特許 6564120 Ｘ線管制御装置、Ｘ線発生装置及びＸ線管制御方法

(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】6564120

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】Ｘ線管制御装置、Ｘ線発生装置及びＸ線管制御方法

(51)【国際特許分類】

   H05G 1/56 20060101AFI20190808BHJP

【ＦＩ】

   H05G1/56 K

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2018-212913(P2018-212913)

(22)【出願日】2018年11月13日

【審査請求日】2018年11月16日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000103976

【氏名又は名称】株式会社オリジン

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】射越 浩幸

【審査官】 安田 明央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３１７９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１０７０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０７１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１８／０７８６７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｇ １／００−２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線管のグリッド電圧を制御する信号光を発する光源と、
前記光源からの信号光を受光する受光器と、
前記Ｘ線管のグリッドに印加する電圧を制御するグリッド制御回路と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路を収容する筐体と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路の間隙を埋める絶縁媒体と、
を備え、
前記グリッド制御回路は、前記Ｘ線管のアノードに接続されている昇圧回路と独立に設けられ、
前記光源は、接地側に接続され、
前記受光器は、前記グリッド制御回路と電気的に接続され、受光した信号光に応じた電気信号を前記グリッド制御回路に出力し、
前記グリッド制御回路は、トランスを介して接地側と接続され、前記受光器から出力された電気信号に従ってＸ線の放射のＯＮ／ＯＦＦを切り替える、
Ｘ線管制御装置。

【請求項2】

前記Ｘ線管のカソード、前記Ｘ線管のアノードに接続されている昇圧回路、及び前記グリッド制御回路は、トランスを介して前記筐体の外部と接続され、
前記光源、前記受光器、前記グリッド制御回路、前記昇圧回路、及び前記トランスの間隙が、前記絶縁媒体で埋められている、
請求項１に記載のＸ線管制御装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の前記筐体内に、前記Ｘ線管がさらに配置され、前記Ｘ線管の放射したＸ線を前記筐体外に出力する、
Ｘ線発生装置。

【請求項4】

光源、受光器及びグリッド制御回路が筐体に収容され、前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路の間隙が絶縁媒体で埋められているＸ線管制御装置が実行するＸ線管制御方法であって、
前記光源がＸ線管のグリッド電圧を制御する信号光を発し、前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光する手順と、
前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光したことを契機に、前記グリッド制御回路が、Ｘ線管のグリッドに印加する電圧を制御する手順と、
を実行するＸ線管制御方法であって、
前記グリッド制御回路は、前記Ｘ線管のアノードに接続されている昇圧回路と独立に設けられ、
前記光源は、接地側に接続され、
前記受光器は、前記グリッド制御回路と電気的に接続され、受光した信号光に応じた電気信号を前記グリッド制御回路に出力し、
前記グリッド制御回路は、トランスを介して接地側と接続され、前記受光器から出力された電気信号に従ってＸ線の放射のＯＮ／ＯＦＦを切り替える、
Ｘ線管制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、グリッド付きＸ線管からのＸ線の放射を制御するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線管から放射されるＸ線のＯＮ／ＯＦＦを、Ｘ線管内のカソードとアノード間に配置されたグリッドを用いて制御するグリッド付きＸ線管が用いられている。グリッド付きＸ線管を制御するＸ線管制御装置において、カソード及びグリッドは高電位にフローティングされている。このため、グリッドへの制御信号の伝送には、絶縁された信号を伝送していた。特許文献１では、絶縁された信号を伝送するため、パルストランスを用いていた。

【0003】

パルストランスはそれ自体に重量と容積がある。このため、パルストランスを用いたグリッド付きＸ線管では、Ｘ線管制御装置の小型化が困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３９２２５２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、グリッド付きＸ線管を制御するＸ線管制御装置の小型化を可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のＸ線管制御装置は、
Ｘ線管のグリッド電圧を制御する信号光を発する光源と、
前記光源からの信号光を受光する受光器と、
前記受光器の受光した信号光に従って、前記Ｘ線管のグリッドに印加する電圧を制御するグリッド制御回路と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路を収容する筐体と、
前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路の間隙を埋める絶縁媒体と、
を備える。

【0007】

本開示のＸ線発生装置は、
本開示に係る前記筐体内に、前記Ｘ線管がさらに配置され、前記Ｘ線管の放射したＸ線を前記筐体外に出力する。

【0008】

本開示のＸ線管制御方法は、
光源、受光器及びグリッド制御回路が筐体に収容され、前記光源、前記受光器及び前記グリッド制御回路の間隙が絶縁媒体で埋められているＸ線管制御装置が実行するＸ線管制御方法であって、
前記光源がＸ線管のグリッド電圧を制御する信号光を発し、前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光する手順と、
前記受光器が前記絶縁媒体を介して前記光源からの信号光を受光したことを契機に、前記グリッド制御回路が、Ｘ線管のグリッドに印加する電圧を制御する手順と、
を実行する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、グリッド付きＸ線管を制御するＸ線管制御装置の小型化を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示に係るＸ線発生装置の第１の形態例を示す概略構成図である。

【図2】本開示に係るＸ線発生装置の第２の形態例を示す概略構成図である。

【図3】本開示に係るＸ線発生装置の第３の形態例を示す概略構成図である。

【図4】本開示に係るＸ線発生装置の第４の形態例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0012】

図１に、本実施形態に係るＸ線発生装置の第１の形態例を示す。本実施形態に係るＸ線発生装置は、グリッド１３ｇが高電位にフローティングされているグリッド付きのＸ線管１３と、これを制御するＸ線管制御装置と、を備える。Ｘ線管１３には、カソード１３ｃ、アノード１３ａ、グリッド１３ｇが備わる。

【0013】

本実施形態に係るＸ線管制御装置は、インバータ回路１８、昇圧回路１４Ｓ、グリッド制御回路１６Ｃ、を備える。本実施形態では、グリッド制御回路１６Ｃとグリッド用絶縁トランス１６Ｔの間に整流回路１６Ｒが備わっている例を示す。図３に示すように、本開示は、整流回路１６Ｒを含まない形態を含む。

【0014】

昇圧回路１４Ｓは高圧トランス１４Ｔを介してインバータ回路１８と接続され、整流回路１６Ｒはグリッド用絶縁トランス１６Ｔを介してインバータ回路１８と接続され、カソード１３ｃに備わるフィラメントはフィラメントトランス１５Ｔを介してインバータ回路１８と接続されている。

【0015】

Ｘ線管１３、高圧トランス１４Ｔ、昇圧回路１４Ｓ、フィラメントトランス１５Ｔ、グリッド用絶縁トランス１６Ｔ、整流回路１６Ｒ、及びグリッド制御回路１６Ｃは、絶縁油１２の充填された１つの筐体１１に格納されている。絶縁油１２は、本開示に係る絶縁媒体として機能する。

【0016】

筐体１１は、出射窓１１Ｗを備える。Ｘ線管１３の放射したＸ線は、出射窓１１Ｗから筐体外に出力される。このように、本開示に係るＸ線発生装置は、Ｘ線管１３、高圧トランス１４Ｔ、昇圧回路１４Ｓ、フィラメントトランス１５Ｔ、グリッド用絶縁トランス１６Ｔ、整流回路１６Ｒ、及びグリッド制御回路１６Ｃが１つにパッケージ化されている。

【0017】

昇圧回路１４Ｓの出力端子Ｔ１は、アノード１３ａに接続されている。昇圧回路１４Ｓの出力端子Ｔ２は、フィラメントトランス１５Ｔとカソード１３ｃとの間の接続点Ｐ１に接続されている。これにより、昇圧回路１４Ｓで昇圧された電圧がアノード１３ａに印加される。

【0018】

グリッド制御回路１６Ｃの出力端子Ｔ３は、グリッド１３ｇに接続されている。グリッド制御回路１６Ｃの出力端子Ｔ４は、フィラメントトランス１５Ｔと接続点Ｐ１の間の接続点Ｐ２に接続されている。これにより、カソード１３ｃに対してマイナスの電圧が、グリッド制御回路１６Ｃからグリッド１３ｇへ印加される。

【0019】

グリッド制御回路１６Ｃは、グリッド１３ｇへの印加電圧を制御可能な任意の回路である。制御は、例えば、グリッド１３ｇへ印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦであり、開閉器のほか半導体スイッチを用いることができる。この場合、グリッド制御回路１６Ｃは、ＯＮのときにＸ線管１３からのＸ線の放射を停止可能なカソード１３ｃに対してマイナスの電圧をグリッド１３ｇに印加し、ＯＦＦのときにグリッド１３ｇへの電圧の印加を停止する。制御は、グリッド１３ｇへ印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦに限らず、グリッド１３ｇへ印加する電圧を変化させる任意の制御が含まれる。

【0020】

グリッド制御回路１６Ｃは、接地電位に比べて高電位にフローティングされている。このため、グリッド制御回路１６Ｃを制御するためのグリッド信号は、絶縁してグリッド制御回路１６Ｃに伝送する必要がある。

【0021】

そこで、本実施形態に係るＸ線発生装置は、筐体１１の絶縁油１２中に、さらに、光源１７Ｔ、受光器１７Ｒ、を備える。光源１７Ｔは、接地側に接続され、グリッド信号用の信号光を受光器１７Ｒに向けて出射する。受光器１７Ｒは、高電位側に接続され、絶縁油１２を介して信号光を受光する。これにより、本開示は、高圧トランス１４Ｔ、フィラメントトランス１５Ｔ、グリッド用絶縁トランス１６Ｔ、及び光源１７Ｔと受光器１７Ｒとの間を境に、Ｘ線管１３側をインバータ回路１８から完全に絶縁した状態で、グリッド制御回路１６Ｃにグリッド信号を伝送することができる。

【0022】

具体的には、Ｘ線管１３からＸ線が放射されていない状態で、受光器１７Ｒが光源１７Ｔから信号光を受光すると、グリッド制御回路１６Ｃがグリッド１３ｇへの電圧の印加をＯＦＦにする。これにより、Ｘ線管１３からＸ線が放射される。

【0023】

Ｘ線管１３からＸ線が放射されている状態で、受光器１７Ｒが光源１７Ｔから信号光を受光すると、グリッド制御回路１６Ｃがグリッド１３ｇへ電圧の印加をＯＮにする。これにより、Ｘ線管１３からのＸ線の放射が停止する。

【0024】

光源１７Ｔの発光波長は、任意であるが、例えば赤外光が例示できる。この場合、光源１７Ｔとして、赤外線ＬＥＤを用いることができる。受光器１７Ｒは、信号光を受光可能な任意のデバイスを用いることが可能であり、例えばフォトトランジスタを用いることができる。赤外線ＬＥＤ及びフォトトランジスタは、安価でありかつ絶縁油１２中でも安定した動作が可能である。このため、本開示は、安価且つ簡単にグリッド制御回路１６Ｃにグリッド信号を伝送することが出来る。

【0025】

ここで、絶縁油１２中の信号伝達用に、光ファイバを用いることが考えられる。しかし、光ファイバは膨潤する可能性があり、これを防ぐためには耐油のための加工を行う必要がある。また光ファイバは絶縁のためにある程度の長さが必要になるため、小型化に適していない問題がある。

【0026】

また、絶縁油１２中の信号伝達用に、パルストランスを用いることが考えられる。パルストランスは絶縁空間距離を短くできるが、パルストランス自体が大きく且つ重いため、小型化に適していない問題がある。

【0027】

また、Ｘ線の出射の有無の制御方法としては、カソード１３ｃへの給電のＯＮ／ＯＦＦ、アノードのＯＮ／ＯＦＦも考えられる。しかし、これらの場合、軟Ｘ線がＯＮ／ＯＦＦの際に放射される問題がある。

【0028】

一方、本開示は、絶縁油１２を介した空間伝送が可能であるため、絶縁空間距離を短くすることができる。さらに光源１７Ｔ及び受光器１７Ｒは小さくかつ軽い。このため、光ファイバ及びパルストランスに比べて、格段に小型化及び軽量化が可能である。その上、グリッド１３ｇを用いたＸ線放射のＯＮ／ＯＦＦは軟Ｘ線が放射されないため、人体への影響が小さく取り扱いも容易である。

【0029】

したがって、本開示は、グリッド付きＸ線管を制御するＸ線管制御装置の小型化及び軽量化を容易に可能にすることができる。ここで、本実施形態では、グリッド用絶縁トランス１６Ｔが独立に備わるため、グリッド１３ｇに電圧を予め印加しておき、その後アノード１３ａに電圧を印加することができる。このため、本実施形態は、アノード１３ａへの電圧の印加時のＸ線の放射を防ぐことができる。

【0030】

なお、図１に示すＸ線発生装置の第１の形態例では、フィラメントトランス１５Ｔ、高圧トランス１４Ｔ、グリッド用絶縁トランス１６Ｔを備え、カソード１３ｃ、アノード１３ａに接続されている昇圧回路１４Ｓ、及びグリッド制御回路１６Ｃがそれぞれ異なるトランスを介して筐体１１の外部と接続されている例を示したが、本開示はこれに限定されない。

【0031】

図２に、本実施形態に係るＸ線発生装置の第２の形態例を示す。Ｘ線発生装置の第２の形態例では、グリッド用絶縁トランス１６Ｔが高圧トランス１４Ｔに接続されている。このように、本開示では、筐体１１に格納されている回路が共通のトランスを介して接続されていてもよい。このように、部品を共通化して部品点数を減らし、Ｘ線管制御装置及びＸ線発生装置の小型化及び軽量化を更に行ってもよい。なお、図４に示すように、本開示は、整流回路１６Ｒを含まない形態を含む。

【0032】

さらに本開示では、Ｘ線管１３から放射された光が筐体１１内で散乱された迷光が受光器１７Ｒに入射する可能性がある。そこで、本開示では、受光器１７Ｒに入射する迷光によるグリッド制御回路１６Ｃの誤動作を防ぐため、受光器１７Ｒは、信号光と迷光を識別可能であることが好ましい。例えば、信号光が予め定められた波長若しくはパルス波形又はこれらの組合せを有し、受光器１７Ｒがこれを識別する。

【0033】

また、本開示では、光源１７Ｔ及び受光器１７Ｒの周囲が、受光器１７Ｒへの光の入射を防ぐ部材で覆われていることが好ましい。これにより、Ｘ線管１３から放射された光が筐体１１内で散乱された迷光が受光器１７Ｒに入射されることによるグリッド制御回路１６Ｃの誤動作を未然に防止することができる。

【0034】

また、絶縁油１２は、絶縁性を有しかつ光源１７Ｔからの信号光を透過可能な任意の物質を用いることができる。そのような物質としては、光源１７Ｔからの信号光を透過可能な樹脂が例示できる。樹脂を採用することで、Ｘ線管制御装置やＸ線発生装置の軽量化が可能になるとともに、筐体１１内での各構成を安定に保持することが可能になる。このため、本開示は、Ｘ線管制御装置やＸ線発生装置の取り扱いや流通が非常に容易になる。

【0035】

また、絶縁媒体として用いられる絶縁油１２や樹脂は、光源１７Ｔ及び受光器１７Ｒの間の第１の領域とそれ以外の領域とで、同じであってもよいが、異なっていてもよい。例えば、第１の領域では光源１７Ｔからの信号光を透過する媒体を用い、第１の領域の周囲では光源１７Ｔからの信号光を吸収する部材を用いる。これにより、筐体１１内での迷光の受光器１７Ｒへの入射を防ぐことができる。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本開示はＸ線放射装置に用いることができるため、医療機器産業に適用することができる。

【符号の説明】

【0037】

１１：筐体
１１Ｗ：出射窓
１２：絶縁油
１３：Ｘ線管
１３ｃ：カソード
１３ａ：アノード
１３ｇ：グリッド
１４Ｔ：高圧トランス
１４Ｓ：昇圧回路
１５Ｔ：フィラメントトランス
１６Ｔ：グリッド用絶縁トランス
１６Ｒ：整流回路
１６Ｃ：グリッド制御回路
１７Ｒ：受光器
１７Ｔ：光源
１８：インバータ回路

【要約】

【課題】本開示は、グリッド付きＸ線管を制御するＸ線管制御装置の小型化を可能にすることを目的とする。
【解決手段】本開示は、Ｘ線管（１３）のグリッド電圧を制御する信号光を発する光源（１７Ｔ）と、光源（１７Ｔ）からの信号光を受光する受光器（１７Ｒ）と、受光器（１７Ｒ）の受光した信号光に従って、Ｘ線管のグリッド（１３ｇ）に印加する電圧を制御するグリッド制御回路（１６Ｃ）と、光源（１７Ｔ）、受光器（１７Ｒ）及びグリッド制御回路（１６Ｃ）を収容する筐体（１１）と、光源（１７Ｔ）、受光器（１７Ｒ）及びグリッド制御回路（１６Ｃ）の間隙を埋める絶縁媒体（１２）と、を備える、Ｘ線管制御装置である。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】