特開 2025-14418 蛍光Ｘ線分析装置および電源装置

(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】P2025014418

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】蛍光Ｘ線分析装置および電源装置

(51)【国際特許分類】

   H05G 1/54 20060101AFI20250123BHJP

   H05G 1/34 20060101ALI20250123BHJP

   G01N 23/223 20060101ALI20250123BHJP

【ＦＩ】

H05G1/54 V

H05G1/34 E

G01N23/223

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023116947

(22)【出願日】2023-07-18

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(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】鵜飼 洋平

【テーマコード（参考）】

2G001

4C092

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA04

2G001CA01

2G001EA03

2G001FA20

4C092AA01

4C092AB12

4C092AC08

4C092CC03

4C092CE12

4C092CF16

4C092CH02

4C092DD20

4C092EE03

(57)【要約】

【課題】Ｘ線を発生する装置において、ツェナーダイオードにおいて管電流がリークすることを抑制することである。
【解決手段】蛍光Ｘ線分析装置（１０００）は、一次Ｘ線（１０）を照射するＸ線管球（２００）と、フィラメント電流を供給する第１電源（１１０）と、管電圧を印加する第２電源（１２０）と、電力線に接続される第１ダイオード（Ｄ３３）と、接地端子に接続されたツェナーダイオード（Ｄ３４）と、出力端子、反転入力端子、および非反転入力端子を有するオペアンプ（Ｍ７）とを備える。非反転入力端子は、電力線に接続され、出力端子は、第２端子および反転入力端子に接続される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィラメントおよびターゲットを含み、試料に一次Ｘ線を照射するＸ線管球と、
前記試料から発生する二次Ｘ線を検出する検出器と、
電力線を介して前記フィラメントにフィラメント電流を供給する第１電源と、
前記ターゲットに管電圧を印加する第２電源と、
第１端子と第２端子とを有し、前記電力線上に前記第１端子が接続された第１ダイオードと、
第３端子と第４端子とを有し、前記第２端子に前記第３端子が接続され、前記第４端子が接地端子に接続されたツェナーダイオードと、
出力端子、反転入力端子、および非反転入力端子を有するオペアンプとを備え、
前記非反転入力端子は、前記電力線に接続され、
前記出力端子は、前記第２端子および前記反転入力端子に接続される、蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項2】

第５端子と第６端子とを有し、前記電力線上に前記第５端子が接続された第２ダイオードをさらに備え、
前記第６端子は、前記第３端子および前記出力端子に接続され、
前記第１端子は、アノードであり、
前記第２端子は、カソードであり、
前記第５端子は、カソードであり、
前記第６端子は、アノードであり、
前記ツェナーダイオードは、双方向ツェナーダイオードである、請求項１に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項3】

前記電力線に一方端が接続され、他方端が接地端子と接続された第１キャパシタをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項4】

前記第１ダイオードに対して並列に接続された第２キャパシタをさらに備える、請求項１または請求項２記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項5】

前記非反転入力端子および前記出力端子の少なくとも一方に設けられたフィルタ回路をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項6】

前記出力端子に接続されたクランプ回路をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の蛍光Ｘ線分析装置。

【請求項7】

フィラメントおよびターゲットを含むＸ線管球に電流を供給する電源装置であって、
電力線を介して前記フィラメントにフィラメント電流を供給する第１電源と、
前記ターゲットに管電圧を印加する第２電源と、
第１端子と第２端子とを有し、前記電力線上に前記第１端子が接続された第１ダイオードと、
第３端子と第４端子とを有し、前記第２端子に前記第３端子が接続され、前記第４端子が接地端子に接続されたツェナーダイオードと、
出力端子、反転入力端子、および非反転入力端子を有するオペアンプとを備え、
前記非反転入力端子は、前記電力線に接続され、
前記出力端子は、前記第２端子および前記反転入力端子に接続される、電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蛍光Ｘ線分析装置および電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、試料にＸ線を照射して試料の分析を行う蛍光Ｘ線分析装置が知られている。特許文献１（国際公開第２０１８／００２９７７号）には、互いに間隔を隔てて配置されたフィラメントとターゲットとがＸ線管球内に配置されていることが記載されている。特許文献１の分析装置は、フィラメントとターゲットとの間に管電圧を印加することにより管電流を生じさせ、ターゲットへの熱電子の衝突によりＸ線を発生させる。

【0003】

ターゲットへの熱電子の衝突によって生じたＸ線は「一次Ｘ線」と称される。固体、粉粒体または液体の試料に一次Ｘ線が照射され、この一次Ｘ線の照射によって試料から蛍光Ｘ線が放出される。蛍光Ｘ線を用いる分析装置では、放出された蛍光Ｘ線を分光器で検出することによって、その試料に含まれる元素の定性分析または定量分析が行われる。

【0004】

特許文献１の分析装置は、ターゲットに高電圧を印加する管電圧制御回路と、フィラメントに一定の電流を供給するフィラメント電流制御回路とを有する。管電圧制御回路は、ターゲットの電位が目標の管電圧値と乖離しないようにフィードバック制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１８／００２９７７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような分析装置では、高電圧の印加によって意図せずに放電が発生してしまった場合に備えて、保護回路としてツェナーダイオードが設けられ得る。ツェナーダイオードは、ツェナー電圧を上回る放電が発生したときには、放電電流を接地端子へと流し、分析装置内の回路を保護する。

【0007】

しかしながら、ツェナーダイオードでは、その特性上、ツェナー電圧よりも小さい逆電圧が印加されているときに「逆電流」と呼ばれるリーク電流が発生してしまう。このため、一次Ｘ線を発生させるために管電圧を印加し、当該管電圧の印加によって管電流が流れている期間において、ツェナーダイオードではリーク電流が発生してしまう。管電流制御回路は、リーク電流の影響を受けた後の電流値を入力としてフィードバック制御を行うため、Ｘ線分析装置では、フィードバック制御のための入力値としての管電流値と、実際に管球に流れる管電流値との間に乖離が生じてしまう場合があった。

【0008】

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、フィラメントおよびターゲットに管電圧を印加してＸ線を発生させる蛍光Ｘ線分析装置において、放電保護用のツェナーダイオードにおける管電流のリークを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示のある局面に従う蛍光Ｘ線分析装置は、フィラメントおよびターゲットを含み、試料に一次Ｘ線を照射するＸ線管球と、試料から発生する二次Ｘ線を検出する検出器と、電力線を介してフィラメントにフィラメント電流を供給する第１電源と、ターゲットに管電圧を印加する第２電源と、第１端子と第２端子とを有し、電力線上に第１端子が接続された第１ダイオードと、第３端子と第４端子とを有し、第２端子に第３端子が接続され、第４端子が接地端子に接続されたツェナーダイオードと、出力端子、反転入力端子、および非反転入力端子を有するオペアンプとを備える。非反転入力端子は、電力線に接続され、出力端子は、第２端子および反転入力端子に接続される。

【0010】

本開示の他の局面に従う電源装置は、フィラメントおよびターゲットを含むＸ線管球に電流を供給する電源装置である。電源装置は、電力線を介してフィラメントにフィラメント電流を供給する第１電源と、ターゲットに管電圧を印加する第２電源と、第１端子と第２端子とを有し、電力線上に第１端子が接続された第１ダイオードと、第３端子と第４端子とを有し、第２端子に第３端子が接続され、第４端子が接地端子に接続されたツェナーダイオードと、出力端子、反転入力端子、および非反転入力端子を有するオペアンプとを備える。非反転入力端子は、電力線に接続され、出力端子は、第２端子および反転入力端子に接続される。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、フィラメントおよびターゲットに管電圧を印加してＸ線を発生させる蛍光Ｘ線分析装置において、放電保護用のツェナーダイオードにおける管電流のリークを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】蛍光Ｘ線分析装置の電源装置およびＸ線管球を概略的に示す図である。

【図2】保護回路の等価回路図である。

【図3】オペアンプの電源を説明するための回路図である。

【図4】比較例における電源装置における端子Ｔ１から端子Ｔ２までの間の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［実施の形態］
本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一の符号を付して、その説明は原則的に繰り返さない。

【0014】

＜電源装置およびＸ線管球の構成＞
図１は、蛍光Ｘ線分析装置１０００の電源装置１００およびＸ線管球２００を概略的に示す図である。蛍光Ｘ線分析装置１０００は、たとえば、エネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ:Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer）である。本実施の形態においては、一次Ｘ線を発生させる電源装置１００が蛍光Ｘ線分析装置１０００に適用される例を説明する。

【0015】

図１に示されるように、蛍光Ｘ線分析装置１０００は、電源装置１００、Ｘ線管球２００、および検出器３００を有する。電源装置１００は、Ｘ線管球２００に対して電圧を印加し、一次Ｘ線１０を励起する。一次Ｘ線１０は試料Ｓに照射される。一次Ｘ線１０が照射された試料Ｓは、蛍光Ｘ線２０を放出する。試料Ｓから放出された蛍光Ｘ線２０は、一次Ｘ線に対して「二次Ｘ線」と称される。検出器３００は、蛍光Ｘ線２０を検出する。これにより、蛍光Ｘ線分析装置１０００は、試料Ｓの定量分析または定性分析を行うことができる。

【0016】

Ｘ線管球２００は、ターゲットＴｇ１と、フィラメントＦ１とを有する。ターゲットＴｇ１は陽極であり、フィラメントＦ１は陰極である。Ｘ線管球２００内においてターゲットＴｇ１とフィラメントＦ１とは、互いに間隔を隔てて配置されている。電源装置１００は、フィラメント電源部１１０と、高圧電源部１２０と、管電流制御部１３０とを備える。

【0017】

フィラメント電源部１１０は、フィラメントＦ１の両端に電圧を印加して、フィラメントＦ１を加熱する。以下では、フィラメント電源部１１０の電圧印加によって供給される電流を「フィラメント電流」と称する。高圧電源部１２０は、ターゲットＴｇ１およびフィラメントＦ１に高電圧を印加する。以下では、高圧電源部１２０によって印加される高電圧を「管電圧」と称する。管電流制御部１３０は、電力線Ｌ４に流れる電流値に基づいて、フィラメント電源部１１０の出力を調整するフィードバック制御を行う。

【0018】

Ｘ線管球２００内では、フィラメント電源部１１０によるフィラメントＦ１の加熱によって、熱電子が発生する。高圧電源部１２０によってフィラメントＦ１とターゲットＴｇ１との間に管電圧が印加されることにより、熱電子はターゲットＴｇ１に衝突する。これにより、一次Ｘ線１０が励起される。

【0019】

図１に示されるように、フィラメント電源部１１０は、電力線Ｌ１と電力線Ｌ１Ａとを介してフィラメントＦ１と接続されている。電力線Ｌ１は、フィラメントＦ１の一方端と接続され、電力線Ｌ１Ａは、フィラメントＦ１の他方端と接続されている。フィラメント電源部１１０の端子Ｔ１，Ｔ１Ａは、電力線Ｌ１，Ｌ１Ａとそれぞれ接続されている。電源装置１００の端子Ｔ２，Ｔ２Ａは、フィラメントＦ１と接続されている。接続点Ｃｐ１は、端子Ｔ１および端子Ｔ２の接続点と、端子Ｔ１Ａおよび端子Ｔ２Ａの接続点との間の接続点である。接続点Ｃｐ１と、端子Ｔ１および端子Ｔ２の接続点との間には、抵抗Ｒ３２２が接続されている。接続点Ｃｐ１と、端子Ｔ１Ａおよび端子Ｔ２Ａの接続点との間には、抵抗Ｒ３１６が接続されている。一例では、抵抗Ｒ３１６，Ｒ３２２の抵抗値は１００Ωであり、定格電力は０．５Ｗである。電力線Ｌ４の一方端は、接続点Ｃｐ１に接続され、電力線Ｌ４の他方端は、抵抗を介して接地端子ＧＮＤと接続されている。なお、電力線Ｌ４の一方端は、接続点Ｃｐ１ではなく、端子Ｔ１および端子Ｔ２の接続点または端子Ｔ１Ａおよび端子Ｔ２Ａの接続点のいずれか一方に接続されていてもよい。

【0020】

電力線Ｌ１には、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に保護回路Ｐ１が接続されている。同様に、電力線Ｌ１Ａには、端子Ｔ１Ａと端子Ｔ２Ａとの間において保護回路Ｐ１Ａが接続されている。保護回路Ｐ１，Ｐ１Ａは、後述するツェナーダイオードを有する。

【0021】

これにより、Ｘ線管球２００内で意図しない放電が発生した場合においても、保護回路Ｐ１，Ｐ１Ａによって、放電によって発生した過電圧からフィラメント電源部１１０、および管電流制御部１３０を保護することができる。なお、高圧電源部１２０の制御部と管電流制御部１３０とが同一の基板上に実装されている場合、保護回路Ｐ１，Ｐ１Ａは、放電によって発生した過電圧から高圧電源部１２０も保護できる。

【0022】

高圧電源部１２０は、変圧器、整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管球２００に印加する高電圧を発生させる。図１に示されるように、高圧電源部１２０は、電力線Ｌ３を介してターゲットＴｇ１と接続される。また、高圧電源部１２０は、電力線Ｌ５を介して接地端子ＧＮＤと接続されている。

【0023】

フィラメント電源部１１０は、Ｘ線管球２００のフィラメントＦ１にフィラメント電流を供給し、管電流を調整する。管電流制御部１３０は、電力線Ｌ４を流れる管電流を抵抗で検出して電圧に変換し、アンプＡｍ１によって増幅させて、電力線Ｌ４に流れる管電流値を検出する。管電流制御部１３０は、検出された管電流値をフィラメント電流制御部１１１へと送信する。電力線Ｌ４に流れる管電流は、抵抗と接地端子ＧＮＤを介して電力線Ｌ５から高圧電源部１２０へと戻る。なお、管電流制御部１３０によってフィラメント電流制御部１１１へと送信される管電流値は、予め定められたフィラメント電流の上限値および下限値に基づいて、有効か否かが定められてもよい。なお、管電流制御部１３０において、アンプＡｍ１の出力側にエラーアンプが配置され得る。

【0024】

フィラメント電流制御部１１１は、管電流制御部１３０によって検出された管電流値に応じてフィラメント電流の出力を制御する。このように、本実施の形態の蛍光Ｘ線分析装置１０００では、電力線Ｌ４を流れる管電流値に基づいて、フィラメント電流のフィードバック制御が行われている。なお、フィラメント電源部１１０は、本開示における「第１電源部」に対応し得る。高圧電源部１２０は、本開示における「第２電源部」に対応し得る。

【0025】

＜電気回路の構成＞
図２は、保護回路Ｐ１の等価回路図である。図２を参照して、電源装置１００は、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間において、保護回路Ｐ１として、キャパシタＣ３２～Ｃ３９と、ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ３５と、ツェナーダイオードＤ３４と、オペアンプＭ７と、抵抗Ｒ３１～Ｒ３３とを備える。保護回路Ｐ１Ａは、図２に示される保護回路Ｐ１と同様の構成を有する。そのため、以下では、保護回路Ｐ１Ａについての説明を繰り返さない。

【0026】

図２に示されるように、電力線Ｌ１は、端子Ｔ１と端子Ｔ２とを接続する。キャパシタＣ３２～Ｃ３７の各々の一方端は、電力線Ｌ１と接続されている。また、キャパシタＣ３２～Ｃ３７の各々の他方端は、接地端子ＧＮＤと接続されている。これにより、電源装置１００では、意図しない高電圧の放電の発生によって電力線Ｌ１に放電電流が流れる場合に、キャパシタＣ３２～Ｃ３７によって、電圧の上昇を抑えることができる。図２の例では、キャパシタＣ３２～Ｃ３７の数は、６個である。なお、電圧の上昇を抑える目的で設けられるキャパシタＣ３２～Ｃ３７の静電容量値の合計は、管電流制御部１３０の制御への影響が生じることのない静電容量以下であることが望ましい。

【0027】

一例では、キャパシタＣ３２，Ｃ３３の静電容量は１００ｐＦであり、定格電圧は１００Ｖである。キャパシタＣ３４，Ｃ３５の静電容量は２２００ｐＦであり、定格電圧は１００Ｖである。キャパシタＣ３６，Ｃ３７の静電容量は０．０１μＦであり、定格電圧は２５０Ｖである。このように、本実施の形態では、高電圧の放電に伴う電圧の上昇を抑える目的で６個のキャパシタＣ３２～Ｃ３７が設けられている。なお、キャパシタＣ３２～Ｃ３７の各々は、本開示における「第１キャパシタ」に対応し得る。

【0028】

電源装置１００は、ショットキーダイオードＤ３３を有する。ショットキーダイオードＤ３３は、端子Ｅ１と端子Ｅ２とを有する。図２の例において、端子Ｅ１はアノードであり、端子Ｅ２はカソードである。端子Ｅ１は、電力線Ｌ１に接続されている。端子Ｅ２は、ツェナーダイオードＤ３４と接続されている。

【0029】

なお、ショットキーダイオードＤ３３は、本開示における「第１ダイオード」に対応し得る。ショットキーダイオードＤ３３の端子Ｅ１は、本開示における「第１端子」に対応し得る。ショットキーダイオードＤ３３の端子Ｅ２は、本開示における「第２端子」に対応し得る。

【0030】

本実施の形態において、ツェナーダイオードＤ３４は、双方向ツェナーダイオードである。すなわち、ツェナーダイオードＤ３４は、対向して配置された２つのツェナーダイオードを有している。ツェナーダイオードＤ３４は、端子Ｅ３と端子Ｅ４とを有する。ツェナーダイオードＤ３４の端子Ｅ３は、ショットキーダイオードＤ３３の端子Ｅ２と接続されている。端子Ｅ４は、接地端子ＧＮＤと接続されている。ツェナーダイオードＤ３４の端子Ｅ３は、本開示における「第３端子」に対応し得る。ツェナーダイオードＤ３４の端子Ｅ４は、本開示における「第４端子」に対応し得る。本実施の形態において、ツェナーダイオードＤ３４は、より具体的には、過渡電圧抑制（Transient-Voltage Suppression：ＴＶＳ）ダイオードである。

【0031】

電源装置１００は、ショットキーダイオードＤ３３に加えて、ショットキーダイオードＤ３１を有する。ショットキーダイオードＤ３１は、端子Ｅ５と端子Ｅ６とを有する。図２の例において、端子Ｅ５はカソードであり、端子Ｅ６はアノードである。なお、ショットキーダイオードＤ３１は、本開示における「第２ダイオード」に対応し得る。ショットキーダイオードＤ３１の端子Ｅ５は、本開示における「第５端子」に対応し得る。ショットキーダイオードＤ３１の端子Ｅ６は、本開示における「第６端子」に対応し得る。また、ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３は、ファストリカバリーダイオード（ＦＲＤ：Fast Recovery Diode）など他の種類のダイオードであってもよい。

【0032】

図２に示されるように、本実施の形態における電源装置１００では、アノードおよびカソードの方向が互いに逆方向となるようにショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３が並列に接続されている。Ｘ線管球２００内にて意図しない放電が発生した場合、いずれの極性の放電電流が電力線Ｌ１に流れるかは判断できない。そのため、図２に示されるように、電力線Ｌ１に対してアノードおよびカソードの方向が互いに逆方向となるショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３が並列に接続されていることによって、放電電流の極性がいずれの方向であっても、電力線Ｌ１から、ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３のいずれかを介して、ツェナーダイオードＤ３４へと放電電流を流すことができる。

【0033】

本実施の形態において、電源装置１００は、ボルテージフォロワ回路を構成するためのオペアンプＭ７を有する。オペアンプＭ７は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有しており、電力線Ｌ１と接続ノードＮ１０との間に接続されている。接続ノードＮ１０は、ショットキーダイオードＤ３３とツェナーダイオードＤ３４との間の接続ノードである。

【0034】

オペアンプＭ７の出力端子は、直列接続された抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介して、接続ノードＮ１０に接続されている。オペアンプＭ７の非反転入力端子は、抵抗Ｒ３３を介して電力線Ｌ１に接続されている。また、オペアンプＭ７の出力端子は、オペアンプＭ７の反転入力端子にも接続されている。抵抗Ｒ３１，Ｒ３２は、オペアンプＭ７を保護するために設けられている。一例では、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の抵抗値は１００Ωであり、定格電力は０．５Ｗである。

【0035】

抵抗Ｒ３２とオペアンプＭ７の出力端子との間には、ショットキーダイオードＤ３２，Ｄ３５によって、クランプ回路が形成されている。図３は、オペアンプＭ７の電源を説明するための回路図である。オペアンプＭ７のプラス電源端子には、＋１５Ｖの直流電源が接続されている。オペアンプＭ７のマイナス電源端子には、－５Ｖの直流電源が接続されている。なお、オペアンプＭ７のプラス電源端子およびマイナス電源端子の電圧値は、一例であって、他の電圧値であってもよい。

【0036】

オペアンプＭ７の電源ラインには、キャパシタＣ４８，Ｃ４９，Ｃ５０，Ｃ５１および抵抗Ｒ３７，Ｒ３８が接続されている。キャパシタＣ４８，Ｃ４９，Ｃ５０，Ｃ５１は、いわゆるバイパスコンデンサである。一例では、キャパシタＣ４９，Ｃ５０の静電容量は０．１μＦであり、定格電圧は１００Ｖである。キャパシタＣ４８，Ｃ５１の静電容量は４．７μＦであり、定格電圧は５０Ｖである。キャパシタＣ４８～Ｃ５１、抵抗Ｒ３７，Ｒ３８が設けられていることにより、オペアンプＭ７の電源ラインに発生するノイズを低減することができる。また、キャパシタＣ４８～Ｃ５１およびショットキーダイオードＤ３２，Ｄ３５は、オペアンプＭ７の出力端子の電圧上昇を抑制し、オペアンプＭ７を保護する。

【0037】

図２に戻り、上述にて説明したように、オペアンプＭ７の出力端子は、オペアンプＭ７の反転入力端子と接続されている。オペアンプＭ７はボルテージフォロワ回路として機能することから、オペアンプＭ７の出力電圧は、非反転入力端子からの入力電圧と同電位となる。

【0038】

これにより、オペアンプＭ７の出力端子と接続されているショットキーダイオードＤ３３の端子Ｅ２における電位と、オペアンプＭ７の入力端子に接続されている電力線Ｌ１の電位差がゼロに近い値となる。同様に、オペアンプＭ７の出力端子と接続されているショットキーダイオードＤ３１の端子Ｅ６における電位と、オペアンプＭ７の入力端子に接続されている電力線Ｌ１の電位差がゼロに近い値となる。ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３では、アノード電圧とカソード電圧に差が生じているときに電流が流れる。本実施の形態では、オペアンプＭ７によって、ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３のアノード電圧とカソード電圧の差がゼロに近づく。

【0039】

これにより、放電が発生せずに、一次Ｘ線を発生させるための管電圧の印加により、管電流が流れている期間において、ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３を流れる電流値は、ゼロに近い値となる。図４は、比較例における電源装置１００Ｚにおける端子Ｔ１から端子Ｔ２までの間の回路図である。比較例の電源装置１００Ｚでは、オペアンプＭ７によるボルテージフォロワ回路が設けられておらず、ツェナーダイオードＤ３４が直接的に電力線Ｌ１に接続されている。

【0040】

比較例では、一次Ｘ線１０を発生させるために管電圧を印加して、管電流が流れている期間において、ツェナーダイオードＤ３４にツェナーダイオードＤ３４の動作電圧以下の電圧が印可され続け、電力線Ｌ１に流れる管電流の一部がリーク電流として接地端子ＧＮＤへと流れ込んでしまう。その結果、比較例では、リーク電流の発生により、実際に管球に流れる管電流値と、フィードバック制御の入力として用いられる電流値（電力線Ｌ４に流れる電流値）との間に差が生じてしまう。

【0041】

一方で、図２の本実施の形態の電源装置１００では、一次Ｘ線１０を発生させるために管電圧を印加して管電流が流れている期間において、オペアンプＭ７で形成されるボルテージフォロワ回路によって、ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３の両端子の電位差がゼロに近づく。すなわち、電力線Ｌ１からショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３を介してツェナーダイオードＤ３４へと流れ込む電流値は、ゼロに近づく。これにより、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤ３４において管電流がリークしてしまうことを抑制できる。

【0042】

キャパシタＣ３８は、電力線Ｌ１とツェナーダイオードＤ３４との間において、ショットキーダイオードＤ３３に対して並列に接続されている。より具体的には、キャパシタＣ３８の一方端は、電力線Ｌ１と接続され、キャパシタＣ３８の他方端は、接続ノードＮ１０を介してツェナーダイオードＤ３４の端子Ｅ３と接続されている。

【0043】

これにより、電源装置１００では、放電の発生によりショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３に放電電流が流れ込んでくる場合、電力線Ｌ１からツェナーダイオードＤ３４へと放電電流が流れる経路としてキャパシタＣ３８によって一時的な経路が形成される。放電電流は、基本的には、ショットキーダイオードＤ３１またはショットキーダイオードＤ３３を流れる。キャパシタＣ３８は、ショットキーダイオードＤ３１またはショットキーダイオードＤ３３が導通するまでの間に電力線Ｌ１からツェナーダイオードＤ３４へと放電電流が流れる経路として設けられる。なお、キャパシタＣ３８は、本開示における「第２キャパシタ」に対応し得る。

【0044】

＜応答速度について＞
本実施の形態において、オペアンプＭ７から構成されるボルテージフォロワ回路の応答速度は、所定の範囲内に調整される。ボルテージフォロワ回路の応答速度が速すぎると、放電が発生した場合においても、ショットキーダイオードＤ３１，３３の両端子の電位差がボルテージフォロワ回路によってゼロに近づいてしまい、放電電流をツェナーダイオードＤ３４へ流すことができなくなる。

【0045】

一方で、ボルテージフォロワ回路の応答速度が遅すぎると、放電が発生していない状態で、一次Ｘ線を発生させるために管電圧を印加して管電流が流れている期間において、ショットキーダイオードＤ３１，３３の両端子に電位差が生じてしまう場合がある。具体的には、電力線Ｌ１に流れる電流値の変動により電力線Ｌ１の電圧値が変動したとき、ボルテージフォロワ回路の応答速度が遅すぎると、ショットキーダイオードＤ３１，３３の両端子において、変動した分だけの電位差が生じてしまう。これにより、ショットキーダイオードＤ３１からツェナーダイオードＤ３４へと管電流が流れ込んでしまい、管電流のリークが発生してしまう。このとき、ボルテージフォロワ回路の応答速度が管電流制御のフィードバック制御の応答速度よりも遅い場合、フィードバック制御の入力値としての管電流値と、実際に管球に流れる管電流値との間に乖離が生じてしまう。

【0046】

ボルテージフォロワ回路の応答速度は、所定の範囲内であることが望ましい。本実施の形態では、抵抗Ｒ３３、キャパシタＣ３９を用いて、ボルテージフォロワ回路の応答速度が調整されている。一例では、抵抗Ｒ３３の抵抗値は、１０ｋΩであり、定格電力は、０．２５Ｗである。キャパシタＣ３９の静電容量は２２００ｐＦであり、定格電圧は１００Ｖである。

【0047】

電力線Ｌ１には、抵抗Ｒ３３の一方端が接続されている。抵抗Ｒ３３の他方端には、オペアンプＭ７の非反転入力端子およびキャパシタＣ３９の一方端が接続されている。キャパシタＣ３９の他方端には、接地端子が接続されている。キャパシタＣ３９および抵抗Ｒ３３は、遅延回路として機能する。

【0048】

これにより、電力線Ｌ１に流れる電流値の変動により電力線Ｌ１の電圧値が変動したときのボルテージフォロワ回路の応答速度を遅らせることができる。すなわち、本実施の形態では、抵抗Ｒ３３とキャパシタＣ３９とが設けられていることによって、オペアンプＭ７によって構成されるボルテージフォロワ回路の応答速度を調整できる。さらに、キャパシタＣ３９、抵抗Ｒ３３は、オペアンプＭ７を保護する役割も有する。このように、本実施の形態では、オペアンプＭ７の入力側に遅延回路として機能するフィルタ回路が形成されている。

【0049】

また、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤ３４の寄生容量と抵抗Ｒ３１，Ｒ３２とによってもフィルタ回路が形成されている。本実施の形態では、ツェナーダイオードＤ３４と抵抗Ｒ３１，Ｒ３２とが設けられていることによって、オペアンプＭ７を保護することができる。このように、本実施の形態では、オペアンプＭ７の入力側だけでなく、出力側にもフィルタ回路が形成されている。

【0050】

上述にて説明したように、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤ３４における管電流のリークが抑えられることによって、フィードバック制御の入力値としての管電流値と、実際に管球に流れる管電流値との間に乖離が生じることを抑制できる。電力線Ｌ４に流れる管電流値が小さいと、フィードバック制御の入力値としての管電流値と、実際に管球に流れる管電流値との間の乖離に対するリーク電流の影響は大きくなる。本実施の形態では、管電流値が小さいことからリーク電流の影響が大きくなってしまう場合においても、ツェナーダイオードＤ３４における管電流のリークの発生自体を抑えてフィードバック制御の入力値としての管電流値と、実際に管球に流れる管電流値との間の乖離を抑制できる。

【0051】

さらに、本実施の形態では、ショットキーダイオードＤ３１，Ｄ３３を介してツェナーダイオードＤ３４へと流れ込む電流値をゼロに近づけることができる。そのため、本実施の形態では、ツェナーダイオードＤ３４の特性にかかわらず、管電流がリークしてしまうことを抑制することができる。

【0052】

また、本実施の形態では、ツェナーダイオード、ショットキーダイオード、キャパシタ、オペアンプなどの一般的な電子部品から回路が構成されているため、コストの増大を抑制することができる。なお、ツェナーダイオードにおいて管電流がリークしてしまうことによる誤差を、補正係数を用いて管電流の設定値を補正することも考えられるが、この場合、補正係数を算出するソフトウェアの開発コストが発生する。本実施の形態では、フィードバック制御を補正するためのソフトウェアの開発コストを発生させずに、フィードバック制御の入力値としての管電流値と、実際に管球に流れる管電流値との間に乖離が生じることを抑制できる。

【0053】

さらに、本実施の形態における電源装置１００では、ツェナーダイオードＤ３４の温度変動および放電保護性能にかかわらず、管電流がリークすることを抑制することができる。

【0054】

本実施の形態では、Ｘ線を発生させる電源装置１００が蛍光Ｘ線分析装置１０００に適用される例を説明した。しかしながら、Ｘ線を発生させる電源装置１００は、蛍光Ｘ線分析装置ではなく、たとえば、レントゲン装置、ＣＴ装置、ラジオグラフィー装置などに適用され得る。すなわち、電源装置１００は、フィラメントＦ１およびターゲットＴｇ１に管電圧を印加してＸ線を発生させる多種多様な装置に対して適用され得る。

【0055】

［態様］
上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0056】

（第１項） 一態様に係る蛍光Ｘ線分析装置は、フィラメントおよびターゲットを含み、試料に一次Ｘ線を照射するＸ線管球と、試料から発生する二次Ｘ線を検出する検出器と、電力線を介してフィラメントにフィラメント電流を供給する第１電源と、ターゲットに管電圧を印加する第２電源と、第１端子と第２端子とを有し、電力線上に第１端子が接続された第１ダイオードと、第３端子と第４端子とを有し、第２端子に第３端子が接続され、第４端子が接地端子に接続されたツェナーダイオードと、出力端子、反転入力端子、および非反転入力端子を有するオペアンプとを備える。非反転入力端子は、電力線に接続され、出力端子は、第２端子および反転入力端子に接続される。

【0057】

第１項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、フィラメントおよびターゲットに管電圧を印加してＸ線を発生させる蛍光Ｘ線分析装置において、放電保護用のツェナーダイオードにおける管電流のリークを抑制できる。

【0058】

（第２項） 第１項に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、第５端子と第６端子とを有し、電力線上に第５端子が接続された第２ダイオードをさらに備え、第６端子は、第３端子および出力端子に接続され、第１端子は、アノードであり、第２端子は、カソードであり、第５端子は、カソードであり、第６端子は、アノードであり、ツェナーダイオードは、双方向ツェナーダイオードである。

【0059】

第２項に記載の蛍光Ｘ線分析装置１０００によれば、放電電流の極性がいずれの方向であっても、電力線から、ショットキーダイオードのいずれかを介して、ツェナーダイオードへと放電電流を流すことができる。

【0060】

（第３項） 第１項または第２項に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、電力線に一方端が接続され、他方端が接地端子と接続された第１キャパシタをさらに備える。

【0061】

第３項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、意図しない高電圧の放電の発生によって電力線に放電電流が流れる場合に、第１キャパシタによって、電圧の上昇を抑えることができる。

【0062】

（第４項） 第１項～第３項のいずれか１項に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、第１ダイオードに対して並列に接続された第２キャパシタをさらに備える。

【0063】

第４項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、放電の発生によりショットキーダイオードに放電電流が流れ込んでくる場合に、電力線からツェナーダイオードへと放電電流が流れる経路としてキャパシタによって一時的な経路が形成することができる。

【0064】

（第５項） 第１項～第４項のいずれか１項に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、非反転入力端子および出力端子の少なくとも一方に設けられたフィルタ回路をさらに備える。

【0065】

第５項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、抵抗とキャパシタ、および、ツェナーダイオードと抵抗の少なくとも一方が設けられていることによって、オペアンプによって構成されるボルテージフォロワ回路の応答速度を調整できる。これにより、ボルテージフォロワ回路は、電力線における電圧変動に追従しないように構成されている。

【0066】

（第６項） 第１項～第５項のいずれか１項に記載の蛍光Ｘ線分析装置において、出力端子に接続されたクランプ回路をさらに備える。

【0067】

第６項に記載の蛍光Ｘ線分析装置によれば、オペアンプを保護することができる。
（第７項） 一態様に係る電源装置は、フィラメントおよびターゲットを含むＸ線管球に電流を供給する電源装置である。電源装置は、電力線を介してフィラメントにフィラメント電流を供給する第１電源と、ターゲットに管電圧を印加する第２電源と、第１端子と第２端子とを有し、電力線上に第１端子が接続された第１ダイオードと、第３端子と第４端子とを有し、第２端子に第３端子が接続され、第４端子が接地端子に接続されたツェナーダイオードと、出力端子、反転入力端子、および非反転入力端子を有するオペアンプとを備える。非反転入力端子は、電力線に接続され、出力端子は、第２端子および反転入力端子に接続される。

【0068】

第７項に記載の電源装置１００によれば、フィラメントおよびターゲットに管電圧を印加してＸ線を発生させる蛍光Ｘ線分析装置において、放電保護用のツェナーダイオードにおける管電流のリークを抑制できる。

【0069】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0070】

１１０ フィラメント電源部、１１１ フィラメント電流制御部、１２０ 高圧電源部
１３０ 管電流制御部、２００ Ｘ線管球、３００ 検出器、１０００ Ｘ線分析装置、Ａｍ１ アンプ、Ｃ３２～Ｃ３９，Ｃ４８～Ｃ５１ キャパシタ、Ｄ３１～Ｄ３３，Ｄ３５ ショットキーダイオード、Ｄ３４Ａ，Ｄ３４ ツェナーダイオード、Ｅ１～Ｅ４ 端子、Ｆ１ フィラメント、ＧＮＤ 接地端子、Ｌ１Ａ，Ｌ１～Ｌ４ 電力線、Ｍ７ オペアンプ、Ｎ１Ｚ，Ｎ１～Ｎ１１，Ｎ１４，Ｎ１７ 接続ノード、Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３７，Ｒ３８ 抵抗、Ｓ 試料、Ｔ１Ａ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ２Ａ 端子、Ｔｇ１ ターゲット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】