JPH09161990A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線管の使用による経時的なフィラメントや
せ細りに基づくフィラメント特性変化を補正する。 【解決手段】 エージング時にスイッチ４１、５１をオ
ンして、管電流フィードバック制御系を動作させて所望
の管電流が安定に得られるようになったときに、抵抗２
７を流れる電流値をタイミング回路４２、Ａ／Ｄ変換器
４３で取り込んでメモリ３３に格納させておき、エージ
ングが終わって実際のＸ線曝射時に、メモリ３２から読
み出された設定管電流値に対応するフィラメント加熱電
流の初期調整値を上記メモリ３３のデータで演算回路３
４において補正し、その補正後のデータに基づきコンパ
レータ３７に送る設定値信号を作る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線発生装置に
関し、とくにＸ線管のフィラメント加熱電流の制御系の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線発生装置では、通常、Ｘ線管
のフィラメント加熱電流を検出し、この検出値とフィラ
メント加熱電流の設定値とを比較して検出値が設定値に
一致するようにフィードバック制御するという定電流制
御方式がとられており、このようにフィラメント加熱電
流を制御することによりＸ線管電流を所望の値とするよ
うにしている。また、Ｘ線曝射中の実際のＸ線管電流値
を実測し、この実測値と設定管電流値との差を取り出
し、その差に応じてフィラメント加熱電流をフィードバ
ック制御し、管電流値が設定管電流値となるようにする
制御回路が採用される場合もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなフィラメント加熱電流制御方式では所望の管電流
が得られないという問題がある。すなわち、Ｘ線管のフ
ィラメントは使用中に蒸発し、徐々にやせ細っていく。
そのため、同じ電流値を流しても、やせ細ったフィラメ
ントでは、やせ細る前に比べてフィラメント温度が上昇
する。その結果、同じフィラメント加熱電流を流して
も、使用年月の経過とともに管電流が徐々に多くなって
いく。

【０００４】つまり、フィラメント加熱電流と管電流と
の対応関係が、初期には図２の実線６１のような特性で
表わされるものであったのが、年月が経過するとその対
応関係にずれが生じて図２の点線６２のような特性にな
ってしまう。そのため、初期と同じフィラメント加熱電
流を流しても所望の管電流が得られなくなってしまうと
いう不都合が生じる。

【０００５】この場合、Ｘ線曝射中の実際のＸ線管電流
値を実測し、これに応じてフィラメント加熱電流をフィ
ードバック制御すれば、上記のようなフィラメントのや
せ細りによる誤差に関係なく、管電流を所望の設定値と
することが一応は可能であるといえるが、シネ撮影など
のＸ線をパルス状に曝射するときは、そのパルス幅が数
ｍｓｅｃの場合もあるので、フィードバック制御によっ
て管電流が安定するまでの時間がとれず、設定値とする
ことができない。このような管電流のフィードバック制
御は管電流が安定するまで数十ｍｓｅｃ程度要するた
め、連続的にＸ線を曝射する場合でも、スタート時など
では管電圧や管電流の波形の乱れを生じ、誤動作の原因
となる。

【０００６】この発明は、上記に鑑み、Ｘ線管の使用に
より経時的にフィラメントがやせ細ることを原因として
管電流の制御性が悪くなることを改善し、とくにパルス
Ｘ線曝射の場合などに好適なＸ線発生装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＸ線発生装置においては、Ｘ線管
と、そのアノード・フィラメント間に高電圧を加える高
電圧供給回路と、フィラメントに流す電流を供給するフ
ィラメント加熱電流供給回路と、フィラメントに流れる
電流を検出する電流検出器と、所定の管電流を得るため
のフィラメント加熱電流の初期調整値を記憶する第１の
記憶回路と、所定の管電流を得るためのフィラメント加
熱電流の現在値を記憶する第２の記憶回路と、管電流を
任意に設定する管電流設定器と、管電流の設定値に対応
する上記の初期調整値を上記の現在値で補正する演算回
路と、補正後の値と上記の電流検出器によって検出され
た値とを比較して上記のフィラメント加熱電流供給回路
を制御する制御回路とが備えられることが特徴となって
いる。

【０００８】現時点において所定の管電流を得るための
フィラメント加熱電流が求められ、これが第２の記憶回
路に記憶される。管電流がある値に設定されると、その
設定値に対応した初期調整値が第１の記憶回路から読み
出されて、この値が、上記の第２の記憶回路に記憶され
た現時点のフィラメント加熱電流により補正される。こ
の補正はたとえば、同じ管電流を得るための、現時点の
フィラメント加熱電流と、初期調整時のフィラメント加
熱電流との比率を乗算するなどの演算によって行なわれ
る。この補正により、フィラメントのやせ細りによる誤
差が補正されるため、正確な管電流が得られる。これ
は、管電流を検出し、それをフィードバックして管電流
を設定値にするという管電流のフィードバック制御系に
よらずに行なわれるので、Ｘ線曝射スタート時より設定
管電流を得ることができ、パルスＸ線曝射などに好適で
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１におい
て、交流電源１１に接続された高電圧供給回路１２から
Ｘ線管１３のアノード・カソード（フィラメント）間に
高電圧が印加される。Ｘ線管１３のフィラメントにはフ
ィラメント加熱電流供給回路１４からフィラメント加熱
電流が供給される。この高電圧供給回路１２は、図では
省略しているが、たとえば、交流を整流・平滑する整流
平滑回路と、整流平滑回路によって得られた直流を所定
の高周波でスイッチングするインバータ回路と、その高
周波を高電圧に変換する昇圧トランスと、この昇圧トラ
ンスの出力をふたたび整流・平滑して非常に高い電圧の
直流を得る整流平滑回路などから構成することができ
る。

【００１０】フィラメント加熱電流供給回路１４は、交
流電源１１に接続された整流回路２１と、平滑用コンデ
ンサ２２と、電流制御用トランジスタ２３と、このトラ
ンジスタ２３の出力側に接続されたコンデンサ２４とを
備える。整流・平滑されて直流とされた出力はインバー
タ回路２５において高速にスイッチングされて高周波化
され、絶縁トランス２６を介してＸ線管１３のフィラメ
ントに供給される。

【００１１】インバータ回路２５への入力電流は電流検
出用抵抗２７で電圧に変換されてコンパレータ３７に送
られ、設定値信号作成回路３６からの、フィラメント加
熱電流の設定値信号と比較され、そのコンパレータ３７
の出力がトランジスタベース制御回路３８を経てトラン
ジスタ２３のベースに送られる。そのため、インバータ
回路２５の入力側の電流を検出し、これをフィードバッ
クさせることによりフィラメント加熱電流が、設定値信
号作成回路３６からのフィラメント加熱電流の設定値信
号に一致するような制御が行なわれることになる。

【００１２】ここで、フィラメント加熱電流の設定値信
号は、基本的には管電流設定器３１で設定された管電流
の値に応じてメモリ３２から読み出された値をＤ／Ａ変
換器３５でアナログ信号に変換したものから設定値信号
作成回路３６がつくっている。つまり、管電流設定器３
１において管電流を所望の値に設定すると、その管電流
が流れるようなフィラメント加熱電流の値がメモリ３２
から読み出される。

【００１３】このメモリ３２には、管電流に対応したフ
ィラメント加熱電流があらかじめ格納されている。たと
えば据え付け時に管電流調整が行なわれ、いくつかの管
電圧（例、６０ｋＶ、９０ｋＶ、１２０ｋＶ）に対して
設定する管電流（通常６ポジション）を流すのに必要な
フィラメント加熱電流値が実測される。これにより図２
に示すような、ｍＡ１〜ｍＡ６までの６つの管電流値を
流すためのそれぞれのフィラメント加熱電流値Ｉ１〜Ｉ
６が測定される。これらのフィラメント加熱電流値Ｉ１
〜Ｉ６をそれぞれ表わすデータがメモリ３２に初期値と
して格納されるのである。

【００１４】後に実際に使用するとき、管電流値ｍＡｘ
（ｘは１〜６の任意の数）が設定されると、それに対応
したＩｘがメモリ３２から読み出されてＤ／Ａ変換され
てフィラメント加熱電流設定値信号作成回路３６を経て
フィラメント加熱電流設定値信号としてコンパレータ３
７に送られる。このフィラメント加熱電流設定値信号
は、電流検出用抵抗２７で検出したフィラメント加熱電
流値Ｉｆと比較されてトランジスタベース制御回路３８
を経てトランジスタ２３のベースに送られて、検出値Ｉ
ｆが設定値信号と一致するような制御が行なわれ、これ
により実際の管電流値が設定した管電流値ｍＡｘとなる
ようにされる。

【００１５】ところが、Ｘ線管１３の使用時間の経過と
ともにフィラメントがやせ細ってきて同じフィラメント
加熱電流を流してもフィラメント温度が上昇して管電流
が増大するようになる。つまり、フィラメント加熱電流
と管電流との関係を表わす特性が実線６１から点線６２
のようになる。そのため、たとえば管電流設定器３１に
おいて管電流値ｍＡ６が設定され、それに対応するフィ
ラメント加熱電流値Ｉ６がメモリ３２から読み出されて
フィラメント加熱電流がこれに一致するよう制御された
とすると、実際の管電流はｍＡ６よりは相当に大きなも
のとなってしまう。

【００１６】この場合、実際に流れる管電流を検出しそ
れをフィラメント加熱電流制御系にフィードバックする
管電流フィードバック制御系が備えられていて、これが
作動するとつぎのようになる。この管電流フィードバッ
ク制御系は、たとえば、図１に示すように高電圧供給回
路１２からＸ線管１３のアノード・フィラメント間に流
れる管電流を検出する管電流検出回路５２と、コンパレ
ータ５３と、管電流フィードバック回路５４とから構成
することができる。コンパレータ５３では、管電流検出
器５２で検出した管電流の検出信号と、管電流設定器３
１からの管電流の設定値を表わす信号とが比較され、そ
の差に応じた出力が管電流フィードバック回路５４を経
てフィラメント加熱電流設定値信号作成回路３６に送ら
れ、その差分が、上記のフィラメント加熱電流設定値に
加減算される。そのため、実際の管電流値が検出されて
それが設定値に一致するようなフィードバック制御がな
されるので、実際の管電流値は設定値に一致するように
なる。

【００１７】しかし、この管電流のフィードバック制御
系はフィラメント温度が平衡し安定するまでに時間を要
するので応答速度が遅く、管電流が設定値で安定するま
での数十ｍｓｅｃの時間を要する。このように管電流の
フィードバック制御系の応答速度が遅いので、連続Ｘ線
曝射のスタート直後に管電圧や管電流の乱れが生じて誤
差の原因になるとともに、パルス幅の短いパルスＸ線曝
射の時は管電流が安定する前にＸ線曝射が終了してしま
い、所望の管電流を得ることはできない。

【００１８】そこで、図１に示すようにフィラメント加
熱電流値の初期値を格納するメモリ３２のほかにもう一
つのメモリ３３を設けてこれに現時点のフィラメント加
熱電流値のデータを記憶させる。たとえば、図２に示す
ように現時点で管電流ｍＡ６を得るのに必要なフィラメ
ント加熱電流値がＩ’６であるとすると、このＩ’６を
表わすデータがメモリ３３に格納される。

【００１９】そして、管電流設定器３１で所望の管電流
値ｍＡｘ（ｘは１〜６）が設定されて、メモリ３２から
Ｉｘが読み出されたとき、演算回路３４でつぎのような
演算が行なわれる。 Ｉｘ・（Ｉ’６／Ｉ６） この演算結果は、Ｄ／Ａ変換器３５を通してフィラメン
ト加熱電流設定値信号作成回路３６に送られる。これに
より、初期値Ｉｘが線形補正されたことになり、補正さ
れた設定値信号と検出信号の比較がコンパレータ３７に
おいて行なわれ、フィラメント加熱電流が補正された設
定値に一致するような制御が行なわれる。

【００２０】フィラメント加熱電流はＸ線曝射の１〜４
秒ほど前より流される。そしてこのとき、そのフィラメ
ント加熱電流を抵抗２７で検出し、コンパレータ３７で
設定値信号と比較し、トランジスタベース制御回路３８
を経てトランジスタ２３を制御するという、フィラメン
ト加熱電流制御系が働く。このようにＸ線曝射前からフ
ィラメント加熱電流が制御されるので、Ｘ線曝射時点で
はフィラメント加熱電流は設定値で安定している。その
ため、パルスＸ線曝射の場合も所望の管電流に制御する
ことができる。また、連続Ｘ線曝射の場合、その立ち上
がり時においてＸ線曝射のスタート時点より所望の管電
流が得られ、連続Ｘ線曝射のスタート時点での誤動作を
防ぐことができる。

【００２１】このメモリ３３へ記憶させるデータは、あ
る管電流を得るのに必要なフィラメント加熱電流を定期
的に実測して得るようにしてもよいが、管電流のフィー
ドバック制御系が備えられている場合には、それを利用
してそのデータを得てメモリ３３に格納することができ
る。その場合、フィラメント加熱電流の現在値を取り込
むためのデータ取込回路として、図１に示すように、タ
イミング回路４２とＡ／Ｄ変換器４３とを設ける。

【００２２】このデータ取込回路と管電流のフィードバ
ック制御系とを動作させるためスイッチ４１、５１をオ
ンにする。そして、ある管電流値（たとえばｍＡ６）を
管電流設定器３１で設定してＸ線を連続的に曝射させ
る。これをある程度長い時間行ない、管電流フィードバ
ック制御によって管電流が安定したとき、そのときの実
際のフィラメント加熱電流をタイミング回路４２を通し
てＡ／Ｄ変換器４３に送り、デジタル化してメモリ３３
に書き込む。この時点で、管電流フィードバック制御系
によってｍＡ６に安定しており、この時点でのフィラメ
ントの特性が図２の点線６２のようであれば、フィラメ
ント加熱電流はＩ’６となっていて、そのデータがメモ
リ３３に書き込まれることになる。

【００２３】Ｘ線発生装置は通常、毎日の使用開始時点
で（つまり毎朝）ある程度長い時間連続的にＸ線を曝射
してエージングを行なう。そこで、このエージングを利
用して、その日の実際のフィラメント加熱電流に関する
データをメモリ３３に格納させることが実際上便利であ
る。つまり、エージング時にスイッチ４１、５１をオン
にして上記のように管電流が安定した時点で実際のフィ
ラメント加熱電流を取り込んでメモリ３３に書き込む。

【００２４】なお、この説明では、現時点の実際のフィ
ラメント加熱電流値は一つの値（上記ではＩ’６）のみ
メモリ３３に格納し、これを用いて線形補正するように
したが、より多数のフィラメント加熱電流値についての
現在値を格納させるようにしてもよく、補正演算も線形
演算に限らない。しかし、エージングは通常、大き目の
一つの管電流値でしか行なっておらず、それによって得
た一つの実際のフィラメント加熱電流値を取り入れ、そ
れを用いて線形補正することでも、実際上有用な補正が
できるので、エージング時にこのような作業を行なうこ
とが実際に適しているともいえる。

【００２５】また、上記では管電圧については触れてい
ないが、エージングは通常低い電圧から高い電圧へと徐
々に上昇させて行なうので、複数の管電圧についてフィ
ラメント加熱電流の現在値をメモリ３３に書き込むこと
は容易であり、それによってより精度の高い補正が可能
となる。さらに、Ｘ線管１３がフィラメントを複数個有
している場合、各フィラメントについて順次エージング
を行なうようにすれば、各フィラメントについてのフィ
ラメント加熱電流の現在値を得てメモリ３３に書き込む
ことができ、各フィラメントについての補正が可能であ
る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＸ線発
生装置によれば、Ｘ線管のフィラメントの経時的なやせ
細りによる管電流の増大が抑制されるよう補正すること
ができる。その結果、管電流の増大が原因で起こるＸ線
管への過負荷を防止でき、Ｘ線管を長期間安定して使用
することができるようになる。とくに、管電流のフィー
ドバック制御系により管電流を安定化することができな
いパルスＸ線曝射時に有効であり、また、連続Ｘ線曝射
時に管電流のフィードバック制御を行なう場合にスター
ト直後の波形の乱れを抑え、短期に安定化して誤動作を
防ぐことにも有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を説明するためのブロッ
ク図。

【図２】フィラメント加熱電流と管電流との関係を表わ
すグラフ。

【符号の説明】 １１ 交流電源 １２ 高電圧供給回路 １３ Ｘ線管 １４ フィラメント加熱電流供
給回路 ２１ 整流回路 ２２ 平滑コンデンサ ２３ 電流制御用トランジスタ ２４ コンデンサ ２５ インバータ回路 ２６ 絶縁トランス ２７ 電流検出用抵抗 ３１ 管電流設定器 ３２ フィラメント加熱電流初
期調整値用メモリ ３３ フィラメント加熱電流現
在値用メモリ ３４ 演算回路 ３５ Ｄ／Ａ変換器 ３６ フィラメント加熱電流設
定値信号作成回路 ３７、５３ コンパレータ ３８ トランジスタベース制御
回路 ４１、５１ スイッチ ４２ タイミング回路 ４３ Ａ／Ｄ変換器 ５２ 管電流検出器 ５４ 管電流フィードバック回
路 ６１ フィラメントの初期特性 ６２ フィラメントの経時変化
後の特性

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線管と、そのアノード・フィラメント
   間に高電圧を加える高電圧供給回路と、フィラメントに
   流す電流を供給するフィラメント加熱電流供給回路と、
   フィラメントに流れる電流を検出する電流検出器と、所
   定の管電流を得るためのフィラメント加熱電流の初期調
   整値を記憶する第１の記憶回路と、所定の管電流を得る
   ためのフィラメント加熱電流の現在値を記憶する第２の
   記憶回路と、管電流を任意に設定する管電流設定器と、
   管電流の設定値に対応する上記の初期調整値を上記の現
   在値で補正する演算回路と、補正後の値と上記の電流検
   出器によって検出された値とを比較して上記のフィラメ
   ント加熱電流供給回路を制御する制御回路とを備えるこ
   とを特徴とするＸ線発生装置。