Рентгеновский аппарат Советский патент 1985 года по МПК H05G1/32 

Изобретение относится к технической физике, точнее к рентгенотехнике, и мож.ет быть использовано при создании рентгеновских аппаратов с повышенной стабильностью выходных параметро и надежностью работы. Известенрентгеновский аппарат, содержащий регулируемый источник анодного напряжения, выход которого подключен к рентгеновской трубке,. регулируемый источник анодного тока трубки,выход которого соединен с катод трубки, выходы схемы деления и источни опорного на:пряжения соединены с входам элемента сравнения, выход которого со единен с вхопом источника анодного нап ряжения, интегратор, выход которого со единен через пороговый элемент с вхопо источника анодного напряжения и с вход источника тока ClJ. Наиболее близким техническим решением f. изобретению является рентгеновский аппарат, содержащий рентге новскую трубку, регулируемые источники анодного напряжения и тока, причем выход последнего соединен с катодом рентгеновской трубки, два дифференциальных усилителя, задатчик анодного напряжения, соединенный выходом с первым входом первого дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу регулируемого источника анодного напряжения, задатчик анодного тока, соединенный выходом с первым входом второго дифференциального усилителя и пороговый элемент 2. Недостатками известных устройств являются наличие колебательных процессов при стабилизации анодного напряжения и тока трубки и возможные выходы трубки из строя, что снижает надежность аппарата. Цель изобретения - повышение стабильности выходных параметров и повышение надежности аппарата. 1 Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновский аппарат, содержащий рентгеновскую трубку, регулируемые источники анодного напряжения и тока, причем выход последнего из них соединен с катодом рентгеновской трубки, два дифференциальных усилителя, задатчик анодного напряжения, соединенный выходом с первым входом первого дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу регулиру952емого источника агюдного напряжения , задатчик анодного тока, соединенный выходом с первым входом второго дифференциального усилителя, и пороговый элемент, введены измерительный делитель напряжения, датчик анодного тока, каскадньй умножитель напряжения, два нуль-органа, два ключа, элемент И, блок предварительного накала и инерционный элемент, причем выход регулируемого источника анодного напряжения подключен через каскадный умножитель напряжения, к параллельно соединенным рентгеновской трубке и измерительному делителю напряжения, датчик анодного тока соединен с входом умножителя, выходы делителя напряжения и датчика анодного тока подключены к вторым входам соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выход первого дифференциального усилителя соединен через первый нульорган с входом первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а выход соединен через инерционный элемент с первым входом регулируемого источника анодного тока, второй вход которого подключен к выходу блока предвари/тельного накала, выход задатчика анодного тока непосредственно, а выход делителя напряжения через пороговый элемент подключены к входам элемента И, выход которого соединен с входом второго ключа, выход датчика анодного тока подключен через второй нуль-орган к управляющему входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом регулируемого источника анодного напряжения. На чертеже показана блок-схема рентгеновского аппарата. Рентгеновский аппарат содержит задатчик 1 анодного напряжения, задатчик 2 анодного тока, дифференциальные усилители (элементы сравнения) 3 и 4, регулируемый источник 5 анодного напряжения, каскадный умножитель 6 напряжения, датчик 7 анодного тока, измерительный делитель 8 напряжения, рентгеновскую трубку 9, регулируемый источник 10 анодного тока, инерционный элемент 11, блок 12 предварительного накала, ключ 13, нуль-орган 14, ключ 15,. нуль-орган 16, элемент И 17 и пороговый элемент 18. Рентгеновский аппарат работает следующим образом.

3

Перед включением аппарата на задатчике 1 напряжения и задатчике 2 анодного тока трубки 9 устанавливаются необходимые значения уставок напряжения и тока, т.е. устанавливается заданный режим работы аппарата. После включения аппарата в первый момент времени напряжение на рентгеновской трубке 9 и делителе 8 равно нулю, на выходе дифференциального усилителя 3 присутствует максимальный сигнал, который воздействует на регулируемый источник 5 анодного напряжения, который начинает поднимать напряжение на трубке.

В данном устройстве высокое анодное напряжение создается с помощью конденсаторного каскадного умножителя 6 напряжения. Использование каскадного умножителя позволяет построить малогабаритную с малым весом высоковольтную цепь аппарата, но создает особенность в работе аппарата. Конденсаторный умножитель напряжения имеет круто падающую выходную характеристи ку, т.е. при увеличении тока трубки напряжение на выходе умножителя существенно уменьшается и, наоборот, при уменьшении тока резко возрастает Следовательно, анодное напряжение на трубке 9 сильно зависит от ее анодного тока.

Вследствие того, чтоспираль катода трубки 9 разогревается относительно медленно, быстрый подъем напряжения на аноде трубки без тока трубки может 5фивести к ее пробою. С другой стороны, поскольку в первые моменты времени ток через трубку 9 равен нулю, максимальньй сигнал на выходе дифференциального усилителя 4 поднимает напряжение накала на выходе регулируемого источника 10 тока до максимально возможной величины, которая может привести к перегоранию спирали катода.

о

Введением ограничения по максимуму накала можно предотвратить перегорание спирали, однако при выводе полного напряжения при этом через трубку протекает большой ток, превышающий установку анодного тока. Далее уменьшение то«а пр1№едет к увеличению анодного напряжения свыше заданной величины, т.е. возникает перерегулирование напряжения и тока трубки 9 которое отрицательно сказы5954

вается .на работе трубки 9 и режиме

проспечивания объекта.

Для устранения этого явления в устройство введен блок 12 предварительного накала, который заранее подает на спираль катода приблизительно половинное напряжение накала, обеспечивающее прохождение небольшог тока через трубку 9 при подъеме анодного напряжения. В момент подъема напряженияключ 13 разомкнут, сигнал с выхода дифференциального усилителя 4 не поступает на цепи регулировки анодного тока трубки 9, т.е. обратна связь регулировки тока разомкнута и анодный ток трубки 9 определяется только постоянным сигналом с блока 12 предварительного накала.

По мере подъема анодного напряжения сигнал с выхода делителя 8 напряжения увеличивается, сигнал с выхода дифференциального усилителя 3 уменьшается, и в момент, когда анодное напряжение достигнет уровня уставки, т.е. сигнал на выходе дифференциального усилителя 3 близок к нулю, срабатывает нуль-орган 14, который замыкает ключ 13. Цепь об.ратной связи регулировки тока замыкается и сигнал с выхода дифференциального усилителя 4 через инерционный элемент 11 обеспечивает дальнейшее выведение тока трубки 9 до значения уставки, заданного на задатчике 2 тока.

В результате, после выхода аппарата на заданный режим по анодному напряжению оказываются включенными обе цепи обратной связи по напряжению и току, которые при дальнейшей работе аппарата осуществляют стабилизацию анодного напряжения i анрд,ноготока рентгеновской трубки 9 на заданных значениях.

При наличии внешних возмущающих факторов, которые йриводят к изменению анодного напряжения и анодного тока трубки, и при одновременной работе двух цепей стабилизации с равными постоянными времени стабилизации возникают взаимосвязанные колебания напряжения и тока, что ухудшает выходные параметры аппарата Для устранения этого в устройство введен инерционный элемент 11, благодаря которому быстродействие у цепи стабилизации анодного тока в несколько раз меньше, чем у цепи стабилизации анодного напряжения. Это устраняет колебательные процессы при неболБШих возмущениях тока и напряжения. При достаточно сильных возмущениях, например, при разных бросках напряжения в питающей сети или при пробоях в моноблоке, которые приводят к резкому изЬ1енению анодног напряжения, нуль-орган 14 размыкает ключ 13 и цепь стабилизации анодного тока- размыкаетсй до тех пор, пока анодное напряжение не восстановится до заданной величины. Это устраняет колебательные процессы при сильных возмущениях. В процессе работы аппарата возможны аварийные случаи, когда размыкается цепь накала спирали, т .е, полностью исчезает анодный ток трубки. Это приводит к резкому увеличению напряжения на выходе умножителя и, как следствие, к пробою трубки. Для предотвращения этого явления сигнал с выхода датчика 7 анодного , тока подается через нуль-орган 16 на управляющий вход ключа 15. При налич тока трубки, т.е. сигнала с датчика сигнал на выходе нуль-органа 16 раве нулю и ключ 15 разомкнут. Поэтому, если на задатчике 2 анодного тока установлено какое-то рабочее значени анодного тока, а анодное напряжение на трубке 9 поднято, т.е. имеется сигнал на выходе измерительного дели теля 8 и сигнал на выходе датчика 7 анодного тока, то сигнал с выхода элемента И 17 не проходит через ключ 15 на вход регулируемого источника 5 анодного напряжения и не отключает его. Пороговый элемент 18 при этом предотвращает отключение источника 5 в первый момент времени, когда напря жение на трубке 9 начинает подниматься, а ток . через трубку еще не появился. При разрыве цепи накала, т.е. при исчезновении тока трубки 9 на выходе нуль-органа 16 появляется сигнал, который открывает ключ 15, и сигнал с выхода элемента И 17 проходит через ключ 15 и отключает источник 5 анодного напряжения, предотвращая пробой трубки 9. При настройке и проверке высоковольтных цепей аппарата и электрической прочности изоляции моноблока необходимо подавать высокое испытательное напряжение на моноблок без трубки 9, т.е. на холостом ходу аппарата. В этом случае на задатчике 2 анодного тока устанавливается значение тока, равное нулю. Хотя сигнал на выходе датчика 2 анодного тока равен нулю и, соответственно нульорган 16 держит ключ 15 в открытом состоянии, при подъеме анодного напряжения сигнал с выхода измерительного делителя 8 не проходит через элемент И 17 и не отключает источник 5 анодного напряжения. Тем самым обеспечивается работа аппарата на холостом ходу. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает вывод аппарата на режим по анодному напряжению и по анодному току трубки, а также стабилизацию этих параметров с сзтцественно меньшими колебаниями, чем в известном устройстве, обеспечивает защиту рентгеновской трубки от перенапряжений при исчезновении тока трубки, а также обеспечивает возможность подачи испытательного напряжения без тока трубки.

РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ, содержащий рентгеновскую трубку, регулируемые источники анодного напряжения и тока, причем выход последнего из них соединен с катодом рентгеновской трубки, два дифференциальных усилителя, задатчик анодного напряжения, соединенный выходом с первым входом первого дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу регулируемого источника анодного напряжения, задатчик анодного тока, соединенный выходом с первым входом второго дифференциального усилителя, и пороговый элемент, отличающийся тем, что, с целью повьшения стабильности выходных параметров и надежности аппарата, в него введены измерительный делитель напряжения, датчик анодного тока, каскадный умножитель напряжения, два нуль-органа, два ключа. элемент И, блок предварительного накала и инерционный элемент, причем выход регулируемого источника анодного напряжения подключен через каскадный умножитель напряжения к параллельно соединенным рентгеновской трубке и измерительному делителю напряжения, датчик анодного тока соединен с входом умножителя, выходы делителя напряжения и датчика анодного тока подключены к вторым входам соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, выход первого дифференциального усилителя соединен через первый нуль-орган с входом первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу вто(Л рого дифференциального усилителя, а выход соединен через инерционный элемент с первым входом регулируемого источника анодного тока, второй входкоторого подключен к выходу блока предварительного накала, выход задатчика анодного тока непосредственно, а выход делителя напряжения через пороговый элемент подключены к входам элемента И, выход которого соединен с входом второго ключа, выход СП датчика анодного тока .подключен CD СП .через второй нуль-орган к управляющему входу второго ключа, выход которого соединен с вторым входом регулируемого источника анодного напряжения.