyvinyl chloride resin, for example, DEHP (dioctyl phthalate) or DINP (diisononyl phthalate) of phthalates can be applied.
  • DEHP dioctyl phthalate
  • DINP diisononyl phthalate
  • the rigidity required for the optical fiber cable 60 depends on the flow velocity of the insulating oil 80 that changes in accordance with the voltage applied to the X-ray tube 20, the length of the optical fiber cable 60, and the like. Can not. It is desirable to check the flow rate of the insulating oil 80 at the time of driving in advance, and to select an appropriate coating material for the optical fiber cable so that rigidity that does not swing can be realized by the cured optical fiber cable 60 at that time. .
  • the rigidity of the optical fiber cable after curing can be adjusted by, for example, the resin material, the thickness of the coating, the amount of plasticizer added in advance, and the like.
  • the rigidity at which the optical fiber cable 60 does not swing means sufficient rigidity to prevent a communication error in communication via the optical fiber cable 60. As long as a communication error due to the swing of the optical fiber cable 60 does not occur, the swing of the optical fiber cable 60 may not be completely prevented.
  • a method of removing the plasticizer from the resin material constituting the coating material of the optical fiber cable 60 and curing it a method of applying a high voltage to the optical fiber cable 60 in the insulating oil 80 can be suitably used.
  • a high voltage is applied to a resin material containing a plasticizer in insulating oil, leaching of the plasticizer from the resin material is promoted. That is, the optical fiber cable 60 can be cured by applying a voltage to the optical fiber cable 60 for a predetermined time in the storage container filled with the insulating oil 80.
  • a potential difference is generated between the electron gun drive circuit 46 and the control circuit 52 which are connection paths by the optical fiber cable 60 during operation. Since a voltage is applied to the optical fiber cable 60 disposed between the electron gun drive circuit 46 and the control circuit 52 due to the potential difference between the electron gun drive circuit 46 and the control circuit 52, the plasticizer is leached from the resin material of the optical fiber cable 60 by this voltage. Can be promoted. That is, in the X-ray generator according to the present embodiment, the covering material of the optical fiber cable 60 can be cured by using the function of the X-ray generator as it is without using any additional means.
  • the manufacturing method of the X-ray generator according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the X-ray generator according to the present embodiment can be manufactured according to the flow shown in FIG.
  • each part of the X-ray generator is prepared (step S101).
  • the optical fiber cable 60 one in which the coating material is made of a resin material containing a plasticizer is prepared.
  • step S102 the coating material of the optical fiber cable 60 is made of a resin material including a plasticizer and has flexibility, each part can be easily installed and the optical fiber cable 60 can be easily connected.
  • the storage container 10 is filled with insulating oil 80 (step S103).
  • insulating oil 80 it is preferable to apply a vacuum impregnation method in which the insulating oil 80 is injected after the storage container 10 is evacuated.
  • the high voltage generating circuit 30 is driven, and a potential difference is formed between the electron gun driving circuit 46 and the control circuit 52. Due to this potential difference, a voltage is applied to the optical fiber cable 60, the plasticizer is dissolved out of the resin material covering the optical fiber cable 60, and the coating of the optical fiber cable 60 is cured (step S104).
  • the coating treatment of the optical fiber cable 60 can be performed at the same time as the aging of the X-ray generator and the driving for the function inspection of each part.
  • the voltage applied between the electron gun drive circuit 46 and the control circuit 52 when the optical fiber cable 60 is cured is not necessarily between the electron gun drive circuit 46 and the control circuit 52 when X-rays are generated. It need not be the same as the applied voltage.
  • the voltage applied between the electron gun drive circuit 46 and the control circuit 52 can be appropriately set to a value suitable for curing the optical fiber cable 60 and generating X-rays.
  • the curing process of the optical fiber cable 60 it is not always necessary to dissolve all the plasticizers contained in the coating of the optical fiber cable 60.
  • the hardness of the coating increases with the progress of leaching of the plasticizer, and a desired rigidity may be realized by leaching only a part of the plasticizer.
  • the plasticizer may remain in the coating after the curing treatment.
  • the curing process of the optical fiber cable 60 may be performed while monitoring the shaking (hardness) of the optical fiber cable 60, and the curing process may be stopped when the desired hardness is exceeded.
  • the time required for the curing process of the optical fiber cable 60 varies depending on the voltage applied to the optical fiber cable 60, the composition of the coating, etc., but cannot be generally specified, but is typically about several hours.
  • the X-ray generator may be controlled so as to stop the generation of X-rays.
  • a drive mode for driving the high voltage generation circuit 30 without generating X-rays is installed as a drive mode of the X-ray generator executed under the control of the control unit 50. You may make it do.
  • the state in which X-rays are not generated can be controlled by, for example, a voltage applied to the grid electrode 26.
  • a voltage applied to the grid electrode 26 For example, by switching the voltage applied to the grid electrode 26, electrons generated in the electron source 22 can stay between the electron source 22 and the grid electrode 26 or reach the anode.
  • the state in which X-rays are not generated can be realized by performing control to remain between the electron source 22 and the grid electrode 26.
  • the rigidity of the optical fiber cable 60 is increased and the swing of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 is suppressed, so that the malfunction of the control system can be reduced.
  • the X-ray generator can be further downsized and the applied voltage can be increased.
  • FIG. 4 is a schematic view showing the structure of the optical fiber cable of the X-ray generator according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing method of the X-ray generator according to the present embodiment.
  • the X-ray generator according to the present embodiment is the same as the X-ray generator according to the first embodiment except that the configuration of the optical fiber cable 60 is different. That is, in the X-ray generator according to the present embodiment, the outer peripheral portion of the optical fiber cable 60 is provided with a coating made of an epoxy resin.
  • An epoxy resin is a thermosetting resin that cures when mixed with a curing agent. Immediately after mixing the epoxy resin and the curing agent, it has flexibility, but it is rigid enough to withstand the oscillation of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 by curing over time. The cured epoxy resin has oil resistance and does not react with the insulating oil 80 and become soft. Therefore, by coating the optical fiber cable 60 with an epoxy resin, it is possible to suppress the oscillation of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 during the operation of the X-ray generator, and to prevent the control system from malfunctioning. .
  • the coating 76 made of epoxy resin may be provided so as to cover the outer sheath (secondary coating 74) of the optical fiber cable 60, or the outer sheath (for example, the secondary coating 74) of the optical fiber 66. ) May be provided.
  • the epoxy resin coating 76 is not necessarily provided on the entire outer peripheral portion of the optical fiber cable 60 as long as desired rigidity can be imparted to the optical fiber cable 60. Further, it is not always necessary to be provided over the entire length of the optical fiber cable 60.
  • the manufacturing method of the X-ray generator according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the X-ray generator according to the present embodiment can be manufactured according to the flow shown in FIG.
  • each part of the X-ray generator is prepared (step S201).
  • step S202 the optical fiber cable 60 is installed in a predetermined place of the storage container 10 after the epoxy resin mixed with the curing agent is coated and before the epoxy resin is cured. Since the optical fiber cable 60 has flexibility before the epoxy resin is cured, each part can be easily installed and the optical fiber cable 60 can be connected.
  • the coating of the epoxy resin provided on the optical fiber cable is cured by the progress of the cross-linking network by the epoxy group over time (step S203).
  • the container 10 is filled with insulating oil 80 (step S103).
  • insulating oil 80 it is preferable to apply a vacuum impregnation method in which the insulating oil 80 is injected after the storage container 10 is evacuated.
  • the optical fiber cable 60 By curing the optical fiber cable 60 in this way, the swing of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 during the operation of the X-ray generator can be suppressed, and malfunction of the control system can be prevented.
  • the rigidity of the optical fiber cable 60 is increased and the swing of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 is suppressed, so that the malfunction of the control system can be reduced.
  • the X-ray generator can be further downsized and the applied voltage can be increased.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing method of the X-ray generator according to the present embodiment.
  • the X-ray generator according to this embodiment is the same as the X-ray generator according to the first and second embodiments except that the configuration of the optical fiber cable 60 is different. That is, in the X-ray generator according to the present embodiment, the outer peripheral portion of the optical fiber cable 60 is provided with a coating made of a photocurable resin.
  • Photo-curing resin is a resin material that cures when irradiated with energy rays such as ultraviolet rays. Although it has flexibility before irradiation with energy rays, it has sufficient rigidity to suppress oscillation of the optical fiber cable 60 due to convection of the insulating oil 80 by curing. Therefore, by coating the optical fiber cable 60 with a photo-curing resin, it is possible to suppress the oscillation of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 during the operation of the X-ray generator, and to prevent the control system from malfunctioning. it can.
  • the coating 76 made of a photo-curing resin may be provided so as to cover the outer sheath (secondary coating 74) of the optical fiber cable 60, or the outer sheath (for example, secondary coating) of the optical fiber 66. 74).
  • the coating of the photo-curing resin is not necessarily provided on the entire outer peripheral portion of the optical fiber cable 60 as long as desired rigidity can be imparted to the optical fiber cable 60. Further, it is not always necessary to be provided over the entire length of the optical fiber cable 60.
  • the manufacturing method of the X-ray generator according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the X-ray generator according to the present embodiment can be manufactured according to the flow shown in FIG.
  • each part of the X-ray generator is prepared (step S201).
  • step S202 the optical fiber cable 60 is installed in a predetermined place of the storage container 10 after coating the photo-curing resin and before curing the photo-curing resin. Since the optical fiber cable 60 has flexibility before the photo-curing resin is cured, each part can be easily installed and the optical fiber cable 60 can be connected.
  • the optical fiber cable installed in the storage container 10 is irradiated with a predetermined energy ray, for example, ultraviolet rays, and the coating photo-curing resin is cured (step S203).
  • a predetermined energy ray for example, ultraviolet rays
  • the container 10 is filled with insulating oil 80 (step S103).
  • insulating oil 80 it is preferable to apply a vacuum impregnation method in which the insulating oil 80 is injected after the storage container 10 is evacuated.
  • the optical fiber cable 60 By curing the optical fiber cable 60 in this way, the swing of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 during the operation of the X-ray generator can be suppressed, and malfunction of the control system can be prevented.
  • the rigidity of the optical fiber cable 60 is increased and the swing of the optical fiber cable 60 due to the convection of the insulating oil 80 is suppressed, so that the malfunction of the control system can be reduced.
  • the X-ray generator can be further downsized and the applied voltage can be increased.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the X-ray imaging system according to the present embodiment.
  • an X-ray imaging system using the X-ray generator according to the first to third embodiments is shown.
  • the X-ray imaging system 200 includes an X-ray generation device 100, an X-ray detection device 110, a system control device 120, and a display device 130, as shown in FIG.
  • the X-ray generator 100 is an X-ray generator according to any one of the first to third embodiments, and includes an X-ray tube 20 and an X-ray tube drive circuit 102.
  • the X-ray tube drive circuit 102 includes a high voltage generation circuit 30, an electron gun drive circuit 40, a control unit 50, and the like in the X-ray generators of the first to third embodiments.
  • the X-ray detection apparatus 110 includes an X-ray detector 112 and a signal processing unit 114.
  • the system control device 120 controls the entire system including the X-ray generation device 100 and the X-ray detection device 110.
  • the display device 130 displays the image signal processed by the system control device 120 on the screen.
  • the X-ray tube drive circuit 102 of the X-ray generator 100 outputs various control signals to the X-ray tube 20 under the control of the system controller 120.
  • the emission state of the X-rays emitted from the X-ray generator 100 is controlled by the control signal output from the system controller 120.
  • the X-ray 104 emitted from the X-ray generator 100 passes through the subject 106 and is detected by the X-ray detector 112.
  • the X-ray detector 112 includes a plurality of detection elements (not shown) and acquires a transmitted X-ray image.
  • the X-ray detector 112 converts the acquired transmitted X-ray image into an image signal and outputs the image signal to the signal processing unit 114.
  • a slit, a collimator, or the like may be arranged.
  • the signal processing unit 114 performs predetermined signal processing on the image signal under the control of the system control device 120, and outputs the processed image signal to the system control device 120. Based on the processed image signal, the system control device 120 outputs a display signal to the display device 130 in order to display an image on the display device 130.
  • the display device 130 displays a captured image of the subject 106 based on the display signal on the screen.
  • the present embodiment it is possible to stably acquire a captured image by using the X-ray generator 100 according to the first to third embodiments that is small and has excellent discharge withstand voltage characteristics.
  • a highly reliable X-ray imaging system 200 can be realized.
  • the grounding method of the X-ray tube 20 is the anode grounding method, but the grounding method of the X-ray tube 20 is not limited to the anode grounding method.
  • a neutral point grounding system in which positive and negative high voltages are respectively applied to the anode and cathode of the X-ray tube may be employed.
  • the electron gun drive circuit 46 is not necessarily used.
  • the control circuit 52 need not be configured to generate a potential difference.

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Abstract

Ｘ線管（２０）と、Ｘ線管（２０）を駆動する駆動回路（４０）と、Ｘ線管（２０）に印加する電子加速電圧を生成する電圧発生回路（３０）と、駆動回路（４０）及び電圧発生回路（３０）と通信する制御部（５０）と、を有し、少なくとも、Ｘ線管（２０）と、駆動回路（４０）と、電圧発生回路（３０）とが、絶縁油（８０）が充填された収納容器（１０）内に配されたＸ線発生装置（１００）であって、駆動回路（４０）と制御部（５０）とを接続する経路の少なくとも一部が、収納容器（１０）内に配された光ファイバケーブル（６０）により構成されており、光ファイバケーブル（６０）は、電圧発生回路の駆動時に生じる絶縁油（６０）の対流により揺動することを抑制する被覆（７４、７６）を有する。

Description

Ｘ線発生装置及びＸ線撮影システム
　本発明は、Ｘ線発生装置及びＸ線撮影システムに関する。
　工業用の非破壊検査装置の一つとして、Ｘ線撮影システムが知られている。例えば、半導体集積回路基板に代表される電子デバイスの検査には、マイクロフォーカスＸ線管を備えたＸ線検査装置が用いられている。Ｘ線管は、陽極と陰極との間にＸ線エネルギーに応じた所定の電位差の高電圧を印加し、この高電圧で加速した電子をターゲットに照射することによって、ターゲットからＸ線を放出するＸ線源である。マイクロフォーカスＸ線管は、陰極側に複数のグリッド電極を備えたＸ線管であり、これらグリッド電極に印加する電圧で静電レンズを制御することによって電子線の軌道を収束する機能を備えている。
　マイクロフォーカスＸ線管を用いたＸ線発生装置では、グリッド電極に印加する電圧を制御する必要性から、Ｘ線管の接地方式や制御信号の供給方法等に工夫が施されている。例えば、特許文献１に記載のＸ線発生装置では、グリッド電極に印加するグリッド電圧の制御信号を、光ファイバケーブルを介して供給する構成とすることで、Ｘ線管の陰極に負の高電圧を印加できるようにしている。そして、Ｘ線管の外囲器をグラウンド電位とし、陽極と陰極とに正、負の高電圧を印加する中性点接地方式を採用することで、外囲器と陽極との間にかかる電圧を約半分に低減している。
特開２００３－３１７９９６号公報
　Ｘ線発生装置をＸ線撮影システムに搭載する際の取り扱いの容易さ等の観点から、Ｘ線発生装置の小型化が求められている。また、更なる高透過力化の観点から、Ｘ線管への印加電圧の高電圧化が求められている。しかしながら、Ｘ線発生装置の小型化や印加電圧の高電圧化の進展とともに制御系の誤動作が多くなることが、本願発明者等の検討により初めて明らかとなった。
　本発明の目的は、小型化や印加電圧の高電圧化の進展に伴う制御系の誤動作を抑制しうるＸ線発生装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、このようなＸ線発生装置を用いることにより、安定して撮影画像を取得することが可能な信頼性の高いＸ線撮影システムを提供することにある。
　本発明の一観点によれば、Ｘ線管と、前記Ｘ線管を駆動する駆動回路と、前記Ｘ線管に印加する電子加速電圧を生成する電圧発生回路と、前記駆動回路及び前記電圧発生回路と通信する制御部と、を有し、少なくとも、前記Ｘ線管と、前記駆動回路と、前記電圧発生回路とが、絶縁油が充填された収納容器内に配されたＸ線発生装置であって、前記駆動回路と前記制御部とを接続する経路の少なくとも一部が、前記収納容器内に配された光ファイバケーブルにより構成されており、前記光ファイバケーブルは、前記電圧発生回路の駆動時に生じる前記絶縁油の対流により揺動することを抑制する被覆を有するＸ線発生装置が提供される。
　また、本発明の他の一観点によれば、Ｘ線管と、前記Ｘ線管を駆動する駆動回路と、前記Ｘ線管に印加する電子加速電圧を生成する電圧発生回路と、前記駆動回路及び前記電圧発生回路と通信する制御部と、を有し、少なくとも、前記Ｘ線管と、前記駆動回路と、前記電圧発生回路とが、絶縁油が充填された収納容器内に配されており、前記駆動回路と前記制御部とを接続する経路の少なくとも一部が、前記収納容器内に配された光ファイバケーブルにより構成されたＸ線発生装置の製造方法であって、前記収納容器内に、前記Ｘ線管と、前記駆動回路と、前記電圧発生回路と、前記光ファイバケーブルとを設置するステップと、前記収納容器内に設置した前記光ファイバケーブルの被覆を硬化するステップとを有するＸ線発生装置の製造方法が提供される。
　本発明によれば、絶縁油の対流による光ファイバケーブルの揺動を抑制し、制御系の誤動作を低減することができる。これにより、Ｘ線発生装置の更なる小型化及び印加電圧の高電圧化が可能となる。また、このようなＸ線発生装置を用いることにより、安定して撮影画像を取得することが可能な信頼性の高いＸ線撮影システムを実現することができる。
本発明の第１実施形態によるＸ線発生装置の概略構成を示すブロック図である。 光ファイバケーブルの構造の一例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線発生装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第２及び第３実施形態によるＸ線発生装置の光ファイバケーブルの構造の一例を示す概略図である。 本発明の第２及び第３実施形態によるＸ線発生装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態によるＸ線撮影システムの概略構成を示すブロック図である。
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態によるＸ線発生装置について、図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施形態によるＸ線発生装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、光ファイバケーブルの構造の一例を示す概略図である。図３は、本実施形態によるＸ線発生装置の製造方法を示すフローチャートである。
　はじめに、本実施形態によるＸ線発生装置の構造について、図１及び図２を用いて説明する。
　本実施形態によるＸ線発生装置１００は、図１に示すように、Ｘ線管２０と、高電圧発生回路３０と、電子銃駆動回路４０と、制御部５０とを有している。これらのうち、少なくともＸ線管２０、高電圧発生回路３０及び電子銃駆動回路４０は、収納容器１０内に配置されている。収納容器１０には、その中に配された各部間の絶縁耐圧を確保するために、絶縁油８０が充填されている。絶縁油８０としては、鉱油、シリコーン油、フッ素系油などの電気絶縁油が好ましい。定格の管電圧が１００ｋＶ程度のＸ線管２０を用いたＸ線発生装置には、取扱いが易しい鉱油が好ましく適用される。
　Ｘ線管２０は、電子源２２と、グリッド電極２６と、陽極２８とを含む。電子源２２及びグリッド電極２６は、電子銃駆動回路４０に接続され、それぞれ所望の制御電圧が印加される。陽極２８は、グラウンド電位に保持された収納容器１０に接続されている。陽極２８には、電子線の照射によりＸ線を発生するターゲット（図示せず）が設けられている。なお、図１にはグリッド電極２６を１つだけ示しているが、典型的には複数のグリッド電極２６が設けられる。
　電子源２２は、特に限定されるものではないが、例えば、タングステンフィラメントや含浸型カソードのような熱陰極、カーボンナノチューブ等の冷陰極を適用することができる。ターゲットを構成する材料は、融点が高くＸ線発生効率の高い材料が好ましく、例えば、タングステン、タンタル、モリブデン及びそれらの合金等を適用することができる。なお、本明細書では、電子源２２とグリッド電極２６とを一括して「電子銃」と表記することがある。
　電子源２２から放出された電子を陽極２８との間の高電圧で加速して陽極２８に設けられたターゲットに衝突させることにより、ターゲットからＸ線が放射される。ターゲットから放射されるＸ線量は、ターゲットに照射する電子線量、つまり熱陰極型の電子源２２の場合にあっては供給する電流によって、制御することができる。ターゲットに照射する電子線の軌道は、グリッド電極２６に印加するグリッド電圧によって制御することができる。この意味で、電子源２２及びグリッド電極２６は、電子銃から放出される電子線を制御する制御機構である。
　高電圧発生回路３０は、昇圧トランス３２と、昇圧回路３４とを含む。昇圧回路３４は、例えば、コッククロフト回路である。高電圧発生回路３０は、グラウンド電位に保持されている収納容器１０に対して負の高電圧を生成する。高電圧発生回路３０は、電子銃駆動回路４０に接続されている。
　電子銃駆動回路４０は、整流回路４２と、ロジック回路４４と、電子源駆動回路４６と、グリッド電圧制御回路４８とを含む。整流回路４２は、ロジック回路４４、電子源駆動回路４６及びグリッド電圧制御回路４８に接続されている。これにより、高絶縁トランス３６を介して整流回路４２に供給される電圧を整流し、ロジック回路４４、電子源駆動回路４６及びグリッド電圧制御回路４８へと供給できるようになっている。整流回路４２の入力端子の一方は、高電圧発生回路３０の出力端子に接続されている。すなわち、電子銃駆動回路４０の各回路においては、高電圧発生回路３０から供給される負電位が、電子銃駆動回路４０の基準電位となる。
　電子源駆動回路４６は、制御回路５２からロジック回路４４を介して供給される制御信号に応じて、電子源２２に供給する電圧或いは電流を制御する。グリッド電圧制御回路４８は、制御回路５２からロジック回路４４を介して供給される制御信号に応じて、グリッド電極２６へ印加するグリッド電圧を制御する。
　制御部５０は、制御回路５２と、インバータ回路５４とを含む。制御回路５２は、電子銃駆動回路４０及びインバータ回路５４に接続されている。インバータ回路５４は、収納容器１０内に配された昇圧トランス３２に接続されたインバータ５６と、収納容器１０内に配された高絶縁トランス３６に接続されたインバータ５８とを含む。制御回路５２は、電子銃駆動回路４０及びインバータ回路５４に、所定の制御信号を供給する。インバータ回路５４は、制御回路５２から供給される制御信号に応じてインバータ５６，５８を制御し、昇圧トランス３２及び高絶縁トランス３６に、所定の駆動電圧を供給する。制御回路５２は、高電圧発生回路３０の出力電圧をモニタし、高電圧発生回路３０の出力電圧が所定の電圧となるように、インバータ回路５４に供給する制御信号によって昇圧トランス３２の駆動電圧を調整する。
　図１に示すように、制御部５０と高電圧発生回路３０とは、昇圧トランス３２を介して接続、すなわち絶縁されている。同様に、制御部５０と電子銃駆動回路４０とは、高絶縁トランス３６を介して接続、すなわち絶縁されている。一例では、制御部５０は、グラウンド電位に接続されている。また、電子銃駆動回路４０は、高電圧発生回路３０に接続されている。よって、制御部５０と電子銃駆動回路４０との間には、昇圧トランス３２を介して高電圧発生回路３０で生成した負の高電圧分の電位差が発生する。すなわち、制御部５０と電子銃駆動回路４０との間には、電界が発生する。
　制御回路５２と電子銃駆動回路４０との間の相互の通信を司る経路のうち、少なくとも収納容器１０内の一部の経路は、電気的絶縁を保つために、光ファイバケーブル６０により構成されている。これにより、グラウンド電位を基準電位として動作する制御回路５２からの制御信号によって、高電圧発生回路３０から供給される負の電位を基準電圧として動作する電子銃駆動回路４０内の電子源駆動回路４６及びグリッド電圧制御回路４８を制御できるようになっている。光ファイバケーブル６０は、光電変換素子７４を介して、制御回路５２及びロジック回路４４に接続されている。なお、基準電位とは、各回路において基準として扱われる電位である。
　ここで、本実施形態によるＸ線発生装置１００では、光ファイバケーブル６０の被覆材が、Ｘ線発生装置１００を駆動したときの絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制するに十分な剛性を有する材料により構成されている。
　前述のように、Ｘ線発生装置の小型化や印加電圧の高電圧化の進展とともに、制御回路５２により電子源駆動回路４６やグリッド電圧制御回路４８を制御する制御系の誤動作が顕在化してきた。本発明者等の検討により、この誤動作の一つの原因は、駆動時に生じる絶縁油８０の対流が装置の小型化や印加電圧の高電圧化によって大きくなり、光ファイバケーブルの揺動が増加するためであることが判明した。
　絶縁油８０で満たされた収納容器１０内で高電圧発生回路３０からＸ線管２０に高電圧を印加したとき、高電圧発生回路３０の周辺の絶縁油８０は、局部的に帯電し、電気流体力学的（ＥＨＤ：Electro　Hydro　Dynamics）効果によって対流する。この対流は、電界強度が大きくなるほど、すなわちＸ線発生装置の小型化や印加電圧の高電圧化の進展とともに大きくなる。絶縁油８０の流速が速くなるほど、柔軟な光ファイバケーブル６０の揺動が大きくなり、場合によっては制御部５０と電子銃駆動回路４０との間の通信エラーを引き起こす。絶縁油８０の前記対流は収納容器１０内でランダムに生じるため、光ファイバケーブル６０の配置を工夫することによって対流の影響を抑制することは困難である。
　このような観点から、本実施形態によるＸ線発生装置では、光ファイバケーブル６０の被覆材を、Ｘ線発生装置１００を駆動したときの絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を十分に抑制しうる剛性を有する材料により構成する。ただし、Ｘ線発生装置１００の製造時には光ファイバケーブル６０が柔軟性を有していないと、収納容器１０内への各部の設置や光ファイバケーブル６０の接続が困難となり、組み立てに支障をきたすことも想定される。
　そこで、本実施形態によるＸ線発生装置では、光ファイバケーブル６０の被覆材を、組み立て時には柔軟性を有するがその後の処理によって硬化することが可能な材料により構成している。そして、組み立て後に被覆材を硬化して光ファイバケーブル６０の剛性を高めることによって、絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制している。硬化後の光ファイバケーブル６０の被覆材は、高電圧発生回路３０の駆動時の光ファイバケーブル６０の形態を、高電圧発生回路３０を駆動していないときの光ファイバケーブル６０の形態と実質的に同一の形態に維持するように構成されている。実質的に同一の形態とは、高電圧発生回路３０を駆動しているときの形態と駆動していないときの形態とで、光ファイバケーブル６０を伝搬する信号に対する影響、例えば通信エラーの発生率などが変化しないことを意味する。
　このような性質を有する光ファイバケーブル６０の被覆材として、本実施形態では、可塑剤を含む樹脂材料を用いる。可塑剤を含む樹脂材料は、可塑剤が溶脱することで柔軟性を失い硬化する。光ファイバケーブル６０の被覆材を構成する樹脂材料が可塑剤を含み柔軟性を有する状態でＸ線発生装置を組み立て、その後に可塑剤を除去して硬化することで、組み立てに支障をきたすことなく、駆動時には光ファイバケーブル６０の剛性を高めることができる。
　なお、樹脂材料に添加された可塑剤が溶脱することは既知であるが、一般的には可塑剤が外部へ溶脱しないように対処されている。これに対し、本発明では、樹脂材料に添加された可塑剤をあえて絶縁油中に溶脱させることにより、光ファイバケーブル６０を硬化して、絶縁油８０の対流によって光ファイバケーブル６０が揺動するのを抑制している。
　光ファイバケーブル６０は、例えば図２に示すように、コア６２とクラッド６４とからなる光ファイバ６６を樹脂材６８で被覆した光ファイバ素線７０と、ガラス繊維等の抗張力繊維からなる１次被覆７２と、樹脂材料からなる２次被覆７４とを有する。このような光ファイバケーブル６０では、外皮としての２次被覆７４を、可塑剤を含む樹脂材料により構成することができる。或いは、光ファイバケーブル６０の外皮（２次被覆７４）を、可塑剤を含む樹脂材料によってコーティングするようにしてもよい。
　光ファイバケーブル６０の被覆材を構成する樹脂材料は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂を適用することができる。また、樹脂材料に添加する可塑剤は、後に説明する処理によって樹脂材料からの溶脱を促進しうるものであれば、特に限定されるものではない。ポリ塩化ビニル樹脂に添加する可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル類のＤＥＨＰ（フタル酸ジオクチル）やＤＩＮＰ（フタル酸ジイソノニル）等を適用することができる。
　光ファイバケーブル６０に必要とされる剛性は、Ｘ線管２０に印加する電圧に応じて変化する絶縁油８０の流速や光ファイバケーブル６０の長さ等に依存するため、一律に規定することはできない。予め、駆動時における絶縁油８０の流速を確認しておき、そのときに揺動しない剛性を硬化後の光ファイバケーブル６０によって実現できるように、光ファイバケーブルの被覆材を適宜選択することが望ましい。光ファイバケーブルの硬化後の剛性は、例えば、樹脂材料、被覆の厚さ、予め添加する可塑剤の量等によって調整することができる。なお、本明細書において、光ファイバケーブル６０が揺動しない剛性とは、光ファイバケーブル６０を介した通信における通信エラーを防止するに十分な剛性を意味する。光ファイバケーブル６０の揺動に起因する通信エラーが発生しないに限りにおいて、光ファイバケーブル６０の揺動が完全に防止されていなくてもよい。
　光ファイバケーブル６０の被覆材を構成する樹脂材料から可塑剤を除去して硬化する方法としては、光ファイバケーブル６０に絶縁油８０中で高電圧を印加する方法を好適に用いることができる。本発明者等の検討により、絶縁油中で可塑剤を含む樹脂材料に高電圧を加えると、樹脂材料からの可塑剤の溶脱が促進されることが判明した。つまり、絶縁油８０で充填された収納容器内で光ファイバケーブル６０に所定時間電圧を印加することで、光ファイバケーブル６０を硬化することが可能である。
　前述の通り、本実施形態によるＸ線発生装置では、動作時に、光ファイバケーブル６０による接続経路である電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間に電位差が発生する。電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間の電位差によって、その間に配された光ファイバケーブル６０に電圧が印加されるため、この電圧によって光ファイバケーブル６０の樹脂材料からの可塑剤の溶脱を促進することができる。つまり、本実施形態によるＸ線発生装置では、付加的な手段を用いることなく、Ｘ線発生装置が有する機能をそのまま利用することによって光ファイバケーブル６０の被覆材を硬化することができる。
　次に、本実施形態によるＸ線発生装置の製造方法について、図３を用いて説明する。本実施形態によるＸ線発生装置は、図３に示すフローに従って製造することができる。
　まず、Ｘ線発生装置の各部を準備する（ステップＳ１０１）。この際、光ファイバケーブル６０としては、被覆材が可塑剤を含む樹脂材料により構成されているものを準備する。
　次いで、準備した各部のうち、収納容器１０に収容するものを収納容器１０内に設置する（ステップＳ１０２）。この際、光ファイバケーブル６０は被覆材が可塑剤を含む樹脂材料により構成されており柔軟性を有しているため、各部の設置や光ファイバケーブル６０の接続を容易に行うことができる。
　次いで、収納容器１０に、絶縁油８０を充填する（ステップＳ１０３）。収納容器１０内への絶縁油８０の充填には、収納容器１０内を真空に引いた後に絶縁油８０を注入する真空含浸法を適用することが好ましい。
　次いで、Ｘ線発生装置の組み立てが終了した後、高電圧発生回路３０を駆動し、電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間に電位差を形成する。この電位差によって光ファイバケーブル６０に電圧が印加され、光ファイバケーブル６０の被覆の樹脂材料から可塑剤が溶脱し、光ファイバケーブル６０の被覆が硬化する（ステップＳ１０４）。光ファイバケーブル６０の被覆の硬化処理は、Ｘ線発生装置のエージングや各部の機能検査のための駆動の際に同時に行うことも可能である。
　光ファイバケーブル６０の硬化処理を行う際に電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間に印加する電圧は、必ずしもＸ線を発生する際に電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間に印加する電圧と同じである必要はない。電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間に印加する電圧は、光ファイバケーブル６０の硬化及びＸ線の発生のそれぞれに好適な値に適宜設定することができる。
　また、光ファイバケーブル６０の硬化処理では、必ずしも光ファイバケーブル６０の被覆に含まれる総ての可塑剤を溶脱する必要はない。被覆の硬度は可塑剤の溶脱の進行とともに増加するものであり、一部の可塑剤のみを溶脱することによって所望の剛性を実現できることもある。この場合、硬化処理後の被覆には、可塑剤が残存していてもよい。この際、光ファイバケーブル６０の揺れ（硬度）をモニタしながら光ファイバケーブル６０の硬化処理を行い、所望の硬度を超えた段階で硬化処理を停止するようにしてもよい。
　光ファイバケーブル６０の硬化処理に要する時間は、光ファイバケーブル６０に印加する電圧や被覆の組成等によって変化するため一概には規定できないが、典型的には数時間程度である。この硬化処理の間には、Ｘ線の発生を休止するようにＸ線発生装置を制御してもよい。光ファイバケーブル６０の硬化処理のために、制御部５０の制御のもとで実行するＸ線発生装置の駆動モードとして、Ｘ線を発生させない状態で高電圧発生回路３０を駆動する駆動モードを搭載するようにしてもよい。
　なお、Ｘ線を発生させない状態は、例えば、グリッド電極２６に印加する電圧によって制御することができる。例えば、グリッド電極２６に印加する電圧を切り替えることで、電子源２２で発生した電子を、電子源２２とグリッド電極２６との間に留まらせたり、陽極に到達させたりすることができる。この場合、Ｘ線を発生させない状態は、電子源２２とグリッド電極２６との間に留まらせる制御を行うことで実現することができる。
　このようにして光ファイバケーブル６０の被覆を硬化することにより、Ｘ線発生装置の動作時における絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制し、制御系の誤動作を防止することができる。
　このように、本実施形態によれば、光ファイバケーブル６０の剛性を高めて絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制するので、制御系の誤動作を低減することができる。これにより、Ｘ線発生装置の更なる小型化及び印加電圧の高電圧化が可能となる。
　［第２実施形態］
　本発明の第２実施形態によるＸ線発生装置について、図４及び図５を用いて説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図４は、本実施形態によるＸ線発生装置の光ファイバケーブルの構造を示す概略図である。図５は、本実施形態によるＸ線発生装置の製造方法を示すフローチャートである。
　本実施形態によるＸ線発生装置は、光ファイバケーブル６０の構成が異なるほかは、第１実施形態によるＸ線発生装置と同様である。すなわち、本実施形態によるＸ線発生装置では、光ファイバケーブル６０の外周部に、エポキシ樹脂からなる被覆が設けられている。
　エポキシ樹脂は、硬化剤と混合することによって硬化する熱硬化性樹脂である。エポキシ樹脂と硬化剤とを混合した直後は柔軟性を有するが、時間の経過とともに硬化することによって絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動にも耐えうる剛性を備える。また、硬化後のエポキシ樹脂は耐油性を有しており、絶縁油８０と反応して柔らかくなることはない。したがって、光ファイバケーブル６０をエポキシ樹脂でコーティングすることにより、Ｘ線発生装置の動作時における絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制し、制御系の誤動作を防止することができる。
　エポキシ樹脂からなる被覆７６は、例えば図４に示すように、光ファイバケーブル６０の外皮（２次被覆７４）を覆うように設けてもよいし、光ファイバ６６の外皮（例えば、２次被覆７４）として設けてもよい。エポキシ樹脂の被覆７６は、光ファイバケーブル６０に所望の剛性を付与しうる限りにおいては、必ずしも光ファイバケーブル６０の外周部の全面に設けられている必要はない。また、必ずしも光ファイバケーブル６０の全長に渡って設けられている必要もない。
　次に、本実施形態によるＸ線発生装置の製造方法について、図５を用いて説明する。本実施形態によるＸ線発生装置は、図５に示すフローに従って製造することができる。
　まず、Ｘ線発生装置の各部を準備する（ステップＳ２０１）。
　次いで、準備した各部のうち、収納容器１０に収容するものを収納容器１０内に設置する（ステップＳ２０２）。この際、光ファイバケーブル６０は、硬化剤と混合したエポキシ樹脂のコーティングを施した後、このエポキシ樹脂が硬化する前に、収納容器１０の所定の場所に設置する。エポキシ樹脂の硬化前、光ファイバケーブル６０は柔軟性を有しているため、各部の設置や光ファイバケーブル６０の接続を容易に行うことができる。
　光ファイバケーブルに設けたエポキシ樹脂のコーティングは、時間の経過とともにエポキシ基による架橋ネットワーク化が進行することにより、硬化する（ステップＳ２０３）。
　次いで、エポキシ樹脂が硬化した後、収納容器１０に、絶縁油８０を充填する（ステップＳ１０３）。収納容器１０内への絶縁油８０の充填には、収納容器１０内を真空に引いた後に絶縁油８０を注入する真空含浸法を適用することが好ましい。
　このようにして光ファイバケーブル６０を硬化することにより、Ｘ線発生装置の動作時における絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制し、制御系の誤動作を防止することができる。
　このように、本実施形態によれば、光ファイバケーブル６０の剛性を高めて絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制するので、制御系の誤動作を低減することができる。これにより、Ｘ線発生装置の更なる小型化及び印加電圧の高電圧化が可能となる。
　［第３実施形態］
　本発明の第３実施形態によるＸ線発生装置について、図５を用いて説明する。第１及び第２実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図５は、本実施形態によるＸ線発生装置の製造方法を示すフローチャートである。
　本実施形態によるＸ線発生装置は、光ファイバケーブル６０の構成が異なるほかは、第１及び第２実施形態によるＸ線発生装置と同様である。すなわち、本実施形態によるＸ線発生装置では、光ファイバケーブル６０の外周部に、光硬化樹脂からなる被覆が設けられている。
　光硬化樹脂は、紫外線等のエネルギー線を照射することによって硬化する樹脂材料である。エネルギー線の照射前は柔軟性を有するが、硬化することによって絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制するに十分な剛性を備える。したがって、光ファイバケーブル６０を光硬化樹脂でコーティングすることにより、Ｘ線発生装置の動作時における絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制し、制御系の誤動作を防止することができる。
　光硬化樹脂からなる被覆７６は、例えば図４に示すように、光ファイバケーブル６０の外皮（２次被覆７４）を覆うように設けてもよいし、光ファイバ６６の外皮（例えば、２次被覆７４）として設けてもよい。光硬化樹脂の被覆は、光ファイバケーブル６０に所望の剛性を付与しうる限りにおいては、必ずしも光ファイバケーブル６０の外周部の全面に設けられている必要はない。また、必ずしも光ファイバケーブル６０の全長に渡って設けられている必要もない。
　次に、本実施形態によるＸ線発生装置の製造方法について、図５を用いて説明する。本実施形態によるＸ線発生装置は、図５に示すフローに従って製造することができる。
　まず、Ｘ線発生装置の各部を準備する（ステップＳ２０１）。
　次いで、準備した各部のうち、収納容器１０に収容するものを収納容器１０内に設置する（ステップＳ２０２）。この際、光ファイバケーブル６０は、光硬化樹脂のコーティングを施した後、この光硬化樹脂を硬化する前に、収納容器１０の所定の場所に設置する。光硬化樹脂の硬化前、光ファイバケーブル６０は柔軟性を有しているため、各部の設置や光ファイバケーブル６０の接続を容易に行うことができる。
　次いで、収納容器１０内に設置した光ファイバケーブルに、所定のエネルギー線、例えば紫外線を照射し、コーティングの光硬化樹脂を硬化する（ステップＳ２０３）。
　次いで、光硬化樹脂を硬化した後、収納容器１０に、絶縁油８０を充填する（ステップＳ１０３）。収納容器１０内への絶縁油８０の充填には、収納容器１０内を真空に引いた後に絶縁油８０を注入する真空含浸法を適用することが好ましい。
　このようにして光ファイバケーブル６０を硬化することにより、Ｘ線発生装置の動作時における絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制し、制御系の誤動作を防止することができる。
　このように、本実施形態によれば、光ファイバケーブル６０の剛性を高めて絶縁油８０の対流による光ファイバケーブル６０の揺動を抑制するので、制御系の誤動作を低減することができる。これにより、Ｘ線発生装置の更なる小型化及び印加電圧の高電圧化が可能となる。
　［第４実施形態］
　本発明の第４実施形態によるＸ線撮影システムについて、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態によるＸ線撮影システムの概略構成を示すブロック図である。
　本実施形態では、第１乃至第３実施形態によるＸ線発生装置を用いたＸ線撮影システムを示す。
　本実施形態によるＸ線撮影システム２００は、図６に示すように、Ｘ線発生装置１００と、Ｘ線検出装置１１０と、システム制御装置１２０と、表示装置１３０とを含む。
　Ｘ線発生装置１００は、第１乃至第３実施形態のいずれかのＸ線発生装置であり、Ｘ線管２０と、Ｘ線管駆動回路１０２とを含む。Ｘ線管駆動回路１０２は、第１乃至第３実施形態のＸ線発生装置における高電圧発生回路３０、電子銃駆動回路４０、制御部５０等を含む。Ｘ線検出装置１１０は、Ｘ線検出器１１２と、信号処理部１１４を含む。システム制御装置１２０は、Ｘ線発生装置１００及びＸ線検出装置１１０を含むシステム全体の制御を司る。表示装置１３０は、システム制御装置１２０で処理された画像信号をスクリーンに表示する。
　Ｘ線発生装置１００のＸ線管駆動回路１０２は、システム制御装置１２０による制御の下に、Ｘ線管２０に各種の制御信号を出力する。システム制御装置１２０から出力された制御信号により、Ｘ線発生装置１００から放出されるＸ線の放出状態が制御される。
　Ｘ線発生装置１００から放出されたＸ線１０４は、被検体１０６を透過してＸ線検出器１１２で検出される。Ｘ線検出器１１２は、不図示の検出素子を複数備えており、透過Ｘ線像を取得する。Ｘ線検出器１１２は、取得した透過Ｘ線像を画像信号に変換して信号処理部１１４に出力する。Ｘ線管２０と被検体１０６との間には、不要なＸ線の照射を抑制するために、不図示のスリット、コリメータ等を配置してもよい。
　信号処理部１１４は、システム制御装置１２０による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置１２０に出力する。システム制御装置１２０は、処理された画像信号に基づいて、表示装置１３０に画像を表示させるために表示信号を表示装置１３０に出力する。表示装置１３０は、表示信号に基づく被検体１０６の撮影画像をスクリーンに表示する。
　このように、本実施形態によれば、小型でかつ放電耐圧特性に優れた第１乃至第３実施形態によるＸ線発生装置１００を用いることにより、安定して撮影画像を取得することが可能な、信頼性の高いＸ線撮影システム２００を実現することができる。
　［変形実施形態］
　本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
　例えば、上記第１実施形態では、Ｘ線管２０の接地方式を陽極接地方式としたが、Ｘ線管２０の接地方式は陽極接地方式に限定されるものではない。例えば、Ｘ線管の陽極と陰極とにそれぞれ正、負の高電圧を印加する中性点接地方式としてもよい。また、例えば第２及び第３実施形態のように、電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間の電位差を利用せずに光ファイバケーブル６０を硬化する場合には、必ずしも電子銃駆動回路４６と制御回路５２との間に電位差が発生する構成とする必要はない。
　なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１０…収納容器
２０…Ｘ線管
２２…電子源
２６…グリッド電極
２８…陽極
３０…高電圧発生回路
４０…電子銃駆動回路
５０…制御部
５２…制御回路
６０…光ファイバケーブル
６６…光ファイバ
７２…１次被覆
７４…２次被覆
７６…被覆
８０…絶縁油

 

Claims (8)

  1. 　Ｘ線管と、前記Ｘ線管を駆動する駆動回路と、前記Ｘ線管に印加する電子加速電圧を生成する電圧発生回路と、前記駆動回路及び前記電圧発生回路と通信する制御部と、を有し、少なくとも、前記Ｘ線管と、前記駆動回路と、前記電圧発生回路とが、絶縁油が充填された収納容器内に配されたＸ線発生装置であって、
    　前記駆動回路と前記制御部とを接続する経路の少なくとも一部が、前記収納容器内に配された光ファイバケーブルにより構成されており、
    　前記光ファイバケーブルは、前記電圧発生回路の駆動時に生じる前記絶縁油の対流により揺動することを抑制する被覆を有する
    　ことを特徴とするＸ線発生装置。
  2. 　前記被覆は、可塑剤を含む樹脂材料から、前記可塑剤の少なくとも一部を溶脱することにより硬化したものであり、
    　前記制御部は、Ｘ線を発生させない状態で、前記電圧発生回路を駆動して、前記光ファイバケーブルに所定時間電圧を印加することにより、前記可塑剤の溶脱を促すように構成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
  3. 　前記被覆は、エポキシ樹脂又は光硬化樹脂からなる
    　ことを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
  4. 　Ｘ線管と、前記Ｘ線管を駆動する駆動回路と、前記Ｘ線管に印加する電子加速電圧を生成する電圧発生回路と、前記駆動回路及び前記電圧発生回路と通信する制御部と、を有し、少なくとも、前記Ｘ線管と、前記駆動回路と、前記電圧発生回路とが、絶縁油が充填された収納容器内に配されており、前記駆動回路と前記制御部とを接続する経路の少なくとも一部が、前記収納容器内に配された光ファイバケーブルにより構成されたＸ線発生装置の製造方法であって、
    　前記収納容器内に、前記Ｘ線管と、前記駆動回路と、前記電圧発生回路と、前記光ファイバケーブルとを設置するステップと、
    　前記収納容器内に設置した前記光ファイバケーブルの被覆を硬化するステップと
    　を有することを特徴とするＸ線発生装置の製造方法。
  5. 　前記被覆を硬化するステップの前に、前記収納容器内に前記絶縁油を充填するステップを更に有し、
    　前記被覆を硬化するステップでは、前記駆動回路を駆動しない状態で、前記電圧発生回路を駆動し、可塑剤を含む樹脂材料からなる被覆を有する前記光ファイバケーブルに所定時間電圧を印加し、前記被覆から前記可塑剤を溶脱することにより、前記被覆を硬化する
    　ことを特徴とする請求項４記載のＸ線発生装置の製造方法。
  6. 　前記光ファイバケーブルを設置するステップは、前記光ファイバケーブルに、エポキシ樹脂の被覆を形成するステップと、前記エポキシ樹脂が硬化する前に前記光ファイバケーブルを前記収納容器内に設置するステップと、を有し、
    　前記被覆を硬化するステップは、前記エポキシ樹脂を硬化するステップである
    　ことを特徴とする請求項４記載のＸ線発生装置の製造方法。
  7. 　前記光ファイバケーブルを設置するステップは、前記光ファイバケーブルに、光硬化樹脂の被覆を形成するステップと、前記被覆を形成した前記光ファイバケーブルを前記収納容器内に設置するステップと、を有し、
    　前記被覆を硬化するステップでは、前記被覆に、前記光硬化樹脂を硬化するエネルギー線を照射する
    　ことを特徴とする請求項４記載のＸ線発生装置の製造方法。
  8. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線発生装置と、
    　前記Ｘ線発生装置から放出されて被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、
    　前記Ｘ線検出装置により検出された前記被検体の透過Ｘ線像を画像信号に変換する信号処理部と
    　を有することを特徴とするＸ線撮影システム。

     
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