Импульсный рентгеновский генератор Советский патент 1988 года по МПК H05G1/24 

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к импульсным рентгеновским аппаратам с емкостными накопителем.

Цель изобретения - повысить стабильность мощности дозы при колебаниях напряжения питания.

На фиг.1 показана схема импульсного рентгеновского генератора; на

фиг.2 - вариант выполнения схемы сумматора-распределителя импульсов.

Импульсный рентгеновский генератор содержит задающий генератор 1, управляющий через сумматор-распределитель 2 работой транзисторных ключей 3, зарядный трансформатор 4, п первичных обмоток которого гальванически развязаны между собой и намотаны таким образом, что магнитные потоки, вызванные коммутируемым током, складываются во вторичной обмотке, п первичных обмоток зарядного трансформатора 4 соединены последовательно с п первичными обмотками трансформатора 5 положительной обратной связи по току, вторичная обмотка которого соединена с входом сумматора-распределителя импульсов 2. Вторичная обмотка зарядного трансформатора 4 соединена с выпрямителем 6, который соединен с накопительным конденсатором 7 и через разрядник 8 с первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора 9, во вторичную обмотку которого последовательно включены разрядни-обостритель 10 и рентгеновская трубка 11,

Сумматор-распределитель 2 содержит два входа 12 и 13, резистор 14, диод 15 обратной связи, диод 16 связи с задающим генератором 1, диод 17 защиты от перенапряжений, выходные резисторы 18.1-18;п и выходы 19.1 19.П, Вход 12 сумматора-распределителя 2 присоединен к вторичной обмотке -трансформатора 5 положительной обратной связи по току, вход 13 к выходу задающего генератора, 1, а выходы 19.1-|9.п - к входам транзисторов 3, Вход 12 через резистор 14 и диод 15 . присоединен к .диодам диодов 16 и 17, через резисторы 18.1-18,п и к выходам 19.1 -19,п.

Анод диода 15 присоединен к выходу задающего генератора 1, а анод диода 17 - к общему проводу. Сумматор-распределитель импульсов может быть выполнен на активных элементах.

0

5

0

5

0

5

0

5

например, интегральных операционных усилителях, с целью расширения функциональных возможностей, но при значительном усложнении схемы.

Импульсный рентгеновский генератор работает следующим образом.

Задающий генератор 1 формирует импульсы синхронизации с постоянной частотой следования, которые через вход 13 cyNTMaTOpa-распределителя 2 поступают через резисторы ,18.1-18.п и выходы 19.1-19.П Одновременно на управляющие входы (базы) транзисторных ключей 3. При этом транзисторые ключи 3 открываются, и через их коллекторные цепи начинают протекать линейно нарастающие токи по цепи +Е источника питания постоянного тока через п параллельных ветвей, образованных последовательным соединением одной первичной обмотки зарядного трансформатора 4 и -одной первичной обмотки трансформатора 5 положительной обратной связи по току.

Вторичная обмотка зарядного трансформатора 4 подключена к однополупе- риодному выпрямителю 6 в такой фазе что возникающая на выводах этой обмотки ЭДС в момент открывания ключей

3запирает выпрямитель 6, В результате ток во }зторичной обмотке зарядного трансформатора в этот момент времени не проте -гает, и через первичные обмотки зарядного трансформатора

4протзкает только ток намагничивания сердечника этого трансформатора. Такой режим характеризуется большой величиной индуктивности первичных обмоток зарядного трансформатора 4. В то же время вторичная обмотка трансформатора 5 положительной обратной связи по току нагрузкена на низкоом- ный вход 12 - сумматора-распределителя импульсов 2, к выходам 19..п которого подключены управляющие входы транзисторных ключей 3, Поэтому основная часть напряжения источника . питания постоянного тока-в этой последовательной цепи оказьшается приложенной к ггервичным обмоткам зарядного трансформатора 4 и только малая его часть к первичным обмоткам трансформатора 5 положительной обратной связи по току, поскольку индуктивность первичнь Х обмоток этого I трансформатора мала. В .результате этого, токи в указанных параллельных цепях определяются в основном

характером сопротивления первичных обмоток зарядного трансформатора 4 и поэтому линейно насраста- ют. При этом пропорционально растут магнитные потоки в сердечниках обоих трансформаторов 4 и 5 и, когда величина магнитной индукции в сердечнике трансформатора 5 положительной обратной связи по току достигает насыщения, индуктивность намагничивания его резко падает и, соответственно, падают ЭДС как в первичных так и во вторичной обмотках, что приводит к резкому уменьшению напряже-. ния, подводимого- через вход i2 сумма тора-распределителя 2, В свою оче- ре.ць это приводит к резкому уменьшению базовых токов транзисторных ключей 3, они выходят из режима насыщения и начинают закрьшаться. В результате производная по току первичных

обмоток трансформаторов 4 и 5 становится отрицательной, и меняют свой

знак на противоположный ЭДС в обмотках трансформаторов 4 и 5,

В указанном режиме напряжение обратной полярности через вход 12 сумматора-распределителя 2 импульсов и выходы 19.i-19.n прикладьшается к управляющим входам транзисторных ключей 3, что Бызьшает их форсированное запирание. Одновременно ЭДС во вторичной обмотке зарядного трансформатора 4 отпирает выпрямитель 6, и возникающий скачког. линейно уменьшающийся ток вторичной обмотки подзаряжает накопительный конденсатор 7 до более высокого потенциала. Этот ток создается энергией магнитного поля, накопленного в магнитопроводе зарядного трансформатора 4, Одновременно энергия магнитного поля трансформатора положительной обратной связи по току 5 рассеивается в активных элементах сумматора-распределителя импульсов 2„ По окончании этого процесса трансформаторы 4 я 5 и транзисторные ключи 3 обесточиваются и находятся в яэдущем режиме до появления нового запускающего импульса от задающего генератора 1,

В результате повторения описанного импульсного процесса с частотой, определяемой задающим генератором 1, напряжение на накопительном конденсаторе 7 постоянно растет по закону и. k /b до момента достижения уровня напряжения пробоя коммутирующего

4U88

разрядника 8, который подключает заряженный накопительный конденсатор 7 к первичной обмотке высоковольтного импульсного трансфбрматора 9. Во вторичной обмотке трансформатора 9 формируется высоковольтный импульс напр-я- жения, который подается через разряд- ник-обостритель 10 на рентгеновскую

10 трубку 1i.

Для обеспечения оптимального алгоритма работы импульсного рентгеновского генератора, кроме ПJepeчиcлeнныx связей между его элементами необходи15 МО соблюдение определенных соотношений между параметрами этих элементов. Стабильность величины средней мощности дозы рентгеновского излучения любого импульсного рентгеновского ге20 нератора определяется стабильностью частоты срабатывания коммутирующего разрядника 8, что в свою очередь определяется стабильностью среднего значения мощности, протекающей по за25 рядной цепи накопительного конденсатора 7, причем усреднение происходит за время всего цикла зарядки накопительного конденсатора, т,е, за время от начала процесса зарядки полностью

30 разряженного конденсатора до момента срабатьшания коммутирующего разрядника 8. В зарядную цепь вторичная обмотка зарядного трансформатора 4 - выпрямитель 6 - накопительный конденсатор 7 практически без потерь передается вся энергия магнитного поля, запасенного в магнитопроводе зарядного трансформатора 4 к моменту обрыва тока в его первичных обмотках. Вели- 40 чина этой энергии определяется выражением

W, ь,-

.где I „„(,кс максимальное значение лгсуммарного тока первичных обмоток;

LT - приведенная величина индуктивности первичных обмоток зарядного транс- форматор а 4,

Для линейного режима работы сердечника этого трансформатора имеют место соотношения В „ В„дсь.11х, L const (I).

Поэтому энергия, запасенная в маг- нитогроводе, пропорциональна квадрату максимального значения суммарного тока, т,е.

WCP I

55

PV8.2

Изобретение относится к рентгенотехнике. Цель изобретения - повышения стабильности мощности дозы при колебаниях напряжения питания. В импульсном рентгеновском генераторе вторичная обмотка трансформатора 5 положительной обратной связи по току нагружена на низкоомный вход сумматора-распределителя 2 импульсов,к выходам которого подключены управляющие входы транзисторных ключей 3, которые форсированно закрываются по достижении насыщения потока магнитной -индукции в сердечнике трансформатора 5 и изменении знаков ЭДС в обмотках зарядного трансформатора 4 и трансформатора 5 полоя ительной обратной связи. При закрьшании транзисторных ключей 3 ЭДС во вторичной обмотке трансформатора 4 от1.лр ает выпрямитель 6 и ток вторичной обмотки, создаваемый энергией магнитного поля в магнитопроводе трансформатора 4, подзаряжает накопительный конденсатор 7. Процесс повторяется с частотой задающего генератора 1, и напряжение на конденсаторе 7 растет по закону U.,kVt до напряжения провода коммутирующего разрядника 8. За счет этого достигается постоянство частоты срабатьшания разрядника 8, При этом стабилизация средней мощности дозы рентгеновского излучения в импульсе достигается при условии WT/RMT 7Уз„/к з д г, и УЗП количество витков в первичных обмотках, R т и R n,j- магнитные сопротивления соответственно трансформатора 5 положительной обратной связи и зарядного трансформатора 4. 2 ил. о to Stmssa ,SS&