Рентгеновский аппарат

 

Изобретение относится к области рентгенотехники, а более конкретно - к рентгеновским аппаратам малой мощности с высокочастотным преобразованием в главной цепи. Сущность: аппарат содержит последовательно включенные источники постоянного напряжения, автономный инвертор тока, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, измерительный делитель напряжения и рентгеновскую трубку, блок управления инвертором, блок накала, задатчики уставок высокого напряжения и тока накала рентгеновской трубки, блок сравнения. При этом блок накала подключен к катоду рентгеновской трубки, а к одному входу блока сравнения подключен вывод измерительного делителя напряжения. Кроме того, аппарат содержит последовательно соединенные дроссель и управляемый коммутирующий элемент, блок управления коммутирующим элементом с рабочим и тактовыми выходами, таймерный блок и блок переключения уставок высокого напряжения. При этом дроссель и управляемый коммутирующий элемент включены параллельно первичной обмотке высоковольтного трансформатора. Выходы блока управления инвертором дополнительно подключены к тактовым входам блока управления инвертором. К второму входу блока сравнения подключен выход блока переключения уставок высокого напряжения, к входам которого подключены выход задатчика уставки высокого напряжения и выход таймерного блока. Выход блока сравнения подключен к рабочему входу блока управления коммутирующим элементом. По меньше мере, один выход блока управления инвертором подключен к входу таймерного блока. Технический результат: стабилизация спектральных характеристик излучения маломощных аппаратов. 5 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники, а более конкретно - к рентгеновским аппаратам малой мощности с высокочастотным преобразованием в главной цепи.

Изобретение может быть использовано в портативной аппаратуре специального назначения.

Известен рентгеновский аппарат с высокочастотным преобразованием в главной цепи, содержащий последовательно соединенные сетевой выпрямитель с фильтром, инвертор, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель с фильтром, измерительный блок и рентгеновскую трубку, блок накала, блок управления инвертором, а также блок регулирования тока накала и высокого напряжения на рентгеновской трубке, входами соединенный с выходами измерительного блока, а выходами - с входами блока накала и блока управления инвертором [1].

Наиболее близким техническим решением является рентгеновский аппарат, содержащий последовательно включенные источник постоянного напряжения, автономный инвертор тока, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, измерительный делитель напряжения и рентгеновская трубка, блок управления инвертором, блок накала, задатчики высокого напряжения и тока накала, блок сравнения, к входам которого подключены выходы измерительного делителя напряжения и задачника высокого напряжения, а выход которого подключен ко входу блока накала [2].

Общим достоинством рентгеновских аппаратов с высокочастотным преобразованием в главной цепи являются их малые габариты и вес.

Достоинством рентгеновского аппарата с автономным инвертором тока является возможность более полного использования энергии источника постоянного напряжения без уменьшения высокого напряжения на рентгеновской трубке за счет регулирования тока накала, что обусловлено характеристикой инвертора данного типа. Это важно в маломощных рентгеновских аппаратах, в частности в аппаратах с источниками постоянного напряжения накопительного типа.

Вместе с тем, при малой мощности рентгеновских аппаратов указанного типа, возникает ряд специальных задач получения высокоинформативного изображения с минимальной экспозиционной дозой.

Цель изобретения - стабилизация спектральных характеристик излучения маломощных рентгеновских аппаратов.

Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, что в рентгеновский аппарат, содержащий перечисленные выше функциональные блоки, дополнительно введены последовательно соединенные дроссель и управляемый коммутирующий элемент, блок управления коммунирующим элементом, таймерный блок и блок переключения уставки высокого напряжения. При этом дроссель и управляемый коммутирующий элемент включены параллельно первичной обмотке высоковольтного трансформатора, к тактовым входам блока управления коммутирующим элементом подключены выходы блока управления автономным инвертором тока, а к его входу подключен выход блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока переключения установки высокого напряжения, к входам которого подключены выходы задатчика высокого напряжения и таймерного блока, вход которого соединен по меньшей мере с одним из выходов блока управления инвертором.

Такая совокупность признаков позволяет использовать имеющийся в автономный инверторах тока начальный выброс напряжения и создать в начале экспозиции регулируемую по высоте и длительности ступеньку напряжения, которая, как показали результаты, обусловливает более четкую "прорисовку" контуров между элементами различной плотности в получаемом изображении и тем самым повышает информативность изображения без увеличения времени экспозиции.

Заявителю и авторам не известно использование совокупности отличительных признаков заявленного технического решения в других объектах техники с достигаемым в данном случае результатом, в силу чего они считают предложенное техническое решение соответствующим критерию изобретения "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняют фиг.1-5, на которых показаны блок-схема рентгеновского аппарата (фиг.1), структурная схема блока управления коммутирующим элементом (фиг.2), структурная схема таймерного блока (фиг.3), структурная схема блока переключения уставки высокого напряжения (фиг.4) и диаграммы напряжений на рентгеновской трубке во время экспозиции (фиг.5).

Рентгеновский аппарат содержит последовательно включенные источник 1 постоянного напряжения, например сетевой выпрямитель с фильтром, автономный инвертор тока 2, высоковольтный трансформатор 3, высоковольтный выпрямитель 4 (с фильтром), измерительный делитель 5 напряжения и рентгеновскую трубку 6, блок 7 управления инвертором 2, блок 8 накала, блок 9 задатчиков высокого напряжения и тока накала, последовательно соединенные дроссель 10 и управляемый коммутирующий элемент 11, например из встречно-параллельно включенных тиристоров, блок 12 управления коммутирующим элементом 11, к тактовым входам которого подключены выходы блока 7 управления инвертором 2, блок 13 сравнения, блок 14 переключения уставки высокого напряжения и таймерный блок 15.

Блок 12 управления коммутирующим элементом 11 содержит элемент ИЛИ 16, входы которого являются тактовыми входами блока 12, генератор 17 пилообразного напряжения (ГПН) с сигнальным выходом, сумматор 18, один вход которого является рабочим входом блока 12, подключенным к выходу блока 13 сравнения, и компаратор 19, к входам которого подключены выходы ГПН 17 и сумматора 18.

Таймерный блок 15 содержит схему 20 переброса, запускаемую импульсом с блока 12 управления инвертором 2, и счетчик 21 с регулируемым пределом счета, запускаемый по сигналу схемы 20 переброса и имеющий счетный вход, на который поступают импульсы с блока 12 управления инвертором 2.

Блок 14 переключения уставки высокого напряжения содержит дифференциальный усилитель 22, управляемый переключатель 23 и регулируемый источник 24 опорного напряжения (ИОН). На один из входов усилителя 22 поступает управляющий сигнал с блока 15, а на другой (инвертирующий) вход через переключатель 23 - напряжение уставки.

Рентгеновский аппарат работает следующим образом.

По сигналу "пуск" блок 7 управления инвертором 2 начинает подавать управляющие импульсы на тиристоры этого инвертора 2. Одновременно импульсы с выходов блока 7 поступают на вход элемента ИЛИ 16 блока 12 управления коммутирующим элементом 11 и вход таймерного блока 15. В блоке 14 в начальный момент переключатель 23 находится в положении, показанном на фиг.4. При этом напряжение уставки с элемента 24 на инвертирующий вход дифференциального усилителя 22 не поступает. На вход блока 13 сравнения поступает сигнал, соответствующий полной уставке высокого напряжения с блока 9. Начальный импульс, пришедший с выхода блока 7 управления, вызывает переключение схемы 20 переброса таймерного блока 15, включается счетчик 21, на счетный вход которого также поступают импульсы с блока 7. Поскольку инвертор 2 управляется на фиксированной частоте, то количество подсчитанных счетчиком 21 импульсов однозначно соответствует времени, прошедшему с начала счета.

Блок 13 сравнения формирует сигнал отключения действующего на рентгеновской трубке 6 высокого напряжения от величины уставки высокого напряжения. Этот сигнал поступает на инверсный вход сумматора 18 блока 12 управления коммутирующим элементом 11, на выходе которого формируется разностный сигнал между указанным сигналом и амплитудной величиной сигнала с ГПН 17, поступающего на другой вход сумматора 18 с выхода ГПН 17. ГПН 17 работает синфазно с блоком 7 управления инвертором 2 благодаря элементу ИЛИ 16, вырабатывающему сигналы в моменты поступления на любой из его входов импульсов с выхода блока 2. Напряжение с выхода ГПН 17 поступает на один из выходов компаратора 19, в котором в момент наступления равенства между сигналами с выходов сумматора 18 и ГПН 17 генерируется сигнал, открывающий коммутирующий элемент 11. Последний подключает к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 3 дроссель, и происходит изменение электромагнитных параметров первичной цепи трансформатора. Длительность подключения дросселя 10 задана временем от указанного момента равенства сигналов с выхода сумматора 18 и ГПН 17 до момента окончания периода пилообразного напряжения, задаваемого выходными сигналами элемента ИЛИ 16. Таким образом, осуществляется стабилизация напряжения на уровне уставки с выхода блока 9.

Стабилизация напряжения на уровне уставки с выхода блока 9 осуществляется в течение времени t ст (фиг.5), которое задается пределом счета счетчиком 21 импульсов с выходов блока 7 управления инвертором 2. По достижении этого предела счета счетчик 21 срабатывает и переводит переключатель 23 в положение, при котором к инверсному входу дифференциального усилителя подключен ИОН 24. В результате сигнал на выходе дифференциального усилителя уменьшается на величину δИ уст (фиг.5). Далее работа схемы осуществляется аналогичным образом, но при стабилизации уменьшенной величины высокого напряжения на трубке.

По окончании времени экспозиции, задаваемом, например, с помощью реле экспозиции, происходит выключение блока 2 управления инвертором и переброс схемы 20 в исходное состояние.

Наличие регулируемой по величине и длительности ступеньки напряжения в начале экспозиции позволяет получить снимки с лучшей "прорисовкой" контуров элементов внутренней структуры объектов, что, по мнению авторов, обусловлено зависимостью контрастности получаемого изображения от величины высокого напряжения на рентгеновской трубке и временным характером накопления информации на рентгеновской пленке. Кроме этого, осуществляется стабилизация высокого напряжения на уровне уставки напряжения, и, соответственно, с изменением последней имеется возможность регулирования высокого напряжения в широком диапазоне.

Источники информации

1. Выложенная заявка ФРГ № 2128248, 21g 20/01, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 1206977, H05G 1/32, 1984.

Формула изобретения

Рентгеновский аппарат, содержащий последовательно включенные источник постоянного напряжения, автономный инвертор тока, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, измерительный делитель напряжения и рентгеновскую трубку, блок управления инвертором, блок накала, подключенный к катоду рентгеновской трубки, задатчики уставок высокого напряжения и тока накала рентгеновской трубки, блок сравнения, к одному входу которого подключен вывод измерительного делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью стабилизации спектральных характеристик излучения маломощных аппаратов, введены последовательно соединенные дроссель и управляемый коммутирующий элемент, блок управления коммутирующим элементом с рабочим и тактовыми входами, таймерный блок и блок переключения уставок высокого напряжения, причем дроссель и управляемый коммутирующий элемент включены параллельно первичной обмотке высоковольтного трансформатора, выходы блока управления инвертором дополнительно подключены к тактовым входам блока управления инвертором, к второму входу блока сравнения подключен выход блока переключения уставок высокого напряжения, к входам которого подключены выход задатчика уставки высокого напряжения и выход таймерного блока, выход блока сравнения подключен к рабочему входу блока управления коммутирующим элементом и, по меньшей мере, один выход блока управления инвертором подключен к входу таймерного блока.

РИСУНКИ