JPH0675439B2 - Ｘ線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はグリッドを有する三極Ｘ線管を備え，この三
極Ｘ線管と高電圧発生器との間の高電圧回路に高電圧の
印加をオン，オフする高圧真空管を介在させたＸ線装
置，特にステレオＸ線管を用いたステレオＸ線装置に関
する。

〔従来技術〕

ステレオＸ線装置は従来 １） ステレオＸ線管の各々対応する陰極を電子放出可
能な電位にしたあと所定時間経て高圧電源の高圧スイッ
チがオン状態になりステレオＸ線管に高電圧が所定時間
印加され，前記高圧スイッチがオフ状態になって高電圧
が遮断されたのち所定時間おいて前記陰極のバイアス電
位を電子放出不可能な電位に変えるステレオＸ線装置。
（特公昭63−9360号） ２） スレテオＸ線管にあらかじめ高圧を印加した状態
で,X線放射コントロール用グリッドのバイアス電位を変
化させ,X線を所定時間放射させるステレオＸ線装置。
（特開昭64−33899号）の二つが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記二つの方式には次の問題がある。

１） Ｘ線テレビを用いて行う低線量高速パルスステレ
オ透視においてＸ線波形が波尾をもち画像が低下する。

２） 高圧コンデンサを用いてその充電電圧をステレオ
Ｘ線管に管電圧として印加しているので負荷の大小によ
って管電圧波形が異なる。

そこで，従来のこの種装置の問題を解決するために出願
人は，ステレオＸ線管と，このＸ線管の１対の陰極とグ
リッド間のバイアス切替えスイッチ機構が接続されたバ
イアス電源を有するステレオＸ線装置において，前記Ｘ
線管の陽極および陰極に真空管型高圧制御機構を介して
高圧電源と接続し，そして上記バイアス切替えスイッチ
機構は，上記真空管型高圧制御機構のオンと同時に各々
対応する陰極とグリッド間のバイアス電圧をオフ状態に
し，所定時間Ｘ線が放射されたのち前記高圧制御機構の
オフと同時に対応する陰極とグリッド間のバイアス電圧
をオン状態にするグリッドバイアス制御機構を備えたス
テレオＸ線装置を既に提案している。（特願平１−2443
37号） この装置によればＸ線波形に波尾をもたず，また負荷の
大小によって管電圧波形は一定であるものの，次の問題
があることが判明した。

従来，高圧真空管を用い，それのオン電圧を制御してＸ
線管の管電圧を設定管電圧に制御するようにした真空型
高圧制御機構は二極Ｘ線管の制御ばかりでグリッドを有
する三極Ｘ線管の一種であるステレオＸ線管の制御は行
われていなかった。そのためＸ線管の管電圧を常にOVか
らスタートさせることを前提としている。ステレオＸ線
管のカットオフ時に高電圧が，高圧ケーブルの浮遊容量
に充電された充電電圧として残留するため,2次側フィー
ドバック制御回路が逆極性に充電され次のＸ−Rayオン
時に管電圧波形に乱れを生じた。

この発明は，上記に鑑み,X−Rayオン時管電圧が高圧ケ
ーブルの浮遊容量に充電された充電圧より設定管電圧に
立上がるようにすることにより，管電圧波形に乱れが生
じないようにした三極Ｘ線管を有するＸ線装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は，上記目的を達成するために次のように構成
されている。

すなわち，この発明のＸ線装置は，三極Ｘ線管と高電圧
発生器との間の高電圧回路に介在する高圧真空管のオン
時に高圧ケーブルの浮遊容量に充電された充電電圧に比
例し，且つ，オフ時間の経過とともに減少する電圧を高
圧真空管のオフ時に発生する電圧発生手段を設け，この
電圧を高圧真空管のオン，オフとそれのオン時にそれの
負担電圧（オン電圧を制御する制御回路）を制御する制
御回路の制御信号としたことを特徴としている。

〔作用〕

電圧発生手段は，高圧ケーブルの浮遊容量に充電された
充電電圧（またはそれに関連する電圧）を高電圧のオフ
と同時に発生し，高圧真空管の制御回路に制御信号とし
て供給する。

次の高圧真空管のオン，すなわちＸ−Rayオンで高圧制
御機構は電圧発生手段の信号にもとづいて管電圧の制御
を行なう。

したがって，管電圧波形に乱れが生ぜず，管電圧が速く
設定値に立上がる。

〔実施例〕

以下，この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図
面はこの発明の一実施例を示す回路図で，図中（14）は
ステレオＸ線管である。ステレオＸ線管（14）の制御装
置は低圧側制御回路（ａ），真空管型高圧制御機構
（ｂ），グリッドバイアス制御機構（ｃ）で構成されて
いる。Ｘ−Ray信号は図示しないＸ線制御器のタイマに
より与えられる。

低圧側制御回路（ａ）はＸ−Ray信号のオン，オフに同
期して真空管型高圧制御機構（ｂ）の中のテトロード管
等の高圧真空管（１）（41）のオン，オフと高圧真空管
（１）（41）のオン時に高圧真空管が負担する電圧（以
下オン電圧と呼ぶ）を制御する。真空管型高圧制御機構
（ｂ）は高圧トランス（22）（42）で発生した一定値の
高電圧を高圧整流器（23）（43）で整流して高圧コンデ
ンサ（24）（44）に充電した高圧電源から高電圧真空管
のオン電圧を引いて管電圧を作成する。グリッドバイア
ス制御機構（ｃ）はスイッチ（２）（45）を開閉するこ
とによりステレオＸ線管のグリッド−カソード間にかか
るバイアス電圧をオン，オフしステレオＸ線管の導通，
遮断を行う。スイッチのオン，オフはＸ−Ray信号に同
期しておこなわれる。

低圧側制御回路（ａ）はこの発明の主要部をなす部分で
ある。

設定管電圧の1/2の値が＋，−側の高電圧制御用オペア
ンプ（４）（47）の非反転入力にＸ−Rayオンで閉じる
スイッチ（13）（56）を通して接続され，高電圧制御用
オペアンプ（４）（47）の出力は抵抗を通して電流増幅
用トランジスタ（５）（48）のベースに接続している。
電流増幅用トランジスタ（５）（48）のエミッタは抵抗
（16）（58）を通してホトカプラ（６）（49）のホトダ
イオードのアノードに接続されている。

（３）（46）は高圧検出用抵抗で高圧ケーブルの＋，一
側とアース間に接続されている。オペアンプ（15）（5
7），抵抗（10）（53）を経て高電圧制御用オペアンプ
（４）（47）の反転入力に接続されている。また，反転
入力は積分用コンデンサ（９）（51），抵抗（８）（5
2）,X−Rayオンで閉じるアナログスイッチ（７）（50）
を通して電流増幅用トランジスタ（５）（48）のエミッ
タに接続されている。（11）（54）は放電抵抗で積分用
コンデンサ（９）（51）に接続されている。（12）（5
5）はＸ−Rayオフで閉じるスイッチで電流増幅用トラン
ジスタ（５）（48）のベースに接続されている。

（21）（63）は高圧真空管（１）（41）のスクリーング
リッド用電源で一側を高圧真空管（１）（41）のカソー
ドに＋側をスクリーングリッドに接続しスクリーングリ
ッドをカソードに対して常に正電位に保っている。（1
7）（59）はコントロールグリッド用電源で＋側を高圧
真空管のカソードに一側をホトカプラ（６）（49）のホ
トトランジスタとコントロールグリッド制御用トランジ
スタ（20）（62）のエミッタに接続されている。（18）
（60）は抵抗でありコントロールグリッド用電源とホト
カプラ（６）（49）のホトトランジスタのコレクタに接
続されている。またそこから抵抗（19）（61）がコント
ロールグリッド制御用トランジスタ（20）（62）のベー
スに接続されている。（67）（68）は抵抗でありコント
ロールグリッド用電源（17）（19）とコントロールグリ
ッド制御用トランジスタ（20）（62）のコレクタに接続
されている。そのコレクタは高圧真空管（１）（41）の
コントロールグリッドに接続されている。

（25）はバイアス電源であり一側をステレオＸ線管（1
4）のグリッドに＋側を抵抗（26）（64）を通して。Ａ
側カソード（65）,B側カソード（66）に接続されてい
る。スイッチ（２）（45）はステレオＸ線管のグリッド
−カソード間に接続されている。

（69）（70）は高圧ケーブルの＋，−側とアース間の浮
遊容量である。

なお，スイッチ（２）（45），（12）（55），（13）
（56）ならびに後述のスイッチ（７）（50）は図示しな
いタイミング回路で制御される。

次に動作を説明する。低圧側制御回路（ａ），真空管型
高圧制御機構（ｂ）は＋側，−側共動作は同じなので＋
側のみ説明する。グリッドバイアス制御機構（ｃ）はＡ
側,B側共動作は同じなのでＢ側のみ説明する。

Ｘ−Rayオン前のREADY状態において，高圧コンデンサ
（24）は高圧トランス（22）の交流出力電圧を整流器
（23）で整流した一定の電圧に充電されている。またス
テレオＸ線管のＡ側カソード（65）,B側カソード（66）
共に加熱状態になっている。

Ｘ−Rayオフの状態ではスイッチ（12）が閉じて（13）
が開いているのでオペアンプ（４）の出力はOVになって
おり，トランジスタ（５）はオフしている。従って，ホ
トカプラ（６）には入力電流が流れないので出力側ホト
トランジスタはオフしている。電源（17），抵抗（18）
（19）とトランジスタ（20）のベース，エミッタを通る
閉ループをトランジスタ（20）のベース電流が流れてい
る。この電流は（20）が飽和領域でオンするために必要
な値になるように（18）（19）の抵抗値が選ばれており
（20）は完全にオンしている。そして電源（17）より抵
抗（67），トランジスタ（20）のコレクタ，エミッタを
通る閉ループを電流が流れ抵抗（67）の両端に電圧を持
つ。従って高圧真空管（１）のコントロールグリッドは
カソードに対して深い負のバイアスがかかっており，高
圧真空管（１）は電子放出不可能な状態にある。すなわ
ちオフ状態にあるので，ステレオＸ線管（14）には高電
圧はかかっていない。Ｘ−Rayオフの状態ではスイッチ
（２）が開いていて回路が開状態であるのでバイアス電
源（25）の電圧がステレオＸ線管（14）のグリッドとカ
ソード間にかかっておりステレオＸ線管（14）も電子放
出不可能な状態（オフの状態）となっている。

Ｘ−Ray信号がオンになるとスイッチ（13）が閉じるの
で設定電圧がオペアンプ（４）の非反転入力に加わる。
同時にスイッチ（12）が開くのでオペアンプ（４）の出
力は電流増幅用トランジスタ（５）のベースに加わる。
同時にアナログスイッチ（７）がオン状態になりトラン
ジスタ（５），アナログスイッチ（７），抵抗（８），
積分コンデンサ（９）を通る閉ループが出来るのでオペ
アンプ（４）は非反転増幅器として動作する。最初のＸ
−Rayオン時は積分コンデンサ（９）の充電電圧はOVで
あり，また高圧検出抵抗（３）からフィードバックされ
てくる電圧もOVであるのでボルテージフォロワとして動
作しているオペアンプ（15）の出力もOVである。従って
オペアンプ（４）の出力は抵抗（８）（10）の分割値に
よって決まる。この出力がトランジスタ（５）のベース
に加わるのでトランジスタ（５）がオンして高圧ホトカ
プラ（６）の入力側ダイオードに抵抗（16）を通って電
流が流れる。この電流はオペアンプ（４）の出力に比例
する。この電流により出力側ホトトランジスタが活性領
域でオンするように（16）の抵抗値を選んである。ホト
トランジスタがオンするのでそれまで抵抗（18）（19）
を通ってトランジスタ（20）のベースに流れていた電流
がホトトランジスタで分流されて減少しトランジスタ
（20）は活性領域で動作するようになる。従ってトラン
ジスタ（20）のオン電圧が大きくなり高圧真空管（１）
のコントロールグリッドとカソード間の電位が上がり電
子放出可能な電位になり高圧真空管（１）がオンする。
この時高圧真空管（１）は活性領域で動作しているので
オン電圧をもっている。従ってステレオＸ線管（14）に
は高圧コンデンサ（24）の充電電圧から高圧真空管
（１）のオン電圧を引いた電圧が加わる。高圧真空管
（１）のオン電圧はスクリーングリッドには電源（21）
より一定の電圧が供給されているのでコントロールグリ
ッドとカソード間の電位によって決りコントロールグリ
ッドの電位に反比例する。

一方Ｘ−Rayオンと同時にスイッチ（２）が閉じるので
バイアス電源（25），抵抗（26），スイッチ（２）を通
る閉ループを電流が流れ，ステレオＸ線管（14）のグリ
ッドとＢ側カソード間の電位がOVになる。ステレオＸ線
管（14）のＢ側カソードは電子放出可能になり管電流が
流れ始める。オペアンプ（４）の出力は抵抗（８）（1
0）と積分コンデンサ（９）の時定数に従って上昇しそ
れに伴いホトカプラ（６）の入力電流も大きくなってい
くので出力側ホトトランジスタに流れる電流も増える。
従ってトランジスタ（20）のベースに流れる電流が減少
しトランジスタのオン電圧が大きくなるにつれて高圧真
空管（１）のコントロールグリッドの電位が上昇し高圧
真空管（１）のオン電圧は小さくなっていく。従って管
電圧は上昇していく。一方管電圧の上昇に伴い高圧検出
抵抗（３）よりフィードバックされてくる電圧も上昇し
ていくのでオペアンプ（15）の出力も上昇する。オペア
ンプ（15）の出力は抵抗（10）を通ってオペアンプ
（４）の反転入力に加わっているのでオペアンプ（４）
の非反転入力（設定電圧）と等しくなれば出力上昇が止
まり安定する。そしてホトカプラ（６）の入力電流も一
定になるので高圧真空管（１）のオン電圧も一定になり
管電圧は安定する。この時積分コンデンサ（９）は図示
の極性にその時の管電圧に相当した値に充電されてい
る。オペアンプ（４）の出力は設定管電圧が高いほど高
くなる。これは管電圧を高くするためには高電圧真空管
（１）のオン電圧を小さくしなければならず，そのため
にはホトカプラ（６）の入力電流を大きくする必要があ
るので当然である。オペアンプ（４）の出力電圧によっ
て積分コンデンサ（９）が充電されるので充電電圧は管
電圧に比例することになる。管電圧は常にフィードバッ
クされて設定電圧と比較されて一定になるように高圧真
空管（１）により電気的に制御されるため高速で安定し
た制御が可能になっている。

高圧真空管（１）のオンにより，ステレオＸ線管（14）
に高電圧が印加されるとともに高圧ケーブルの浮遊容量
に管電圧と同じ値まで電荷が充電される。

Ｘ−Rayオフになるとスイッチ（12）が閉じ（13）が開
くのでトランジスタ（５）のベース入力はOVとなりトラ
ンジスタ（５）がオフするためホトカプラ（６）がオフ
する。そしてトランジスタ（20）が飽和領域で完全にオ
ンするようになり高圧真空管（１）のコントロールグリ
ッドの電位が電子放出不可能な電位に下がりオフする。

同時にスイッチ（２）も開くためステレオＸ線管（14）
のＢ側カソードはバイアス電源（25）によりグリッドに
対して正のバイアスがかかり電子放出不可能になり,B側
焦点の管電流がカットオフされＸ線波形は波尾なく直ち
に遮断される。

Ａ側焦点もカットオフ状態にあるためステレオＸ線管
（14）は両側ともカットオフ状態にある。それでＸ−Ra
yオン時に高圧ケーブルの浮遊容量に充電された電荷は
検出抵抗（３）を通ってしか放電しない。検出抵抗
（３）は高抵抗であるので放電時定数は大きく，高圧ケ
ーブルには長時間高圧が残る。この高電圧は管電圧とし
てＸ線管に加わっている。このため次のＸ−Rayオン時
には管電圧をその時の高圧ケーブルに残っている高電圧
と同じ値からスタートする必要がある。その為にＸ−Ra
yオフと同時にアナログスイッチ（７）をオフし積分コ
ンデンサ（９）に充電された電圧を保持する。

もし積分コンデンサ（９）の充電電圧が保持されないと
次のＸ−Rayオン時にオペアンプ（４）の非反転入力に
設定電圧が加わった時，オペアンプ（４）は反転入力が
非反転入力と同じ電圧になるように出力電圧を制御する
ため積分コンデンサ（９）の充電電圧がＸ−Rayオン時
の高電圧の値に相当する電圧まで充電されるまでの間，
出力電圧が必要な値より低くなってしまう。その結果Ｘ
−Rayオン時の高電圧波形が落こむことになる。

前述したように積分コンデンサ（９）の充電電圧は管電
圧に比例するので高圧ケーブルに残っている高電圧の値
に比例していなければＸ−Rayオン時にその時の管電圧
値からスタートさせることは出来ない。Ｘ−Rayオフ時
に高圧ケーブルに残った電荷は時間の経過とともに検出
抵抗（３）を通って放電するので積分コンデンサ（９）
の充電電圧もこれに比例して減少させなければならな
い。そのために放電抵抗（11）を接続して放電回路を設
けてある。積分コンデンサ（９）に充電された電荷は放
電抵抗（11）を通って放電するが，この時の放電時定数
が高圧ケーブルの放電時定数に等しくなるように（11）
の抵抗値は選ばれており積分コンデンサ（９）の充電電
圧は高圧ケーブルに充電された高電圧の値に比例してい
る。すなわちＸ−Rayオフ時の高電圧を積分コンデンサ
（９）の充電電圧で模擬的に作り出している。この回路
によりつぎのＸ−Rayオン時の高電圧はスムーズに立上
がる。このようにアナログスイッチ（７），積分コンデ
ンサ（９）と放電抵抗（11）を組合わすことによりステ
レオＸ線管の管電圧制御が可能となる。

なお，実施例では積分コンデンサ（９）（51）の放電抵
抗（11）（54）をコンデンサと並列にアース間に接続し
たが，アナログスイッチ（７）（50）と並列に接続して
もよい。

また実施例では，高圧真空管（１）（41）のオン時に高
圧ケーブルの浮遊容量の充電電圧を検出抵抗（３）（4
6）で検出し，その電圧を積分コンデンサで保持するよ
うにしたが，浮遊容量の充電電圧に相当する模擬電圧を
別の電圧発生手段で発生するようにし，この電圧を高圧
真空管の制御回路に制御信号として与えるようにしても
よい。この場合，電圧発生手段の放電時定数を高圧ケー
ブルの放電時定数に等しくしておけばよい。

また，高圧真空管のオン時の瞬時のみ別の電圧発生手段
からの電圧を制御信号として高圧真空管の制御信号とし
て供給し，その後検出抵抗で検出された管電圧を制御信
号として与えるようにすることも可能である。

さらに，実施例ではステレオＸ線管を用いたが，この発
明はグリッドを有する三極Ｘ線管を用い，且つ高電圧回
路に高圧真空管を介在させ，この高圧真空管で,X線管に
印加される高電圧のオン，オフとそれのオン電圧を制御
するようにしたＸ線装置に適用できるものである。

〔効果〕

この発明によれば，高圧ケーブルの浮遊容量に充電され
た充電電圧に関連する電圧を高圧真空管のオン時にそれ
のオン電圧を制御する制御回路に制御信号として与える
ようにしたので，高圧真空管のオン時の管電圧の立上り
において管電圧波形に乱れが生じず，管電圧の立上りも
速く管電圧を一定にできる。また,X線波形に波尾が生じ
ず，負荷の大小にかかわらず管電圧波形は一定である。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図である。 （ａ）……制御回路、（ｂ）……真空管型高圧制御機構 （ｃ）……グリッドバイアス制御機構 （１）（41）……高圧真空管（テトロード管） （２）（45），（12）（55），（13）（56）……スイッ
チ （３）（46）……高圧検出抵抗、（４）（47），（15）
（57）……オペアンプ （６）（49）……ホトカプラ、（７）（50）……アナロ
グスイッチ （９）（51）……積分コンデンサ、（11）（54）……放
電抵抗 （14）……ステレオＸ線管、（22）（42）……高圧トラ
ンス （23）（43）……高圧整流器、（24）（44）……高圧コ
ンデンサ （25）……バイアス電源、（66）（65）……Ｘ線管（1
4）のカソード （69）（70）……高圧ケーブルの浮遊容量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三極Ｘ線のグリッド−カソード間のバイア
   ス電圧のオン、オフ制御機構と、高電圧回路に介在する
   高圧真空管と、この高圧真空管をバイアス電圧のオン、
   オフに同期してオン、オフ制御すると共にオン時に前記
   高圧真空管の負担電圧（オン電圧）を制御し管電圧を設
   定管電圧にする制御回路とを備えたＸ線装置において、
   前記高圧真空管のオン時に高圧ケーブルの浮遊容量に充
   電された充電電圧に比例すると共にオフ時間の経過とと
   もに減少する電圧をそれのオフ時に発生する電圧発生手
   段を設け、この電圧発生手段の出力電圧を次回の高圧真
   空管のオン時にそれの負担電圧を制御する前記制御回路
   に制御信号として与えるようにしたことを特徴とするＸ
   線装置。