特開 2022-167828 Ｘ線生成器内の埋め込み電子回路のための光ファイバ通信

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167828

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】Ｘ線生成器内の埋め込み電子回路のための光ファイバ通信

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/14 20060101AFI20221027BHJP

【ＦＩ】

H01J35/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022068360

(22)【出願日】2022-04-18

(31)【優先権主張番号】17/238,811

(32)【優先日】2021-04-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515063079

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エックス－レイ・マイクロスコピー・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＲＬ ＺＥＩＳＳ Ｘ－ＲＡＹ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クラウス・フラヘネッカー

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ガンコントローラは、デジタルプロセッサを介してデジタル制御を使用するよりインテリジェントな制御システムを必要とする。これらのデジタル制御サブシステムはすべてプログラムする必要があり、可能であれば「現場で」再プログラムする必要もある。通常、物理的にアクセスできない高電圧環境に位置するため、高電圧環境に提供されるガルバニック絶縁を通じて遠隔で達成される必要がある。
【解決手段】Ｘ線供給源は、システムコントローラとガンコントローラとの間にガルバニック絶縁通信を提供するための光通信リンクを含む。特定の例では、リンクは１つまたは複数のファイバを介して提供される。さらに、ガンコントローラは、好ましくは、始動中にシステムコントローラによって遠隔プログラムされる。ウォッチドッグタイマも、ガンコントローラのガンデジタルプロセッサに有用である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線供給源であって、
システムコントローラと、
標的と、
前記標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、
前記ビームを加速するための高電圧生成器と、
前記電子供給源を制御し、各起動時に前記システムコントローラから構成を受け取るガンコントローラとを備える、Ｘ線供給源。

【請求項2】

前記ガンコントローラによって制御されるソースコイルをさらに備える、請求項１に記載の供給源。

【請求項3】

前記ガンコントローラはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み、前記システムコントローラは電源投入時に前記デジタルプロセッサ用の構成ファイルを提供する、請求項１に記載の供給源。

【請求項4】

前記ガンコントローラは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み、前記システムコントローラは、電源投入時に前記デジタルプロセッサ用のプログラムを提供する、請求項１に記載の供給源。

【請求項5】

前記システムコントローラが前記ガンコントローラに前記構成を提供する、前記システムコントローラと前記ガンコントローラとの間の光通信リンクをさらに備える、請求項１に記載の供給源。

【請求項6】

前記システムコントローラと前記ガンコントローラとの間の前記光通信リンクは、前記システムコントローラから前記ガンコントローラにデータを送信するための少なくともダウンリンクファイバと、前記ガンコントローラから前記システムコントローラにデータを送信するための少なくともアップリンクファイバとを含む、請求項５に記載の供給源。

【請求項7】

Ｘ線供給源であって、
システムコントローラと、
標的と、
前記標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、
前記ビームを加速するための高電圧生成器と、
前記システムコントローラの制御下で前記電子供給源および前記ビームの形成を制御するためのガンコントローラであって、デジタルプロセッサと、無応答の期間の後に前記デジタルプロセスをリセットするためのウォッチドッグタイマとを含むガンコントローラと、を備える、Ｘ線供給源。

【請求項8】

前記ウォッチドッグタイマは、前記システムコントローラからキープアライブ信号を受信し、前記キープアライブ信号の受信に失敗した後に前記デジタルプロセッサをリセットする、請求項７に記載の供給源。

【請求項9】

前記システムコントローラが前記ガンコントローラに前記構成を提供する、前記システムコントローラと前記ガンコントローラとの間の光通信リンクをさらに備える、請求項７に記載の供給源。

【請求項10】

前記システムコントローラと前記ガンコントローラとの間の前記光通信リンクは、前記システムコントローラから前記ガンコントローラにデータを送信するための少なくともダウンリンクファイバと、前記ガンコントローラから前記システムコントローラにデータを送信するための少なくともアップリンクファイバとを含む、請求項９に記載の供給源。

【請求項11】

Ｘ線供給源であって、
システムコントローラと、
標的と、
前記標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、
前記ビームを加速するための高電圧生成器と、
前記電子供給源を制御するためのガンコントローラと、
前記システムコントローラと前記ガンコントローラとの間の通信を可能にするための光ファイバリンクと、を備える、Ｘ線供給源。

【請求項12】

前記ガンコントローラはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり、前記システムコントローラは電源投入時に前記デジタルプロセッサ用の構成ファイルを提供する、請求項１１に記載の供給源。

【請求項13】

前記ガンコントローラは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であり、前記システムコントローラは、前記光ファイバリンクを使用して前記デジタルプロセッサ用のプログラムを提供する、請求項１１に記載の供給源。

【請求項14】

前記システムコントローラと前記ガンコントローラとの間の前記光ファイバリンクは、前記システムコントローラから前記ガンコントローラにデータを送信するための少なくともダウンリンクファイバと、前記ガンコントローラから前記システムコントローラにデータを送信するための少なくともアップリンクファイバとを含む、請求項１１に記載の供給源。

【請求項15】

Ｘ線供給源であって、
標的と、
前記標的の標的電流を監視するためのシステムコントローラと、
前記標的に衝突してＸ線を生成するビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、
前記システムコントローラの制御下で前記電子供給源に電力を供給するための高電圧生成器と、
前記ビームを操縦するためのソースコイルと、
前記電子供給源および前記ソースコイルを制御し、前記ソースコイルを制御するために使用される標的電流情報を受信するためのガンコントローラと、を備える、Ｘ線供給源。

【請求項16】

前記システムコントローラは、前記標的電流情報を前記ガンコントローラに転送する、請求項１５に記載の供給源。

【請求項17】

前記システムコントローラと前記ガンコントローラとの間の通信を可能にし、前記標的電流情報を送信するための光ファイバリンクをさらに備える、請求項１５に記載の供給源。

【請求項18】

Ｘ線供給源であって、
標的と、
前記標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、
前記ビームを加速するための高電圧生成器と、
前記電子供給源を制御するためのガンコントローラであって、前記ガンコントローラのパラメータをデジタル化し、アナログ制御信号を生成するためのアナログインターフェースユニットを含む、ガンコントローラと、を備える、Ｘ線供給源。

【請求項19】

Ｘ線供給源であって、
標的と、
前記標的の標的電流を監視するためのシステムコントローラと、
前記標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、
前記ビームを加速するための高電圧生成器と、
前記電子供給源を制御し、前記ガンコントローラ用の電源を監視して前記電源の動作を制御するガンコントローラと、を備える、Ｘ線供給源。

【請求項20】

Ｘ線供給源であって、
標的と、
前記標的の標的電流を監視するためのシステムコントローラと、
前記標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、
前記ビームを加速するための高電圧生成器と、
前記電子供給源への電流を監視するガンコントローラと、を備える、Ｘ線供給源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本出願は、Ｃｌａｕｓ ＦｌａｃｈｅｎｅｃｋｅｒおよびＴｈｏｍａｓ Ａ．Ｃａｓｅによって発明された、「Ｘ－ｒａｙ ｓｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｏｌｅｄ ｓｏｕｒｃｅ ｃｏｉｌｓ）」と題する、本明細書中と同日付けで出願された米国特許出願第１７／２３８，７８５号、代理人整理番号０００２．００８５ＵＳ１（２０２０ＩＤ００４４０）、現在は米国特許出願公開第＿号、 Ｃｌａｕｓ Ｆｌａｃｈｅｎｅｃｋｅｒ、Ｂｒｕｃｅ Ｂｏｒｃｈｅｒｓ、およびＴｈｏｍａｓ Ａ．Ｃａｓｅによって発明された、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｌｉｑｕｉｄ ｃｏｏｌｉｎｇ ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｘ－ｒａｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔａｒｇｅｔ」と題する、本明細書と同日付で出願された米国特許出願第１７／２３８，７９９号、代理人整理番号０００２．００８６ＵＳ１（２０２０ＩＤ００４４２）、現在は米国特許出願公開第＿号に関する。

【0002】

前述の出願の全ては、その全体がこの参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

背景技術
Ｘ線は、その短波長および物体を透過する能力のために顕微鏡検査に広く使用されている。典型的には、Ｘ線の最良の供給源はシンクロトロンであるが、これらは高価なシステムである。そのため、生成された電子ビームが標的に衝突する、いわゆるチューブまたは実験室のＸ線供給源がしばしば使用される。得られたＸ線は、標的の組成および広範な制動放射によって決定される特性線を含む。

【0004】

Ｘ線顕微鏡システムにはいくつかの基本的な構成がある。いくつかは、研究対象の物体上にＸ線を集中させるためにコンデンサを使用し、および／または物体との相互作用後にＸ線で撮像するために対物レンズを使用する。これらのタイプの顕微鏡に関連する分解能および収差は、通常、Ｘ線のスペクトル特性によって決定される。いくつかの顕微鏡システムは、小さなＸ線供給源スポットがしばしば幾何学的拡大と共に使用されて物体を撮像する投影構成を採用する。

【0005】

性能および特に分解能は、異なる要因によって影響を受ける。投影構成には収差がないため、分解能は通常、Ｘ線供給源スポットのサイズによって決定される。理想的には、Ｘ線供給源スポットは点スポットである。実際には、Ｘ線供給源スポットはかなり大きい。一般に、線源スポットサイズは、電子光学系および電子ビームを一点に集束させるそれらの光学系の能力によって決定される。供給源スポットサイズは、一般に、良好な電子光学系を用いて約５０～２００マイクロメートル（μｍ）であるが、他の例では、出力がより重要な性能指数である場合、Ｘ線供給源スポットサイズは１～５ミリメートル（ｍｍ）であってもよい。透過標的Ｘ線供給源の場合、１μｍ～５μｍなど、数マイクロメートルのスポットサイズが一般的である。実際、いくつかの透過供給源は、１５０ナノメートル（ｎｍ）までのスポットサイズを有する。いずれにせよ、Ｘ線供給源のサイズは、一般に、Ｘ線投影顕微鏡の分解能を制限する。

【0006】

多くの顕微鏡用途では、透過標的Ｘ線供給源が使用されることが多い。Ｘ線管の基本的な構成では、熱電子または電界放出電子が真空管のカソード（フィラメント）で生成され、アノードに加速される（異なる静電および（電気）磁気光学素子によって成形される電子ビームを形成する）。例えば、磁気レンズは、鉄製の磁極片の内部に銅線のコイルを使用することが多い。コイルを通る電流は、磁極片のボア内に磁場を生成する。静電レンズは、帯電した誘電体を使用して静電場を生成する。次いで、電子ビームは、典型的には薄い標的の裏面に当たる。一般的な標的材料は、タングステン、銅、およびクロムである。次いで、標的の前面から放出されたＸ線を使用して物体を照射する。

【0007】

Ｘ線供給源は、典型的には、電子放出システム（または電子「ガン」）を調整、制御、および／または監視する制御電子機器を必要とする。これらの電子機器は、しばしば「ガンコントローラ」と呼ばれる。

【0008】

ガンコントローラは、フィラメント、サプレッサカソード、抽出カソードなどの電子ガン構成要素に電気的に取り付けられる。

【0009】

多くの設計では、動作中、ガン電子機器は数キロボルトの高電圧電位に上昇し、ガルバニック絶縁が提供される必要がある。これは、電子が正極（アノード）に向かって加速されるためである。標的がサンプルの近くにある必要がある場合、サンプルへのアーク放電を回避するために、標的も接地される必要がある。その結果、フィラメントは高い負電圧にある必要がある。そして、ガンコントローラはまた、非常に高い負電圧にある必要がある。

【0010】

典型的には、ガン制御電子機器はまた、エポキシにポッティングされるか、または変圧器油に浸漬される。いずれの場合でも、ガン制御電子機器は、保守要員が手を伸ばすことが困難または不可能な場所に配置される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

発明の概要
より複雑なガンコントローラは、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのデジタルプロセッサを介してデジタル制御を使用するよりインテリジェントな制御システムを必要とする。これらのデジタル制御サブシステムはすべてプログラムする必要があり、可能であれば「現場で」再プログラムする必要もある。これらは通常、物理的にアクセスできない高電圧環境に位置するため、これは、その高電圧環境に提供されるガルバニック絶縁を通じて遠隔で達成される必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、システムコントローラとガンコントローラとの間にガルバニック絶縁通信を提供するための光通信リンクを含む。特定の例では、リンクは、１つまたは複数の光ファイバを介して提供される。

【0013】

この実施態様では、各ファイバは、１つまたは複数の信号を一緒に送信し、特別な通信プロトコルを介してそれらの信号を符号化することができる。一般的な光ファイバによる双方向光通信も採用することができる。

【0014】

主な利点は、通信方法の汎用性と、各方向に実質的に無制限の数の信号を搬送するために、合計で１つまたは２つのファイバしか必要とされないという事実である。特定のプロトコルは、１つまたは複数の光ファイバ上のＧｂｉｔイーサネットを含む。

【0015】

本発明はまた、デジタル制御システムとガンコントローラの遠隔プログラミングとを含む。ガンコントローラのガンデジタルプロセッサは、機能するために何らかの構成を必要とする。典型的には、この構成は、（ＣＰＵおよびＤＳＰ用の）プログラムまたは（ＦＰＧＡ用の）構成ファイルであり、プロセッサに近い不揮発性メモリに記憶される。電源投入時に、プログラムまたは構成ファイルがデジタルプロセッサによってロードされ実行される。情報は、処理チップ内に直接記憶される場合もあれば、付属のメモリ（フラッシュメモリなど）に記憶される場合もある。

【0016】

この典型的な設定の唯一の欠点は、ガンコントローラが過酷なＸ線環境で動作する可能性があり、これによりフラッシュメモリの使用が非常に危険になるという事実である。継続的なＸ線照射は、メモリをゆっくりと消去し、信頼性を低下させる。プログラムを「オンザフライ」でロードすることができればよい。

【0017】

本手法では、ガンコントローラは、ガンデジタルプロセッサを含み、システムコントローラは、電源投入時にデジタルプロセッサ用の構成を提供する。このようにして、デジタルプロセッサの動作は、ガンコントローラの周りの長期放射によって損なわれない。

【0018】

構成は、光ファイバリンクを介して提供することができる。その後、リンクの１つまたは複数のファイバは、ガンコントローラにデータを連続的に送信するために使用されることが好ましい。別のまたは同じファイバは、ガンコントローラからメインシステムデジタルコントローラに情報を戻すことができる。これは、デジタル化された電圧、電流、温度などのようなすべての所望のテレメトリデータを含む。

【0019】

本発明はまた、ガンデジタルプロセッサ用のウォッチドッグタイマを含む。通信が一定時間行われない場合、ガンデジタルプロセッサはリセットされる。これにより、いつでもプロセッサの再プログラミングが可能になる。

【0020】

一般に、一態様によれば、本発明は、システムコントローラと、標的と、標的に衝突してＸ線を生成するビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、ビームを加速するための高電圧生成器と、電子供給源を制御し、各始動時にシステムコントローラから構成を受け取るガンコントローラとを備えるＸ線供給源を特徴とする。

【0021】

供給源は、ガンコントローラによって制御されるソースコイルを備えてもよい。
ガンコントローラはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むことができ、システムコントローラは電源投入時にデジタルプロセッサ用の構成ファイルを提供する。他の場合では、ガンコントローラは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含み、システムコントローラは、電源投入時にデジタルプロセッサ用のプログラムを提供する。

【0022】

システムコントローラとガンコントローラとの間で光通信リンクを使用することができ、それを介してシステムコントローラは構成をガンコントローラに提供する。この光通信リンクは、システムコントローラからガンコントローラにデータを送信するための少なくともダウンリンクファイバと、ガンコントローラからシステムコントローラにデータを送信するための少なくともアップリンクファイバとを含むことができる。

【0023】

例では、光通信リンクは、ガンコントローラの検出された電圧を光パルスの周波数として符号化する。多くの場合、リンクは、システムコントローラからガンコントローラにデータを送信するための少なくともダウンリンクファイバと、ガンコントローラからシステムコントローラにデータを送信するための少なくともアップリンクファイバとを含む。

【0024】

ガンコントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または複合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）であり得るか、それを備えることができ、システムコントローラは、電源投入時にデジタルプロセッサ用の構成ファイルを提供する。しかしながら、ガンコントローラは、中央処理装置（ＣＰＵ）またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であってもよく、システムコントローラは、電源投入時にデジタルプロセッサ用のプログラムを提供する。

【0025】

一般に、さらに別の態様によれば、本発明は、システムコントローラと、標的と、標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、ビームを加速するための高電圧生成器と、システムコントローラの制御下で電子供給源およびビームの形成を制御するためのガンコントローラとを備えるＸ線供給源を特徴とする。ガンコントローラは、デジタルプロセッサと、無応答期間の後にデジタルプロセッサをリセットするためのウォッチドッグタイマとを含む。

【0026】

動作中、ウォッチドッグタイマは、システムコントローラからキープアライブ信号を受信し、キープアライブ信号の受信に失敗した後にデジタルプロセッサをリセットする。

【0027】

一般に、さらに別の態様によれば、本発明は、システムコントローラと、標的と、標的に衝突してＸ線を生成するためのビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、ビームの加速を提供するための高電圧生成器と、電子供給源を制御するためのガンコントローラとを備えるＸ線供給源を特徴とする。光ファイバリンクは、システムコントローラとガンコントローラとの間の通信を可能にするために使用される。

【0028】

一般に、さらに別の態様によれば、本発明は、標的と、標的の標的電流を監視するためのシステムコントローラと、標的に衝突してＸ線を生成するビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、システムコントローラの制御下で電子供給源に電力を供給するための高電圧生成器と、ビームを操縦するためのソースコイルと、電子供給源およびソースコイルを制御し、ソースコイルを制御するために使用される標的電流情報を受信するためのガンコントローラとを備えるＸ線供給源を特徴とする。

【0029】

一般に、さらに別の態様によれば、本発明は、標的と、標的の標的電流を監視するためのシステムコントローラと、標的に衝突してＸ線を生成するビームを形成するために電子を生成するための電子供給源と、ビームを加速するための高電圧生成器と、電子供給源を制御するためのガンコントローラであって、ガンコントローラのパラメータをデジタル化し、アナログ制御信号を生成するためのアナログインターフェースユニットを含むガンコントローラとを備えるＸ線供給源を特徴とする。

【0030】

一般に、さらに別の態様によれば、本発明は、電子供給源を制御し、ガンコントローラが電源の動作を制御するための電源を監視するガンコントローラを特徴とする。

【0031】

一般に、さらに別の態様によれば、本発明は、電子供給源への電流を監視するためのガンコントローラを特徴とする。

【0032】

構造および部品の組み合わせの様々な新規な詳細、ならびに他の利点を含む本発明の上記および他の特徴を、添付の図面を参照してより詳細に説明し、特許請求の範囲において指摘する。本発明を具現化する特定の方法および装置は、本発明の限定としてではなく例示として示されていることが理解されよう。本発明の原理および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々なおよび多数の実施形態で使用することができる。

【0033】

図面の簡単な説明
添付の図面において、参照符号は、異なる図を通して同じ部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を説明することに重点が置かれている。図において、

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明によるＸ線供給源の概略断面図である。

【図2】本発明の原理によるシステムコントローラとガンコントローラとの間のＸ線供給源の制御を示す概略図である。

【図3】リセット時、構成時および動作時のシステムデジタルプロセッサ２１０およびガンデジタルプロセッサ３０５の動作を示すスイムレーン図である。

【図4】ガンコントローラの詳細を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

発明を実施するための形態
次に、本発明の例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照して、本発明を以下により完全に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。

【0036】

本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。また、使用されるすべての接続詞は、可能な限り包括的な意味で理解されるべきである。したがって、「または」という単語は、文脈が明らかにそうでないことを必要としない限り、論理的な「排他的または」の定義ではなく論理的な「または」の定義を有すると理解されるべきである。さらに、単数形ならびに冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特に明記しない限り、複数形も含むことが意図される。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」「および／または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。さらに、構成要素またはサブシステムを含む要素が別の要素に接続または結合されていると言及および／または示される場合、それは他の要素に直接接続または結合されてもよく、または介在要素が存在してもよいことが理解されよう。

【0037】

本明細書では「第１」および「第２」などの用語を使用して様々な要素を説明しているが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。したがって、以下に説明する要素は第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素は、本発明の教示から逸脱することなく第１の要素と呼ぶことができる。

【0038】

他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されているものなどの用語は、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように定義されない限り、理想化されたまたは過度に形式的な意味で解釈されないことがさらに理解されよう。

【0039】

図１は、本発明の原理に従って構成されたＸ線供給源１００の概略断面図である。
図示の実施形態は、「透過標的」供給源である。電子ビームＢは、標的アセンブリ５００の標的に衝突し、標的の反対側から放出されるＸ線Ｘは、物体を照明するために使用される。とは言え、以下の技術革新の多くの態様は、サイドウィンドウ、回転アノード、および金属ジェットアノードを含む他のＸ線管源構成にも等しく適用可能である。

【0040】

一般に、Ｘ線供給源は、真空容器１１２と、真空容器内に配置された油容器１１４とを備える。好ましくは、真空容器１１２は、真空に対する強度のために、アルミニウムまたはステンレス鋼などの金属である。油容器１１４は、好ましくは、含まれる高電圧構成要素へのアーク放電を防止するための電気絶縁を提供するセラミック、例えば焼結アルミナなどの非伝導性材料から構成される。

【0041】

真空生成器１１８は、真空容器１１２上の真空を引き出すおよび／または維持するために使用される。一例では、イオンポンプが使用される。

【0042】

油容器の内部には熱交換器１１９が配置される。この目的のために、プレート熱交換器を使用して、油から熱エネルギー（熱）を除去し、交換器を通って循環する水などの冷却剤に渡すことができる。いくつかの実施形態は、油容器１１４内で油を循環させるために油中ポンプ１２１をさらに使用する。好ましい実施形態では、サーキュレータ１５２を使用して、冷却剤を熱交換器１１９に流し、油から熱を運び去る。

【0043】

一般に、真空容器１１２は、典型的には油容器１１４の遠位端の近くに位置する電子エミッタ１２６（フィラメントまたはカソード）から標的アセンブリ５００によって保持された標的まで電子ビームＢが伝播する体積真空領域を画定する。また、真空領域は、高電圧構成要素を収容して高電圧絶縁を提供する油容器の少なくとも一部を囲むことが好ましい。

【0044】

システムコントローラ２００は、両方の容器１１２、１１４の外側に配置されている。これは、メインコントローラと外部デバイスへのデータインターフェースとを含む。それはまた、主電源に接続するための電源を含む。また、それは真空生成器１１８およびサーキュレータ１５２を制御する。

【0045】

高電圧生成器１１６は、油容器１１４内に配置されている。その基部は、油容器１１４の近位側にあり、システムコントローラ２００から電力を受け取ることを可能にしている。高電圧生成器１１６は、熱制御および高電圧絶縁のために、油容器１１４に収容された油に浸漬される。油は、主に発電機１１６を比較的小さくするために必要とされる。しかしながら、発電機１１６をポッティングすることもできる。遠位に移動すると、高電圧生成器１１６は、真空容器１１２の油および周囲の真空によって環境からさらに電気的に絶縁される。

【0046】

現在の例における高電圧生成器１１６は、負の２０～１６０ｋＶの加速電圧を生成し、とりわけ電子供給源（エミッタまたはフィラメント）を制御するガンコントローラ３００に電力を供給する。高電圧生成器は、発生した電子がより少ない負電圧および接地に向かって加速するように、ガンコントローラ全体をこの大きい負電圧に付勢する。

【0047】

内側容器１２０は、高電圧生成器１１６の遠位端の遠位に位置する。内側容器１２０は、油容器１１４の油に浸漬される。現在の実施形態では、内側容器は、アルミニウムおよび軟鉄などの金属から構成されることが好ましい。これはまた、電子機器からの熱、ならびにソースコイルからの熱の伝達に役立つ油で満たされており、これについては後述する。

【0048】

ガンコントローラ３００は内側容器１２０内に収容され、これはまた、コントローラ３００を電気的に保護するためのファラデーケージとしても機能する。これは電子エミッタを駆動し、電子エミッタ、ビーム生成、調節および操縦のための制御を提供する。

【0049】

電子エミッタ、例えばフィラメント１２６は、フィラメントマウント１２４内に保持されている。現在の例では、電子エミッタ１２６は、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）結晶およびカーボンヒータロッドを含む。これは、熱電子供給源または電子エミッタ（カソード）として機能するために真空容器の真空内に突出する。Ｗ、ＣｅＢ６、ＨｆＣおよびカーボンナノチューブフィラメントなどの他の構成も可能である。

【0050】

真空フィードスルー１２２は、油容器１１４に収容された油を介して、内側容器１２０内のガンコントローラ３００と油容器１１４の外壁との間の電気接続を提供する。

【0051】

サプレッサ電極またはウェーネルトキャップ１２７は、フィラメントマウント１２４の遠位側に取り付けられ、フィラメント１２６を覆う。フィラメント１２６から放出された電子は、サプレッサ電極１２７の中央アパーチャを通過する。その電圧はガンコントローラ３００によって制御される。

【0052】

保護フィールドキャップ１３８は、一般的なベル形状を有し、電子エミッタ１２６およびそのフィラメントマウント１２４の上に延び、油容器１１４の遠位端に巻き戻る。その遠位端は、第１または抽出器アノード１４０を担持する。第１のアノードの電圧およびキャップは、第１のアノード１４０の中央アパーチャ１４１を通ってビームＢ内に放出電子を加速するために、ガンコントローラ３００によって制御される。したがって、動作中、電子ビームは、第１のアノード１４０の中央アパーチャ１４１を通過する。

【0053】

しかしながら、第１のアノードは必要ではない。システムはまた、この第１のアノードなしで設計され、電子を加速するために他の手段に依存することもできる。

【0054】

ビームＢは、真空容器１１２の遠位壁内のフライトチューブアパーチャアセンブリ１４２のアパーチャを通って導かれる。このフライトチューブアパーチャアセンブリは、第２のアノードとして機能し、現在、接地電位１４３に保持されている。したがって、ガンコントローラが大きな負電圧に付勢されることにより、電子は、第１のアノード１４０とフライトチューブアセンブリ１４２との間の間隙においてさらに加速される。

【0055】

一方、他の実施形態では、フライトチューブアパーチャアセンブリ１４２は、ダイヤモンドなどの絶縁ガスケットを用いて真空容器１１２から電気的に絶縁される。また、電圧生成器を追加して、制御された電位をフライトチューブアパーチャアセンブリに供給する。この構成では、システムコントローラ２００はまた、この第２のアノードの電圧を制御して、電子ビームＢに対するさらなる加速などのさらなる制御を提供する。フライトチューブアセンブリ４００は、真空を標的アセンブリ５００、その標的まで延ばす。フライトチューブマニホールド１５０は、サーキュレータ１５２からの水などの冷却剤を用いてフライトチューブアセンブリ壁を通って標的アセンブリに液体冷却を提供する。

【0056】

フライトチューブアセンブリ４００に沿って、電子ビームを調整し、ビームを標的上の任意の位置に誘導するためのフライトチューブビームステアリングおよび成形システム６００が配置されている。これは、フライトチューブアセンブリ４００ならびにビームステアリングおよび成形システム６００によって行われ、ビームステアリングおよび成形システムは、電子ビームＢを磁気フォーカスレンズ７００を通して所望の角度および位置に導く。動作中に標的が消費されるので、一般に、ビームステアリングは、スポットを標的上の異なる位置に位置決めする。

【0057】

さらに、フライトチューブアセンブリ４００に沿って、磁気フォーカスレンズ７００が配置され、ビームＢを標的上に集束させる。

【0058】

好ましくは、フライトチューブビームステアリングおよび成形システム６００ならびに磁気フォーカスレンズ７００の両方は、サーキュレータ１５２から循環され、かつシステムコントローラ２００によって制御される冷却剤によって冷却される。

【0059】

図示されていない１組のソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ（画像平面の前後）と、図示されていない１３２Ｅ、１３２Ｗおよびそれらのそれぞれのコア１３４Ｎ、１３４Ｓと、１３４Ｅおよび１３４Ｗとは、油容器１１４、ガンコントローラ内側容器１２０および保護フィールドキャップ１３８と一体化される。コイルは、真空容器の真空の外側に配置される。一例では、それらは、周囲大気に曝された真空容器の外壁に配置することができる。図示の例では、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗは油容器内に配置され、したがって収容された油によって効率的に冷却されるが、代わりにコイルをポッティングすることもできる。

【0060】

より一般的には、油は、ポッティング材料、またはＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社によるＦｒ－７７、３Ｍ社によるＳｆ６－Ｎｏｖｅｃ ４７１０、またはＣ３Ｆ７ＣＮなどの他の高電圧対応冷却材料で置き換えることができる。

【0061】

より詳細には、２つのソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓは、一般に、フィラメント１２６の上方および下方に配置される。２つの追加のソースコイル１３２Ｅ、１３２Ｗは、図面の平面の下方および上方の他の２つの軸にそれぞれ配置される。北極片１３０Ｎおよび南極片１３０Ｓは、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓのコア１３４Ｎおよび１３４Ｓからそれぞれ延び、保護フィールドキャップ１３８の内側を回り込み、第１のアノード１４０の中央アパーチャ１４１の上方および下方にそれぞれ収束する。同様に、東極片１３０Ｅおよび西極片１３０Ｗ（図面の平面の下方および上方のそれぞれ他の２つの軸において、）は、ソースコイル１３２Ｅ、１３２Ｗのコア１３４Ｅおよび１３４Ｗから延び、保護フィールドキャップ１３８の内側側面を回り込み、それぞれ中央ポート１４１の左右に収束し、したがって真空中のエミッタを取り囲む磁気回路を形成する。

【0062】

磁極片１３０Ｎ、１３０Ｓ、１３０Ｅおよび１３０Ｗは、エミッタ領域内の実質的に任意のものに機械的に接続することができる。したがって、それらは図示の実施形態では保護フィールドキャップによって担持されるが、それらは直接接続される必要はない。とは言え、現在の例では、磁極片１３０Ｎ、１３０Ｓ、１３０Ｅおよび１３０Ｗは、第１のアノード１４０の電位に電気的にある保護キャップに接続される。

【0063】

環状のリング状ヨーク１３５が、コア１３４Ｎ、１３４Ｓ、１３４Ｅおよび１３４Ｗの近位側に配置され、磁気回路を改善するために容器１２０の一部として製造される。実際、現在の実施形態では、内側容器１２０の遠位端は軟鉄であり、したがって、コア間の磁束を誘導することによって磁気回路を完成させる。

【0064】

好ましい実施形態では、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗのための磁気回路は、磁化可能または強磁性壁プラグ１３６Ｎ、１３６Ｓ、１３６Ｅ、１３６Ｗによってさらに改善される。これらの壁プラグは、それぞれのコア１３４Ｎ、１３４Ｓ、１３４Ｅ、１３４Ｗの遠位端に対向する油容器１１４に形成された孔に挿入される。これにより、回路を通る磁束が改善される。具体的には、プラグは、コイルコア１３４Ｎ、１３４Ｓ、１３４Ｅ、１３４Ｗとそれぞれの磁極片１３０Ｎ、１３０Ｓ、１３０Ｅ、１３０Ｗとの間の間隙を最小にする。

【0065】

場合によっては、プラグ１３６Ｎ、１３６Ｓ、１３６Ｅ、１３６Ｗは、セラミック油容器１１４に予め穿孔された孔に挿入される。あるいは、ニッケル－コバルト鉄合金または軟鉄プラグをステンレス鋼真空チャンバ１１２の予め穿孔された穴に溶接することによって、同じことが行われ得る。他の組み合わせも可能である。

【0066】

現在の実施態様では、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗは、ガンコントローラ３００によって電流制御モードで駆動および動作される。フィードバックは、この情報をガンコントローラに提供するシステムコントローラ２００によって「アノードアパーチャ」を通って標的上に進むビームの量を測定することによって間接的に得られる。ソースコイルは、電子ビームをそのソースの近くで操縦、具体的には、フィラメント１２６と第１のアノード１４０との間の間隙内でビームを操縦して、ビームが最初に加速されるときにビームを操縦する、ガンコントローラ３００によって制御される。

【0067】

しかしながら、他の実施形態では、高電圧生成器は真空容器の外側の別個の部分であってもよいことに留意されたい。

【0068】

図２は、本発明の原理による、Ｘ線供給源１００の制御がシステムコントローラ２００とガンコントローラ３００との間でどのように分散されるか、およびそれらの通信を示す。

【0069】

システムコントローラ２００は、Ｘ線供給源１００のメインコントローラとして機能するシステムデジタルプロセッサ２１０を有する。典型的には、これは、ホストコンピュータへのイーサネット（ＩＥＥＥ８０２．３）インターフェースなどのデジタルインターフェースを介してユーザ命令を受信する中央処理装置である。システムデジタルプロセッサ２１０は、システムメモリ２１２を使用する。このシステムメモリは、システムデジタルプロセッサ用の構成、すなわちプログラム、ならびにガンプロセッサ構成２１４を記憶する。これはまた、典型的には、システム較正データ２１５を記憶する。

【0070】

ガンプロセッサ３０５は、いくつかの異なる形態をとることができる。ガンプロセッサ３０５がＣＰＵまたはＤＳＰまたは他のタイプのマイクロコントローラである場合、システムメモリ２１２に記憶されたガンプロセッサ構成２１４は、ガンデジタルプロセッサ３０５用のブートプログラムを含むプログラムである。一方、ガンデジタルプロセッサ３０５がＦＰＧＡまたはＣＰＬＤである場合、ガンプロセッサ構成２１４は一般に構成ファイルと呼ばれる。いずれの場合でも、ガンデジタルプロセッサ３０５用の構成は、Ｘ線供給源１００によって生成される任意の放射線から安全な環境に記憶される。毎回構成をガンコントローラに送信する追加の理由は、ガンコントローラ内のフラッシュメモリを再プログラミングする必要のないオンザフライ構成である。それにもかかわらず、多くの場合、プロセッサ３０５はメモリ３０６も含む。いくつかの例では、このメモリ３０６を保護するために放射線遮蔽が追加される。

【0071】

さらに、システムコントローラ２００は、供給源１００を動作させるためのいくつかの他のドライバおよび監視装置を含む。具体的には、標的アセンブリ５００からの標的電流を検出する標的電流受信機２２０を含む。システムデジタルプロセッサ２１０が磁気フォーカスレンズ７００の動作を制御することを可能にする磁気レンズドライバ２２２も含まれる。さらに、ビームステアリングおよび成形システムドライバ２２４は、システムデジタルプロセッサ２１０がビームステアリングおよび成形システム６００を制御することを可能にする。真空ドライバ２３２により、システムデジタルプロセッサは、真空を維持するために真空生成器、例えばイオンポンプ１１６に電力を供給することができる。これは、その真空ポンプからアナログフィードバックも受信する。

【0072】

システムデジタルプロセッサ２１０は、高電圧生成器ドライバ２２６を介して高電圧生成器１１６を制御する。これは、電源２２８も含む。

【0073】

高電圧生成器２１６において、高電圧乗算器１７０は、ガンコントローラ３００に供給される高電圧を生成するために使用される。さらに、絶縁変圧器１７２は、電源２２８から受け取った電力をガンコントローラ３００に供給する。この変圧器は、システムコントローラ２００の電源２２８をガンコントローラ３００が動作する高電位から絶縁する。

【0074】

いくつかの例では、絶縁変圧器１７２は使用されない。代わりに、高電圧乗算器によって供給される高電圧電力から電力が取り入れられる。しかしながら、別個の絶縁変圧器１７２は、高電圧乗算器からの高電圧出力なしにガンコントローラ３００がそのガンデジタルプロセッサ３０５と共に給電され得るという利点を提供する。

【0075】

ガンコントローラ３００上で、ガンデジタルプロセッサ３０５は、電子ビームの形成に関連する構成要素を制御する。具体的には、フィラメントヒータおよびドライバ３１２は、フィラメント１２６を加熱するための電力を供給する。フィラメントＵ／Ｉ感知モジュール３１４は、フィラメント１２６の動作を監視し、ガンデジタルプロセッサ３０５にフィードバックを提供する。

【0076】

サプレッサ電圧コントローラ３１６は、サプレッサ電極１２７の電位を制御する。第１のアノード電圧コントローラ３１８は、デジタルプロセッサ３０５が第１のアノード１４０の電圧を調整することを可能にする。ガンデジタルプロセッサ３０５は、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗを制御するソースコイルドライバ３１０を介して電子ビームの操縦を制御する。

【0077】

双方向光ファイバリンク１８０は、システムコントローラ２００のシステムデジタルプロセッサ２１０とガンコントローラ３００のガンデジタルプロセッサ３０５との間の通信を提供する。光ファイバリンクは、システムコントローラ光電子インターフェース２３０とガンコントローラ光電子インターフェース３２０との間に維持される。一般に、光ファイバリンクは、１つまたは複数、典型的には２つ以上の光ファイバを備える。好ましくは、これらはマルチモード光ファイバであるが、シングルモードファイバを使用することができる。一方、光電子インターフェース２３０、３３０の各々は、光ファイバを介した送信のための情報を光学的に符号化するダイオードレーザを含む送信機を備える。さらに、各光電子インターフェース２３０、３３０は、他のレーザダイオードからの変調光を検出して、その光をシステムデジタルプロセッサ２１０およびガンデジタルプロセッサ３０５用の電子信号に復号する受信機、すなわち典型的にはフォトダイオードを含む。

【0078】

動作中、ガンデジタルプロセッサ３０５は、フィラメント１２６、サプレッサ電極１２７、第１のアノード１４０、およびエミッタステアリングコイル１３２の動作を、光学リンク１８０を介してシステムデジタルプロセッサに報告する。一般に、ガンデジタルプロセッサ３０５は、ステータスビット（過電流、システムの健全性）、温度、供給電圧、供給電流を送信する。一方、システムデジタルプロセッサ２１０は、以下の情報、すなわち、インターロック状態（緊急ビーム消灯用）、ソフトウェアウォッチドッグ信号、すべてのサブシステムのイネーブル－ビット、およびすべての要求された電圧および電流（ウェーネルト、第１のアノード１４０、フィラメント、ソースコイル）をガンデジタルプロセッサに通信している。

【0079】

始動動作中、ガンデジタルプロセッサ３０５は、絶縁変圧器１７２を介してシステムコントローラから電力を受け取り、その光電子インターフェース３２０を介して光ファイバリンク１８０を介して受け取った構成を直ちに探し始める。結果として、始動中に、システムデジタルプロセッサ２１０は、そのシステムメモリ２１２に記憶されたガンプロセッサ構成２１４を読み取り、それを光ファイバリンク１８２を介してガンデジタルプロセッサ３０５に送信するために光電子インターフェース２３０に転送する。現在の例では、ガンデジタルプロセッサ３０５はＦＰＧＡであり、プロセッサ３０５は、リセット後に非同期クロック設定ビットストリームを受信する「スレーブシリアル」にプログラムされるように設定されている。

【0080】

ガンコントローラにはウォッチドッグ３２２も含まれる。これは、システムコントローラ２００によって送信される周期的なキープアライブクロック信号について光ファイバリンクを介した通信を監視する。５ミリ秒未満などの設定されたタイムアウト期間が経過してもウォッチドッグ３２２がクロックを検出できなかった場合、ウォッチドッグ３２２は、ガンデジタルプロセッサをリセットする。

【0081】

リセット中、ガンデジタルプロセッサ３０５の出力ピンは指定された状態を有する。ＦＰＧＡは、典型的には、リセット中にすべてのピンを高く引っ張る。ガン制御電子機器は、リセット中に電子ビーム、フィラメントヒータおよびステアリングコイルをオフにするように実装される。

【0082】

ガンデジタルプロセッサ３０５は、ソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗを制御する。より詳細には、現在の実施態様では、システムデジタルプロセッサ２１０は、標的電流受信機２２０を介して標的電流を監視する。この標的電流情報は、別個のソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗへの駆動電流を決定するために使用される。次いで、これらの所望の駆動電流は、光ファイバリンク１８０を介してガンデジタルプロセッサ３０５に中継される。次いで、ガンデジタルプロセッサは、これらの電流設定を使用してソースコイル１３２Ｎ、１３２Ｓ、１３２Ｅ、１３２Ｗを制御して、動作中にアパーチャを通して標的にビームを向ける。

【0083】

しかしながら、他の実施形態では、標的電流情報はガンデジタルプロセッサに送信され、ガンデジタルプロセッサは次に異なるコイルの駆動電流を決定する。

【0084】

図３は、システムデジタルプロセッサ２１０とガンデジタルプロセッサ３０５との間の通信を示す。

【0085】

より詳細には、リセット中、システムデジタルプロセッサ２１０によって、この例では２つの光ファイバＦ１、Ｆ２を備える光ファイバリンク１８０を介してガンデジタルプロセッサ３０５に通信は送信されていない。結果として、ステップ６１０において１秒などの所定のタイムアウト期間を待った後、ガンデジタルプロセッサ３０５は自己リセットを実行し、次いでステップ６１２において構成を待つ。

【0086】

構成中、第１のファイバＦ１はクロックを送信し、第２のファイバＦ２は、ガンデジタルプロセッサ３０５用のガン構成２１４を符号化するビットストリームを送信する。この通信中、ガンデジタルプロセッサ３０５は、ステップ６１４においてその構成を受信し、次いでその構成を実行する。

【0087】

接続された通常動作状態の間、ファイバＦ１およびＦ２は、ガンデジタルプロセッサ３０５にデータストリームを送信し、第３のファイバＦ３は、ガン構成２１４によって提供された動作に従って、ガンデジタルプロセッサ３０５からシステムデジタルプロセッサ２１０にデータストリームを搬送する。

【0088】

他の例では、１つのファイバのみが使用される。Ｆ１（クロック）およびＦ２（データ）の代わりに、規格ＲＳ２３２またはＲＳ４８５通信のような所定のビットレートおよびプロトコルのＦ１のみが存在する。

【0089】

次に、後続のリセット段階中に、タイムアウト６１６を経過してもシステムデジタルプロセッサから信号が受信されない場合、ガンデジタルプロセッサ３０５は、別の自己リセットを行い、ステップ６１８において構成を待つ。

【0090】

図４は、ガンコントローラの詳細を示す概略ブロック図である。
双方向光ファイバリンク１８０は、図示の例では、３つのファイバＦ１、Ｆ２、Ｆ３を備える。これらは、光学／電子モジュール３２０で終端する。現在の例では、システム機能は、ファイバからのデータがメモリ３０６に直接書き込まれる直接メモリアクセスと同様である。同時に、メモリの内容がガンデジタルプロセッサ３０５からシステムコントローラ２００に送られる。

【0091】

ガン電源３４０は、絶縁変圧器１７２から２０ボルトＡＣを受け取る。次いで、これは、ガンコントローラ３００の動作のために１２ボルトＤＣおよび３．３ボルトＤＣを生成する。

【0092】

アナログインターフェースユニット３４２は、ガンデジタルプロセッサ３０５と、ソースコイルドライバアレイ３１０、フィラメントヒータ／ドライバ３１２、フィラメント感知ユニット３１４、第１のアノード電圧コントローラ３１８およびサプレッサ電圧コントローラ３１６を含むアナログ構成要素との間のインターフェースとして機能する。具体的には、この動作のために、アナログインターフェース３４２は、いくつかのアナログデジタル変換器の段３４４と、いくつかのデジタルアナログ変換器の段３４６とを含む。

【0093】

ソースコイルドライバアレイ３１０は、北コイル１３２Ｎを駆動するための北コイルドライバ３４８と、南コイル１３２Ｓを駆動するための南コイルドライバ３５０と、東コイル１３２Ｅを駆動するための東コイルドライバ３５２と、西コイル１３２Ｗを駆動するための西コイルドライバ３５４とを含む。これらのコイルドライバ３４８～３５４の各々は、デジタルアナログ変換器段３４６から別個の電流選択信号を受信する。これらの選択信号は、それぞれのドライバ／コイル対の電流レベルを設定するために使用される。

【0094】

フィラメントヒータ／ドライバ１３２は、ＤＣ／ＤＣ変換器３５６を含む。これは、ガン電源３４０から１２ＶＤＣを受け取る。デジタルアナログ段３４６によって提供される電圧選択信号は、ＤＣ／ＤＣ変換器３５６によって生成された電圧を設定し、それによってフィラメント１２６への駆動電流を制御する。

【0095】

フィラメントＵ／Ｉ感知ユニット３１４は、電流センサ３５８および電圧センサ３６０を含む。これらは、アナログデジタル変換器段３４４によってデジタル化される電流感知信号および電圧感知信号を生成し、それにより、フィラメント１２６の電流および電圧（ＤＣ／ＤＣ変換器３５６によって生成される）をガンデジタルプロセッサ３０５によって監視することができる。さらに、プロセッサ３０５は、ここでフィラメント内で散逸される電力を監視し、その情報を使用してフィラメント温度を間接的に推定することができる。

【0096】

一例では、ガンデジタルプロセッサは、特に経時的に、フィラメント１２６の両端の電圧およびフィラメント１２６を通る電流を監視する。この情報から、フィラメント１２６の抵抗、特に経時的なその抵抗の変化を監視して、フィラメント１２６の摩耗および現在の状態を評価する。多くの例では、この情報は、そのフィラメントを最適に制御してその長期動作および動作寿命を改善するためにさらに使用される。これは、タングステンフィラメントが使用される場合に特に有用であり得る。

【0097】

第１のアノード電圧コントローラ３１８は、ＤＣ／ＤＣ変換器３６２を有する。デジタルアナログ段３４６からの電圧選択信号は、ガンデジタルプロセッサ３０５が第１のアノード１４０に印加される電圧を設定することを可能にする。電圧感知信号は、ガンデジタルプロセッサ３０５がアナログデジタル変換器段３４４を介して第１のアノード１４０の実際の電圧を監視することを可能にする。

【0098】

また、サプレッサ電圧コントローラ３１６は、サプレッサ電極１２７に印加される電圧を生成するＤＣ／ＤＣ変換器３６４を含む。電圧感知信号は、ガンデジタルプロセッサ３０５がアナログデジタル変換器段３４４を介してサプレッサ１２７の実際の電圧を監視することを可能にする。

【0099】

ガンコントローラ３００はまた、絶縁変圧器１７２の出力によって供給される電圧を読み取り、公称２０ＶＡＣへの電圧を調整するためにシステムコントローラ２００の電源２２８にフィードバック制御を提供する。ガンコントローラ内の負荷が（コイル電流を変更し、異なる電力でフィラメントを加熱することによって）変化すると、この供給電圧も負荷の変化と共に変化する。アナログインターフェース３４２は、絶縁変圧器１７２からの電圧をサンプリングし、デジタル化された電圧をガンデジタルプロセッサ３０５に報告し、ガンデジタルプロセッサは電圧読み取り値をシステムコントローラ２００に送り返す。次に、システムコントローラ２００は、ガンコントローラ３００からのフィードバックがガンコントローラの電源が所望の電圧にあることを示すまで、電源２２８から絶縁変圧器１７２への電力出力を調整する。

【0100】

本実施形態では、電源２２８は、絶縁変圧器にパルス幅変調を実施する。電力が供給される「オン時間」は、ガンコントローラ３００からの電力需要に応じて変更される。より詳細には、電源２２８は、持続時間ｔ１の間ＡＣの正相で電力をオンにし、持続時間ｔ２の間オフにし、持続時間ｔ１の間負相で電力をオンにし、持続時間ｔ２の間オフにする。電源は、所望の出力電力および電圧を達成するようにｔ１／（ｔ１＋ｔ２）の比を制御し、所望のスイッチング周波数を達成するように（ｔ１＋ｔ２）を制御する。同じスイッチング周波数において、ｔ１が大きくなるにつれて、ｔ２は同じ量だけ小さくなる。

【0101】

本発明は、その好ましい実施形態を参照して特に示され説明されてきたが、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更がなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】