Импульсный рентгеновский генератор

 

Изобретение относится к рентгенотехнике . Цель изобретения - повышения стабильности мощности дозы при колебаниях напряжения питания. В импульсном рентгеновском генераторе вторичная обмотка трансформатора 5 положительной обратной связи по току нагружена на низкоомный вход сумматора-распределителя 2 импульсов,к выходам которого подключены управляющие входы транзисторных ключей 3, которые форсированно закрываются по достижении насыщения потока магнитной -индукции в сердечнике трансформатора 5 и изменении знаков ЭДС в обмотках зарядного трансформатора 4 и трансформатора 5 полоя ительной обратной связи. При закрьшании транзисторных ключей 3 ЭДС во вторичной обмотке трансформатора 4 от1.лр ает выпрямитель 6 и ток вторичной обмотки , создаваемый энергией магнитного поля в магнитопроводе трансформатора 4, подзаряжает накопительный конденсатор 7. Процесс повторяется с частотой задающего генератора 1, и напряжение на конденсаторе 7 растет по закону U.,kVt до напряжения провода коммутирующего разрядника 8. За счет этого достигается постоянство частоты срабатьшания разрядника 8, При этом стабилизация средней мощности дозы рентгеновского излучения в импульсе достигается при условии WT/RMT 7Уз„/к з д г, и УЗП количество витков в первичных обмотках , R т и R n,j- магнитные сопротивления соответственно трансформатора 5 положительной обратной связи и зарядного трансформатора 4. 2 ил. о to Stmssa ,SS&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 05 G 1/24

ВЛ. 1;,,:;„:),, ПЕ: ."1, E.: ý.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3855423/ 24-25 (22) 18,02.85 (46) 30.1).88. Бюл. 9 44 (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (72) С.Б.Красильников, Л.Н,Лозовой, С,Н.Марков и Е.И.Синдаловский (53) 621. 386(088,8) (56) Блинов Н.Н, Рентгеновские питающие устройства, М.: Энергия, 1980, с,94-9?.

Авторское свидетельство СССР

И - 961166, кл. Н 05 С 1/ 24, 1980. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к рентгенотехнике. Цель изобретения — :овьппения стабильности мощности дозы при колебаниях напряжения питания, В импульсном рентгеновском генераторе вторичная обмотка трансйорматора 5 положительной обратной связи по току нагружена на низкоомный вход сумматора-распределителя 2 импульсов,к выходам которого подключены управляющие входы транзисторных ключей 3, которые форсированно закрываются по. К 1441488 А 1 достижении насыщения потока магнитной индукции в сердечнике трансформатора 5 и изменении знаков ЭДС в обмотках зарядного трансформатора 4 и трансформатора 5 положительной обратной связи. При закрывании транзисторных ключей 3 ЭДС во вторичной обмотке трансформатора 4 oui.лрает выпрямитель 6 и ток вторичной обмотки, создаваемый энергией магнитного поля в магнитопроводе трансформатора

4, подзаряжает накопительный конденсатор 7. Процесс повторяется с частотой задающего генератора 1, и напряжение на конденсаторе 7 растет по закону U =kit до напряжения провода Я коммутирующего разрядника 8. За счет этого достигается постоянство частоты срабатывания разрядника 8. При этом стабилизация средней мощности дозы рентгеновского излучения в импульсе достигается при условии

W /К„, vW) /R, где W „и Wan количество витков в первичных обмот- ф ках, R u R магнитные сопротив- Ieger ления соответственно трансформатора Ь =

5 положительной обратной связи и за- фр> рядного трансформатора 4. 2 ил.

1441488

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к импульсным рентгеновским аппаратам с MKocT ными накопителем.

Цель изобретения — повысить ста5 бильность мощности дозы при колебаниях напряжения питания, На фиг.l показана схема импульсного рентгеновского генератора; на

10 фиг.2 — вариант выполнения схемы сумматора-распределителя импульсов, Импульсный рентгеновский генератор содержит задающий генератор 1, управляющий через сумматор-распреде15 литель 2 работой транзисторных ключей 3, зарядный трансформатор 4, и первичных обмоток которого гальванически развязаны между собой и намотаны таким образом, чта магнитные потоки, вызванные коммутируемым током, складываются во вторичной обмотке, и первичных обмоток зарядного трансформатора 4 соединены последовательно с и первичными обмотками трансфор- 2g матора 5 положительной обратной связи па току, вторичная обмотка которого соединена с входом сумматора-распределителя импульсов 2. Вторичная обмотка зарядного трансформатора 4 соединена с выпрямителем 6, который соединен с накопительным конденсатором 7 и через разрядник 8 с первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора 9, во вторичную обмотку которого последовательно включены разрядни-обостритель 10 и рентгеновская трубка 11, Сумяатор-распределитель 2 содержит два входа 1 2 и 13, резистор 14, диод 15 обратной связи, диод 16 связи с задающим генератором 1, диод 17 зашиты от перенапряжений, выходные резисторы 18.1-18-.п и выходы 19.1

19.п. Вход 12 сумматора-распределителя 2 присоединен . к вторичной обмотке. трансформатора 5 положительной обратной связи на току, вход 13— к выходу задающего генератора, 1, а выходы 19.1-19,ï — к входам транзис50 торов 3. Вход 12 через резистор 14 и диод 15.присоединен к анодам диодов

16 и 17, через резисторы 18.1 — 18,п и к выходам 19.1 — 19.п.

Анод диода 15 присоединен к выходу задающего генератора 1, а анод

55 диода 17 — к общему проводу, Сумматор-распределитель импульсов может быть выполнен на активных элементах, например, интегральных операционных усилителях, с целью расширения функ-циональных возможностей, íî Iipli з гачительном усложнении схемы.

Импульсный рентгеновский генератор работает следующим образом.

Задающий генератор l формирует импульсы синхронизации с постоянной частотой следования, которые через вход 13 сумматора-распределителя 2 поступают через резисторы,18.1 †18,п и выходы 19,1 — 19,п одновременно на управляющие входы (базы) транзисторных ключей 3. При этом транзисторые ключи 3 открываются, и через их коллекторные цепи начинают протекать линейно нарастающие токи по цепи +Е источника питания постоянного така через и параллельных ветвей,, образованных последовательным саединениеи одной первичной обмотки зарядного трансформатора 4 и одной первичной обмотки трансформатора 5 положительной обратной связи по току, Вторичная обмотка зарядного трансформатора 4 подключена к однопалупериоднаиу выпрямителю 6 в такай фазе, чта возникающая на выводах этой обмотки ЭДС в момент открыванил ключей

3 запирает выпрямитель 6, В результате так ва вторичной обмотке зарядного трансформатора в этот момент времени не прот -".ает, и через первичные обмотки зарядного трансформатора

4 про . кает только так намагничивания сердечника этого трансформатора, Такой режим характеризуетсл большой величиной индуктивнасти первичных аб моток зарядного трансформа".îðà 4. В то же время вторичная обмотка трансформатора 5 положительной обратной связи по току нагружена на низкооиный вход 12 сумматора-распределителя импульсов 2, к выходаи 19,1-19.п которого подключены управляющие входы транзисторных ключей 3. Поэтому основная часть напряжения источника . питания постоянного тока в этой последовательной цепи оказывается приложенной к первичным обмоткам зарядного трансформатора 4 и только малая его .асть к первичным обмоткам трансформатора 5 положительной обратной связи по току, поскольку индуктивность первичных обмоток этога трансформатора мала, В .результате этого, токи в указанных параллельных цепях определяются в основном индукз 14 тив пm характером сопротивления первичных обмоток зарядного трансформатора 4 и поэтому линейно насрастают, При этом пропорционально растут магнитные потоки в сердечниках обоих трансформаторов 4 и 5 и, когда величина магнитной индукции в сердечнике трансформатора .5 положительной обратной связи па току достигает насыщения, индуктивность намагничивания era резко падает и, соответственно, падают ЭДС как в первичных так и во вторичной обмотках, что приводит к резкому уменьшению напряже-. ния, подводимого через вход 12 сумматора-распределителя 2, В свою очередь это приводит к оезкаму уменьшению базовых токов транзисторных ключей 3, они выходят из режима насыщения и начинают закрываться. В результате производная по току первичных обмоток трансформаторов 4 и 5 становится отрицательной, и меняют свой знак на противоположный ЭДС в обмотках трансформаторов 4 и 5.

В указанном режиме напряжение обратной полярности через вход 12 сумматора-распределителя 2 импул:сов и выходы 19,1 -19.п прикладывается к управляющим входам транзисторных ключей 3, чта вызывает их форсированное запирание. Одновременно ЭДС во вторичной обмотке зарядного трансформатора 4 отпирает выпрямитель 6, и возникающий скачком линейно уменьшающийся ток вторичной обмотки подзаряжает накопительный конденсатор

7 .до более высокого потенциала. Этот ток создается энергией магнитного поля„ накопленного в магнитапроваде зарядного трансформатора 4, Одновременно энергия магнитного поля трансформатора положительной обратной связи по таку 5 рассеивается в активных элементах сумматора-распределителя импульсов 2. Пс окончании этого процесса трансформаторы 4 и 5 и транзисторные ключи 3 абесточиваются и находятся в ждущем режиме до появления нового запускающего импульса от задающего генератора I.

В результате повторения аписаннаго импульсного процесса с частотой, определяемой задающим генератором 1, напряжение на накопительном конденсаторе 7 пос" îÿííî растет по закону

Б с = Ь Г6 до момента достижения уровня напряжения пробоя коммутирующего

41488 4 разрядника 8, который подключает заряженный накопительный конденсатор 7 к первичной обмотке высоковольтного импульсного трансфбрматора 9. Во вто5 ричной обмотке трансформатора 9 формируется высоковольтный импульс напряжения, который подается через разрядник-обостритель 10 на рентгеновскую трубку 11.

Для обеспечения оптимального алгоритма работы импульсного рентгеновского генератора, кроме перечисленных связей между его элементами необходи)5 ма соблюдение определенных соотношений между параметрами этих элементов.

Стабильность величины средней мощности дозы рентгеновского излучения любого импульсного рентгеновского re2С нератара определяется стабильностью частоты срабатывания коммутирующего разрядника 8, что в свою очередь определяется стабильностью среднего значения мощности„ протекающей по за25 рядной.цепи накопительного конденсатора 7, причем усреднение происходит за время всего цикла зарядки накопительного конденсатора, т.е. за время от начала процесса зарядки полностью

30 разряженного конденсатора до момента срабатывания коммутирующего разрядника 8. В зарядную цепь вторичная обмотка зарядного трансформатора 4 — выпря митель 6 — накопительный конденсатор

7 грактически без потерь передается

ЗЕ вся энергия магнитного поля, запасенного в магнитопроводе зарядного трансформатора 4 к моменту начала обрыва тока в ега первичных обмотках, Вели4а чина этой энергии определяется выражением

I. и мс!кс

W = L — — — — о где I „„,— максимальное значение суммарного тока первичных обмоток; — приведенная величина индуктивнасти первичных обмоток зарядного трансформатора 4, Для линейного режима работы сердечника этого трансформатора имеют место соотношения В „„„, сВ

L = const (I).

Поэтому энергия запасенная в магS нитограводе, пропорциональна квадрату максимального значения суммарного тока, т.е.

W сp = I ллпкс

W л

R

W „- количества витков в первичных обмотках;

R > — магнитные сопротивления соответственно трансформатора положительной обра гной связи по току и зарядного трансформаR мт H

5 1441488 6 ледует что при постоянной

Отсюда сле у при колебаниях напряжения нита ия,дочастоте срабатывания коммутирующего разрядника 8 условие стабилизации положительной обратнои связи го току средней мощности дозы рентгеновского с и первичными и одной вторичной обизлучения импульсного рентгеновского мотками и сумматор-распределитель аппарата выполняется при условии импульсов с двумя вх д ° я вхо ами и и выхо д г W м н гя м дами, которые подключены к транзисторным ключам, причем каждая первичмг НЭ во витков первичной обмотки; R и 1п ная обмотка трансформатора положиЙ, — магнитные сопротивления соот- тельной обратной связи по току посветственно трансформатора 1 положи- ледовательно соединена с однои из пертельной обратной связи и зарядного вичных обмоток зарядного трансформатрансформатора 4, тора, к входам сумматора-распределителя импульсов подключены задающий ф о р м у л а и з о б р е т е н и я генератор и вторичная обмотка трансформатора положительной обратной свя- .

Импульсный рентгеновский генера- эи по току, а отношение количества тор, содержащий зарядный трансформа- витков первичных обмоток трансц ортор с и первичными гальванически раз- 2о матора положительной обратной связи вязанными обмотками, в каждую из ко- по току и зарядного трансформатора торых включен управляемый транзистор- к магнитному сопротивлению этих транный ключ, накопительный конденсатор, сформаторов выбрано из условия подключенный через выпрямитель к вторичной обмотке зарядного трансфор- 25

WTn матора, высоковольтный импульсныи трансформатор, первичная обмотка которого через разрядник соединена с ° где 4 „ и накопительным конденсатором, последовательно включенные разрядник-обо- 3Q стритель и рентгеновскую трубку, подсоединенные к вторичной обмотке высоковольтного импульсного трансформатора, и задающий генератор,.о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности мощности дозы тора, 1441488

Составитель К.Кононов

Редактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 6296/57 Тираж 832 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4