CN114023618A - 一种用于焦点射线切换的切换方法与电路 - Google Patents

一种用于焦点射线切换的切换方法与电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于焦点射线切换的切换方法，涉及光发射电路技术领域，包括步骤：获取上电信号，并根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置；通过加载电路对第一灯丝和第二灯丝进行同步预热加载，并保持在待机温度；根据控制信号进行焦点选择判定；根据焦点判定结果，通过加载电路继续加载对应灯丝至工作温度；通过处于工作温度的灯丝射出射线至对应焦点。本发明通过将双焦点的灯丝同步预热，使得大、小两个焦点的灯丝同时处于待机状态，从而在焦点切换时做到低时延，根据实际需求对焦点进行自动切换，无需担心预热过程导致的剂量变化，不但给用户更好的感官感受，还能使曝光后的图像更加稳定。

Description

一种用于焦点射线切换的切换方法与电路
技术领域
本发明涉及光发射电路领域，具体公开了一种用于焦点射线切换的切换方法与电路。
背景技术
目前医用X射线发射器通常是在同一个阴极上配置大小两个不同的灯丝，进而获得大、小两个焦点实现不同的工作模式。如图1所示，在用于接受电子轰击的靶材1，和用于发射电子的灯丝4两端加载高压。灯丝通过足够的电流使其产生电子云，且有足够的电压加在靶材1和灯丝4间，使得电子云被拉往阳极靶材1。此时电子以高能高速的状态撞击靶材，高速电子达到靶材，运动突然受阻，其动能的一小部分便转化为辐射能，以X射线的形式放出。实际焦点3是阳极靶材1被电子束轰击的实际面积；实际焦点在所激发的射线束中心方向(即垂直于X射线管轴线方向)的投影面积称为X射线管的有效焦点2。而对于灯丝4材质的选择，大多情况下是采用钨材料制作而成，因为钨在高温下有一定的电子发射能力，并且具有较高的熔点，在高温下也不易蒸发成气体。
一般来说，X射线管采用的是调整输入灯丝变压器电流的方式来控制X射线管的射线发射。当灯丝温度上升至一定值后，开始发射电子，发射电子的数量取决于灯丝温度的高低。灯丝温度较低时，发生电子流密度较少，当温度升至一定值后，发生电子流密度增多。在通过热反射发射产生电子之后，利用电场加速电子，使之撞击在钨或者钽这类重元素靶上产生X射线。加速电压越高，产生的电子能量越高，X射线能量也随之提高。
然而，虽然诊断用X射线管大多采用双焦点涉及，但在实际应用中通常只有一个灯丝处于工作状态(即加载正常工作需要的电压，使灯丝温度维持在一定水平)，而另一个灯丝则处于非加载状态，因此其温度远远低于工作温度。
采用这种切换方式的X射线管当需要切换焦点时，首先需要截止处于加载状态下的灯丝，然后给待工作灯丝加载电压，灯丝亮起后，需要一定的时间使灯丝温升至工作温度。而受灯丝预热过程的影响，造成切换焦点后不能立即执行曝光，反映到图像上就会出现曝光前期图像亮度低，清晰度不够的问题。
发明内容
为了解决现有X射线管在进行焦点切换时时延长，不能立马进行数据采集的问题，本发明提出了一种用于焦点射线切换的切换方法，通过灯丝管产生射线，所述灯丝管包括第一灯丝和第二灯丝，包括步骤：
S1：获取上电信号，并根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置；
S2：通过加载电路对第一灯丝和第二灯丝进行同步预热加载，并保持在待机温度；
S3：根据控制信号进行焦点选择判定；
S4：根据焦点判定结果，通过加载电路继续加载对应灯丝至工作温度；
S5：通过处于工作温度的灯丝射出射线至对应焦点。
进一步地，所述加载电路包括用于加载第一灯丝的第一加载电路，和用于加载第二灯丝的第二加载电路。
进一步地，所述控制信号中包括射线工作模式以及该模式对应的工作电流选择。
本发明还提出了一种用于焦点射线切换的切换电路，通过灯丝管产生射线，所述灯丝管包括第一灯丝和第二灯丝，包括：
主控单元，用于在接收到上电信号后根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置，并通过加载电路对第一灯丝和第二灯丝进行同步预热加载，并使其保持在待机温度；
主控单元，还用于在接收到控制信号后根据控制信号输出工作电流至对应的灯丝；
加载电路，还用于根据工作电流继续加载灯丝至工作温度。
进一步地，所述主控单元为数模转换器，包括第一引脚至第八引脚，其中：
第八引脚接入上电信号，并通过第二十二电容接地；第六引脚接入基准电压，并通过第二十一电容接地；第五引脚接地；第一引脚接入控制信号。
进一步地，所述加载电路包括：
第三十四电阻，所述第三十四电阻的一端接入控制信号，另一端接第三运算放大器的正极输入端；所述第三运算放大器的负极输入端通过第六十一电阻接地，并通过第六十电阻接第三运算放大器的输出端，第三运算放大器的输出端通过第三十八电阻接第一运算放大器的负极输入端；
所述第一运算放大器的负极输入端通过第三十五电阻接滑动变阻器的滑块端，并通过第三十六电阻接第一运算放大器的输出端；所述滑动变阻器的一端接地，另一端接入外部电压；所述第一运算放大器的正极输入端接第三十七电阻的一端，第三十七电阻的另一端接地并通过第三十九电阻接第二运算放大器的正极输入端；所述第一运算放大器的输出端通过第四十电阻接第二运算放大器的负极输入端，并通过第三十一电容接地；
所述第二运算放大器的负极输入端通过第四十一电阻接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端接灯丝。
进一步地，所述加载电路包括用于加载第一灯丝的第一加载电路，和用于加载第二灯丝的第二加载电路，其中：
第一加载电路中第三十四电阻的控制信号接入端接数模转换器的第四引脚，第二运算放大器的输出端接第一灯丝；
第二加载电路中第三十四电阻的控制信号接入端接数模转换器的第七引脚，第二运算放大器的输出端接第二灯丝。
进一步地，所述控制信号中包括射线工作模式以及该模式对应的工作电流选择。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种用于焦点射线切换的切换方法与电路，通过将双焦点的灯丝同步预热，使得大、小两个焦点的灯丝同时处于待机状态，从而在焦点切换时做到低时延；
(2)可以根据实际需求对焦点进行自动切换，无需担心预热过程导致的剂量变化，不但给用户更好的感官感受，还能使曝光后的图像更加稳定；
(3)无需更改X射线管本身的结构就可以实现上述功能，节约了企业对X射线管进行优化的成本。
附图说明
图1为X射线管工作原理示意图；
图2为一种用于焦点射线切换的切换方法的方法步骤图；
图3为主控单元的电路示意图；
图4为加载电路的电路示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
为了实现医用X射线管的低时延焦点切换，如图2所示，本发明提出了一种用于焦点射线切换的切换方法，通过灯丝管产生射线，所述灯丝管包括第一灯丝和第二灯丝，包括步骤：
S1：获取上电信号，并根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置；
S2：通过加载电路对第一灯丝和第二灯丝进行同步预热加载，并保持在待机温度；
S3：根据控制信号进行焦点选择判定；
S4：根据焦点判定结果，通过加载电路继续加载对应灯丝至工作温度；
S5：通过处于工作温度的灯丝射出射线至对应焦点。
当主控单元接收到上电信号后，会先根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置(通过检测灯丝当前实际输入的电流与正常状态下的电流进行对比，调整主控单元输出至该灯丝的电流大小，避免因为线路老化引起的电流输入变化)，并对加载电路状态进行检测(通过输入加载电路电流与加载电路两端电压的比较，判断，当前灯丝板是否符合标准)。
而后通过加载电路将第一灯丝和第二灯丝都加载预热至待机温度。这样，当主控单元接收到控制信号后，就可根据控制信号即时进行对应焦点的选择。需要了解的是，所述控制信号中包括射线工作模式以及该模式对应的工作电流选择，不同的曝光模式(本实施例中分为透视模式和摄影模式)对应有不同的工作电流。主控单元根据控制信号中的工作模式信息选择对应的加载电路，将所选择的工作电流输出至对应灯丝。
在本实施例中，所述加载电路包括用于加载第一灯丝的第一加载电路，和用于加载第二灯丝的第二加载电路，通过加载电路对工作电流的放大，从而最终使灯丝处于工作温度并以预期的剂量射出电子对焦点处组织进行照射。
详细的，当曝光模式为低剂量透视模式时，通过第一加载电路将该模式对应的工作电流输入至第一灯丝，进行小焦点的曝光；当曝光模式为高剂量的摄影模式时，通过第二加载电路将该模式对应的工作电流输入至第二灯丝，进行大焦点的曝光。
在实际使用中，因为两个焦点的灯丝在上电后都处于预热完成状态，因此加载时避免了灯丝预热过程中出现的照射剂量不稳定的情况，可以根据实际需求灵活切换大、小焦点，而无需顾忌预热带来的剂量不稳定，避免了因剂量变化导致的用户感官不适。同时，由于射出剂量稳定，曝光后得到的图像也相对稳定。
实施例二
为了实现上一实施例的方法，本实施例在上一实施例的基础上提出了一种用于焦点射线切换的切换电路，通过灯丝管产生射线，所述灯丝管包括第一灯丝和第二灯丝，包括：
主控单元，用于在接收到上电信号后根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置，并通过加载电路对第一灯丝和第二灯丝进行同步预热加载，并使其保持在待机温度；
主控单元，还用于在接收到控制信号后根据控制信号输出工作电流至对应的灯丝；
加载电路，还用于根据工作电流继续加载灯丝至工作温度。
其中，如图3所示，主控单元为数模转换器(U12，型号为TLV5618)，包括第一引脚至第八引脚，其中：
第八引脚接入上电信号(VCC)，并通过第二十二电容(C22)接地；第六引脚接入基准电压(+2.5V)，并通过第二十一电容(C21)接地；第五引脚接地；第一引脚接入控制信号。
如图4所示，加载电路包括：
第三十四电阻(R34)，所述第三十四电阻的一端接入控制信号，另一端接第三运算放大器(U14C)的正极输入端；所述第三运算放大器的负极输入端通过第六十一电阻(R61)接地，并通过第六十电阻(R60)接第三运算放大器的输出端，第三运算放大器的输出端通过第三十八电阻(R38)接第一运算放大器(U14A)的负极输入端；
所述第一运算放大器的负极输入端通过第三十五电阻(R35)接滑动变阻器(RW2)的滑块端，并通过第三十六电阻(R36)接第一运算放大器(U14A)的输出端；所述滑动变阻器的一端接地，另一端接入外部电压(15V)；所述第一运算放大器的正极输入端接第三十七电阻(R37)的一端，第三十七电阻的另一端接地并通过第三十九电阻(R39)接第二运算放大器(U14B)的正极输入端；所述第一运算放大器的输出端通过第四十电阻(R40)接第二运算放大器的负极输入端，并通过第三十一电容(C31)接地；
所述第二运算放大器的负极输入端通过第四十一电阻(R41)接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端接灯丝。
对应的，加载电路包括用于加载第一灯丝的第一加载电路，和用于加载第二灯丝的第二加载电路，其中：
第一加载电路中第三十四电阻的控制信号接入端接数模转换器的第四引脚，第二运算放大器的输出端接第一灯丝；
第二加载电路中第三十四电阻的控制信号接入端接数模转换器的第七引脚，第二运算放大器的输出端接第二灯丝。
以透视模式为例，当第一灯丝、第二灯丝均预热完毕后，数模转换器的第一引脚在接收到透视模式的控制信号后，先对该控制信号进行识别，在识别出透视模式以及该模式对应的工作电流后，通过第四引脚将工作电流通过第一加载电路对工作电流进行放大后输入第一灯丝，从而使灯丝加载至工作温度照射靶面，实现小焦点X射线的产生。
综上所述，本发明所述的一种用于焦点射线切换的切换方法与电路，通过将双焦点的灯丝同步预热，使得大、小两个焦点的灯丝同时处于待机状态，从而在焦点切换时做到低时延。
可以根据实际需求对焦点进行自动切换，无需担心预热过程导致的剂量变化，不但给用户更好的感官感受，还能使曝光后的图像更加稳定。无需更改X射线管本身的结构就可以实现上述功能，节约了企业对X射线管进行优化的成本。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于焦点射线切换的切换方法，其特征在于，通过灯丝管产生射线，所述灯丝管包括第一灯丝和第二灯丝，包括步骤：
S1：获取上电信号，并根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置；
S2：通过加载电路对第一灯丝和第二灯丝进行同步预热加载，并保持在待机温度；
S3：根据控制信号进行焦点选择判定；
S4：根据焦点判定结果，通过加载电路继续加载对应灯丝至工作温度；
S5：通过处于工作温度的灯丝射出射线至对应焦点。
2.如权利要求1所述的一种用于焦点射线切换的切换方法，其特征在于，所述加载电路包括用于加载第一灯丝的第一加载电路，和用于加载第二灯丝的第二加载电路。
3.如权利要求1所述的一种用于焦点射线切换的切换方法，其特征在于，所述控制信号中包括射线工作模式以及该模式对应的工作电流选择。
4.一种用于焦点射线切换的切换电路，其特征在于，通过灯丝管产生射线，所述灯丝管包括第一灯丝和第二灯丝，包括：
主控单元，用于在接收到上电信号后根据预设标准初始化第一灯丝和第二灯丝的焦点设置，并通过加载电路对第一灯丝和第二灯丝进行同步预热加载，并使其保持在待机温度；
主控单元，还用于在接收到控制信号后根据控制信号输出工作电流至对应的灯丝；
加载电路，还用于根据工作电流继续加载灯丝至工作温度。
5.如权利要求4所述的一种用于焦点射线切换的切换电路，其特征在于，所述主控单元为数模转换器，包括第一引脚至第八引脚，其中：
第八引脚接入上电信号，并通过第二十二电容接地；第六引脚接入基准电压，并通过第二十一电容接地；第五引脚接地；第一引脚接入控制信号。
6.如权利要求5所述的一种用于焦点射线切换的切换电路，其特征在于，所述加载电路包括：
第三十四电阻，所述第三十四电阻的一端接入控制信号，另一端接第三运算放大器的正极输入端；所述第三运算放大器的负极输入端通过第六十一电阻接地，并通过第六十电阻接第三运算放大器的输出端，第三运算放大器的输出端通过第三十八电阻接第一运算放大器的负极输入端；
所述第一运算放大器的负极输入端通过第三十五电阻接滑动变阻器的滑块端，并通过第三十六电阻接第一运算放大器的输出端；所述滑动变阻器的一端接地，另一端接入外部电压；所述第一运算放大器的正极输入端接第三十七电阻的一端，第三十七电阻的另一端接地并通过第三十九电阻接第二运算放大器的正极输入端；所述第一运算放大器的输出端通过第四十电阻接第二运算放大器的负极输入端，并通过第三十一电容接地；
所述第二运算放大器的负极输入端通过第四十一电阻接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端接灯丝。
7.如权利要求6所述的一种用于焦点射线切换的切换电路，其特征在于，所述加载电路包括用于加载第一灯丝的第一加载电路，和用于加载第二灯丝的第二加载电路，其中：
第一加载电路中第三十四电阻的控制信号接入端接数模转换器的第四引脚，第二运算放大器的输出端接第一灯丝；
第二加载电路中第三十四电阻的控制信号接入端接数模转换器的第七引脚，第二运算放大器的输出端接第二灯丝。
8.如权利要求4所述的一种用于焦点射线切换的切换电路，其特征在于，所述控制信号中包括射线工作模式以及该模式对应的工作电流选择。
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