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空冷式X線管の連続または繰返し使用規格

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Academic year: 2021

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(1)

u.D.⊂.d21.38る.2

室冷式X線管の連続または繰返し使用規格

夫*

Ratings

of

Air

Cooled

X-ray

Tubes

for Fluoroscopy

or

Repeated

Radiography

By Shizuo Takano

Mobara Works,Hitachi,Ltd,

Abstract

Thisis a report on how the writer has established the ratings of air

cooled X-ray tubes for且uoroscopy or repeated radiography.

The writer observed the

aircooledX-raytubesSDR-10andSDR¶10/2forthe

temperature rise of the anode and the process ofits cooling down after cut off

theload.Based on the outcome of this observation,the writer worked out an

Operating rating for X-ray tubes for fluoroscopy and repeated radiography,

available on the condition that the temperature O.at the position20mm apart

from the tip of anode be withheld below4000C.Readers may refer to this

report for the method of establishing such ratlngS and utilizing the charts for

ratings as well‥ と陽極の銅または銀 の溶融などが起らない範匪ほで許

〔Ⅰ〕緒

盲 一般に診察用Ⅹ繰作 主撮影と透視に叩いられ,撮形の 場合持 0.05∼10秒くらいの短時間で行われるに対し, 透視の場合ほ大体数分∼数十分で佐川されるのが普通で ある。そのためⅩ綿管の使用規格ほ,短時Ⅲ1 用規格と 連続使用塊格(またけ長崎聞使用規格)に大別される。 従 国内のⅩ綿管については,餌時=‡】使用親躇鳥都か く定めてあったが,長時間使用する1易合の規格は一部の 代 的数値が記してあるにとどまり,短暗闘惟引l jを繰返 す場合あるいは長持閑他用松組吐聞使用を行うような場 合の規格についてほ,ほとんど定められてなかった。し かしこれらの規格甘ノ、ずれもⅩ綿管使用上重要なことな ので,最近になり順次良く定められるようになった(1)。 筆者は空冷10kW X綿管SDR-10 またほ10kW,2 kW二重焦点Ⅹ綿管 SDR-10/2について,陽極温度測 完の実験を元にし, 連

空たは短叫瀾1負荷を繰返す場合

の他州規格を作製したのでこrゝに報告する。

短時間使用規格ほよく知られているように,主として 焦た部分の温度に制限されて定まるが(2),長瞞制動-1jの 場合は管電流が少ないので焦点部分の温度瑚7-り題なく, 管内にある陽庫全体の温度こ制限されて使用税格が完ヰ る。すなわち見時問使用の場1′γほ,陽極からのガス放丑 * 日立製作所茂原工場

容できる。また短時間使用を繰返す場合の使用規格は,

大休において休止時間も含めた時間で負荷を平均した値

が,連続性用規格に等しいように求めれば良い。

第1表および第2表(次貢参脛)ほ従 から先王めてある 口立X綿管SDR-10およびSDR.10/2の短時間使用規 格を示す。 〔ⅠⅠ〕莫

(り 実験の方法 第7図のようにⅩ綿符SDR-10i5よびSDR--,・・・10/2の 陽極の4筒所(第1図でβ1,β2,βこ主およびβ4)に熱雷対 を取りっけて,高電圧の負荷を与えているときの温度上 フニノ」▲ プ 嗣子球 ∂′ 芦品極

\/

β (

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◎ ご毒宕±渡麿≡喜ゞ予ナ㈱ミ鮒・や㌫㈱擁

/へ

l 1 ′ l m、侶 島 符仰リ

陰極 / 昆 -一貯閑 〟ガ用仔 20mm 第1図 う 験周 線管 陽極部分

Fig.1.Anode Side of the XLray Tube

for Experiment

l

(2)

昭和30年7月 回 路 仝波 整流 半波 整流 自 己 整 流 日 立

第37巻 第7号 第1表 SDR-10およびSDR-10/2(大焦点)の短時間使用規格 (最大許容管電流を示す)

Tablel・ Max・Permissible Tube Current for SDR-10,SDR→10/2

(Large Focus)

\盲諒\讐\ヱ\!0・1秒

50kVP 60kVP 70kVP 80kVP 90kVP 95kVP 第 2 表 360mA 300 260 225 200 190 115 1 100 r 90 l 1秒 190 160 135 120 105 100 2 5 160 130 115 100 90 85 120 100 85 75 65 SDR-10/2(/ト 焦 点)の 短 時 間 使 用 規∵格 (最大許容管電流を示す) 10砂

Table2・ Max・Permissible Tube Current for SDR-10/2(SmallFocus)

80 70 60 50 45 45 65 55 45 40 35 金波 整 流 半波 整流 自 己 軍医流 50kVP 60kVP 70kVP 鋸)kVP 90kVP 95kVP 50kVP 60kVP 70kVP 80kVP 90kVP 95kVP 50kVP 60kVP 70kVP 80kVP 90kVP 56mA 47 40 35 31 30 22 18 16 14 12 52mA 43 37 32 29 27 36 ・ 30 26 23 20 19

昇および負荷を断ってから冷却する・状態を測定した。こ

」に用いたSDR-10と SDR-10/2の陽極・は構造が全く 同じである。またこの際Ⅹ綿管はⅩ綿装置のハウべに入 れて,130J/minの送風をした。

負荷の大きさほ全波整流回路,中点接地,60kVP

に おいて2,3,4,5,6,7,10,16.7,50および83.3mAの 34 28 24 21 19 18 37mA 31 26 23 20 19 26 21 18 16 14 14 各伯である。1H.U.(Heat Unit)=1kVPxlmAxIs

として,H.U.の単位を用いて上記の負荷を表わすとそ

れぞれ120,180,240,300,360,420,600,1,000,3,000 および5,000H.Uノsの大きさになる。 (2)実 験 果 管球数本について実験したが,そのうちの標準の1本

(3)

空冷式Ⅹ繰管の連続ま

たは繰返

し使用規格

l l 】 r"▼ 【 /抒〝伊 β勅?1 l ;夙l l l /+ + l

l

l

l 、 第2図 Fig.2. ガ ∠汐 ガ J汐 伊 都 (彩 /脚 仰 〟汐 8毒 問 r励7) 陽 極 の 温 度

Anode Temperature of the XLjay Tube

仇 β l ノ挽7/依〃 〝朋ン7 l

一「

l l 上 1 佑 -l l ; 弓 l ! 】 ♂ 〝 一紆 第3図 Fig.3. .・ ∴ .・ ・ 、 、 、 、/ 時 間 (励ク) 陽 極 の 温 度

Anode Temperature of the X-ray Tube

a材〟折 都切勅 ♂/ み 命 み 第4図 Fig.4. 」 .-・、一 時 間 (仇が 陽 極 の 温 度

Anode Temperature of the

X-ray Tube にっいて二刷り†山を京すと第2図一策12図のようになる。 たゞしこ」で陽極温度〃1,β2,β:;およびβ4は便宜_ヒ芙 1073 み J♂♂〟抑 田/十 ∴ 亀 亀 、 、 -、ヽ 巳寺 間 (鼎カ) 節5図 陽 極 の 温 度

Fig・5・Anode Temperature of the X-ray Tube

(4)

昭和30年7月 日 立

み 成形

〟〟/, ♂仇ク 亀 ち 亀 第6図 Fig.6. 〝 J汐 .好 時 間 (動り) 陽 極 の 温

Anode Temperature of the X-ray Tube

♂′八

4彩〝

i

.〝/才 †∴加 ♂g 免 み 1 〝 βク J汐 罪7図 Fig.7. tほ 問 陽 極 の(β/ノアノ温 度

Anode Temperature of the

X-ray Tube

〔ⅠⅠⅠ〕連続または繰返し使用する

場合の規格

規格の定め方 考 え 1▲ 外国などの例を見ると,Ⅹ綿管の陽何に岳積される熱 量のある一対‖眩限度_ヒL-て,この種の使用規格を定め たものがあZ)。しかL空冷Ⅹ繰管SDR-10またはSDRT l・0/2のような品種に,この方法を通計うーるとつぎのよ うな 不合理の二±が考え仁ノガLる。 J 第37巻 第7号

♂′ l 此汐〝〟/㊥ J 一十 亀 ち み β Zク ー好 日寺 闇 (屈励) 第8図 Fig.8. 陽 の 温 度

Anode Temperature of the X-ray Tube 【 ♂/

.l

L /崩御〟抄1∫ gJ 財力 み

l

命 み -、 ・1 日毒 問 (〃州 ∴、 第9図 Fig.9. 陽 極 の 温 度

Anode Temperature of the X-ray Tube SDR-10:二 SDR-10/2の陽粧一主,第1図に示すよう

に主土して熱伝蝶の良い銅からできていて,その形状は

細長く,しかも貿空外二出ている部分が相当大きくなっ

ている。そして負荷・湖陽陣の先端すなわち焦点部分のみ

才一 t ■ 1 lして加わり,その大きさ沃大休120H.U./sより 5,000H.U./s くらいまでの広範伸二わたっている。こ

のような事情のため負荷を与えで・-、る上きの陽極の温度

勾配H,J-ij_位時間モLiりの負荷の大きさこよって非常こ異

(5)

規格

1075 a

__1

」 l

l

l l l l l L l l 】 】 ∫∠ガ J 汐〟〝/′骨 \∵ 1_r_

L

l

l

L 瓢 葛佑 L L 、 ●、 日毒 問 (鼎れ) 第10回 Fig.10.

(り二道こごこと=.≡こ

蛸壷承甲悪蒜

陽 極 の 温 度

Anode Temperature of the

X-ray Tub巳 ーl 〃レ 、 粟明璧讐 β戊βββ ∂aβββ 7玖βββ ♂β.βββ ∫β′ββ♂ 4仇ββ♂ ・・1 '∴-/αβ♂β 謝 儲 へわし 壁用仰望岬m l 】 己

【 l し l JJ挽7〟〝/ひ

〝Jj

夙 名 畠 鼻 J l l 第11図 Fig.11. a7 し紆 .∠グ 〟 巳寺 闇 (ルカ) 陽 極 の 温 度

Anode Temperature of the

XLray Tube ∵∵

越∼も

β′J卯〟〟〟 】 8

腰丑′S

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l l ll l l

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】 カ l 佑〆膠此〟 l &〆拶〟仇甘 . ● ・ 、 、 、、● ∴ 、 昭 問 (伽7) 第12図 陽 極 の 温 度

Fig.12.Anode Temperature of the X、ray Tube

l l 【 l l歯 ′やr l l l l l r ト l

【 】 】 l F l l l 」 」 l 】 l l

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負荷 /2β

l

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l

Q ⊂フつ く:=〉 キゝ TJ ⊂.J ⊂つつ こノ⊃ く=:フ ∴ ′ Q Q ⊂=⊃ ⊂=) く=:フ l β 〃♂ ∫♂ Jβ 時 間 〔加〃) 第13回

SDR-10およびSDR-10/2の陽極許容負荷量(連続または繰返し俵田規格)

送風量130J/min,最大冷却率180H・Uノs

Fig.13.Permissible Anode Heat Capacity of SDR-100r SDR-10/2

(6)

昭和30年7月 日 立

ってくると考えられる。そのため,もし陽阻二蓄積され る熱量のある一定値を限度として,連続使用規格を定め

ると,単位時間当りの負荷が小さい土き潮場極先端(焦

鼠附近)の温度ほ1七鮫肌低いが,判甜寺間当りの負荷が

大きいときはその部分の温度が高くなって,ガス放出な どの点から考えるとこの定め方ほ適当でないといえる。 め た の そ 都 ま陽極に蓄積される熱量には無関係に, そして管内の陽極の温度をある一定値に抑えることを掠

則として,SDR-10またはSDR-10/2の使用税絡を作

ることゝした。 (B)陽極温度の偵J j]限度 第1図に示すβ1の温度をもって,陽極の管l勺にある 部分の温度を代表させた。そして従 の経験から βlが 室温+4000Cになるまで使用可能と定めた(3)(4)

(C)陽極温度と負荷量の僕‖系および陽極許容負荷量

曲線の決定

陽極許容負荷量を決めるにほ暢

温変と負荷量(H.U.)

の関係を調べて,どのような負荷をどれだけ与えても,

陽極温度が限度を超さないかということをはつきりさせ なければならない。それで第2図∼第12図に示すβ1の 温斐をH.U.に換算して,第13図(前貢参照)のように陽

極許容負荷量の曲線を作った。この換算はむづかしい問

題であるが,こゝでこ‡つぎのようにした。

3,000H・U・/sの連統負荷では,01が300Cから40OOC

に上昇するに30秒か」ることが第】2固から知れる。そ のため90,000H・U・(=3,000H.U./SX30s)をもって, 3700C(=400-30DC)に相、-り ると仮ンエした。

第13図の陽極許容負荷量の曲線はつぎのようにして求

めた。♂1が300Cのとき して,このときの陽極 許容負荷量を90,000H.U.とし,またβ1が4000C の ときの陽極許容負荷呈をOH.U.とする。そして第2図 ∼第11図のβ1の上昇曲線をそのまゝ逆さ:二して,第13

図の陽極許容負荷量の曲線とした。

始めしこ た負荷 たで与 負荷の 始めの の残り 与え

の景観毒

基軸 肇好 える誓邸 量2/〟〟〟 /写〃此7

+ウ

負荷

†〃

の介 ♂ 〝 ガ j汐 f時間〔仰山J ∴β 第14図 住 関 規 格 の

Fig・14・Expositive Diagram forRatings

第37巻 第7号 (D)冷却曲線について 第2図∼第11固よりβ1が400CCから冷却する状態 を見ると,単位時間当り小さい負荷をもって暢晰昆度を 400ロCまで上昇したとき程,冷却が緩慢であるこ上が知

れる。それで管球の安全を計る意味から,比較的負荷の

少い180H・Uノsで温度を上昇した後のβ1の冷却曲線 をもって,第13図の使用胡絡における冷却曲線三Lた。 たゞしこの場合も上 F適さにして記した。 180H・UJsで01を400CCまで上昇した後の冷却:_t,

1時間で30CCまで下るっそのため陽極許容負荷量∴吏1

時間休むことにより,0より90,000H.U∴ニj・甑ILて, 始めの状態に回復することになる。 (2)連続または繰返L使用規格およびその説明 または繰返し使用する場合の規格を図表宣して第 】3図に示す。つぎ:二この図表の且■ノノニニづ.、て例をilト、て 説明する。 (A)撮影の場7合 陽極が冷い最初の場合は90,000H.U.し')容量があそニ。 たとえば仝波整流l可路,70kVP,180mA,1秒,6 負荷は,合計70×180×1×6=75,600H.U∴二なり許容 値内にあるのでさしつかえない。つぎこ引続き70kVP,

100mA,1秒,31可の負荷(すなわち21,000H.U.)を与

えようとする1弟子汗‡,つぎ:二計算されノる時mだJ少・こも 休まなければならない。

最初の負荷75,600H.U.を与えた残りの14,400H.U.

(=90,000H.U.-75,600H.U.)から,後で与えよう上す る負荷21,000H・U.まで,陽極許容負荷呈が増加・ き る時 間を冷却曲線から見ると約1・8分にたるので(帯川図参 照)少くもそれだけ休む必要がある。 勿論この場合の各1回毎の負荷の大きさこ三,従来通り 貰l表および第2表に示す短時Ⅷ使川姐櫛引肌鋸樟∴ 卯J′仇7 ■ ∵ l ㈱把邸牌結滞絶壁 ∴∵∴' 第15国 債 用 規 格 の 説 明

(7)

空冷式Ⅹ線管の連続ま

ければならない。 (B)透視の場合

1,000H.Uノs以 Fの負荷を連続与えた場合は,図の

曲線によって陽極許容負荷量が減少する。た土えば60 kVP,5mA-すなわち300H.Uノsの負荷では12・5分 まで連

して良い(第15国劇1て りそのとき陽極許容負荷

量は0になるが,その後10分休むと冷却曲線にしたが って38,000H.U∴まで増加する。そして再び300H.Uノ

sの負荷を与えると,約7・5分後に陽極許容負

た0となる。すなわち

300H.U./sの負荷では,

負荷を与え10分休みを操返して良いことになる。

180H.U./s以下の負荷では相即二制限なく

できる。 (C)透視と 影の場 連 量はま 7.5分 用 便 180H.U./sで15分透視を行った彼のl場極許容負荷量 は,26,000H.U.:こなることが回から知れる。そのため その後に 70kVP,100mA,1砂,3回の負荷(合計 21,009H.U.)を与・えることほ可能である(第1郎雛参照)。 (D)棍適をある帖…一々隔で繰返す場合

75kVP,100mA,0.3秒の負荷を20秒おき∴操返す

ようなl皿意隈㍊の場たを仮定する。このとき・こ主体止口川i

も含めた頼聞で負荷を平均すると113II・Uノsになる

が,これ:‡貰13図から見て連続使m司 能±いう二ニニ寺 る。 (3)連続またlま繰返L使用規格の検討

(A)使用規格の適川範囲

第13図の連続性川規格こおいても,専位牌情侍り仁負

荷が大きくなる程,許容負荷時聞が凝・こなるので,短時

間使用境格こ順次近づいてくる。そのため第13図のイ吏相 貌格の適用凝皿二限度が生じてくる。それで第13図: 丈 SDRLlOおよびSDR-10/2 の大賢一左側で・:ま,3伸一iI時間 当りの負荷が3,000H・U・/s以 Fの場こT,またSDR-10/ 2の小焦点側で:王500H,U./s以下の傷付二適用すると 定める。この範囲以外は第1表またこ工第2表の矢部 ‡間使 用窺格によるべきである。 (B)無暗閻使用を繰返す場rγの時間々隔 短時 間 ナて操返す場合,その負荷量のた計が

第13図の陽極許容負荷量の範囲内にあれば,負荷を与え

てさしつかえないということを前に記したが,この場合

各1回毎の負荷の間隔は少`こも5秒程度置かなければな

らない。もしこの休止時間揖宮で負荷を繰返すと,二つ

以上の短時措負荷の影響が一つこなって,焦た部分の温

度が上 し,管球を破崩する抜目_γも起るからである。 (C)陽極に蓄積される勲届 陽隠温度の実測結果より,β1が400山Cに達した之き, またはそれ以下で飽和した±きのβ2,β3おょびβヰの温

たは繰返

し使用規格

♂♂J祝7 1077 Sき■ ㈱促成由義歯蒜 第16図 Fig.16. 墜闘二誓貯 、、、ヽ-〝 時 間 (庇わ) ∴、 使 用 規 格 の 説 明 図

Expositive Diagram for Ratings

..._ヤー___=ヨ「 l--l 】′/′′ナノ/ H l ′ ♂/ 亀 l ! 】 l +∴ 【 ′

一筆寧喪忘表二‡■

\ l 1 ` ▲ 【 ■

\、lさ云芸三宝毒一感--一二【-二号慧- 二瑠一室軍毒妄

一ニューーーーーーー、 - -←--一二ニーーーここ--・ J〟 戯7 ノち♂ .御 ス伊 j財 制 定 祀二 置 (仰βノ 第17図 Fig.17. 陽 の 温

Temperature Distributions of the Anode 虔上昇を示すと第17図のようになる。これより陽極の温 度勾配は,単位時間当りの負荷の大きさ・こより大分異る ことが知れる。 つぎに 報告のように♂1を400白Cに抑えて連続使用 規格を定めた場合,陽極に最大どれだけの熱量が蓄積さ れたかということを調べてみると仁大休において第18図 の棒グラフのようになる。これより陽極に蓄積される最

大熱量ほ,単位時間二■てりの負荷の大きさによって,はな

はだしく異ることがわかる。すなわち単位時間当りの負

荷が

3,000H.Uノs の場台烏,最大蓄礎熱量は 90,000 H・U・であるが,180H.Uノsの場合はその2倍近くの 170,000H.U.になる。 この若枝熱量はつぎのようにして概算した。120H.U. /sと180H.Uノsの負荷の土きは各部の温度が飽和値

(8)

暗和30年7月 /∂冴卯ク ∴∴∴¶ へもモ) 鼎審響鯛撃監来臓 第18図 Fig.18. ノ溜J花形 ∴、‥ 、ご ‥-最 日 立

ノ仰 〟♂ J(御 買化時間彗りの負荷量(〟払令) 大 陽 極 蓄 積 熱 量

Maximum Anode Heat Storage

in Heat Unit になるので,熟流が一定状態に達したと考え,陽極を第 17図のA,B,C3.≠分に分けて熱量を概算し,それを H・uに換算した。また 3,000ILU・/s

の負荷の場! トは

♂3,β4が0であるため,外†てlに逃げた熱量けないと考え, それまでに美際∴・/ゴ・えたH・U・を計算した。

〔ⅠⅤ〕緒

言 上述のようこ空冷Ⅹ線管SDRrlOまた:丈 SDR-10/2 ◇ 目 溶接 切 削 亜鉛 につい 抑える ■r 第37巻 第7号 ,陽極の管内にある部分の温度をある一定値に とを 則上して,連続または晩返し使用する場 台の規格を作った。このように定めるとこの種の空冷Ⅹ

綿管でこ主,単位時間!てりの負荷の大きさにより,陽極に

蓄租づれる最大熱量はほなはだしく興る。 こ・ゝニ定めた使川娩格と,従来から細かく定めてある

短時間他用規格を守ってⅩ繰管を使用する場こγは,管球

の丁釣女:、王:王とんどらない土いって良い。そのためⅩ線 管使周者烏この両便用規格を熟知して操作して頂きた い。

終り:二臨・与本紀告に閲し卸討論を頂いたⅩ繰管協議会

の浅`々こ厚く 意を表す次第である。 参 考 文 献 (1)滋賀,村井,岡部:東芝レビュー,8,880(昭 28-11) (2)Ⅹ線管協 26-1) 会: Ⅹ繰管の研究(第1号)48(昭 (3)田部:島津評論`,222(昭25-2) (4)ェスぺ・クノール(船曳訳):真空管材料苧 98 (昭20「2有隣堂) 頑三郎

参照

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