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JPH0673291B2 - Ｘ線管 - Google Patents

Ｘ線管

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Publication number
JPH0673291B2
JPH0673291B2 JP63094312A JP9431288A JPH0673291B2 JP H0673291 B2 JPH0673291 B2 JP H0673291B2 JP 63094312 A JP63094312 A JP 63094312A JP 9431288 A JP9431288 A JP 9431288A JP H0673291 B2 JPH0673291 B2 JP H0673291B2
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cathode
high voltage
anode
center metal
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JP63094312A
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0673291B2 publication Critical patent/JPH0673291B2/ja
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    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｘ線を発生するＸ線管に関する。
（従来の技術） 第６図はＸ線管及びこのＸ線管の電源装置を示してい
る。
１はＸ線管であり、このＸ線管１は陽極２及び陰極３を
有して成る。４は電源装置であり、この電源装置４は、
一次巻線６及び二次巻線7,8を有する高圧トランス５
と、二次巻線７の出力を整流する整流器９と、この整流
器９の出力を平滑するコンデンサ11と、二次巻線８の出
力を整流する整流器10と、この整流器10の出力を平滑す
るコンデンサ12と、Ｘ線管１の陰極（フィラメント）３
の加熱用電力を供給するフィラメントトランス15とを有
する。
Ｘ線管１の陽極２とコンデンサ11の一端との間、及び陰
極３とコンデンサ12との一端との間にはＸ線管１の放電
時の短絡電流を抑えるための保護抵抗（インパルス抵抗
とも称される）13,14がそれぞれ設けられ、この保護抵
抗13,14によってＸ線管１の長寿命化が図られている。
上記の構成において、フィラメントトランス15の二次巻
線出力によって陰極３が加熱され、保護抵抗13,14を介
して陽極と陰極３との間に高電圧（例えば接地電位を基
準とする±75KV）が印加されると、陰極３より放出され
た熱電子が陽極２のターゲットに衝突し、この熱電子衝
突箇所よりＸ線が発生する。
ところで、このようなＸ線管を備え、被検体のＸ線投影
データを収集する装置として、Ｘ線CTスキャナがある。
Ｘ線CTスキャナにおいては架台回転部にＸ線管が搭載さ
れる。しかして架台固定部から回転部への電圧伝達方式
として、架台外部に設置された高電圧発生装置より発生
する高電圧を、高圧スリップリングを介して架台回転部
側に伝達するようにした高圧スリップリング方式と、架
台外部に設けられた高電圧発生装置の低圧部より低圧ス
リップリングを介して架台回転部側に低電圧（例えば20
0乃至400V）を伝達するようにした低圧スリップリング
方式とがある。
しかし、前者の高圧スリップリング方式においてはスリ
ップリング部の電圧が高いため、耐圧を考慮したガス絶
縁若しくは油絶縁が必要となるが、スリップリングを絶
縁媒体からシールすることは難しく、またスリッピング
自体も特殊な構造としなければならないため、高価なも
のとなる。
また、後者の低圧スリップリング方式においては架台回
転部に変圧器等の高電圧発生器を搭載しなければならな
いため、重量的に耐え得るようにするには架台自体を大
きくしなければならず、また低圧部よりスリップリング
を介して大電流（例えば50乃至200A）を流すとスリップ
リングからの発熱量が多いため、別途に熱交換器を設け
てその発熱部を冷却する必要がある。
そこで本願発明者は先に、回転架台固定部又は架台外部
に外部電源電圧を中圧に昇圧する電圧変成器を設け、ま
た架台回転部にはコンデンサとダイオードとの組合せに
よる電圧逓倍回路からなる高電圧発生器を搭載し、前記
電圧変成器より得られる電圧をスリップリングを介して
架台回転部側に伝達すると共に前記高電圧発生器により
高電圧に変換してＸ線管に印加するように構成した、CT
スキャナの高電圧電源装置を提案した（特願昭63-211
7）。
これによれば、外部電源から電圧変成器を通して架台回
転部側に中圧として伝達されるので、スリップリング部
に対して耐圧を考慮した絶縁を施す必要がなく、しかも
スリップリング自体も冷却を考慮した特殊な構造にしな
くてもよく、スリップリングが簡単且つ安価になる。ま
た、架台回転部側に搭載される高電圧発生器はダイオー
ドとコンデンサのみで構成された電圧逓倍回路を用いて
Ｘ線管に高電圧を印加するようにしているので、回転架
台の搭載重量も軽く、装置全体を小型且つ安価にするこ
とができる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようにコンデンサとダイオードと
の組合せによる電圧逓倍回路からなる高電圧発生器をモ
ールドして架台に搭載しようとした場合、Ｘ線管の放電
時の短絡電流を抑えるための保護抵抗（第６図参照）の
発熱が大きいために、モールドが困難になる、若しくは
特別な冷却を必要とする、等新たな問題を生じた。
そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、Ｘ線管に印加される高電圧を生成する
高電圧発生器内に、Ｘ線管の放電時の短絡電流を抑える
ための保護抵抗を設ける必要がなく、該高電圧発生器の
モールド化及び小型軽量化を可能とするＸ線管を提供す
ることにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため本発明に係るＸ線管は、Ｘ線
管放電時の短絡電流を抑える保護抵抗をＸ線管を冷却す
る冷却媒体の効用が及び箇所に内蔵している。ここで、
この保護抵抗は、陽極と陽極該高電圧印加用端子との間
や、陰極と陰極側高電圧印加用端子との間に設けること
ができる。また、センタメタルを備えたＸ線管の場合、
このセンタメタルと陽極又は陰極との間で放電する場合
があるため、センタメタルとセンタメタル端子との間に
保護抵抗を設けるとよい。
（作用） 上記のようにＸ線管に保護抵抗を内蔵した場合でも、Ｘ
線管の外部特に高電圧発生器の出力部に保護抵抗を設け
た場合（第６図参照）と同様に、放電時の短絡電流を抑
えることができる。しかも、Ｘ線管は冷却媒体例えば絶
縁油によって冷却されるようになっており、その効用が
及ぶ箇所に内蔵されている上記の保護抵抗の冷却をもこ
の絶縁油によって容易に行うことができる。
従って、このＸ線管を用いる場合には、Ｘ線管の放電時
の短絡電流を抑えるための保護抵抗を高電圧発生器内に
設ける必要がなく、更に保護抵抗専用の冷却手段を設け
る必要がないから、高電圧発生器のモールド化及び小型
軽量化が可能となる。
（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）は本発明に係るＸ線管の一実施例を示して
いる。
このＸ線管17は、陽極２及び陰極３を有する。しかして
陽極２と、この陽極２に高電圧を印加し得る陽極側高電
圧印加用端子（以下、「陽極端子」という）18との間に
保護抵抗30が設けられている。この保護抵抗30は、Ｘ線
管を冷却する冷却媒体の効用が及ぶ箇所に内蔵されてい
る。また、この保護抵抗30は管電流経路中に設けられて
いるため、この抵抗30によってＸ線管放電時の短絡電流
を抑え得る。また、陰極３は、第１のフィラメント3aと
第２のフィラメント3bとから成り、各フィラメント3a,3
bより陰極加熱電力供給端子（以下、「陰極加熱端子」
という）19,20,21が引出されている。すなわち、このＸ
線管17は「２焦点型」と称されるもので、第1,第２のフ
ィラメント3a,3bの通電切換えにより、陽極２上に形成
されるＸ線焦点を大焦点と小焦点とに切換えることがで
きる。尚、３本の陰極加熱端子19,20,21のうち、21で示
す端子は、第１のフィラメント3aへの通電と第２のフィ
ラメント3bへの通電とで共用され、更に陰極３への高電
圧印加用としても使用される。
上記構成のＸ線管17によれば、保護抵抗30を内蔵してい
るので、このＸ線管17に印加される高電圧を生成する高
電圧発生器内に保護抵抗を設ける必要がない。従って、
高電圧発生器において保護抵抗の発熱を考慮する必要が
ないから、高電圧発生器のモールド化が容易となる。ま
た、高電圧発生器内の保護抵抗専用の冷却手段も不要と
なり、高電圧発生器の小型軽量化の点でも有利となる。
また、一般的に大容量タイプのＸ線管の場合には、第１
図（ｂ）に示すように、センタメタル32が設けられ、こ
のセンタメタル32によってＸ線管35の機械的強度の向
上、及び電気的絶縁強度の劣化防止が図られている。通
常このセンタメタル32は、このセンタメタル32より引出
された端子（センタメタル端子と称する）を介して管電
圧の零ボルトラインに直接接地されるが、第１図（ｂ）
では、センタメタル32とセンタメタル端子33との間に保
護抵抗34を設け、この保護抵抗34を介して零ボルトライ
ンに接地するようにしている。このようにすれば、陽極
２側の保護抵抗30を省略した場合でも陽極２とセンタメ
タル32との間の放電、及び陰極３とセンタメタル32との
間の放電による短絡電流を保護抵抗33によって抑えるこ
とができる。しかし保護抵抗33の他に保護抵抗30をも設
けた場合には、保護抵抗30によって陽極２と陰極３との
間の短絡電流を抑えることができるので、より効果的で
ある。
更に、陰極３側に保護抵抗を設けることもできる。第１
図（ｃ）はこの場合の実施例を示している。ここで、陰
極３（フィラメント3a,3b）と陰極加熱端子21との間に
保護抵抗を設けると、この保護抵抗によって陰極加熱電
流（フィラメント電流）が制限されてしまう。このた
め、第１図（ｃ）では、陰極加熱端子19,20,21の他に陰
極側高電圧印加用端子（以下、「陰極端子」と称する）
36を設け、この陰極端子36と陰極３との間に保護抵抗37
を設けている。このようにすれば、陰極加熱電流を制限
することなく、放電時の短絡電流を抑えることができ
る。尚、陽極２側の保護抵抗30を省略した場合でも、陽
極２と陰極３との間の放電、及びセンタメタル32と陰極
３との間の放電による短絡電流を保護抵抗37によって抑
えることができるが、保護抵抗30又は33（第１図（ｂ）
参照）をも設けた場合には、これよって陽極２とセンタ
メタル32との間の放電による短絡電流をも抑えることが
できるので、より効果的である。尚、陽極２と陽極端子
18との間、センタメタル32とセンタメタル端子33との
間、陰極３と陰極端子36との間の全てに保護抵抗（30,3
4,37）を設けてもよい。
Ｘ線管は通常、冷却媒体例えば絶縁油によって冷却され
るようになっているから、Ｘ線管内の保護抵抗はこの絶
縁油によって容易に冷却し得る。換言すれば、保護抵抗
専用の冷却手段を特別に設ける必要がないのである。
次に、本発明に係るＸ線管をＸ線CTスキャナに適用した
場合について述べる。
第２図は第１図（ａ）のＸ線管17を備えて成るＸ線CTス
キャナの主要部構成ブロック図である。
42は外部交流電源、43はこの外部交流電源42から得られ
る交流出力を直流に変換する整流器スタック、44及び45
はこの整流器スタック43で直流に変換された出力を再び
所定周波数の交流にそれぞれ変換する第1,第２のインバ
ータである。46は第１のインバータ44及び第２のインバ
ータ45からそれぞれ得られる交流出力（例えば200V）を
中圧（例えば１乃至20KV）に昇圧する変成器で、この変
成器46の二次側出力はスリップリング47により図示しな
い架台回転部側で集電可能になっている。この場合、整
流スタック43,第１のインバータ44及び第２のインバー
タ45,変成器46は架台の固定部又は架台外部にそれぞれ
設置される。一方、50は架台回転部に搭載された高電圧
発生器であり、この高電圧発生器50は、Ｘ線管17の陽極
（２）側印加電圧生成用の第１のユニット48と、陰極
（３）側印加電圧生成用の第２のユニット49とに２分割
され、各ユニット48,49は、第３図に示すように、架台
回転部57上に隔離配置されている。
すなわち、同図（ｂ）は所謂第４世代のＸ線CTスキャナ
にＸ線管17を適用した場合を示しており、リング状に形
成された回転架台部57上に、第1,第２のユニット48,49,
X線管17,熱交換器54,制御電源部55,制御部26が搭載され
ている。
第1,第２のユニット48,49は、例えば後に詳述するコッ
ククロフトウォルトン回路より成り、その重量はそれぞ
れ約30kgである。熱交換器54はＸ線管17及び保護抵抗30
を冷却する冷却媒体例えば絶縁油の放熱を行うものであ
り、オイルホース54a,54bによってＸ線管17と結合され
ている。この熱交換器54の重量は約15kgである。制御部
56は、Ｘ線管17より曝射されるＸ線のビーム幅を規制す
るコリメータ（図示せず）等の動作を制御するものであ
り、制御電源部55はこの制御部56に動作制御用の電源を
供給するものである。制御部26及び制御電源部25の重量
はそれぞれ約15kgである。第1,第２のユニット48,49及
びＸ線管17は、互いに120°の角度を有して配置され、
この間に熱交換器54,制御電源部55及び制御部56が配置
され、旨くバランスがとれている。尚、第４世代のＸ線
CTスキャナであるため、Ｘ線検出器はリング状に形成さ
れ、架台固定部側に設けられている（図示せず）。
次に、前記第1,第２のユニット48,49の詳細な構成につ
いて説明する。
第1,第２のユニット48,49は、第４図に示すようにダイ
オードＤとコンデンサＣとを組合わせたブリッジ回路を
複数段設けて図示状態に結線して成り、その入力側に、
スリップリング47を介して電圧変成器46の二次側出力
（例えば5KVの電圧）がそれぞれ加えられると、Ｘ線発
生に必要な高電圧を発生する。この高電圧がＸ線管17の
陽極２と陰極３との間に印加される。例えば、陽極側印
加電圧は接地電位を基準として＋75KVであり、陰極側印
加電圧は接地電位を基準として−75KVである。
上記の構成において、第３図の架台回転部57のほぼ中央
部であって紙面と直交する方向に、寝台天板（図示せ
ず）上に載置された被検体が配置される。架台回転部57
はこの被検体を中心に回転する。
一方、第２図の外部交流電源42から得られる交流出力は
整流スタック43により整流され、この整流出力が第1,第
２のインバータ44,45に取込まれる。しかしてこの第1,
第２のインバータ44,45のスイッチング出力（例えば200
V）が変成器46によって中圧（例えば１乃至20KV）に昇
圧され、これが、スリップリング47を介して第1,第２の
ユニット48,49に印加される。すると、この第1,第２の
ユニット48,49により高電圧（例えば±75KV）が生成さ
れ、これがＸ線管17の陽極２及び陰極３に印加される。
この高電圧印加により、Ｘ線管17より被検体に向けてＸ
線が曝射され、当該被検体のＸ線透過情報（投影デー
タ）収集が行われる。
このように、高電圧発生器50を第1,第２のユニット48,4
9に２分割し、各ユニット48,49を架台回転部57上に隔離
配置するようにしているので、例え高電圧発生器50全体
が大重量であったとしても、これを旨く分散することが
できるため、架台回転部のバランスがとり易く、これに
よりバランスウェイトの使用量を大幅に低減することが
でき、架台回転部全体の軽量化を図ることができる。
また、スリップリング47に加わる電圧は１乃至20KVの中
圧で、特に従来の高圧スリップリング方式にのようにス
リップリング47に対して耐圧のための絶縁を考慮する必
要がなく、しかも絶縁媒体のシールも不要となる。ま
た、従来の低圧スリップリング方式（200乃至400V）の
場合にはスリップリング47に大電流（50乃至200A程度）
が流れるため専用の熱交換器を設置してスリップリング
部を冷却する必要があるが、本Ｘ線CTスキャナの如く中
圧の場合には低圧の場合に比べて約1/10の電流となるの
で、スリップリングの冷却の必要もなく、スリップリン
グを簡単且つ安価にできる。更に、架台回転部に搭載さ
れる、コッククロフトウォルトン回路からなる第1,第２
のユニット48,49はダイオードとコンデンサとを組合わ
せた構成であり、しかも出力部に保護抵抗を設ける必要
がなく容易にモールド化できるため、小型で軽量（１ユ
ニット当り約30kg以下で実現可能）なものとなり、架台
回転部を特に大きくしなくてもその設置が可能である。
これらのことより、Ｘ線CTスキャナの架台の小型化を図
ることができると共に経済的にも有利なものとなし得
る。
尚、上記適用例では電圧逓倍回路としてコッククロフト
ウォルトン回路を用いた場合について述べたが、最近コ
ンデンサとダイオードとの組合わせによる電圧逓倍回路
としては例えば社団法人電子通信学会,1985年９月11日
付で「新しい倍電圧整流回路について」と題して発表さ
れているように多くの構成のものがあり、これらの回路
を用いても前述同様に実施できるものである。第５図は
その中の一つの回路構成例を示している。同図におい
て、D1乃至D9はダイオードであり、C1乃至C9はコンデン
サでありＲは負荷抵抗である。入力電圧Eiの逓倍により
出力高電圧E0が得られる。
尚、本発明に係るＸ線管は、Ｘ線CT装置のみならず、Ｘ
線管を必要とする他の全ての装置（医用であるか産業用
であるかを問わない）に適用することがきるのはいうま
でもない。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、Ｘ線管に印加され
る高電圧を生成する高電圧発生器内に、Ｘ線管の放電時
の短絡電流を抑えるための保護抵抗を設ける必要がな
く、Ｘ線管内に内蔵したので、該高電圧発生器のモール
ド化及び小型軽量化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明に係るＸ線管の一実施例の説明
図、第１図（ｂ），（ｃ）は該Ｘ線管の他の実施例の説
明図、第２図は第１図（ａ）のＸ線管をＸ線CTスキャナ
に適用した場合のブロック図、第３図はＸ線CTスキャナ
における架台回転部上での各ユニットの配置の一例を示
す説明図、第４図は第２図及び第３図における第1,第２
のユニットの詳細な構成を示す回路図、第５図は上記第
1,第２のユニットとして適用される電圧逓倍回路の他の
構成例を示す回路図、第６図は従来のＸ線管とこのＸ線
管の電源装置とを示す回路図である。 ２……陽極、３……陰極、 18……陽極側高電圧印加用端子、 19,20,21……陰極加熱電力供給用端子、 30,34,37……保護抵抗、 32……センタメタル、33……センタメタル端子。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷却媒体の効用により冷却される構造を有
    するＸ線管において、このＸ線管の放電時における短絡
    電流を抑える保護抵抗を、前記冷却媒体の効用が及ぶ箇
    所に内蔵したことを特徴とするＸ線管。
  2. 【請求項２】陽極と、この陽極に高電圧を印加し得る陽
    極側高電圧印加用端子とを備え、この陽極と陽極側高電
    圧印加用端子との間に上記の保護抵抗を設けた請求項１
    記載のＸ線管。
  3. 【請求項３】センタメタルと、このセンタメタルに電気
    的に結合されたセンタメタル端子と備え、このセンタメ
    タルとセンタメタル端子との間に上記の保護抵抗を設け
    た請求項１又は２記載のＸ線管。
  4. 【請求項４】陰極と、この陰極の加熱に供される電力を
    供給し得る陰極加熱電力供給用端子と、陰極に高電圧を
    印加し得る陰極側高電圧印加用端子とを備え、陰極と陰
    極高電圧印加用端子との間に上記の保護抵抗を設けた請
    求項1,2又は３記載のＸ線管。
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