Рентгеновский генератор

ИСАНИЕ БРЕТЕНИЯ оюз СоветскихоцналнстнческнхРеспубликБюллетень Ю 53) УДК 621. 386 (088 8) Дата опубликования описания 28,01,80(54) РЕНТГЕНОВСКИЙ ГЕНЕРАТОР Однако хотя такие схемы обеснечивают высокую степень стабилизации анод- ного напряжения, они обладают недостаточно широким интервалом регулирования.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является рентгеновский генератор, содержаций рентгеновскую трубку, электронный прерыватель, высоковольтный транс 1 юрматор, высоковольтный выпрямитель с емкостиым фщьтром ца выходе, источник опорного напряжения, измерительный делитель напряжения высоковольтного выпрямителя, схему сравнения напряжений.В этой схеме электронный коммутатор является динамическим сопротивлением первичной цепи, изменение которого производится методом частотно-импульсной модуляции напряжения на высоковольтном трансформаторе. Такое технц еское решение позволяет увеличить бьстродействи регулирования напряжения ца высокой стороне и осушествить его стабилцз;пио а также улучшить фильтрацию этого 15 Изобретение относится к области рентгенотехники, а более конкретно - к устройствам высоковольтного питания рентгеновских аппаратов со средствами стабилизации анодного напряжения.Известны рентгеновские генераторы с источником питания постоянного напряжения, выполненным в виде высокочастотного преобразователя и содержащим либо высокочастотный повышаюший транс 10 форматор, либо каскадный умножитель напряжения ГЦ и Г 2,Однако эти генераторы имеют ограниченную мо 1 иность,Известны рентгеновские генераторыс электронной стабилизацией высокогонапряжения, содержашие измерительныйделитель напряжения, сигюл которогоиспользуется для сравнения с эталонным напряжением в схеме сравнения,выходной сигнал которой через электронное устройство воздействует ца управляющий элемент 31 вердохлебов и В. И, Гордон3 7 напряжения по мер его регулироваеия. Это происходит вследствие увеличения частоты релейной следящей системы, т,е, частоты частото-.импульсной модуляции, по мере уменьшения анодного напряжения, так как по сравнению с максимальным резкимом появляется энергетический запас. Частота коммутаций прае= тически может увеличиваться при полном регулировании напряжения в несколько раз, так как она ограничена и полосой пропускания главного трансформатора и переходными процессами в главной цепи Е,4,1 .Однако при ляксимальньех анодных напряжениях и, следовательно, максимальной МОШНОСТИ ЧЯСТОТЯ КОММУТЯЦИй НЕ может превышать частоту сети, и может увеличиваться только по мере уменьшения яподпого напряжения, достигая маессимяльОЙ величины 7 я мпнимальпых анодных еаеерязкееееях. Именно в этих режимах за счет частотно:-цмпульспой модуляции происходит дополнительно подавление пульсалй, Тем не менее, частота частотно- импульсной модуляции все равно остается низкой. Таким образол в известном устройстве имеет местс ееезявОлеезеОсть подавееееия пульсаций аподиого ееазряелеля в зависимости от ЕГ 7 З ВЕЗ ЦЧПЛПЦееь изобретеня -: повышение степени стабзилцзаееии мгновенного значения анодного напряжения в широком дцапазо= не колебаиий Янодного напряжения,Это достигается тем, что генератор СОДЕЗЖЦТ ДОПОЛНИТЕ;ЕЬПЬй ДЯТЧИК ЯНОДНОГО тока схему упрявпе 7 ля с пиротеоим пульспой модуляцией, соединенную с указанным датчиком и измерительным делителем напрякеееия, высоко астотный генератор, умножитель напряжения, выход которого подкзпочен последовательно с выходом высоковольтного выпрямителя, Прц этом схема управления с шцротноимпульсной модуляцией содержит фильтр верхних частот, пиковый детектор, схему сравееепия, входы которой соединены с пиковым детектором и измерительным делителем напряжения, широтно-импульсный .модулятор, Высокочастотный генератор образовяй источником постоянного тока, электронным прерывателем, к кс- торому подсоединен широтно-импульсный модузеятор, высокочастотным сглаживаюнеелм фильтром, инвертором и высокоастотпым повышающим трансформы ором Высокочастотный сглаживаощий фильтр имеет полосу. Пропускания в области низ 5 10 15 зо 25 ЗО 35 40 45 0 55 ких частот не менее максимаьой частоты коммутации первого электронного прерывателя.На фиг. 1 представлена функциональная схема рентгеновского генератора;на фиг. 2 - эквивалентная электрическая схема, поясняощая принцип работы аппарата.Рентгеновский генератор содержит . электронный прерыватель 1, высоковольтный трансформатор 2, высоковольтный выпрямитель с емкостным фильтром на выходе 3, источник опорного напряжения 4, измерительный делитель анодного напряжения 5, схему сравнения напряжения 6, рентгеновскую трубку 7, источнепл постоянного напряжения 8, второй электронный прерыватель 9, высокочастотный сглаживающий фильтр 10, инвертор 11, повышающий высокочастотный трансформатор 12, умножитель напрязкения 13, датчик анодного тока в виде изме= рительного резистора 14, фильтр верхних частот 15 пиковьей детектор 16, схему сравнения 17 и широтно-импульсный модулятор 18. Рентгеновский генератор представляет собой двухконтурную систему автомати ческого регулирования, схематично изображенную на фиг. 2. В первом контуре происходит стабилизация напряжения и подавление пульсаций на выходе низкочастотного генератора 19. Этот контур состоит из низкочастотного генератора 19, датчика напряжения 20 этого генератора, схемы управления 21 и представляет собой релейную следящую систему с частотно-импульсной модуляцией. В этом контуре преобразовывается основная мощность рентгеновского аппарата. Второй контур образован датчиком анодного тока 22, схемой управления 23 с.широтно- импульсной модуляцией и высокочастотным генератором 24, напряжение которого, преобразованное умножителем напряжения 13, представляет собой уже низкочастотное переменное напряжение, изменяющееся в соответствии с законом изменения пульсаций в низкочастотном генераторе 19. Низкочастотный генератор 19 и умножитель напряжения 13 включены последовательно, так что выходное напрязкение умножителя 7-1 всегда компенсирует низкочастотные пульсации генератора 19 и на рентгеновской трубке 7 имеется практичзски постоянное анодное напряжеееие ил711 35 Дополнительный контур работает следуюшим образом,С делителя анодного напряжения 5 через фильтр верхних частот 15 пропускается переменная составляющая напряжения 5 выпрямителя 3 (генератора 19). Выпрямленная и отфильтрованная в пиковом детекторе 16 эта составляющая уже в виде постоянного напряжения, равного амплитуде переменной составляющей, пода ется на вход схемы сравнения 17 в качестве задающего сигнала. На другой вход схемы сравнения 17 подан сигнал с датчика анодного тока 14, пульсации напряжения на котором пропорциональ ны пульсациям анодного тока трубки. Поскольку в данном генераторе стабилиза ция напряжения и грубая фильтрация осуществляется в одном контуре, а дополнительная фильтрация - в другом, име 20 ,. ется однозначная связь между пульсациями напряжения выпрямителя 3 и пульсациями анодного тока трубки 7. Отработка пульсаций анодного тока произво 25 дится путем ликвидации пульсаций анод ного напряжения на трубке 7. Со схемы сравнения 17 сигнал рассогласования подается на широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 18, коэффициент заполнения30 которого может измениться от 0 до 1 в зависимости от сигнала управления со схемы 17. Пропорционально коэффициенту заполнения ШИМ 18 будет изменяться постоянное напряжение на выходе высокочастотного сглаживаюшего фильтра 10, и, соответственно, на клеммах питания преобразователя частоты - инвертора 11. Частота широтно=импульсного модулятора равна 12 кй, частота инвертора - 8 кГц. Высокочастотный трансформатор 12 повышает напряжение от 150 В до 4 кВ, затем это напряжение умножается четырехкаскадным умножителем напряжения 13 до 15 кВ при45 максимальной нагрузке 1 д п, = 10 мА. Высокочастотная пульсация .на выходе умножителя при его максимальной нагрузке жставляет не более 5%, т.е. 750 В. Напряжение на умножителе напряжения 13 отрабатывается схемой обратной связи за счет д 1 шамического изменения коэффициента заполнения широтно-импульсного модулятора в соответствии с законом изменения пульсаций на выпрямителе 3. Высокочастотный сглаживаюший фильтр 10 должен полностью подавлять высокочастотный сигнал с прерывателя О на частоте 12 кГц и обладать полосой проз 708 6рачности в области низких частот, т.е. на частоте пульсаций выпрямителя 3, равной удвоенной частоте коммутаций электронного прерывателя 1, При однофазном питании аппарата напряжением промышленной частоты 50 Гп частота частотно-импульсной модуляции не превышает как правило 200-400 Гц во всем диапазоне изменения анодного напряжения. Ее можно еше уменьшить, полностью возложив подавление пульсаций на,дополнительный контур даже в области низких анодных напряжений,Данная конструкция генератора пози ляет снизить пульсации анодного напряжения, увеличив при этом мощность дозы излучения и сузив его спектр.Проведенные экспериментальные исследования подтвердили преимушества данно го генератора. При максимальном режиме, .т,е. при .О = 100 кВ и 1 й = 10 мА, пульсация анодного напрюкения имеет величину менее 1% при пульсации на высоковольтном генераторе равной 12%, Это позволяет увеличить мощность дозы излучения почти на 30%, Размер и масса высоковольтного генератора остаются неизменными, так как высоковольтная часть дополнительного контура имеет ничтожно малые размеры: повышающий трансформатор имеет конструктивный объем 80 см и массу 60 г, умиожитель напряжения- объем 60 см 3 и массу 60 г, в то время как конструктивный объем высоковольтного генератора составляет 40 дм, а его масса - 70 кГ. Источник постоянного напряжения, инвертор, электронный прерыватель и высокочастотный фильтр очень незначительно изменяют размеры и массу пульта управления, так как их мошность мала. Высокая рабочая частота фильтра - 12 кГц - также позволяет сделать его малогабаритным. Формула изобретенич 1. Рентгеновский генератор, содержаший рентгеновскую трубку, электронный прерыватель, высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель с емкостным фильтром на выходе, источник опорного напряжения, измерительный делитель напряжения высоковольтного выпрямителя, схему сравнения напряжений, отличаюшийся тем,что,с целью повышения степени стабилизации мгновенного значения анодного напряже7 7117 ния в широком диапазоне колебаний анод- ного напряжения, он содержит дополнительный датчик анодного тока, схему управления с широтно-импульсной модуляцией, соединенную с указанным датчиком и измерительным делителем напряжения, высокочастотный генератор, умно- житель напряжения, выход которого подключен последовательно с выходом высоковольтного выпрямителя. о2, Рентгеновский генератор по п, 1, отличающийся тем,что схема управления с широтно-импульсной модуляцией содержит фильтр верхних частот, пиковой детектор, схему сравнения,15 входы которой соединены с пиковым детектором и измерительным делителем напряжения, широтно-импульсный моду. лятор, а высокочастотный генератор образован источником постоянного тока электронным прерывателем, к которому подсоединен широтно-импульсный модуля 08тор, высокочастотным сглажиьзошим фильтром, инвертором и высокочастотным повышающим трансформатором.3, Рентгеновский генератор по и. 2, о т л и ч.а ю ш и й с я тем, что высокочастотный сглаживающий фильтр имеет полосу пропускания в области низких частот не менее максимальной частоты коммутации первого электронного прерывателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Выложенная заявка ФРГ2128248,кл, 2120/01, опублик. 1973,2, Выложенная заявка ФРГ2444193,кл. Н 05 С 1/12, опублик, 1975.3. Шмелев В. К. "Рентгеновские аппараты М., "Энергия, 1973,с, 171-173.4. Заявка Франции % 2208267, кл.Н 05 б 1/30, опублик. 1974 (прототип),. Кононовндрейко Корре кто карен е илиал ППП фПатентф, г. Ужгород, п. Пр СоставительРедактор А. Виноградов Техред О. АЗа каэ 9029/43 Тираж 885 БНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушска