Многотрубочный рентгеновский генератор Советский патент 1984 года по МПК H05G1/30 H05G1/70 

Изобретение относится рентгено технике, в частности к системам питания многотрубочньзх рентгеновских аппаратов. Известен многотрубочный (двухтру бочный) рентгеновский генератор; со держащий рентгеновские трубки с заземленными анойами, обший источник высокого напряя ения, трансформатор накала для каждой трубки, цепи раздельной стабилизации анодных токовC Известный генератор предусматривает использование одинаковых средст питания высоким напряжением каждой рентгеновской трубки, что не всегда целесообразно с точки зрения весогабаритных парамет1ров генератора. Наиболее близким техническим решением к изобретению является многотрубочный рентгеновский генератор, содержащий N рентгеновских трубок, высоковольтный трансформатор с одной первичной и N изолированными вторичными обмотками, N высоковольтных выпрямителей каждый из которых включён между одной из рентгеновских трубок и одной из вторичных обмоток высоковольтного трансформатора, схему стабилизации высокого напряжения в цепи питания каждой трубки, включающую датчик и задатчик высокого напряжения, подключенные с уп равляюшей сеткой высоковольтной вакуумной лампы .(функционально заменяю щей схему сравнения и регулирунмций элемент при обычном электронном исполнении) , Ы трансформаторов накала, подключенных к- катодам рентгеновских трубок, и схему стабилизации анодного тока каждой трубки. В генераторе высоковольное устройство закдпочено в корпус, заполненный жидким диэлект риком, например трансформаторным маслом С2Х« Недостатком известного генератора являются его значительные &есо-га6аритные параметры, обусловленные боль шим объемом и весом высоковольтного устройства, объемом жидкого диэлектрика и т.д. Цель 13Обретения - снижение габаритов и массы генератора. Поставленная цель достигается тем что в многЬтрубочном рейтгеновоком генераторе, содержащем N рентгеновских трубок, высоковольтный трансформатор с одной первичной и N изолированньп 1И вторичными обмотками, N высоковольтявх выпрямителей, каждый иа которых включен между одной из рентгеновских трубок и одной из вторичных обмоток высоковольтного транс форматора, схему стабилизации выоокого напряжения в цепи питания каждой трубки, включающую датчик-и эа цатчик высокого напряжения, сх&иу сравнения, к входам которой подклгочень датчик и задатчик высокого НЭ пряжения, и регулирующий элемент, к входу которого подключен выход :.схемы сравнения, N трансформаторов накала, подключенных к катодам рентгеновских трубокj и схему стабилизации анодного тока каждой трубки, регулирующий элемент схемы стабилизации высокого напряжения одной из трубок включен на входе первичной обмотки высоковольтного трансформатора, а схема стабилизации высокого напряжения каждой из остальных (N-1) трубок выполнена на основе вольтодобавочного устройства с вольтодобавочным трансформатором и.подключенным к его вторичной обмотке выпрямителем, выход которого включен по схеме сложения напряжений с выходом основного выпрямителя цепи питания данной трубки, в схему стабилизации дополнительно введены второй датчик высокого напряжения и вторая схема сравнения, причем первый датчик высокого напряжения включен между выходными полюсами основного выпрямителя и выпрямителя схемы стабилизации, второй датчик высокого напряжения включен на выходе выпрямителя схемы стабилизации, к входам второй схемы сравнения подключены второй датчик высокого напряжения и согласующее устройство - выход второй схемы сравнения, регулирующий элемент включен на входе первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора и к его входу подключен выход второй схемы сравнения. На. чертеже представ.лена блок-схема рентгеновского генератора с двумя рентгеновскими трубками. Рентгеновский генератор содержит рентгеновские трубки 1, у каждой из которых одна клемма катЬда соединена с отрицательной выходной клеммой основного высоковольтного выпрямителя 2, входами соединенного с одной из вторичных обмоток 3 высоковольтного трансформатора 4. Положительная выходная кпемала основного высоковольтного выпрямителя 2 соединена с одной клеммой датчика 5 высокого напряжения и одной клеммой датчика 6 анодного тока. Второй вход датчика 5 напряжения соединен с отрицательной выходной клеммой выпрямителя 2. Второй вход датчика б анодного тока заземлен, а выход подключен к управляющему входу стабилизатора 7 анодного тока, подключенного к первичной oGMOTKG & трансформатора 9 накала рентгеновской трубки 1. В цепи питания 10 первой рентгеновской трубки 1 содержится схема сравнения 11, первый вход которой соединен с выходом датчика 5 высокого напряжения, второй вход соединен с соответствукяцим задатчиком устройства 12 уставок высокого напряже.ния. Выход схемы сравнения 11 соедян н с входом согласующего устройства 13, выход которого соединен с входом основного регулирующего эл&мента 14. В цепи питания 15 второй рентгеновской трубки 1 первая схема сравнения 16 соединена входами, как и в цепи питания 10 первой рентгеновской трубки 1, с выходом датчика 5 высокого напряжения и соответствуюШим задатчиком устройства 12 уставок высокого напряжения, а входом - с выходом согласующего устройства 17. Цепь питания 15 содержит также регулирующее устройство 18, содержащее регулирующий элемент 19, соединенный силовыми входами с входсми генератора а выходами - с клеммами первичной об мотки 20 вольтодобавочного трансформатора 21, выходные клеммы вторичной обмотки 22 которого соединены с входами дополнительного выпрямителя 23. Положительная клемма выпрямителя 23 соединена с одной из входных клеми дополнительного датчика 24 высокого напряжения, второй входной клеммой датчика 5 высокого напряжения и с первым входом датчика 6 анодного тока, второй вход которого заземлен,а выход подключен, как и в цепи пита ния 10 первой рентгеновской трубки 1, к управляющему входу стабилизатора 7.нодного тока второй рентгеновс кой трубки. Отрицательная выходная клемма дополнительного выпрямителя 23 соединена с второй входной клеммой дополнительного датчика 24 высокого напряжения и положительной выходной клеммой основного выпрямителя 2 цепи питания 15 второй трубки. Выход дополнительного датчика 24 высокого напряжения соединен с первым входом второй схемы сравнения 25; вт рой вход которого соединен с выходом согласующего устройства 17. Выход второй схемы сравнения 25 соедийен с входом -согласующего устройства 26, выход которого соединен с упр влякяцйм входом дополнительного регулирующего элемента 19 цепи питания 15 второй рентгеновской трубки 1. Третья и последуюйие трубки имеют цепи питания, аналогичные цепи питания 15 второй трубки, и снабжены регулирующими устройствами, аналоги ными устройству 18. В описанном генераторе систола автоматического регулирования работает на отработке сигнала рассогласования в любой из рентгеновских тру бок как по анодному току, так и по высокому напряжению. При подаче накала и высокого на-: пряжения на рентгеновские трубки 1 через них протекает анодный ток. Величины высокого напряжеиия и анодного тока каждой рентгеновской трубки устанавливаются устройством 12 уставок высокого напряжения и заЧ датчиками (не показаны) анодных токов стабилизаторов 7 анодного тока. Если в процессе работы значение величины анодного тока первой рентгеновской трубки I, S цепи питания 10 которой нет регулирующего устройства 18, содержащегося в цепи питания 15 второй и последующих трубок, превысит значение анодного тока, например, второй рентгеновской трубки 1f то произойдет уменьшение напряжения вторичной обмотки 3 высоковольтного трансформатора 4 цепи питания 10 первой трубки 1. В результате этого уменьшится выходной сигнал от датчика 5 высокого напряжения первой трубки. Сигнал рассогласования между ним и сигналом с задатчика устройства 12 уставок высокого напряжения, поступающий с выхода первой схемы сравнения 11 на вход соцласующего устройства 13, достигнув основного ре гулирунндего элемента 14, увеличит его выходное напряжение, что, в свою очередь, повысит напряжение в цепи питания 10 первой рентгеновс-гкой трубки 1, вернув его к прежнему значению. Одновременно увеличится и напряжение на выпрямителе 2 цепи питания 15 второй рентгеновской трубки 1, выходной сигнал датчика высокого напряжения 5 этой цепи и сигнал рассогласования на выходе первой схемы сравнения 16. Усиленный сигнал с выхода согласующего устройства 17 сравнивается во второй схеме сравнения 25 с выходным сигналом дополнительного датчика 24 высокого напряжения , который в первоначальный момент практически не меняется в силу автономного питания, не связанного с общим для систем питания первой и второй рентгеновской трубки трансформатором 4. Выходной сигнал второй схемы сравнения 25 поступает на вход согласующего устройства 26, который управляет дополнительным регулирующим элементом 19/ уменьшая напряжение на первичной обмотке 20 вольтодобавочного трансформатора 21, что приводит к уменьшению выходного напряжения дополнительного выпрямителя 23, а следовательно, к стабилизации суммарного высокого напряжения второй рентгеновской трубки 1. Аналогично происходит стабилизация и регулирование высокого нйпряжения и в случаях изменения анодного тока в другую сторону. Стабилизация анодного тока первой рентгеновской трубки осуществляется известным образом. Сигнал с датчика б анодного тока первой трубки поступает на вход стабилизатора 7 анодного тока. При ув.еличенни анодного тока сигнал рассогласования формируется стабилизатором 7 таким образом, чтобы уменьшить напряжение на вторичной обмотке 8, т.е. напряжение накала на рентгеновской трубке, стремясь при этом вернуть анодный ток к прежнему значению.

При уменьшении анодного тока сигнал с выхода стабилизатора 7 анодного тока увеличивает напряжение накала на вторичной обмотке 8, т.е. увеличивает анодный ток до значения, определяемого уставкой анодного тока.

В цепях питания 15 стабилизаторы 7 анодного тока для второй и последующих рентгеновских трубок 1 работают аналогично.

При этом точность и быстродействие стабилизации анодного тока достигается по величине такая же, как и в цепях питания 10 первой трУб.ки, так как датчики анодного тока 6, по-прежнему, включены последовательно со своей второй или последующей рентгеновской трубкой и измеряют непосредственно только анодный ток своей трубки, а параметры стабилизаторов и трансформаторов накала, опреДелякяаие стабильность, соответствуют параметрам соответствующих элементов Цепи первой рентгеновской трубки.

Снижение габаритов и массы генератора обусловлено следующим.

Вторична я обмотка 3 и выпрямитель 2 цепи питания 15 второй (и последующих) рентгеновских трубок рассчитаны на величину, обеспечивающую регулировку регулируияцим устройством

18 {или последующими) напряжения, падающего на внутреннем сопротивлении основного высоковольтного выпрямителя 2 цепи питания 15 второй рент геновской трубки 1 Нри изменении а анодного тока от минимального значения - в 3-5% номинального - до номинального значения. Величина падения напряжения на внутреннем сопротивлении выпрямителя 2 в зависимости от жесткости.нагрузочной характеристики составл5- ет около 20% суммарного высокого напряжения, необходимого для питания рентгеновской трубки, например 75 кВ.

Таким образом, в корпусе высоко БОЛьтного генератора помещаются высоковольтные устройства,имеющие масса-габаритные характеристики на 20% ниже, чем у прототипа. Масса-габаритные характеристики регулирующих устройств цепей питания второй и последующих рентгеновских трубок Ьравнительно невелики, так как вакуумные устройства в них отсутствуют а высоковольтные устройства не требуют применения жидкого диэлектрика, который занимает значительную часть объема высоковольтного устройства прототипа. В целом, объем и вес регулирукааих устройств составляют 1015% объема и веса цепи питания одной рентгеновской тру.бкй.

Использование изобретения позволяет создать многотрубочный рентгеновский генератор с уменьшенными массо-габаритньми характеристиками, применимый в аппаратах для рёнтгенрструктурных и рентгеноспектральных исследований.

МНОГОТРУБОЧНЫЙ РЕНТГЕНСЙВС КИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий N рентгеновских трубок, высоковольтный трансформатор с одной первичной и N иэОлированйыми вторичными обмотками, N высоковольтных выпрямителей, каж дый из которых включен между одной из рентгеновских трубок и одной из вторичных обмоток высоковольтного трансформатора, схему стабилизации высокого напряжения в цепи питания каждой трубки, включающую датчик и задатчик высокого напряжения, схему сравнения ,к входам которой ПОЯ ключены датчик и задатчик высокого напряжения, и регулирующий элемент, к входу которого подключен выход Qxeмы сравнения, .1 трансформаторов накала, подключенных к катодам рентгеновских трубок, и схему стабилизации анодного тока каждой трубки, отличающийся тем, что, с целью снижения габаритов и массы генератора, регулйрунмций элемент схемы стабилизации высокого напряжения одной из трубок включен на входе первичной обмотки высоковольтного трансформатора, а схема стабилизации высокого напряжения каждой из остальных (N-1) трубок выполнена на основе вольтодобавочного устройства с вольтодобавочным трансформатором.и подаслюченным к его вторичной обмотке выпрямителем, выход которого включен по схеме сложения напряжеНИИ с выходом основного выпрямителя (Л цепи тштания данной трубки,в схему :стабилизации дополнительно введены второй датчик высокого напряжения и вторая схема .сравнения, причем первый датчик высокого напр11жения включен между выходными полюсами основного выпрямителя и выпрямителя схемы стабилизации г второй датчик высокого напряжения включен.на выходе выпрямителя схемы 00 00 стабилазавии, к входам второй схемы сравнения подключены второй датчик высокого напряжения и через согласующее устройство - выход зтоел -рой схемы сравнения, регулирующий 00 элемент включен на входе первичной обмотки вольтодебавочного трансформатора и к его входу подключен выход второй схемы сравнения.