特許 6355876 Ｘ線発生装置及びＸ線撮影システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6355876

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】Ｘ線発生装置及びＸ線撮影システム

(51)【国際特許分類】

   H05G 1/08 20060101AFI20180702BHJP

   H05G 1/06 20060101ALI20180702BHJP

   H05G 1/54 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   H05G1/08 K

   H05G1/06

   H05G1/54 G

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-513562(P2018-513562)

(86)(22)【出願日】2016年10月31日

(86)【国際出願番号】JP2016004771

【審査請求日】2018年3月13日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000227294

【氏名又は名称】キヤノンアネルバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(72)【発明者】

【氏名】安藤 洋一

【審査官】 亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−１３２５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３８４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１２９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０９６５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５３２９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｇ １／００ − １／７０

Ａ６１Ｂ ６／００ − ６／１４

Ｇ２１Ｋ １／００ − ７／００

Ｈ０１Ｊ ３５／００ −３５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、前記駆動回路と前記制御部との間の電位差によって発生する電界が、前記光ファイバケーブルの長さ方向に沿って局所的に集中することを抑制するための電界緩和手段を有する
ことを特徴とするＸ線発生装置。

【請求項2】

前記光ファイバケーブルは、光ファイバと、前記光ファイバを覆う被覆とを有し、
前記電界緩和手段は、前記被覆に設けられた開口部を有する
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。

【請求項3】

前記開口部は、前記光ファイバケーブル内の気体の排出と、前記光ファイバケーブル内への前記絶縁油の滲入とを促進するように構成されており、前記光ファイバケーブル内の気体が前記絶縁油に置換されている
ことを特徴とする請求項２記載のＸ線発生装置。

【請求項4】

前記経路は、前記光ファイバケーブルに光学的に接続された光電変換素子を有し、
前記電界緩和手段は、前記光ファイバケーブルと前記光電変換素子との接続部を密閉する封止構造体を有する
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。

【請求項5】

前記光ファイバケーブルは、光ファイバと、前記光ファイバを覆う被覆とを有し、
前記封止構造体は、前記光ファイバケーブル内に前記絶縁油が滲入するのを防止する
ことを特徴とする請求項４記載のＸ線発生装置。

【請求項6】

前記光ファイバケーブルは、光ファイバと、前記光ファイバを覆う高抵抗材料からなる被覆とを有し、
前記電界緩和手段は、前記被覆である
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。

【請求項7】

前記被覆の抵抗値は、前記長さ方向に沿って前記被覆を流れる電流によって前記光ファイバケーブル内の電界の局所的な集中を緩和するように設定されている
ことを特徴とする請求項６記載のＸ線発生装置。

【請求項8】

請求項１乃至７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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線発生装置及びＸ線撮影システムに関する。

【背景技術】

【0002】

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により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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−３１７９９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、前記駆動回路と前記制御部との間の電位差によって発生する電界が、前記光ファイバケーブルの長さ方向に沿って局所的に集中することを抑制するための電界緩和手段を有するＸ線発生装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、Ｘ線管を制御するための制御信号を伝搬する光ファイバケーブルの長さ方向に沿った電界の局所的な集中を抑制し、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を図ることが可能となる。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。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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。

【図2】制御回路と電子銃駆動回路とを接続する光ファイバケーブルの接続部分の構造を示す図である。

【図3】光ファイバケーブル内の残留気体の影響を説明する図である。

【図4】本発明の第１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】本発明の第２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6】本発明の第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を示す概略図である。

【図7】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。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［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４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、制御回路と電子銃駆動回路とを接続する光ファイバケーブルの接続部分の構造を示す図である。図３は、光ファイバケーブル内の残留気体の影響を説明する図である。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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。高電圧発生回路３０により生成された負の高電圧は、電子銃駆動回路４０に印加される。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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位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。

【0022】

ここで、本実施形態によるＸ線発生装置１００は、光ファイバケーブル６０が、その長さ方向に沿った電界の局所的な集中を抑制するための電界緩和手段を有している。なお、ここで言う電界緩和とは、電界強度の緩和を意味する。

【0023】

光ファイバケーブル６０は、例えば図２（ａ）に示すように、端部に光コネクタ６２を備えており、回路基板７０上に設けられた光コネクタ７２に光学的に接続される。回路基板７０上に設けられた光コネクタ７２は、光電変換素子７４を備えており、電気信号を光信号に変換して光ファイバケーブル６０に出力し、或いは、光ファイバケーブル６０からの光信号を電気信号に変換する。

【0024】

本実施形態では、光ファイバケーブル６０に設けられた光コネクタ６２と回路基板７０上に設けられた光コネクタ７２との接続部分を密閉するように、封止構造体７６を設けている。封止構造体７６は、光ファイバケーブル６０と光電変換素子７４との間の光学的接続部分や、光ファイバケーブル６０の被覆の内側に絶縁油が滲入するのを防止するためのものである。このように設けられた封止構造体７６が、本実施形態の光ファイバケーブル６０における電界緩和手段に相当する。封止構造体７６は、例えば、光コネクタ６２と光コネクタ７２とを接続した後、エポキシ樹脂等の樹脂材料を塗布し硬化させることにより、形成することができる。

【0025】

本実施形態の光ファイバケーブル６０において電界緩和手段としての封止構造体７６を設けている理由について、以下に説明する。

【0026】

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、この誤動作の原因は、光ファイバケーブル６０の内部において、光ファイバケーブル６０の長さ方向に沿って電界の急激な変化が生じるためであることが判明した。

【0027】

典型的な光ファイバケーブルは、コア及びクラッドのみからなる光ファイバの外周に被覆が設けられた構造を有している。このような構造の光ファイバケーブルにおいて、光ファイバと被覆との間に気体が存在していることがある。例えば、ガラス繊維からなる一次被覆と樹脂系材料からなる二次被覆（外皮）との二層構造の被覆を有する光ファイバケーブルでは、一次被覆中に気体が存在している。このような構造の光ファイバケーブル６０では、光コネクタ６２と光コネクタ７２との接続部分が密閉されていないと、光ファイバケーブル６０の被覆の内側に絶縁油８０が滲入し、光ファイバケーブル６０内に局所的に気体が残留することがある。光ファイバケーブル６０内にこのような残留気体が存在すると、その部分に電界が集中して部分放電が発生し、急激な容量変化に追従する高周波の電流が、接地電位側の回路基板７０を通じて制御回路５２に流れ、制御系の誤動作を引き起こす。

【0028】

図３は、光ファイバケーブル６０内に局所的に残留気体が存在しているときの、光ファイバケーブル６０の長さ方向に沿った電界分布を模式的に示した図である。図３（ａ）は、光ファイバケーブル６０の光ファイバ６４と被覆６６との間に絶縁油８０が滲入しており、一部に気体８２が残留している状態を示している。図３（ｂ）は、このときの等価回路を示している。

【0029】

絶縁油８０の比誘電率（ε_ｒ２＝２〜３程度）は、気体８２の比誘電率（ε_ｒ１＝１）の２倍〜３倍程度である。そのため、光ファイバケーブル６０の両端に電位差（図では１００ｋＶを想定）が存在したときの光ファイバケーブル６０の長さ方向に沿った等電位面（図中、点線で示す）の間隔は、絶縁油８０の部分よりも気体８２の部分において狭くなる。すなわち、気体８２の部分に電界が集中する。その結果、気体８２の部分において局所的に放電が発生し、放電電流Ｉ_ｃに伴う制御系の高周波電流が誤動作の原因となる。気体８２の部分における放電は、光ファイバケーブル６０が短くなるほど、また、電位差が大きくなるほど、起こりやすくなる。つまり、取り扱いの容易さや高透過力のためにＸ線発生装置の小型化や高電圧化を図ることで顕在化する。

【0030】

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に設けられた光コネクタ６２と回路基板７０上に設けられた光コネクタ７２との接続部分を密閉するように、封止構造体７６を設けている。このように構成することで、例えば図４に示すように、光ファイバケーブル６０内に絶縁油８０が滲入することがなくなり、光ファイバケーブル６０内に絶縁油８０を介して局所的に気体８２が残留するのを防止することができる。これにより、光ファイバケーブル６０の長さ方向に沿った電界の急激な変化を抑制し、制御系の誤動作を防止することができる。

【0031】

なお、光コネクタ６２と光コネクタ７２との接続部分に封止構造体７６を設けることには、光ファイバケーブル６０内への絶縁油８０の滲入防止に加え、光ファイバと光電変換素子との間の光学的な結合部への絶縁油８０の影響を抑制する効果もある。

【0032】

光ファイバケーブル６０の被覆（外皮）及び封止構造体７６を構成する材料は、光ファイバケーブル６０内への絶縁油８０の滲入を継続的に防止する観点から、絶縁油８０内で高電圧が加わっても変質しない材料であることが望ましい。絶縁油８０内で高電圧が加わっても変質しない材料としては、例えば、可塑剤を含まない樹脂材料、例えばエポキシ樹脂やポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂が挙げられる。

【0033】

このように、本実施形態によれば、光コネクタ６２と光コネクタ７２との接続部分に封止構造体７６を設けるので、光ファイバケーブル６０の長さ方向に沿った電界の局所的な集中を抑制し、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。

【0034】

［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５を用いて説明する。図５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。

【0035】

第１実施形態では光ファイバケーブル６０内への絶縁油８０の滲入を防止するように光ファイバケーブル６０を構成したが、光ファイバケーブル６０内の気体を積極的に絶縁油８０に置き換えるように構成することによっても、局所的な電界の集中を抑制することができる。

【0036】

すなわち、本実施形態によるＸ線発生装置の光ファイバケーブル６０は、例えば図５に示すように、被覆６６に、気体の排出と絶縁油８０の滲入との役割を担う開口部６８が設けられている。このように設けられた開口部６８が、本実施形態の光ファイバケーブル６０における電界緩和手段に相当する。

【0037】

光ファイバケーブル６０の被覆６６に開口部６８を設けることにより、光ファイバケーブル６０内の気体の排出と、光ファイバケーブル６０内への絶縁油８０の滲入とを促進し、光ファイバケーブル６０内に気体が残留するのを抑制することができる。光ファイバケーブル６０内における電界集中は局所的に気体が残留することに起因するため、光ファイバケーブル６０内の残留気体を低減することにより、光ファイバケーブル６０内における電界集中を抑制し、ひいては制御系の誤動作を防止することができる。

【0038】

開口部６８の配置場所は、光ファイバケーブル６０内の気体の排出と、光ファイバケーブル６０内への絶縁油８０の滲入とが可能な場所であれば、特に限定されるものではない。例えば、光ファイバケーブル６０の途中に配置してもよいし、光ファイバケーブル６０と光コネクタ６２との接続部の近傍に配置してもよい。また、開口部６８の数や大きさは、光ファイバケーブル６０に必要な強度を損なわない範囲で、光ファイバケーブル６０内の気体が速やかに排出され、絶縁油８０が容易に滲入できるように、適宜選択することができる。また、開口部６８は、必ずしも光ファイバケーブル６０の一部分に設けられている必要はなく、光ファイバ６４の全体を露出するように設けられていてもよい。すなわち、光ファイバケーブル６０の被覆６６は、なくてもよい。

【0039】

光ファイバケーブル６０内への絶縁油８０の滲入を効果的に実現するため、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。真空含浸法を用いることにより、光ファイバケーブル６０内の気体を容易且つ確実に絶縁油８０へと置換することができる。

【0040】

開口部６８の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、カッターにより被覆６６に切れ込みを入れる等の一般的な方法により実施することができる。

【0041】

このように、本実施形態によれば、光ファイバケーブル６０の被覆６６に気体の排出と絶縁油８０の滲入との役割を担う開口部６８を設けるので、光ファイバケーブル６０の長さ方向に沿った電界の局所的な集中を抑制し、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。

【0042】

［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６を用いて説明する。図６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。

【0043】

本実施形態によるＸ線発生装置の光ファイバケーブル６０は、図６に示すように、光ファイバケーブル６０の被覆（被覆６６ａ）が、高抵抗材料により構成されている。光ファイバケーブル６０の被覆６６ａを高抵抗材料により形成することにより、その被覆を流れる電流によって形成される電界によって光ファイバケーブル６０の長さ方向の電界の均一化を図ることが可能となる。高抵抗材料からなる被覆６６ａが、本実施形態の光ファイバケーブル６０における電界緩和手段に相当する。

【0044】

被覆６６ａを高抵抗材料により構成することで、被覆６６ａに電子線の加速電圧を被覆６６ａの抵抗値で除した値に相当する電流を流すことができ、これによって光ファイバケーブル６０の長さ方向の電界の均一化を図ることが可能となる。この目的のもと、被覆６６ａを構成する材料の抵抗値は、電位規定及び消費電力からその望ましい範囲に設定される。被覆６６ａのシート抵抗は、電位規定の観点からすると、１０¹⁴Ω／□以下が好ましく、１０¹²Ω／□以下であることがより好ましく、１０¹¹Ω／□以下であることが最も好ましい。被覆６６ａのシート抵抗の下限は、加速電圧及び光ファイバケーブル６０の長さにより左右されるが、消費電力を抑制するために、１０⁵Ω／□以上であることが好ましく、１０⁷Ω／□以上であることがより好ましい。

【0045】

例えば、直径２ｍｍ、長さ３００ｍｍの光ファイバケーブル６０を用いた場合には、被覆６６ａのシート抵抗を５×１０¹⁰Ω／□程度に設定することができる。この場合、加速電圧が１００ｋＶのときに流れる電流が１μＡ程度となり、電位規定、消費電力の点からも適当である。

【0046】

高抵抗材料からなる被覆６６ａは、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンブラック等のカーボン系材料を練り込んだ樹脂材料が挙げられる。この例では、カーボン系材料の添加量により、抵抗値の調整が可能である。

【0047】

このように、本実施形態によれば、光ファイバケーブル６０の被覆６６ａを高抵抗材料により構成するので、光ファイバケーブル６０の長さ方向に沿った電界の局所的な集中を抑制し、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。

【0048】

［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７を用いて説明する。図７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。

【0049】

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。

【0050】

本実施形態によるＸ線撮影システム２００は、図７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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

［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。

【0057】

例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。例えば、第１又は第２実施形態によるＸ線発生装置の光ファイバケーブル６０の被覆６６を、第３実施形態の被覆６６ａにより構成するようにしてもよい。また、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６０の被覆６６ａに、第２実施形態の開口部６８を設けるようにしてもよい。

【0058】

また、上記実施形態では、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。本発明は、制御信号の伝搬経路の一部に光ファイバケーブルを含み、この光ファイバケーブルの両端部の電位差が大きい構成のＸ線発生装置に広く適用可能である。

【0059】

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。

【符号の説明】

【0060】

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
６２，７２…光コネクタ
６４…光ファイバ
６６，６６ａ…被覆
６８…開口部
７４…光電変換素子
７６…封止構造体
８０…絶縁油
８２…気体

【要約】

Ｘ線管と、Ｘ線を駆動する駆動回路と、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、駆動回路と通信する制御部と、を有し、少なくとも、Ｘ線管と、駆動回路と、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、駆動回路と制御部とを接続する経路の少なくとも一部が、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、光ファイバケーブルは、駆動回路と制御部との間の電位差によって発生する電界が、光ファイバケーブルの長さ方向に沿って局所的に集中することを抑制するための電界緩和手段を有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】