(57)【要約】【課題】バイアス電圧を安定させ、Ｘ線焦点サイズおよびＸ線強度を安定させることができるバイアス電圧制御回路およびこれを用いたＸ線発生装置を提供する。【解決手段】昇圧された高電圧に重畳されたバイアス電圧を検出し検出電圧を生成するバイアス電圧検出部５１と、同期クロックにより基準パルスを生成するパルス発生部６１と、検出電圧と基準パルスから発生させた鋸波との交点のタイミングでフィードバック用パルスを生成する信号変換部７１と、生成されたフィードバック用パルスを２次側の回路から１次側の回路に伝送する信号伝送部７４と、伝送されたフィードバック用パルスを用い基準パルスから発生させた鋸波をピークホールドして検出電圧を復元する検出電圧復元部７７と、復元された検出電圧に基づいて１次側の回路でバイアス電圧を制御する１次電圧制御部７８と、を備える。【選択図】図２
2008186774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧に重畳されるバイアス電圧を制御するＸ線発生装置のバイアス電圧制御回路であって、
高電圧トランスおよび高電圧コッククロフト・ウォルトン回路により２次側の回路において昇圧された前記高電圧に重畳された、前記バイアス電圧を検出し検出電圧を生成するバイアス電圧検出部と、
同期クロックにより基準パルスを生成するパルス発生部と、
前記検出電圧と前記基準パルスから発生させた鋸波との交点のタイミングでフィードバック用パルスを生成する信号変換部と、
前記生成されたフィードバック用パルスを２次側の回路から１次側の回路に伝送する信号伝送部と、
前記伝送されたフィードバック用パルスを用い基準パルスから発生させた鋸波をピークホールドして前記検出電圧を復元する検出電圧復元部と、
前記復元された検出電圧に基づいて１次側の回路でバイアス電圧を制御する１次電圧制御部と、を備えることを特徴とするバイアス電圧制御回路。
【請求項２】
前記信号伝送部は、前記１次側の回路と２次側の回路との間を絶縁状態に維持しつつ、前記１次側の回路と２次側の回路との間で前記フィードバック用パルスを伝送する絶縁伝送要素を有し、
前記絶縁伝送要素を介して前記フィードバック用パルスを２次側の回路から１次側の回路に伝送することを特徴とする請求項１記載のバイアス電圧制御回路。
【請求項３】
前記絶縁伝送要素は、コンデンサを含んで構成されていることを特徴とする請求項２記載のバイアス電圧制御回路。
【請求項４】
前記高電圧を発生させる高電圧電源回路に接続されている第１の保護回路部を更に備え、Ｘ線管球放電時に前記信号変換部を含むフローティング回路へ流れる放電電流を抑制することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイアス電圧制御回路。
【請求項５】
前記信号伝送部と、前記信号変換部を含むフローティング回路との間に接続されている第２の保護回路部を更に備え、Ｘ線管球放電時に前記フローティング回路へ流れる放電電流を抑制することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のバイアス電圧制御回路。
【請求項６】
前記信号変換部を含むフローティング回路を覆うモールドを更に備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のバイアス電圧制御回路。
【請求項７】
前記信号変換部を含むフローティング回路を覆う金属製のシールドを更に備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のバイアス電圧制御回路。
【請求項８】
請求項１から請求項７に記載されるバイアス電圧制御回路と、
前記バイアス電圧制御回路によりＸ線の発生が調整される、開放型のＸ線発生部を備えることを特徴とするＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電圧で発生したＸ線の調整に用いられるバイアス電圧制御回路およびこれを用いたＸ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線発生装置は、Ｘ線管の陽極と陰極との間に高電圧を印加し、高温に加熱した陰極のフィラメントから熱電子を放出させ、陽極に衝突させることでＸ線を発生させる。そして、バイアス電圧をウエネルトに印加することでＸ線の焦点サイズを制御する。このような従来のＸ線発生装置は、ウエネルトにかかるバイアス電圧をトランスの３次巻線により検出し制御する。一方で、Ｘ線発生装置には、コッククロフト・ウォルトン回路により高電圧を発生させ、発生した電圧を検出して出力を制御するものがある。（特許文献１参照）。
【０００３】
たとえば、特許文献１に記載されるＸ線源用高電圧電源は、高電圧とバイアス電圧をシリーズに接続し、高電圧とバイアス電圧の最終出力を検出抵抗で検出する。すなわち、高電圧を直列に接続してその最終電圧を検出抵抗で分圧し、この電圧をフィードバックして誤差増幅器でバイアス電圧を制御している。この電源においても、バイアス電圧は１次側で検出し、１次側で制御する。
【０００４】
開放型Ｘ線発生装置の電源は、高電圧電源、フィラメント電源、バイアス電源で構成されており、バイアス電源はＸ線焦点サイズを決定している。バイアス電圧は、通常、主電源に数百Ｖで重畳されている。近年、Ｘ線焦点サイズについて微小化の要求が高まっていることを受け、高電圧に重畳してバイアス電圧を印加して、焦点サイズを絞るＸ線発生装置が開発されている。
【特許文献１】特開２００１−４５７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなＸ線発生装置では、バイアス電圧を２次側の回路で検出しておらず出力状態を十分にフィードバックできないため、バイアス電圧の安定が悪くなって管電流が変化し、Ｘ線焦点サイズやＸ線強度が変動する。特に、焦点サイズを絞ってＸ線を用いる場合には、バイアス電圧の変動が焦点サイズの安定に大きく影響する。従来のＸ線発生装置では、バイアス電源の安定度が十分でなかったため、管球内汚染でウエネルト−フィラメント間の絶縁が悪くなるとバイアス電流が流れてバイアス電圧がふらつき、Ｘ線焦点サイズやＸ線強度が変動する。
【０００６】
このような事情から、本発明者らは２次側の回路でバイアス電圧を検出することを考えるに至ったが、バイアス電圧は２次側の高電圧に重畳されており、その電圧は高電圧の約０．１７％にすぎない。上記の特許文献１記載の電源のように、高電圧とバイアス電圧の最終出力を１次側で検出し、１次側でバイアス電圧を制御することは可能である。しかしながら、この場合には、測定されるのは高電圧に重畳されているバイアス電圧であるため、バイアス電圧のみを高精度で制御することができず、十分にＸ線焦点サイズやＸ線強度を安定させることができない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バイアス電圧を安定させ、Ｘ線焦点サイズおよびＸ線強度を安定させることができるバイアス電圧制御回路およびこれを用いたＸ線発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記の目的を達成するため、本発明に係るバイアス電圧制御回路は、高電圧に重畳されるバイアス電圧を制御するＸ線発生装置のバイアス電圧制御回路であって、高電圧トランスおよび高電圧コッククロフト・ウォルトン回路により２次側の回路において昇圧された前記高電圧に重畳された、前記バイアス電圧を検出し検出電圧を生成するバイアス電圧検出部と、同期クロックにより基準パルスを生成するパルス発生部と、前記検出電圧と前記基準パルスから発生させた鋸波との交点のタイミングでフィードバック用パルスを生成する信号変換部と、前記生成されたフィードバック用パルスを２次側の回路から１次側の回路に伝送する信号伝送部と、前記伝送されたフィードバック用パルスを用い基準パルスから発生させた鋸波をピークホールドして前記検出電圧を復元する検出電圧復元部と、前記復元された検出電圧に基づいて１次側の回路でバイアス電圧を制御する１次電圧制御部と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
このように、本発明のバイアス電圧制御回路は、２次側の回路で検出電圧に対応するフィードバック用パルスを生成して１次側の回路で検出電圧を復元する。これにより、高電圧に重畳される２次側のバイアス電圧を検出して制御することができる。そして、ウエネルト−フィラメント間の絶縁が悪くなってもバイアス電圧の変動を小さく抑えることができる。その結果、Ｘ線発生装置のバイアス電圧を安定させ、Ｘ線焦点サイズおよびＸ線強度を安定させることができる。
【００１０】
（２）また、本発明に係るバイアス電圧制御回路は、前記信号伝送部は、前記１次側の回路と２次側の回路との間を絶縁状態に維持しつつ、前記１次側の回路と２次側の回路との間で前記フィードバック用パルスを伝送する絶縁伝送要素を有し、前記絶縁伝送要素を介して前記フィードバック用パルスを２次側の回路から１次側の回路に伝送することを特徴としている。
【００１１】
これにより、高電圧に重畳されたバイアス電圧に対応するパルスを、高電圧の影響を排除して１次側に伝送することが可能になる。なお、絶縁伝送要素には、たとえばコンデンサ、トランス、フォトカプラまたは抵抗を用いることができる。
【００１２】
（３）また、本発明に係るバイアス電圧制御回路は、前記絶縁伝送要素が、コンデンサを含んで構成されていることを特徴としている。
【００１３】
コンデンサは、耐圧をかせぐのに優れているため、上記のように構成することで、コンデンサで高電圧を絶縁しつつ、２次側と１次側との間でパルスを伝送することができる。また、コンデンサは耐熱性に優れているため、これを覆うモールドで固めても、損傷することがない。
【００１４】
（４）また、本発明に係るバイアス電圧制御回路は、前記高電圧を発生させる高電圧電源回路に接続されている第１の保護回路部を更に備え、Ｘ線管球放電時に前記信号変換部を含むフローティング回路へ流れる放電電流を抑制することを特徴としている。
【００１５】
これにより、管球で高電圧放電が生じたときでも、第１の保護回路が高電圧を遮断し、放電電流からフローティング回路を保護する。特に、ウエネルト−フィラメント間の絶縁が悪くなった場合でも、破損や誤動作を防止することができる。
【００１６】
（５）また、本発明に係るバイアス電圧制御回路は、前記信号伝送部と、前記信号変換部を含むフローティング回路との間に接続されている第２の保護回路部を更に備え、Ｘ線管球放電時に前記フローティング回路へ流れる放電電流を抑制することを特徴としている。
【００１７】
管球で放電が生じると、２次側の回路がショートしたのと同様の状態になる。そして、蓄積した電荷による放電電流が短い時間に発生する。上記のような構成とすることにより、確実にコンデンサ成分にチャージアップされた電荷を放出することができ、放電電流からフローティング回路を保護することができる。
【００１８】
（６）また、本発明に係るバイアス電圧制御回路は、前記信号変換部を含むフローティング回路を覆うモールドを更に備えることを特徴としている。このように、本発明のバイアス電圧制御回路は絶縁油ではなくモールドでフローティング回路を覆う。したがって、絶縁油を用いた場合のように、絶縁油の対流現象によって高電圧に帯電した粒子が搬送されフローティング回路部の素子を破壊する現象は生じない。その結果、フローティング回路の半導体素子の損傷を防止することができる。
【００１９】
（７）また、本発明に係るバイアス電圧制御回路は、前記信号変換部を含むフローティング回路を覆う金属製のシールドを更に備えることを特徴としている。このように、フローティング回路を金属製のシールドにより覆うことにより、管球放電時の直接放電は高電圧線から発生しシールドで遮断されるため、放電の影響がフローティング回路内の半導体素子まで及ぶことを防止することができる。
【００２０】
（８）また、本発明に係るＸ線発生装置は、上記のバイアス電圧制御回路と、前記バイアス電圧制御回路によりＸ線の発生が調整される、開放型のＸ線発生部を備えることを特徴としている。このように、本発明のＸ線発生装置は開放型のＸ線発生部を備えるため、高電圧放電を発生させやすいが、保護回路により放電電流を遮断することができる。その結果、封入管型のものに比べて、ターゲットを回転させターゲットの冷却効率を上げ、高負荷を投入することができる。また、開放型Ｘ線管を用いることで、フィラメント等の消耗部品を交換してＸ線管を長期間使用できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高電圧に重畳される２次側のバイアス電圧を検出して制御することができる。そして、ウエネルト−フィラメント間の絶縁が悪くなってもバイアス電圧の変動を小さく抑えることができる。その結果、Ｘ線発生装置のバイアス電圧を安定させ、Ｘ線焦点サイズおよびＸ線強度を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
（バイアス電圧制御回路）
図１は、Ｘ線発生装置１の構成を示す模式図である。Ｘ線発生装置１は、電源回路２、Ｘ線管３、排気ポンプ４、操作パネル５、ＸＧコントローラ６を備えている。電源回路２は、フィラメントに高電圧を印加するための回路である。Ｘ線管３は、フィラメントやターゲットを内部に有しており、内部を真空にして用いられる。本実施形態においては、一例として開放型のＸ線管を用いる場合を説明する。開放型のＸ線管は封入管型のものと異なり、ターゲットを回転させターゲットの冷却効率を上げているため、高負荷を投入することができる。排気ポンプ４は、Ｘ線管３内部を真空にするためのポンプである。操作パネル５は、フィラメントに印加される電圧、電流またはバイアス電圧を調整するためのパネルである。操作パネル５は、排気ポンプ４の操作も可能となっている。ＸＧコントローラ６は、操作パネル５が受けた操作に応じて電源回路２を制御する。上記の構成のうち、電源回路２およびＸ線管３を含む回路は、バイアス電圧制御回路１０としても機能している。以下に、バイアス電圧制御回路１０について詳細に説明する。
【００２４】
図２は、バイアス電圧制御回路１０の電気的構成を示す回路図である。バイアス電圧制御回路１０は、１次側回路１２および２次側回路１３から構成されている。１次側回路１２は低圧側の回路である。２次側回路１３は、高電圧トランス３２および高電圧コッククロフト・ウォルトン回路３３により昇圧された高圧側の回路である。
【００２５】
バイアス電圧制御回路１０は、インバータ２１、フィラメントトランス２２およびフィラメント２３を備えている。インバータ２１は、操作パネル５からのフィラメント電流のリファレンス（ｍＡ  Ｒｅｆ）およびフィードバックの信号（図示せず）に応じて、フィラメントの両端にかかる電圧およびフィラメントに流れる電流を調整する。そして、フィラメントトランス２２は、一定の昇圧比で、調整された電圧をフィラメントにかかる電圧に昇圧する。電流の流れたフィラメント２３は、ターゲット３５に向けて熱電子を放出する。
【００２６】
また、バイアス電圧制御回路１０は、インバータ３１、高電圧トランス３２、高電圧コッククロフトウォルトン回路３３、空芯コイル３４およびターゲット３５を備えている。インバータ３１は、操作パネル５からの高電圧のリファレンス（ｋＶ  Ｒｅｆ）およびフィードバックの信号（図示せず）に応じて、高電圧（管電圧ともいう）を調整する。高電圧トランス３２は、調整された電圧を一定の昇圧比で昇圧する。高電圧コッククロフトウォルトン回路３３は、交流から直流の高電圧を発生させる回路である。高電圧（フィラメント電位）は、−６０ｋＶ程度の電圧であることが好ましい。
【００２７】
空芯コイル３４は、保護回路の一部として機能する。空芯コイル３４の詳細は後述する。ターゲット３５は、たとえば銅製であり、アースと同電位とされている。ターゲット３５には、フィラメント２３から放出される電子が衝突し、これによりＸ線が発生する。なお、（−）端子には高電圧共通線３７が接続されており２次側回路１３に高電圧を重畳している。
【００２８】
また、バイアス電圧制御回路１０は、インバータ４１、バイアストランス４２、バイアスコッククロフトウォルトン回路４３、インダクタ４５およびウエネルト４７を備えている。インバータ４１は、エラーＡＭＰ７８から出力される信号に基づいて、バイアス電圧の大きさ、周波数、位相を調整する。バイアストランス４２は、調整された電圧を昇圧する。バイアスコッククロフトウォルトン回路４３は、バイアストランス４２で昇圧された交流電圧から直流の高電圧を発生させる。得られるバイアス電圧は、−１００Ｖ程度であることが好ましい。
【００２９】
インダクタ４５は、保護回路の一部として機能する。インダクタ４５の詳細は後述する。ウエネルト４７は、高電圧にバイアス電圧が重畳された分の電圧を印加される。そして、フィラメント２３から放出される電子を絞る機能を有している。フィラメント２３とウエネルト４７との間の電位差、すなわちバイアス電圧が安定することにより、Ｘ線の強度や焦点サイズが安定する。
【００３０】
また、バイアス電圧制御回路１０は、バイアス電圧検出部５１、パルス発生部６１、信号伝送部６２、保護回路部６３、波形変換部６５、信号変換部７１、保護回路部７２、信号伝送部７４、波形変換部７５、検出電圧復元部７７およびエラーＡＭＰ７８（１次電圧制御部）を備えている。バイアス電圧検出部５１は、検出用抵抗５１ａおよび５１ｂから構成されている。検出用抵抗５１ａの抵抗値は１０ＭΩ程度、検出抵抗５１ｂの抵抗値は１０ｋΩ程度が好ましい。バイアス電圧検出部５１は、高電圧にバイアス電圧を重畳された電圧を２次側の回路で検出しバイアス電圧に対応する検出電圧を生成する。バイアス電圧検出部５１により検出された検出電圧は、信号変換部７１に伝送される。
【００３１】
一方、パルス発生部６１は、同期クロックに基づいて、基準パルスを生成する。これにより、一定周波数のパルスが発生する。信号伝送部６２は、発生されたパルスを１次側の回路から２次側の回路へ伝送する。保護回路部６３は、放電時にコンデンサ成分により生じる放電電流からフローティング回路９０を保護するために設けられた回路である。保護回路部６３の詳細は後述する。波形変換部６５は、パルスの波形を鋸波に変換する。
【００３２】
信号変換部７１は、検出電圧と基準パルスから発生させた鋸波との交点のタイミングでフィードバック用パルスを生成する。保護回路部７２は、放電時にコンデンサ成分により生じる放電電流からフローティング回路９０を保護するために設けられた回路である。信号伝送部７４は、発生したフィードバック用パルスを２次側の回路から１次側の回路へ伝送する。検出電圧復元部７７は、伝送されたフィードバック用パルスを用い、パルス発生部６１の基準パルスから発生させた鋸波をピークホールドして検出電圧を復元する。エラーＡＭＰ７８（１次電圧制御部）は、操作パネル５からのバイアス電圧のリファレンス（ＢＡＩＡＳ  Ｒｅｆ）および復元された検出電圧に応じた信号をインバータ４１に出力する。このようにして、エラーＡＭＰ７８は、復元された検出電圧に基づいて１次側の回路でバイアス電圧を制御する。次に、バイアス電源制御の詳細な構成および動作について説明する。
【００３３】
図３は、バイアス電圧制御回路の特徴的な部分を示すブロック図である。図３のブロック図は、２次側での検出電圧の入力から、１次側での出力までの流れを示している。パルス発生回路６１ａは、同期クロックにより基準パルスを生成する。たとえば、４０ｋＨｚクロックで２０ｋＨｚ同期クロックを生成し、２０ｋＨｚ基準パルスを生成する。パルス発生部６１は、パルス発生回路６１ａを含む。パルス微分回路６１ｂは、基準パルスの電圧値の微分値を出力する。（＋）ドライブ６１ｃは、微分パルスを増幅し、（−）ドライブ６１ｄは、微分パルスを反転して増幅する。
【００３４】
絶縁伝送要素６２ａ、６２ｂは、たとえば、直列接続のコンデンサを含んで構成され、１次側回路１２から２次側回路１３に微分パルスを伝送する。絶縁伝送要素６２ａ、６２ｂは、信号伝送部６２を構成する。なお、コンデンサに代えて、フォトカプラ、トランス、抵抗を用いることもできるが、コンデンサを用いることが好ましい。コンデンサは、耐圧をかせぐのに優れているため、コンデンサで高電圧を絶縁しつつ、２次側のパルスを１次側に伝送することができる。また、コンデンサは耐熱性に優れているため、これを熱硬化性樹脂等のモールドで覆って固めても、損傷することがない。
【００３５】
保護回路６３ａ、６３ｂは、Ｘ線管球での放電発生時に絶縁伝送要素６２ａ、６２ｂの放電電流からフローティング回路９０を保護する。保護回路６３ａ、６３ｂは、保護回路６３を構成する。保護回路の詳細は後述する。ノイズ同相除去回路６５ａは、（＋）ドライブと６１ｃと（−）ドライブ６１ｄのそれぞれの経路から得られるパルスを合成し、ノイズの同相除去を行う。パルス変換回路６５ｂは、同相除去された微分パルスの電圧値の積分値を出力する。鋸波発生回路６５ｃは、パルス変換回路６５ｂにより得られたパルスに基づいて鋸波を生成する。波形変換部６５は、鋸波発生回路６５ｃを含む。
【００３６】
Ｖ−Ｆ変換回路７１（信号変換部）は、バイアス電圧の検出電圧と鋸波発生回路６５ｃから伝送された鋸波とを比較し、交点のタイミングでフィードバック用パルスを生成する。パルス微分回路７１ｂは、フィードバック用パルスの電圧値の微分値を出力する。（＋）７１ｃドライブは、微分パルスを増幅し、（−）ドライブ７１ｄは、微分パルスを反転して増幅する。
【００３７】
保護回路７２ａ、７２ｂは、Ｘ線管球での放電発生時に絶縁伝送要素７４ａ、７４ｂの放電電流からフローティング回路９０を保護する。保護回路７２ａ、７２ｂは、保護回路７２を構成する。保護回路の詳細は後述する。絶縁伝送要素７４ａ、７４ｂは、たとえば、直列接続のコンデンサを含んで構成され、２次側回路１３から１次側回路１２に微分パルスを伝送する。絶縁伝送要素７４ａ、７４ｂは、信号伝送部７４を構成する。ノイズ同相除去回路７５ａは、（＋）ドライブ７１ｃと（−）ドライブ７１ｄのそれぞれの経路から得られるパルスを合成し、ノイズの同相除去を行う。これにより、高電圧リップルが除去される。パルス変換回路７５ｂは、同相除去された微分パルスの電圧値の積分値を出力する。波形変換部７５は、パルス変換回路７５ｂを含む。
【００３８】
鋸波発生回路７６は、パルス微分回路６１ｂにより得られたパルスに基づいて鋸波を生成する。鋸ピークホールド回路７７ａは、入力された鋸波とフィードバック用パルスとを比較し、両者の交点のタイミングでピークホールドする。電圧復元回路７７ｂは、ピークホールドされた鋸波から検出電圧を復元し、エラーＡＭＰ７８に出力する。そして、これをインバータ４１にフィードバックすることでバイアス電圧を安定させ、Ｘ線強度やＸ線焦点サイズを安定させることができる。鋸ピークホールド回路７７ａおよび電圧復元回路７７ｂは、検出電圧復元部７７を構成する。次に、このようなバイアス電圧制御回路１０の動作を説明する。
【００３９】
図４および図５は、各位置でのパルスの波形を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、まず同期クロックにより基準パルスが生成される。次に、図４（ｃ）に示すように基準パルスが微分パルスに変換され、絶縁伝送要素６２ａ、６２ｂを通して２次側回路１３に伝送される。そして、図４（ｄ）に示すように、伝送されたパルスに基づいて鋸波発生回路６５ｃにより鋸波が生成される。
【００４０】
一方で、検出電圧がバイアス電圧検出部５１により検出される。そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｖ−Ｆ変換回路７１により、バイアス電圧の検出電圧と鋸波発生回路６５ｃから伝送された鋸波とが比較され、交点のタイミングでフィードバック用パルスが生成される。そして、フィードバック用パルスは、絶縁伝送要素７４ａ、７４ｂを通して１次側回路１２に伝送される。
【００４１】
次いで、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、鋸ピークホールド回路７７ａにより、基準パルスに基づく鋸波とフィードバック用パルスとが比較され、両者の交点のタイミングでピークホールドがなされる。そして、電圧復元回路７７ｂにより、ピークホールドされた鋸波から検出電圧が復元される。次に、保護回路の構成および動作を説明する。
【００４２】
（保護回路）
図６は、バイアス電圧制御回路１０で、特に保護回路の詳細な構成を示している図である。図６に示すようにフローティング回路９０は、半導体素子９１〜９４を備えている。図示しないが、フローティング回路９０は樹脂製のモールドにより覆われている。このように、バイアス電圧制御回路１０は絶縁油ではなくモールドでフローティング回路９０を覆う。したがって、絶縁油を用いた場合のように、絶縁油の対流現象によって高電圧に帯電した粒子が搬送されフローティング回路９０の素子を破壊する現象は生じない。その結果、フローティング回路９０の半導体素子９１〜９４の損傷を防止することができる。モールドは、たとえばシリコンゴムにより形成されていることが好ましい。なお、フローティング回路９０は、少なくともＶ−Ｆ変換回路７１を含む回路を指し、好ましくはノイズ同相除去回路６５ａ、パルス変換回路６５ｂ、鋸波発生回路６５ｃ、Ｖ−Ｆ変換回路７１、パルス微分回路７１ｂ、（＋）ドライブ７１ｃおよび（−）ドライブ７１ｄを含む回路を指す。
【００４３】
保護回路は、フローティング回路９０内の半導体素子９１〜９４を放電電流から保護するものである。図６に示すように、高電圧コッククロフトウォルトン回路３３とターゲット３５との間には空芯コイル３４（第１の保護回路部）が接続されている。これにより、Ｘ線管球内で放電が生じたときに、ラッシュエネルギーを抑制して、放電エネルギー自体を少なくすることができる。なお、空芯コイル３４のインダクタンスは５００μＨ程度であることが好ましい。
【００４４】
また、放電抑制用のインダクタ４５のインダクタンスをＬ、交流の角振動数をωとすると、インダクタ４５のインピーダンスＺは、Ｚ＝ωＬとなる。これと高電圧回路内の抵抗とが直列になり、これらの合成抵抗により放電電流が抑制される。これにより、ターゲットの破損が防止される。
【００４５】
また、図示しないが、金属製のシールドがフローティング回路９０を覆っている。材料は金属であればよく、形状はフローティング回路９０を覆うものであればよい。たとえば、金属製のシールドはアルミ製で箱型に形成されていてもよい。これにより、管球放電時の直接放電はシールドと高電圧線との間で発生し放電電流はシールドで遮断されるため、半導体素子９１〜９４が放電電流から保護される。
【００４６】
また、図６に示すように、インダクタ４５が、バイアスコッククロフトウォルトン回路４３とウエネルト４７との間に接続されている。そして、それぞれコンデンサ６２ａ、６２ｂ、７４ａおよび７４ｂに抵抗６４ａ、６４ｂ、７３ａおよび７３ｂならびにアブソーバ６４ｃ、６４ｄ、７３ｃおよび７３ｄが接続されている（第２の保護回路部）。これにより、フローティング回路９０内に印加される電圧を抑制している。なお、インダクタ４５のインダクタンスは、５００μＨ程度であることが好ましい。また、抵抗６４ａ、６４ｂ、７３ａおよび７３ｂの抵抗値は、１ｋΩ程度であることが好ましい。
【００４７】
抵抗７３ａおよび７３ｂの抵抗値をいずれもＲ、アブソーバ７３ｃおよび７３ｄの静電容量をいずれもＣとすると、抵抗７３ａとアブソーバ７３ｃの時定数、または抵抗７３ｂとアブソーバ７３ｄの時定数はτ＝Ｒ×Ｃである。この時定数τは、管球内の放電が１〜２μ秒程度で生じるという想定で、コンデンサ６２ａ、６２ｂ、７４ａおよび７４ｂの両端の電圧を約６３％に抑制するものに設定されている。
【００４８】
Ｘ線管３（Ｘ線発生部）は、開放型である。Ｘ線発生装置１は、開放型のＸ線発生部を備え、フィラメント交換時にＸ線管球を大気にさらすため、エージング効果が出るまでは放電が発生しやすくなる。しかしながら、上記の通り、保護回路により放電電流を遮断することができ、開放型のＸ線管を用いても、回路を保護することができる。その結果、開放型のＸ線管で、ターゲットを回転させ、その冷却効率を上げて高負荷を投入することが可能となる。また、開放型Ｘ線管を用いることで、フィラメント等の消耗部品を交換してＸ線管を長期間使用できる。
【００４９】
次に、上記の保護回路部６３、７２およびインダクタ４５の動作を説明する。図７は、管球放電により各位置に発生する２次放電の電圧と時間との関係を示すグラフである。図７の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のグラフは、それぞれ図６の矢印Ａ、ＢおよびＣの位置の電圧に対応している。
【００５０】
管球放電が発生した場合、それにより発生したコンデンサ６２ａ、６２ｂ、７４ａおよび７４ｂにチャージされた電圧（図７（ａ）参照）は、保護回路の抵抗６４ａ、６４ｂ、７３ａおよび７３ｂ、インダクタ４５およびアブソーバのコンデンサ成分の時定数で抑制される（図（ｂ）参照）。図７の例では、４５ｋＶから２８ｋＶまで抑制されている。これにより抑制できない高電圧はアブソーバ６４ｃ、６４ｄ、７３ｃおよび７３ｄを通してアースに流れる。図７の例では、２８ｋＶの電圧のうち、フローティング回路９０に流れるのは２２Ｖである。この結果、フローティング回路９０内には保護回路部６３、７２で抑制された電圧しか印加されない（図７（ｃ）参照）。
【００５１】
なお、上記インダクタ４５は、放電抑制用のインダクタとして機能し、高電圧回路内の５００Ωの抵抗と放電抑制用のインダクタとが直列になっていることにより、放電電流が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るＸ線発生装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係るバイアス電圧制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図３】本発明に係るバイアス電圧制御回路の特徴的な部分を示すブロック図である。
【図４】各位置でのパルスの波形を示す図である。
【図５】各位置でのパルスの波形を示す図である。
【図６】保護回路の詳細な構成を示している図である。
【図７】管球放電により各位置に発生する２次放電の電圧と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１  Ｘ線発生装置
２  電源回路
３  Ｘ線管（Ｘ線発生部）
４  排気ポンプ
５  操作パネル
６  ＸＧコントローラ
１０  バイアス電圧制御回路
１２  １次側回路
１３  ２次側回路
２１、３１、４１  インバータ
２２  フィラメントトランス
２３  フィラメント
３２  高電圧トランス
３３  高電圧コッククロフトウォルトン回路
３４  空芯コイル（第１の保護回路部）
３５  ターゲット
３７  高電圧共通線（高電圧線）
４２  バイアストランス
４３  バイアスコッククロフトウォルトン回路
４５  インダクタ（第２の保護回路部）
４７  ウエネルト
５１  バイアス電圧検出部
６１  パルス発生部
６１ａ  パルス発生回路
６１ｂ  パルス微分回路
６１ｃ、７１ｃ  （＋）ドライブ
６１ｄ、７１ｄ  （−）ドライブ
６２、７４  信号伝送部
６２ａ、６２ｂ、７４ａ、７４ｂ  コンデンサ（絶縁伝送要素）
６３、７２  保護回路部
６３ａ６３ｂ、７２ａ、７２ｂ  保護回路
６４ａ、６４ｂ  抵抗（第２の保護回路部）
６４ｃ、６４ｄ  アブソーバ（第２の保護回路部）
６５  波形変換部
６５ａ、７５ａ  ノイズ同相除去回路
６５ｂ、７５ｂ  パルス変換回路
６５ｃ、７６  鋸波発生回路
７１  Ｖ−Ｆ変換回路（信号変換部）
７１ｂ  パルス微分回路
７５  波形変換部
７７  検出電圧復元部
７７ａ  鋸ピークホールド回路
７７ｂ  電圧復元回路
７８  エラーＡＭＰ（１次電圧制御部）
９０  フローティング回路
９１−９４  半導体素子
【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６】
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【図７】
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