X射線照射裝置的製作方法

2023-04-26 18:46:16

專利名稱:X射線照射裝置的製作方法
X射線照射裝置技術領域：
[0001]本發明涉及X射線照射裝置，詳細地說，涉及一種用於非破壞性檢查的X射線照射 裝置，其對食品或工業製品等被檢查物進行X射線照射，根據X射線的透射量檢測出被檢查 物中的異物或缺陷。另外，本發明涉及一種用於醫療領域的檢查的X射線照射裝置。[0002]背景技術[0003]X射線照射裝置大多是由X射線管、高壓電源和用於點亮燈絲的電源構成。在X射 線管上根據用途施加IOkV 500kV的高電壓，因此，一旦將燈絲點亮，就會從X射線管的陰 極部釋放出熱電子，該熱電子被聞電壓加速，撞擊對置的陽極部，利用該撞擊能量產生X射 線。現有的X射線發生裝置將該X射線管通過連接器連接到設置在其外部的高壓電源，該 連接器必須確保充分的爬電距離才能防止在高電壓下發生放電，例如，在50kV電壓下需要 IOOmm左右的爬電距離、在IOOkV電壓下需要200mm左右的爬電距離、在200kV電壓下需要 300mm左右的爬電距離，體型的增大導致其難以操控。[0004]因此，如圖8所示，X射線照射裝置IX將X射線管11和高壓發生裝置2X設置在 箱體18內，並以絕緣油13或絕緣樹脂進行密封，形成所謂的整體(Monoblock)或單槽式 (mono-tank)結構,這種結構的X射線照射裝置越來越多。[0005]該X射線照射裝置IX使用被稱為中性點接地的X射線管11，在用於確認例如IC 晶片或鑄件質量的X射線照射裝置IX等中，將X射線管陽極14設定為80kV、X射線管陰極 15設定為_80kV，在陽極14和陰極15之間施加合計為160kV的電壓。除此之外，有很多向 施加不同電壓的X射線照射裝置IX、使陰極15為零電位並且向陽極14施加正的高電壓的 X射線照射裝置IX、或使陽極14為零電位並且向陰極15施加負的高電壓的X射線照射裝 置IX等X射線管11施加電壓的方法。[0006]X射線管11除了從X射線照射窗17射出X射線之外，內部的散射X射線會從整 個外周射出，因此，在周圍卷繞絕緣筒32，並在其上卷繞X射線遮蔽構件16。X射線遮蔽構 件16大多使用鉛，通常固定為零電位、即地電位。另外，將X射線遮蔽構件16去掉一部分 之後設置的X射線照射窗17是用於向外部照射X射線的部位，使用具有優異的X射線透射 性的鈹等材料。[0007]另外，X射線照射裝置IX內的絕緣油13的作用是對高壓絕緣，並且通過絕緣油13 的對流將X射線管11產生的熱量傳導到箱體18，釋放到外部(例如，參照專利文獻I)。[0008]高壓發生裝置2X大多使用將數kV的電壓發生變壓器和圖6A所示的科克羅夫特 沃爾頓(Cockcroft-Walton)電路23多級式連接而成的高壓發生裝置。科克羅夫特沃爾頓 電路23將電容器24和二極體25配置為梯子狀，具備的功能是，一旦施加交流電壓VA。，電容 器24的充電作用和二極體25的整流作用就會使電壓倍增2到20倍左右，產生直流高壓。[0009]專利文獻1:日本國特開2007-26800號公報[0010]圖9中示出了現有的X射線照射裝置IX的電壓分布的一個實例。相對於地電位 的圓筒狀X射線遮蔽構件16，X射線管陽極14處於80kV，因此，X射線管陽極14和X射線 遮蔽構件16之間的電壓差很大，發生放電的可能性極高。[0011]即，X射線管11被絕緣筒32覆蓋，並且，由絕緣油13填充在其周圍，但是，一旦對 X射線管陽極14施加SOkV的電壓、對X射線管陰極施加-SOkV電壓，在X射線管陽極14或 X射線管陰極15與處於零電位的X射線遮蔽構件16之間就會發生放電，在所施加的電壓很 高情況下，該放電會成為大問題。[0012]同樣地，在X射線照射裝置IX內存在多處電位差大的部位。另外還具有這樣一個 問題，由於X射線管11周圍的電壓處於零電位，因此有時候X射線管11內部的電壓會變得 不穩定、發生內部放電，由此導致X射線照射裝置IX的動作變得不穩定。
發明內容
[0013]本發明是為了解決上述問題而提出的，其目的在於減輕X射線照射裝置內的電位 差導致的放電，提供一種小型化並且重量輕的X射線照射裝置。[0014]為了實現上述目的，本發明提供一種X射線照射裝置，在箱體內部設置X射線管和 高壓發生裝置，並在所述箱體內填充絕緣油，其特徵在於，所述高壓發生裝置由多個形成為 環狀的電壓放大單元以電連接的方式排列構成，所述X射線管的陽極和陰極嵌插設置在所 述電壓放大單元的中空部。[0015]在上述X射線照射裝置中，其特徵在於，所述電壓放大單元具有絕緣體和由設置 在所述絕緣體上的科克羅夫特(Cockcroft)電路構成的電壓放大電路。[0016]在上述X射線照射裝置中，其特徵在於，具有如下結構在所述X射線管和所述箱 體之間設置有板狀或環狀輔助電位板，所述輔助電位板施加介於所述X射線管和所述箱體 所具有的電位之間的電位，防止在所述X射線管和所述箱體之間發生放電。[0017]在上述X射線照射裝置中，其特徵在於，所述絕緣體具有環狀底板和設置在所述 底板的內周及外周的筒狀側壁，所述電壓放大電路設置在由所述底板和所述兩個側壁包圍 起來的凹部，在所述兩個側壁上配置X射線遮蔽構件。[0018]發明效果[0019]根據本發明的X射線照射裝置，高壓發生裝置採用由多個環狀電壓放大單元嵌合 到X射線管中配置、連接而成的結構，由此能夠梯次式施加電壓，可以縮小X射線照射裝置 內的電位差，抑制放電的發生。進而，X射線管嵌插設置在環狀電壓放大單元的中空部，因 此，能夠使在過去被分開設置的X射線管和高壓發生裝置一體地構成，使X射線照射裝置的 小型化成為可能。因此，X射線照射裝置的大小能夠縮小到過去的X射線照射裝置的大約 一半左右。[0020]進而，高壓發生裝置由多個電壓放大單元構成，增減電壓放大單元的個數，可以改 變電壓的放大量。在過去，針對所需的電壓不同的X射線管，分別製造了電壓放大量不同的 高壓發生裝置，而根據本發明，改變電壓放大單元的組合個數就可以改變放大電壓。因此， 組合電壓放大單元而構成的高壓發生裝置具有更高的通用性，能夠實現高壓發生裝置的標 準化。[0021]進而，藉助於在X射線管和箱體之間設置板狀或環狀輔助電位板的結構，能夠抑 制在高壓發生裝置的電位與箱體的零電位之間產生的放電。在該輔助電位板上施加優選是 高壓發生裝置與箱體的兩點的電位的平均電壓以緩和高壓發生裝置與箱體的電位差，能夠 抑制放電。[0022]進而，絕緣體具有環狀底板和沿著所述底板的內周及外周而設置的筒狀側壁，電壓放大電路設置在由所述底板和所述兩個側壁包圍的凹部，在所述兩個側壁上配置了 X射線遮蔽構件，利用這種結構，能夠保護電壓放大電路免受X射線損害。同時，電壓放大單元本身發揮X射線遮蔽構件的功能，因此，採用以覆蓋X射線管的周壁的方式來配置電壓放大單元的結構，從而電壓放大單元起到防止X射線散射的作用。另外，在X射線管和電壓放電單元及X射線管和箱體之間分別配置絕緣體後，能夠抑制放電的發生。


[0023]圖1是本發明的實施方式的X射線照射裝置的概略圖。[0024]圖2是圖1中的A-A剖視圖。[0025]圖3是圖1中的B-B透視圖。[0026]圖4是本發明的實施方式的高壓發生裝置和X射線管的分解圖。[0027]圖5A是本發明的實施方式的高壓發生裝置的平面圖。[0028]圖5B是本發明的實施方式的高壓發生裝置的側向剖視圖。[0029]圖5C是本發明的實施方式的高壓發生裝置的側向截面的放大圖。[0030]圖6A是作為電壓放大電路的一個實例的科克羅夫特電路的電路圖。[0031]圖6B是負反饋控制用電壓檢測電路的電路圖。[0032]圖6C是本發明的實施方式的高壓發生裝置中嵌入的電路圖。圖7是示出了本發明的X射線照射裝置內的電位分布的概略圖。[0034]圖8是現有的X射線照射裝置的概略圖。[0035]圖9是示出了現有的X射線照射裝置內的電位分布的概略圖。[0036]附圖標記說明[0037]1..…·Χ射線照射裝置[0038]2..…·高壓發生裝置[0039]11……X射線管[0040]13……絕緣油[0041]14……X射線管陽極(陽極)[0042]15……X射線管陰極(陰極)[0043]16……X射線遮蔽構件[0044]18……箱體[0045]21......電壓放大單元[0046]23……科克羅夫特(Cockcroft)電路[0047]26......絕緣體[0048]26b......絕緣體[0049]31......輔助電位板具體實施方式
[0050]下面參照圖中所示的實施方式對本發明進行具體說明。[0051]圖1中示出X射線照射裝置I的概略。X射線照射裝置I中，圓筒形的X射線管11設置在箱體18內，在X射線管陽極(以下稱為陽極)14和X射線管陰極(以下稱為陰 極)15的周圍各設置有4個電壓放大單元21。將由該多個電壓放大單元21構成的高壓發 生裝置2與陽極14和陰極15布線連接，並與未圖示的外部電極布線連接。[0052]在高壓發生裝置2的周圍設置有輔助電位板31。輔助電位板31能夠緩和高壓發 生裝置2周圍的電位差，防止放電。另外，在箱體18內封入了絕緣油13或絕緣樹脂。也可 以在陽極14及陰極15和與它們對置的箱體18之間設置絕緣物26b。[0053]圖1的X射線照射裝置I中不需要圖8所示的現有的X射線照射裝置IX中所裝配 的高壓發生裝置2X的空間，因此能夠小型化。同時，由於箱體18的容積實現了小型化，所 以，箱體18內所填充的絕緣油13的量減少，成為X射線照射裝置I的輕量化的一個因素。[0054]另外，X射線照射裝置I以如下方式構成利用高壓發生裝置2和X射線遮蔽構件 16，防止從X射線管11照射過來的X射線的洩漏，僅能夠從採用具有優異的X射線透射性 的鈹等材料的X射線照射窗17射出X射線。此外，虛線表示的是X射線。[0055]圖2中示出了圖1記載的A-A剖視圖，圖3示出了 B-B透視圖。這裡，本發明的 X射線照射裝置I的截面表示為圓形，但也可以形成為矩形等其他形狀。[0056]圖4中示出了將X射線管11與高壓發生裝置2分離開的狀態。高壓發生裝置2 由多個電壓放大單元21構成，裝配在X射線管11的周圍。電壓放大單元21呈環狀，形成 為可設置在X射線管11的陽極14或陰極15周圍的大小。在內側側壁上設置有絕緣體26， 電壓放大單元21主體由被絕緣體26覆蓋的鉛等X射線遮蔽構件16形成。[0057]下面對高壓發生裝置2進行說明，該高壓發生裝置2是本發明實施方式的X射線 照射裝置I的主要部分。[0058]圖5A中示出了電壓放大單元21的主視圖，圖5B中示出了側視圖，圖5C中示出了 圖5B的局部放大後的放大圖。電壓放大單元21由包裹著鉛等X射線遮蔽構件16 (屏蔽材 料)的絕緣體26形成，截面呈圖5C所示的形狀，在凹部內置有作為電壓放大電路的一個實 例的科克羅夫特電路23。這裡，例如也可以不使用絕緣體26，而是代之以使用X射線遮蔽 構件16形成底板和側壁，在該X射線遮蔽構件16上粘貼絕緣體26而構成，只要是由X射 線遮蔽構件16和絕緣體26形成即可。[0059]藉助於由鉛等形成的X射線遮蔽構件16，能夠保護電壓放大電路免受X射線損傷， 而且，高壓發生裝置2本身發揮X射線遮蔽構件的功能，因此能夠防止X射線散射到X射線 照射裝置I的外部。同時，與過去相比，能夠減少設置在箱體18內側的X射線遮蔽構件16 的數量，因此能夠實現X射線照射裝置I的小型化和輕量化。另外，電壓放大單元21由絕 緣體26構成，因此能夠減少來自高壓的X射線管11的影響，抑制放電的發生。[0060]此外，如圖5A所示，可以通過設置用螺絲孔27將多個電壓放大單元21組合起來， 雖未圖示，但是，多個電壓放大單元21被電連接。[0061]電壓放大單元21的形狀除了環狀之外，可以考慮各種各樣的形狀，例如將環狀分 割為一半的形狀、由X射線管11穿過矩形的電壓放大單元21的中心而形成的形狀等。另 外，連結多個電壓放大單元21作為高壓發生裝置2，但是，在僅以X射線照射裝置I的小型 化和輕量化為目的的情況下，也可以採用使用I個筒狀電壓放大單元21的結構。[0062]圖6A中示出了作為電壓放大電路的一個實例的科克羅夫特電路23的電路圖。圖 中示出的是，當在由電容器24和二極體25布線成梯子狀的電路中施加交流電源Vac時，得到大小為所施加電壓的2倍或4倍的電壓。該科克羅夫特電路23能夠構成為當施加交流電源/c時，藉助於二極體25的整流作用和電容器24的充電作用，電壓放大2 20倍左右。本發明中即使使用其他的電壓放大電路也能夠獲得同樣的效果。[0063]圖6B中示出了將檢測電阻41和檢測特性補償用電容器42並聯接線而成的負反饋控制用高壓檢測電路40。[0064]圖6C中示出了將科克羅夫特電路和負反饋控制用高壓檢測電路40分別配置在電壓放大單元21中的狀態。並且，43表示輸入、44表示輸出、45表示負反饋電流。作為電路整體，由科克羅夫特電路23的串聯電路和負反饋控制用高壓檢測電路40的串聯電路並聯接線而成。該負反饋控制用高壓檢測電路40檢測到輸出44的電壓，將該狀況反饋到輸入 43偵彳。該反饋電路的電流流過與基準電壓進行比較的未圖示的比較放大器，能夠使高壓發生裝置2所輸出的電壓保持恆定。[0065]圖7中示出了 X射線照射裝置I中的電壓分布狀況的一個實例。並且，字母A I表示X射線照射裝置I內的電壓。[0066]在分別使用4個電壓放大單元21向X射線管陽極14施加80kV電壓、向X射線管陰極15施加_80kV電壓的情況下，由陽極側的第I級電壓放大單元21施加OV到20kV電壓，第2級施加20V到40kV電壓，第3級施加40V到60kV電壓，第4級施加60V到80kV電壓。在陰極側也同樣地施加電壓。[0067]這時，在本發明的實施方式的X射線照射裝置I中，在陽極側和陰極側分別使用4 個電壓放大單元21，構成了 4級的高壓發生裝置2，但也可以增加或減少該級數，從而增大或減小電壓放大量。另外，如果減小每級電壓放大單元21的電壓放大量、增加級數，就能夠使電位梯度平穩。即，能夠減小X射線照射裝置I內各處的電位差、抑制放電，在高壓發生裝置2內也能夠減小電位差，抑制放電。[0068]另外，電壓放大單元21和箱體18在短邊方向的截面形狀可以自由地選擇矩形或圓形等，但是，優選圓 形。使截面形狀為圓形，能夠使電壓放大單元21和箱體18內側的電位分布形成接近正圓形的同心圓結構，由此使電位均勻性變得非常好，防止放電的效果得到提聞。[0069]X射線照射裝置I中，陽極部位為80kV、X射線遮蔽構件也存在OV的部位，但陽極 14側的電壓為20kV、40kV、60kV，與現有的X射線照射裝置相比，電壓差較小的部位增多，因此發生放電的概率大幅度下降，從而可以提供穩定的X射線照射裝置I。[0070]進而，在高壓發生裝置2和X射線遮蔽構件16之間設置環狀或板狀輔助電位板 31，當對該輔助電位板31施加電壓時，X射線照射裝置I內的電位差減小，得到很好的放電抑制效果。[0071]以往，在X射線管陽極14與箱體18或X射線遮蔽構件16之間等，電位差為80kV， 當對設置於X射線管陽極14側的輔助電位板31施加作為中間電位的40kV電壓時，在X射線管陽極14的80kV與箱體18的OV之間加入輔助電位板31的40kV，因此，最大電位差就變成40kV，是以往的一半。[0072]這裡，優選輔助電位板31與電壓放大單元21的間隔均勻。例如，在電壓放大單元 21為環狀的情況下，優選輔助電位板31也為環狀。另外，輔助電位板31是為了使X射線照射裝置I內的電位分布接近均勻而使用的，因此，如圖7所示，當以僅與第3級、第4級對應的方式設置時，效率很高，但並不限於此。能夠根據對輔助電位板31施加的電壓，改變應該 設置的部位。[0073]另外，根據圖8與圖1的比較可知，與現有的裝配有高壓發生裝置2X的X射線照 射裝置IX不同的是，使用了本發明的高壓發生裝置2的X射線照射裝置I實現了小型化， 裝置整體的大小縮小了大約一半，重量從50kg減輕到30kg。[0074]如上所述，根據本發明的X射線照射裝置1，實現了對X射線照射裝置I內的放電 的抑制，能夠提供實現了穩定動作的體積小而重量輕的X射線照射裝置I。另外，與現有的 X射線照射裝置IX相比，能夠實現大幅度的小型化和輕量化，因此，容易對以牛或馬為代表 的家畜等大體型動物實施X射線檢查。
權利要求
1.一種X射線照射裝置，在箱體內部設置X射線管和高壓發生裝置，在所述箱體內填充有絕緣油，其特徵在於， 所述高壓發生裝置構成為排列多個形成為環狀的電壓放大單元，並以串聯電連接的方式依次連接，從而所述多個電壓放大單元的電壓分別升高，所述X射線管的陽極和陰極嵌插設置在所述電壓放大單元的中空部。
2.如權利要求
1所述的X射線照射裝置，其特徵在於， 所述電壓放大單元具有絕緣體和由設置在所述絕緣體上的科克羅夫特電路構成的電壓放大電路。
3.如權利要求
2所述的X射線照射裝置，其特徵在於， 所述絕緣體具有環狀底板和沿著所述底板的內周及外周設置的筒狀側壁，所述電壓放大電路設置在由所述底板和所述兩個側壁包圍的凹部，在所述兩個側壁上配置X射線遮蔽構件。
專利摘要
本發明提供一種X射線照射裝置，能夠減輕X射線照射裝置內的電位差引起的放電，同時，實現了小型化和輕量化。在X射線照射裝置(1)中，在箱體(18)內設置有X射線管(11)和高壓發生裝置(2)，在所述箱體(18)內填充有絕緣油(13)，其中，所述高壓發生裝置(2)由多個形成為環狀的電壓放大單元(21)以電連接的方式排列構成，所述X射線管(11)的陽極(14)和陰極(15)嵌插設置在所述電壓放大單元(21)的中空部。
文檔編號H01J35/00GKCN101790901 B發布類型授權 專利申請號CN 200980100264
公開日2013年3月27日 申請日期2009年3月3日
發明者山本敬一郎 申請人:株式會社蛟簿導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (7),