WO2018225307A1

WO2018225307A1 - Ｘ線発生装置

Info

Publication number: WO2018225307A1
Application number: PCT/JP2018/006985
Authority: WO
Inventors: 一隆鈴木; 白柳　雄二; 田中　幹章
Original assignee: 浜松ホトニクス株式会社
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2018-12-13
Also published as: US20200154552A1; KR102536969B1; JP6792519B2; EP3637960B1; CN110692282A; CN110692282B; KR20200015533A; EP3637960A1; EP3637960A4; JP2018206676A; US11039526B2

Abstract

Ｘ線発生装置は、電子ビームを発生する電子銃、及び、前記電子ビームの入射によってＸ線を発生するターゲットを有するＸ線管と、外部からの導入電圧を昇圧して高圧電圧を発生する昇圧部、及び、前記昇圧部を絶縁材料により封止する絶縁ブロックを有する電源部と、前記Ｘ線の発生に関する制御を行うための制御部と、を備える。前記制御部は、前記高圧電圧に基づく高圧電位上において、前記制御の少なくとも一部をデジタル信号を用いて行う第１情報処理素子を含む。前記第１情報処理素子は、前記絶縁ブロックにおいて前記絶縁材料により封止されている。

Description

Ｘ線発生装置

　本発明の一側面は、Ｘ線発生装置に関する。

　特許文献１には、工業用Ｘ線発生装置が記載されている。この装置は、ベース上に設けられ、円筒形状の管体を有するＸ線管を備えている。管体の内部には、電子を放出する陰極と、引き出し電極であるグリッドと、電子を引きつける陽極と、が設けられている。陽極は、電子が衝突してＸ線を発生するターゲット機能を有する。また、この装置においては、昇圧回路とコントローラとを含む高圧電源部がベース上に設けられている。そして、コントローラは、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）及びメモリ等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。Ｘ線管と昇圧回路とは、モールド成形処理を受けてモールド材によって覆われている。

特許第５７８０６４４号公報

　上記の装置にあっては、コントローラは外装ケース内に収容されているのみある。そのため、コントローラを高圧電位上において動作させる場合には、装置内の放電がコントローラに及ぼす影響が非常に大きい。特に、コントローラを構成するマイクロコンピュータ等のデジタル信号による情報処理を行う情報処理素子は、低圧電位で動作することを前提に設計されているために、電位差が大きくなる高圧電位上での放電に弱く、致命的なダメージを受ける可能性がある。そのため、高圧電位上において安定した制御を行わせることが困難である。

　本発明の一側面は、高圧電位上において安定した制御が可能なＸ線発生装置を提供することを目的とする。

　本発明の一側面に係るＸ線発生装置は、電子ビームを発生する電子銃、及び、電子ビームの入射によってＸ線を発生するターゲットを有するＸ線管と、外部からの導入電圧を昇圧して高圧電圧を発生する昇圧部、及び、昇圧部を絶縁材料により封止する絶縁ブロックを有する電源部と、Ｘ線の発生に関する制御を行うための制御部と、を備え、制御部は、高圧電圧に基づく高圧電位上において、制御の少なくとも一部をデジタル信号を用いて行う第１情報処理素子を含み、第１情報処理素子は、絶縁ブロックにおいて絶縁材料により封止されている。

　このＸ線発生装置は、Ｘ線管と電源部と制御部とを備えている。電源部は、外部からの導入電圧を昇圧して高圧電圧を発生する昇圧部を有している。昇圧部は、絶縁ブロックにおいて絶縁材料により封止されている。Ｘ線の発生に関する制御を行うための制御部は、高圧電圧に基づく高圧電位上において、Ｘ線の発生に関する制御の少なくとも一部をデジタル信号を用いて行う第１情報処理素子を含んでいる。そして、第１情報処理素子は、絶縁ブロックにおいて絶縁材料により封止されている。したがって、高圧電位上においても、第１情報処理素子による安定した制御が可能である。

　本発明の一側面に係るＸ線発生装置においては、電源部は、第１情報処理素子の少なくとも一部を覆うように配置され、絶縁ブロックにおいて絶縁材料により封止された導電性部材をさらに有し、導電性部材には、高圧電圧に基づく電圧が印加されていてもよい。この場合、第１情報処理素子の周囲の電界が安定し、第１情報処理素子を安定して動作させることが可能となる。

　本発明の一側面に係るＸ線発生装置においては、第１情報処理素子は、高圧電位上において、電子銃の制御を行ってもよい。この場合、電子銃からの電子ビームの発生や出射を安定して制御することが可能である。

　本発明の一側面に係るＸ線発生装置においては、制御部は、高圧電圧よりも低い低圧電圧に基づく低圧電位上において制御を行う第２情報処理素子をさらに含み、第２情報処理素子は、絶縁ブロックの外部に配置されていてもよい。この場合、絶縁ブロックの外部に配置された第２情報処理素子によって、安定して制御することができる。

　本発明の一側面によれば、高圧電位上において安定した制御が可能なＸ線発生装置を提供することができる。

実施形態に係るＸ線発生装置を示す縦断面図である。実施形態に係るＸ線管を示す縦断面図である。図１に示された電源部を示す図である。図３に示された内部基板の機能的なブロック図である。

　以下、本発明の一側面に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一又は相当する要素同士には互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

　図１は、実施形態に係るＸ線発生装置を示す縦断面図である。図２は、実施形態に係るＸ線管を示す縦断面図である。図１，２に示されるように、Ｘ線発生装置１００は、例えば、被検体の内部構造を観察するＸ線非破壊検査に用いられる微小焦点Ｘ線源である。Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線管１、筐体Ｃ及び電源部８０を備える。

　Ｘ線管１は、ターゲットＴに対して、電子銃１１０からの電子ビームＢが入射することにより発生し且つ当該ターゲットＴ自身を透過したＸ線Ｘを、Ｘ線出射窓３０から出射する透過型のＸ線管である。Ｘ線管１は、真空の内部空間Ｒを有する真空筐体１０を備えた、部品交換等が不要な真空封止型のＸ線管である。

　真空筐体１０は、略円柱状の外形を呈する。真空筐体１０は、金属材料（例えばステンレス鋼）により形成されたヘッド部４と、絶縁性材料（例えばガラス）により形成された絶縁バルブ２と、を備える。ヘッド部４には、Ｘ線出射窓３０が固定されている。絶縁バルブ２には、電子銃１１０が固定されている。絶縁バルブ２は、Ｘ線管１の管軸に沿って延在する円筒状の外形を有し、Ｘ線出射窓３０と対向する端部側には底部２ａを有する。底部２ａには、給電等に用いるステムピンＳが底部２ａを貫通した状態で保持され、ステムピンＳは内部空間Ｒの所定位置で電子銃１１０を保持する。

　電子銃１１０は、通電によって発熱するフィラメントにより形成されたヒーター１１１と、ヒーター１１１によって加熱され電子放出源となるカソード（電子放出部）１１２と、カソード１１２から放出される電子の量を制御する第１グリッド電極（電子量制御電極）１１３と、第１グリッド電極１１３を通過した電子をターゲットＴに向けて集束する円筒状の第２グリッド電極１１４と、を備える。第２グリッド電極１１４は、電子ビームＢを構成する電子を引き出すための電界を形成する引き出し電極としても機能する。第１グリッド電極１１３は、カソード１１２と第２グリッド電極１１４との間に配置されている。Ｘ線管１は、後述の筒部材７０の一端側に固定されている。なお、Ｘ線管１には、図示しない排気管が付設され、この排気管を介して内部が真空引きされることによって真空封止されている。

　Ｘ線発生装置１００の筐体Ｃは、筒部材７０と、電源部８０の一部として後述する絶縁ブロック８１を収容する電源部ケース８４と、を備える。筒部材７０は、金属により形成されている。筒部材７０は、その両端に開口を有する円筒状を呈する。筒部材７０は、その一端側の開口７０ａにＸ線管１の絶縁バルブ２が挿入されている。これにより、筒部材７０は、Ｘ線管１の少なくとも一部を収容する。

　筒部材７０の一端面には、Ｘ線管１の取付フランジ３が当接され且つネジ等で固定されている。これにより、Ｘ線管１は、筒部材７０の開口７０ａにて固定されつつ、開口７０ａを封止している。筒部材７０の内部には、液状の電気絶縁性物質である絶縁油７１が封入されている。

　電源部８０は、Ｘ線管１に電力を供給する機能を有する。電源部８０は、モールド成形された固形の絶縁材料、例えば絶縁樹脂であるエポキシ樹脂からなる絶縁ブロック８１と、絶縁ブロック８１中にモールドされた昇圧回路（昇圧部）８２と、Ｘ線Ｘの発生に関する制御を行うための制御基板（制御部）８３と、それらを収容し矩形箱状を呈する電源部ケース８４と、を有する。昇圧回路８２は、高圧電圧Ｖを発生させる。絶縁ブロック８１は、昇圧回路８２を絶縁材料（エポキシ樹脂）により封止する。なお、絶縁ブロック８１は、単一の絶縁材料で構成する場合に限らず、求められる絶縁特性や弾性特性に応じて、複数種類の絶縁材料（絶縁樹脂）を組み合わせることによって構成してもよく、複数のモールド成形体によって構成してもよい。

　制御基板８３は、Ｘ線Ｘの発生に関する制御を行い、例えばＸ線管１に供給する電圧や電流を制御したり、昇圧回路８２の駆動を制御したりすることで、Ｘ線発生装置１００の動作を制御する。制御基板８３は、絶縁ブロック８１中にモールドされた内部基板８３Ｉと、絶縁ブロック８１の外部に配置された外部基板８３Ｅと、を有する。電源部８０には、筒部材７０の他端側（Ｘ線管１側である一端側とは反対側）が固定されている。これにより、筒部材７０の他端側の開口７０ｂが封止され、絶縁油７１が筒部材７０の内部に気密に封入される。

　絶縁ブロック８１上には、昇圧回路８２及び制御基板８３に電気的に接続された円筒状のソケットを含む高圧給電部９０が配置されている。電源部８０は、高圧給電部９０を介してＸ線管１に電気的に接続されている。より詳細には、高圧給電部９０のＸ線管１側である一端側が、Ｘ線管１の絶縁バルブ２の底部２ａから突出するステムピンＳと電気的に接続されている。これと共に、高圧給電部９０の電源部８０側である他端側が、昇圧回路８２及び制御基板８３に電気的に接続された状態で絶縁ブロック８１に固定されている。

　なお、本実施形態においては、ターゲットＴ（アノード）を接地電位とし、電源部８０からはマイナスの高電圧（例えば－１０ｋＶ～－５００ｋＶ）が高圧給電部９０を介してＸ線管１（電子銃１１０）に供給される。

　Ｘ線管１は、真空筐体１０と、ターゲット部２０と、を備える。なお、本実施形態の説明では、Ｘ線管１がＸ線Ｘを出射する方向側を単に「Ｘ線出射側」又は「上側」と称する。真空筐体１０のＸ線出射側には、内部空間Ｒを画成する壁部としてヘッド部４を備える。ヘッド部４は、金属材料（例えばステンレス鋼）により形成され、電位的にＸ線管１のアノードに相当する。ヘッド部４は、両端に開口を備え、Ｘ線Ｘの出射方向軸と同軸の略円筒状を呈する。ヘッド部４は、電子銃１１０側の他端側の開口において、出射方向軸と同軸の絶縁バルブ２と連通する（図２参照）。

　ターゲット部２０は、ヘッド部４に固定されている。ターゲット部２０は、真空筐体１０（ヘッド部４）の開口部１４を封止するように設けられたＸ線出射窓３０と、Ｘ線出射窓３０の内部空間Ｒ側面に設けられたターゲットＴと、を有する。ターゲットＴは、電子ビームＢの入射によりＸ線Ｘを発生する。ターゲットＴとしては、例えばタングステンが用いられている。Ｘ線出射窓３０は、円板状を呈する。Ｘ線出射窓３０は、例えばベリリウム又はダイヤモンド等のＸ線透過性の高い材料で形成されている。

　引き続いて、図３，４をさらに参照して電源部８０について具体的に説明する。図３は、図１に示された電源部を示す図である。図４は、図３に示された内部基板の機能的なブロック図である。電源部８０は、昇圧回路８２を含み、昇圧回路８２は、トランス８２ｔと高圧電圧発生回路８２ｃとを含む。高圧電圧発生回路８２ｃは、例えば、多段のコッククロフト回路を含む。昇圧回路８２は、Ｘ線発生装置１００に接続された外部電源（図示せず）から外部基板８３Ｅを介して供給される外部からの導入電圧Ｖｏを昇圧して高圧電圧Ｖを発生する。導入電圧Ｖｏは、その絶対値が１００Ｖ以下であり、本実施形態においては、例えば－２０Ｖ程度である。

　また、電源部８０は、Ｘ線Ｘの発生に関する制御を行うための制御基板８３として、絶縁ブロック８１中にモールドされた内部基板８３Ｉと、絶縁ブロック８１の外部に配置された外部基板８３Ｅと、を有する。そして、内部基板８３Ｉは、互いに略平行に配置された第１内部基板８３Ｐ及び第２内部基板８３Ｑを含む。第１内部基板８３Ｐ、及び第２内部基板８３Ｑは、導電材料からなる基板ベース８９の両側に配置され、ともに基板ベース８９に固定されると共に、基板ベース８９を介して互いに電気的に接続されている。ここでは、第１内部基板８３Ｐは、第２内部基板８３Ｑよりも絶縁ブロック８１の中心側に配置されている。また、外部基板８３Ｅは、絶縁ブロック８１の外部であって、絶縁ブロック８１と電源部ケース８４との間に挟まれた空間内に配置されている。

　制御基板８３は、Ｘ線Ｘの発生に関する制御を行う制御部９５を含む。制御部９５は、少なくとも第１情報処理素子９５ａ、及び、第１情報処理素子９５ａとは別の第２情報処理素子９５ｂを含む。第１情報処理素子９５ａ及び第２情報処理素子９５ｂは、例えば、トランジスタや抵抗等のような、回路を構成する際の一部の処理過程を担う電子素子単体ではなく、各種電子素子を搭載して回路化した基板を備え、外部入力情報に基づく信号を処理し、所望の情報を示す信号に変換して出力するという一連の情報処理過程を行うことが可能な集積回路素子である。具体的には、第１情報処理素子９５ａ及び第２情報処理素子９５ｂは、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）及びメモリ等を備えたマイクロコンピュータ（マイコン）やＰＬＤ（Programmable　Logic　Device）等が挙げられる。そして、第１情報処理素子９５ａ及び第２情報処理素子９５ｂは、デジタル信号の送受信が可能に構成されると共に、Ｘ線Ｘの発生に関する制御の少なくとも一部を、デジタル信号を用いて行うことができる。また、制御基板８３には、第１情報処理素子９５ａ及び第２情報処理素子９５ｂによる制御に基づいて駆動する制御回路が設けられており、当該制御回路からの出力として、例えばＸ線管１に所望の電圧や電流が供給される。

　第１情報処理素子９５ａは、第１内部基板８３Ｐにおける基板ベース８９と反対側の主面８３ｓ上に搭載されている。したがって、第１情報処理素子９５ａは、昇圧回路８２と共に、絶縁材料（絶縁樹脂）により封止されている。一方、第２情報処理素子９５ｂは、外部基板８３Ｅに搭載されている。したがって、第２情報処理素子９５ｂは、絶縁ブロック８１の外部に配置されている（絶縁材料（絶縁樹脂）から露出している）。

　外部基板８３Ｅは、高圧電圧Ｖよりも低い低圧電圧ｖに基づく低圧電位を基準電位とした低圧基準電位ｖｐ上で動作する低圧動作基板である。つまり、電位的には非常に安定した環境下で動作するため、Ｘ線発生装置１００の全体に関する総合的な制御に用いている。なお、低圧電圧ｖは、その絶対値が１０ｋＶ以下であってもよい。より具体的には、その絶対値が１ｋＶ以下である。なお、本実施形態においては、低圧電圧ｖは、０Ｖ（接地電位）とする。そして、外部基板８３Ｅは、外部からの導入電圧Ｖｏを、トランス８２ｔを介して高圧電圧発生回路８２ｃに供給する。

　より具体的には、外部基板８３Ｅには、図示しない外部電源に接続され、当該外部電源から外部基板８３Ｅに供給された導入電圧Ｖｏは、外部基板８３Ｅと高圧電圧発生回路８２ｃとを電気的に接続するトランス８２ｔにより数ｋＶ程度に一次的に昇圧された後、高圧電圧発生回路８２ｃに供給される。そして、高圧電圧発生回路８２ｃで二次的に昇圧することで、高圧電圧Ｖが発生する。また、第２情報処理素子９５ｂは、外部基板８３Ｅの制御を行うと共に、昇圧回路８２の制御を行う。すなわち、第２情報処理素子９５ｂは、低圧電圧ｖに基づく低圧電位である低圧基準電位ｖｐ上において、Ｘ線Ｘの発生に関する制御として、外部基板８３Ｅの制御や、昇圧回路８２への導入電圧Ｖｏの供給に関する制御、及び、昇圧回路８２の制御を行う。

　つまり、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）が発生する高圧電圧Ｖに基づく高圧電位を基準電位とした高圧基準電位Ｖｐは、第２情報処理素子９５ｂによって制御される。より詳しくは、発生した高圧電圧Ｖの実際の値に関する情報を昇圧回路８２等から得た上で、その情報をもとに高圧電圧Ｖ（高圧基準電位Ｖｐ）をフィードバック制御する。なお、外部電源からは電流も供給され、第２情報処理素子９５ｂによって電圧と同様に制御される。換言すれば、第２情報処理素子９５ｂは、外部電源から昇圧回路８２へ供給される電力に関する制御を行う。

　また、内部基板８３Ｉは、電流制限抵抗８５を介して昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）に電気的に接続されている。より詳しくは、内部基板８３Ｉは、電流制限抵抗８５、後述するカバー電極８８、及び基板ベース８９を経て昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）に電気的に接続されている。これにより、内部基板８３Ｉ（第１内部基板８３Ｐ、及び第２内部基板８３Ｑ）には、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）からの高圧電圧Ｖが印加される。つまり、内部基板８３Ｉ（第１内部基板８３Ｐ、及び第２内部基板８３Ｑ）は、高圧電圧Ｖに基づく高圧電位を基準電位とした高圧基準電位Ｖｐ上で動作する高圧動作基板である。

　よって、第１情報処理素子９５ａも高圧電圧Ｖに基づく高圧電位を基準電位とした高圧基準電位Ｖｐ上で動作する。高圧電圧Ｖ（高圧基準電位Ｖｐ）は、例えば－１００ｋＶである。そして、内部基板８３Ｉには、外部基板８３Ｅから、絶縁ブロック８１中にモールドされたトランス８６を介して、高圧電圧Ｖを絶縁しながら、内部基板８３Ｉを構成する第１内部基板８３Ｐ、第２内部基板８３Ｑ、及び、第１情報処理素子９５ａを駆動するための駆動電力Ｅが供給される。換言すれば、内部基板８３Ｉを構成する第１内部基板８３Ｐ、第２内部基板８３Ｑ、及び、第１情報処理素子９５ａは、高圧基準電位Ｖｐを仮想上の接地電位とした状態で、駆動電力Ｅによって駆動する。

　また、第１情報処理素子９５ａは、高圧給電部９０及びステムピンＳを介して、電子銃１１０を構成するヒーター１１１、カソード１１２、第１グリッド電極１１３、及び、第２グリッド電極１１４に電気的に接続されている。これにより、第１情報処理素子９５ａは、ヒーター１１１、カソード１１２、第１グリッド電極１１３、及び、第２グリッド電極１１４といった、Ｘ線管１におけるＸ線Ｘの発生にかかわる構成（電子銃１１０）の駆動に関して、少なくとも一部の制御を行う。

　具体的には、前述の各構成に対して供給する電力の制御である。ここでは、各構成に対する印加電圧の制御の例を記載する。第１情報処理素子９５ａは、－１００ｋＶの高圧電圧Ｖに基づく高圧基準電位Ｖｐ上において、第１グリッド電極１１３に対しては、－１５００Ｖ程度の範囲の電圧値において、カソード１１２に対しては、－１０００Ｖ程度の範囲の電圧値において、ヒーター１１１に対しては、カソード１１２の電位から－５Ｖ程度の範囲の電圧値において、第２グリッド電極１１４に対しては、０Ｖ（つまり仮想上の接地電位）となるように制御する。つまり、第１情報処理素子９５ａは、実際の印加電圧としては、例えば、第１グリッド電極１１３に対しては、－１００ｋＶ＋（－１５００Ｖ）、カソード１１２に対しては、－１００ｋＶ＋（－１０００Ｖ）、ヒーター１１１に対しては、－１００ｋＶ＋（－１０００Ｖ）＋（－５Ｖ）、第２グリッド電極１１４に対しては、－１００ｋＶとなるように制御する。

　なお、この場合の第２グリッド電極１１４のように、高圧基準電位Ｖｐである高圧電圧Ｖと等しい電圧値を供給する場合には、内部基板８３Ｉ（第１情報処理素子９５ａ）を介することなく、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）と直接に電気的に接続されていてもよい。この場合は、第２グリッド電極１１４は、昇圧回路８２と等しく、外部基板８３Ｅの第２情報処理素子９５ｂによって制御されることとなる。さらに、第１情報処理素子９５ａは、ヒーター１１１、カソード１１２及び第１グリッド電極１１３の制御によって管電流に関するフィードバック制御を行い、カソード１１２及び第２グリッド電極１１４の制御によってフォーカス（電子ビームＢの集束）に関するフィードバック制御を行う。

　なお、上記の例においては、ヒーター１１１、カソード１１２、第１グリッド電極１１３、及び第２グリッド電極１１４には、高圧基準電位Ｖｐである高圧電圧Ｖ（－１００ｋＶ）に対して、－１５００Ｖから０Ｖとなる所定範囲の電圧Ｖｒを加えた分の電圧が適宜印加されているが、高圧電圧Ｖ分は昇圧回路８２からの供給電圧に起因し、所定範囲の電圧Ｖｒ分は、内部基板８３Ｉに設けられ、駆動電力Ｗによって駆動する、図示しない駆動電源に起因する。なお、所定範囲の電圧Ｖｒ分が０Ｖの場合（つまり高圧電圧Ｖと等しい場合）は、駆動電源を用いることなく、昇圧回路８２のみから供給してもよい。換言すれば、第１情報処理素子９５ａは、高圧基準電位Ｖｐを仮想上の接地電位とした状態で、電子銃１１０を所定範囲の電圧Ｖｒによって制御する。

　ただし、以上の電圧値は一例に過ぎず、電子銃１１０の各構成（ヒーター１１１、カソード１１２、第１グリッド電極１１３、及び第２グリッド電極１１４）に印加される各電圧値は、適宜変更してもよい。また、高圧電圧Ｖ及び所定範囲の電圧Ｖｒは、次のように規定することができる。すなわち、第１情報処理素子９５ａによって制御される高圧電圧Ｖ（高圧基準電位Ｖｐ）の絶対値は、１０ｋＶ以上５００ｋＶ以下であってもよい。この場合、第１情報処理素子９５ａによって制御されるＸ線管１の電子銃１１０の各構成（ヒーター１１１、カソード１１２、第１グリッド電極１１３、及び第２グリッド電極１１４）に印加される電圧のうち、高圧電圧Ｖ分を除いた（つまり高圧基準電位Ｖｐに対する電位差に相当する）所定範囲の電圧Ｖｒは、高圧電圧Ｖの４％以下の範囲であり、且つ、所定範囲の電圧Ｖｒの絶対値の最大値は、２５Ｖ以上２０ｋＶ以下であってもよい。より具体的には、高圧電圧Ｖ（高圧基準電位Ｖｐ）の絶対値は、１０ｋＶ以上３００ｋＶ以下であり、所定範囲の電圧Ｖｒは、高圧電圧Ｖの２％以下であり、且つ、所定範囲の電圧Ｖｒの絶対値の最大値は、５０Ｖ以上６ｋＶ以下である。なお、所定範囲の電圧Ｖｒには、高圧電圧Ｖの０％の場合も含まれるので、第１情報処理素子９５ａによって制御されるＸ線管１の電子銃１１０の各構成（ヒーター１１１、カソード１１２、第１グリッド電極１１３及び第２グリッド電極１１４）に印加される電圧が、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）により生じる高圧電圧Ｖと等しい場合も含まれる。

　以上のように、Ｘ線発生装置１００にあっては、電子銃１１０は、通電によって発熱するフィラメントにより形成されたヒーター１１１と、ヒーター１１１によって加熱される電子放出部としてのカソード１１２、カソード１１２から電子ビームＢを構成する電子を引き出すための電界を形成するための引き出し電極としての第２グリッド電極１１４、カソード１１２と第２グリッド電極１１４との間に配置され、カソード１１２から引き出される電子の量を制御する第１グリッド電極１１３と、を含む。そして、第１情報処理素子９５ａは、ヒーター１１１、カソード１１２、第１グリッド電極１１３、及び、第２グリッド電極１１４といった、Ｘ線管１におけるＸ線Ｘの発生にかかわる構成（電子銃１１０）に関し、少なくとも一部の構成を駆動するための印加電圧の制御を、高圧基準電位Ｖｐ上における所定範囲の電圧Ｖｒにおいて行う。

　制御の具体例を挙げる。第１情報処理素子９５ａは、上述したようにＸ線管１における管電流に関する制御、及び、フォーカスに関する制御を行う。そのために、図４に示すように、内部基板８３Ｉには、第１情報処理素子９５ａ（マイコンまたはＰＬＤ等）と、第１情報処理素子９５ａの制御によって駆動する管電流制御回路９５ｄと、フォーカス制御回路９５ｅと、を含む。なお、所定範囲の電圧Ｖｒを供給する駆動電源は、少なくともその一部が管電流制御回路９５ｄやフォーカス制御回路９５ｅに含まれている。第１情報処理素子９５ａは、例えば光ファイバ８７といった通信部を介して、Ｘ線管１における所定の駆動条件に基づいた各種供給電極のデータが記憶されている第２情報処理素子９５ｂ（マイコンまたはＰＬＤ等）との間で制御情報を示すデジタル信号の送受信が可能とされている。

　なお、デジタル信号の送受信に用いられる通信部は、無線等を用いてもよい。デジタル信号は、微小な信号に対する処理能と耐ノイズ性に優れるため、高精度な信号の送受信が可能である。そのため、大きく電位の異なる、高圧基準電位Ｖｐである内部基板８３Ｉと低圧基準電位ｖｐである外部基板８３Ｅとの間においても、管電流制御回路９５ｄ及びフォーカス制御回路９５ｅにおける出力の制御が、誤差範囲が０．１％以下の精度で可能となる。なお、第１情報処理素子９５ａと第２情報処理素子９５ｂとの間の信号の送受信は、デジタル信号に限らずＦＭ通信等を用いてもよい。

　そして、例えば外部からＸ線発生装置１００に対して接続されたパソコン等の外部入力部（不図示）から第２情報処理素子９５ｂに制御情報を示す信号が入力されると、その入力された信号に応じて第２情報処理素子９５ｂから第１情報処理素子９５ａに制御情報を示すデジタル信号が出力され、当該デジタル信号に基づいて、第１情報処理素子９５ａはデジタル信号を用いた情報処理を行う。そして、管電流を制御する場合には、第１情報処理素子９５ａは管電流制御回路９５ｄに信号を出力する。管電流制御回路９５ｄは、入力された信号に応じて、高圧電圧Ｖと所定範囲の電圧Ｖｒを用いて、ヒーター１１１、カソード１１２、及び、第１グリッド電極１１３に対して駆動電圧を供給する。これにより、第１情報処理素子９５ａは、Ｘ線管１における管電流を制御する。また、図示しない管電流取得手段からの管電流情報を第１情報処理素子９５ａに入力することで、管電流のフィードバック制御をすることができる。

　一方、フォーカスを制御する場合には、第１情報処理素子９５ａはフォーカス制御回路９５ｅに信号を出力する。フォーカス制御回路９５ｅは、入力された信号に応じて、高圧電圧Ｖと所定範囲の電圧Ｖｒを用いて、カソード１１２及び第２グリッド電極１１４に対して駆動電圧を供給する。これにより、第１情報処理素子９５ａは、Ｘ線管１におけるフォーカスを制御する。また、図示しないフォーカス情報取得手段からのフォーカス情報を第１情報処理素子９５ａに入力することで、フォーカスのフィードバック制御をすることができる。

　ここで、電源部８０は、カバー電極（導電性部材）８８をさらに含む。カバー電極８８は、例えばステンレスやアルミニウム等の金属材料から構成されている。カバー電極８８は、絶縁ブロック８１において絶縁材料（絶縁樹脂）により封止されている。カバー電極８８は、ここでは、Ｘ線発生装置１００の中心軸に沿って延在する平板状の第１部分８８ａと、Ｘ線発生装置１００の中心軸に沿った方向における第１部分８８ａの上端（Ｘ線管１側の端部）に、第１部分８８ａの延在方向と交わる方向に立設された平板状の第２部分８８ｂとによって、Ｌ字板状に形成されている。そして、カバー電極８８は、第１部分８８ａが第１内部基板８３Ｐの主面８３ｓに対向するように配置されている。これにより、主面８３ｓに交差する方向からみて、主面８３ｓの大部分及び主面８３ｓ上の第１情報処理素子９５ａの全体が、カバー電極８８（第１部分８８ａ）に覆われることになる。換言すると、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）と第１情報処理素子９５ａ（第１内部基板８３Ｐの主面８３ｓ）との間を遮るようにカバー電極８８（第１部分８８ａ）が配置されている。

　また、ここでは、主面８３ｓに沿った方向からみても、少なくとも第１情報処理素子９５ａは、その上端側（Ｘ線管１側）がカバー電極８８（第２部分８８ｂ）に覆われている。すなわち、電源部８０は、第１情報処理素子９５ａの少なくとも一部を覆うように配置され、絶縁ブロック８１において絶縁材料（絶縁樹脂）に封止されたカバー電極８８を有している。そして、カバー電極８８には、高圧電圧Ｖに基づく電圧Ｖｃが印加されている。電圧Ｖｃは、例えば高圧電圧Ｖに対して所定範囲の電圧Ｖｒを加えた電圧であり、本実施形態においては、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）から、電流制限抵抗８５を介して供給されるため、高圧電圧Ｖと等しい。

　一方、上述したように、基板ベース８９、第１内部基板８３Ｐ、及び第２内部基板８３Ｑも同様に、高圧電圧Ｖが印加されている。換言すれば、ここでは、第１内部基板８３Ｐと第２内部基板８３Ｑとを固定すると共に、これらと互いに電気的に接続された基板ベース８９が、カバー電極８８と電気的に接続されている。つまり、高圧基準電位Ｖｐ上で動作する第１情報処理素子９５ａは、同じく高圧基準電位Ｖｐ（高圧電圧Ｖ）であるカバー電極８８及び基板ベース８９に包囲された状態で配置されているため、第１情報処理素子９５ａの周囲の電界が安定し、第１情報処理素子９５ａを安定して動作させることが可能となる。

　以上説明したように、Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線管１と電源部８０とを備えている。電源部８０は、Ｘ線管１に高圧電圧Ｖを供給する。そのために、電源部８０は、外部からの導入電圧Ｖｏを昇圧して高圧電圧Ｖを発生させる昇圧回路８２を有している。昇圧回路８２は、高電圧部分となるので、絶縁ブロック８１において絶縁材料（絶縁樹脂）により封止されている。

　一方で、電源部８０は、Ｘ線Ｘの発生に関する制御を行うための制御部９５を有している。制御部９５は、Ｘ線Ｘの発生に関する制御の少なくとも一部をデジタル信号を用いて行う第１情報処理素子９５ａを含んでいる。そして、第１情報処理素子９５ａは、昇圧回路８２と共に絶縁ブロック８１において絶縁材料（絶縁樹脂）により封止されている。したがって、高圧電圧Ｖに基づく高圧基準電位Ｖｐ上においても、第１情報処理素子９５ａによる安定した制御が可能である。

　また、Ｘ線発生装置１００においては、電源部８０は、第１情報処理素子９５ａの少なくとも一部を覆うように配置され、絶縁ブロック８１において絶縁材料（絶縁樹脂）により封止されたカバー電極８８をさらに有している。そして、カバー電極８８には、高圧電圧Ｖに基づく電圧Ｖｃが印加されている。このため、第１情報処理素子９５ａの周囲の電界が安定し、第１情報処理素子９５ａを安定して動作させることが可能となる。

　また、例えばＸ線管１において放電が発生した場合には、Ｘ線管１及び内部基板８３Ｉ（第１内部基板８３Ｐ、第２内部基板８３Ｑ、及び、第１情報処理素子９５ａ）の電位は、Ｘ線管１内に生じた放電経路を通じて速やかに接地電位に落ちる。これに対して、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）の電位は、電流制限抵抗８５を通った後に上記の放電経路で接地電位に落ちたり、或いは、多段のコッククロフト回路を介して接地電位に落ちたりするために、ごく僅かな時間差ではあるが、内部基板８３Ｉ（第１内部基板８３Ｐ、第２内部基板８３Ｑ、及び、第１情報処理素子９５ａ）が先に接地電位となり、次いで昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）が接地電位となる。このため、短時間的にみると、第１情報処理素子９５ａと昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）との間に、最大で高圧電圧Ｖ（高圧基準電位Ｖｐ）に相当する電位差が生じる結果、非常に強い電界が形成される可能性がある。そのために、仮に、その電界が第１情報処理素子９５ａに及んだ場合には、第１情報処理素子９５ａに故障が発生するおそれがある。

　これに対して、ここでは、昇圧回路８２（高圧電圧発生回路８２ｃ）と第１情報処理素子９５ａとの間を遮るようにカバー電極８８（第１部分８８ａ）が配置されている。したがって、上記のように例えばＸ線管１において放電が発生した場合であっても、カバー電極８８が放電によって発生する電界の影響を抑制するので、第１情報処理素子９５ａの故障を抑制可である。また、第１情報処理素子９５ａをＸ線管１から遮るような第２部分８８ｂを備えることで、Ｘ線管１における放電の発生による直接的な影響が第１情報処理素子９５ａに及ぶことを抑制することができる。

　また、Ｘ線発生装置１００においては、第１情報処理素子９５ａは、高圧基準電位Ｖｐ上において、電子銃１１０の制御を行う。上記の通り、ここでは、第１情報処理素子９５ａが絶縁ブロック８１において絶縁材料（絶縁樹脂）により封止されている。このため、電子銃１１０からの電子ビームの発生や出射を安定して制御することが可能である。

　さらに、Ｘ線発生装置１００においては、制御部９５は、高圧電圧Ｖより低い低圧電圧ｖに基づく低圧基準電位ｖｐ上においてＸ線Ｘの発生に関する制御を行う（別の）第２情報処理素子９５ｂをさらに含む。そして、当該第２情報処理素子９５ｂは、絶縁ブロック８１の外部に配置されている。このため、絶縁ブロック８１の外部に配置された第２情報処理素子９５ｂによって、Ｘ線Ｘの発生に関して安定して制御することができる。

　以上の実施形態は、本発明の一側面に係るＸ線発生装置の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明の一側面に係るＸ線発生装置は、上述したＸ線発生装置１００に限定されない。本発明の一側面に係るＸ線発生装置は、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述したＸ線発生装置１００を任意に変形したものとすることができる。例えば、絶縁ブロック８１を構成する絶縁材料は、絶縁樹脂に限らず、セラミック等の樹脂以外の絶縁材料を用いても良い。また、高圧電圧Ｖを供給するのは、電子銃１１０に限らず、ターゲットＴに供給してもよく、透過型のＸ線管に限らず、反射型ターゲットを用いた反射型Ｘ線管を用いても良い。また、電子銃１１０は、さらなるグリッド電極を備えていても良いし、冷陰極を用いても良い。

　高圧電位上において安定した制御が可能なＸ線発生装置を提供できる。

　１…Ｘ線管、８０…電源部、８１…絶縁ブロック、８２…昇圧回路（昇圧部）、８８…カバー電極（導電性部材）、９５…制御部、９５ａ…第１情報処理素子、９５ｂ…第２情報処理素子、１１０…電子銃、１１２…カソード、１１３…第１グリッド電極、１１４…第２グリッド電極、Ｂ…電子ビーム、Ｔ…ターゲット、Ｘ…Ｘ線。

Claims

　電子ビームを発生する電子銃、及び、前記電子ビームの入射によってＸ線を発生するターゲットを有するＸ線管と、
　外部からの導入電圧を昇圧して高圧電圧を発生する昇圧部、及び、前記昇圧部を絶縁材料により封止する絶縁ブロックを有する電源部と、
　前記Ｘ線の発生に関する制御を行うための制御部と、
　を備え、
　前記制御部は、前記高圧電圧に基づく高圧電位上において、前記制御の少なくとも一部をデジタル信号を用いて行う第１情報処理素子を含み、
　前記第１情報処理素子は、前記絶縁ブロックにおいて前記絶縁材料により封止されている、
　Ｘ線発生装置。
　前記電源部は、前記第１情報処理素子の少なくとも一部を覆うように配置され、前記絶縁ブロックにおいて前記絶縁材料により封止された導電性部材をさらに有し、
　前記導電性部材には、前記高圧電圧に基づく電圧が印加されている、
　請求項１に記載のＸ線発生装置。
　前記第１情報処理素子は、前記高圧電位上において、前記電子銃の制御を行う、
　請求項１又は２に記載のＸ線発生装置。
　前記制御部は、前記高圧電圧よりも低い低圧電圧に基づく低圧電位上において前記制御を行う第２情報処理素子をさらに含み、
　前記第２情報処理素子は、前記絶縁ブロックの外部に配置されている、
　請求項１～３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置。