Рентгеновский аппарат

 

1.РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ, содерясащий рентгеновскую трубку, подключенную через выпрямитель к стабилизатору высокого напряжения, ; содержащему широкополосный регулятор переменного напряжения и цепь : .обратной свцзи с датчиком напряжения на трубке, связанную с регулятором переменного напряжения, и к стабилизатору анодного тока, содержащему регулятор тока накала,и цепь . обратной связи с датчиком анодного тока, подключенную к регулятору трка накала, средства заи5иты трубки от перегрузок, отли чающий с я тем, что, с целью повышения надежности аппарата в работе при одновременном снижении габаритов и повышении КПД, средства згициты трубки от перегрузки содержат схему деления, пороговое устройство с регулируемой уставкой : и ограничителями величины выходного напряжения , сумматор, причем к входам схемы деления подключены датчик напряжения на трУбке и датчик тока, выход схемы деления подключен к входу порогового устройства, выход которого подк/йочен к одному входу сумматора, через который схема обратной связи стабилизатора высокого напряжения связана с широкополосСП ным регулятором переменного напряжения . с 2. Аппарат по П. 1, о т л и чающийся тем, что пороговое устройство содержит операционный усилитель, параллельно выходу которого подключена цепочка из встречно включенных ограничительных стабилитронов средство регулировао ния уставки, парный вход усилителя П через первый резистор подключен к выходу схемы деления, а через второй : :о : ел резистор - к средству регулирования ;уставки, второй вход усилителя через третий резистор заземлен.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (l9) (П1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3471309/18-25 (22) 15.07.82 (46) 07.11.83. Бюп. 9 41 (72) К.К.Власов

:(71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (53) 621.386 (088.8) (56) 1. Заявка Франции. Р 2208267; кл. Н 05 G 1/30, опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 858216, кл. H 05 G 1/34, 1979. . 3. Береза В.Ш. Об устойчивости системы автоматической стабилизации

-высокого напряжения в источниках питания мощных рентгеновских трубок.

Сб. "Аппаратура и методы рентгенов- ского анализа", вып. 20. Л., "Машиностроение", 1978, с. 68 (прототип) . (54) (57) 1. РЕНТГЕНОВСКИЙ АПНАРАТ, содержащий рентгеновскую трубку, подключенную через выпрямитель к . стабилизатору высокого напряжения,-. содержащему широкополосный регуля- . тор переменного напряжения и цепь .обратной связи с датчиком напряжения на трубке, связанную с регулятором переменного напряжения, и к стабилизатору анодного тока, содержащему регулятор тока накала,и цепь . обратной связи с датчиком анодного

;тока, подключенную к регулятору тока накала, средства защиты трубки от перегрузок, о т л и ч а ю щ н й— с я тем, что, с целью повышения надежности аппарата в работе при одновременном снижении габаритов и повышении КПД, средства защиты трубки от перегрузки содержат схему деления, пороговое устройство с регулируемой . Уставкой: и ограничителями величины выходного напряже« . ния, сумматор, причем к входам схемы деления подключены датчик напряжения на трубке и датчик тока, выход схемы деления подключен к входу порогового устройства, выход которого подключен к одному входу сумматора, через который схема обратной связи стабилизатора высокого напряжения связана с широкополосным регулятором переменного напряжения.

2. Аппарат по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что пороговое устройство содержит операционный усилитель, параллельно. выходу которого подключена цепочка иэ встречно включенных ограничительных стабилитронов, средство регулирования уставки, парный вход усилителя через первый резистор подключен .к выходу схемы деления, а через второй резистор - к средству регулирования уставки, второй вход усилителя через третий резистор заэемлен.

1053335

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к рентгеновским аппаратам с целями стабилизации или регулирования высокого напряжения и анодного тока.

Известен рентгеновский аппарат со средствами стабилизации высокого напряжения на рентгеновской трубке, содержащий подключенный к рентгеновской трубке измерительный делитель напряжения, схему сравнения, к вхо 10 дам которой подключены измерительный делитель и источник опорного напряжения, низковольтный мостовой выпрямитель, одной диагональю подключенный к сети через первичную об- 15 мотку высоковольтного трансформатора, а другой диагональю к средствам получения напряжения в зависимости от сигнала на выходе схемы сравнения (Ц . 20

Недостатком этого аппарата является то, что при возможных появлениях газового разряда в трубке система стабилизации высокого напряжения не позволяет с достаточной 25 надежностью обеспечить создание условий для прекращения такого разряда.

Известен также рентгеновский аппарат, содержащий средства защиты рентгеновской трубки по величине анодного тока, содержащие включенные в цепь первичной обмотки трансформатора накала датчик тока накала, датчик напряжения накала, схему деления к входам которой подключены датчик напряжения накала и датчик тока накала, схему сравнения, к.входам которой подключены выход схемы деления и источник опорного напряжения, а выход кото- 40

:рой,подключен к блоку регулирования напряжения накала, пороговое устройство, к входу которого подключен выход схемы деления и реле отключения высокого напряжения, к 45 которому подключен выход порогового устройства j2) .

В известном аппарате на выходе схемы деления появляется сигнал, пропорциональный сопротивлению нити 50 накала, которые однозначно связано с ее температурой, а,значит, и эмиссионной способностью, определяющей величину анодного тока при заданной величине анодного напряжения. 55

Недостатком известного устройства является то, что в случае газового разряда в трубке, т.е. процесса, приводящего к изменению анодного тока беэ изменения температуры нити накала, система защиты трубки не сработает.

При этом пороговое устройство содержит операционный делитель, параллельно выходу которого подключена цепочка из встречно включенных ограНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является рентгеновский аппарат, содержащий рентгеновскую трубку, подключенную через знттрямитель к стабилизатору высокого напряжения, содержащему широкополосный регулятор переменного напряжения и цепь обратной связи с датчиком напряжения на трубке, связанную с регулятором переменного напряжения, и к còàáèëèýàòîðó анодного тока, содержащему регулятор тока накала и цепь обратной связи с датчиком анодного тока, подключенную к регулятору тока накала, средства защиты трубки от перегрузки в виде ограничительного сопротивления, включенного в высоковольтную цепь аппарата (31 .

Недостатком известного аппарата является пониженный КПД источника питания и его повышенные габариты из-за значительной величины ограничительного сопротивления {1 кОм на

1 кВ), приводящей к увеличению тепловыделения в высоковольтном выпрямителе и связанной с этим необходимостью увеличения размеров высоковольтного устройства и введению системы принудительного охлаждения.

Выбор компромиссной величины ограничительного сопротивления снижает надежность работы аппарата.

Цель изобретения - повышение надежности аппарата в работе при одновременном снижении габаритов и повышении КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновском аппарате содержащем рентгеновскую трубку, подключенную через выпрямитель к стабилизатору высокого напряжения, содержащему широкополосный регулятор переменного напряжения и цепь обратной связи с датчиком напряжения на трубке связанную с регулятором переменного напряжения, и к стабилизатору анодного тока, содержащему регулятор тока накала и цепь обратной связи с датчиком анодного тока, подключенную к регулятору тока накала, средства защиты трубки от перегрузки содержат схему деления, пороговое устройство.с регулируемой уставкой и ограничителями величины входного напряжения, сум матор причем к входам схемы деления ю подключены датчик напряжения на трубке и датчик тока, выход схемы деления подключен к входу порогового устройства, выход которого подключен к одному входу сумматора, через который схема обратной связи стабилизатора высокого напряжения связана с широкополосным регулятором переменного напряжения.

1053335 ничительных стабилитронов, средство регулирования уставки, первый вход усилителя через первый резистор подключен к выходу схемы деления, а через второй резистор — к средст» ву регулирования уставки, и второй вход усилителя через третий резистор заземлен.

На фиг. 1 и 2 показаны схема рентгеновского .аппарата и характеристика порогового устройства.

Рентгеновский аппарат содержит стабилизатор 1 высокого напряжения который включает в себя широкополосный регулятор 2 переменного напряжения,своим выходом подключенные к входу высоковольтного выпрямителя 3, выход которого подключен к выходными клеьмам 4, к.которым подключены нагрузка — рентгеновская трубка 5. С управляющим входом регулятора 2 соединен выход сумматора 6, к одному из входов которого подключен выход регулятора 7 напряжения, вход которого соединен с выходом первой схемы 8 сравнения. Первый вход схемы 8 сравнения подключен к выходу датчика 9 напряжения, а второй ее вход — к выходу первого источника 10 опорного напряжения °

К выходным клеммам 11 стабиЛиэатора 12 анодного тока подсоединена цепь накала катода рентгеновской трубки 5. Регулятор 13 цепи накала своим выходом соединен с выходными клеммами 11, а входом — с выходом регулятора 14 тока, вход которого соединен с выходом второй схемы

15 сравнения, первый вход которой соединен с выходом датчика 16 тока,включенного последовательно с разрядным промежутком рентгеновс;кой трубки 5. Второй вход схем

15 сравнения соединен с выходом второго источника 17 опорного напряжения. Выход датчика 16 тока подсоеди. нен также ко входу делителя 18 аналоговой арифметической схемы 19 деления, вход делимого 20 которой соединен с выходом датчика 9 напряжения. Выход схемы 19 деления подключен ко входу порогового устройства 21 со средствами регулирования уставки 22, и ограничительными стабилитронами 23 и 24, служащими для ограничения выходного напряжения

;порогового устройства 21. Выход порогового устройства 21 подсоеди- . нен ко второму входу сумматора 6.

Ограничительный стабилитрон 23 соединен последовательно со встречно включенным стабилитроном 24.

Стабилитроны 23 и 24 включены параллельно выходу порогового устройства 21. Электрические параметры стабилитронов 23 и 24 таковы, что они определяют необходимую для

10 нормальной работы системы характеристику порогового устройства

21 (фиг. 2).

Рентгеновский аппарат работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 9 напряжения на трубке 5 поступает на первый вход первой схемы 8 сравнения, где сравнивается с напряжением первого источника 10 опорного напряжения, поступа1 щим на вто- рой вход. Раэностный сигнал усиливается регулятором 7 напряжения и подается на первый вход сумматора 6, обеспечивая отрицательную связь по напряжению.

Сигнал с выхода датчика 16 анодного тока подается на первый вход второй схемы 15 сравнения, где сравнивается с опорным напряжением, 0 поступающим на второй вход схемы

15 сравнения от второго источника

17 опорного напряжения. Разностный сигнал усиливается регулятором 14 тока и подается на регулятор 13 на» 5 кальной цепи, который обеспечивает нужное воздействие на величину тока, чтобы скомпенсировать перво начальное изменение анодного тока J .

Таким образом, замыкается отрицательная обратная связь по току.

Одновременно сигнал с датчика

9 напряжения подается на вход делимого 20 схемы 19 деления, на вход делителя 18 которого подается сигнал с выхода датчика 16 анодного

35 тока.

Схема 19 деления осуществляет операцию деления сигнала, пропорционального величине высокого напряжения Oq на рентгеновской труб40 ке 5, на сигнал, пропорциональный величине анодного тока 3q т.е. на выходе схемы 19 деления появляется сигнал, пропорциональный внутреннему сопротивлению Й» трубки 5.

45 Этот сигнал содержит информацию о наличии возмущений, влияющих на изменение внутреннего сопротивления рентгеновской трубки 5. До определенной величины сопротивления Rq не создающего снижения напряжения обрабатывания по сравнению с уровнем уставки порогового устройства 21 с регулируемой уставкой 22 и ограничителями 23 и 24 выходного напряжения порогового

55 устройства 21, цепи обратной связи по напряжению и току работают в режиме стабилизации. При снижении выходного сигнала схемы 19 деления до значения меньшего уровня

60 уставки порогового устройства 21, последнее срабатывает и переходит в состояние, когда его выходное напряжение превышает максимальный сигнал с выхода регулятора 7 на65 пряжения (выходная характерист 1053335 ка порогового устройства 21, при величине входного сигнала правее точки А на фиг. 2) . Широкополосный регулятор 2 переменного напряжения при этом запирается, и выходное напряжение 0> на выходных клеммах 4 снижается до тех пор, пока не прекратится газовый разряд в рентгеновской трубке. Тогда сигнал на входе порогового устрой» ства 21 становится по величине больше уровня уставки его срабатывания, и система автоматически входит в режим стабилизации по току Jq и по высокому напряж .нию Ц.. Более подробно работа порогового устройства 21 сводится к следующей последовательности.

Переменный резистор 22 во входной цепи порогового устройства позволяет обеспечить исходное состояние порогового устройства 21 в ре жиме газового разряда.

Если под высоким потенциалом находится минус высоковольтного выпрямителя 3, а транзисторный широкополосный регулятор 2 от-. пирается отрицательным напряжением: с выхода сумматора б, то в режиме > стабилизации (при рабочем значении внутреннего сопротивления рентге новской трубки 5) пороговое устройство 21 имеет выходное напряжение, определяемое ограничительным стабилитроном 23, на уровне Цэ„="ХВ.

Напряжение порога срабатывания по входу порогового устройства 21, соответствующее точке А на фиг. 2 задается уставкой порога срабатывания с помощью переменного резистора 22. Полярность напряжения порога срабатывания и его величина полностью определяется как выходной характеристикой схемы 19 деления, так и допустимым уровнем внутреннего сопротивления рентгеновской трубки 5. Отрицательное напряжение М ц -1В с выхода порогового устройства 21 может быть скомпенсировано встречно включенным напряжением смещения и сумматора б, поэтому оно не будет оказывать дополнительное отпирающее воздействие на широкополосный регулятор 2 при работе в режиме стабилизации системы автоматического регулирования (или может быть скомпенсировано несимметричным выходным напряжением при входном нулевом сигнале с выхода регулятора 7 напряжения, причем сигналом противоположной полярности по отношению к выходному сигналу порогового усгройства 21) .

При снижении уровня сигнала с выхода схемы 19 деления (режим газового пробоя ).сигнал на входе поро45

Таким. образом, введение схемы дейения и порогового устройства со

65 средствами регулирования уставки и ограничения величины выходного напряжения с их соответствующими описанию связями обеспечивает возможность отказаться от необходимости включения в высокорольтную часть

t0

40 гового устройства 21 станови;„:ся меньше по величине заданного уставкой уровня порога срабатывания, (фиг. 2), и пороговое устройство переходит в другое устойчивое состояние, соответствующее выходному напряженнюПц„„ = 15В, определяемого напряжением источников питания и характеристикой 24, что по заранее выбранной величине максимально возможного при регулировании в режиме стабилизации выходного напряжения регулятора 7 напряжения, превышает, по крайней мере, надЦ».=

=0>>,<+ 0»ц„= +5 В. Этот сигнал на7 дежйо обеспечивает запирание широкополосного регулятора 2 переменно- го напряжения. и таким образом, снижение уровня высокого напряжения на трубке 5 и прекращение газового разряда в ней.

Для нормальной работы системы автоматического регулирования необходимо, чтобы элементы: датчик на-. пряжения 9 и тока 16, схемы 19. деления, пороговое устройство 21 и регулятор 2 переменного напряже-, ния с высоковольтным выпрямителем

3 - были достаточно широкополосны-, ми. Это требование удовлетворяется, если в качестве регулятора 2 переменного напряжения использовать достаточно широкополосную схему, например транзисторный регулятор.

Остальные элементы являются достаточно быстродействующими, так как в качестве датчика 9 используется компенсированный делитель напряжения на сопротивлениях, а в качест.ве датчика 16 - высоковольтное сопротивление, соответственно для датчика тока.

Пороговое устройство 21 со сред-: ствами регулирования уставки 22 и ограничительными стабилитронами

23 и 24, величины выходного напряжения порогового устройства в соответствии с Фиг. 2 и схема 19 деления, выполненные на высоковольтных операционных усилителях, имеют также хорошие динамические характеристики.. В качестве порогового устройства 21 может быть применено любое другое устройство, выполняющее Функции и имеющее входные-выходные характеристики порогового устройства 21..

1053335

4Риг. Р

Составитель К. Кононов

Редактор Г.Волкова ТехредМ.Гергель Корректор r.peldeTHHK

Заказ 8905/59 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 аппарата последовательно с рентгеновской трубкой ограничительного сопротивления. Этим обеспечивается возможность повышения КПД аппарата, уменьшение его габаритов при высокой надежности работы.