Рентгеновский генератор

 

Сотоэ Советских

Социалистических

Ресттубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и>860356 (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Зая влено 14.12.79 (21) 2852009/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

Н 05 6 1/34

31теудареткенлвй квинтет

СССР ао делам изобретений к открытнй

Опубликовано 30.08.81 Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 30.08.81 (53) УДК 621.386 (088.8) с

О. В. Хмельницкий, В. Н. Твердохлебов, В. С. Городейтсин и В. В. Хмелевский

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕНТГЕНОВСКИЙ ГЕНЕРАТОР ь

Изобретение относится к рентгенотехнике.

Известны малогабаритные рентгеновские генераторы, содержащие высоковольтный трансформатор с первичной обмоткой, вторичной заземленной в средней точке обмоткой и каналь5 ной обмоткой, подключеннои одним концом к одному концу вторичной обмотки, рентгеновскую трубку (1 j.

Недостатком данного генератора является невозможность свободного регулирования

10 анодного напряжения.

Известен рентгеновский генератор, содержа. щий рентгеновскую трубку, высоковольтный трансформатор с совмещенными вторичной на15

K3JlbHoA обмотками, причем вторйчная обмотка заземленным концом подключена к катоду рентгеновской трубки,,средства регулирования анодного напряжения (2 ).

Недостатком этого генератора является невысокая удельная мощность.

Известны рентгеновские генераторы, в которых осуществляют компенсацию изменений анодного тока на трубке с помощью компенсационного трансформатора, включенного в первичную цепь трансформатора накала генератора 13).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является рентгеновский генератор, содержащий рентгеновскую трубку, коммутатор главной цепи, высоковольтный трансформатор с первичной и вторичной, обмотками, регулятор анодного напряжения, включенный в цепь первичной обмотки высоковольтного трансформатора, средства подачи напряжения накала па катод рентгеновской трубки, включающие разделенную на две части накальную обмотку, средняя точка которой подключена к одному выводу катода, средства стабилизации анодного тока при регулировании анодного напряжения, включающие датчик аиодного тока и регулировочный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, связанный со средствами подачи напряжения накала нв катод рентгеновской трубки (4 j.

Однако известный генератор не обеспептвает достаточную точность стабилизации аиодного тока при глубоком регулировании анддного напояжения, 860356

Цель изобретения заключается в повышении точности стабилизации анодного тока при глубоком регулировании анодного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в ренттеновском генераторе, содержащем рентге- 5 новскую трубку, коммутатор главной цепи, высоковольтный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, регулятор анодного напряжения, включенный в цепь первичной обмотки высоковольтного трансформатора, 10 средства подачи напряжения накала на катод рентгеновской трубки, включающую разделенную на две части накальную обмотку, средства стабилизации анодного тока при регулировании анодного напряжения, включающие датчик 15 анодного тока и регулировочный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, в средства стабилизации анодного тока введены . соединенный с датчиком анодного тока фильтр нижних частот, источник опорного напряжения, синхро- го низируемый от сети модулятор импульсов, к входам которого подключены выходы фильтра и источника, генератор высокочастотных импульсов, схема И, к входам которой подключены выходы модулятора и генератора, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом схемы И, а выход подключен к первичной обмотке регулировочного трансформатора, подключенный к вторичной обмотке регулировочного трансформатора полосовой фильтр, 30 соединенный с фильтром выпрямитель и две вентильные схемы, подключенные параллельно к выходу выпрямителя, причем концы накальной обмотки через вентильные схемы подключены к другому выводу катода рентгеновской трубки.

35 о При этом обмотки регулировочного трансформатора и накальная обмотка введены непосредственно в высоковольтный трансформаtop.

На фиг. 1 показана блок — схема рентгенов- 4о ского генератора; на фиг. 2 — схема модулятора импульсов; на фиг. 3 — временные диагуаммы напряжений и тока в генераторе.

Генератор содержит рентгеновскую трубку 1, питаемую от главного трансформатора 2, в 45 состав которого входят первичная главная обмотка 3, вторичная высоковольтная обмотка, заземленная в средней точке и разделенная таким образом на две части 4 и 5, разделенная на две части б и 7 накальная обмотка, средняя 5о точка которой подключена к одному выводу катода рентгеновской трубки 1, первичную 8 и вторичную 9 регулировочные обмотки, образующие по существу регулировочный трансформатор. К вторичной регулировочной 9 обмотке 55 подключен полосовой фильтр 10 с выпрямителем 11, выход которого соединен с управляющими входами параллельно включенных вентильных схем 12 и 13. Через вентильные схемы 12 и 13 концы накальной обмотки 6 и 7 подключены к другому выводу катода рентгеновской трубки 1.

К первичной главной обмотке 3 трансформатора 2 через коммутатор 14 главной цепи подключен регулятор 15 анодного напряжения.

В цепь заземления средней точки вторичной высоковольтной 4 и 5 обмотки включен датчик 16 анодного тока, к которому подключен фильтр 17 нижних частот. Выход фильтра 17 подключен к одному входу модулятора 18 импульсов, к другому входу которого подключен выход источника 19 опорного напряжения Синхронизация работы модулятора 18 осуществляется от сети. В схему также введены генератор 20 высокочастотных импульсов и схема И 21, к входам которой порключены выходы модулятора 18 и генератора 20. Выход схемы И 21 соединен с входом усилителя 22 мощности, выход которого подключен к первичной регулировочной 8 обмотке трансформатора 2..

Модулятор 18 импульсов содержит схему

23 сравнения, синхронизирующий выпрямитель

24, последовательно соединенный с ним генератор 25 пилообразного напряжения, и компаратор 26, входы которого соединены с выходами схемы 23 сравнения и генератора 25 пилообразного напряжения.

Схема генератора представляет собой замкнутую импульсную систему стабилизации анодного тока рентгеновской трубки. Сигнал анодного тока с датчика 16 через фильтр 17, выделяющий постоянную составляющую, пропорциональную среднему значению анод ого тока, подается на инверсный вход модулятора 18 импульсов.

На прямой вход модулятора подаетсй опорное напряжение от источника 19 опорного напряжения. Модулятор 18 импульсов представляет собой фазосдвигающее устройство, положение переднего фронта выходного импульса 0к которого относительно нулевой фазы напряжения сети Ос зависит от величины сигнала разности на выходе схемы 23 сравнения. Схемы таких модуляторов известны и применяются в конденсаторных рентгеновских аппаратах с тиристорным регулированием напряжения главной цепи. Особенность данного модулятора заключается в том, что на выходе компаратора

26 отсутствует устройство формирования "узких" импульсов (например, дифференцирующая цепочка), обеспечивающее экономичный запуск тиристоров, в данном случае "широкий" импульс является необходимым, поскольку он служит для управления вентильными схемами

12 и 13, выполненными на составных транзисторах. Выпрямитель 24 и генератор 25 вылолня860356 зировать дозу излучения).

45 ют функции синхронизации и задания линейного закона изменения модулируемой фазы.

На выходе схемы U 21 формируются пачкивысокочастотных импульсов О Ч, длительность которых определяется модулятором 19, а частота заполнения — генератором 20. Через усилитель 22 последовательность пачек высокочастот. ных импульсов с частотой 100 Гц подается в первичную регулировочную обмотку 8 трансформатора 2. Частота заполнения пачки импульсами о составляет 50 — 100 кГц. Высокочастотная составляющая наводится во всех обмотках трансформатора 2, но выделяется через полосовой резонансный фильтр 10 только с вторичной регулировочной обмотки 9.

Практически на выходе фильтра 10 формируются пачки высокочастотных импульсов, аналогичные пачкам О,, с выхода схемы И 21, но большей амплитуды, с небольшим уровнем модуляции, частотой питания главной цепи

50 Гц. Полученные пачки выпрямляются высокочастотным выпрямителем 11 с фильтруюшим конденсатором (не показан) и в виде прямоугольных импульсов, аналогичных импуль сам U, с выхода модулятора 18 подаются параллельно на управляющие входы вентильных схем 12 и 13. Накальные обмотки 6 и 7 совместно с вентильными схемами 12 и 13 образуют двухтактный управляемый выпрямитель, нагрузкой которого является накальный катод рентгеновской трубки 1. Изменение тока накала происходит посредством фазового сдвига пачки импульсов относительно нулевой фазы напряжения сети и, следовательно, изменения времени открытого состояш я венпшей 12 и 13. В качестве управляемых вентилей применены мощные составные транзисторы, каждый из которых последовательно соединен с диодом.

Применение составных транзисторов обусловлено возможностью расширения частотного 4О диапазона генератора 20 ло сравнению, например, с тиристорным вариантом выполнения вентильных схем 12 и 13.

Полосовой фильтр 10 выполнен в виде маломощного резонансного трансформатора, собранного на одном ферритовом кольце.

Резонансный фильтр позволяет повысить коэффициент передачи высокой частоты на вход выпрямителя 11. В схеме применен маломощный высокочастотный выпрямитель 11 в интегральном исполнении КД 906 весом около 0,6 г.

В качестве регулятора 15 напряжения может применяться любое иэ известных устройств регулирования переменного напряже- 55 ния, принятых к рентгенотехнике.

Каждая из обмоток 6 и 7 рассчитана на половину номинальной мощности цепи накала, так что выполнение накальной обмотки допол6 нительной в виде двух частей практически не изменяет размеры трансформатора 2 по сравнению с вариантом, когда используется единая накальная обмотка.

Предлагаемая схема рентгеновского генератора испытания на макете, при испытаниях глубина регулирования анодного напряжения соста вила 25 — 100%. Погрешность стабилизации среднего значения анодного тока не превышала

2%. Для сравнения можно отметить, что в аппарате "APMAH — Г при изменения напряжения питающей сети на 10%, анодный ток изменяется пони íà 100 o (поэтому в аппарат введено реле миллиамперсекунд, позволяющее стабилиОтличие схем с различной инерционностью цепи накала заключается в динамических свойствах, Особенно это заметно при включении системы. Динамика системы связана также с частотной характеристикой ФНЧ 17.

Процесс трансформации напряжения высокой частоты в главном трансформаторе предлагаемого устройства достаточно сложен. Индуктивная связь между обмотками 8 и 9 может осуществляться как через магнитопровод трансформатора, так и за счет электромагнитной связи по воздуху (воздушный трансформатор).

Высокочастотньш магнитный поток и сердечнике модулируется низкочастотным потоком холостого хода, создаваемым обмоткой 3. В тех интервалах времени, где поток холостого

1 хода достигает максимума, высокочастотный поток уменьшается. Эта картина наблюдается на экране осциллографа. Результаты проведенных экспериментов позволяют сделать вывод, что более эффективно передавать высокую частоту по воздуху. В этом случае наблюдается слабая зависимость коэффициента передачи от процессов, происходящих в магнитопроводе главного трансформатора на низкой частоте.

Электромагнитная связь обмоток 8 и 9 по воздуху обеспечивается при их определенном конструкппшом размещении и в определенном частотном диапазоне. Так в испытанных макетах обмотки 8 и 9 располагались друг над другом и ширина каждой из этих обмоток составляла не более 10 — 15% Or ширины низкочастотных обмоток. В этом случае наблюдалась слабая экранировка высокочастотных обмоток ниэкочастоп ыми. На холостом ходу обмотки

9 трансформация с обмотки 8 осуществлялась на частоте до 200 кГц.

При трансформации высокой частоты по воздуху коэффициент передачи существенно зависит от нагрузки обмотки 9. Для обеспечения ее режима близко к холостому ходу, в качестве управляемых вентилей выбраны сос8603

25 тавные транзисторы, цепь управления которых практически не потребляет мощности, I

С целью защиты электроды транзисторов были шунтированы сопротивлениями величиной

50 кОм и конденсаторами 10000 пФ. Повреждения транзисторов из-эа воздействия статического электричества не наблюдалось.

Мощность потребления цепью базы транзистора не превышала 0,02 Вт.

Предлагаемый рентгеновский генератор позволяет стабилизировать аноцный ток рентгеновской трубки при глубоком регулировании анодного напряжения, используя один главный трансформатор 2. Использование генератора позволяет расширить эксплуатационные возможности1 рентгеновских аппаратов, которые в настоящее время работают только на одном значении анодного напряжения, а также повысить удельную мощность аппаратов, работающих в широком диапазоне, но содержащих накальный трансфор- 2о мат ор.

Формула изобретения

1. Рентгеновский генератор, содержащий рентгеновскую трубку, коммутатор главной цепи, высоковольтный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, регулятор анодного напряжения, включенный в цепь первичной зо обмотки высоковольтного трансформатора, средства подачи напряжения накала на катод рентгеновской трубки, включающие разделенную на две части накальную обмотку, средняя точка которой подключена к одному выводу катода, средства стабилизации анодного тока ери регулировании анодного напряжения, включающие датчик анодного тока и регулировочный трансформатор с первичной и вторичной

56; 8 обмотками, связанный со средствами подачи напряжения накала на катод рентгеновской трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения .точности стабилизации анодного тока при глубоком регулировании анодного напряжения, а средства стабилизации анодного тока введены соединенный с датчиком анодного тока фильтр нижних частот, источник опорного напряжения, синхронизируемый от сети модулятор импульсов, к входам которого подключены выходы фильтра и источника, генератор высокочастотных импульсов, схема И, к входам которой подключены выходы модулятора и генератора, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом схемы И, а выход подключен к первичной обмотке регулировочного трансформатора, подключенный к вторичной обмотке регулировочного трансформатора полосовой фильтр, соединенный с фильтром выпрямитель и две вентильные схемы, подключенные параллельно к выходу выпрямителя, причем концы накальной обмотки через вентильные схемы подключены к другому выводу катода рентгеновской трубки.

2. Генератор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что обмотки регулировочного трансформатора и накальная обмотка введены непосредственно в высоковольтный трансформатор, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Байза К.и др Рентгенотехника.

АН Венгрии, Будапешт, 1973, с. 116 — 117.

2. Выложенная заявка ФРГ Р 1564093, кл. 21 g 20/03, опублик. 1970.

3. Шмелев В. К. Рентгеновские аппараты.

М., "Энергия", 1973, с. 318 — 319.

4. Блинов Н. Н. и др, Рентгенодиагностические аппараты. М., "Медицина", 1976, с. 159—

160 (протопш).

860356

Составитель К. Кононов

Техред А. Aq

Корректор М. Шарашн

Редактор С. Юско

Подписное м НПН "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 757б/32 Тираж 889

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5