特許 6196082 高電圧発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6196082

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】高電圧発生装置

(51)【国際特許分類】

   H05G 1/06 20060101AFI20170904BHJP

   H05G 1/08 20060101ALI20170904BHJP

   H01J 37/248 20060101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   H05G1/06

   H05G1/08 T

   H01J37/248 B

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-143845(P2013-143845)

(22)【出願日】2013年7月9日

(65)【公開番号】特開2015-18639(P2015-18639A)

(43)【公開日】2015年1月29日

【審査請求日】2016年6月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】507129307

【氏名又は名称】フューテックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100140693

【弁理士】

【氏名又は名称】木宮 直樹

(72)【発明者】

【氏名】福田 康成

(72)【発明者】

【氏名】熊野 光明

(72)【発明者】

【氏名】野口 芳浩

【審査官】 遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５３３５１６１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５２９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６１９９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｇ １／００−２／００

Ｈ０１Ｊ ３７／２４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子を放出する電子放出部材に高電圧を供給するための高電圧発生装置であって、
前記電子放出部材に電流を供給できる電力供給手段と、
前記電力供給手段に所定の電位を付与するための高電圧発生部と、を備え、
前記電力供給手段は、一対のコアと前記一対のコア間に巻回される巻線部材とを有し、前記巻線部材の前記一対のコア間に延在する引き出し部により囲まれる引き出し領域には前記領域内を貫通する磁束を遮断するための磁束遮蔽手段が設けられていることを特徴とする高電圧発生装置。

【請求項2】

前記一対のコアが容器の内部空間を規定する内壁面に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の高電圧発生装置。

【請求項3】

前記電力供給手段により前記高電圧発生部に所定の電位を付与するように制御するフィードバック回路を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高電圧発生装置。

【請求項4】

前記磁束遮蔽手段は、前記巻線部材の、前記一対のコア間に延在する引き出し部が互いに捻じられることにより構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高電圧発生装置。

【請求項5】

アノードに電力を供給する電力供給手段を更に備え、一方の前記電力供給手段が有する一対のコア間に延在する引き出し部と、他方の前記電力供給手段が有する一対のコア間に延在する引き出し部とは、捻じられる方向が互いに異なることを特徴とする請求項４に記載の高電圧発生装置。

【請求項6】

前記一方の電力供給手段を構成する絶縁トランスと、前記他方の電力供給手段を構成する絶縁トランスとには、互いに逆位相の電流が供給されることを特徴とする請求項５に記載の高電圧発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コッククロフト・ウォルトン回路等の昇圧回路を有する高電圧発生装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、結晶構造等の微細構造を分析するために、コッククロフト・ウォルトン回路（以下、ＣＷＣと称す。）等の昇圧回路による高電圧を、電子ビームを照射する電子銃等に付与する電圧発生装置を備える電子顕微鏡やＸ線分析装置等が利用されている。例えば、特許文献１は、高電圧発生装置の一例である高電圧電源を備える電子顕微鏡を開示する。

【0003】

当該電子顕微鏡の高電圧電源は、ＣＷＣを有する交流部と、当該交流部で発生された高電圧を安定させるためのフィルタ回路及び基準抵抗を含む直流部と、交流を伝送する複数の絶縁トランスと、絶縁トランスの最終段の所定の出力タップで得られる交流を整流する整流器とを含むパワー伝送回路と、を備える。さらに、特許文献１に開示される高電圧発生装置の筐体は、シールド板により２つの空間に仕切られ、一方の空間に直流部が配置され、他方の空間に交流部が配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−１５９７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されるような従来の高電圧発生装置では、例えば、パワー伝送回路等の電力供給回路の近くに配置される電気回路等に、電力供給回路を構成する絶縁トランスの巻線部材に生じる磁束が影響を及ぼす恐れや、電力供給回路を複数備え、電力供給回路を互いに近い距離に配置すると、電力供給回路を構成する絶縁トランスの巻線同士間に生じる磁束により起電力が発生し、電力供給回路で所定の電位を得られない恐れがある。従って、電力供給回路が、その他の電気回路や別の電力供給回路へ磁束の影響を及ぼさないように、その他の電気回路や電力供給回路を互いに離間させる必要が生じ、小型化及び軽量化が難しい。

【0006】

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。すなわち、電力供給回路以外の電気回路に影響を及ぼさず、電力供給回路において所望の電位が確実に得られ、小型化や軽量化できる高電圧発生装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の高電圧発生装置の第１の態様は、電子を放出する電子放出部材に高電圧を供給するための高電圧発生装置であって、前記電子放出部材に電流を供給できる電力供給手段と、前記電力供給手段に所定の電位を付与するための高電圧発生部と、を備え、前記電力供給手段は、一対のコアと前記一対のコア間に巻回される巻線部材とを有し、前記巻線部材の前記一対のコア間に延在する引き出し部により囲まれる引き出し領域には前記領域内を貫通する磁束を遮断するための磁束遮蔽手段が設けられている。

【0008】

また、本発明の高電圧発生装置の第２の態様によれば、前記高電圧発生装置の第１の態様であって、前記一対のコアが容器の内部空間を規定する内壁面に装着されている。

【0009】

また、本発明の高電圧発生装置の第３の態様によれば、前記高電圧発生装置の第１又は第２の態様であって、前記電力供給手段により前記高電圧発生部に所定の電位を付与するように制御するフィードバック回路を備えている。

【0010】

本発明の高電圧発生装置の第４の態様によれば、高電圧発生装置の第１乃至第３の態様のいずれかであって、前記磁束遮蔽手段は、前記巻線部材の、前記一対のコア間に延在する引き出し部が互いに捻じられることにより構成されている。

【0011】

本発明の高電圧発生装置の第５の態様によれば、高電圧発生装置の第１乃至第４の態様のいずれかであって、前記電力供給手段を複数備え、一方の前記電力供給手段が有する一対のコア間に延在する引き出し部と、他方の前記電力供給手段が有する一対のコア間に延在する引き出し部とは、捻じられる方向が互いに異なる。

【0012】

本発明の高電圧発生装置の第６の態様によれば、前記高電圧発生装置の第５の態様であって、前記一方の電力供給手段を構成する絶縁トランスと、前記他方の電力供給手段を構成する絶縁トランスとには、互いに逆位相の電流が供給されることを特徴とする請求項５に記載の高電圧発生装置。

【0013】

なお、本明細書において巻線部材の「引き出し部」とは、コアの穴を通りコアの外面上及びその近傍に延在する巻線部材の屈曲部を除く部位であって、コアの外面から離れる部位である。また、「引き出し部により囲まれる引き出し領域」とは、２つの対向する引き出し部により画成される領域を意味する。なお、「狭める」とは、２つの引き出し部間を互いに近づける状態のみならず、２つの引き出し部同士が当接させる状態をも意味する。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る高電圧発生装置によれば、電力供給回路を構成する絶縁トランスの一対のコアを巻回する巻線部材により囲まれる領域を狭めることにより、巻線部材の磁束の影響を抑えることができる。従って、電力供給回路同士を互いに近くに配置する場合であっても、所定の電位を得られるとともに、他の電気回路への影響を抑えることができ、電力供給回路の配置の自由度を高くすることができる。結果として、高電圧発生装置の小型化及び軽量化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（ａ）は、実施形態に係るＸ線装置を模式的に示す一部破断斜視図、（ｂ）は、図１（ａ）の線Ｉ−Ｉに沿った断面図、（ｃ）は、図１（ｂ）の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。

【図2】実施形態に係る高電圧発生装置の電力供給回路とＸ線管とを模式的に示す模式図である。

【図3】実施形態に係る高電圧発生装置のＣＷＣ及び分圧回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明に係る高電圧発生装置を適用した実施形態に係るＸ線装置について図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0017】

〔Ｘ線装置〕
図１（ａ）は、実施形態に係るＸ線装置１を模式的に示す一部破断斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の線Ｉ−Ｉに沿った断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図であり、図２は、実施形態に係る高電圧発生装置２の電力供給回路１１とＸ線管３７とを模式的に示す模式図である、図３は、実施形態に係る高電圧発生装置２のＣＷＣ（コッククロフト・ウォルトン回路）１３及び分圧回路１５１を示す図である。

【0018】

なお、図１（ａ）には、図面の明瞭化のためトロイダルコア１５、１７、１９のみが記載され、トロイダルコア１５、１７、１９以外のトロイダルコア、巻線部材２３、ＣＷＣ２７、分圧回路１５１等は、割愛されている、図１（ｂ）には、図面の明瞭化のため、巻線部材を取り除いたトロイダルコア１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が示されている。図１（ｃ）中には、図面の明瞭化のため、トロイダルコア１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）と、トロイダルコア１５間に巻回される巻線部材２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）のみが示され、その他のトロイダルコア１６〜２２及びその間の巻線部材は割愛されている。

【0019】

Ｘ線装置１は、電子を放出できる電子放出部材であるＸ線管３７と、Ｘ線管３７に高電圧を付与できる高電圧発生装置２とを備え、Ｘ線管３７は、電子放出部材である一対の陰極７及び陽極９（図３参照。）を有する。高電圧発生装置２は、主として、内部空間３を有する容器５と、内部空間３内に収容され、陰極７から熱電子を放出するための電流を供給する電力供給手段である電力供給回路１１（図２参照。）と、電力供給回路１１に所定の電位を付与するための高電圧発生部であるＣＷＣ１３（図３参照。）と、を備える。

【0020】

さらに、電力供給回路１１の絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７は、少なくとも一対のコア（本実施形態では４組のトロイダルコア１５、１７、１９、２１）とトロイダルコア１５、１７、１９、２１に巻回される巻線部材２３と、を有し、トロイダルコア１５、１７、１９、２１を通る巻線部材２３の、一対のトロイダルコア間（例えば、１５ａと１５ｂの間、１５ｂと１５ｃの間）に延在する引き出し部２６により囲まれる引き出し領域１０には前記領域内を貫通する磁束を遮断するための磁束遮蔽手段が設けられている。本実施形態では、当該磁束遮蔽手段は、前記巻線部材の、一対のトロイダルコア１５間に延在する引き出し部２６が互いに捻じられることにより構成されている。このように、引き出し領域１０を狭くすることにより、互いに隣り合う絶縁トランス間１２１、１２３，１２５、１２７及び後述のフィードバック絶縁トランス１２９、１３１、１３３、１３５で、一方の絶縁トランスの磁束が、他方の絶縁トランスの磁束に影響をすることを防止している。

【0021】

以下にＸ線装置１の各構成要素について詳細に説明する。Ｘ線装置１の外側ケース２５は、金属製、例えば、アルミニウム等から作製され、有底で、頂部が略半球状の円筒部材である。外側ケース２５の内部には、高電圧発生部１３を構成する容器５が配置されている。容器５は、内部空間３を有する円錐台形状であり、図１（ｂ）に示すように、容器５の水平方向断面が円形である。

【0022】

容器５の内壁面５ａには、絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７を構成するトロイダルコア１５、１７、１９、２１が装着されている。また、容器５の内部空間３の平面視において（図１（ｂ）の）左側には、ＣＷＣ１３が形成されている基盤２７が配置されている。また、内部空間３の平面視において（図１（ｂ）の）右側には、トロイダルコア１５〜２２が交互に周方向に等間隔で配置されている。なお、フィードバック用トロイダルコア１６、１８、２０、２２については後述する。

【0023】

図１（ｃ）に示すように、トロイダルコア１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが、容器５の末広がりに延びる内壁面５ａに上方から下方に等間隔に配置されている。なお、本実施形態では、従来から知られている円環状のトロイダルコア１５〜２１を複数備える多段式コアトランスを構成する。

【0024】

トロイダルコア１５〜２２を容器５の内壁面５ａに固定する手段として、金属製のＣリング２９（２９ａ〜２９ｃ）が利用されている。容器５の内壁面５ａ上には、水平方向に延在する溝５ｂが刻設され、Ｃリング２９が溝５ｂに嵌合し内壁面５ａに固定されている。また、トロイダルコア１５〜２２とＣリング２９とが同電位となるように、トロイダルコア１５〜２２は、Ｃリング２９に対し固定用細線等で巻き付けられている。なお、トロイダルコア１５〜２２と、Ｃリング２９とが同電位である限り、ねじ、接着剤等の手段を用いてトロイダルコア１５〜２２をＣリング２９に固定できる。このようにトロイダルコアを内壁面５ａに固定することにより、高電圧発生装置２の寸法を小さくできるともに、トロイダルコアを固定するための構成部材が不要となるので、軽量化できる。

【0025】

また、トロイダルコア１５（１５ａ〜１５ｄ）の間には、１ターンの巻線部材２３（２３ａ〜２３ｃ）が巻回されている。具体的には、内壁面５ａの最上位置にある第１のトロイダルコア１５ａと、第１のトロイダルコア１５ａより低い位置に固定され、第１のトロイダルコア１５ａに上下方向に関し隣り合う第２のトロイダルコア１５ｂとに第１の巻線部材２３ａが巻回されている。さらに、第１の巻線部材２３ａの、第１及び第２のトロイダルコア１５ａ、１５ｂの穴内及び外周面を通る屈曲部から延び、第１及び第２のトロイダルコア１５ａ、１５ｂとの間に延在する２つの引き出し部は、互いに捻じり合わされている。

【0026】

同様に、第２の巻線部材２３ｂは、第２及び第３のトロイダルコア１５ｂ、１５ｃとの間に巻回され、第２と第３のトロイダルコア１５ｂ、１５ｃ間に延在する２つの引き出し部が互いに捻り合わされている。さらに、第３の巻線部材２３ｃは、第３及び第４のトロイダルコア１５ｃ、１５ｄとの間に巻回され、第３と第４のトロイダルコア１５ｃ、１５ｄ間に延在する２つの引き出し部が互いに捻り合わされている。なお、上記巻線部材としては、絶縁材料で被覆され、銅等の導電性の芯材からなる絶縁コード、例えば、シリコン材が被覆されている導電性の芯材であるシリコンケーブル等を適宜利用できる。引き出し部が捻り合わせることができるかぎり、種々の絶縁ケーブルを利用できる。

【0027】

また、容器５の内壁面５ａには、中間電位を取るために、上述した絶縁コード３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、例えばシリコンケーブルが、周方向に延在している。絶縁コード３１ａは、Ｃリング２９ａとＣリング２９ｂとの間の内壁面５ａに沿った中点（両Ｃリング２９ａ、２９ｂから等距離で内壁面５ａ上の位置）に配置される。同様に、絶縁コード３１ｂは、Ｃリング２９ｂとＣリング２９ｃとの間の内壁面５ａに沿った中点（両Ｃリング２９ｂ、２９ｃから等距離で内壁面５ａ上の位置）に配置され、絶縁コード３１ｃは、Ｃリング２９ｃとＣリング２９ｄとの間の内壁面５ａに沿った中点（両Ｃリング２９ｃ、２９ｄから等距離で内壁面５ａ上の位置）に配置される。

【0028】

絶縁コード３１ａ、３１ｂ、３１ｃの芯材それぞれは、巻線部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃの芯材に導通するように接続されている。従って、絶縁コード３１ａ、３１ｂ、３１ｃの電位は、巻線部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃと絶縁コード３１ａ、３１ｂ、３１ｃとが接続されている、巻線部材２３ａ、２３ｂ、２３ｃの部位の電位と同じになる。

【0029】

図２に示すように、トロイダルコア１５及び巻線部材２３により構成される絶縁トランスは、電力供給手段であるヒータ電力回路５０を構成する。ヒータ電力回路５０は、フィラメント７に所定の電流を供給する機能を有する。

【0030】

また、図２に示すように、電力供給手段である第１のアノード電力供給回路５２、第２のアノード電力供給回路５４、及び第３のアノード電力供給回路５６のそれぞれは、ヒータ電力回路５０と同様に絶縁トランスを有している。図示はしないが、第１のアノード電力供給回路５２は、４つのトロイダルコア１７及び３組の１ターンの巻線部材を有し、第２のアノード電力供給回路５４は、４つのトロイダルコア１９及び３組の１ターンの巻線部材を有し、第３のアノード電力供給回路５６は、４つのトロイダルコア２１及び３組の１ターンの巻線部材を有している。ヒータ電力供給回路５０、第１〜第３のアノード電力供給回路５２、５４、５６のその他の構成については、後述する。

【0031】

さらに、図１（ａ）に示されるように、容器５の上部に装着されているのは、円筒状部材であるコロナシールド３３である。コロナシールド３３は、２層構造であり、内側層は、放電を防止するためにアルミニウムから作製され、外側層は、透明の塩化ビニールから形成される。コロナシールド３３内には、フィラメント７，第１〜第３のアノード３９、４１、４３を制御するフィラメント制御回路１１１、第１〜第３のアノード制御回路１１３、１１５、１１７（図２参照。）が配置されている。

【0032】

図１（ａ）に示されるように、コロナシールド３３の上部に装着されるのは、Ｘ線管３７である。本実施形態では、従来から知られる構成のＸ線管３７を利用する。電流を付与されることで加熱されるフィラメント（陰極）７と、フィラメント７に対向配置され接地される陽極を構成するターゲット９と、フィラメント７から放出される熱電子線が広がりすぎないように集束させるサプレッサとして機能する金属製の環状部材である第１のアノード３９と、フィラメント７から熱電子を引き出す機能を有し金属製の環状部材である第２のアノード４１と、電子線を所定の径に絞るための機能を有し金属製の環状部材である第３のアノード４３と、が真空状態のガラス管内に配置される。上記のフィラメント７、ターゲット９、第１のアノード３９、第２のアノード４１、第３のアノード４３が、電子放出部材を構成する。

【0033】

このように、ＣＷＣ１１の出力側である高電圧側には、コロナシールド３３内のフィラメント制御回路１１１、第１〜第３のアノード制御回路１１３、１１５、１１７、Ｘ線管３７のみが配置される構成なので、Ｘ線装置１の外側ケース２５内で局所的に温度が上昇することを防止できる。

【0034】

また、Ｘ線管３７からのＸ線漏れを防止する目的で、Ｘ線管３７の半径方向の周囲には、例えば透明の塩化ビニールから形成されるノーズカバー３５が装着されている。また、Ｘ線管３７の頂部に形成されている放射窓３８が、ノーズカバー３５及び外壁２５から装置１の外部へ突出するように設けられている。

【0035】

なお、ＣＷＣ１１の出力側が高電圧のためにノーズカバー３５のみでは、Ｘ線漏れを十分に遮蔽できない場合には、ノーズカバー３５の代わりに又はノーズカバー３５に加えて、鉛から構成される遮蔽部材をＸ線管３７とコロナシールド３３の間に配置すること又は当該遮蔽部材によりＸ線管のコロナシールド３３側の端部を囲むことも好ましい。さらに、フィラメント制御回路１１１のように、半導体素子を利用する整流回路を有する場合には、熱伝導性の良いアルミニウム又は真鍮製等の部材により当該制御回路を囲むことにより、当該制御回路の冷却を期待できる。

【0036】

また、容器５の内壁面５ａの上部には、雌ねじが刻設され、コロナシールド３３の外周面の下部には、雄ねじが刻設され、容器５とコロナシールド３３は、互いに螺合し両部材が互いに固定される構成である。また、コロナシールド３３の外周面上部には、雄ねじが刻設され、ノーズカバー３５の内周面の下端部には、雌ねじが刻設され、コロナシールド３３に対してノーズカバー３５が螺合し、両部材が互いに固定される構成である。

【0037】

〔電力供給回路〕
次に、図２を参照しつつ、電力供給手段であるヒータ電力供給回路５０及び第１〜第３のアノード電力供給回路５２、５４、５６について説明する。

【0038】

商用電源（図３の符号７０参照。）から供給される交流電流は、ＡＣ／ＤＣコンバータ７７により直流電流に変換される。直流電流は、ヒータ電力供給回路５０、第１〜第３のアノード電力供給回路５２、５４、５６に供給される。第１〜第３のアノード電力供給回路５２、５４、５６は、ヒータ電力供給回路５０と構成がほぼ同じであるので、第１〜第３のアノード電力供給回路５２、５４、５６については、ヒータ電力供給回路５０と異なる部分を主として説明する。

【0039】

ヒータ電力供給回路５０は、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号発生部５１ａとプッシュプル駆動回路５３ａとを有する。ＰＷＭ信号発生部５１ａにより生成されたＰＷＭ信号は、スイッチング素子を有するプッシュプル駆動回路５３ａにより第１の絶縁トランス１２１へ入力される。第１の絶縁トランス１２１は、前述するように、１ターントランスを３段に縦続し構成される。また、１段目の絶縁トランスを構成するトロイダルコア１５ｄは、ポテンシャルリング２９ｄを介して接地されている。３段目の絶縁トランスを構成するコア１５ａの２次側から、フィラメント制御回路１１１へ所定の電流が供給される。フィラメント制御回路１１１から所定の電流がフィラメント７へ供給されフィラメント７が加熱される。フィラメント７に対向配置されるターゲット９は、接地されている。

【0040】

〔フィードバック回路〕
さらに、フィラメント制御回路１１１には、フィラメント電力供給回路５０の高電圧側に連結される変流器（ＣＴ）と、第１のフィードバック絶縁トランス１２９と、低電圧側でＰＷＭ信号発生部５１に連結される全波整流器５５と、を有する第１のフィードバック回路６０が接続されている。また、第１〜第３のアノード制御回路１１３、１１５、１１７は、それぞれトランスを介して第２〜第４のフィードバック絶縁トランス１３１、１３３、１３５に連結されている。

【0041】

第１のフィードバック絶縁トランス１２９は、１ターントランスを３段に縦続し構成されている。すなわち、４つのトロイダルコア１６（図１（ｂ）参照。）及び３組の１ターンの巻線部材を有する。

【0042】

また、第１のフィードバック絶縁トランス１２９は、前述の絶縁トランス１２１と比べ、若干径の小さいトロイダルコア１６（図１（ｂ）参照。）を用いている。なお、第１及び後述の第２〜第４のフィードバック絶縁トランス１２９、１３１、１３３、１３５は、前述した第１〜第４の絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７と同様の構成であるので詳細は割愛する。

【0043】

第２のフィードバック回路６０は、第２のフィードバック絶縁トランス１３１を構成する４つのトロイダルコア１８（図１（ｂ）参照。）及び３組の１ターンの巻線部材、第３のフィードバック回路６４は、第３のフィードバック絶縁トランス１３３を構成する４つのトロイダルコア２０及び３組の１ターンの巻線部材、第４のフィードバック回路６６は、第４のフィードバック絶縁トランス１３３を構成する４つのトロイダルコア２２及び３組の１ターンの巻線部材を有している。

【0044】

また、フィードバック回路６０、６２、６４、６６のトロイダルコア１６、１８、２０、２２は、第１〜第４の絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７を構成するトロイダルコア１５、１７、１９、２１と同様に、トロイダルコア１６、１８、２０、２２がＣリング２９を介して容器５の内壁面５ａに固定されている。従って、同じＣリング２９に装着される絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７及びフィードバック絶縁トランス１２９、１３１、１３３、１３５のトロイダルコア１５〜２２同士は、等電位となる。

【0045】

上記フィードバック回路を設けることにより、電力供給回路５０、５２、５４、５６の絶縁トランス１２９、１３１、１３３、１３５に所定の電位を確実に付与することができる。また、電力供給回路５０、５２、５４、５６と高電圧発生部３３の容器５の電位勾配とを一致させているので所望の電位を安定的に得ることができる。

【0046】

〔コッククロフト・ウォルトン回路（ＣＷＣ）〕
次に、図３に示されるＣＷＣ１３について説明する。本実施形態のＣＷＣ１３は、対称型であり、図中において、左右方向に接続される複数のコンデンサから構成されるコンデンサ列９１〜９３が３列設けられ、コンデンサ列９２を中心とすると、コンデンサ列９１及びコンデンサ列９３が対称に配置され、ダイオードを介して互いに連結されている。商用電源７０から供給される交流電流は、ＰＦＣ（力率補正回路）を介してＰＷＭ直流可変電源回路７３に入力され直流電流に変換される。さらに、ハーフブリッジドライバ７５により交流電流が端子８１、８３を介しＣＷＣ１３に入力され、昇圧される（本実施形態では、１２段のＣＷＣで９０ＫＶに昇圧する。）。なお、昇圧回路であるＣＷＣ１３の構成は、すでに知られている構成であるので詳細な説明は割愛する。また、対称型のＣＷＣに限らず、種々の昇圧回路を利用することができる。

【0047】

ＣＷＣ１３からの電流は、出力端子１５３を介し、図２に示す制御回路１１１、１１３、１１５、１１７に入力され、各制御回路１１１、１１３、１１５、１１７に所定の電位が付与される。

【0048】

〔分圧回路〕
分圧回路１５１は、図１（ｂ）に示されるように容器５の内部空間５ａ内に配置される。また、図３に示されるように、ＣＷＣ１３の高電位側には、複数の同抵抗Ｒ１〜Ｒ１２から形成される分圧回路１５１の一端部が接続され、他端部には、端子８５、８７を介しＰＷＭ直流可変電源回路７３が接続され、ＣＷＣ１３のフィードバック抵抗として機能している。さらに、本実施形態では、Ｃリング２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄの電位は、それぞれ９０ＫＶ、６０ＫＶ、３０ＫＶ、接地である。また、絶縁コード３１ａ、３１ｂ、３１ｃの電位は、それぞれ、７５ＫＶ、４５ＫＶ、１５ＫＶである。このように、分圧回路１５１に、フィードバック機能と、電圧供給回路に電位を供給する機能を付与することで容器５の寸法を小さくできる。もちろん、ＣＷＣ１３のフィードバック抵抗と、電圧供給回路に電位を供給する分圧抵抗とを別々に設ける構成にすることも可能である。

【0049】

上記実施形態のように高電圧発生装置１を構成することにより、高電圧電位が９０ＫＶの性能を有しつつ、最大外形が２００ｍｍ程度、高さが２３０ｍｍ程度（外側ケース２５の高さは４５０ｍｍ程度）の小型の容器５を実現できる。また、重量は１０ｋｇ程度で軽量な高電圧発生装置を実現できる。

【0050】

また、放電を防止するためにＸ線装置１の外側ケース２５内にＳＦ_６（６フッ化硫黄）を充填し装置を使用することも可能である。

【0051】

本実施形態の磁束遮蔽手段は、コア間に延在する巻線部材の２つの引き出し部を互いに捻り合わせることにより、引き出し部により囲まれる引き出し領域を貫通する磁束を遮断する構成であるが、捻り合わせることなく２つの引き出し部を互いに当接させることにより両引き出し部間の隙間を（引き出し領域の）無い構成とすることも可能である。

【0052】

本実施形態では、耐圧が１５ＫＶの巻線部材２３を利用し、９０ＫＶの電圧を供給する絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７、１２９、１３１、１３３、１３５を構成する場合には、各絶縁トランスは３組の巻線部材を使用する必要があるが、本発明は、４つのトロイダルコアと、３つの巻線部材を有する絶縁トランスに限定されることはない。使用する巻線部材の耐圧と、絶縁トランスにより供給する電圧値に応じて、トロイダルコアや巻線部材の数を適宜変更できることは言うまでもない。

【0053】

さらに、本実施形態では、絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７、１２９、１３１、１３３、１３５を構成する巻線部材に対して引き出し部を捻る方向を同一としたが、異ならせる構成とすることも可能である。例えば、隣り合う絶縁トランスの巻線部材の引き出し部に関し、その捻る方向を互いに異なる方向とすることにより、磁束の影響をさらに抑えることができる。なお、引き出し部を捻る回数は適宜変更できる。

【0054】

隣り合う絶縁トランス間における磁束の影響を、さらに抑制するために以下のように構成することも可能である。絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７を構成し、第４のトロイダルコア（図１（ａ）の参照符号１５ｄ参照。）に巻回される一次側のコイル部材（本実施形態では、複数回巻回されるエナメル線で構成される部材）は、それぞれプッシュプル駆動回路５３ａ〜５３ｄに連結されている。例えば、プッシュプル駆動回路５３ａの図２に示す上方端子が、Ａ相用の配線Ａを介し、下方端子がＢ相用の配線Ｂを介し、当該コイル部材に連結される。

【0055】

一方、図１（ｂ）の平面視で周方向にヒータ電源供給回路５０と隣り合う第１のアノード電力供給回路５２を構成するプッシュプル駆動回路５３ｂの図２に示す上方端子が、Ｂ相用の配線Ｂを介し、下方端子がＡ相用の配線Ａを介し、第４のトロイダルコア１７ｄ（図１（ａ）参照。）に巻回される一次側のコイル部材に連結される。なお、各プッシュプル駆動回路５３の図２に示す中央端子は、共通配線用の配線Ｃを介し第４のトロイダルコア１５ｄ、１７ｄ、１９、２１に巻回される一次側のコイル部材に連結される。

【0056】

なお、本実施形態の第１のトロイダルコア（図１（ａ）の参照符号１５ａ、１７ａ）に巻回され、フィラメント制御回路１１１、第１〜第３のアノード制御回路１１３、１１５、１１７に連結される、絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７を構成する二次側のコイル部材は、複数回巻回されるエナメル線により構成されている。また、第１〜第４のフィードバック絶縁トランス１２９、１３１、１３３、１３５を構成し、フィラメント制御回路１１１、第１〜第３のアノード制御回路１１３、１１５、１１７に連結される、２次側のコイル部材と、全波整流器５５に連結されるコイル部材とは、複数回巻回されるエナメル線により構成されている。

【0057】

このように、隣り合う電力供給回路５０、５２、５４、５６間で配線Ａ、Ｂを互い違いに結線することにより、各回路５０、５２、５４、５６の絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７に流れる電流が、互いに逆位相となる。結果として、隣り合う絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７を構成する巻線部材２３、５９、６３、６９間で、一方の巻線部材で生じる磁束が、他方の巻線部材で生じる磁束に影響を及ぼすことを抑制できる。

【0058】

また、絶縁トランス１２１、１２３、１２５、１２７、１２９、１３１、１３３、１３５を構成するコア間を巻回される巻線部材は、１ターンとしたが、必要な磁気結合の強度を確保するために巻き数を変更できることは言うまでもない。

【0059】

本実施形態は、Ｘ線装置に高電圧発生装置を適用した構成としたが、本発明の高電圧発生装置は、電子顕微鏡に適用することも可能である。

【符号の説明】

【0060】

１ Ｘ線装置
２ 高電圧発生装置
５ 容器
５ａ 内壁面
１１ 電力供給回路
１３ ＣＷＣ（コッククロフト・ウォルトン回路）
１５〜２２ トロイダルコア
２３ 巻線部材
２６ 引き出し部
３７ Ｘ線管
１５１ 分圧回路
Ｃ コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】