СХЕМА ПРЯМОГО УПРАВЛЕНИЯ АНОДНЫМ ТОКОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ С МОНОПОЛЯРНЫМ ИЛИ БИПОЛЯРНЫМ ПИТАНИЕМ ПОСРЕДСТВОМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА СЕТКИ Российский патент 2025 года по МПК H05G1/34 

Объектом настоящего изобретения, как указано в его названии, является схема для прямого управления анодным током рентгеновской трубки с холодным катодом посредством автоматического регулирования тока сетки.

Настоящее изобретение характеризуется особой конструкцией и конфигурацией каждого элемента, входящего в схему управления, где можно управлять током рентгеновского анода (IA) посредством замкнутого контура управления, в котором сигнал обратной связи, который прямо пропорционален анодному току (IA), используется для автоматического регулирования тока сетки (IG) рентгеновской трубки.

Таким образом, мы избавляемся от необходимости калибровать и/или характеризовать зависимость анодного тока (IA) от тока сетки (IG). Анодный ток (IA) является фундаментальным параметром, который необходимо контролировать с большой точностью, поскольку он отвечает за количество рентгеновских фотонов, испускаемых анодом трубки.

Благодаря характеристикам схемы достигается большая точность и стабильность излучения, излучаемого в течение всего срока службы рентгеновской трубки, без необходимости проведения периодических повторных калибровок из-за изменений характеристик рентгеновской трубки, возникающих в результате ухудшения ее качества при ежедневном использовании, поскольку указанное ухудшение компенсируется замкнутым контуром управления схемы по настоящему изобретению.

Следовательно, настоящее изобретение относится к области применения рентгеновских аппаратов и, в частности, аппаратов с холодным катодом.

Предпосылки создания изобретения

Из уровня техники известно, что энергия рентгеновского излучения зависит от напряжения, приложенного между анодом и катодом, в то время как величина излучения зависит от тока анода, а также от времени воздействия.

В настоящее время разрабатываются рентгеновские трубки с холодным катодом или катодом с температурой окружающей среды, которые отличаются от термоэмиссионных трубок, в которых для нагрева катода и испускания электронов к аноду требуется нить накаливания. С помощью этой новой технологии холодного катодирования управление электронной эмиссией осуществляется с помощью катода (при комнатной температуре), образованного рядом углеродных нанотрубок, в котором между катодом и анодом размещена сетка. Между сеткой и катодом создается электрическое поле, достаточно сильное для извлечения электронов, которые притягиваются и ускоряются анодом. Электроны, воздействующие на анод, вызывают высвобождение рентгеновских фотонов, которые испускаются анодом с энергией, определяемой напряжением, приложенным между анодом и катодом. Чтобы контролировать количество электронов, попадающих на анод, необходимо контролировать электрическое поле между сеткой и катодом.

На современном этапе известны следующие патентные документы:

US 2020367350 A1, в котором раскрыты устройство управления рентгеновской трубкой и способ управления рентгеновской трубкой.

US 2012286692 A1, в котором раскрыта система для регулирования источника электронов.

CN 109068468 B, раскрывающий изобретение, где описан встроенный источник рентгеновского излучения с полевой эмиссией.

На Фиг. 1 показана схема рентгеновского аппарата с холодным катодом, в котором рентгеновская трубка имеет монополярный источник питания, включает анод (A) и катод (K), образованный рядом углеродных нанотрубок и расположенный напротив анода (A), между которыми помещена сетка (G), между анодом (A), катодом (K) и источником питания (KV) имеется первый контур. На Фиг. 1a показана та же трубка, в данном случае с биполярным источником питания, половина напряжения которого обеспечивает питание анода (A), а другая половина напряжения - питание катода (K), причем центр обоих источников соединен с землей, чтобы уменьшить напряжение в изоляции самого источника и рентгеновской трубки по отношению к земле. Существует также второй контур, образованный сеткой (G), катодом (K) и источником питания (V), который может управляться напряжением или током. Оба контура имеют общую секцию, так что анодный ток (IA) протекает через первый контур, а ток сетки (IG) протекает через второй контур, в то время как ток IA+IG протекает через общую секцию.

На Фиг. 2 представлен график, показывающий, что анодный ток (IA) изменяется линейно по отношению к току сетки (IG), а на Фиг. 3 показано, что зависимость анодного тока (IA) и тока сетки (IG) от напряжения сети (VG) является экспоненциальной, поэтому управление анодным током (IA) через напряжение сети является очень сложным.

На Фиг. 4 показана схема цепи управления анодным током (IA), где анод заземлен через источник питания (VAG), сетка (G) заземлена напрямую, а катод (K) заземлен через источник питания (Vsup) и переключатель МОП-транзистора, на котором имеется падение напряжения (Vcont), и управляется сигналом требования катодного тока (IKDemand).

В схеме управления, показанной на Фиг. 4, соблюдаются следующие соотношения:

VGK = Vsup - Vcont

VAK = VAG + VGK

VAK = VAG + Vsup - Vcont.

Эта схема управления осуществляет линейное регулирование катодного тока (IK), но очень сложным образом. Кроме того, для этого требуется МОП-транзистор, способный работать при напряжении в несколько тысяч вольт, когда перепад напряжения между источником и стоком очень велик.

Другим существенным недостатком этого типа управления является то, что напряжение между анодом и катодом рентгеновской трубки зависит от напряжения на сетке (которое изменяется в зависимости от старения рентгеновской трубки), что непосредственно влияет на энергию испускаемого излучения.

На Фиг. 5 и 5а показано управление воздействием рентгеновского излучения путем регулирования тока сетки, сохраняя напряжение между анодом и катодом (монополярным или биполярным VAK) независимым; однако для получения требуемого анодного тока этот ток сетки должен быть известен заранее. Ток сетки определяется с помощью предыдущей калибровки или с помощью характеристики зависимости кривой IA от IG, показанной на Фиг. 2, которая может быть изменена при ежедневном использовании рентгеновской трубки и которая также варьируется в зависимости от трубок одного типа из-за допусков в процессе производства. Преимущество данного управления заключается в том, что, когда требуемый ток сетки (IG) заранее известен, указанный ток сетки (IG) может быть предварительно загружен в преобразователь постоянного тока перед началом рентгеновского облучения, что сокращает время начала рентгеновского облучения на несколько микросекунд. Сокращение этого времени имеет важное значение для методов сканирования и проведения рентгеновского облучения именно в тот момент, когда это необходимо, например, на серийной производственной линии, где объекты, подлежащие рентгенографии, перемещаются по конвейерной ленте. Учитывая, что для более чем 90% радиологических применений это время не является критичным, предпочтительнее сосредоточиться на точности, стабильности и сокращении времени простоя оборудования для проведения новых повторных калибровок.

Следовательно, задачей настоящего изобретения является разработка схемы для прямого управления анодным током рентгеновской трубки с холодным катодом посредством автоматического регулирования тока сетки (т.е. без необходимости знать упомянутый ток посредством предварительной калибровки или определения характеристик). Кроме того, схема управления, которая питает сетку, изолирована от схемы, которая питает цепь между анодом и катодом, которая устанавливает постоянное напряжение VAK (монополярное или биполярное) между анодом и катодом, которое не зависит от управления сеткой, получая схему управления, подобную описанной ниже.

Описание изобретения

Объект настоящего изобретения, по существу, содержится в независимом пункте формулы изобретения, а различные варианты осуществления содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.

Схема, являющаяся объектом изобретения, предназначена для непосредственного управления анодным током (IA) рентгеновского облучения посредством сигнала обратной связи, пропорционального анодному току, который используется для автоматического управления током сетки (IG) рентгеновской трубки для поддержания точного и стабильного значения анодного тока (IA), требуемого (IDEM), и который в конечном счете отвечает за количество испускаемых рентгеновских фотонов.

Управление анодным током (IA) осуществляется схемой, которая автоматически подает ток сетки (IG) посредством замкнутого контура управления, содержащего:

- схему управления с замкнутым контуром, в которой производится сравнение между сигналом, пропорциональным анодному току (IA), и требуемым сигналом анодного тока (IDEM), получая сигнал, который представляет собой усиленную разность между сигналом, пропорциональным анодному току, и требуемым анодным током;

- схему цифрового секвенсора, подключенную к замкнутому контуру управления и принимающую сигнал усиленной разности между сигналом, пропорциональным анодному току, и требуемым сигналом анодного тока, и преобразующую полученный сигнал в несколько цифровых управляющих сигналов;

- схему управления током сетки, которая принимает цифровые управляющие сигналы от схемы цифрового секвенсора и которая содержит, по меньшей мере, один инвертор и, опционально, DC-DC преобразователь постоянного тока, причем указанные цифровые управляющие сигналы подаются на DC-DC преобразователь постоянного тока и на инвертор посредством переходного трансформатора и выпрямителя на его выходе, для достижения тока сетки таким образом, чтобы получить анодный ток, практически равный требуемому сигналу анодного тока.

Схема управления с замкнутым контуром предпочтительно содержит, но не ограничивается этим, компаратор, имеющий первый вход, который принимает сигнал, пропорциональный анодному току (IFB), и второй вход, который является требуемым сигналом анодного тока (IDEM). Два сигнала сравниваются и усиливаются с коэффициентом усиления G(S), выдавая на его выходе сигнал усиленной разности между сигналом, пропорциональным анодному току, и требуемым сигналом анодного тока.

Схема управления током сетки (IG) в возможном неограничивающем варианте осуществления содержит подключение к источнику питания (Vsup), подключенному к преобразователю постоянного тока (DC-DC CONV), известному как "понижающий преобразователь", который, в свою очередь, подключен к инвертору, выход которого подключен к трансформатору, а выход этого трансформатора подключен к выпрямителю, выходы которого подключены к сети и к земле.

Следует отметить, что DC-DC преобразователь постоянного тока и инвертор могут быть объединены в один инвертор с топологией, отличной от описанной, и управляться с помощью напряжения и/или тока, получая результат, аналогичный описанному в настоящем изобретении. То же самое происходит с замкнутым контуром управления, который может быть аналоговым или цифровым, с почти одинаковыми результатами.

В одном из возможных вариантов осуществления, когда схема цифрового секвенсора принимает сигнал экспозиции (EXP), она генерирует два сигнала: первый сигнал (S1) для DC-DC преобразователя постоянного тока и вторую группу управляющих сигналов (S2) для инвертора (INV).

В предпочтительном, но не ограничивающем варианте осуществления DC-DC преобразователь постоянного тока состоит из конденсатора, подключенного параллельно первому переключателю и первому диоду, катушки и обратного диода, расположенных параллельно узлу, образованному первым переключателем и катушкой.

Инвертор образован мостом, содержащим второй переключатель, третий переключатель, четвертый переключатель и пятый переключатель, причем второй переключатель и пятый переключатель расположены последовательно, образуя первое ответвление, в то время как третий переключатель и четвертый переключатель расположены последовательно, образуя второе ответвление, причем оба ответвления параллельны друг другу.

Каждая ветвь соединена посередине с трансформатором, выход которого соединен с выпрямительным мостом, откуда получается необходимый ток сетки, в то время как нижний конец обеих ветвей инвертора и DC-DC преобразователя постоянного тока соединен с землей.

Благодаря описанной схеме управления регулирование анодного тока осуществляется непосредственно путем управления питанием сети с помощью трансформатора TR. Указанный трансформатор TR при необходимости может обеспечивать сетевое напряжение до 15 кВ и более. Поскольку схема управления сеткой не зависит от схемы анод-катод, то управление сеткой вообще не влияет на напряжение переменного тока. Поскольку напряжение между анодом и катодом VAK (будь то монополярное или биполярное) отвечает за энергию испускаемого излучения (фотонов), вся испускаемая доза рентгеновских лучей является гораздо более точной и стабильной.

Схема прямого управления анодным током обладает очень важными преимуществами, которые являются основополагающими для любого стационарного или портативного радиологического оборудования и которые могут быть идеально применены к оборудованию для томографии и/или томосинтеза, с одной или несколькими рентгеновскими трубками с независимым управлением:

- Во-первых, управление сеткой вообще не изменяет анодно-катодное напряжение;

- Во-вторых, при необходимости схема управления сеткой может подавать напряжение 15 кВ и более;

- И, в-третьих, оборудование не требует какой-либо калибровки, определения характеристик и/или технического обслуживания, сохраняя оптимальную точность на протяжении всего срока службы.

Если не указано иное, все технические и научные элементы, используемые в данном описании, имеют значение, обычно понятное специалисту в области техники, к которой относится данное изобретение. В практической реализации настоящего изобретения могут быть использованы способы и материалы, аналогичные или эквивалентные тем, которые описаны в описании.

В описании и формуле изобретения слово “содержит” и его варианты не подразумевают исключения других технических характеристик, добавок, компонентов или стадий. Для специалистов в данной области другие цели, преимущества и характеристики изобретения будут частично определены из описания и частично из практики применения изобретения.

Описание чертежей

Для дополнения приведенного описания и с целью лучшего понимания характеристик изобретения в соответствии с предпочтительным практическим вариантом его осуществления указанное описание сопровождается, как его неотъемлемая часть, комплектом чертежей, на которых иллюстративным и не ограничивающим образом представлено следующее:

На Фиг. 1 показана принципиальная схема рентгеновского аппарата с холодным катодом, питающего рентгеновскую трубку от монополярного источника питания.

На Фиг. 1а показана аналогичная схема рентгеновского аппарата с холодным катодом, в данном случае рентгеновская трубка питается от биполярного источника питания.

На Фиг. 2 показан график, показывающий, что анодный ток (IA) изменяется линейно в зависимости от тока сетки (IG).

На Фиг. 3 показано соотношение между анодным током (IA) и током сети (IG) по отношению к напряжению сети (VG).

На Фиг. 4 показана принципиальная схема известной схемы для управления анодным током (IA) через катодный ток (IK), который, в свою очередь, влияет на напряжение между анодом и катодом (VAK) (и, следовательно, также влияет на энергию испускаемого излучения).

На Фиг. 5 и 5а показаны, соответственно, монополярный и биполярный источники питания для схемы управления воздействием рентгеновского излучения посредством сетевого тока (IG), который требует процесса определения характеристик и/или калибровки указанного тока для получения требуемого анодного тока (IA).

На Фиг. 6 показана структурная схема управления, используемого в варианте осуществления объекта изобретения с монополярным питанием рентгеновской трубки, которая заключается в непосредственном управлении анодным током (IA) посредством автоматического управления током сетки (IG).

На Фиг. 6а показана та же структурная схема, но с биполярным источником питания рентгеновской трубки.

На Фиг. 7 показан неограничивающий предпочтительный вариант схемы управления током сетки, в котором DC-DC преобразователь постоянного тока образован конденсатором (C) параллельно первому переключателю (Q1) и диодом (D1); и катушкой (L) и обратным диодом (D2) параллельно сборке, образованной первым переключателем (Q1) и катушкой (L). Выходной сигнал преобразователя постоянного тока в постоянный ток питает инвертор, образованный транзисторами Q2, Q3, Q4 и Q5, которые, в свою очередь, подают переменный ток высокой частоты на трансформатор TR1. Выходной сигнал TR1 выпрямляется для подачи постоянного тока на сетку рентгеновской трубки.

На Фиг. 8 показан наглядный пример рабочего цикла цифрового секвенсора, работающего с замкнутым контуром управления аналогового типа, в моменты, предшествующие рентгеновскому облучению, во время рентгеновского облучения и в конце рентгеновского облучения.

На Фиг. 9 показан возможный вариант схемы управления током с широтно-импульсным модулятором PWM, начинающейся с аналогового управляющего входа (SMOD) для прямого цифрового воздействия на DC-DC преобразователь постоянного тока.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

С учетом чертежей ниже описан предпочтительный вариант осуществления предлагаемого изобретения.

Фиг. с 1 по 5 и 5а соответствуют описанию известного уровня техники для контроля воздействия рентгеновских лучей.

На Фиг. 6 и 6а показана схема управления прямым анодным током (IA), где анод (A) подключен к источнику питания (VAK с монополярным или биполярным источником питания), который соединен с землей через измеритель анодного тока (IA), а катод (K) также соединен с землей; с другой стороны, сетка (G) связана через замкнутый контур управления с анодным током, где указанный контур управления в предпочтительном, но не ограниченном варианте осуществления включает в себя:

- замкнутый контур управления (CLR1) типа ПИД или эквивалентный, который предпочтительно, но, не ограничиваясь этим, имеет первый вход, на который поступает сигнал тока (IFB), пропорциональный анодному току (IA), и второй вход, на который подается требуемый сигнал анодного тока (IDEM). Два сигнала сравниваются и усиливаются с помощью усилителя G(S), выдающего на его выходе усиленный сигнал ошибки (SMOD), который представляет собой усиленную разность между сигналом, пропорциональным анодному току, и требуемым сигналом анодного тока (IDEM);

- схему цифрового секвенсора, где имеется первый вход, который является выходом системы управления с замкнутым контуром, в частности, усиленный сигнал ошибки (SMOD), и второй вход, который является сигналом экспозиции (EXP). Этот цифровой секвенсор генерирует первый выходной сигнал (S1), который управляет DC-DC преобразователем постоянного тока (DC-DC CONV) посредством сигнала ШИМ, и вторую группу сигналов (S2), которые упорядочивают работу инвертора (INV) при получении сигнала экспозиции (EXP);

- схему управления током сетки (IG), которая предпочтительно, но не ограничиваясь этим, содержит подключение к источнику питания (Vsup), подключенному к преобразователю постоянного тока (DC-DC CONV), известному как "понижающий преобразователь", который, в свою очередь, подключен к инвертору (INV), выход которого подключен к трансформатору (TR), а выход этого трансформатора (TR) подключен к выпрямителю (RECT), выходы которого подключены к сети (G) и к земле.

На Фиг. 6 источник питания представляет собой монополярный источник питания от источника питания (VAK), где анод (A) подключен к источнику питания (VAK), который заземлен через шунт для измерения анодного тока (IA), в то время как катод (K) также заземлен.

На Фиг. 6a источник питания представляет собой биполярный источник питания, где анод (A) подключен к источнику питания (VAK/2), который заземлен через шунт для измерения анодного тока (IA), а катод (K) подключен к другому источнику питания (VAK/2), который также заземлен.

На Фиг. 7 показан неограничивающий предпочтительный вариант осуществления вышеуказанных элементов схемы управления током сетки, в котором DC-DC преобразователь постоянного тока образован конденсатором (C), подключенным параллельно первому переключателю (Q1) и диоду (D1), а с другой стороны, катушкой (L) и обратным диодом (D2), расположенными параллельно узлу, образованному первым переключателем (Q1) и катушкой (L).

Инвертор образован мостом, состоящим из второго переключателя (Q2), третьего переключателя (Q3), четвертого переключателя (Q4) и пятого переключателя (Q5), где второй переключатель (Q2) и пятый переключатель (Q5) соединены последовательно, образуя первую ветвь, а третий переключатель (Q3) и четвертый переключатель (Q4) соединены последовательно, образуя вторую ветвь, причем эти две ветви параллельны друг другу.

Каждая ветвь соединена посередине с трансформатором (TR1), выход которого подключен к выпрямительному мосту, откуда берется ток сетки (IG), в то время как нижний конец обеих ветвей инвертора и DC-DC преобразователя постоянного тока заземлены.

На Фиг. 8 показан пример работы цифрового секвенсора в различных тактовых циклах (от C1 до C12) и состояние различных переключателей (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5), а также входы сигнала экспозиции (EXP) и сигнал ошибки, которые в этом примере представляет собой усиленный аналоговый сигнал (SMOD).

В цикле (C1) порядок экспозиции отсутствует, и поэтому 5 транзисторов (Q1, Q2, Q3, Q4 и Q5) выключены.

В цикле (C2) принимается сигнал экспозиции (EXP), и транзистор (Q1) начинает модулировать в соответствии с усиленным сигналом ошибки (SMOD) по сравнению с пилообразным сигналом (DS), который синхронизирован с тактовым сигналом (CLOCK) и генерируется в самом цифровом секвенсоре. В то же время отдается команда включить диагональ, образованную транзисторами (Q2) и (Q4), оставив (Q3) и (Q5) выключенными.

В цикле (C3) транзистор (Q1) продолжает модулировать таким же образом, как и в предыдущем цикле, т.е. управляется усиленными сигналами ошибки (SMOD) и пилообразными (DS). Теперь диагональ транзисторов (Q2) и (Q4) выключена, а противоположная диагональ (Q3 и Q5) включена, генерируя сигнал переменного тока для питания трансформатора (TR), выход которого выпрямляется для обеспечения постоянного тока сетки (IG), необходимого для достижения требуемого значения анодного тока (IA).

От циклов (C2) до (C11) в транзисторе (Q1) продолжает поддерживаться то же управление. Также поддерживается чередование диагоналей инвертора, то есть, когда (Q2) и (Q4) включены, транзисторы (Q3) и (Q5) выключены, изменяя проводящее состояние четырех транзисторов инвертора на противоположное в следующем цикле.

В конце концов (в данном примере это происходит в цикле (C12)), сигнал экспозиции (EXP) подает команду на завершение экспозиции. В это время 5 транзисторов (Q1, Q2, Q3, Q4 и Q5) выключаются мгновенно и одновременно. В этот момент ток перестает поступать в сетку, что мгновенно отключает рентгеновское излучение. Энергия, запасенная в индуктивности (L), передается в источник питания (Vsup) через диоды (D1) и (D2), и все возвращается в исходное состояние, как в цикле (C1).

На Фиг. 9 показана схема, которая преобразует усиленный аналоговый сигнал ошибки (SMOD) в цифровой сигнал, который управляет транзистором (Q1) и, в свою очередь, управляет выходным током (ISUP) DC-DC преобразователя постоянного тока. Как можно видеть, он содержит триггер (FF1), запускаемый положительным фронтом, который имеет вход активации, к которому подключена логическая схема AND (AND1), который, в свою очередь, имеет в качестве входов тактовый сигнал (CLOCK) и сигнал экспозиции (EXP); и сброс сигнал (RES), к которому подключен компаратор (COMP1), который, в свою очередь, имеет на входах усиленный сигнал ошибки (SMOD) и мгновенное значение пилообразного сигнала (DS), так что триггер (FF1) активирует свой выход (Q) для включения транзистора (Q1) когда на входах логической схемы (AND1) оба значения равны "1", а когда он достигает и/или превышает значение усиленного сигнала ошибки (SMOD) и мгновенного значения пилообразного сигнала (DS) в компараторе (COMP1), это приводит к тому, что его выходной сигнал становится установите значение "0", перезапустив выход (Q) (FF1) и выключив транзистор (Q1) до тех пор, пока он не будет снова включен в следующем такте (CLOCK).

Примечательно, что пульсация тока сетки (IG), хотя и прямо пропорциональна анодному току, не оказывает влияния на регулирование дозы облучения рентгеновским излучением, поскольку она зависит от количества фотонов, которые генерируются на аноде трубки, т.е. от интеграла за время экспозиции анодного тока, известного во всем мире как мАс. Напротив, пульсация напряжения (VAK) очень важна, поскольку она генерирует фотоны различной энергии, что оказывает очень важное непосредственное влияние на излучаемую дозу.

После достаточного описания сущности настоящего изобретения, а также способа его применения на практике, настоящим заявляется, что по своей сути оно может быть реализовано в других вариантах осуществления, отличающихся в деталях от указанных в качестве примера, на которые в равной степени распространяется защита, при условии, что его основной принцип не будет изменен или модифицирован.

Изобретение относится к области рентгеновской техники. Технический результат - повышение надежности работы рентгеновской трубки. Схема предназначена для непосредственного управления анодным током рентгеновской трубки с холодным катодом посредством сигнала обратной связи, пропорционального анодному току (IA), посредством автоматического регулирования тока сетки (IG) рентгеновской трубки. Управление осуществляется посредством замкнутого контура, содержащего: - схему управления с замкнутым контуром (CLR1), которая генерирует усиленный сигнал ошибки (SMOD), представляющий собой усиленную разницу между сигналом, пропорциональным анодному току (IA), и требуемым сигналом анодного тока (IDEM), - схему цифрового секвенсора, которая преобразует полученный сигнал в несколько цифровых управляющих сигналов, - схему управления током сетки, которая принимает цифровые управляющие сигналы от схемы цифрового секвенсора и содержит, по меньшей мере, один комплект, образованный инвертором (INV) и, необязательно, преобразователем постоянного тока (DC-DC CONV), - переходный трансформатор напряжения и тока (TR), выпрямленный выходной сигнал которого обеспечивает ток сетки (IG) таким образом, что может быть получен анодный ток (IA), практически равный требуемому сигналу анодного тока (IDEM). 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Схема прямого управления анодным током рентгеновской трубки посредством автоматического регулирования тока сетки, где анод (А) подключен либо к источнику питания (VAK), который подключен к земле, где катод (K) также заземлен, или к источнику питания (VAK/2), в то время как катод (K) подключен к другому источнику питания (VAK/2), который также заземлен, в то время как сетка (G) соединена замкнутым контуром управления с анодным током (IA), причем указанный замкнутый контур управления содержит:

• схему управления замкнутым контуром (CLR1), включающую компаратор, в котором производится сравнение между сигналом, пропорциональным анодному току (IA) и требуемым сигналом анодного тока (IDEM), при этом получается усиленный сигнал ошибки (SMOD), который является усиленной разницей между сигналом, пропорциональным анодному току (IA) и требуемым сигналом анодного тока (IDEM),

• схему цифрового секвенсора, соединенную со схемой управления замкнутым контуром (CLR1), которая принимает усиленный сигнал ошибки (SMOD) и преобразует полученный сигнал в различные цифровые управляющие сигналы,

• схему управления током сетки, которая принимает цифровые управляющие сигналы от схемы цифрового секвенсора и содержит, по меньшей мере, один комплект, образованный инвертором (INV) и преобразователем постоянного тока (DC-DC CONV), причем указанные цифровые управляющие сигналы подаются на преобразователь постоянного тока (DC-DC CONV) и инвертор (INV), который питает трансформатор, выпрямленный выход которого обеспечивает ток сетки (IG) таким образом, что может быть получен анодный ток (IA), практически равный требуемому сигналу анодного тока (IDEM).

2. Схема управления по п. 1, отличающаяся тем, что схема управления с замкнутым контуром (CLR1) дополнительно содержит усилитель G(S), расположенный на выходе компаратора (СОМР1).

3. Схема управления по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что схема управления током сетки (IG) дополнительно содержит подключение к источнику напряжения (Vsup), подключенному к инверторному узлу (INV) и, опционально, к преобразователю постоянного тока (DC-DC CONV), причем выход инвертора (INV) подключен к трансформатору (TR), а выход трансформатора (TR) подключен к выпрямителю (RECT), выходы которого подключены к сети и к земле.

4. Схема управления по п. 3, отличающаяся тем, что преобразователь постоянного тока (DC-DC CONV) образован конденсатором (С), расположенным параллельно первому переключателю (Q1) и диоду (D1) и, с другой стороны, катушкой (L) и обратным диодом (D2) параллельно узлу, образованному первым переключателем (Q1) и катушкой (L), в то время как инвертор образован мостом, содержащим второй переключатель (Q2), третий переключатель (Q3), четвертый переключатель (Q4) и пятый переключатель (Q5), где второй переключатель (Q2) и пятый переключатель (Q5) расположены последовательно, образуя первое ответвление, в то время как третий переключатель (Q3) и четвертый переключатель (Q4) расположены последовательно, образуя второе ответвление, причем оба ответвления расположены параллельно друг другу, так что каждое ответвление соединено посередине к трансформатору (TR1), выход которого подключен к выпрямительному мосту, откуда берется сетевой ток (IG), в то время как нижний конец обеих ветвей инвертора (INV) и преобразователя постоянного тока (DC-DC CONV) заземлены.

5. Схема управления по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что преобразователь постоянного тока (DC-DC CONV) и инвертор (INV) объединены в единый инвертор и управляются по напряжению и/или току.

6. Схема управления согласно любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что схема цифрового секвенсора, получив сигнал экспозиции (ЕХР), генерирует два сигнала, первый сигнал (S1) для преобразователя постоянного тока (DC-DC CONV) и вторую группу управляющих сигналов (S2) для инвертора (INV).

7. Схема управления по п. 6, отличающаяся тем, что схема цифрового секвенсора включает в себя триггер (FF1), срабатывающий по положительному фронту, который имеет вход активации, к которому подключена логическая схема (AND1), которая в свою очередь имеет в качестве входов тактовый сигнал (CLOCK), сигнал экспозиции (ЕХР) и сигнал сброса (RES), к которому подключен компаратор (СОМР1), который, в свою очередь, имеет в качестве входов усиленный сигнал ошибки (SMOD) и мгновенное значение пилообразного сигнала (DS), так что триггер (FF1) активирует свой выход (Q), когда на входах логической схемы (AND1) обе «1», в то время как при достижении и/или превышении значения усиленного сигнала ошибки (SMOD) и мгновенного значения пилообразного сигнала (DS) в компараторе (СОМР1), его выход будет «0», перезапуская выход (Q) (FF1), пока он снова не будет включен в следующем такте (CLOCK).

8. Схема управления по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в случае, если источник питания является монополярным источником питания от источника питания (VAK), где анод (А) подключен к источнику питания (VAK), то этот источник питания (VAK) заземляется через шунт для измерения анодного тока (IA).

9. Схема управления по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что в случае, если источник питания является биполярным источником питания, где анод (А) подключен к источнику питания (VAK/2), то этот источник питания (VAK/2) заземляется через шунт для измерения анодного тока (IA).