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X射线的高频高压电源作用和优点

发布时间:2016-10-21浏览次数:378

  X光机电源又称X光机高压电源、X光管高压电源和X光高压电源是X光机的关键部件是一种比较精密的高压电源,其可分为高压电源和灯丝电源两部分,其中灯丝电源用于为X光管的灯丝加热,高压电源的高压输出端分别家在阴极灯丝和阳极靶两端,提供一个高压的电场使灯丝上活跃的电子加速流向阳极靶,形成一个高速的电子流,当高速电子流撞击原子和外围轨道上电子,使之游离且释放出能量,就产生了X光。

                      

  由于X射线具有穿透作用、电离作用、荧光作用等,使得X射线在医学检查、工无损探测、公共安全检查等领域广泛应用,而产生X射线需要三个基本条件为:(1)自由活动的电子群;(2)电子群的高速运动;(3)高速电子群的突然阻击。所以为了得到大剂量大能量持续稳定的X射线就需要稳定性好精度高的高压电源来为提供X射线机提供电源。

  由于X射线的广泛应用,而X射线机用高频高压电源现状通过对比分析可知,我国的X射线机用高频高压电源的生产状况较国外还有一定的差距;所以如果能利用先进技术缓解和解决生产高频高压电源中的难点问题进而能设计生产出具有自主知识产权的轻小型智能化X射线机用高频高压电源,将具有较强的现实意义,并且也蕴藏着巨大的商机。

  高压控制器的主要任务就是将市电经过适当的变换,成为75kV一150kV的直流电压,该电压用于射线管两端产生高压电场以加速电子,从而使电子以较高能量撞击靶极产生X光。以上的叙述是X射线电源的基本原理,在X光机诞生的一百多年里,这一点并没有改变,只是随着半导体器件的不断进步,具体实现高压的方法经历了很大的变革。较早使用的方法是晶闸管调压法,也就是市电经过可控整流之后再逆变输出,在这一过程中通过调节晶闸管的触发角来调节整流后的直流电压以达到调压的目的。这种方法的不足之处是显而易见的,由于晶闸管的开关频率不可能很高,所以势必造成整个X光机电源系统特别是后面变压器既笨重而且体积庞大,此外还会给电网极大的谐波污染。基于传统X光机电源系统拓扑结构的缺陷,一种全新的电路设计思路:采用MOSFET代替晶闸管从而极大地提高开关频率以降低电源系统的体积和重量;在前端采用APFC使电路的功率因数达到1以克服对电网的谐波污染;斩波电路部分采用BUCK变换器使电路的结构和调压更加简单;逆变部分采用半桥电路,以解决输出波形伏秒不平衡的问题,且逆变电路可以设置固定的频率和脉宽,对实现软开关提供很好的条件,并且能充分利用高频变压器,也避免了在低压大电流情况下对逆变电路的损害。

  整体而言,高频高压电源有如下优点:输出电压等级高、精度高、稳定性好、纹波系数小、体积小重量轻等优点,所以决定了它在X射线机中的应用地位不断的攀升。


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