JPS5939876B2 - 磁気飽和防止制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｘ線曝射時に高電圧発生装置における鉄心の
磁気飽和を防止することにより所定のＸ線量を得るよう
にした磁気飽和防止制御回路に関するものである。

従来Ｘ線装置にはＸ線管に高電圧を印加するために高電
圧発生装置が用意されており、この高電圧発生装置の２
次側よりＸ線台の陰極、ターゲット間ｔこ印加される高
電圧と、その陰極を熱するための電圧とを得るようにし
ている。

しかし、この高電圧発生装置においては鉄心の磁気飽和
が原因して必ずしも曝射時に所定のＸ線量が得られない
という欠点がある。

これは、高電圧発生装置の一次巻線に印加される最初の
電圧の位相で一次巻線に流れる電流によって鉄心中に発
生する磁束の方向が前回のＸ線曝射て鉄心が最も強く励
磁された方向と一致する場合、鉄心が磁気飽和して一次
側に過大な励磁電流が流れてしまい、この結果二次側に
誘起される電圧に波形歪が生じることによるものである
。

この磁気飽和を防止するため、従来よりＸ線曝射時にお
いては高電圧発生装置の一次側に印加される電圧の位相
のうち最初の電圧位相と、選択されたＸ線曝射時間の長
さとから印加される最終電圧位相を計算によって求める
ことが行なわれている。

求めた最終電圧位相より大きさが最も大きい残留磁束の
方向を推測し、次回のＸ線曝射時にはこの最終電圧位相
きは反対の電圧位相で一次側への電圧投入を開始するこ
とにより前述した残留磁束を打ち消そうとするものであ
る。

しかしながら実際の変圧器においては鉄心の理想的なヒ
ステリシス特性からのずれや、漏洩磁束の存在、その他
種々の損失があるために最も大きい残留磁束の方向が必
ずしも最終電圧位相のみで定まるとは結論できないもの
になっている。

残留磁束の方向を正確に知るにはＸ線曝射中における鉄
心の励磁状態を正確に把握する必要があるが、従来Ｘ線
曝射中での鉄心の励磁状態は全く考慮されていないこと
から、鉄心の磁気飽和は完全に防止されなく、したがっ
てまた所定のＸ線量も得られていないのが実状である。

本発明の目的は、高電圧発生装置の鉄心における磁気飽
和を防止することによりＸ線曝射において所定のＸ線量
を得ることにある。

この目的のため、本発明は、高電圧発生装置の鉄心に発
生する磁束をＸ線曝射時間に亘って積分し、この積分に
よって得られた最終的な積分値より残留磁束の方向と大
きさが求められることから、この積分値にもとすいて次
回のＸ線曝射時で高電圧発生装置の一次側に印加される
電圧の投入時の位相を決定するようになしたものである
。

以下、本発明を第１図から第４図により説明する。

先ず第１図は本発明による基本的な磁気飽和防止制御回
路のブロック図を示したものである。

この図において、３相電源の各相Ｕ、Ｖ、Ｗはそれぞれ
位相制御のための逆並列接続されたサイリスタＬ−，，
１−２，１−３，１−４，１−６，１−６を介してΔ結
線された一次巻線４に接続される。

一次巻線４は図示のように高電圧発生装置２中の鉄心３
に巻かれ、この一次巻線に流れる電流によって二次巻線
（二次巻線回路とそれに引き続く二次回路は省略）に高
電圧を発生させるものである。

鉄心３に巻かれた三次巻線５−１．５−２．５−３は鉄
心３内部に発生せしめられた磁束の大きさとその方向と
を検出するためのもので、検出された磁束は三次巻線ｓ
−，ｔ ５−２ｔ ｓ−３＃こ各々挿入接続された負荷
抵抗６−、．６−２．６−３で電圧値に変換される。

これらの抵抗６−１．６−２．６−３の両端に現われた
電圧はそれぞれ、抵抗、コンデンサおよび演算増幅器よ
り構成される同一構成の積分器？−１，７−２，７−３
の入力電圧となってＸ線曝射時間中積分されるようにす
るものである。

このようにして求められた各積分器７−１゜７−２，７
−３での最終積分値は、Ｘ線の遮断時に鉄心３の何れの
方向が最も強く励磁されているか判別するために演算増
幅器を主体にして構成された判別回路８に入力される。

判別回路８では各積分器？−１，７−２，７−３で得た
最終積分イ直の極性を判別するとともに、それらの絶対
値の大小比較を行ない何れの方向が最も強く励磁されて
いるかを判別するわけである。

このようにして得られた極性判別信号と大小比較判別信
号とはＸ線曝射についての信号制御回路９を介し、前述
したサイリスタ１−１〜１−６のゲート回路を次回のＸ
線曝射のために制御することになるのである。

なお、１１はＸ線管である。

第２図、第３図は判別回路８における極性判別と大小比
較判別に関する具体的回路構成図を示したものである。

このうち第２図に示す極性判別回路は積分器７−１に関
するもののみを図示しているが、他の積分器？−２，７
−３に関するものもこれと同一構成である。

この極性判別回路によると、積分器７−１で得られた積
分値■１は極性反転回路としての演算増幅器１２に抵抗
を介して入力され、積分値の極性が反転される。

この演算増幅器１２の出力電圧の極性によって残留磁束
の方向が知れるわけである。

この演算増幅器１２の出力電圧の極性は残留磁束の方向
を示すことから、次回のＸ線曝射時での投入電圧の位相
を決定するうえで重要である。

したがって演算増幅器１２の出力電圧は後述の大小比較
判別回路の比較判別出力信号とともに信号制御回路９に
入力され、投入電圧の位相を制御することに供されるよ
うになる。

演算増幅器１２の出力電圧はまたインバータ１３、抵抗
を介してトランジスタ１４のベースに印加され、リレー
１５を駆動制御するようにされる。

リレー１５は積分器７−１による積分値■１の極性が正
のときのみ駆動されるが、その接点１８゜１９は後述す
るように積分値■１の絶対値１■１１を得るために供さ
れる。

積分器７−１で得られた積分値ｖ１は抵抗を介してエミ
ッタホロワ構成のトランジスタ１６に印加される。

図示のようにトランジスタ１６のエミッタは抵抗を介し
て増幅度１の極性反転回路としての演算増幅器１７に接
続されているが、リレー１５が駆動されたとき、即ち、
積分値ｖ１の極性が正のときは接点１８．１９はそれぞ
れ閉、開となるから積分値ｖ１の絶対値１ｖ１１は接点
１８を介してトランジスタ１６のエミッタより取出され
る。

しかし、積分値ｖ１の極性が負である場合には絶対値は
演算増幅器１７を利用して取り出される。

積分値ｖ１の極性が負の場合は接点１８．１９は図示の
状態にあることから接点１９を介して演算増幅器１７の
出力を取り出し、これを積分値ｖ１の絶対値とするもの
である。

このようにして得られた積分値ｖ１の絶対値１ｖ１１は
他に同様にして求められた絶対値ＩＶ２１ 、 ＩＶ３
１ ｃ！＝ともに大小比較判別回路に入力される。

大小比較判別回路の構成は第３図に示すように３つの差
動増幅器としての演算増幅器２０−１ 。

２０−２，２０−３の各々の２人力に前述の絶対値ＩＶ
１１ 、 ＩＶ２１ 、 ＩＶ３１を入力させ、演算増
幅器２０−ｔ 、２０−２，２０−３の出力を適当にゲ
ートすることにより絶対値ＩＶ１１ 、 ＩＶ２１ 、
ＩＶ３１のうちから最も大きい値のものを判別するよ
うに構成される。

演算増幅器２０−１，２０−２．２０−３の出力は負の
場合ダイオードを介して接地電位にクランプされるので
、それらの出力は負となることはない。

図示の構成において積分器７−１に対応する絶対値１■
１１が最も大きい場合、演算増幅器２０−１゜２０−２
のみより正の出力電圧が得られるから、このことをナン
トゲート２１−ｔで判別するものである。

またこれと同様にして積分器７−２に対応する絶対値Ｉ
■２Ｉが最も大きい場合は演算増幅器２０−ｔ 、 ２
０−３（７）出力はそれぞれＯｖ１正の電圧値となるこ
とから、インバータ１３−１とナントゲート２１−２を
用いてこのことを判別する。

更に積分器７−３に対応する絶対値１ｖ３１が最も大き
い場合には演算増幅器２０−２．２０−３の出力は何れ
もＯｖとなることから、インバータ１３−２゜１３−３
とナントゲート２１−３を用いてこのことを判別するこ
とができる。

さて次に以上の説明にもとづいて本発明を具体的に説明
する。

ある撮影のＸ線曝射て高電圧発生装置２中の鉄心３が第
１図に示すように矢印Ａの方向に最も強く励磁されたと
すると、三次巻線５１ｙ５ ２ｙ５ ３のうち巻線５−
３に矢印Ｂの方向に余分の電流が流れるこさになる。

この結果Ｘ線曝射中抵抗６−、．６−２．６−３に現わ
れた電圧を積分する積分器？−１，７−２，７−３のう
ち積分器７−１の出力積分値■１が極性が負で、しかも
その絶対値が最も大きくなることが判る。

この積分値■１が第２図に示す極性判別回路に入力され
ると、その極性が負であることから接点１９を介して１
■１１なる正電圧が第３図に示す大小比較判別回路の差
動増幅器２０−１．２０−２に入力され、ナントゲート
２１−ｔが絶対値１■１１が他の絶対値ＩＶ２１ 、
ＩＶ３１よりも大きい旨の比較判別出力することになる
。

この比較判別出力は他のナンドゲ−１−２１２，２１−
３からの比較判別出力、前述した極性判別信号とさもに
信号制御回路９に入力され、これらの語信号にもとずい
て信号制御回路９は次回のＸ線曝射時に鉄心３内部に最
初に発生する磁束の方向が矢印Ａａは反対となるような
電圧位相で電圧投入が行なわれるよう、サイリスクゲー
ト回路１０を制御する。

即ち、この場合はサイリスク１−１．１−６が最初に点
弧されることになる。

本発明は第１図に示す例にあっては鉄心内部に発生する
磁束の方向と大きさを検出するのに、鉄心に直接巻かれ
た三次巻線を使用している。

しかし、第４図に示すように、高電圧発生装置２と並列
に３相変圧器２２を接続し、その二次巻線を前述の三次
巻線に外用することも可能である。

また、３相変圧器の代りに単相変圧器を３個使用し、一
次巻線を高電圧発生装置の一次側と同じ結線方法（本例
ではΔ結線）で結線し、その二次巻線を三次巻線に代用
することも勿論可能であり、同様の効果が得られる。

以上説明したように本発明は、Ｘ線曝射時に高電圧発生
装置の鉄心に最初に発生する磁束の方向が、前回のＸ線
曝射において鉄心が最も強く励磁された方向と反対方向
となるように、高電圧発生装置の一次側に電圧が印加さ
れるようにしたものである。

本発明によれば、鉄心の磁気飽和は有効に防止され、高
圧波形に歪現象が発生することはなくなるから常に安定
したＸ線量が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による一例での磁気飽和防止制御回路
のブロック図、第２図、第３図は、第１図の判別回路に
おける極性判別と大小比較判別に関しての具体的回路構
成図、第４図は、本発明による他側での磁気飽和防止制
御回路のブロック図である。 １−１〜１−６・・・・・・サイリスク、２・・・・・
・高電圧発生装置、３・・・・・・鉄心、４・・・・・
・一次巻線、５−１〜５−３・・・・・・三次巻線、７
−１〜７−３・・・・・・積分器、８・・・・・・判別
回路、９・・・・・・信号制御回路、１０・・・・・・
サイリスクゲート回路、２２・・・・・・３相変圧器、
１１・・・・・・Ｘ線管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄心と巻線をもつ変圧器を含む高電圧発生装置で発
   生せしめられた高電圧をＸ線管に印加し、Ｘ線を発生さ
   せる構成のＸ線発生装置において、電源の相数に応じて
   設けられ、Ｘ線曝射中変圧器鉄心に発生する磁束を電気
   信号として検出する巻線と、該巻線からの電気信号を各
   々積分する積分器と、該積分器のＸ線曝射終了時での積
   分出力にもとづき変圧器鉄心における最大残留磁束の方
   向と大きさを検出する判別回路と、該判別回路によって
   検出された最大残留磁束の方向と大きさによって次回Ｘ
   線曝射開始時に導通位相制御され、変圧器−次側におけ
   る電源の各相に挿入接続された位相制御手段とからなる
   構成を特徴とする磁気飽和防止制御回路。 ２ 巻線は、高電圧発生装置に含まれる変圧器鉄心に巻
   回されたものとされる特許請求の範囲第１項記載の磁気
   飽和防止制御回路。 ３ 巻線は、高電圧発生装置に含まれる変圧器に並列接
   続された変圧器の鉄心に巻回されたものとされる特許請
   求の範囲第１項記載の磁気飽和防止制御回路。