JPS5978498A - Ｘ線管制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はＸ線管もしくは他のタイプの真空管のバイアス
電圧を制御するに当たって、アノード・カソード間に大
きい電圧降下かある場合には管導電低電流を供給し、ア
ノード・カソード間に小さい電圧降下がある場合には高
電流を供給するようにバイアス電圧を制御する回路に関
する。

ディジタル式螢光写真法（ｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｙ）
　、特に混成ディジタル式サブトラクション螢光写真法
（ＤＳＦ）に要求される高エネルギー出力状態と低エネ
ルギー出力状態との間でＸ線管をスイッチングすること
に関して生ずる問題を解決するために初めて新しいバイ
アス制御が開発された。

前記混成りＳＦ法の７つによれば、患者を介して数ミリ
秒の時間幅を有する低エネルキ＝Ｘ線ヒームと高エネル
ギーＸ線ビームのパルスを交互に投射することが要求さ
れる。　この場合、パルスは２つのテレビジョン・フレ
ーム時間以下の時間だけ分離することが望ましい。　数
秒に渡る代表的なＸ線曝射シーケンスにおいてｊｏ乃至
と００高エネルギーと低エネルギーの対が生じることが
ある。　例えば、Ｘ線管のアノードに印加されるピーク
電圧は高エネルギー曝射の場合約／３３　ＫＶであり、
Ｘ線管電流は７００ミリアンペア（ｍＡ）程度である。

　一方、低エネルギー曝射パルスの場合には、ピーク・
アノード電圧は７０ＫＶ程度で、Ｘ線管電流は７００θ
ｍＡ　程度である。　普通、偶像のＸ線パルスは、代表
的には／／３０もしくは／／２ｊ　秒である単一のテレ
ビジョン・フレーム時間内に供給されるであろう。

なお便宜のだめに、低Ｘ線エネルギーおよび高Ｘ線エネ
ルギーという術語か使用される。　もつと正確に言うと
、低い平均エネルギーＸ線パルスおよび高い平均エネル
ギーＸｍパルスと言わなければならない。　　この理由
は、厳密に一定の電圧がＸ線管のアノードに印加された
場合でも、出力Ｘ線光子の一部かピークエネルギーを持
ち、他の光子かより低いエネルギーを持つだめである。

換言すると、特定の低および高エネルギー限界内におい
てエネルギーのスペクトル分布か存在するためである。

一般に、Ｘ線イメージ増倍管が、異ったエネルギーのＸ
線像をテレビジョンカメラに写す光像に変換するために
用いられる。　アナロク・ビデオ信号フレームは、ディ
ジタル式サブトラクション螢光写真法（ＤＳＦ）の所要
条件に従って更に処理を行うためにティジタル画素（ピ
クセル）に変換される。　もちろん、ＤＳＦの一使用例
は、患者の体内の関心領域中の血管の内部の像を医者に
提供することである。　寸だ、循環系中に注入されたヨ
ウ素化化合物等のＸ線造影剤が動脈撮影検査の対象点な
る血管に達してそれを通って流れる時間の中に曝射を行
うことによって視覚化（ｖｉｓｕａｌ　１ｚａｔｉｏｎ
）を高める。　造影剤到達後の像は造影剤到達前の像か
ら引算されて、軟組織と骨が相殺されるのに対し造影剤
が残って血管の内部輪郭の視覚化を可能にする一連の異
なる像を作る。

混成ディジタル式サブトラクション螢光写真法の１つの
様式では、造影剤到達前の時間、造影剤到達後の時間、
および造影剤通過後の時間を通じて連続的に一連の低エ
ネルギー曝射と高エネルギー曝射を急速に行う。　最初
の低エネルギー曝射したがってその像はメモリ内にマス
クとして保持される。　同様に、最初の高エネルギー曝
射像もメモリ内にマスクとして記憶される。　次いで、
その後の低エネルギー像のすべては順次マスクから引算
され、その結果中ずる一連の差像はアナロクヒデオ・フ
ォーマットに変換されてビデオ・ティスフ上に記憶され
る。　一方、その後の高エネルギー像は最初の高エネル
ギー像すなわちマスクから引算されて同様にティスフ上
に記憶される。

時間間隔をおいて同一エネル牛−レヘルで行われだ曝射
による像同士の引算は、経時的（ｔｃ＋ｎｐＯｒａｌ　
）サブトラクションと呼は゛れる。　　このタイプのサ
ブトラクションは、各像中にある変化しないずへてのも
のを相殺する。　例えば、通常の・胃と軟組織による減
衰Ｗ、’　Ｉ：Ｊ−１各像において不変であり、１゜か
し造影剤の投影強度は不変てはないので、造影剤以外の
ものは実質的に消去もしくは相殺されるであろう。　経
時的サブトラクションの過程の途中で嬬動もしくはせき
込み等による患者の組織の実質的な運動がある場合には
、引算されだ像（差像）中に相殺されないような運動に
よるアーチファクトカ生じる。　雑音及び運動によるア
ーチファクトは混成ザブトラクションを用いることにょ
つて除去することができる。

混成サブトラクションの場合、すべての低エネルギーの
経時的差像が加算される。　同様に、すべての高エネル
ギーの経時的な差像が加算される。　次いで、一つの和
の結果が引算され最終的な差像を作る。　この最終的な
差像においては、軟組織、骨およびその他の一定に留捷
っているずべてが相殺されているのに対し、血管を明瞭
に示す造影剤は残った丑まである。

いずれの場合においても、低エネルギーパルスと次に続
く高エネルギーパルスとの間に患者の不随意運動か生じ
ないように、できるだけ急速に且つ密接して／対の低Ｘ
ミニネルキーパルスおよび高Ｘ線エネルギーパルスを発
生することが望捷しい。

混成ザブトラクションではＸ線パルスの正確なタイミン
グを必要とするのに加えて、シーケンス中の各低エネル
ギー曝射および高エネルギー曝射毎に同一のキロポルト
電圧を印加し、且つ同じＸ線管電流にすることが重要で
ある。　寸だ、身体を通過した後の光子の強度が低エネ
ルギー曝射と高エネルギー曝射に対してほぼ一致するよ
うに、Ｘ線管電流（ｍＡ）は高いキロボルト電圧の場合
には小さくシ、低いキロボルト電圧の場合には大きくす
ることが必要である。

Ｘ線管のグリッドに印加されるバイアス電圧は、低エネ
ルギーすなわち低キロホルト電圧パルスの場合にはセロ
・ポルトに減少して、最大の１１〕Ａにすることか出来
る。　そして次の高キロホルト電圧パルスの場合には一
層負のバイアス電圧を印加して、ＩｎＡを減少させるこ
とが出来る。このことにより、各エネルギーにおいてパ
ルス毎にほぼ一定のワット数が維持される。　いくつか
の公知のＸ線管クリット・バイアス制御装置がある。

これらの装置は普通交流電圧を発生ずるための油入タン
ク内にある変圧器を用いていて、該交流電圧を整流して
パルス毎にスイッチングし、低エネルギー曝射のために
せ口・バイアス電圧を作り、そして低電流、高キロポル
ト電圧すなわち高エネルギー曝射のだめには、例えば−
３０θ０ポルトの直流電圧を得ている。　バイアス装置
の寸法、およびＸ線管アノードに対する約１５θＫｖ″
！での高キロポルト電圧回路からバイアス回路を絶縁す
るだめの絶縁条件のために、装置は高価で且つ大型にな
り、特にスイッチング回路において故障が発生しやすい
。

従来の回路は異なるバイアス電圧の選択可能性または微
調整を考慮していない。　まだ従来の回路は、Ｘ線管電
流とキロボルト電圧との組合せにおける自由な選択を許
容しない。　例えば、サブトラクションのための最良の
像を得るだめには、Ｘ線螢光写真を撮っている身体の一
部分が他の部分とは異なる低エネルギーおよび高エネル
ギーＸ線管電流と電圧を必要とする場合がある。

発明の概要 本願に於ける新規なＸ線管クリッド・バイアス制御は、
低エネルキーＸ線゛曝射および高エネルギーＸ線曝射の
だめに広い範囲のＸ線管電流および電圧を選択する能力
を有することを特徴とする。

また新規なＸ線管グリッド・バイアス制御は、従来技術
と比較して装置を小形化し、特に製造コストを低減する
ことができる。

新規なバイアス電圧供給装置の重要な利点は、高電圧Ｘ
線管および電力供給装置から鋭敏な電気的部品を除去す
ることが出来ることである。

本発明によれば、バイアス電圧を第１段がＤＣ／ＡＣイ
ンバータである回路によって得る。インバータ出力は昇
圧変圧器の７次側に印加される。

この変圧器のΩ次側は全波整流器に接続されている。　
変圧器の２次漏れインタフタンス並びに２次巻線および
他の寄生容量がＬＣタンク回路に匹敵するように利用さ
れ、特定のインバータ周波数における共振を州ている。

　共振を得るために他の回路素子を追加する必要はない
。　変圧器λ次巻線の出力における全波整流器は、Ｘ線
管のカソードとグリッド間に接続された直流嬬子を備え
ている。　例えば７００ＫＨｚ　　もしくはそれ以上の
高周波数を使用すると、Ｘ線管のカソードとクリッドに
接続するために用いられるケーフルの容量を、バイアス
電圧中のリップルを３波するだめに用いることか出来る
。　かようにして、３波作用のだめに何らかの回路素子
を付加するとと々く、３波を行うことができる。　この
ことは、またバイアス電圧の発生およびスイッチングに
関して速い応答性と最小電力消費を可能にするだめの最
小キャパシタンスが確保されることになる。

また、フィードバックもしくはサーボ回路がインバータ
を制御して、特定の選ばれた電圧および周波数レベルで
動作させるだめに用いられる。

このフィードバック回路に対して別の変圧器が用いられ
る。　この変圧器はインバータによって１竪動される変
圧器と同等である。　このことは、電圧および周波数出
力の両者においてフィードバック変圧器を用いた場合で
も用いない場合でも回路が同様に動作するので、変圧器
についての負荷効果を最少にする利点がある。

本発明の前述した特徴および他の特徴がどのように達成
されるかは、図面を参照して以下説明する発明の好まし
い実施例の一層詳しい記載から更に明きらかになるであ
ろう。

好ましい実施例の説明 第１図の上部右側の部分に、ディジタル式サブトラクシ
ョン螢光写真法を達成するために適した簡略化されたシ
ステムを示す。　動脈検査を受ける患者な橢円１０て示
す。　−またＸ線造影剤を含む関心のある血管を１１で
示し、Ｘ線管を１２で示す。　このＸ線管１２はアノー
ド・ターゲット１３とカソード・フィラメント１４を含
む高真空の包囲体を有する。　以下グリッド１５と称す
る。制御電極は鎖線で表示され、Ｘ線管のフィラメント
とアノード間に配置されている。　クリッドがカソード
に対してゼロ捷だはわずかに負のバイアス電圧を印加さ
れているとき、Ｘ線管電流は最大で且つＸ線管のアノー
ド・カソード回路の両端間のキロボルト電圧降下は最低
である。　まだ、グリッド・カソード間電圧が大きく負
である場合には、管電流は低く、アノード・カソード間
のキロボルト電圧降下は高い。　−例を示すと、代表的
には最大の負バイアス電圧は直流−３θ０θボルト程度
である。　高エネルキーＸ線曝射および低エネルキーＸ
線曝射シーケンス中、カソード・フィラメント１４を介
して流れる電流の大きさは一定に維持される。　このこ
とは、フィラメント温度とその電子放出率は一定となシ
、低キロボルト電圧で大電流の曝射の際は放出が制限さ
れることを意味している。　このだめ、低エネルキー曝
射すイクル中はＸ線管電子ビーム電流は常に設定された
最大値を有し、高キロボルト電圧の高エネルギー曝射サ
イクル中は電子ビーム電流は、バイアス電圧がグリッド
に印加されているとき抑制される。　フィラメント温度
、したがって最大放出率を設定するだめのフィラメント
電流制御器はブロック１６によって表示され、Ｘ線管電
力供給装置設計の分野における当業者によって容易に製
作することができる。

第１図において、低Ｘ線エネルギー曝射および高Ｘ線エ
ネルキー曝射により生ずるＸ線像は参照番号１７によっ
て全体的に示されるイメージ増倍管によって受けとられ
る。　普通のとの増倍管はＸ線像を鎖線１８によって示
される出力螢光体上に現われる縮少した非常に高輝度の
光像に変換する。　螢光体１８上の可視像は、ビデオも
しくはテレビジョン（ＴＶ）カメラ１９０図示されない
ターケラト上で電荷パターン像に変換される。本発明の
目的のために、各低エネルギーおよび高エネルギー曝射
の後て、ＴＶカメラのターゲットは順次走査モートで、
走査すなわち読み出される、各イメージ・フレーム毎に
ＴＶカメラ１９がら出力されるアナロク・ビデオ信号は
アナロク／ティシタル変換器（ＡＤＣ）２０でティシタ
ル画素（ピクセル）信号に変換される。　ディジタル画
素信号は、Ｘ線技術における当業者にとって衆知である
理由によって、０．ＯＧと表示さ才また）対数ルックア
ップチーフル２１で等価な対数値に変換される。

前に論じたような像を引算して差像を形成し、そしてビ
デオ・ディスクに記録する機能は共に集中化されて、プ
ロセッサとして表示する単一のブロック２２内で実行さ
れるものと考えられる。

経時的で且つエネルギーが引算さり、だ像は表示のだめ
のＴＶモータ２４を駆動するために用いられるディジタ
ル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２３により再びアナログ
・ビデオ信号に変換される。

今寸で記述してきた公知のＸ線曝射および信号処理シス
テムに加えて、第１図におけるシステムは、一つの他の
主要部分、すなわち、高電圧３相電源装置と新しいＸ線
管バイアス制御回路から構成されている。

まず、高電圧３相電源装置について考察する。

電源装置はΩつの３相半巻変圧器３０．３１を有する。

　これらの単巻変圧器としては、例えばすｔネラル・エ
レクトリック・カンパニイ製の「ボルトパック（Ｖｏｌ
　ｔｐａｃｋ　；商標）」が適当である。

ｇｏＩ−Ｉｚの電力線からの電源装置入力を構成する３
相線ば３相入力２９として図示する。　通常、入力電圧
は交流グ〃ボルトである。　高エネルギーすなわち高Ｋ
Ｖ電圧をＸ線管アノード・カソード回路に印加すべき場
合には、単巻変圧器３０は動作状態と々す、他方低ＫＶ
電圧をＸ線管に印加すべき場合のような低エネルギー曝
光の際は、単巻変圧器３０は不動作状態となる。　Ｙ結
線の単巻変圧器巻線の入′力に接続された電力線は、ソ
レノイド３３により制御される３つの安全接点３２を備
える。　ソ１ツノイト３３はＸ線曝射シーケンスを行う
場合に励磁されて接点３３を閉じる。　３つの単巻変圧
器の巻線を、全体的に参照番号３４で示す。　寸だ、単
巻変圧器３０からの３相出力線を３５．３６および３７
で示す。　単巻変圧器の一次巻線からの所望の出力電圧
を選択するだめの代表的なタップ・スイッチを３８て示
す。　３つのタップ・スイッチは相間電圧が平衡状態に
維持されるように連動する。−出力線３５〜３７はフロ
ック３９として示す３相スイッチンク回路の入力に接続
されている。　このスイッチング回路は、Ｘ線電源装置
の分野における当業者にとって明らかなようにスイッチ
ンク装置として、図示しないシリコン制御整流器（ＳＣ
Ｒ）を用いて実施可能である。　いずれにしても、スイ
ッチング回路は、鉄心変圧器の３相／次巻線４１　、４
２および４３が接続される３相母線４０」二の電力を制
御する。フロック４４として示す曝射制御論理回路は、
３相スイッチング回路３９中のＳＣＲをオン・オフする
だめに制御線４５を介してゲート信号を与えるよう動作
する。　手動スイッチ４６は曝射シーケンスを開始する
ために閉成される。　スイッチ４６が閉成されると、曝
射制御論理回路はフロック３９内の５ＣＲ（すなわちス
イッチ）を導通させて、母線４０を介して単巻変圧器３
４の出力を鉄心変圧器の／次巻線４１〜４３に接続する
よう動作する。

このようにして、単巻変圧器３ｏの調節に応じた値を有
する特定の電圧が、３相スイツチ３９が閉成すなわち導
通しているときに、３相変圧器の／次巻線に印加される
。　曝射制御論理回路はまた、３相スイツチ４８として
図示した別の３相スイッチング回路に線４７を介してス
イッチング信号まだはケート信号を供給し、該３相スイ
ツチは単に／次巻線４１〜４３の端部を接続して、／次
巻線が星形す々わちＹ結線になって導通するようにする
。

別の単巻変圧器３１は、線路接触器ソレノイド４９が励
磁されてその３つの接点５ｏを閉成したときに、３相入
力から給電される。　３相単巻変圧器３１からの出力線
５１　、５２および５３が、既に記載したスイッチング
回路３９と同様々特性を有する３相ＳＣＲスイッチンク
回路５４の入力に接続される。　単巻変圧器３１は単巻
変圧器３０によって供給される電圧よりも低い３相電圧
をその出力線５１〜５３に供給する。　いずれにしても
、スイッチング回路５４は高電圧鉄心変圧器の／次巻線
を単巻変圧器３１に接続する。　曝射制御論理回路４４
は３相ＳＣＲスイッチンク回路５４に線５５を介してゲ
ート信号を供給する。　　この特定の設計においては、
交互に現われる低エネルギーおよび高エネルキー曝射シ
ーケンスか開始されるとき、曝射制御論理回路４４は、
スイッチング回路５４中の３相スイツチを導通させて、
鉄心変圧器の／次巻線４１〜４３に一つの単巻変圧器の
出力電圧の内の低い方を印加させる。　次いで、曝射制
御論理回路は、単巻変圧器３０から／次巻線４１〜４３
を励磁するように３相スイッチング回路３９中のＳＣＲ
回路を導通させて、上記２つの出力電圧のうちの高い方
を３相変圧器の７次側（４１〜４３）に印加させる。　
この曝射制御論理回路はスイッチングを繰返して行い、
必要ならテレビジヨン・フレーム速度の程度の速度で、
全曝射シーケンスの間、記つの単巻変圧器から交互に電
力が供給されるようにする。

低電圧の／次巻線４１〜４３が設けられた同じ３相変圧
器の鉄心上に２つの高ＫＶ電圧の２次巻線が設けられて
いる。　その内の７組の３相！次巻線は６０で示され、
且つその３つのコイルは図示の如くＹ形に結線されてお
り、そして他の７組の一次巻線６１はデルタ結線されて
いる。線６２゜６３および６４上に現われるデルタ結線
されたβ次側の出力ＫＶ雷電圧Ｙ結線の２次巻線６０の
出力線６５．６６および６７上の電圧に対して３０°位
相がずれている。　デルタ結線された２次側６１の３相
出力線６２〜６４はブロック６８として示す３相整流回
路の入力に接続される。　Ｙ結線のλ次巻線の３相出力
線６５〜６７がフロック６９として示す３相整流回路の
入力に接続される。　２つの整流回路６８および６９ば
、Ｘ線管１２と直列回路をなしている。　整流回路の正
端子は線７０を介してＸ線管のアノード１３に接続され
ている。

また、整流回路の負端子は線７１を介してＸ線管のカソ
ードすなわちフィラメント１４に接続さＡ′Ｉ。

ている。　また、整流回路の中間点は、７２で示すよう
に接地されている。　参照番号７３で表示するフロック
内で接地電圧レベルでｍ　Ａ測定および過負荷検出か通
常の方法てなされる。　−＝１７ζ、線７４は、過負荷
電流が検出された場合に、３オ目入力線２９を開路する
過負荷リレー（図示せず）に信号を供給する。、　　／
次巻線４１〜４３か、各単巻変圧器３０および３１から
得ら、ｈ、るノつの７次電圧の低い方もしくは高い方の
いずれかによって励磁されたときはいつでも、３相変圧
器の２次巻線６０および６１の両方か励磁される。Ｙ結
線およびデルタ結線の３相−次巻線６０および６１が互
いに３０°位相がずれていることにより、各Ｘ線電流パ
ルスの頂部には乙０）３．Ｚの７２倍のり・ンプルが存
在することになり、このだめＸ線管電圧および電流パル
スを矩形波に近づけることか出来る。

例えば、第２図において、低ＫＶ電圧パルス８０は該パ
ルスに重畳しだ／、２サイクルのり、ノプル８１をもち
、同様なことが７２サイクルのり・ンプル８３をもつ高
電圧パルス８２についても言える。　例えば、変圧器の
一次巻線の両者が同様々やシ方、すなわちＹもしくはデ
ルタで接続されている場合には、Ｋｖ電圧パルス上には
３サイクルのリップルが生じ、平滑回路もしくはフィル
タ回路が必要となる。　Ｘ線管の高電流パルス８４と低
電流パルス８５はまた、当然に低リップルを示す。　第
２図に示すように、低Ｘ線管に■電圧パルス８０は、高
Ｘ線管電流パルス８４に伴って生じ、高Ｘ線管ＫＶ電圧
パルス８２は低Ｘ線管電流パルスに伴って生ずる。　　
どのようにしてこうしたことが達成されるのか、まだＸ
線管電流か新規な共振変圧器バイアス回路を使って独立
に制御されるのか、以後詳しく説明する。

新規な共振回路Ｘ線管バイアス制御について、第１図を
参照して説明する。　既に説明してきた如く、高いすな
わち最も負のバイアス電圧は、Ｘ線管電流が比較的低く
且つ管のアノード・力′ノード間の電圧降下が比較的高
くなるようなノ＜ルス時間中に、Ｘ線管の制御クリッド
１５に印加される。

低いバイアス電圧、すなわち小さな負のノ＼イアス電圧
もしくはゼロ・バイアス電圧は、Ｘ線管電流が最大とな
り、且つより低い電圧降下がＸ線管間に生するのように
する時のパルス時間中に、制御クリッドに印加される。

　高電圧ケーブル、特に導体９０．９１は既に説明した
ように、ノ＼イアス電圧を３波するために利用される小
さなキャパシタンスを与える。　このキャパシタンスは
鎖線のコンデンサ９３によって表わしである。

バイアス制御回路は鎖線の矩形９４内に含まれたＤＣ／
ＡＣインバータを有する。　インノ＼−夕への直流入力
線を９５と９６で示す。　直流電圧はフロック９７とし
て示す全波整流器から供給される。　インダクタ９８お
よびコンデンサ９９は整流された直流中のリップルを平
滑化する。　インバータは、認つの経路を通して交互に
直流電流をスイッチングするだめの２つの電力用金属酸
化物シリコン電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１
００および１引を含んでいる。　／方の直流入力線９６
はトランジスタ間の一点に接続されている。

また他方の直流入力線９５は、２次巻線を１０３で示す
変圧器Ｔ１の／次巻線１０２中の中心タップに接続され
ている。　また、インバータからの交流出力線は１０４
．１０５で示されており、変圧器Ｔ１の／次巻線１０２
の両側端部に接続されている。インバータは矩形波交番
電圧を出力して、変圧器Ｔ１　の／次巻線に印加する。

電界効果トランジスタ１００．１０１のゲート信号用端
子は、線１２９および１３０を介して、以下詳述する集
積回路ＩＣＩに接続されている。　なおここでは、この
ＩＣＩが発振器を含み、所望の反転周波数で低信号レベ
ル状態から高信号レベル状態へ交互に綜１２９と１３０
を切替えることを認識しておけば十分である。　ゲート
信号はトランジスタ１００および１０１を交互に導通さ
せる。　周知の如く、トランジスタ１００が導通すると
、電流が／次巻線１０１の中心タップから巻線の半分を
介して／方向に流れ、またトランジスタ１０２が導通す
ると、電流か／次巻線の他の半分を介して反対の方向に
流れる。　これによって変圧器Ｔ１のβ次巻線１０３に
交番電流が誘起される。

なお、インバータ９４と異ったタイプのインバータを用
いることも可能である。　可変周波数のスイッチング信
号もしくはゲート信号に相当する交流出力周波数を変化
させることのできる任意のインバータを用いてもよい。

　実際の例においてはへインバータ装置はとθＫＨ２か
ら一２３０ＫＨｚの範囲の交番電流を生ずることが可能
である。

既に述べ且つ周知の如く、変圧器Ｔ１は他の変圧器と同
様に瀞れインタフタンスおよび巻線キャパシタンスをも
っている。　本発明によれば、ピーク電圧を変圧器Ｔ１
の２次出力線１０６，１０７間に生じさせるように全て
のインタフタンスとキャパシタンスとが共振するような
周波数を与えるようにインバータ９４を調節することが
できる。

インバータ周波数が増加する、すなわち共振周波数から
ずれるにつれて、変圧器Ｔ１からの交流出力電圧は低下
する。　共振回路がインバータに対する遅れ負荷として
現われるように共振周波数もしくはそれより高い周波数
で動作させることが通常望ましい。　共振周波数もしく
はその近傍において、インバータ９４から変圧器Ｔ１の
７次側へ矩形波入力パルスが供給されるけれども、交流
出力線１０６．１０７上の波形はほぼ正弦波である。全
波整流ブリッジ１１２は正弦波出力電圧を整流する。

この整流器１１２の負の端子はケーフル導体９０を介し
てＸ線管の制御クリッド１５に接続され、低エネルギー
および高エネルキーパルスのだめの適切な負のバイアス
電圧を制御グリッド１５に与える。　一方、前記整流器
１１２の正の端子は、導体９１　を介してＸ線管のフィ
ラメントに接続されている。　なお、実施例においては
、インバータ周波数は調節可能であり、この周波数の調
節によｐＸ線管のフィラメント１４に対して相対的に制
御グリッド１５上に最大約−３０００ボルト（直流）ま
での範囲の負のバイアス電圧を与えることが出来る。

抵抗値の高い抵抗１１３は高電圧供給用導体９０．９１
間に接続されている。　コンデンサ９３で表わしだケー
ブルの漂遊キャパシタンスは、変圧器Ｔ１のインピータ
ンスによって制限される電圧まで充電され、そして後述
の手段によりバイアス電圧がターンオフされた時に抵抗
１１３を介して放電する。　ケーブルのキャパシタンス
か小さく且つ周波数が高いために、高抵抗１１３を用い
ることができ、それ故時定数かそれでも非常に短く、従
ってバイアス電圧が急速に消滅する。　その結果、低バ
イアス電圧と高バイアス電圧間のスイッチングを、高い
速度で実行することができる。また、高抵抗１１３を用
いることができるため、電力消費は最小となる。　具体
的な実施例においては、３００キロオームの抵抗が用い
られ、例えば、消費電力はわずか３０ワツトである。　
これに対し、高共振周波数でない場合には、ケーブルの
キャパシタンスを単に用いる代シニ大容量のコンデンサ
を用いる必要があり、更に、□高エネルギーおよび低エ
ネルギーパルスが互いに非常に近接しなければならず、
従って急速なバイアス電圧スイッチング速度を必要とす
る場合には急速な放電を行うだめに低抵抗１１３を用い
る必要がある。

インバータ９４の出力周波数、しだがって共振点もしく
はその近傍での変圧器Ｔ１の２次巻線の出力線１０６と
１０７間の正弦波電圧レベルは、後述するサーボループ
により調整もしくは安定化される。　サーボループの入
力は変圧器Ｔ２の／次巻線１１５である。　なお、この
変圧器Ｔ２のΩ次巻線を１１６で示す。　／次巻線１１
５は整流ブリッジ１１２の交流入力端子間に接続されて
いる。　その結果、Ｘ線管のグリッド１５とカソード１
４間に印加された直流電圧に相当する交流電圧が／次巻
線１１５に供給される。　変圧器Ｔ２の２次巻線は、別
の全波整流ブリッジ１１７の交流入力端子（【接続され
る。　従って、直流電圧が整流器ブリッジの出力線１１
８と１１９間に現われる。　　この直流電圧は、Ｘ線管
の制御グリッド１５とカソード１４間に印加されたバイ
アス電圧に比例している。

コンデンサ１２０は直流電圧からリップルを３波するだ
めに用いられる。　分圧器１２１は直流線間に接続され
ている。　分圧器１２１上の一点が加算増幅器１２２の
反転入力に接続されている。　寸た、制御電圧が増幅器
１２２の非反転入力に線１２３を介して供給される。　
後述するように、Ｘ線管の制御クリッド１５に印加され
る負のバイアス電圧は、増幅器１２２へ線１２３を介し
て供給される制御電圧に比例している。　制御電圧は、
少くともΩつの異ったＸ線管バイアス電圧レベルを任意
所定の曝射シルケンスのために供給することができるよ
うに選択可能である。　７つのバイアス電圧は、その時
点で高エネルギーＸ線パルスを発生ずるためにＸｉ管の
アノードに印加される高電圧と同期して、Ｘ線管のグリ
ッド１５に印加することが出来る。　丑だ、別のバイア
ス電圧レベルは、低エネルキーＸ線パルスを生成するだ
めにＸ線管のアノードに低ＫＶ電圧が印加される時に、
グリッドに印加することが出来る。　Ｘ線管のグリッド
およびアノードに夫々印加されるバイアス電圧およびＫ
Ｖ電圧をどのように同期させるかは後述する。

加算増幅器１２２の出方は、事実上、制御電圧と、分圧
器１２１を介してフィードバック・ループから導き出さ
れた電圧との間の誤差に相当する誤差信号である。　こ
の誤差信号は線１２４を介して電界効果トランジスタ１
２５のゲートに入力される。

抵抗１２６の両端間の電圧降下はこのトランジスタに対
するバイアス電圧である。　このトランジスタは可変抵
抗装置として機能する。　この装置はその一方の電極に
接続された電流制限抵抗１２７を有している。　この抵
抗１２７を介して電流は集積回路■Ｃ１に入力される。

　実際の具体例においては、この集積回路は、例えば、
モトローラ・セミコンダクタ・プロダクツもしくはテキ
サス・インスツルメンツ・インコーホレーテッドから入
手できるＴＬグ９グＣＮタイプである。　　この集積回
路は、インバータ９４を駆動するのに適した周波数に相
当する周波数で発振するように制御可能な発振器を含ん
でいる。　電界効果トランジスタ１２５に付設した抵抗
１２７とコンデンサ１２８はＲＣ時定数回路を構成し、
これらの素子の値によって、ＩＣ７の出力周波数が制御
される。　基本的には、時定数を与えてＩＣＩの出力周
波数を制御するのは、抵抗１２７を通る制御された電流
である。　　丁ｃ１がらの出力周波数信号は、線１２９
および１３０を介してインバータ９４に入力さＡする。

　これらの線上の信号は、対応する周波数が変圧器Ｔ１
の／次巻線９５に供給されるように、インバータ内のス
イ・７チンク用電界効果トランジスタ１ｏｏおよび１０
１を前述したように交互に導通状勢と非導通状態にする
。　基本的には、加算増幅器１２２、トランジスタ１２
５およびＩＣ１は電圧／周波数変換器を形成する。

インバータ９４の出力周波数は、低エネルキーＸ線パル
ス用の７つの値と高エネルギーＸ線パルス用の別の値で
なければならない。　従って、インバータはＸ線管アノ
ードへの高ＫＶ電圧および低ＫＶ電圧の印加に同期して
スイッチングされなければならない。　更に前述したよ
うにλつの異なった制御電圧が、認っの異なったバイア
ス電圧のために加算増幅器１２２の非反転入力に印加さ
れなければ々もない。　寸だ、図示の回路において、高
い方の直流制御電圧はインバータ９４から変圧器Ｔ１へ
の低周波数入力を生じさせ、シフ’ｊがってＸ線管の制
御ブリッド１５上に高い負のバイアス電圧を生じさせる
。　同様に、低い方の制御電圧は制御グリッド上に低い
バイアス電圧を生しさぜる。　高い方の制御電圧は、ア
ームがトランジスタ１３２のエミッタに接続されている
ポテンショメータ１３１から供給さね、る。　　このト
ランジスタのコレクタは、増幅器１２２の非反転入力に
接続さ牙］５た共通の線１２３に接続される。　　トラ
ンジスタ１３２のヘースずなわち制御電極１３３には、
Ｘ線管アノード１３に印加される高Ｋｖ電圧に同期した
駆動信号が供給される。　なおこの信号を供給する手段
は図示していないが、３相変圧器の７次側のスイッチ３
９を制御するための曝射制御論理回路４４によって供給
される信号に相当する信号であってよい。

ス 他の利用できるバイろ・レベル制御電圧はポテンショメ
ータ１３４によって供給される。　このポテンショメー
タのアームはトランジスタ・スイッチ１３５のエミッタ
に接続さ」１ており、そのコレクタは共通の線１２３シ
たがって増幅器１２２の非反転入力に接続さＪｌている
。　このトランジスタ・スイッチの制御電極１３６には
、３相スイツチ５４をターンオンしてＸ線管のアノード
に印加される一つのＫＶ電圧の内の低い力を生しさぜる
信号に相当する同期信号か供給さね、る。　丑だポテン
ショメータ１３１および１３４から得られる制御信号は
、選択可能てあり、このことは負のバイアス電圧、した
かつてＸ線管電圧および対応する電流か高エネルギーお
よ０・低エネルギーのＸ線パルス用に制御可能であるこ
とを意味する。

前述した」＝うに、最大電流がＸ線管から流れて、低い
平均エネルキーて最大光子強度を発生する場合には、制
御クリット１５上のバイアス電圧は、アノードＫＶ電圧
の低い方が印加されている間はゼロもしくはその近傍に
ある。　この時Ｘ線管を通る電流は、Ｘ線管フィラメン
トを通る電流レベルしたがってフィラメントの温度を、
低い工ネルキーパルスに対する所望の、通常は最高の放
出電流を発生する値に設定することによって制限できる
。　言い換えると、Ｘ線管の制御グリッド１５には、低
エネルギーパルスの間はゼロ・バイアス電圧を単に供給
すればよい。

ＩＣＩは、随意選択により用いられる信号の入力用とし
てピン１３７を備えており、この信号は低エネルギーＸ
線パルスの間は■Ｃ１の出力を阻止する。

この阻止信号によって、線１２９および１３０からの高
エネルギー用ゲート信号が除去される。　すなわち、こ
の時間中はいかなるバイアス電圧も制御グリッド１５に
印加されないようにインバータがターンオフされること
を意味する。この目的のために・論理レベル信号１３８
が用いられる。　例えば、セロ・ボルトではＩＣＩはタ
ーンオンし、タホルトの論理電圧レベルでは■Ｃ１はタ
ーンオフする。　なお、パルス１３８をＩＣＩの入力ピ
ン１３７に周期的に供給するだめの回路は図示していな
い。　　ＩＣＩのオンおよびオフ状態は、Ｘ線管アノー
ドへの低ＫＶ電圧および高ＫＶ電圧の印加に夫々同期し
ていなければならないといえば充分であろう。

次に変圧器Ｔ１とＴ２が同等であることを指摘すること
が重要である。　これらの変圧器の２次側は並列に接続
されている。　従って一方の変圧器の寄生インタフタン
スおよび寄生キャパシタンスに基ずく共振周波数は、両
方の変圧器から生ずる共振周波数と同じである。　低降
変圧器Ｔ２が、異なった共振周波数を生ずる変圧器Ｔ１
　より異なった寄生インタフタンスおよび寄生キャパシ
タンスを持っている場合には、その組合せは異なった周
波数で共振する傾向がある。　本発明によれば、共振周
波数をｆｏとすると、次式の如く表現される。

２番目の式から理解されるように、根の記号内の２は並
列回路では打消され、このため寄生のインダクタンスＬ
要素とキャパシタンスＣ要素が同じである限り共振周波
数が同じｉｔである。

実際の構成においては、変圧器Ｔ１　とＴ２は空心変圧
器である。巻線は１つの絶縁性のプラスチック巻わく（
図示せず）上にある。　従って、これらの変圧器は、コ
アとしてフェライトもしくは他の磁性材料を使用する変
圧器に比へて、小型の軽量である。　磁性材料のコアを
有する変圧器を用いることもできるが、その場合には周
波数と共に増加するコア損失が生じるという、空心変圧
器では回避された問題が生じる。　いずれにせよ、本発
明によれば、２つの変圧器は前述した理由によシ同等の
ものとすべきである。

発明の好ましい実施例について詳細に説明してきたが、
このような説明は限定よりもむしろ例示することを意図
したもので、発明の範囲は特許請求の範囲によって限定
されるべきであり、高電箋圧電源装置および共振Ｘ線管
バイアス電圧供給装置は種々の態様で実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＸ線曝射システムと新規なＸ線管バイアス制御
装置と共にＸ線電源回路を示すブロック図であり、第２
図はバイアス制御機能を説明するために有用なタイミン
ク線図である。 （主な符号の説明） １２・・・Ｘ線管：１３・・・アノード、１４・・・カ
ソード・フィラメント１１６・・・フィラメント電流制
御器；３０，３１・・・単巻変圧器；３９・・・３相ス
イッチンク回路；　４１．４２．４３・・・鉄心変圧器
の／次巻線；４４・・・曝射制御論理回路。 ５４・・・３相スイッチング回路；６０，６１・・・鉄
心変圧器の２次巻線；６８．６９・・・３相整流回路；
９４・・・インバータ；１１２・・・整流器；１２２・
・・加算増幅器；１２５・・・電界効果トランジスタ。 １３１．１３４・・・ボテンショメ〜り；１３２，１３
５・・・トランジスタ・スイッチ；　ＩＣ１・・・集積
回路；Ｔｌ　、　Ｔ２・・・空心変圧器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　公称の低エネルギーと高エネルギーを有する
   Ｘ線ビームを交互に発生する動作に関連して、高エネル
   ギービームよシも低エネルギービームの際によシ大きな
   Ｘ線管電流が流れるような場合のＸ線管の制御グリッド
   のバイアス電圧を制御する装置において、 アノード、制御グリッド、およびカソードを構成する電
   子放出フィラメントを含むＸ線管と、フィラメントを介
   して所定の電流を流して、フィラメントの温度と放出率
   を設定する手段と、相対的に低い方の選ばれた直流キロ
   ボルト電圧と相対的に高い方の選ばれた直流キロポルト
   電圧を交互に前記アノードに印加して、公称の低エネル
   ギービームと高エネルギービームを夫々発生させる電源
   装置手段と、 入力されるス、イツチング信号の周波数に依存した周波
   数をもつ交流信号を出力するよう動作するインバータ手
   段と、 所望のバイアス電圧に比例しだ可変の制御電圧信号の入
   力に応答して、該制御電圧信号の値に相当する周波数で
   前記インバータ手段に前記スイッチンク信号を供給する
   電圧／周波数変換器手段と、 前記交流信号によって励磁される／次巻線、並びに２次
   巻線を有し、更に、−交流信号周波数において共振して
   前記−次巻線から最大電圧出力を発生させると共に、共
   振周波数よりも高いか又は低い周波数では低電圧出力を
   発生させる寄生キャパシタンスおよび寄生インタフタン
   スを有する第１の変圧器と、 前記２次巻線の交流出力に対する入力端子、及び前記制
   御クリッドおよびフィラメントに夫々接続された負およ
   び正のバイアス電圧出力端子を備えた整流手段ど、 前記バイアス電圧が小さい負電圧とな り且つ管電流が大きくなるように前記交流周波数がゼロ
   もしくは共振周波数から離れている際には前記Ｘ線管ア
   ノードに前記低キロボルト電圧を印加すると共に、前記
   バイアス電圧が更に大きな負電圧となり且つ前記Ｘ線管
   電流が低くなるように前記交流周波数が共振周波数もし
   くはその近傍にある際には前記アノードに前記高キロボ
   ルト電圧を印加するように前記電源装置手段と、を有す
   ることを特徴とするＸ線管の制御クリッドのバイアス電
   圧を制御する装置。
2. （２）前記第１の変圧器とほぼ同等な特性を有し、この
   第７の変圧器のΩ次巻線に相当すると共にこの一次巻線
   に並列に接続された／次巻線として作用する巻線を備え
   ると共に、更に一次巻線を備えだ第一の変圧器と、 前記第２の変圧器からの前記交流信嶋が供給される交流
   入力端子と、周波数と現在のバイアス電圧に関連Ｉ〜だ
   値を持つ直流信号が生ずる直流出力端子とを備えた別の
   整流器とを含み、前記電圧／周波数変換器が、前記直流
   信号を前記制御電圧信号と比較して、前記スイッチンク
   周波数を変えてバイアス電圧を制御電圧信号に対応させ
   るだめの誤差信号を発生する加算増幅器手段を含んでい
   る、特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）前記第１の変圧器か空心変圧器である、特許請求
   の範囲第１項記載の装置。
4. （４）前記第１、第２の変圧器の両者共に空心変圧器で
   ある、特許請求の範囲第一項記載の装置。
5. （５）前記可変の制御電圧信号の信号源、および前記電
   圧／周波数変換器の出力周波数を制御するだめに該電圧
   ／周波数変換器に前記制御電圧信号を入力するように前
   記信号源を接続するだめのスイッチング手段を更に含ん
   でいる、特許請求の範囲第１項もしくは第一項に記載の
   装置。
6. （６）前記可変の制御電圧信号の信号源と、前記電圧／
   周波数変換器の出力周波数を制御するために該電圧／周
   波数変換器に前記制御電圧信号を入力するように前記信
   号源を接続するだめのスイッチング手段と、前記Ｘ線管
   アノードに前記高キロボルト電圧が印加されるのと同時
   に前記接続をなすように前記スイッチング手段を制御す
   る手段とを含んでいる、特許請求の範囲第１項もしくは
   第２項に記載の装置。
7. （７）前記可変の制御電圧信号の第７および第２の信号
   源と、 前記制御電圧信号を前記電圧／周波数変換器に入力する
   ように交互に前記信号源を接続するだめの第１および第
   ２のスイッチング手段と、前記Ｘ線管アノードに前記高
   キロホルト電圧が印加されるのと同時に前記第１の信号
   源を接続し且つ前記アノードに前記低キロボルト電圧が
   印加されるのと同時に前記第２の信号源を接続するよう
   に前記スイッチング手段の一方を制御する手段とを含ん
   でいる特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の装置
   。
8. （８）前記電源装置手段が、各々３相電源に接続される
   入力手段を持ち、且つ一方が他方よりより低い出力を与
   える一つの３相半巻変圧器と、／次巻線、Ｙ結線の一次
   巻線およびデルタ結線の２次巻線を持ち、各−次巻線に
   出力端子を備える昇圧変圧器と、 各−次巻線に対して設けられ、前記Ｙ結線および前記デ
   ルタ結線のΩ次巻線の出力端子から夫々交流か供給され
   る３相整流手段であって、互に直列に接続されていて、
   一方の正側はＸ線管アノードに接続され且つ他方の負側
   は前記Ｘ線管カソードに接続されている３相整流手段と
   、第１および第一のスイッチ手段と、低出力電圧を持つ
   前記単巻変圧器を前記変圧器／次巻線に接続するか、も
   しくは高出力電圧を有する前記単巻変圧器を前記変圧器
   ／次巻線に接続するように前記スイッチ手段を制御する
   手段とで構成されている、特許請求の範囲第１項記載の
   装置。