(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧整流器であって：
各ダイオード配列が、直列接続された複数のダイオードを有する、少なくとも２つのダイオード配列と；
前記少なくとも２つのダイオード配列を取り囲むケースと；を含み、
各ダイオード配列が、前記直列接続の両端にのみ端子を有し、前記直列接続の１つの端部は直流電流端子を、他の端部は交流電流端子を、それぞれ形成し、
異なる極性の両直流電流端子を結ぶ仮想的な線に対して平行な線に沿って、前記少なくとも２つのダイオード配列の各々から外向きに始まってケースの壁と前記平行な線との交点に達するまでの距離が、前記平行な線と前記仮想的な線との間の距離が増加すると、増加するように、前記少なくとも２つのダイオード配列が構成される、
ことを特徴とする高電圧整流器。
【請求項２】
前記ダイオード配列は、前記少なくとも２つのダイオード配列の間の前記平行な線に沿った距離が、前記仮想的な線からの距離の増加とともに減少するというように配置されている、
請求項１に記載の高電圧整流器。
【請求項３】
前記少なくとも１つのダイオード配列に係るダイオードは、ダイオードが直列に接続され、交互に入れ替わるパターンで、仮想的な配列の中心線から左右に連続的に配置されている、
請求項１または２に記載の高電圧整流器。
【請求項４】
前記少なくとも１つのダイオード配列に係るダイオードは、ジグザグなチェーンのパターン、もしくは蛇行したチェーンのパターンで配置されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の高電圧整流器。
【請求項５】
前記高電圧整流器は、さらに：
それぞれが少なくとも２つのダイオード配列をもった複数ボードを含み、
隣接するボードは、少なくとも２つのダイオード配列に係る前記直流電流端子が、その極性について対応して方向付けられるように配置される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高電圧整流器。
【請求項６】
隣接するボードは、前記直流電流端子が、その極性について対応して方向付けられるように配置され、
ボード間の直列接続が達成されるように、隣接するボードの直流電流端子が直列に接続され、前記直流電流端子は互いに反対の極性を有し、前記直流電流端子の接続は、ボードの重ね合せ方向において対角線上に行われる接続スキームを示している、
請求項５に記載の高電圧整流器。
【請求項７】
少なくとも１つのボードは、少なくとも４つのダイオード配列を含む、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の高電圧整流器。
【請求項８】
前記少なくとも４つのダイオード配列はひし形を形成する、
請求項７に記載の高電圧整流器。
【請求項９】
前記ダイオードは、シリコン−カーバイト製である、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高電圧整流器。
【請求項１０】
少なくとも２つのボードが備えられ；
第１の複数の直列に接続されたキャパシターを含む、プッシュ−プルキャパシター構成が、隣接するボードの前記交流電流端子間に備えられ；
前記プッシュ−プルキャパシター構成に係る前記第１の複数の直列に接続されたキャパシターの第１部分が１つのボード上に配置され、前記プッシュ−プルキャパシター構成に係る前記第１の複数の直列に接続されたキャパシターの第２部分は隣接するボード上に配置され；
前記第１部分および前記第２部分のそれぞれの端部に、交流電流入力／出力接続端子が備えられ；かつ
前記第１部分および前記第２部分のそれぞれの接続端子との間に接続点が備えられる、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の高電圧整流器。
【請求項１１】
前記隣接するボードは、
ボード間の交流電流入力／出力接続端子が、その極性およびその入力または出力方向について対応するように方向付けられ、
前記ボードの直列接続は、前記プッシュ−プルキャパシター構成を介して、隣接するボードに係る交流電流端子の直列接続を含み、前記接続端子間の接続は、前記ボードの重ね合せ方向おいて対角線上に行われる接続スキームである、
請求項１０に記載の高電圧整流器。
【請求項１２】
第２の複数の直列に接続されたキャパシターを含む、バッファーキャパシター構成が、各ボードのそれぞれ直流電流端子間に備えられる、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の高電圧整流器。
【請求項１３】
前記プッシュ−プルキャパシター構成に係るキャパシターおよび前記バッファーキャパシター構成に係るキャパシターは、プッシュ−プル列とバッファー列を直線的に形成するように構成され；かつ
前記プッシュ−プル列と前記バッファー列に沿った電気的なポテンシャルは同じグラディエントであり、前記プッシュ−プル列と前記バッファー列との間の左右の電界が、少なくとも優勢な交流電界コンポーネント、および最小限の直流電界コンポーネントを有する、
請求項１０を引用する請求項１２に記載の高電圧整流器。
【請求項１４】
前記ダイオード配列は、それぞれの前記ダイオード配列の中心線と前記プッシュ−プルキャパシター構成および前記バッファーキャパシター構成との間にスラント角を有するように構成される、
請求項１０を引用する請求項１２に記載の高電圧整流器。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の高電圧整流器を含む、電圧ジェネレーター。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の高電圧整流器を含む、イメージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有効な電界強度の分布を伴う特定のダイオード配列を有する高電圧整流器、電圧ジェネレーター、およびそうした高電圧整流器を有するイメージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧整流器は、コンピューター断層撮影または心臓血管系撮影といった、高電圧医療用Ｘ線装置における非常に重要なコンポーネントである。
【０００３】
高電力密度および高効率に対する強い要求が存在する。より小さく、ゆくゆくは、より安価なシステムができるからである。
【０００４】
この目標の達成にはいくつかの制約要因が存在する。一つの主要な問題は、電界強度をコントロール下に保ち続けることにある。小型化に対する自然の制約があるからである。他の制約は、より小さい寸法に伴って増加し、ついには高い動作周波数に係る効率的な使用を妨げてしまう、寄生容量である。効率的な使用は、電力チェーン（ｃｈａｉｎ）における他のコンポーネントの小型化にとっても必要なものである。
【０００５】
米国特許第４５６９０１０号明細書は、変圧器巻き線の対応する側にそれぞれ配置されたダイオード整流器に係る二つの直列接続されたアセンブリーを伴うラダー（ｌａｄｄｅｒ）ネットワークを形成するために接続された同心の第二次巻き線をそれぞれに有する高電圧変圧器を含む、小型高電圧電源について開示している。望ましくは、より大きな直径の連続的な第二次巻き線は幅をより小さくする、それぞれ次に隣り合った巻き線に対して実質的に同一の導電表面を提供するためである。このようにして、シャント（ｓｈｕｎｔ）浮遊容量は、整流器ダイオードに渡る逆ポテンシャル（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）分布を均一化するように、実質的に同一の大きさにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４５６９０１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、代替的な電圧整流器、電圧ジェネレーター、そしてイメージ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、独立請求項に従った電圧整流器によって解決される。さらなる実施例は、従属請求項に関連する。
【０００９】
本発明の実施例に従って、少なくとも二つのダイオード配列を含む高電圧整流器が提供される。各ダイオード配列は、直列に接続された複数のダイオード、望ましくはＳｉＣダイオード、を含んでいる。ダイオード配列は、ケースに収められている。望ましくは、グラウンドに接続された電気的に導電性のケースである。少なくとも二つのダイオード配列の一つの端部は、直流電流（ＤＣ）端子を形成し、他の端部は交流電流（ＡＣ）端子を、それぞれ形成している。少なくとも二つのダイオード配列は、異なる極性の直流電流端子を結ぶ仮想的な線に対して平行な線に沿って、少なくとも二つのダイオード配列から始まって外向きにケースの壁と平行線との交点までの距離が、平行な線と仮想的な線との間の距離が増加すると、増加するというように構成される。
【００１０】
望ましくは、一つのボードは少なくとも４つのダイオード配列を含み、ダイオードの配置はひし形を形成することが望ましい。この実施例は、システム内のダイオード配列に沿って均一な電界強度分布を達成するという利点を有しており、配置的なマージンは、電圧の増加に沿って同一の次元で増加する。別の言葉で言えば、この特定のレイアウトにおいては、ダイオード配列の一方の側のＤＣ電圧の大きさとダイオード配列の他の側のＡＣ電圧の大きさとの合計が、ダイオード配列に沿ってできる限り一定に保たれる。ＡＣ電圧の大きさとは、ＤＣ電圧端子とブロック状態のダイオード配列に係る特定のダイオードとの間で生じるポテンシャルの差である。ＤＣ電圧の大きさとは、向かい合う（仮想の線に対して平行な方向）ダイオード配列に係るダイオードとの間で生じるポテンシャルの差である。これにより、これらのダイオード配列に沿って電界強度が一定となり、与えられた寸法内での理論的な電界強度を最小にする。電界の集中はできる限り避ける必要がある。さらには、ＡＣ電圧の大きさが大きいほど、ケースとダイオード配列との間の空間に形成される寄生容量が大きくなる。この実施例においては、レイアウトの設計において、ＡＣ電圧が増加するとダイオード配列とケースとのダイオードとの距離が増加するように考慮されている。このように、電界強度と寄生容量を制限することなく、さらなるモジュールサイズの削減をすることができる。
【００１１】
さらなる実施例に従えば、ダイオード配列は、少なくとも二つのダイオード配列の間の平行な線に沿った距離が、仮想的な線からの距離が増加すると、増加するように構成される。こうしたレイアウトを備えることで、一方では、向かい合ったダイオード配列の間での電気的なショートカット（ｓｈｏｒｔｃｕｔ）またはスパークオーバー（ｓｐａｒｋｏｖｅｒ）を避けるために、向かい合うダイオード配列の間の必要な距離が保持され、他方では、ボードを幾何学的にできる限り小さくする保持することができる。
【００１２】
典型的な一つの実施例に従えば、少なくとも一つのダイオード配列は、直列に接続されたダイオードが、交互に入れ替わるパターンにおいて仮想的な配列の中心線から左右に連続的に離れて位置するように構成される。
【００１３】
例えば、少なくとも一つのダイオード配列は、ジグザグなチェーンのパターンまたは蛇行したチェーンのパターンで構成される。
【００１４】
さらなる実施例に従えば、電圧整流器は各ボードが少なくとも二つのダイオード配列をもった複数のボードを含み、隣接するボードは、少なくとも二つのダイオード配列の端子が、それらの極性に応じて方向付けられるように構成される。今日の寄生容量に係る主要な部分は、ボードの相互接続がボード間のＡＣ電界強度の最小化を考慮していない、という事実により生成される、ということが調査により示されている。結果として、個々のボード間のＡＣ電界コンポーネントを取り除き、それによりボード間の寄生容量を最小化する、交互に入れ替わる相互接続のスキームが提案される。ボード間でのＤＣ電圧の差は、今日では実質的に一定になり、向かい合う端部における電界の集中を避けている。この構成のさらなる意義は、今ではプリント回路ボードのパーツは向かい合わせであり、同一のＡＣポテンシャルの変化を表すことであり、それは、ボードの向かい合ったパーツ間おいては、もはやＡＣ電界は存在しないということを意味する。このことは寄生ＡＣ容量を効果的に減少させる。そうでなければ、小さく高パワーのＸ線ジェネレーターにとって必要な、効率的な高周波数での動作のためには不利益であったろう。
【００１５】
例えば、隣接するボードは、直流電流端子が、極性に関して対応するように方向付けられるように構成される。隣接するボードの直流電流端子が直列に接続されているボード間の直列接続が提供され、直流電流端子の接続は、かすがい方向において斜めに走る接続スキームを示している。隣接するボードの直流電流端子は、かすがいを形成するように重ね、または積み上げるためにお互いに近寄って配置される。よって、同一の極性を有する。直列接続を介して、反対の極性をもった端子が接続されるように、直流電流端子を接続するために、個々の接続は一つのボードの上端部または上部から次のボードの下端部または下部まで斜めに走ることになる。用語「上」および「下」は、図面に関してだけのものであり、実施例に関していかなる方向の限定をするものではないことに留意すべきである。さらには、接続スキームは逆もまた同様であることに留意する。例えば、下から上にである。
【００１６】
典型的な一つの実施例に従えば、少なくとも二つのボードが提供され、第１の複数の直列に接続されたキャパシターを含むプッシュ−プルキャパシター構成が、隣接するボドに係る交流電流端子間に備えられる。プッシュ−プルキャパシター構成に係る第１の複数の直列に接続されたキャパシターの第１部分は一つのボード上に配置され、プッシュ−プルキャパシター構成に係る第１の複数の直列に接続されたキャパシターの第２部分は隣接するボード上に配置される。交流電流入力／出力接続端子は、第１部分と第２部分のそれぞれの端部に備えられる。そして、それぞれ第１部分と第２部分に係る接続端子間において接続がされる。
【００１７】
典型的な一つの実施例に従えば、第２の複数の直列に接続されたキャパシターを含む、バッファーキャパシター構成が、各ボードのそれぞれの直流電流端子間において備えられる。
【００１８】
例えば、プッシュ−プルキャパシター構成に係るキャパシターおよびバッファーキャパシター構成に係るキャパシターは、プッシュ−プル列とバッファー列を直線的に形成するように構成される。プッシュ−プル列とバッファー列に沿った電気的なポテンシャルは同じグラディエント（ｇｒａｄｉｅｎｔ）であり、プッシュ−プル列とバッファー列との間のクロス電界は、少なくとも優勢な交流電界コンポーネントを有し、最小限の直流電界コンポーネントを有する。
【００１９】
典型的な一つの実施例に従えば、各ダイオード配列は、それぞれのダイオード配列の中心線とプッシュ−プルキャパシターおよびバッファーキャパシターとの間にスラント（ｓｌａｎｔｅｄ）角を有するように構成される。
【００２０】
本発明は、上述の実施例の一つに従った高電圧整流器を含む電圧ジェネレーターおよびイメージ装置をも提供する。
【００２１】
本発明の態様に従って、高電圧整流器モジュール構成が提供される。直列に接続された多くのダイオードに係る特別な構成によってＡＣおよびＤＣ電界強度を減じ、それぞれの整流器ボードの特別な相互接続スキームにより、さらに電圧整流器に係る寄生容量を減じることができる。この解決策により、高電圧整流器モジュールを小型化でき、高電力密度を伴うＸ線アプリケーションのための効率的でコンパクトな高電圧整流器に必要とされる、高周波数での動作ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施例に従って医療用イメージ装置を模式的に示している。
【図２】図２は、本発明の実施例に従って高電圧ジェネレーターのいくらかの部分を模式的に示している。
【図３】図３は、本発明の実施例に従って高電圧整流器のボードを示している。
【図４】図４は、本発明の実施例に従って高電圧整流器のボードに係るさらなる例を示している。
【図５】図５は、本発明の実施例に従って高電圧整流器のボードに係るさらなる別の例を示している。
【図６ａ】図６ａは、高電圧整流器におけるいくつかのボードに係る標準的な接続スキームを示している。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の実施例に従って高電圧整流器におけるいくつかのボードに係る接続スキームを示している。
【図７】図７は、図６ｂに係る典型的な接続スキームに従って電場を生じる主要なコンポーネントを３次元的に示している。
【図８】図８は、接続スキームのさらなる実施例を３次元的に示している。
【図９】図９は、本発明の実施例に従って電圧整流器の実施に係る回路図を示している。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施例に従って電圧整流器の実施に係る回路図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、以降に述べられる高電圧整流器が使用される、医療用の合成画像／映像を生成するための医療用イメージシステムを示している。医療用イメージシステム１０は、イメージ獲得装置１１、データ処理装置１２、およびディスプレイ装置１３を含んでいる。例えば、医療用イメージシステムとは、Ｘ線ジェネレーター１４を含んだ、Ｘ線イメージシステムである。Ｘ線ジェネレーター１４は、Ｘ線放射を生成するために備えられたＸ線管１９と、高電圧ケーブル２０を介してＸ線管１９に対して電力を供給する高電圧ジェネレーター２０とを含んでいる。図１において、Ｘ線管１０と高電圧ジェネレーター２１は分離された装置として模式的に描かれている。しかしながら、それらは単一のハウジングの中に統合されていてもよい。テーブル１５は、検査される患者１６を受け入れるために備えられている。さらに、Ｘ線イメージ検知モジュール１７がＸ線ジェネレーター１４の向かい側に配置されている。Ｘ線イメージ検知モジュールは、データをデータ処理装置１２に対して送付しており、データ処理装置は検知モジュール１７とＸ線ジェネレーター１４の両方に接続されている。データ処理装置１２は、テーブル１５の周辺に配置されている。さらには、ディスプレイ１３は、Ｘ線イメージシステムを操作する人に対する情報を表示するためにテーブル１５の周辺に配置されている。ユーザーによる情報または命令を入力するためにインターフェイス装置１８もまた配置されている。基本的には、被写体をＸ線放射にさらすことによって、イメージ検知モジュール１７はイメージデータを生成し、そのイメージは、さらにデータ処理装置１２において処理される。示された実施例は、いわゆるＣＴ型Ｘ線イメージ獲得装置である。本発明は、ＣＶ型Ｘ線イメージ獲得装置といった、他のタイプのＸ線イメージ獲得装置にも関連している。
【００２４】
図２は、高電圧ジェネレーター２１のいくつかの部分を模式的に示している。図２の左側においては、変圧器２２には入力側に数百ボルトのＡＣ電圧が供給され、５０キロボルト（ｋＶ）といった高いＡＣ電圧に変圧されている。変圧器２２の電気的な下流には、高電圧整流器２３が、望ましくは４ステージカスケード（ｆｏｕｒ  ｓｔａｇｅ  ｃａｓｃａｄｅ）構成で備えられており、入力電圧を整流し、増大して、１２０から１４０キロボルト（ｋＶ）といった、ＤＣ電圧を出力している。
【００２５】
図３は、望ましくは電気的に非導電体のサブストレートで形成されたプリント基板であるボード３１を示している。この図は、整流ダイオードの列がダイヤモンド形もしくはひし形に配列されている一つの（望ましくは４つの）整流ボードを示している。白抜き矢印は、簡素化された方法でＡＣ電圧の大きさを示している。矢印の方向は、位相の関係を表し、長さはＡＣの大きさを表している。影付き矢印は、それぞれの矢印の終点の間隔におけるＤＣ電圧の違いを表しており、その長さと方法は電圧差の大きさと極性を示している。システムは、電気的に導電性のある包装によって囲まれ、共通のグラウンドに接続されている。ボード３１は、複数の導電性領域３２を含んでおり、図３においてはそれらのうちのたった一つについて参照番号と共に表されている。導電性領域３２は、例えば、ボード３１に上に積層された銅シートからエッチングすることによって形成される。それぞれの導電性領域３２は、ダイオード３３ａ、３３ｂ、３３ｐ、３４ａ、３４ｂ、３５あ、３５ｂ、３５ｐ、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ等を備えており、いくつかのものだけが図において参照番号と共に示されている。ダイオードは、望ましくはＳｉＣダイオード（シリコンカーバイトダイオード）であり、カソードがそれぞれの導電性領域３２に接続されるように導電性領域３２に取り付けられている。ダイオードは、ダイオード配列３３，３４，３５，３６にグループ分けされ、それぞれが同じ数量のダイオードから成っている。図３においては配列ごとに１６個のダイオードであるが、実際には、一つのダイオード配列３３、３４、３５、３６は、配列ごとに１４０個といった、より多くの数量のダイオードから構成され得る。それぞれのダイオード配列３３、３４、３５、３６に係るダイオードは、ダイオードのアノードを、導電性のボンディングワイヤーによって、隣接したダイオードの関連する伝導性領域３２に接続することによって直列に接続されている。例えば、それぞれのダイオード配列の最も外側のフリーなカソード／アノードといった、それぞれのダイオード配列３３、３４、３５、３６のフリー端部は、直流（ＤＣ）もしくは交流（ＡＣ）を供給／提供するための端子を形成する。この文章においては、用語「フリー（“ｆｒｅｅ”）」は、それぞれのカソード／アノードが同一のダイオード配列に係る隣接したダイオードに接続されていないことを意味する。ダイオード配列３３、３４、３５、３６のそれぞれのダイオードは、直線に沿って配置されていることが望ましい。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、ダイオードを曲線に沿って配置することも可能である。ダイオード配列３３、３４、３５、３６は、望ましくはひし形またはダイヤモンド形を形成するように配置されるが、正方形または平行四辺形といった他の形状もまた可能である。ボード３１は、長方形であり、ひし形のそれぞれの角がボード３１に係る長方形の異なる辺の中央にそれぞれ位置付けされることが望ましい。
【００２６】
ダイオード配列３３と３４のフリーなカソードは接続され、端子３８を形成し、端子３９に関して正のＤＣ電流を提供している。ダイオード配列３５と３６のフリーなアノードは接続され、端子３８に関して負のＤＣのための電流端子３９を形成している。さらに、ダイオード配列３３と３５のフリーなカソードは、ＡＣ電圧のための端子４０を形成するように接続されている。ダイオード配列３４と３６のフリーなカソードは、ＡＣ電圧のための端子４１を形成するように接続されている。電圧整流器２３の実際の全般的なポテンシャル（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）は、図９に関連して述べられるように、整流器カスケード（ｃａｓｃａｄｅ）の中での異なるボード３１に係る端子３８および３９の相互接続に依存するものである。
【００２７】
変圧器２２から供給される、ＡＣ電圧をＡＣ端子４０と４１に加えると、以下の機能に従って、ＤＣ端子３８と３９において脈動するＤＣポテンシャルが提供される。
【００２８】
例えば、ＡＣ端子４０と４１にＡＣ電圧に係る正の半分波形が存在する場合には、端子４１に正の電気的ポテンシャルが存在し、端子４０には負の電気的ポテンシャルが存在する。そして、ダイオード配列３４に係るダイオード３４ａ、３４ｂ、３４ｐは、端子３８が基本的に端子４１と同一の電気的ポテンシャルであるように、電流を流す（低抵抗状態において）。それらのダイオードはカソードが端子３８に向かって指差すように配置されているからである。ダイオード配列３６に係るダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｐは、ブロック状態（高抵抗状態）にある。それらのカソードが端子４１に向かって指差すように配置されているからである。さらに、ダイオード配列３３に係るダイオード３３ａ、３３ｂ、３３ｐもまた、それらのカソードが端子３８向かって指差すように配置されているために、ブロック状態（高抵抗状態）にある。最後に、ダイオード配列３５に係るダイオード３５ａ、３５ｂ、３５ｐは、それらのカソードが端子４０に向かって指差すように配置されているために、導電性状態（低抵抗状態）にある。このように、ＤＣ端子３９は、基本的にＡＣ端子４０と同一の電気的ポテンシャルを有している。
【００２９】
反対の場合、すなわち、ＡＣ端子４０と４１にＡＣ電圧に係る負の半分波形が存在する場合には、例えば、端子４０に正の電気的ポテンシャルが存在し、端子４１には負の電気的ポテンシャルが存在する。そして、ダイオード配列３４と３５はブロック状態にあり、ダイオード配列３３と３６は導電性状態にある。結果として、端子４１と３９は基本的に同一の電気的ポテンシャルを有し、端子３８と４０も基本的に同一の電気的ポテンシャルを有する。
【００３０】
このように、端子４０と４１に加えられたＡＣ電圧は、端子３８と３９において存在するＤＣ電圧へと整流される。
【００３１】
図３で示される整流器アセンブリーの動作中における活性な電気的ポテンシャルは、影付き矢印と白抜き矢印で模式的に表されるように分布している。影付き矢印はＤＣポテンシャルの大きさを表し、白抜き矢印はＡＣポテンシャルの大きさを表している。
【００３２】
端子４１に正のＡＣポテンシャルが存在しダイオード配列３６がブロック状態にあるときは、電気的ＡＣポテンシャルはダイオード配列３６に沿って増加する。一つの配列の中でダイオードが直列に配置されているために、ブロックされた全ＡＣポテンシャルはダイオードの数量で均等に分割される。端子３９と４１の間の全ＡＣ電圧差が、例えば３２ｋＶであるときは、図示されたそれぞれのダイオードにかかる電圧は２ｋＶである。このように、ダイオード３６ａと３６ｂの間には端子３９に関して２ｋＶのＡＣポテンシャルが存在し、ダイオード３６ｂと３６ｃの間には端子３９に関して４ｋＶのＡＣポテンシャルが存在し、ダイオード３６ｃと３６ｄの間には端子３９に関して６ｋＶのＡＣポテンシャルが存在し、同様にして、ダイオード３６ｐと端子３９の間には最高で３２ｋＶのポテンシャルが存在する。別の言葉で言えば、ＡＣポテンシャルは端子３９から端子４１に向かってダイオード配列３６に沿って増加する。増加していく白抜き矢印の長さによって表されているようにである。同時に、ダイオード配列３４は導電性状態にあり、それは正のポテンシャルがダイオード配列３４の全体に沿って均一であることを意味している。このように、ダイオード配列３４に沿っては、ＡＣポテンシャルの違いは存在しない。しかしながら、ダイオード配列３４とダイオード配列３６の間には活性なＤＣポテンシャルも存在している。このＤＣポテンシャルは、影付き矢印４３ａによって示されるように、端子３８と３９の間において最大の大きさになる。例えば、上記の仮定のように、端子３８におけるポテンシャルが３２ｋＶである場合には、矢印４３ａに沿って３２ｋＶのＤＣポテンシャルも存在している。上述のように、ダイオード３６ｂと３６ｃとの間のポテンシャルは４ｋＶであり、より短い矢印４３ｂで示されるように、ダイオード配列３４とダイオード３６ｂの間のポテンシャルの差を２８ｋＶにまで減じている（矢印４３ａと比較して）。このＤＣポテンシャルの差の縮小は、図３において右側に向かってシフトしていくにつれて消えていくように続いていく。同時に、端子４０に係る負のＡＣポテンシャルがダイオード配列全部と端子３９に沿って存在する。同様に、ダイオード配列３６に対して、ダイオード配列３３に沿って成長していくつかの実施例においてＡＣポテンシャルが存在している。より詳細には、ポテンシャルの差が最大なのはダイオード配列３３全体に渡るものであり、例えば、端子３８と４０との間のポテンシャルの差は３２ｋＶある。ダイオード３３ａには、ブロック状態のために２ｋＶのＡＣポテンシャル差が存在しており、このように、端子３８におけるポテンシャルに対する差は、白抜き矢印で示されるように、端子４０から始まって端子３８に向かって、ダイオード配列３３に沿って減少していく。ダイオード３３ａと３３ｂとの間のポテンシャルが２ｋＶなので、矢印４３ｃで示されるように、ダイオード配列３５のポテンシャルに関するＤＣポテンシャル差は、比較的に小さいものである。ダイオード３３ｂと３３ｃとの間の連続した点においては、ポテンシャルは４ｋＶであり、矢印４３ａで示されるように、最後のダイオード３３ｐに向かっていくにつれて、ダイオード配列３５のポテンシャルと比較して、連続的に大きくなり、最大のＤＣポテンシャル差に達する。
【００３３】
端子４０と４１において、ＡＣ電圧に係る負の半分波形が存在する間は、例えば、端子４０には正の電圧が存在し、端子４１には負の電圧が存在する。そして、ダイオード配列３３とダイオード配列３５との間にはＤＣポテンシャルが存在し、端子４０から端子３８に向かって大きくなっている。ダイオード配列３４とダイオード配列３６との間にはＤＣポテンシャルが存在し、端子３８から端子３９に向かって大きくなっている。上述したのと同様である。導電状態のダイオード配列３３と３６にはＡＣポテンシャルは存在しない。しかしながら、ブロック状態のダイオード配列３４と３５にはＡＣポテンシャルは存在し、上述したのと同様に、矢印４５と４６で示されるように、ＤＣ端子３８と３９からＡＣ端子４０と４１に向かって、それぞれ大きくなっていく。
【００３４】
上述のＡＣおよびＤＣポテンシャル差は、それぞれ電界の強さを導く。ＡＣ電界強度が高いほど、大きな寄生容量が生じる。本発明は、ダイオードの特別な幾何学的配置における寄生容量の分布について考慮し、例えば、ボード３１のレイアウトといった、ダイオード配列の回路について考察する。上述のひし形配置によれば、いくつかの効果が達成される。これにより、システムにおける一定な電界強度の分布が達成される。図３における矢印をみてわかるように、大きなＤＣポテンシャルは小さなＡＣポテンシャルに対向し、小さなＤＣポテンシャルは大きなＡＣポテンシャルに対向しており、ＡＣおよびＤＣポテンシャルの全体は、ダイオード配列に沿って基本的に一定となっている。別の言葉で言えば、システムは、システム内のトラックに沿って一定な電界強度の分布を達成している。幾何学的なマージンは、電圧が大きくなっていくのと同一な方向に沿って大きくなっていく。これにより、これらのパスに沿った一定な電界強度が達成でき、与えられた寸法の中で理論的に電界強度が最小になっている。このようにして電界集中はできる限り避けられている。
【００３５】
さらに、このレイアウトにおいては、最大のＤＣポテンシャルが存在するところの、端子３８と３９との間の距離が最大になるように考慮されている。このように、ダイオード３３ｐと３５ｐとの間の必要な距離や、ダイオード３４ａと３６ａとの間の必要な距離は、端子３８と３９との間で達成される最大のＤＣポテンシャルの大きさに基づいて決定される。ＤＣポテンシャルを、端子３８と３９から端子４０と４１に向かう仮想的な垂線に沿って減少させるときは、向かい合うダイオード配列間の距離を減少できる。こうしたレイアウトを提供することにより、一方では、向かい合うダイオード配列３４と３６と、向かい合うダイオード配列３３と３５との間の必要な距離は維持できる。向かい合うダイオード配列との間の電気的な短絡または火花連絡を防ぐためである。他方では、ボード３１を、できるだけ小さい大きさに保持することができる。
【００３６】
ボード３１は、グラウンドされたケース４７（図６ｂを参照）の中に配置されている。このように、周囲のケース４７に関しても同様な問題が考慮されている。一方においては、ＡＣポテンシャルを増加すると、ＡＣ電界強度を一定に維持するためには、ボード３１の上端部と下端部の距離、ひいては周囲のケース４７は、より大きくなる。高い周波数の影響による、寄生容量効果を最小限にし、ダイオード配列間の火花連絡を避けるためである。他方では、ボード３１、ひいてはケース４７を最小限に保持することができる。この点に関して、いくつかの場合には、ＡＣおよびＤＣポテンシャルから生じる絶対的な電界強度は、ＤＣポテンシャルとして十分に高く、コロナ効果を生じることがある。
【００３７】
高電圧整流器２３を形成するためには、４つのボード３１がカスケード型に配置されることが望ましい。例えば、お互いに並列になるようにである。１４０ｋＶの高電圧を達成するために、ボード３１のＤＣ端子３８と３９は直列に接続される。
【００３８】
さらなる実施例に従えば、少なくとも一つのダイオード配列に係るダイオードは、直列に接続されたダイオードが、交互に入れ替わるパターンにおいて仮想的な配列の中心線から左右に向かって連続的に表れるように配置される。例えば、この態様は図４に示されている。しかしながら、図４は、本発明の一つの実施例として異なる態様を示しており、一方、こうした態様はお互いに分離して提供することができ、特許請求の範囲においても反映されているということが明白である。
【００３９】
図４は、ボード１３１のさらなる実施例を示しており、例えば、既に図３に関して説明したように、電気的に非導電性のサブストレートから形成されたプリント回路ボードであり得る。
【００４０】
図４でも、また４つのダイオー配列が示されており、より分かり易くするために、図３におけるエレメントと同様の参照番号が、それぞれの番号の前に「１」を付け加えて、使用されている。このように、ボード１３１は、４つのダイオード配列１３３、１３４、１３５、そして１３６を含んでいる。それぞれのダイオード配列は複数のダイオードを含んでおり、参照番号１３３ａからｐ、１３４ａからｐ、１３５ａからｐ、そして１３６ａからｐで表されているが、これらは直列に接続されている。
【００４１】
直列に接続されたダイオードは、交互に入れ替わるパターンにおいて仮想的な配列の中心線から左右に連続的に表されている。
【００４２】
交互に入れ替わるパターンは、中心線のそれぞれの側に少なくとも二つのダイオードの交互に入れ替わる繰り返しを含み得る。
【００４３】
図４に示されるように、ダイオード配列はジグザグなチェーンのパターン６１に配置され、隣接するダイオードは、配列の中心線６０に関して反対の側に配置される。ここで、用語「隣接する」とは直列接続に関するものである。
【００４４】
図５に示すように、ダイオード配列のダイオードは、また、蛇行したチェーンのパターン６２に配置され得る。例えば、二つのダイオードが一方の側に配置され、直列に接続された二つのダイオードが続き、配列の中心線６０に対して他方の側に配置される。さらに、二つのダイオードが再び一方の側に配置され、というように続いていく。
【００４５】
例えば、一つのボード上に配置されるダイオード配列は、同じタイプのパターンで配置することができ、図４のジグザグのチェーンのパターン６１、図５の蛇行したチェーンのパターン６２として示されている。
【００４６】
もちろん、一つのボード上に異なるタイプの交互に入れ替わるパターンを備えることも可能であり、もしくは直線的な配置と組み合わされる。
【００４７】
さらに、それぞれの配列の方向である、仮想的な配列の中心線６０は、もしくは、直線的な配置の場合には、図３に示すように、直線、または曲線、もしくは他の形状の線として備えられる。詳細には、ダイオードの位置に係る曲線は以下のルールに従っている。つまり、全体的な配置構成が与えられたときに電界の構造における乱れを最小にすることである。
【００４８】
図４に示すように、ダイオード配列には、配列の一方の端部において直流端子１３８、１３９が備えられ、他方の端部においては交流端子１４０，１４１が、それぞれ備えられている。
【００４９】
例えば、ダイオード配列１３３は、第１の端部６３と第２の端部６４を有している。第１の端部６３は交流電流端子１４０に接続されており、ダイオード配列１３５の第１の端部６５もまた接続されている。ダイオード配列１３５は、さらに第２の端部６６を有しており、直流端子１３８に接続されている。ダイオード配列１３３の第２の端部６４は直流端子１３９に接続されている。さらに、ダイオード配列１３４の第１の端部６７は直流端子１３９に接続されており、ダイオード配列１３４の第２の端部６８はさらに交流端子１４１に接続されている。さらには、ダイオード配列１３６の第１の端部６９は直流端子１３８に接続されており、ダイオード配列１３６の第２の端部７０はさらに交流端子１４１に接続されている。
【００５０】
用語「第１の」と「第２の」は、ダイオード配列の端部に関し、それぞれ二つの端部をお互いから区別するために使用されているものであり、接続の順番または電流の伝達方向を示唆するものではないことに留意すべきである。
【００５１】
例えば、直流端子１３９は負の電圧に対する接続端子であり、一方、直流端子１３８は正の電圧に対する接続端子である。
【００５２】
図４および図５からわかるように、４つのダイオード配列１３３、１３４、１３５、そして１３６はひし形であり得る。
【００５３】
本発明のさらなる態様が図４および図５に示されている。しかしながら、以降に述べられる特徴や態様は、必ずしも上述の特徴と組み合わされる必要はない。特に、以降の特徴は、例えば、図３に関して述べられた特徴とも組み合わせられる。
【００５４】
図４および図５においては、図４で参照番号が示されているだけであるが、プッシュ−プルキャパシテター構成７５が備えられており、第１の複数の直列に接続されたキャパシター７７を含んでいる。プッシュ−プルキャパシテター構成７５は、隣接するボードとの交流端子間に備えられている。
【００５５】
図８は、いわばステープル（ｓｔａｐｌｅ）を形成するために隣接する方法で配置された４つのボード１３１の配列を示している。
【００５６】
少なくとも二つのボード１３１の場合には、プッシュ−プルキャパシター構成７５の直列に接続された第１の複数のキャパシター７７に係る第１部分７８は、一つのボード上に配置されており、プッシュ−プルキャパシター構成７５の直列に接続された第１の複数のキャパシター７７に係る第２部分７９は、隣接するボードの上に配置されている（図８を参照）。
【００５７】
さらに、交流電流の入力／出力接続端子８０が、第１部分７８と第２部分７９のそれぞれの端部に備えられている。図４をみればわかるように、図８との組み合わせにおいて、キャパシターの第１部分７８は、一方の端部が交流電流端子１４０、１４１にそれぞれ接続されており、他の端部は、例えば、上端部と下端部、それぞれが接続端子８０に接続されている。
【００５８】
プッシュ−プル列８３の下部分が別のボードと関連し、それぞれの構成に係る第２部分を形成することを示すために、図４において、参照番号７９は、アポストロフィ付の７９’となっている。
【００５９】
図８に示すように、第１部分と第２部分７８，７９のそれぞれに係る接続端子８０の間は接続８１されている。
【００６０】
用語「接続端子」は、それぞれのキャパシター構成に係るキャパシターの二つの部分の接続について言及している。この文章において、「端子」は、外部との接触、アクセス、またはリンクのための端子を意味するものではなく、二つの部分の内部での接続だけを意味している。しかしながら、本発明に従った構成によって形成された、カスケードのいわば入り口において変圧器（図示なし）へ接続されている。
【００６１】
一つのボード上のダイオード配列に対するプッシュ−プルキャパシター構成の第１部分は、このように同一のボード上で提供され、ボード上のダイオード配列に対するプッシュ−プルキャパシター構成の第２部分は、隣接するボード上で提供される。
【００６２】
第１部分と第２部分は、図８に示すように、接続８１が一つのボードから隣接するボードへ、かすがい方向において斜めに走るよう構成されている。
【００６３】
例えば、プッシュ−プルキャパシター構成の第１部分とプッシュ−プルキャパシター構成の第２部分は、ボードのそれぞれの側に配置されており、こうしてダイオード配列１３３と１３５に対する左側列と、ダイオード配列１３４と１３６に対する右側列を形成している。
【００６４】
このように、接続端子８０は、以下のように配置され得る。図４に関して、左上の接続端子８０は、交流電流電圧に対する出力端子を形成し、左下の接続端子８０は、交流電流電圧に対する入力端子を形成している。
【００６５】
右上の接続端子８０は、交流電流電圧に対する出力端子を形成しており、一方、右下の接続端子８０は、交流電流電圧に対する入力端子を形成している。左側列８２における交流電圧の違いは、右側列における交流電圧は、列８２における電圧に比べて位相が１８０度シフトしていることである。単純化すれば、技術的には完全に正しいわけではないが、列８２における交流電圧は、さらに「正の交流電圧」として表され、列８３における交流電圧は、「負の交流電圧」として表される。
【００６６】
図４、図５、そして図８に示される実施例においては、プッシュ−プルキャパシター構成７５は、ボードの右側に第１の複数の直列接続されたキャパシター７７を備えており、さらに、ボードの左側に複数の直列接続されたキャパシター７７をそれぞれ備えている。上述のように、こうして二つの列が形成される。ダイオード配列は、２極のカスケード、またはダブルポールのカスケードとして、ボードの右側を走るカスケードを備え、さらにボードの左側に配置されたカスケード部分を備えている。
【００６７】
しかしながら、さらなる実施例（図示なし）に従えば、電圧整流器構成は、シングルポールのカスケード、またはユニポーラの、または一極のカスケードを備えており、一つのプッシュ−プルキャパシター列だけを含んでいる。
【００６８】
図８に示すように、隣接するボードは、ボード間の交流電流入力／出力端子８０が、極性に関して、そして、入力／出力の方向に関して、対応するように方向付けられるように、配置されている。
【００６９】
このことは、かすがい方向において、ボードは、かすがい方向に関して、お互いの近くに同様なタイプの端子が配置されるように、同一の方法で方向付けられる。
【００７０】
ボードを直列に接続するために、プッシュ−プルキャパシター構成７５を介して、隣接するボードの交流電流端子の直列接続８１が備えられており、接続端子８０間の接続は、かすがい方向において斜めに走る接続スキーム８５を示している。かすがい方向とは図８において矢印８６で示される方向である。
【００７１】
例えば、プッシュ−プルキャパシター構成は、偶数個のキャパシターを有し得る。第１部分と第２部分は、同一数量のキャパシターを有し得る。
【００７２】
偶数個のキャパシターを有するプッシュ−プルキャパシター構成は、正確な中心点を有する。交流電流端子がボード端部の中央ゾーンに配置されている場合には、プッシュ−プルキャパシター構成行の中心点は、ボード端部の終点に配置され、プッシュ−プルキャパシター構成の第２部分の接続として機能する。上述のとおりである。交流電流端子自身は、プッシュ−プルキャパシター構成列と整流器との間の接続を提供する。交流電流端子は、いわば、ボードからはみ出ない。
【００７３】
図４と図８にも示されるように、さらなる態様に従って、その態様は上述の他の態様や特徴と必ずしも組み合わされる必要は無いのだが、バッファーキャパシター構成８７は、第２の複数８８の直列接続されたキャパシター８９を含み、それぞれのボードの直流電流端子間１３８，１３９に備えられる。
【００７４】
バッファーキャパシター構成８７に係るキャパシターは、バッファー列９０を形成するように直線的に配置され得る。
【００７５】
プッシュ−プルキャパシター構成に係るキャパシターが、プッシュ−プル列８２，８３を形成している場合にも、プッシュ−プル列８２，８３とバッファー列９０に沿った電気的ポテンシャルは同一のグラディエント（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有する。例えば、プッシュ−プル列８２，８３とバッファー列９０との間のキャパシター列の延長に対して垂直な電界コンポーネントといった、左右の電界が、交流電界コンポーネントが少なくとも優勢であり、直流電界コンポーネントが最小となるようにである。
【００７６】
この点について、図３の記載および図３に関して記載された矢印を参照すべきである。しかしながら、より良い理解のために、図４と図８においては記載されていない。
【００７７】
さらなる態様に従えば、図示はないが、ダイオード配列は、それぞれのダイオード配列の中心線または方向線と、プッシュ−プルキャパシター構およびバッファーキャパシターとの間がスラント（ｓｌａｎｔｅｄ）角となるように配置される。
【００７８】
さらには、プリント回路ボードに切り取り部９１を備えることもできる。これにより、プリント回路ボードの表面に沿って、ダイオードとバッファーキャパシター列との間の絶縁をさらに改善できる。
【００７９】
例えば、プッシュ−プル列とバッファー列に沿ったポテンシャルの分布は同一のグラディエントを有しており、プッシュ−プル列とバッファー列との間における左右の電界は、直流コンポーネントが無く、交流コンポーネントのみを有する。ダイオード配列に沿ったポテンシャルの分布は、直流電流端子１３８、１３９において、それぞれの直流電流ポテンシャルをもって始まり、交流電流ポテンシャルは最初はゼロである。ポテンシャルの直流コンポーネントは、ダイオード配列に沿ったオフセットであり、交流電流における直流端子に係る中間値に達する。交流コンポーネントは、プッシュ−プル列の一つにまで徐々に増加していく。隔離に係るブレイクダウン（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）電圧の最適な使用のためには、最初のダイオードを直流電流ポテンシャルの近くに配置し、最後のダイオードを交流電流ポテンシャルの近くに配置すると有利である。それぞれの反対側に対する距離が最大になるようにである。
【００８０】
上述のように、プッシュ−プルキャパシター構成の第１部分と第２部分は、ボード上で反対側に配置することができ、バッファーキャパシター構成を、ボードの中央軸において備えることができる。
【００８１】
さらなる態様に従えば、第３の複数９２の抵抗９３を、直列接続されたキャパシター７７，８９における電圧対称性のために備えることができる。これは、さらなる特徴として言及されており、上述および後述の他の特徴と組み合わせることもできる。
【００８２】
抵抗９３は、図４においてキャパシターのいわば頂上に表されているが、図８では抵抗９３はそれぞれのボードの一方の側に備えられている。キャパシターは他の側に配置されており、図８においては裏側である。
【００８３】
さらに、図４では、ボード１３１における接続穴９４が模式的に示されている。例えば、それぞれブッシュ９５を使用して、それぞれのボードをかすがいで留めて確実に設置するための設置穴として機能する。
【００８４】
さらなる態様に従えば、抵抗９３はサブグループとして備えられ、各キャパシターは複数の抵抗から成るそれぞれのサブグループを備えている。
【００８５】
さらに、抵抗は、各キャパシターに対するそれぞれのグループに関して直列接続で配置され得る。それぞれの抵抗は交互にスラント角をもって直線的に配置される。ボードに沿った列方向に渡りジグザグなパターンをさらに形成するようにである。
【００８６】
さらには、図３におけるボードと、図４および図８におけるボードでは、ダイオード配列に関して方向が異なっていることに留意すべきである。ボード３１，３１は長方形に表されているものの、短い側での配置が異なっている。ボードは、例えば、辺の比率が異なる違った形状でもよいし、辺の長さが等しい正方形でもよい。
【００８７】
以降において、本発明のいくつかのさらなる態様が記述される。例えば、医療用Ｘ線のための共通高電圧整流器は、頻繁に電圧増倍器、またはカスケード型整流器を使用する。高周波数変換器においては、比較的高速な中間電圧（およそ１ｋＶブレイクダウン電圧）のシリコン製整流ダイオードが数多く使用されている。シリコンカーバイト製ダイオードは、ブレイクダウン電圧がもっと高く、例えば４ｋＶ、最速のシリコン製ダイオードよりも損失が少ない。このように、例えば、高電圧ジェネレーターは、たった２００個のダイオードから成り、損失は非常に小さく、１０００個から２０００個のダイオードを使った現行デザインのたった三分の一である。
【００８８】
本発明の態様に従えば、高電圧装置の小型化は絶縁材料の耐電圧に依存している。これは、フラッシュオーバー（ｆｌａｓｈｏｖｅｒ）と絶縁破壊を避けるようにコンポーネントを配置する際の制約となる。本発明が提案するボード上のコンポーネントの構成は、絶縁材料の電界強度に係る性能を最適に使用し（例えば、ＦＲ４と絶縁オイル）、最もコンパクトにコンポーネントを配置できる。
【００８９】
図４に関して、上述のように、ジグザグなダイオードのチェーンは、外側の端部に近いボードの中央から始まり、ボードの上端部と下端部に導きながら、バッファーキャパシター列に向かっていく。
【００９０】
高電圧カスケード型整流器において、プッシュ−プルキャパシターは、直流電圧のオフセットに従い、バッファーキャパシターの電圧に従っている。各配列に対してプッシュ−プルキャパシター構成のたった半分のキャパシターを備えることは、一つのボードと次のボードの他の半分の上に、接続ワイヤーが回路中の等ポテンシャル面に位置するような方法で接続する機会を与える。
【００９１】
このように、本発明に従った接続スキームは、図に示されるように、図４以下参照、ボード間における余分な電界が積み上がっていく不利な点を避けている。
【００９２】
図３に示された実施例に加えて、高電圧直流電流端子だけでなく、ボード間の交流電流接続は、図６ｂと同一の改善されたスキームを使用する。
【００９３】
もちろん、連続するパターンは、例えば、５個または６個もしくはあらゆる他の大きな数字、といった数量のダイオードから構成され得ることに留意すべきである。
【００９４】
図８は４個のボードを示しているが、他の数量のボードにも同様に適用できることに留意すべきである。
【００９５】
図８に関して、最後のボードにおいては、プッシュ−プルキャパシターチェーンの上側部分が除外されていることに留意すべきである。それは、実在しない次のボードのためのプッシュ−プル機能に属するだろうからである。
【００９６】
図８は、交流電流入力端子９７は、ＶＡＣ１とＶＡＣ２としても参照されるが、かすがいの前面の下部に配置されることを示している。前面の下部には、上部における（負の）直流電流出力の積み上がりを介して、モジュールに係るグラウンド接続９８、ＧＮＤとして参照されるが、も存在する。参照番号９９で示される一番後ろのボードが残されている。
【００９７】
図６ａは、４個のボードに対する通常の直列接続のスキームを示しており、接続はボードの上側と下側で交互に行われている。この接続スキームにおいては、一番左のボード３１に係る正のＤＣ端子は、接続ライン４８によって、隣接するボード３８に係る負のＤＣ端子３９に接続されている。この目的のために、隣接するボードは、お互いに関してボード３１の中心線に対して１８０度回転されることを要する。従って、正のＤＣ端子３８が連続したボード３１に係る負のＤＣ端子３９に接続されるように、ボード３１は接続される。結果として生じる高電圧整流器２３の全電圧は、一番外側のボード３１の下部にあるＤＣ端子３８と３９において提供される。しかしながら、この構成には、接続ライン４８によって接続されているがために、連続したボードのＤＣ端子３８と３９との間にポテンシャルの差が無いという欠点がある。ボード３１のこの接続された側から始まって（この場合には左側２つのボードの上側）ボード３１の反対側に向かって（この場合には左側２つのボードの下側）に向かって、二つの隣接するボード３１の向かい合うスポット間におけるポテンシャルの差が増加する。大きくなっていく矢印によって示されるようにである。これにより、隣接するボード間の電界強度は不均一な分布となる。従って、隣接する二つのボード３１間の距離は、最大の電界強度密度に応じて次元化される必要がある。
【００９８】
図６ｂは、本発明の実施例に従った接続スキームを示しており、図７は、この接続スキームの３次元的な構成と関連する主要なコンポーネントの電界を示している。例えば、交流コンポーネントは白い矢印５９ａで表され、直流コンポーネントは灰色の矢印５０ｂで表されている。
【００９９】
図７において示されるボードは、図３において記載されたものと同一であり、このため参照番号等は除外されている。この接続スキームにおいては、全てのボード３１は同様に方向付けられている。例えば、全てのボード３１は、正のＤＣ端子３８の位置が同一の方向であり、負のＤＣ端子３９の位置が同一の方向にあるように構成されている。ボード３１の正のＤＣ端子３８は、図６ｂにおいてはボード３１の上部にある端子、接続ワイヤー４９によって、それぞれ隣接するボード３１の負のＤＣ端子３９と接続されている。結果として生じる高電圧整流器２３の全電圧は、一番外側のボード３１の左下側と右上側にあるＤＣ端子３８と３９において提供される。この構成においては、隣接する二つのボード間の向かい合うスポット間におけるポテンシャルの差は一定に保たれる。図６ｂにおいて、等しい大きさの矢印５０として示されており、一つだけが印を付けられている。図７は、隣接するボード間における均一化された電界強度の分布を、矢印５０を使って３次元的に表している。図７ではいくつかの矢印しか印が付けられていない。電界強度の分布が均一であるために、図６ａの構成と比較して、隣接する二つのボード３１間の距離を短くすることができる。
【０１００】
図９は、上述の実施例に従った電圧整流器の実行に係る回路図を示している。図示された例は、ダブルパルス４ステージカスケード（ｄｏｕｂｌｅ−ｐｕｌｓｅ  ４−ｓｔａｇｅ−ｃａｓｃａｄｅ）の整流器である。参照番号５１はステージを表しており、それぞれが上述のボード３１として設計されている。図９は、電気的な統合を注視しており、上述のダイヤモンド形のダイオード配列は表していない。各ダイオード配列３３、３４、３５、３６は、図９においては単一のダイオードとして描かれている。明確性のために、図９では一つのステージ５１の電気的な部分だけが参照番号と共に現されている。上述のように、変圧器２２は、入力側でＡＣ電圧が供給され、出力側の端子５２において、より高いＡＣ電圧へと変換する。変圧器２２の出力側の端子５２は、各ステージ５１の端子４０と４１に接続されている。端子５２と、第１ステージ５１（図９における一番上のステージ５１）の端子４０および４１との間には、プッシュ−プルキャパシター５３が備えられている。同様に、各ステージ５１の端子４０と各ステージ５１の端子４１との間にも、プッシュ−プルキャパシター５３が備えられている。プッシュ−プルキャパシター５３の機能は、従来技術として知られている。図９をみればわかるように、ステージ５１は、プッシュ−プルキャパシター５３によってチェーン状に接続されている。さらに、第１ステージ５１に端子３８は、例えば変圧器２２の端子５４を介して共通のグラウンドに接続されており、例えばＸ線管１９といった負荷５５の片側に接続されている。第１ステージの端子３９は第２ステージ５１の端子３８と接続され、各ステージの端子３８と３９に関して上述のステージ５１に係る直列接続を実現するように、同様に接続される。各ステージの端子３８と３９との間には、二つのバッファーキャパシター５６が並列に配置されており（もしくは単一のバッファーキャパシター）、その機能は従来技術として知られている。この構成において、負荷５５が備えられ、片側（図９での上側）はグラウンドされ、他方の側が負の高ＤＣ電圧に接続されている。代替的には、この構成を、負荷の片側がグラウンドされ、他方の側が正の高ＤＣ電圧に接続されるように入れ替えることもできる。この目的のためには、変圧器２２の端子５２は、図９において一番下の端子４０と４１に接続され得る。加えて、グラウンド端子５４は、一番上のステージ５１の端子３８の代わりに、図９において一番下の端子３９に接続され得る。正の出力極性を達成するための別の方法は、図９における全てのダイオードの方向を逆にすることである。上述の構成は、いわゆるユニポーラー（ｕｎｉｐｏｌａｒ）構成である。バイポーラー（ｂｉｐｏｌａｒ）構成も、接続点５７を共通のグラウンドに接続することで実現され得る。接続点５７は、二つの中央のステージ５１の間の接続点を表している。
【０１０１】
図１０は、本発明の別の実施例に従った電圧整流器の実行に係る回路図を示している。図示された例は、シングルパルス４ステージカスケード（ｓｉｎｇｌｅ−ｐｕｌｓｅ  ４−ｓｔａｇｅ−ｃａｓｃａｄｅ）の整流器である。参照番号５８はステージを表しており、それぞれが上述のボード３１の左側半分として設計されている。このように、一つのステージ５８は、端子３８，３９、そして４０を伴う二つのダイオード配列３３と３５だけを含んでいる。このように、端子３８と３９においては、変圧器２２に係るＡＣ出力電圧の一つの完全な３６０度サイクルに係る時間の間は、単一パルスだけが生成される。ダイオード配列３３と３５の配置構成は、図３に関して述べたとおりである。この場合には、記載されたひし形の形状は半ひし形の形状になる。図１０は、電気的な統合を注視しているため、この配置構成は図１０には示されていない。各ダイオード配列３３と３５は、図１０では単一のダイオードとして描かれている。明確性のために、図１０では一つのステージ５８の電気的な部分だけが参照番号と共に現されている。残りの部分については上述の図９を参照する。
【０１０２】
本発明は、望ましくはＸ線アプリケーションのための、コンパクトで高電力な、そしておそらくは、高周波数で高電圧なジェネレーターに適用される。特に、ＳｉＣベースの高電圧整流器においてはダイヤモンド形が望ましく有用である。ＳｉＣダイオードの高電圧性能により、配置構成のために必要とされる設計の自由度を得るために、個々のダイオードの数量を十分に減らせるからである。ＳｉＣベースの高電圧整流器においても相互接続のスキームは有用である。
【０１０３】
本発明の開示は、上述の実施例のあらゆる組み合わせを含むことが明らかである。本発明は、図面および前出の記載において詳細に説明され記述されているが、こうした図面および記載は説明的で典型的なものであり、制限的なものではない。そして、本発明を開示された実施例に限定するように意図するものではない。特定の手段が相互に異なる請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないということを意味するものではない。請求項におけるいかなる参照番号も、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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