Ｘ線発生装置、およびそれを備えたＸ線撮影装置
【課題】より広い制御範囲を持ち、Ｘ線出力を最大限に取り出すことができるＸ線発生装置、およびそれを備えたＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】ダイオードＤ３，トランジスタＱ，および抵抗Ｒ２を図２のような関係で接続することにより、流入する管電流Ａの量にかかわらずＸ線管のカソード電極３ａの電位は設定電圧近傍に保たれる。また、設定電圧が０Ｖ近傍まで制御することが可能となるため、Ｘ線管の制御範囲が拡大し、Ｘ線出力を最大限に取り出すことができる。
【解決手段】ダイオードＤ３，トランジスタＱ，および抵抗Ｒ２を図２のような関係で接続することにより、流入する管電流Ａの量にかかわらずＸ線管のカソード電極３ａの電位は設定電圧近傍に保たれる。また、設定電圧が０Ｖ近傍まで制御することが可能となるため、Ｘ線管の制御範囲が拡大し、Ｘ線出力を最大限に取り出すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管を内蔵したＸ線発生装置、およびそれを備えたＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影装置は、非破壊検査等に汎用的に用いられる。このようなＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管を内蔵したＸ線発生装置を有している。
【０００３】
図７は、従来のＸ線発生装置の構成を説明する図である。Ｘ線管５１は、内部が真空となっている容器５２と、電子Ｅを放出するカソード電極５３と、電子Ｅが衝突するターゲット電極５４とを備えている。ターゲット電極５４に電子Ｅが衝突すると、そこからＸ線が発生し、Ｘ線は、容器５２に設けられた窓５２ａから外部に向けて放射される。
【０００４】
カソード電極５３は、第１電源６１に接続され、ターゲット電極５４は、第２電源６２に接続される。ターゲット電極５４は、カソード電極５３よりも高電位となっている。また、カソード電極５３とターゲット電極５４との介在する位置には、グリッド電極５５が設けられている。グリッド電極５５はグランドＧに接続され電位は０Ｖとなっている。なお、第１電源６１，および第２電源６２のリターンラインは、グランドに接続される。この様な構成となっているＸ線発生装置として、例えば、特許文献１に記載のものがある。また、カソード電極５３に電位を与える第１電源６１の回路構成としては、一般的に特許文献２の図１６に示されるようなコッククロフト・ウォルトン回路を使った回路が用いられている。
【０００５】
従来構成に係る電気回路について図８を用いて簡単に説明する。なお、図８においては、説明しやすいように特許文献２の図１６から必要な要素を抜き出し、再構成したものを第１電源６１および、抵抗Ｒ３，Ｒ６として記載する。第１電源６１は、制御指令値Ｖに応じた直流電圧を供給するものであり、その高電位側の出力Ｐ１は、カソード電極５３に接続されている。低電位側の出力Ｐ２は、バイパス抵抗Ｒ６を介してカソード電極５３に接続されるとともに、電流検出用抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続されている。
【０００６】
制御指令値Ｖが設定されると、第１電源６１は、制御指令値Ｖに応じた制御電圧を出力Ｐ１とＰ２間に与える。出力Ｐ１は、カソード電極５３に接続されているため、カソード電極５３の電圧が制御電圧になる。この制御電圧に応じた量の電子Ｅがカソード電極５３からターゲット電極５４に向けて流れる。すなわち電子Ｅの方向と逆方向の管電流Ａが流れる。
【０００７】
この管電流Ａは、第２電源６２からターゲット電極５４を通じてカソード電極５３に流れ込むが、第１電源６１に対して流れ込むことができないのである。そこで、バイパス抵抗Ｒ６が設けられている。管電流Ａはこのバイパス抵抗Ｒ６を通じて電流検出用抵抗Ｒ３を通り、グランドＧを介して第２電源６２のリターンラインへ流れる。
【０００８】
なお、バイパス抵抗Ｒ６は第１電源６１の出力であるＰ１とＰ２の間に位置するため、第１電源６１からも電流Ｂが流れ込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００８／０６２５１９号パンフレット
【特許文献２】特許第２，６３４，３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のＸ線発生装置には、次のような問題点がある。
従来の回路では、制御指令値Ｖの設定電圧が、後述の平衡する電圧より低い場合に出力Ｐ１，すなわちカソード電極５３の電圧を追従させることができない。
【００１１】
Ｘ線管はグリッド電極５５に対しカソード電極５３の電位が低いほど大きな管電流Ａが流れる。そのため、管電流Ａを多く流そうとして制御指令値Ｖの設定電圧を低くしようとするとバイパス抵抗Ｒ６に流れ込む管電流Ａが大きくなり、バイパス抵抗Ｒ６における電圧降下が大きくなる。すると、グランドＧから見たカソード電極５３の電位を押し上げることになる。
【００１２】
この様に、カソード電極５３の電位が大きくなると、管電流Ａが小さなものとなってしまう。この様に、管電流Ａをある程度以上に大きくしようとすると（カソード電極５３の電圧を小さくしようとするほど）、カソード電極５３の電位が上がり、より管電流Ａを小さしようとしてしまう。そのため、カソード電極５３の電圧は、ある平衡状態に達する。この様に、カソード電極５３の電圧はその電圧によって流すことができる管電流Ａによるバイパス抵抗Ｒ６の電圧降下と平衡する電圧より低くなることはできない。
【００１３】
ところで、バイパス抵抗Ｒ６の値を低くすることでカソード電極５３の平衡する電圧を下げることができる。しかしながら、そうすると、第１電源６１から流れ込む電流Ｂが大きくなり、第１電源６１の容量を大きくしなければならなくなる。また、バイパス抵抗Ｒ６の消費電力も大きくなりバイパス抵抗Ｒ６と第１電源６１の発熱量も大きくなるためバイパス抵抗Ｒ６の取りうる値は実用的な限界がある。なお、回路上にはバイパス抵抗Ｒ６と直列に電流検出用抵抗Ｒ３が存在するが、電流検出用抵抗Ｒ３の値は十分に小さい値をとることができるため電流検出用抵抗Ｒ３での電圧降下による影響は無視できる。
【００１４】
このように、カソード電極５３の電圧が上述の平衡する電圧より下がらないということは、本来Ｘ線管が持つ管電流を流せる能力にかかわらず、流せなくなる範囲ができることを意味し、ひいては発生させることができるＸ線の量も本来持っている能力より減少することを意味し、結果として、Ｘ線管の本来得られるべきＸ線出力を最大限に取り出すことができない。
【００１５】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、カソード電極５３に制御電圧を与える第１電源６１およびバイパス抵抗Ｒ６で無駄に消費されるエネルギーと発熱を抑制し、制御範囲を広げることによってＸ線管から本来得られるべきＸ線出力を最大限に取り出すことによるＸ線発生装置の性能向上、およびそれを備えたＸ線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明は、電子を放出するカソード電極と、電子が衝突してＸ線を発生するターゲット電極と、それらの間にあって通過する電子の量を制御するためのグランドに接続されたグリッド電極を備えたＸ線管と、ターゲット電極に管電圧を印加し管電流を供給するターゲット電圧発生部と、高電位端子と低電位端子とを備えたカソード電圧発生部と、高電位端子にアノードが接続され、Ｘ線管のカソード電極にカソードが接続されたダイオードと、アノードと低電位端子との介する位置に接続された抵抗と、アノードにベースが接続され、Ｘ線管のカソード電極にエミッタが接続され、低電位端子にコレクタが接続されたトランジスタとを備え、低電位端子は直接または電流検出手段を介してグランドに接続されていることを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］本発明の構成によれば、ダイオード、トランジスタ、および抵抗を上述のような関係で接続することにより、Ｘ線管のカソード電極の電圧を所定の電圧に保ったまま、Ｘ線を発するターゲット電極から電子を放出するカソード電極に向けて流れる管電流をトランジスタを通じてグランドにバイパスすることができる。
【００１８】
この回路は次のような動作を行う。すなわち、カソード電圧発生部の高電位端子に出力されるＸ線管のカソード電極に出力すべき電圧はダイオードを通してカソード電極に与えられる。一方、カソード電極から管電流が流れ込んでくるとダイオードによって阻止されるためカソード電極の電圧が高くなる。そうするとトランジスタのエミッタからベースに向かって電流が流れ、さらに電流増幅された電流がエミッタからコレクタへ流れる。このことにより、カソード電極に流れ込んできた管電流はトランジスタを通じてグランドにバイパスされ、トランジスタのエミッタとベース間の電位差が解消する近傍で平衡状態に達する。すなわち、流入する管電流の量にかかわらずＸ線管のカソード電極の電圧はカソード電極に出力すべき電圧近傍に保たれる。
【００１９】
また、本発明の構成によれば、流れ込んでくる管電流をトランジスタによってバイパスするため、低いインピーダンスでグランドに接続することができる。従って、管電流が大きくなろうともＸ線管のカソード電極の電圧を低い電圧まで追従させることが可能となる。すなわち、従来装置ではできなかった、カソード電極の電圧をより低く設定するような制御が可能となる。
【００２０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＸ線発生装置において、低電位端子とグランドとの介する位置に接続された電流検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、電流検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするものである。
【００２１】
［作用・効果］上述の構成によれば、電流検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされている。これにより、カソード電圧発生部が出力する電圧は、回帰的に変更され、外部からの管電流指令値に管電流を追従させることが可能となる。
【００２２】
また、上述の構成は、カソード電圧発生部を含めたカソード電圧制御部の回帰的な電圧の調整の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述のＸ線発生装置は、電流検出手段を備えている。これにより、Ｘ線管の管電流の大きさを知ることができる。この管電流の大きさをフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部へフィードバックすることにより、外部からの管電流指令値に管電流を追従させることが可能となるのである。
【００２３】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のＸ線発生装置において、低電位端子は、直接グランドに接続され、ターゲット電圧発生部から供給される管電流を検出する電流検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、電流検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするものである。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成は、カソード電圧発生部を含めたカソード電圧制御部の回帰的な電圧の調整の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述の電流検出手段は、ターゲット電圧発生部からＸ線管へ供給される電流の検出機能を備えている。この電流検出手段から出力される信号をフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部へフィードバックすることにより、外部からの管電流指令値に管電流を追従させることが可能となるのである。
【００２５】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載のＸ線発生装置において、低電位端子は、直接グランドに接続され、ターゲット電極から出力されるＸ線の量を検出するＸ線量検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、Ｘ線量検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするものである。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成によれば、Ｘ線発生装置は、Ｘ線量検出手段を備えている。これにより、Ｘ線管から発生しているＸ線量の大きさを知ることができる。発生するＸ線量は管電流と比例関係にあるため、このＸ線量の大きさをフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックすることにより管電流を制御し、外部からのＸ線量指令値に対して発生するＸ線量を追従させることが可能となる。
【００２７】
また、請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線発生装置を備えたＸ線撮影装置であって、Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段から出力された信号を基にＸ線透視画像を生成する画像生成手段と、Ｘ線透視画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成は、Ｘ線発生装置の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述の構成は、Ｘ線の発生源として本発明に係るＸ線発生装置を備えている。これにより、より多様な制御が可能となるＸ線撮影装置が提供できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の構成によれば、Ｘ線管のカソード電極の電圧を所定の電圧に保ったまま、Ｘ線を発するターゲット電極から電子を放出するカソード電極に向けて流れる管電流をトランジスタを通じて低いインピーダンスでグランドにバイパスすることができる。
【００３０】
従って、管電流が大きくなろうともカソード電極の電圧を低い電圧まで追従させることが可能となる。すなわち、従来装置ではできなかった、カソード電極の電圧をより低く設定するような制御が可能となる。このことによりＸ線管から本来得られるべきＸ線出力を最大限に取り出すことによるＸ線発生装置の性能向上、およびそれを備えたＸ線撮影装置を提供することができる。
【００３１】
また、従来装置のカソード電極に制御電圧を与える第１電源およびバイパス抵抗で無駄に消費されるエネルギーと発熱を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に係るＸ線管の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施例１に係るＸ線発生装置の管電流制御部の機能ブロック図である。
【図３】実施例１に係るＸ線管のカソード電極制御部の動作を説明する回路図である。
【図４】実施例２に係るＸ線撮影装置を説明する機能ブロック図である。
【図５】本発明の１変形例に係るＸ線発生装置の機能ブロック図である。
【図６】本発明の１変形例に係るＸ線発生装置の機能ブロック図である。
【図７】従来構成に係る概略断面図である。
【図８】従来構成に係る機能ブロック図である。
【実施例１】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、実施例１にかかるＸ線発生装置の構成について説明する。
【００３４】
図１は、実施例１に係るＸ線管の構成を示す概略断面図である。なお、実施例１では、電子ビームの光軸に対して直交方向にＸ線を出射するように電子銃およびターゲット電極を配設して、ターゲット電極に電子ビームＢを衝突させてＸ線を発生させる反射型Ｘ線管を例に採って説明する。また、実施例１では、容器内が真空封止されて構成された密閉型Ｘ線管を例に採って説明する。
【００３５】
図１に示すように、真空容器２内に電子銃３とターゲット電極４とを収納し、電子銃３から照射された電子ビームＢをターゲット電極４に衝突させ、衝突部位（Ｘ線発生点）から発生したＸ線を真空容器２に設けられたＸ線窓２ｂから取り出すようにＸ線管１は構成されている。
【００３６】
電子銃３は、電子ビームＢを出射するカソード電極３ａと、中間電極とで構成されている。これら中間電極のうちカソード電極３ａ側から順に第１電極３ｂ，第２電極３ｃ，第３電極３ｄとする。なお、カソード電極３ａは図示しないヒータによって熱せられる構成となっている。カソード電極３ａが高温となると、カソード電極３ａから電子が放出し易くなるのである。
【００３７】
次に、Ｘ線発生装置における電気系統の構成について図１と図２を用いて説明する。Ｘ線管１におけるカソード電極３ａは、カソード電圧制御部８２に接続され、ターゲット電極４は、ターゲット電圧発生部１７に接続される。そして、カソード電極３ａの電位は、数１００Ｖであるのに対し、ターゲット電極４は、１００ｋＶ程度となっている。ターゲット電極４の電位がカソード電極３ａの電位よりもはるかに高いので、電子は、カソード電極３ａからターゲット電極４に向けて流れる。すなわち、ターゲット電極４からカソード電極３ａに向けて電流が流れる。この電流を管電流Ａと呼ぶ。
【００３８】
実施例１において最も特徴的な構成である、カソード電圧制御部８２とカソード電極３ａの接続について説明する。カソード電圧発生部Ｓ１は、図２に示すように、インバータ１３と、トランスＴと、コッククロフト・ウォルトン回路１１と、フィルタ回路１２とを備えている。ノードＮ１は、カソード電圧発生部Ｓ１の高電位側の出力端であり、ノードＮ２は、低電位側の出力端となっている。
【００３９】
制御指令値発生部２５は、カソード電極３ａに係る管電流制御部１６に対して管電流指令値ＣＣを、ターゲット電極４に係るターゲット電圧発生部１７に対して管電圧指令値ＣＶをそれぞれ送出している。管電流制御部１６は、管電流指令値ＣＣに従ってＸ線管の管電流を調節し、ターゲット電圧発生部１７は、管電圧指令値ＣＶにしたがってターゲット電極４の電圧を調節する。管電流制御部１６は、本発明のフィードバック制御部に相当する。
【００４０】
カソード電圧発生部Ｓ１の動作を簡単に説明する。インバータ１３は管電流制御部１６からの制御指令値Ｖに応じた振幅の交流電圧を発生し、トランスＴの一次側に与える。トランスＴの二次側からは、トランスの巻き線比に応じて昇圧された交流電圧が出力され、コンデンサＣ１，Ｃ２，およびダイオードＤ１，Ｄ２からなるコッククロフト・ウォルトン回路１１によって、さらに２倍の直流電圧に整流される。この整流された直流電圧は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３からなるフィルタ回路１２でリップルを低減した後、ノードＮ１に出力される。
【００４１】
その先につながるバイパス回路１４は、カソード電極３ａに制御電圧を与えるとともに、流れ込む管電流ＡをグランドＧへバイパスするために設けられており、ダイオード、抵抗、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタで構成される。
【００４２】
ダイオードＤ３は、ノードＮ１（高電位端子）および、カソード電極３ａの介する位置に接続されており、ノードＮ１に接続された側がアノードａに、カソード電極３ａに接続された側がカソードｋとなっている。抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ３のアノードａとノードＮ２（低電位端子）との介する位置に設けられている。そして、トランジスタＱのベースＢは、ダイオードＤ３のアノードａに接続され、エミッタＥは、ダイオードＤ３のカソードｋに接続される。そして、コレクタＣは、ノードＮ２に接続されるとともに、電流検出用抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続されている。なお、電流検出用抵抗Ｒ３は、本発明の電流検出手段１５に相当する。なお、電流検出用抵抗Ｒ３に代えてホール素子を用いた電流検出器など他の電流検出方法を用いてもよい。
【００４３】
バイパス回路１４の動作を図３を用いて説明する。カソード電圧発生部Ｓ１によって決められるノードＮ１の電圧は、Ｘ線管のカソード電極３ａに与えられるべき制御電圧であり、ダイオードＤ３を通してカソード電極３ａに印加される。
【００４４】
一方、カソード電極３ａの電圧に応じた量の管電流Ａがカソード電極３ａから流れ込んできても、ダイオードはカソードからアノードの方向に電流が流れることはないので、管電流ＡがノードＮ１方向に流れることはない。
【００４５】
そうするとトランジスタＱのエミッタＥの電位はベースＢの電位より高くなるため、エミッタＥからにベースＢ向かってベース電流ｉＥＢが流れる。その後ベース電流ｉＥＢは、抵抗Ｒ２を通ってグランドＧ側に流れる。このベース電流ｉＥＢはトランジスタＱで電流増幅され、エミッタＥからコレクタＣへコレクタ電流ｉＥＣが流れる。その量はトランジスタＱの電流増幅率をＨＦＥとすると、次の式１で示せる。
ｉＥＣ＝ｉＥＢ×ＨＦＥ……（１）
【００４６】
このことは、図３（ｂ）に示す従来構成のバイパス抵抗Ｒ６に流れるバイパス電流と比較すると、Ｘ線管のカソード電極３ａの電圧が同じＶＫで、抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ２の値も同じで、ＨＦＥが１００とした場合、従来構成で流すことができるバイパス電流ＩＢＰ１は、ＩＢＰ１＝ＶＫ／Ｒ６であるのに対し、実施例１の構成で流すことができるバイパス電流ＩＢＰ２は、次の式２で表せる。
ＩＢＰ２＝ｉＥＢ＋ｉＥＣ＝（１＋ＨＦＥ）×ｉＥＢ＝１０１×ＶＫ／Ｒ２＝１０１×ＩＢＰ１……（２）
【００４７】
つまり、従来構成の１０１倍の電流をバイパスする能力を持つ。これは、カソード電極３ａからみたグランドＧへのインピーダンスが非常に低くなることを示している。
【００４８】
実際は１０１倍もの電流を流すことは無いため、抵抗Ｒ２の値はバイパス抵抗Ｒ６より十分に大きい値にすることができ、カソード電圧発生部Ｓ１から抵抗Ｒ２に流れ込み消費される電流を低減することも可能となる。このことにより、カソード電圧発生部Ｓ１と抵抗Ｒ２の容量を小さくでき、発熱も低減することができる。
【００４９】
以上のように、実施例１の構成によれば、カソード電極３ａに流れ込んできた管電流ＡはグランドＧに対して低いインピーダンスでバイパスされるため、速やかにカソード電極３ａの電位は低下し、トランジスタＱのエミッタＥとベースＢ間の電位差が解消する近傍で平衡状態に達する。すなわち、流入する管電流Ａの量にかかわらずＸ線管のカソード電極３ａの電位はカソード電極に出力すべきノードＮ１の制御電圧近傍に保たれるのである。
【００５０】
従って、実施例１の構成にすることにより、従来構成のバイパス抵抗Ｒ６で発生するような電圧降下は発生せず、トランジスタＱのエミッタＥとベースＢ間の電位差が取れなくなる０Ｖ近傍までＸ線管のカソード電極３ａの電圧をノードＮ１の制御電圧に追従させることができるようになる。
【００５１】
また、実施例１においては、バイパス回路１４を通った管電流Ａは電流検出用抵抗Ｒ３を通りグランドＧに還流する構成となっている。ここでの電流検出用抵抗Ｒ３は、カソード電極３ａの電位に大きな影響が出ないように十分小さい抵抗値を用いている。電流検出用抵抗Ｒ３に管電流Ａが流れることにより、その電流量に比例した電圧が電流検出用抵抗Ｒ３の両端に発生する。すなわち、ノードＮ２の電圧は、管電流Ａに比例した電圧となる。ノードＮ２は、管電流制御部１６のフィードバック入力に接続されており、管電流制御部１６にてフィードバック制御を行う。
【００５２】
すなわち、図示されないＸ線撮影装置等からの管電流指令値とＸ線管の管電流Ａが常に等しくなるように制御することが可能となる。
【実施例２】
【００５３】
次に、実施例２に係るＸ線撮影装置２１の構成について説明する。実施例２に係るＸ線撮影装置２１は、図４に示すように、筐体２２と、その内部の下側に設けられたＸ線管２３と、上側に設けられたフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）２４とを備えている。Ｘ線撮影装置２１は、そのほか、Ｘ線管２３を制御するＸ線管制御部２６と、ＦＰＤ２４の出力を受信する画像生成部３１とを備えている。ＦＰＤは、本発明のＸ線検出手段に相当し、画像生成部は、本発明の画像生成手段に相当する。
【００５４】
筐体２２に備え付けられた表示部２８は、画像生成部３１で生成されたＸ線透視画像を表示するとともに、操作者の入力を表示したり、Ｘ線照射に関する各種パラメータを表示したりするものである。表示部は、本発明の表示手段に相当する。
【００５５】
入力部２７は、操作者の指示を入力するものであり、主制御部３５は、各部２６，３１を統括的に制御するものである。なお、実施例１における管電流制御部１６，およびターゲット電圧発生部１７は、実施例２においては、Ｘ線管制御部２６に含まれており、実施例１における管電流指令値と管電圧指令値は、実施例２における主制御部３５から与えられる。
【００５６】
筐体２２には、引戸２２ａが付属しており、それに付設された持手２２ｂを動かすことで引戸２２ａの開閉が可能となっている。引戸２２ａを開けると、筐体２２の内部に検査対象を載置する載置台が現れる。操作者は、撮影の前に、載置台に検査対象を載置して、引戸２２ａを閉めておく。なお、操作者が誤ってＸ線を被爆しないように、インターロック機構として引戸２２ａが確実に閉じられているかどうかを図示されないドアスイッチで検知し主制御部３５に送り、それをもとにＸ線照射可否を制御している。
【００５７】
操作者が入力部２７を通じて撮影を開始する指示を行うと、Ｘ線管２３からＸ線が照射され、検査対象を透過して、ＦＰＤ２４に入射する。ＦＰＤ２４は、入射したＸ線の強度の平面的な分布を示す検出データを画像生成部３１に送出する。画像生成部３１は、これを基に検査対象の透視像が写りこんだＸ線透視画像を生成する。Ｘ線透視画像は、表示部２８で表示され、Ｘ線撮影装置２１におけるＸ線透視画像の取得は終了となる。
【００５８】
以上のように、実施例２の構成は、Ｘ線発生装置を使用したＸ線撮影装置の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述の構成は、Ｘ線の発生源として実施例１に係るＸ線発生装置を備えている。これにより、より多様な制御が可能となるＸ線撮影装置２１が提供できる。
【００５９】
本発明は、上述の各実施例の構成に限られず、下記のように変形実施できる。
【００６０】
（１）上述の各実施例におけるトランジスタＱの構成は、バイポーラ型に限られず、ユニポーラ型を用いてもよい。
【００６１】
（２）上述した各実施例は、工業用の装置であったが、本発明は、医用や、原子力用の装置に適用することもできる。
【００６２】
（３）上述した各実施例は、密閉型Ｘ線管を用いていたが開放型Ｘ線管に適用することもできる。
【００６３】
（４）実施例１の変形として、図５のようにターゲット電圧発生部１７の低電位端子Ｐ４に電流検出用抵抗Ｒ３からなる電流検出１５を設け、管電流Ａに比例した電圧を管電流制御部１６のフィードバック入力に接続し、実施例１と同様の効果を得ることも可能である。
【００６４】
（５）実施例１の変形として、図６のように電流検出用抵抗Ｒ３を使わず、Ｘ線管から発するＸ線の一部を検出できる位置に、シンチレーション検出器等のＸ線量検出手段９０を設置し、Ｘ線量に比例した電圧を管電流制御部１６のフィードバック入力に接続する。Ｘ線管で発生するＸ線量は、管電流Ａに比例するため管電流制御部１６によるフィードバック制御にてＸ線管のカソード電極３ａの制御を行うことにより、図示されないＸ線撮影装置等からのＸ線量指令値とＸ線管で発生するＸ線量が常に等しくなるように制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
Ｄ３ ダイオード
Ｇ グランド
Ｑ トランジスタ
Ｒ２ 抵抗
Ｓ１ カソード電圧発生部
３ａ カソード電極
４ ターゲット電極
１５ 電流検出手段
１６ 管電流制御部（フィードバック制御部）
２４ ＦＰＤ（Ｘ線検出手段）
２８ 表示部（表示手段）
３１ 画像生成部（画像生成手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管を内蔵したＸ線発生装置、およびそれを備えたＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影装置は、非破壊検査等に汎用的に用いられる。このようなＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生させるＸ線管を内蔵したＸ線発生装置を有している。
【０００３】
図７は、従来のＸ線発生装置の構成を説明する図である。Ｘ線管５１は、内部が真空となっている容器５２と、電子Ｅを放出するカソード電極５３と、電子Ｅが衝突するターゲット電極５４とを備えている。ターゲット電極５４に電子Ｅが衝突すると、そこからＸ線が発生し、Ｘ線は、容器５２に設けられた窓５２ａから外部に向けて放射される。
【０００４】
カソード電極５３は、第１電源６１に接続され、ターゲット電極５４は、第２電源６２に接続される。ターゲット電極５４は、カソード電極５３よりも高電位となっている。また、カソード電極５３とターゲット電極５４との介在する位置には、グリッド電極５５が設けられている。グリッド電極５５はグランドＧに接続され電位は０Ｖとなっている。なお、第１電源６１，および第２電源６２のリターンラインは、グランドに接続される。この様な構成となっているＸ線発生装置として、例えば、特許文献１に記載のものがある。また、カソード電極５３に電位を与える第１電源６１の回路構成としては、一般的に特許文献２の図１６に示されるようなコッククロフト・ウォルトン回路を使った回路が用いられている。
【０００５】
従来構成に係る電気回路について図８を用いて簡単に説明する。なお、図８においては、説明しやすいように特許文献２の図１６から必要な要素を抜き出し、再構成したものを第１電源６１および、抵抗Ｒ３，Ｒ６として記載する。第１電源６１は、制御指令値Ｖに応じた直流電圧を供給するものであり、その高電位側の出力Ｐ１は、カソード電極５３に接続されている。低電位側の出力Ｐ２は、バイパス抵抗Ｒ６を介してカソード電極５３に接続されるとともに、電流検出用抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続されている。
【０００６】
制御指令値Ｖが設定されると、第１電源６１は、制御指令値Ｖに応じた制御電圧を出力Ｐ１とＰ２間に与える。出力Ｐ１は、カソード電極５３に接続されているため、カソード電極５３の電圧が制御電圧になる。この制御電圧に応じた量の電子Ｅがカソード電極５３からターゲット電極５４に向けて流れる。すなわち電子Ｅの方向と逆方向の管電流Ａが流れる。
【０００７】
この管電流Ａは、第２電源６２からターゲット電極５４を通じてカソード電極５３に流れ込むが、第１電源６１に対して流れ込むことができないのである。そこで、バイパス抵抗Ｒ６が設けられている。管電流Ａはこのバイパス抵抗Ｒ６を通じて電流検出用抵抗Ｒ３を通り、グランドＧを介して第２電源６２のリターンラインへ流れる。
【０００８】
なお、バイパス抵抗Ｒ６は第１電源６１の出力であるＰ１とＰ２の間に位置するため、第１電源６１からも電流Ｂが流れ込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００８／０６２５１９号パンフレット
【特許文献２】特許第２，６３４，３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のＸ線発生装置には、次のような問題点がある。
従来の回路では、制御指令値Ｖの設定電圧が、後述の平衡する電圧より低い場合に出力Ｐ１，すなわちカソード電極５３の電圧を追従させることができない。
【００１１】
Ｘ線管はグリッド電極５５に対しカソード電極５３の電位が低いほど大きな管電流Ａが流れる。そのため、管電流Ａを多く流そうとして制御指令値Ｖの設定電圧を低くしようとするとバイパス抵抗Ｒ６に流れ込む管電流Ａが大きくなり、バイパス抵抗Ｒ６における電圧降下が大きくなる。すると、グランドＧから見たカソード電極５３の電位を押し上げることになる。
【００１２】
この様に、カソード電極５３の電位が大きくなると、管電流Ａが小さなものとなってしまう。この様に、管電流Ａをある程度以上に大きくしようとすると（カソード電極５３の電圧を小さくしようとするほど）、カソード電極５３の電位が上がり、より管電流Ａを小さしようとしてしまう。そのため、カソード電極５３の電圧は、ある平衡状態に達する。この様に、カソード電極５３の電圧はその電圧によって流すことができる管電流Ａによるバイパス抵抗Ｒ６の電圧降下と平衡する電圧より低くなることはできない。
【００１３】
ところで、バイパス抵抗Ｒ６の値を低くすることでカソード電極５３の平衡する電圧を下げることができる。しかしながら、そうすると、第１電源６１から流れ込む電流Ｂが大きくなり、第１電源６１の容量を大きくしなければならなくなる。また、バイパス抵抗Ｒ６の消費電力も大きくなりバイパス抵抗Ｒ６と第１電源６１の発熱量も大きくなるためバイパス抵抗Ｒ６の取りうる値は実用的な限界がある。なお、回路上にはバイパス抵抗Ｒ６と直列に電流検出用抵抗Ｒ３が存在するが、電流検出用抵抗Ｒ３の値は十分に小さい値をとることができるため電流検出用抵抗Ｒ３での電圧降下による影響は無視できる。
【００１４】
このように、カソード電極５３の電圧が上述の平衡する電圧より下がらないということは、本来Ｘ線管が持つ管電流を流せる能力にかかわらず、流せなくなる範囲ができることを意味し、ひいては発生させることができるＸ線の量も本来持っている能力より減少することを意味し、結果として、Ｘ線管の本来得られるべきＸ線出力を最大限に取り出すことができない。
【００１５】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、カソード電極５３に制御電圧を与える第１電源６１およびバイパス抵抗Ｒ６で無駄に消費されるエネルギーと発熱を抑制し、制御範囲を広げることによってＸ線管から本来得られるべきＸ線出力を最大限に取り出すことによるＸ線発生装置の性能向上、およびそれを備えたＸ線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明は、電子を放出するカソード電極と、電子が衝突してＸ線を発生するターゲット電極と、それらの間にあって通過する電子の量を制御するためのグランドに接続されたグリッド電極を備えたＸ線管と、ターゲット電極に管電圧を印加し管電流を供給するターゲット電圧発生部と、高電位端子と低電位端子とを備えたカソード電圧発生部と、高電位端子にアノードが接続され、Ｘ線管のカソード電極にカソードが接続されたダイオードと、アノードと低電位端子との介する位置に接続された抵抗と、アノードにベースが接続され、Ｘ線管のカソード電極にエミッタが接続され、低電位端子にコレクタが接続されたトランジスタとを備え、低電位端子は直接または電流検出手段を介してグランドに接続されていることを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］本発明の構成によれば、ダイオード、トランジスタ、および抵抗を上述のような関係で接続することにより、Ｘ線管のカソード電極の電圧を所定の電圧に保ったまま、Ｘ線を発するターゲット電極から電子を放出するカソード電極に向けて流れる管電流をトランジスタを通じてグランドにバイパスすることができる。
【００１８】
この回路は次のような動作を行う。すなわち、カソード電圧発生部の高電位端子に出力されるＸ線管のカソード電極に出力すべき電圧はダイオードを通してカソード電極に与えられる。一方、カソード電極から管電流が流れ込んでくるとダイオードによって阻止されるためカソード電極の電圧が高くなる。そうするとトランジスタのエミッタからベースに向かって電流が流れ、さらに電流増幅された電流がエミッタからコレクタへ流れる。このことにより、カソード電極に流れ込んできた管電流はトランジスタを通じてグランドにバイパスされ、トランジスタのエミッタとベース間の電位差が解消する近傍で平衡状態に達する。すなわち、流入する管電流の量にかかわらずＸ線管のカソード電極の電圧はカソード電極に出力すべき電圧近傍に保たれる。
【００１９】
また、本発明の構成によれば、流れ込んでくる管電流をトランジスタによってバイパスするため、低いインピーダンスでグランドに接続することができる。従って、管電流が大きくなろうともＸ線管のカソード電極の電圧を低い電圧まで追従させることが可能となる。すなわち、従来装置ではできなかった、カソード電極の電圧をより低く設定するような制御が可能となる。
【００２０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＸ線発生装置において、低電位端子とグランドとの介する位置に接続された電流検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、電流検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするものである。
【００２１】
［作用・効果］上述の構成によれば、電流検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされている。これにより、カソード電圧発生部が出力する電圧は、回帰的に変更され、外部からの管電流指令値に管電流を追従させることが可能となる。
【００２２】
また、上述の構成は、カソード電圧発生部を含めたカソード電圧制御部の回帰的な電圧の調整の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述のＸ線発生装置は、電流検出手段を備えている。これにより、Ｘ線管の管電流の大きさを知ることができる。この管電流の大きさをフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部へフィードバックすることにより、外部からの管電流指令値に管電流を追従させることが可能となるのである。
【００２３】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のＸ線発生装置において、低電位端子は、直接グランドに接続され、ターゲット電圧発生部から供給される管電流を検出する電流検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、電流検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするものである。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成は、カソード電圧発生部を含めたカソード電圧制御部の回帰的な電圧の調整の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述の電流検出手段は、ターゲット電圧発生部からＸ線管へ供給される電流の検出機能を備えている。この電流検出手段から出力される信号をフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部へフィードバックすることにより、外部からの管電流指令値に管電流を追従させることが可能となるのである。
【００２５】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に記載のＸ線発生装置において、低電位端子は、直接グランドに接続され、ターゲット電極から出力されるＸ線の量を検出するＸ線量検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、Ｘ線量検出手段からの信号がフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするものである。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成によれば、Ｘ線発生装置は、Ｘ線量検出手段を備えている。これにより、Ｘ線管から発生しているＸ線量の大きさを知ることができる。発生するＸ線量は管電流と比例関係にあるため、このＸ線量の大きさをフィードバック制御部を通じてカソード電圧発生部にフィードバックすることにより管電流を制御し、外部からのＸ線量指令値に対して発生するＸ線量を追従させることが可能となる。
【００２７】
また、請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線発生装置を備えたＸ線撮影装置であって、Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段から出力された信号を基にＸ線透視画像を生成する画像生成手段と、Ｘ線透視画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成は、Ｘ線発生装置の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述の構成は、Ｘ線の発生源として本発明に係るＸ線発生装置を備えている。これにより、より多様な制御が可能となるＸ線撮影装置が提供できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の構成によれば、Ｘ線管のカソード電極の電圧を所定の電圧に保ったまま、Ｘ線を発するターゲット電極から電子を放出するカソード電極に向けて流れる管電流をトランジスタを通じて低いインピーダンスでグランドにバイパスすることができる。
【００３０】
従って、管電流が大きくなろうともカソード電極の電圧を低い電圧まで追従させることが可能となる。すなわち、従来装置ではできなかった、カソード電極の電圧をより低く設定するような制御が可能となる。このことによりＸ線管から本来得られるべきＸ線出力を最大限に取り出すことによるＸ線発生装置の性能向上、およびそれを備えたＸ線撮影装置を提供することができる。
【００３１】
また、従来装置のカソード電極に制御電圧を与える第１電源およびバイパス抵抗で無駄に消費されるエネルギーと発熱を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１に係るＸ線管の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施例１に係るＸ線発生装置の管電流制御部の機能ブロック図である。
【図３】実施例１に係るＸ線管のカソード電極制御部の動作を説明する回路図である。
【図４】実施例２に係るＸ線撮影装置を説明する機能ブロック図である。
【図５】本発明の１変形例に係るＸ線発生装置の機能ブロック図である。
【図６】本発明の１変形例に係るＸ線発生装置の機能ブロック図である。
【図７】従来構成に係る概略断面図である。
【図８】従来構成に係る機能ブロック図である。
【実施例１】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、実施例１にかかるＸ線発生装置の構成について説明する。
【００３４】
図１は、実施例１に係るＸ線管の構成を示す概略断面図である。なお、実施例１では、電子ビームの光軸に対して直交方向にＸ線を出射するように電子銃およびターゲット電極を配設して、ターゲット電極に電子ビームＢを衝突させてＸ線を発生させる反射型Ｘ線管を例に採って説明する。また、実施例１では、容器内が真空封止されて構成された密閉型Ｘ線管を例に採って説明する。
【００３５】
図１に示すように、真空容器２内に電子銃３とターゲット電極４とを収納し、電子銃３から照射された電子ビームＢをターゲット電極４に衝突させ、衝突部位（Ｘ線発生点）から発生したＸ線を真空容器２に設けられたＸ線窓２ｂから取り出すようにＸ線管１は構成されている。
【００３６】
電子銃３は、電子ビームＢを出射するカソード電極３ａと、中間電極とで構成されている。これら中間電極のうちカソード電極３ａ側から順に第１電極３ｂ，第２電極３ｃ，第３電極３ｄとする。なお、カソード電極３ａは図示しないヒータによって熱せられる構成となっている。カソード電極３ａが高温となると、カソード電極３ａから電子が放出し易くなるのである。
【００３７】
次に、Ｘ線発生装置における電気系統の構成について図１と図２を用いて説明する。Ｘ線管１におけるカソード電極３ａは、カソード電圧制御部８２に接続され、ターゲット電極４は、ターゲット電圧発生部１７に接続される。そして、カソード電極３ａの電位は、数１００Ｖであるのに対し、ターゲット電極４は、１００ｋＶ程度となっている。ターゲット電極４の電位がカソード電極３ａの電位よりもはるかに高いので、電子は、カソード電極３ａからターゲット電極４に向けて流れる。すなわち、ターゲット電極４からカソード電極３ａに向けて電流が流れる。この電流を管電流Ａと呼ぶ。
【００３８】
実施例１において最も特徴的な構成である、カソード電圧制御部８２とカソード電極３ａの接続について説明する。カソード電圧発生部Ｓ１は、図２に示すように、インバータ１３と、トランスＴと、コッククロフト・ウォルトン回路１１と、フィルタ回路１２とを備えている。ノードＮ１は、カソード電圧発生部Ｓ１の高電位側の出力端であり、ノードＮ２は、低電位側の出力端となっている。
【００３９】
制御指令値発生部２５は、カソード電極３ａに係る管電流制御部１６に対して管電流指令値ＣＣを、ターゲット電極４に係るターゲット電圧発生部１７に対して管電圧指令値ＣＶをそれぞれ送出している。管電流制御部１６は、管電流指令値ＣＣに従ってＸ線管の管電流を調節し、ターゲット電圧発生部１７は、管電圧指令値ＣＶにしたがってターゲット電極４の電圧を調節する。管電流制御部１６は、本発明のフィードバック制御部に相当する。
【００４０】
カソード電圧発生部Ｓ１の動作を簡単に説明する。インバータ１３は管電流制御部１６からの制御指令値Ｖに応じた振幅の交流電圧を発生し、トランスＴの一次側に与える。トランスＴの二次側からは、トランスの巻き線比に応じて昇圧された交流電圧が出力され、コンデンサＣ１，Ｃ２，およびダイオードＤ１，Ｄ２からなるコッククロフト・ウォルトン回路１１によって、さらに２倍の直流電圧に整流される。この整流された直流電圧は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３からなるフィルタ回路１２でリップルを低減した後、ノードＮ１に出力される。
【００４１】
その先につながるバイパス回路１４は、カソード電極３ａに制御電圧を与えるとともに、流れ込む管電流ＡをグランドＧへバイパスするために設けられており、ダイオード、抵抗、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタで構成される。
【００４２】
ダイオードＤ３は、ノードＮ１（高電位端子）および、カソード電極３ａの介する位置に接続されており、ノードＮ１に接続された側がアノードａに、カソード電極３ａに接続された側がカソードｋとなっている。抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ３のアノードａとノードＮ２（低電位端子）との介する位置に設けられている。そして、トランジスタＱのベースＢは、ダイオードＤ３のアノードａに接続され、エミッタＥは、ダイオードＤ３のカソードｋに接続される。そして、コレクタＣは、ノードＮ２に接続されるとともに、電流検出用抵抗Ｒ３を介してグランドＧに接続されている。なお、電流検出用抵抗Ｒ３は、本発明の電流検出手段１５に相当する。なお、電流検出用抵抗Ｒ３に代えてホール素子を用いた電流検出器など他の電流検出方法を用いてもよい。
【００４３】
バイパス回路１４の動作を図３を用いて説明する。カソード電圧発生部Ｓ１によって決められるノードＮ１の電圧は、Ｘ線管のカソード電極３ａに与えられるべき制御電圧であり、ダイオードＤ３を通してカソード電極３ａに印加される。
【００４４】
一方、カソード電極３ａの電圧に応じた量の管電流Ａがカソード電極３ａから流れ込んできても、ダイオードはカソードからアノードの方向に電流が流れることはないので、管電流ＡがノードＮ１方向に流れることはない。
【００４５】
そうするとトランジスタＱのエミッタＥの電位はベースＢの電位より高くなるため、エミッタＥからにベースＢ向かってベース電流ｉＥＢが流れる。その後ベース電流ｉＥＢは、抵抗Ｒ２を通ってグランドＧ側に流れる。このベース電流ｉＥＢはトランジスタＱで電流増幅され、エミッタＥからコレクタＣへコレクタ電流ｉＥＣが流れる。その量はトランジスタＱの電流増幅率をＨＦＥとすると、次の式１で示せる。
ｉＥＣ＝ｉＥＢ×ＨＦＥ……（１）
【００４６】
このことは、図３（ｂ）に示す従来構成のバイパス抵抗Ｒ６に流れるバイパス電流と比較すると、Ｘ線管のカソード電極３ａの電圧が同じＶＫで、抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ２の値も同じで、ＨＦＥが１００とした場合、従来構成で流すことができるバイパス電流ＩＢＰ１は、ＩＢＰ１＝ＶＫ／Ｒ６であるのに対し、実施例１の構成で流すことができるバイパス電流ＩＢＰ２は、次の式２で表せる。
ＩＢＰ２＝ｉＥＢ＋ｉＥＣ＝（１＋ＨＦＥ）×ｉＥＢ＝１０１×ＶＫ／Ｒ２＝１０１×ＩＢＰ１……（２）
【００４７】
つまり、従来構成の１０１倍の電流をバイパスする能力を持つ。これは、カソード電極３ａからみたグランドＧへのインピーダンスが非常に低くなることを示している。
【００４８】
実際は１０１倍もの電流を流すことは無いため、抵抗Ｒ２の値はバイパス抵抗Ｒ６より十分に大きい値にすることができ、カソード電圧発生部Ｓ１から抵抗Ｒ２に流れ込み消費される電流を低減することも可能となる。このことにより、カソード電圧発生部Ｓ１と抵抗Ｒ２の容量を小さくでき、発熱も低減することができる。
【００４９】
以上のように、実施例１の構成によれば、カソード電極３ａに流れ込んできた管電流ＡはグランドＧに対して低いインピーダンスでバイパスされるため、速やかにカソード電極３ａの電位は低下し、トランジスタＱのエミッタＥとベースＢ間の電位差が解消する近傍で平衡状態に達する。すなわち、流入する管電流Ａの量にかかわらずＸ線管のカソード電極３ａの電位はカソード電極に出力すべきノードＮ１の制御電圧近傍に保たれるのである。
【００５０】
従って、実施例１の構成にすることにより、従来構成のバイパス抵抗Ｒ６で発生するような電圧降下は発生せず、トランジスタＱのエミッタＥとベースＢ間の電位差が取れなくなる０Ｖ近傍までＸ線管のカソード電極３ａの電圧をノードＮ１の制御電圧に追従させることができるようになる。
【００５１】
また、実施例１においては、バイパス回路１４を通った管電流Ａは電流検出用抵抗Ｒ３を通りグランドＧに還流する構成となっている。ここでの電流検出用抵抗Ｒ３は、カソード電極３ａの電位に大きな影響が出ないように十分小さい抵抗値を用いている。電流検出用抵抗Ｒ３に管電流Ａが流れることにより、その電流量に比例した電圧が電流検出用抵抗Ｒ３の両端に発生する。すなわち、ノードＮ２の電圧は、管電流Ａに比例した電圧となる。ノードＮ２は、管電流制御部１６のフィードバック入力に接続されており、管電流制御部１６にてフィードバック制御を行う。
【００５２】
すなわち、図示されないＸ線撮影装置等からの管電流指令値とＸ線管の管電流Ａが常に等しくなるように制御することが可能となる。
【実施例２】
【００５３】
次に、実施例２に係るＸ線撮影装置２１の構成について説明する。実施例２に係るＸ線撮影装置２１は、図４に示すように、筐体２２と、その内部の下側に設けられたＸ線管２３と、上側に設けられたフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）２４とを備えている。Ｘ線撮影装置２１は、そのほか、Ｘ線管２３を制御するＸ線管制御部２６と、ＦＰＤ２４の出力を受信する画像生成部３１とを備えている。ＦＰＤは、本発明のＸ線検出手段に相当し、画像生成部は、本発明の画像生成手段に相当する。
【００５４】
筐体２２に備え付けられた表示部２８は、画像生成部３１で生成されたＸ線透視画像を表示するとともに、操作者の入力を表示したり、Ｘ線照射に関する各種パラメータを表示したりするものである。表示部は、本発明の表示手段に相当する。
【００５５】
入力部２７は、操作者の指示を入力するものであり、主制御部３５は、各部２６，３１を統括的に制御するものである。なお、実施例１における管電流制御部１６，およびターゲット電圧発生部１７は、実施例２においては、Ｘ線管制御部２６に含まれており、実施例１における管電流指令値と管電圧指令値は、実施例２における主制御部３５から与えられる。
【００５６】
筐体２２には、引戸２２ａが付属しており、それに付設された持手２２ｂを動かすことで引戸２２ａの開閉が可能となっている。引戸２２ａを開けると、筐体２２の内部に検査対象を載置する載置台が現れる。操作者は、撮影の前に、載置台に検査対象を載置して、引戸２２ａを閉めておく。なお、操作者が誤ってＸ線を被爆しないように、インターロック機構として引戸２２ａが確実に閉じられているかどうかを図示されないドアスイッチで検知し主制御部３５に送り、それをもとにＸ線照射可否を制御している。
【００５７】
操作者が入力部２７を通じて撮影を開始する指示を行うと、Ｘ線管２３からＸ線が照射され、検査対象を透過して、ＦＰＤ２４に入射する。ＦＰＤ２４は、入射したＸ線の強度の平面的な分布を示す検出データを画像生成部３１に送出する。画像生成部３１は、これを基に検査対象の透視像が写りこんだＸ線透視画像を生成する。Ｘ線透視画像は、表示部２８で表示され、Ｘ線撮影装置２１におけるＸ線透視画像の取得は終了となる。
【００５８】
以上のように、実施例２の構成は、Ｘ線発生装置を使用したＸ線撮影装置の具体的な態様を示したものである。すなわち、上述の構成は、Ｘ線の発生源として実施例１に係るＸ線発生装置を備えている。これにより、より多様な制御が可能となるＸ線撮影装置２１が提供できる。
【００５９】
本発明は、上述の各実施例の構成に限られず、下記のように変形実施できる。
【００６０】
（１）上述の各実施例におけるトランジスタＱの構成は、バイポーラ型に限られず、ユニポーラ型を用いてもよい。
【００６１】
（２）上述した各実施例は、工業用の装置であったが、本発明は、医用や、原子力用の装置に適用することもできる。
【００６２】
（３）上述した各実施例は、密閉型Ｘ線管を用いていたが開放型Ｘ線管に適用することもできる。
【００６３】
（４）実施例１の変形として、図５のようにターゲット電圧発生部１７の低電位端子Ｐ４に電流検出用抵抗Ｒ３からなる電流検出１５を設け、管電流Ａに比例した電圧を管電流制御部１６のフィードバック入力に接続し、実施例１と同様の効果を得ることも可能である。
【００６４】
（５）実施例１の変形として、図６のように電流検出用抵抗Ｒ３を使わず、Ｘ線管から発するＸ線の一部を検出できる位置に、シンチレーション検出器等のＸ線量検出手段９０を設置し、Ｘ線量に比例した電圧を管電流制御部１６のフィードバック入力に接続する。Ｘ線管で発生するＸ線量は、管電流Ａに比例するため管電流制御部１６によるフィードバック制御にてＸ線管のカソード電極３ａの制御を行うことにより、図示されないＸ線撮影装置等からのＸ線量指令値とＸ線管で発生するＸ線量が常に等しくなるように制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
Ｄ３ ダイオード
Ｇ グランド
Ｑ トランジスタ
Ｒ２ 抵抗
Ｓ１ カソード電圧発生部
３ａ カソード電極
４ ターゲット電極
１５ 電流検出手段
１６ 管電流制御部（フィードバック制御部）
２４ ＦＰＤ（Ｘ線検出手段）
２８ 表示部（表示手段）
３１ 画像生成部（画像生成手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出するカソード電極と、
電子が衝突してＸ線を発生するターゲット電極と、それらの間にあって通過する電子の量を制御するためのグランドに接続されたグリッド電極を備えたＸ線管と、
前記ターゲット電極に管電圧を印加し管電流を供給するターゲット電圧発生部と、
高電位端子と低電位端子とを備えたカソード電圧発生部と、
前記高電位端子にアノードが接続され、前記Ｘ線管の前記カソード電極にカソードが接続されたダイオードと、
前記アノードと前記低電位端子との介する位置に接続された抵抗と、
前記アノードにベースが接続され、前記Ｘ線管の前記カソード電極にエミッタが接続され、前記低電位端子にコレクタが接続されたトランジスタとを備え、
前記低電位端子は直接または電流検出手段を介して前記グランドに接続されていることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線発生装置において、
前記低電位端子と前記グランドとの介する位置に接続された前記電流検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、前記電流検出手段からの信号が前記フィードバック制御部を通じて前記カソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線発生装置において、
前記低電位端子は、直接前記グランドに接続され、
前記ターゲット電圧発生部から供給される前記管電流を検出する電流検出手段と、
フィードバック制御部を更に備え、
前記電流検出手段からの信号が前記フィードバック制御部を通じて前記カソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線発生装置において、
前記低電位端子は、直接前記グランドに接続され、
前記ターゲット電極から出力されるＸ線の量を検出するＸ線量検出手段と、
フィードバック制御部を更に備え、
前記Ｘ線量検出手段からの信号が前記フィードバック制御部を通じて前記カソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線発生装置を備えたＸ線撮影装置であって、
Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段から出力された信号を基にＸ線透視画像を生成する画像生成手段と、
前記Ｘ線透視画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１】
電子を放出するカソード電極と、
電子が衝突してＸ線を発生するターゲット電極と、それらの間にあって通過する電子の量を制御するためのグランドに接続されたグリッド電極を備えたＸ線管と、
前記ターゲット電極に管電圧を印加し管電流を供給するターゲット電圧発生部と、
高電位端子と低電位端子とを備えたカソード電圧発生部と、
前記高電位端子にアノードが接続され、前記Ｘ線管の前記カソード電極にカソードが接続されたダイオードと、
前記アノードと前記低電位端子との介する位置に接続された抵抗と、
前記アノードにベースが接続され、前記Ｘ線管の前記カソード電極にエミッタが接続され、前記低電位端子にコレクタが接続されたトランジスタとを備え、
前記低電位端子は直接または電流検出手段を介して前記グランドに接続されていることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線発生装置において、
前記低電位端子と前記グランドとの介する位置に接続された前記電流検出手段と、フィードバック制御部を更に備え、前記電流検出手段からの信号が前記フィードバック制御部を通じて前記カソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線発生装置において、
前記低電位端子は、直接前記グランドに接続され、
前記ターゲット電圧発生部から供給される前記管電流を検出する電流検出手段と、
フィードバック制御部を更に備え、
前記電流検出手段からの信号が前記フィードバック制御部を通じて前記カソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線発生装置において、
前記低電位端子は、直接前記グランドに接続され、
前記ターゲット電極から出力されるＸ線の量を検出するＸ線量検出手段と、
フィードバック制御部を更に備え、
前記Ｘ線量検出手段からの信号が前記フィードバック制御部を通じて前記カソード電圧発生部にフィードバックされることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線発生装置を備えたＸ線撮影装置であって、
Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段から出力された信号を基にＸ線透視画像を生成する画像生成手段と、
前記Ｘ線透視画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１２０７２（Ｐ２０１０−２１２０７２Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６５９４（Ｐ２００９−５６５９４）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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