JPS5923076B2 - Ｘ線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線管に印加する撮影管電圧をテストロードで
制御するＸ線装置に関する。

一般にＸ線自動露出遮断装置、所謂フォトタイマ、イオ
ンタイマ等では被写体の厚さ、撮影管電圧を完全にカバ
ーし得ることが理想である。

しかしながら、現実的には撮影管電圧による線質の関係
から被写体の部位、厚さに対応する適切な撮影管電圧が
存在し、これを撮影前にＸ線制御器で設定する必要があ
る。

このためにＸ線撮影の技師は高度の技術と経験を必要と
し、Ｘ線装置の完全自動化にとって問題となっていｆｃ
。

第１図は従来のこの種の装置の一例を示す概略構成図で
１は管１圧、フィラメント電流等を制御するＸ線制御器
、２はＸ線制御器の出力電圧を昇圧する高圧発生器、３
はＸ線管である。

そして上記Ｘ線制御器１には商用電源を供給される単巻
変圧器１ａ、この単巻変圧器１ａの２次側に介挿した主
開閉器１ｂ、この主開閉器１ｂを開閉制御するタイマ１
ｃ、商用電源を安定化する電圧安定器１ｄ、この電圧安
定器１ｄの出力側に介挿したフィラメント加熱調整抵抗
１ｅおよびフィラメント加熱切換器１ｆ等を設けている
。

尚１ｇは抵抗、１ｈは接点で上記フィラメント加熱調整
抵抗１ｅに直列に介挿してフィラメント加熱回路の電流
−電圧特性を故意に悪くするようにしている。

そして上記高電圧発生器２には単巻変圧器１ａの２次側
に接続され電流−電圧特性を悪くするように設計した高
圧変圧器２ａ、この高圧変圧器２ａの２次側出力を整流
する整流器２ｂ、電圧安定器１ｄの出力を与えられＸ線
管３のフィラメント電流を供給するフィラメント加熱ト
ランス２ｃを設けている。

そうしてタイマ１Ｃによって主開閉器１ｂを閉成してＸ
線曝射開始と同時に接点１ｈを開路することによってフ
ィラメント加熱回路に抵抗１ｇを挿入する。

したがってフィラメント加熱電流は急激に減少し、即ち
Ｘ線管フィラメントの熱冷却カーブに従って第２図ａに
示すＸ線管電流特性のグラフのように管電流ｍＡは減少
する。

また、高圧変圧器２ａは電流−電圧特性が悪いために第
２図すに示すＸ線管電圧特性のように上記加熱電流の変
化に対応して管電圧ＫＶは上昇する。

したがって撮影開始時の管電圧は低電圧とし、時間の経
過とともに上昇させることができ、被写体に対応する撮
影管電圧を事前に設定することなく、自動露出遮断制御
のダイナミックレンジを広くすることができる。

しかしらからこのようなものでは高圧変圧器の電流−電
圧特性を故意に悪くすることによって撮影管電圧の上昇
を図るようにし、更に撮影管電圧の上昇カーブがＸ線管
のフィラメント冷却カーブに依存する間接的な制御であ
るために、三相電源方式のような大容量Ｘ線装置には不
向であり、また曝射秒時が数十ｍ ｓｅｃ以下の短時
間撮影では忠実な管電圧制御を行なえないという問題が
あった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものでテトロード
によってＸ線管電圧を制御するようにし。

広いダイナミックレンジを得ることができ、それによっ
て大電流を短時間通電する場合も確実な制御を行うこと
ができるＸ線装置を提供することを目的とするものであ
る。

以下、本発明の一実施例を第３図乃至第５図を参照して
説明する。

第３図は上記実施例のブロック図で図中１０はＸ線制御
器、２０は高圧発生器、３０はＸ線管である。

上記Ｘ線制御器１０には三相商用電源を供給される単巻
変圧器１１、自動露出遮断制御回路１２、撮影タイマ１
３、および図示しない管電圧選択回路、管電流制御回路
等を設けている。

また高圧発生器２０には単巻変圧器１１０２次出力を昇
圧する高圧変圧器２１、この高圧変圧器２１０２次出力
を整流する高圧整流回路２２、この整流回路２２の２次
側に介挿した一対のテトロ−トスイツチングユニット２
３，２４．および図示しないフィラメント加熱トランス
等を設けている。

そして、３１は被写体、３２はＸ線錐中に配置したＸ線
量検出器、３２ａはＸ線量検出器３２の検出素子、例え
ばフォトマルチプライヤチューブ、３３はスポット撮影
器で、これらによって撮影系を構成する。

また実際のＸ線診断装置にはイメージインテンシファイ
ヤ３４、光学分配器３５、Ｘ線テレビ装置３６等も設け
られるが本発明に直接関係しないので説明は省略する。

第４図は一対のテトロードスイッチングユニツ）２３．
２４を示す回路図で、このスイッチングユニツ）２３．
２４は全く同一回路で構成シティるのでその一力２３に
ついて説明する。

図中２３□は第１の高耐圧トランスで１次側を撮影タイ
マユニット１３からＸ線曝射信号を与えられる入力端子
」、ｋに接続し、２次側出力を第１の全波整流回路２３
２で整流する。

なお上記第１の高耐圧トランス２３、はフェライトコア
等を用いた周波数応答性の良好なものが望ましい。

そして上記第１の全波整流回路２３□の正側出力を抵抗
２３３およびコンデンサ２３４からなる平滑回路で平滑
してスイッチング用トランジスタ２３５のベースへ与え
る。

またその負側をテトロード２３６の第１グリツドへ与え
る。

そして２３７は１次側に入力端子Ｌｍを介して交流１０
０Ｖ等の一定電圧を与えられる第２の高耐圧トランスで
この２次側出力をトランス２３８の１次側へ与える。

このトランス２３８は第１グリツドバイアス供給捲線２
３８ ａナトロード２３６のフィラメント電圧供給捲線
２３８ｂ、第２グリツドバイアス供給捲線２３８ ｃの
各２次捲線を設けている。

そして上記第１グリツドバイアス供給捲線２３８ ａの
出力を第２の全波整流回路２３９で整流し、抵抗２３、
。

、コンデンサ２３□１からなる平滑回路で平滑した後正
側をテトロード２３６のカソードに与え、負側を抵抗２
３．２を介してテトロード２３６の第１グリツドに与え
る。

なお上記正側をトランジスタ２３、のコレクタに接続し
てこのトランジスタ２３、に電源電圧を供給する。

またフィラメント電圧供給捲線２３８ ｂはテトロード
２３６のフィラメントに接続してフィラメント加熱電流
を供給する。

そして第２グリツドバイアス供給捲線２３８ｃの出力を
第３の金鉱整流回路２３１３で整流し正側をコンデンサ
２３１４、抵抗２３．５からなる平滑回路で平滑してト
ランジスタ２３□６のコレクタに与える。

そして上記整流回路２３１３の負荷をテトロード２３６
のカソードに接続し、上記抵抗２３．５の摺動子を上記
トランジスタ２３．６のエミッタに接続している。

そして上記整流回路２３□３の負側と上記トランジスタ
２３１６のエミッタとの間にコンデンサ２３．７を介挿
し、このトランジスタ２３．６のエミッタをテトロード
２３６の第２グリツドに接続している。

更に上記トランジスタ２３□６のエミッタ、ベース間に
光検出素子、例えばシリコン光検出ダイオード２３１８
を介挿し、このシリコン光検出ダイオード２３□８はグ
ラスファイバ２３．９を介してタイマユニットに制御さ
れる発光素子２３□０から光を与える。

なお上記シリコン光検出ダイオード２３□７、グラスフ
ァイバ２３１８、発光素子２３□９は例えば塩化ビニー
ル等の絶縁パイプ２３□１に一体に封入して高圧発生器
２３の絶縁オイルの侵入を防止する構造にしている。

なお各テトロ−トスイツチングユニット２３゜２４のテ
トロード２３６はカソードをＸ線管３０にプレートを高
圧正極端子に接続し、テトロード２４６はプレートをＸ
線管にカンードを高圧負極端子に接続している。

そして第５図はＸ線制御器１０の撮影タイマー３を示す
ブロック図で１３１は入力端子ｔを介して外部からＸ線
曝射トリガ信号を与えられるワンショットマルチバイブ
レータ、１３ はワンショットマルチバイブレータ１３
、の反転時間を設定する曝射時間設定器である。

そして１３３はワンショットマルチバイブレータ１３１
の出力を与えられるゲート、１３４は所定周波数、例え
ば１０ＫＨｚ の発振出力を上記ゲート１３３に与える
発振回路である。

更に１３５は上記ゲート１３３の出力を増幅する増幅回
路、１３６は増幅回路１３５の出カドランスでとの出カ
ドランス１３６の２次側出力端子り、ｉを介してテトロ
ードユニツ）２３．２４の入力端子ｊ。

ｋに与える。

また上記ワンショットマルチバイブレータ１３ の出力
はトランジスター３□のベースに与えられ、このトラン
ジスター３□のコレクタ出力は出力端子ｄ、ｅを介して
テトロードユニツ）２３．２４の入力端子Ｑに与え発光
素子２３２ｏを発光させる。

更にＸ線量検出器３２のフォトマルチプライヤチューブ
３２ａの検出信号を自動露出遮断制御回路１２の入力端
子ａに与える。

この自動露出遮断制御回路１２はＸ線量に比例した上記
検出信号を積分し、この積分値が予め設定した所定レベ
ルに達すると出力端子すにＸ線遮断信号を出力し、この
出力を上記撮影タイマ２０の入力端子Ｃを介してワンシ
ョットマルチバイブレータ１３１を付勢してＸ線曝射を
停止させる。

このような構成であれば先ず撮影タイマー３の入力端子
ｔに外部からＸ線曝射トリガ信号が与えられてフンショ
ットマルチバイブレーク１３１を付勢し、この出力信号
をゲート１３３に与える。

なお上記ワンショットマルチバイア”Ｌ／−１２１３１
の復帰するまでの時間、即ちＸ線曝射時間は曝射時間設
定器１３□によって任意に設定することができる。

そして発振回路１３４は常時発振状態にあるのでゲート
１３３の出力にはこの発振回路１３４の出力を上記ワン
ショットマルチバイブレータ１３１の出力によってチョ
ッピングした信号が出力する。

この信号は増幅回路１３５によって増幅し、出カドラン
ス１３６、端子り、ｉを介して第７図ａに示すＸ線曝射
信号がテトロードユニツ）２３．２４の入力端子ｊ、ｋ
に与えられテトロード２３６，２４６の第１グリツドは
第７図すに示すように所定のバイアス電圧が印加され、
このテトロード２３６，２４６を導通させる。

また上記ワンショットマルチバイブレータ１３．の出力
信号はトランジスタ１３７から出力端子ｄ、ｅを介して
第１図Ｃに示すように所定電圧が上記テトロードユニツ
）２３，２４の入力端子ｎ、Ｑに与えられその発光素子
２３２ｏ、２４□。

を発光させる。

そしてグラスファイバ２３，９を介してシリコン光検出
ダイオード等の光検出素子２３１８に入光し、再び電気
信号に変換される。

そして上記光検出素子２３１８はトランジスタ２３１６
０ベースに接続されているのでこのトランジスタ２３１
６を導通させエミッタ側のコンデンサ２３１゜を充電す
る。

したがって第４図に示すようにコンデンサ２３１７の端
子電圧は抵抗２３１５の分圧電圧Ｅ２からＸ線曝射開始
と同時にトランジスタ２３□６のコレクタ電圧Ｅに向っ
て上昇しこの電圧はテトロード２３６゜２４６の第２グ
リツドに与えられその内部降下電圧を制御する。

なおこの場合にコンデンサ２３１□の端子電圧の上昇は
トランジスタのコレクタ電流はベース電流に依存する特
性によってベースを流が一定なために略直線的に上昇す
る。

ここで、第６図は上記第４図に示すテトロ−トスイツチ
ングユニットの等価回路で第４図のトランジスタ２３５
、整流回路２３□、抵抗２３３、コンデンサ２３４から
なる第１グリツドのスイッチング回路が第６図に示すＳ
、に相当する。

また第４図において２次巻線２３８ ｃ、整流回路２３
１３、コンデンサ２３１４からなる電源が第６図に示す
電源Ｅに、抵抗２３１５によって分圧された電電がＥｌ
、Ｅ２に、更にトランジスタ２３゜６がスイッチＳ２に
相当する。

ここでタイマユニット１３からのＸ線曝射信号が与えら
れるとスイッチＳ１が閉成されテトロード２３６が導通
してＸ線管３０に高電圧ｖｂｔが印加されてＸ線が曝射
される。

−力テトロード２３６の第２グリツドバイアスはスイッ
チＳ２が開放されている状態では電圧Ｅ２が与えられ、
スイッチＳ１が閉成されると同時にスイッチＳ２ も閉
成される。

そしてコンデンサ２３１□へ充電が開始され、この第２
グリツドバイアス電圧はＥ２からＥへ略直線的に上昇す
る。

即ちテトロードにあつては一般にプレート電流■ｐ１第
１グリッド電圧Ｅｇ１を一定にすれば内部電圧降下Ｖｔ
は第２グリツド電圧Ｅｇ２に依存することになる。

したがって第２グリツド電圧Ｅｇ２を変化させることに
よりテトロードの内部降下電圧Ｖｔを制御することがで
きる。

したがって電圧整流回路２２の出力電圧をｙｈζ各テト
ロード２３６，２４６における内部降下電圧をＶｔとす
ればＸ線管３０の管電圧Ｖｘは次の１）式に示すように
なる。

Ｖ ｘ＝Ｖ ｈ ｔ −２Ｖ ｔ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・１）即ちテトロード２３６
，２４６の内部降下電圧を可変することによってＸ線管
管電圧を制御することができる。

したがって上記テトロード２３６，２４６の第２グリツ
ドバイアスが第７図ｄに示すように直接的に上昇し、そ
れによってその内部降下電圧は直線的に減少し、このた
めにＸ線管管電圧ｖｈｔは第７図ｅに示すように次第に
上昇する。

−力Ｘ線量検出器３２の検出素子３２ａによって検出さ
れた信号は自動露出遮断制御回路１２の入力端子ａに与
えられる。

そしてこの自動露出遮断制御回路には入力端子ａに与え
られた電流Ｌ１即ちＸ線量に比例する光電子増倍管の出
力電流を積分し、この値が予め設定した所定値に達する
と出力端子すへ第７図ｆに示すようにＸ線遮断信号を出
力する。

そしてこのＸ線遮断信号をタイマユニット１３の端子Ｃ
へ与えそのワンショットバイブレータ１３１を反転、復
帰させＸ線曝射を停止させる。

したがってＸ線管管電圧を次第に上昇させるようにして
いるので格別撮影管電圧を設定することなく撮影を行う
ことができしかもテトロードによって上記Ｘ線管管電圧
を制御することによって広いダイナミックレンジを得る
ことができる。

以上詳述したように本発明はＸ線管に直列にテトロード
を接続して管電圧を印加し、このテトロードの第１グリ
ツドのバイアス制御によってスイッチング制御を行い、
第２グリツドのバイアス制御によって管電圧を制御する
ようにしたので応答性が良好でしかも広いダイナミック
レンジを得ることができ特にＸ線撮影の自動化を容易に
行うことができるＸ線装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＸ線装置の一例を示す概略構成図、第２
図は上記Ｘ線装置の管電流および管電圧の変化を示すグ
ラフ、第３図乃至第７図は本発明の一実施例を示す図で
、第３図はブロック図、第４図はテトロ−トスイツチン
グユニットを示す回路図、第５図は撮影タイマを示すブ
ロック図、第６図はテトロ−トスイツチングユニットの
等価回路、第７図は上記実施例の動作を説明するタイム
チャートである。 １０・・・・・・Ｘ線制御器、１２・・・・・・自動露
出遮断制御回路、１３・・・・・・撮影タイマ、２０・
・・・・・高圧発生器、２１・・・・・・高圧変圧器、
２２・・・・・・高圧整流回路、２３．２４・・・・・
・テトロ−トスイツチングユニット、２３６．２４６・
・・・・・テトロード、３０・・・・・・Ｘ線管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧発生器とＸ線管との間に介挿したテトロードと
   、このテトロードの第１グリツドバイアス電圧を制御し
   てスイッチングさせる第１グリッドスイッチング回路と
   、上記テトロードの第２グリツドバイアス電圧をＸ線曝
   射開始直後から次第に上昇させてＸ線管管電圧を次第に
   上昇させる第２゜グリッドバイアス可変回路とを具備す
   るＸ線装置。