CN115734444A - 用于运行x射线管的方法和电路装置以及x射线设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行X射线管的方法，X射线管具有设置在阳极电极和阴极电极之间的至少一个栅极电极，其中借助于聚焦单元聚焦从阴极电极至阳极电极的电子流，其方式为：聚焦单元至少以聚焦运行为栅极电极加载第一栅极电势，以便聚焦所述电子流，所述聚焦单元借助于能量转换器以电流隔离的方式供应电能，第一栅极电势借助于聚焦单元的可调节的分压器提供，和可调节的分压器借助于聚焦单元的控制电路调节，其方式为：为所述控制电路加载与X射线管电流隔离的控制单元的至少一个电流隔离的控制信号，其中所述控制信号与所述第一栅极电势的预设值相关。根据本发明，所述能量转换器电功率根据所述第一栅极电势的预设值调节。

Description

用于运行X射线管的方法和电路装置以及X射线设备

技术领域

本发明涉及一种用于运行X射线管的方法，所述X射线管具有设置在阳极电极和阴极电极之间的至少一个栅极电极，其中借助于聚焦单元聚焦从阴极电极至阳极电极的电子流，其方式为：聚焦单元至少在聚焦运行中为栅极电极加载第一栅极电势，以便聚焦电子流，并且聚焦单元借助于能量转换器以电流隔离的方式供应电能。此外，本发明涉及一种用于运行X射线管的电路装置，所述X射线管具有设置在阳极电极和阴极电极之间的至少一个栅极电极，所述电路装置具有：用于聚焦从阴极电极至阳极电极的电子流的聚焦单元，其中聚焦单元构成为用于，至少在聚焦运行中为栅极电极加载第一栅极电势，以便聚焦电子流；用于以电流隔离的方式为聚焦单元供应电能的能量转换器；和与X射线管电流隔离的控制单元，以用于调节能量转换器的电功率。最后，本发明还涉及一种具有X射线管的X射线设备，所述X射线管具有：设置在阳极电极和阴极电极之间的至少一个栅极电极；和借助于连接线路连接到X射线管上的电路装置，以用于运行X射线管。

背景技术

在现有技术中广泛已知的是X射线管、运行其的方法以及还有用于此的电路装置。X射线管是一种特殊类型的真空电子管，其当前用于：在常规运行中能够为各种不同的目的提供X射线辐射。X射线设备常常也是成像装置的组成部分，如其例如在医学诊断或者还有质量保证中使用的那样。X射线管在此通常利用以下功能原理，其中通过在阴极电极和阳极电极之间的电压的合适调节根据电子流的类型使电子强烈加速，并且在预设的条件下使电子撞击到阳极电极上。在此释放X射线辐射。X射线辐射的释放尤其会受到阳极上的撞击区域影响，所述撞击区域能够通过聚焦电子流至少部分地调节。

在这种类型的X射线管的情况下，如果X射线管单极地构成，则施加在阳极电极和阴极电极之间的阳极-阴极电压能够是约20kV至约150kV。在X射线管双极地构成的情况下，仍然施加相同的阳极/阴极电压，然而相对于参考电势，例如接地，从阳极电极或阴极电极的电压仅为加速电压的一半。其能够是约30kV至约75kV。

在现有技术中常见的是，借助于磁场来实现聚焦和/或偏转电子流，所述磁场借助于相应的磁场单元提供。为了中断提供X射线辐射，至今为止常见的是，为至少一个栅极电极加载适宜的电势，使得在栅极电极和阴极电极之间产生栅极-阴极电压，所述栅极-阴极电压例如能够位于约数百伏至约4kV的范围中。在这种栅极-阴极电压下能够实现夹断X射线管中的电子流，使得基本上不再有电子能够到达阳极电极。出现这种效应的栅极-阴极电压有时也称为夹断电压。通常，栅极电极的电势相对于阴极电极的电势为负。此外，通常阳极电极的电势相对于阴极电极为正。

电子在产生X射线辐射期间基本上撞击的阳极电极的区域，也称为焦斑，有利地尤其关于相应的成像方法适配于相应的运行类型。由此能够为相应的应用实现相应的图像质量。为了该目的，能够调节适宜的聚焦，或者例如也能够调节关于图像质量和X射线管的尽可能小的负荷的折衷。

在许多X射线设备中，尤其在血管造影中，这利用磁场单元由于所需的结构尺寸通常只能困难地实现。因此致力于，至少部分地不再借助于磁场实现聚焦，而是通过借助于电场引起的聚集来实现。在这种情况下，US 4,361,901公开了一种多电压X射线切换系统。为了该目的已知的是，以合适于聚焦的电势来加载例如至少部分地可设置在阴极电极与阳极电极之间和/或至少部分地也可设置在阴极电极旁边的至少一个栅极电极。就此而言，术语“在…之间”优选也包括栅极电极至少部分地设置在阴极电极旁边的区域中。因此，栅极电极能够具有在阴极电极旁边的限界金属板、在分区段地构成的阴极电极之间的接片等。例如公开了一种电子源的DE 10 2007 042 108 A1示出这种教导。

即使所述教导在现有技术中原则上已得到验证，然而至少留有如下问题：在夹断电压切换为用于聚焦电子流的可预设的栅极-阴极电压时，用于操控X射线管的通常比较长的高电压线缆放电。

在上述教导中，例如通过具有电流隔离的电压转换器实现夹断电子流的功能，以实现电势隔离，为了这样的目的例如能够设有相应构成的变压器，并且借助所述变压器能够快速提供所需的夹断电压。借助于短路开关元件能够快速降低栅极-阴极电压，例如降低到约为零，由此也能够实现连接线缆的寄生电容放电。在这种电路设计方案中，由于所需的技术耗费通常不实现实际值反馈，因此仅能够以小的精度提供栅极-阴极电压。对于夹断电子流基本上足够的是，至少实现夹断电压并且同时维持该系统的绝缘强度。然而，对于足够精确地调节栅极-阴极电压，尤其是对于聚焦X射线管中的电子流的调节在此是不可行的。

关于借助于电场引起的聚焦，同样已使用上述电压转换器。因为通常在电压转换器的输出端子处设有无源整流器电路，所以只能够缓慢地改变栅极-阴极电压。时间常数尤其能够与栅极-阴极电容以及与其并联连接的放电电阻相关。然而，由此只能够实现对栅极电势的不精确调节。此外，借助放电电阻进行放电可能引起在放电时，尤其是在放电电阻的电阻值大的情况下的长的时间常数，或者在施加夹断电压时引起放电电阻中的高的损耗功率。

发明内容

本发明所基于的目的是，改进不仅夹断电子流而且尤其也用于聚焦电子流的栅极电极的使用。

作为解决方案，借助本发明提出根据本发明的实施例所述的方法、电路装置以及X射线设备。

通过本发明的实施例所述的特征产生有利的改进方案。

关于这种方法，借助本发明尤其提出，第一栅极电势借助于聚焦单元的可调节的分压器提供，所述可调节的分压器借助于聚焦单元的控制电路调节，其方式为：为控制电路加载与X射线管电流隔离的控制单元的至少一个电流隔离的控制信号，其中所述控制信号与第一栅极电势的预设值相关，并且能量转换器的电功率根据第一栅极电势的预设值调节。

关于这种电路装置，借助本发明尤其提出，聚焦单元具有可调节的分压器和用于控制可调节的分压器的控制电路，其中所述控制单元构成为用于，为控制电路提供至少一个电流隔离的控制信号，所述控制信号与第一栅极电势的预设值相关，其中控制电路构成为用于，根据至少一个控制信号来调节可调节的分压器，其中控制单元还构成为用于，根据第一栅极电势的预设的值调节能量转换器的电功率。

关于这种X射线设备尤其提出，X射线设备具有根据本发明的电路装置。

本发明尤其基于以下构思：尤其在关于聚焦运行进行调节时能够实现快速地调整栅极电势。本发明尤其利用以下认知：将聚焦单元与X射线管电耦联的连接线缆的寄生电容能够再充电或放电。聚焦单元应通过其构造辅助栅极电容或栅极-阴极电容以及还有连接线缆的电容的有源的再充电或放电，使得在电势变换时，尤其在聚焦运行的过程中能够减小时间常数。为了该目的，聚焦单元利用可调节的分压器，借助所述可调节的分压器能够实现期望的有利效果。即可调节的分压器能够实现：如上所述改进、尤其加速寄生电容的再充电或放电。例如能够减小在从夹断电子流变换成聚焦电子流时的时间常数，进而减小电势变换对焦斑的特性的影响。此外可行的是，尤其关于栅极-阴极电压或栅极电势的调控，将聚焦单元耦联到阴极电极的电势上，由此能够实现X射线管中的电极流的更精确的聚焦。能够在很大程度上避免使用磁偏转以及随此出现的缺点。尤其，能够减小对于磁偏转所需的结构长度，因为电子不再需要飞过磁场。电容式聚焦能够借助在阴极区域中存在的聚焦元件，例如维纳尔圆柱电极(Wehnelt-Zylinder)进行，因此能够缩短结构长度。在此，本发明例如考虑开始提及的构造和/或特性。

此外，所述调控也能够在阻断运行或夹断电子流中实现，其中电压能够保持受限，以便限制构件的电压荷载。

为了能够结合能量转换器为可调节的分压器实现稳定的运行，借助于控制单元根据第一栅极电势的预设值调节能量转换器的电功率。

优选能够提出，直接通过能量转换器提供夹断电势或夹断电压。相反，能够借助于聚焦单元提供聚焦电势或聚焦电压，所述聚集单元为此能够利用可调节的分压器。为此，聚焦单元能够由能量转换器供应电能。此外，优选提出，能量转换器在聚焦运行中不调控到栅极电势或栅极电压，以便避免正反馈。关于要提供的功率，能够根据当前要提供的栅极电势来调节能量转换器，使得能够可靠地确保聚焦单元在相应的运行状态下的可靠运行。由此例如能够将聚焦单元、尤其是分压器的损耗功率保持低。功率的调节还能够至少部分地包括调节通过能量转换器提供的电压。因此，能量转换器只需要提供电功率多到使得聚集单元也能够可靠地调节要调节的栅极电势。这能够包括调节裕量。

能量转换器优选是在至少两个电网之间提供能量方面的耦联的电能转换器。能量转换器，有时也称为能量变换器，能够构成为用于，以电流隔离的方式耦联电网。能量转换器用于：将第一形式的电能转换成至少一种第二形式的电能。能量转换器能够构成为用于，仅单向地实现能量转换。但是，能量转换器也能够构成为用于，至少部分地或有时双向地实现能量转换。

当前，聚焦单元通过能量转换器以电流隔离的方式供应电能。由此，能够借助于能量转换器以无电势的方式针对常规运行给与栅极电极和阴极电极电耦联的聚焦单元供应电能。聚焦单元因此能够是第一电网的一部分。因此，提供所需的电能的能量源能够是第二电网的一部分。第一和第二电网能够借助于能量转换器耦联。由此可行的是，第一电网的第一参考电势与第二电网的第二参考电势不同。这在如下情况下是有利的：阳极电极与接地电势耦联，其中阴极电极在常规运行中通常加载有相当低的电势。由此尤其对于聚集单元能够实现有利的能量供应。通过电流隔离，能量转换器能够至少为聚焦单元以无电势的方式供应电能。能量转换器的功率优选不直接通过聚焦单元控制。而是能量转换器的功率调节优选通过控制单元进行。在此，控制单元尤其能够考虑对于聚焦单元的常规运行当前所需的功率并且根据此调节能量转换器的功率。尤其，能量转换器的功率能够直接由控制单元调节。

原则上，这自然也优选同样适用于可能的单独的加热能量源，所述加热能量源能够用于，为阴极电极的加热装置供应电能。加热能量源因此优选同样无电势地构成。为了该目的，加热能量源能够具有电流隔离地构成的加热电能转换器。一个或多个能量转换器例如能够从公共电网或电能储存器中获取电能。当前，无电势尤其表示：不需要存在与电路装置的其它电势的电连接。

能够利用隔离变换器、隔离变压器、光耦合器等以电流隔离的方式传输控制信号。由此，在信号源、例如控制单元与信号接收器、例如聚焦单元之间的信号方面的耦联能够以无电势的方式实现。

X射线管的电势优选与控制单元的电势电隔离，以便实现电流隔离。

可调节的电压调节器例如能够具有由电阻和关于其电导率可调节的电子构件构成的串联电路，其中X射线管的栅极电极与该串联电路的中间端子电耦联。电阻原则上自然也能够通过恒流电路补充或替代。可调节的电压调节器原则上例如能够具有至少一个可调节的电阻性元件，尤其是上述电子构件，例如在线性运行中运行的晶体管等。由此可行的是，能够利用通过能量转换器提供的电能提供用于聚焦电子流的所期望的栅极-阴极电压或所期望的栅极电势。证明特别有利的是，借助于聚焦单元，尤其是控制电路来调控电子流的聚焦。由此，即使运行条件变化，也能够实现用于产生X射线辐射的基本上恒定的调节。

为了该目的，控制电路能够具有相应的调节电路，所述调节电路与适宜的测量传感器耦联。测量传感器例如能够检测所发射的X射线辐射并且为控制电路或电路装置提供适宜的传感器信号。控制电路或电路装置能够评估该传感器信号并且据此调节栅极电势。在这种情况下，控制信号例如能够是第一栅极电势的期望值。通过该串联电路能够实现高的可靠性，因为能够仅借助少量电气或电子构件实现期望的功能。聚焦单元，尤其是其控制电路，能够与控制单元在通信或信号方面耦联，并且能够从所述控制单元获得至少一个控制信号。

预设的第一栅极电势的值能够由X射线设备的上级的控制装置提供。所述值能够与要检查的对象相关，所述对象加载有通过X射线管释放的X射线辐射。

聚焦单元优选具有用于与能量转换器电耦联的串联电阻或分流器。串联电阻能够是上述可调节的电压调节器的电阻，其例如与聚焦单元的晶体管串联连接。串联电阻能够实现：使聚焦单元进入可预设的所定义的运行状态中，使得在高可靠性的情况下能够精确地调控栅极电极的栅极电势。

因此，聚焦单元至少包括可调节的分压器以及为此的调节所述可调节的分压器的控制电路。通常，聚焦单元与X射线管的电势至少部分地电流耦联。这尤其适用于与其电耦联的栅极电极，以便能够调节期望的栅极电势。

控制电路优选是电子硬件电路，其至少部分地也能够具有程序控制的计算机单元。控制电路提供期望的功能，以便调节所述可调节的分压器，使得至少能够调节第一栅极电势，优选根据与控制信号一起传输的第一栅极电势的值。该调节特别优选地也能够包括调控，所述调控例如能够具有检测栅极电势。能够根据控制信号将该所检测到的栅极电势与第一栅极电势的预设值进行比较。根据比较，然后能够调节所述可调节的分压器。然而，原则上也能够提供对可调节的分压器的无调控的控制。在该情况下，可以补充地提出以下可能性：通过借助于适宜的传感器和相应的预设的比较值检测焦点来实现调控功能，其中然后根据该比较确定控制信号。进一步的设计方案和组合是可设想的。

根据第一栅极电势的预设值来调节能量转换器的电功率。由此能够为聚集单元提供所需的电能，使得所述聚焦单元能够在可调节的分压器上实现所需的调节，并且尤其能够确保：在栅极电极上的栅极电势基本上对应于第一栅极电势的预设值。为了该目的能够提出，第一栅极电势的值通过控制单元被评估并且被提供相应的能量转换器信号，所述能量转换器信号能够用于调节能量转换器的要转换的功率。能量转换器相应地构成为，使得其根据能量转换器信号调节所转换的功率。

总体上，本发明能够实现：明显地改进电路装置的功能，进而也明显地改进X射线设备的功能，更确切地说尤其关于利用借助于至少一个栅极电极引起的电场来聚焦电子流方面进行改进。因此，磁场的耗费使用即使不能完全避免也能够被明显地减少。

还提出，根据所述聚焦单元为了提供第一栅极电势所需的聚焦单元的至少一个电功率、电压或电流，补充地选择能量转换器的电功率。由此能够根据需要向聚焦单元供应能量。证明为特别有利的是，根据聚焦单元的电流选择能量转换器的电功率。由此尤其能够在很大程度上避免对聚焦单元供应电能过度和/或不足。特别是，使用可调节的分压器可能在对于可调节的分压器和能量转换器彼此独立调控的情况下引起：由于正反馈例如达到用于提供栅极电势的电压上限，或者特别是在可调节的分压器的区域中可能会引起大的损耗功率。相反地，在用于栅极电极的电势的输出电压过低的情况下会引起：栅极电势于是不再达到预设值。借助该改进方案，能够更好地减少该问题。从聚焦单元侧的变量中能够确定当前的能量需求或当前的功率，使得能够相应地控制能量转换器。由此能够实现在聚焦单元的能量供应和用于常规运行的能量需求之间的良好的、可靠的协调。能够根据数据表格、测量值、第一栅极电势的至少一个预设值等来确定聚焦单元的相应的功率需求。

根据一个改进方案提出，利用特性图来确定能量转换器的电功率。能量转换器因此不——像在现有技术中常见的那样——运行，使得所述能量转换器在输出侧上提供可调节的恒定的电压，而是更确切地说，运行为，使得根据聚焦单元的运行，提取出尤其由能量转换器提供的电压的期望值，所述期望值能够在考虑聚焦单元的调控裕量的情况下确保聚焦单元的可靠运行。该期望值能够从特性图中，例如从特性曲线等中提取出。特性图例如能够以文件的形式存在，根据聚焦单元的相应分立的运行状态，能够将能量转换器的所需的运行值，例如通过能量转换器提供的输出电压等以相关联的方式存储在所述文件中。总体上，由此能够进一步改进根据本发明的方法控制。

此外提出，还根据为可调节的分压器预设的调节裕量来确定能量转换器的电功率。调节裕量用于：指示电功率或电能的过量值，所述过量值应提供以便能够根据需要以高动态调节可调节的分压器，而不会离开可调节的分压器的常规运行状态。在此，这种改进方案考虑：与调整所述能量转换器相比，能够以非常高的速度调节所述可调节的分压器。由此可行的是，在很大程度上将与可调节的分压器的调节相关的时间常数与能量转换器的功率调节的时间常数解耦。调节裕量能够预设为百分比补充值，或者也能够预设为与预设值相关的公差带。

此外提出，能量转换器在以下运行模式中运行，在所述运行模式中能量转换器在聚焦单元侧提供可调节的恒定的电流。由此能够以改进的方式抑制开始阐述的正反馈效应。运行模式能够对应于电流源模式，在所述电流源模式中所提供的电流通过控制单元调节。由此能够实现与控制电路的功能的良好的在调控方面的解耦。

还提出，能量转换器具有与电能源耦联的电压转换器和电流隔离的谐振转换器，其中谐振转换器在输入侧上与电压转换器电耦联而在输出侧上至少与聚焦单元电耦联，其中根据第一栅极电势的预设值调节谐振转换器的输入电流。通过该措施能够进一步改进电子流的聚焦和/或夹断。电压转换器能够构成为DC/DC转换器。根据需求，电压转换器例如能够构成为升压转换器(升压器)或者还有降压转换器(降压器)。当然也能够设想与其组合，例如以便能够通过电压转换器实现宽的输入电压范围。此外，在某些情况下，也能够补充地在输入侧上提供整流，以便能够实现从交流电压源——例如公共电网——中供应能量。因此，在能量转换器侧上的控制或调控不再基于电压，而是有利地至少部分地基于电流。为了控制或调控的目的能够提出，谐振转换器的输入电流借助于适宜的电流传感器来检测，所述电流传感器为控制单元提供相应的电流传感器信号。控制单元能够评估该电流传感器信号并且相应地控制能量转换器，更确切地说尤其相应地控制电压转换器。基本上，谐振转换器也能够通过另一电流隔离的能量转换器形成。

电流隔离的能量转换器由电压转换器供应电能，其方式为：电压转换器为此提供直流电压。电压转换器和电流隔离的能量转换器都优选通过控制单元控制。例如，由电压转换器提供的直流电压能够借助于控制单元来调节，尤其是调控。为此，能够借助于电压传感器检测所提供的直流电压并且能够将相应的电压信号传输给控制单元。电流隔离的能量转换器优选构成为电流隔离的谐振转换器。如果电流隔离的能量转换器通过谐振转换器形成，则为了该目的，谐振电感的至少一部分能够由构成为隔离变压器的变压器来提供。谐振电路例如连接到至少一个半桥电路上，借助于所述半桥电路能够实现常规谐振运行。电压转换器和电流隔离的能量转换器、尤其是谐振转换器的功能对于本领域技术人员而言是已知的，因此当前省略对此的进一步的详细阐述。

通过将电压转换器与谐振转换器组合，许多不同的运行模式是可行的，所述运行模式允许根据需求为相应的特定的运行情况调整电路装置的功能。因此例如可行的是，不仅关于所提供的电压而且也关于所提供的电流来控制转换器中的相应的转换器。这例如能够借助于控制单元来实现。

此外提出：为输入电流预设最小电流值和最大电流值，检测输入电流并且将其与至少最小或最大电流值进行比较，以及根据比较调节由电压转换器为谐振转换器提供的电压。通过这种改进方案可行的是，实现公差带调控。对于最小电流值和最大电流值，最小电流值或最大电流值与预设的平均值的偏差能够选择为相同。当然，本发明不限于此，并且也能够提供与平均值的不同的差异。这种设计方案还能够实现：实现公差带调控。如果要为聚焦单元，尤其为可调节的分压器提供过低的电源电压，则穿过分压器的电流可能变为零。由此谐振转换器的输入电流也会为零。然而，现在能够将级联式调控设计为，使得通过电压转换器提供的电压变大。因此，不再调控到通过电压转换器提供的电压，而是更确切而言调控到电流。而如果在上述正反馈的作用下增大电压，进而也增大输入电流，则将以相应的方式通过级联式调控来限制最大输入电流。总体上，由此能够以小的耗费实现可靠的调控或控制。

还提出，控制信号的频率与第一栅极电势的预设值相关，并且控制电路从控制信号的频率中确定第一栅极电势的预设值。通过该设计方案，第一栅极电势的值能够以简单的方式从控制单元传输给控制电路，以便控制电路能够相应地调节所述可调节的分压器。在这种情况下，控制信号优选是交流电压信号，其频率能够通过控制单元来调节。由于控制信号是交流电压信号，所以能够借助于电流隔离的变换器或变压器以电流隔离的方式将交流电压信号传输给控制电路或聚焦单元。由此以简单的方式可行的是，能够根据第一栅极电势的预设值来调节栅极电势。

此外提出，在预设的、尤其是预设的最小或最大频率的情况下停用聚焦单元。聚焦单元的停用尤其至少包括以下状态：栅极电势与阴极电极的电势相比是负的，使得电子流被夹断。在X射线管的该运行状态下，基本上不发出X射线辐射。为了该目的能够提出，除了聚焦单元之外，还设有开关单元，所述开关单元与聚焦单元一样由能量转换器供应电能。例如能够提出，开关单元和聚焦单元串联连接，以便能够实现期望的功能。例如还能够提出，在控制信号的频率小于预设的最小频率的情况下，开关单元能够实现停用聚焦单元并且如上所述为栅极电极加载栅极电势。基本上类似的实施方式针对最大频率也能够双重设置。为此能够例如可逆地提供控制特性。当然，该栅极电势也能够通过聚焦单元与开关单元的共同作用来实现。开关单元也能够至少部分地由聚焦单元包括。总体上，能够进一步改进X射线管的运行。

根据一个改进方案提出，聚焦单元在预设的频率、尤其是预设的最小或最大频率的情况下被控制为，使得开关单元和晶体管都在接通的开关状态中运行，以提供栅极短路。由此能够实现第三运行状态，在第三运行状态中栅极电极能够被短路。由此，电子流的夹断以及电子流的聚焦能够被停用。为此，晶体管优选在与线性运行不同的开关运行中运行。

还提出，根据第一栅极电势的预设值调节电压转换器的输出电流。该改进方案利用电流源特性使用能量转换器的运行。这尤其能够为聚焦运行单独地调节。而能量转换器的通常的控制能够在聚焦运行之外进行，尤其通过提供预设的电压进行。此外，当然存在以下可能性：改变谐振转换器的时钟频率，以便在相应的谐振中运行谐振转换器，尤其是当其是LLCC谐振转换器的情况下如此。在该谐振频率下，输出电流通常与负荷无关，尤其基本上仅通过谐振转换器的输入电压和振荡回路电感来确定。由此，电压转换器和谐振转换器能够以受控的方式运行，因为由于电流源特性，通常始终为聚焦单元调节适宜的、足够大的输出电压。由此也能够为可调节的分压器实现足够的调控裕量，直至最大荷载。

还提出，谐振转换器具有带有两个半桥电路的全桥电路，其中在聚焦运行期间这两个半桥电路之一至少暂时激活，而这两个半桥电路中的另一个停用。由此例如能够将变压器初级电压大致减半，这关于明显变小的聚焦电压而言是特别有利的。停用半桥电路尤其表示：该半桥电路不主动参与能量转换。优选地，其被完全关断。然而能够提出，停用的半桥电路例如提供用于续流电流等的电流路径，然而在此不借助时钟进行干预。也就是说，该停用的半桥电路的开关元件没有加载有相应的开关信号。

半桥电路分别具有两个串联连接的开关元件，尤其是半导体开关，借助于所述开关元件能够将由电压转换器提供的直流电压转换成交流电压。这种电路拓扑也称为全桥电路。半桥电路在端侧并联连接并且反相地运行。

在本公开文献的意义上，半导体开关是优选可控的电子开关元件，例如晶体管、晶闸管、其组合电路，尤其是具有并联连接的续流二极管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，优选带有集成的续流二极管等。

半桥电路的中间端子是与串联连接的半导体开关的连接点导电连接的端子。在逆变器运行中，通常在该中间端子处提供经转换的交流电压。

呈晶体管形式的半导体开关的开关运行表示：在接通状态下，在形成开关段的端子之间提供非常低的电阻，使得在非常小的剩余电压下的高的电流流量是可行的。在关断的状态下，半导体开关的开关段是高欧姆的，意即其提供高的电阻，使得即使在开关段上施加的电压高的情况下，也基本上不存在或只存在非常小的，尤其是可忽略不计的电流流量。与此不同的是在线性运行中。

此外提出，电路装置具有开关单元，所述开关单元构成为用于，将至少一个栅极电极在第一开关状态中加载有聚焦电子流的第一栅极电势，而在第二开关状态下加载有第二栅极电势，以用于夹断在阳极电极和阴极电极之间的电子流。此外，该改进方案基于以下构思，可行的是，通过开关单元与聚焦单元的适宜的组合提供以下可能性：将栅极-阴极电压或栅极电极的栅极电势从夹断电压或夹断电势快速切换到可预设的聚焦电压或可预设的聚焦电势，和/或反之亦然。在此，补充于此，聚焦单元能够用于：对连接线缆和/或栅极电极的寄生电容进行再充电或放电。通过开关单元和聚焦单元对栅极电容或栅极-阴极电容以及连接线缆的电容进行主动再充电，能够减小从夹断电子流变换到聚焦电子流或者相反时的时间常数，进而减少切换变换对焦斑特性的影响。此外可行的是，尤其关于栅极-阴极电压或栅极电势的调控，将聚焦单元耦联到阴极电极的电势上，由此能够实现将电子流更精确地聚焦在X射线管中。此外，该改进方案能够实现：以简单的方式将电路装置集成到X射线设备中。通过根据本发明的电路装置能够节省结构空间和成本。

基本上，开关单元可以具有一个或多个适宜的机电开关元件，以便实现期望的开关功能。然而，开关单元通常例如出于开关速度的原因具有一个或多个电子开关元件，尤其半导体开关元件，借助于所述电子开关元件，能够实现开关单元的所期望的开关功能。开关元件例如能够通过晶体管、晶闸管、其组合等形成。对于所提出的应用能够特别有利地提出，以串联连接的方式基本上同步运行多个电子开关元件。由此也能够借助仅对于出现的电压的一部分构成的电子开关元件实现以明显大于相应的开关元件的最大允许的运行电压运行。开关单元提供至少一个第一开关状态，在所述第一开关状态中栅极电极加载有释放电子流的第一栅极电势，更确切地说优选为通过聚焦单元提供的栅极电势。在开关单元的第二开关状态中，至少一个栅极电极能够加载有用于夹断在阳极电极与阴极电极之间的电子流的第二栅极电势。为了该目的，开关单元能够与能量转换器电耦联，其中开关单元将能量转换器与X射线管耦联，使得能量转换器至少提供在栅极电极与阴极电极之间的夹断电压。这能够通过开关单元与聚焦单元的串联电路实现。

由于开关单元和聚焦单元优选串联连接，所以能够由聚焦单元至少提供第二栅极电势。由此，聚焦单元能够辅助开关单元的相应的切换变换，由此能够更可靠地实现功能。

为了聚焦能够设有在从大约零V至大约500V的范围中的栅极-阴极电压。所述电压同样能够通过作用为运行电压源的能量转换器提供。为了该目的，聚焦单元例如能够相应地调整通过能量转换器提供的电压。

控制电路优选连接到开关单元的至少一个开关元件上，尤其连接到至少一个半导体开关元件上。开关单元不需要具有自身的通信接口，借助于所述通信接口，所述开关单元与控制单元通信连接。由此，借助于控制电路也能够控制开关单元的切换变换。

控制单元能够承担或提供其它功能，尤其关于聚焦电压、夹断电压、通过能量转换器提供运行电压等。控制单元能够与电路装置电绝缘地构成并且优选以电流隔离的方式连接到电路装置上。控制单元本身能够作为单独的结构单元提供。然而，其优选是电路装置的组成部分并且特别优选地集成到其中。

此外提出，至少部分静态地提供上述三种运行状态中的至少两种。这能够实现在两个相继的运行状态之间的特别快速的变换。这种改进方案在如下情况下证明为特别有利：要在聚焦运行状态和夹断运行状态之间进行变换。在现有技术中在变换期间出现的关于电子流的未定义的焦斑的问题如果不能完全避免则能够在很大程度上被减少。

对于根据本发明的方法给出的优点和作用同样适用于根据本发明的电路装置以及配备有根据本发明的电路装置的X射线设备，并且反之亦然。因此，根据方法表述的特征也能够根据装置表述，并且反之亦然。

附图说明

以下阐述的实施例涉及本发明的优选的实施形式。先前在说明书中给出的特征，特征组合以及也在实施例的以下描述中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可用在分别给出的组合中，而且也可用在其它组合中。因此也包括本发明的如下实施方案或将其视为公开，所述实施方案在附图中未明确示出和阐述，然而通过分开的特征组合由所阐述的实施形式得知和可产生。根据实施例示出的特征，功能和/或作用能够自身分别示出本发明的单独的、可彼此独立观察的特征、功能和/或作用，其分别也彼此独立地改进本发明。因此，实施例也应包括与所阐述的实施形式中的组合不同的组合。此外，所述实施形式也能够通过本发明的已经描述的特征、功能和/或作用中的其它特征、功能和/或作用来补充。

附图示出：

图1示出具有连接到电路装置上的X射线管的X射线设备的示意性电路图，其中示出电路装置的X射线管的栅极操控的局部；

图2示出包括根据图1的局部的电路装置的示意性方框图；

图3示出在第一运行状态下的根据图2的电路装置的示意性框图；

图4示出在第一运行状态下的根据图2的电路装置的示意性框图；

图5示出在第一运行状态下的电路装置的电压的示意性图表视图；

图6示出在第一运行状态下的通过根据图2的电路装置的能量转换器提供的供应电流的示意性图表视图；

图7示出在第一运行状态下的根据图5的电压的示意性图表视图；

图8示出在第一运行状态下的根据图6的供应电流的示意性图表视图；

图9示出在第一运行状态下的根据图4的电压的示意性图表视图；和

图10示出在第一运行状态下的根据图6的供应电流的示意性图表视图。

具体实施方式

图1在示意性电路图中示出具有X射线管12的X射线设备10的局部，所述X射线管具有设置在真空容器中的阳极电极14和阴极电极16。栅极电极18设置在阳极电极14和阴极电极16之间。阳极电极14与端子52电连接、栅极电极与端子50电连接、并且阴极电极16与两个端子46，48电连接。阴极电极16为了加热目的具有两个端子，即端子46和48，经由所述端子能够为阴极电极16供应电能，以便在常规运行中将阴极电极16加热到可预设的温度上，以便能够实现所期望的电子发射。为了该目的，端子46、48与电加热能量源54电连接。

端子48、52也与电压源56电连接，电压源56提供基本上也施加在阴极电极16与阳极电极14之间的阳极-阴极电压72。阳极电极14的阳极电势通常大于阴极电极16的阴极电势。

与栅极电极18处的栅极电势相关地，将从阴极电极16的阴极材料出射的电子以形成电子流26的方式加速至阳极电极14。在电子撞击到通常构成为旋转电极的阳极电极14上时产生X射线辐射并且通过X射线管12发出X射线辐射。

通过栅极电极18处的栅极电势能够影响X射线管12的功能。因此，一方面可行的是，栅极电极18加载有第二栅极电势，借助第二栅极电势能够实现夹断在阳极电极14与阴极电极16之间的电子流26。第二栅极电势也称作夹断电势。相应地产生栅极-阴极电压，所述栅极-阴极电压因此称作夹断电压。夹断电压能够在X射线管中例如处于大约零kV至大约4kV的范围中。在当前设计方案中，夹断电压高于大约500V，例如为大约3.5kV或甚至更高。在聚焦和夹断之间的过渡区域是不期望的，因为其能够引起在X射线管12中的未定义的焦斑和未定义的电子流。

通常，至少用于夹断电子流26的栅极电势相对于阴极电极16的阴极电势是负的。

通常将第二栅极电势选择为，使得能够实现安全可靠地夹断电子流26，而不损害在X射线设备10中的电绝缘。在许多情况下，最大允许的栅极-阴极电压为大约4kV，因此X射线设备10连同其组件针对所述电压相应地构成。

在夹断电子流26期间，基本上不产生X射线辐射，因为电子流26基本上被抑制。

此外，栅极电极18能够加载有第一栅极电势，所述第一栅极电势允许释放、尤其聚焦电子流26。相应的栅极-阴极电压也称作聚焦电压。借助聚焦电压可行的是，不仅优选地受控地释放电子流26，而且同时也控制电子流26关于撞击到阳极电极14上的聚焦。由此例如能够以可预设的方式实现在阳极电极14上的焦斑58。由此能够经由另一区域影响X射线辐射的产生。

在连接线路20处的第一端子连接到电端子46、48、50上。连接线路20的相对置的端子连接到电端子60、62、64上。连接线路20尤其包括影响栅极电压的线路电容66的高压线缆。电端子46、48、50、52当前是管侧的端子。当前，电端子60、62、64是发电机侧的端子。

加热能量源54连接到电端子60、62上。电路装置22连接到电端子62、64上，借助于所述电路装置，用于栅极电极18的栅极电势能够以可预设的方式提供。在图1中仅示出电路装置22的局部。从下文还将阐述的图2至4中得出电路装置22的示意性方框图。

此外，从图1中可见，连接线路20具有线路电容，所述线路电容在图1中象征性地通过电容器66示出。电容器66还包括X射线管12的栅极-阴极电容，然而所述栅极-阴极电容在图1中未进一步示出。电容66此外与线缆的长度相关并且例如能够具有大约4nF的电容值。这对于关于夹断电子流26控制X射线管以及仅经由栅极电极18聚焦电子流26是相关的，如以下还阐述的那样。

对于聚焦，当前需要大约零V至大约500V的栅极-阴极电压。根据X射线管12的构造，所述电压也能够是不同的，与夹断电压一样。

为了提供栅极电势，电路装置22具有能量供应装置，所述能量供应装置在下文中还将继续阐述并且在图1中仅示意性地用28标识。能量供应装置38具有内电阻68，经由所述内电阻，以用于常规运行的电能来供给电路装置22的元件和组件。

电路装置22还具有与开关单元28串联连接的聚焦单元24。由聚焦单元24和开关单元28构成的该串联电路经由内电阻68连接到能量供应装置38上并且由所述能量供应装置加载运行电压。

开关单元28当前提供两个开关状态，即接通的开关状态作为第一开关状态和关断的开关状态作为第二开关状态。接通的开关状态对应于聚焦功能，并且与上文中的第一运行状态相对应。在接通的开关状态中，运行电压基本上施加在聚焦单元24上。如以下还阐述的那样，聚焦单元24提供栅极-阴极电压，所述栅极-阴极电压允许能够以可预设的方式聚焦电子流26。

在开关单元28的第二开关状态中，在第二开关状态中开关单元28处于关断的开关状态中，聚焦单元24基本上停用，使得在栅极电极18与阴极电极16之间大致提供能量供应装置38的运行电压。在此要注意，在所述运行状态中至少在稳态中基本上没有电流流动。因此，如果运行电压为大约3.5kV，则所述运行电压在开关单元28的关断的开关状态下也施加在栅极电极18与阴极电极16之间。所述电压当前相对于阴极电极是负的，从而栅极电势小于阴极电势。因此，在该开关状态下实现夹断电子流26，使得基本上不再有电子到达阳极电极14，进而X射线辐射的产生基本上中断。

在开关单元28的第一开关状态、即接通的开关状态下，聚焦单元24加载有运行电压。然后，聚焦单元24提供相应的第一栅极电势，从而不仅释放电子流26，而且也能够实现电子流26在撞击到阳极电极14上时的相应可预设的聚焦。

为了该目的，聚焦单元24包括由电阻30和晶体管32构成的至少一个串联电路，电阻30同时也能够用作关于连接能量供应装置38的串联电阻，晶体管32当前通过场效应晶体管、更确切地说自截止n沟道MOSFET形成。由此，提供了可调节的分压器。然而根据设计方案在此也能够使用其它晶体管，尤其也使用双极型晶体管。

晶体管32当前具有栅极端子，所述栅极端子未绘制并且所述栅极端子连接到在图1中示意性地示出的控制电路40上，所述控制电路以可预设的栅极电势加载栅极端子，使得在所述串联电路的中间端子34上基本上能够根据第一栅极电势的可预设的值提供栅极电势。为了该目的，晶体管32在线性运行中运行，使得在中间端子34上能够与晶体管32处的栅极电势的相应的调节相关地调节相应的栅极电势。如在图1中的示图中可见，通过接通开关单元28激活聚焦单元24，而通过关断停用聚焦单元24。在聚焦单元24的停用的运行状态下，夹断电势因此对应于用于第二栅极电势的可预设的值。

图2现在以示意性方框图示出电路装置22。在图2中可见的是，电路装置22除了已经根据图1阐述的元件或组件之外还包括能量转换器38，该能量转换器用于尤其为聚焦单元24供应能量。为了该目的，能量转换器38构成为电流隔离的能量转换器，以便能够向与X射线管12的栅极电势和阴极电势电耦联的聚焦单元24和开关单元28供应能量。为了该目的，能量转换器38连接到直流电压源80上。直流电压源80就其而言又能够由公共电网供应电能。

能量转换器38连接到控制单元74上，所述控制单元74为能量转换器38的常规运行提供相应的控制信号。控制单元74在通信方面还耦联到上级的控制器90上，经由该上级的控制器90能够预设运行值，尤其是第一栅极电势的值。

此外设有辅助转换器82，所述辅助转换器同样由直流电压源80供应电能。辅助转换器82同样连接到控制单元74上并且由所述控制单元一起供应用于常规运行的相应未示出的控制信号。辅助转换器82用于以电流隔离的方式提供两个控制信号42、44，所述控制信号用于控制所述控制电路40。控制信号42之一用于：为控制电路40供应电能，而控制信号中的第二控制信号，更确切地说控制信号44用于：控制用于控制电路40和通过控制电路40控制的单元，即聚焦单元24以及开关单元28的至少一个运行值。这将在下面予以进一步阐述。

当前，能量转换器38具有电压转换器76，所述电压转换器在输入侧与直流电压源80电连接。在输出侧上，谐振转换器78连接到电压转换器76上，所述谐振转换器为聚焦单元24和开关单元28以电流隔离的方式提供电能供应。为了该目的，谐振转换器38具有逆变器96，所述逆变器当前由两个半桥电路形成，所述半桥电路运行谐振回路，其电感至少部分地通过构成为隔离变压器的变压器98的初级侧形成。在次级侧上，变压器98连接到整流器100上，所述整流器100为聚焦单元24和开关单元28提供相应的直流电压。电压检测单元84检测由电压转换器76提供的经转换的电压，并且将相应的电压信号提供给控制单元74。控制单元74同样为逆变器96提供相应的控制信号，使得能够实现谐振转换器78的期望的转换器运行。

变压器98还包括未进一步示出的辅助绕组，所述辅助绕组连接到变压器检测单元86上，所述变压器检测单元将相应的变压器信号提供给控制单元74。

当前，辅助转换器82包括连接到直流电压源80上的辅助逆变器88以及连接到辅助逆变器88上的辅助变压器92。辅助变压器92同样构成为隔离变压器并且借助其初级绕组连接到辅助逆变器88上。辅助变压器92的次级绕组连接到整流器94上，所述整流器提供用于控制电路40的控制信号42、44。如已经解释的那样，控制信号42用于为控制电路40供应能量，而控制信号44提供相应的控制值，例如用于栅极电极18的第一栅极电势的预设值。当前提出，第一栅极电势的预设值与控制信号44的频率相关。只要控制信号44的频率大于预设的最小频率值，开关单元28通过控制电路40切换到接通的切换状态中。同时，晶体管32通过控制电路40根据频率关于其电导率进行调节，使得在端子62、64处根据第一栅极电势的值提供栅极-阴极电压。辅助逆变器88因此由控制单元74相应地控制，使得能够借助于整流器94提供相应的控制信号42、44。因此，辅助转换器82不仅用作用于控制电路40的能量转换器，进而尤其用作用于提供无电势的能量供应的聚焦单元的能量转换器，而且辅助转换器82同时也用作电流隔离的信号变换器。通过辅助逆变器88由控制单元74控制的方式，例如通过应用适宜的调制，因此能够同时实现用于传输数据或信号的信号功能，由此能够实现：根据控制信号44传输数据或信号。因此，控制单元74与控制电路40，尤其是聚焦单元电势隔离。同时，能够以电势隔离的方式将控制信号传输至控制电路40。因此，控制信号42在此是能量信号，所述能量信号基本上用于为控制电路40供应能量。

在图2中示出电势隔离102，其通过变压器92、98实现。由此，控制单元74尤其与X射线管12电隔离。

当前，谐振转换器78构成为LLCC谐振转换器。在替选的设计方案中，在此当然也能够提供另一谐振转换器类型或电流隔离的能量转换器。本发明不限于此。

图2示出包括根据图1的局部的电路装置22。控制电路40从控制单元74获得栅极电势的期望值和开关单元28的开关状态。所述单元当前彼此独立地运行。两者都实现了相应的调控功能。控制单元74控制或调控能量转换器38，其中控制单元74从上级的控制器90获得相应的控制命令和数据。在上级的控制器90和控制单元74之间的通信连接当前构成为单向通信连接。然而，本发明无需限于此。而是通信连接也能够双向地构成。

控制电路40承担调节所述可调节的分压器36的功能并且相应地操控晶体管32。相应的期望值和开关状态经由辅助转换器82从控制单元74传送给控制电路40。在此，基本上能够区分这两种运行状态，更确切地说当前是第一运行状态，在第一运行状态中开关单元28处于接通的开关状态中，进而电路装置22处于聚焦运行中，在聚焦运行中借助于聚集单元24根据第一栅极电势的预设值调节栅极电极18的栅极电势，所述第一栅极电势的预设值作为期望值由控制单元74传送给控制电路40。关于此，控制电路40提供调控功能并且相应地调节栅极电极18的栅极电势。同时，在本设计方案中，栅极电势也用作聚焦单元的参考电势。在替选的设计方案中，这能够改变，并且例如阴极电势也能够被选为参考电势。然而，本发明的功能与此无关。

在也称为栅极截止的第二运行状态下，开关单元28由控制电路40切换到关断的开关状态中，使得为栅极电极18加载夹断电势。所述运行状态通过控制电路40借助于控制信号44调节。

在第二运行状态中，也如其根据图3所示出的那样，聚焦单元24停用，并且开关单元28处于关断的开关状态中。在高压侧不产生栅极电势的影响。在该运行状态下，栅极-阴极电压与通过能量转换器38提供的电压相关，所述电压与电压转换器76的输出电压相关。在该运行状态下，电压转换器76能够不受调控地运行。相反，能够在考虑由变压器98的辅助绕组经由变压器检测单元86提供的电压的情况下进行调控。该变量能够提供与通过电压转换器76的输出电压提供的操纵变量比较的实际变量。

在该运行状态下，谐振转换器78在具有电压不可变的输出的LLCC工作点处以固定频率运行。经由测量在变压器98的初级侧的辅助绕组处的电压来检测在该运行状态下用于调控栅极电势的实际值。通过在变压器98的次级绕组和辅助绕组之间的磁耦合能够借助于评估来映射栅极-阴极电压。因此可行的是，在初级侧上调控栅极-阴极电压，而无需直接与高压侧电耦联。

在聚焦运行或第一运行状态中，所述情况的区别在于：现在可调节的分压器36在次级侧上使变压器98承受负载。如已经阐述的那样，栅极电势借助于可调节的分压器36如下调控：由晶体管32通过改变其电导率而改变穿过可调节的分压器36的电流。在电流增加时，在电阻30以及在内电阻68上的电压降提高。该电压降越大，在可调节的分压器的输出端或中间端子34处的栅极-阴极电压就越低。因为辅助绕组近似地映射能量转换器38的次级侧的电压，所以在此检测到的电压下降。这利用控制单元74来调整，在那里由能量转换器38提供的电压再次提升。控制电路40通过相应地控制晶体管32来做出反应，以便调整提高的电压。由此产生不期望的正反馈，这不仅会引起高的损耗功率，尤其在可调节的分压器36中，而且还会引起过载，直至构件失效。在反向调控情况中也会出现相应的情况。

该特性通过根据图5和6的示意性图表示意性地示出。图5示出在该第一运行状态下的电路装置22的电压的示意性图表视图，而图6示出在第一运行状态下的在图1中示出的电路装置22的局部的供给部段的相应的示意性图表视图。在图5中，纵坐标与电压相关联，而横坐标与时间相关联。在图6中，纵坐标与电流相关联，而横坐标与时间相关联。图5和6的时间轴彼此相应。图5和图6相关。

图5示出电压变化曲线，而图6对应示出相关的电流变化曲线。在此，未应用本发明。调控变压器98的输出电压(曲线图106)，更确切地说在带有图1中的附图标记68的元件处的电压。在此，当前涉及具有变压器98(图2)的线电阻的漏电感。降低栅极电压的期望值。由此，根据图1的调控单元提高穿过图1中的晶体管32的电流，以便提高在元件68处的电压降。从中产生：输入电流升高(图6)。由此变压器98的输入电压(对应于图1中的经变换的电压或附图标记38)升高，由此产生正反馈。

如从图5和图6中可见的那样，在大约3ms至大约4ms的时间段内调节运行状态，在所述运行状态中栅极-阴极电压大约为250V，所述栅极-阴极电压以图5中的曲线图108示出。能量转换器38的在内电阻68上游提供的电压在此约为500V，这以曲线图104示出。经过与当前处于接通的开关状态下的开关单元28串联的聚焦单元24的电压约为300V，这以曲线图106示出。在根据图6的图表中，为该时间段提供大约40mA的电流，所述电流穿流过可调节的分压器36。这以曲线图110示出。

在时间点t＝4ms，借助于控制信号44改变用于栅极-阴极电压或第一栅极电势的期望值，更确切地说改变为大约150V的栅极-阴极电压，如这根据在图5中的曲线图108可见的。由于上述正反馈，现在控制单元74控制能量转换器38，使得由所述能量转换器提供的电压补偿较高的负载，使得根据曲线图106提供基本上恒定的电压。为此，通过能量转换器38提供的电压相应地提高，更确切地说提高为大约1000V的值。自大约t＝6.5ms的时间点起，第一栅极电势的值然后再次返回到在时间点t＝4ms之前给出的值。电压根据曲线图104、108相应地改变。从图6中可见的是，大约150mA的电流存在于从t＝4ms到t＝6.5ms的范围内。在上述时间段内，这引起相当大的损耗功率，所述损耗功率不仅必须通过能量转换器38提供，而且也必须同时在高压侧上，尤其通过可调节的分压器36引出。这也可能引起故障或干扰。下面描述了减少或避免该问题的场景。

此外能够提供第三运行状态，在第三运行状态中开关单元28处于接通的开关状态下，并且晶体管32在开关运行中在接通的开关状态下运行。由此，栅极电极可能被短路。

图7和8涉及与图5和6一样的示意性图表视图，同样用于第一运行状态，更确切地说在应用本发明的情况下，其中通过能量转换器38提供的电压通过电压转换器76固定地调节。这两个附图也彼此相关。曲线图再次涉及与之前关于图5和图6所阐述的相同的变量。如从图7和图8中可见的，在此，通过能量转换器38提供的电压现在通过控制单元74固定地调节为大约500V的固定值。在时间点t＝4ms，再次引起关于图5和图6阐述的变化状态。从视图中产生，相应地调节栅极-阴极电压。同时，在此，用于可调节的分压器36的供电电压也减小了微小的值。在大约t＝6.5ms的时间点，改变又被恢复。从图8中可见，电流同样略微升高。从图7和图8中可见，在应用本发明的情况下，与在图5和图6中示出的在第一运行状态下的应用相比，能够实现稳定的运行特性，而没有大的损耗功率。

由上级的控制器90预设第一栅极电势的值。控制单元74相应地通过能量转换器38提供输出电压。此外，用于第一栅极电势的预设值经由辅助转换器82传送给控制电路40。根据控制信号44的频率，控制电路40识别用于开关单元28的开关状态并且将所述开关单元切换到接通的开关状态中。控制电路40识别出：该频率大于预设的最小频率，低于该预设的最小频率，开关单元28应切换在关断的开关状态中。此外能够提出，预设最大频率，在通过控制电路40检测到最大频率时，经由开关单元28和晶体管32直接与阴极电势耦联，由此几乎能够实现在栅极电极18和阴极16之间的短路。然后能够使用关于频率的中间值，以便确定用于第一栅极电势的相的应值，其方式为：将相应的值与相应的频率相关联。

该电路原理的功能还能够通过根据图3的电路装置22的示意性电路图可见，其中电压检测单元84与根据图2的第一运行状态相比用于第一运行状态。而单元86用于第二运行状态。

在关于第二运行状态的替选的设计方案中能够提出，能够利用电压转换器76的输出电流，以便简化用于控制或调控的特性图。在这种情况下，能够根据该输出电流进行控制或调控。

在关于第二运行状态的另一替选方案中，能够预设谐振转换器78的输入电流的最小值和最大值。然后能够基于此实现公差带调控。在这种情况下，例如，通过能量转换器38提供的电压对于由可调节的分压器36调节第一栅极电势的预设值而言过小，则由于控制电路40的调控功能，穿过晶体管32的电流可能变为零。由此，谐振转换器78的输入电流也可能低于最小值。在此情况下提出，控制单元74执行调控，使得通过电压转换器76提供的电压增大。然后不再对电压进行调控，而是代替于此对电流进行调控。如果上述正反馈增大了通过能量转换器提供的电压，进而也增大了用于可调节的分压器36的电流，则将能够以相同的方式限制最大电流。总体上能够实现：在应用本发明时至少在第二运行状态中，变压器98的输入电压基本上保持稳定。

图9和图10以类似于图5和图6的示意性图表视图示出根据本发明的另一设计方案的第一运行状态的情况，如在下文中将阐述的那样。图9和图10中的曲线图的附图标记对应于图5和图6的相应的曲线图的附图标记。曲线图轴对应于如关于图5和图6已经阐述的曲线图轴。这两个附图也相互关联。在本发明的该设计方案中，对于第一运行状态提出，至少在聚焦运行下，通过能量转换器38提供的电压基于电流源特性。这能够通过借助于控制单元74的适宜的调控来实现。此外存在以下可能性：提高谐振转换器78的运行频率或时钟频率，以便使其在实际谐振中，尤其在LLCC谐振中运行。在该频率下，谐振转换器78的输出电流基本上独立于负载并且仅通过谐振转换器78的输入电压以及振荡回路电感确定。由此，通过控制器74的调控和谐振转换器本身都能够以受控的方式运行，因为由于电流源特性，始终能够在能量转换器38的输出端处形成适宜的、足够高的电压。在此，能够实现对于聚焦单元24尤其是可调节的分压器36的常规运行足够的调控裕量。这通过根据图4的示意性方框图示出，其中变压器检测单元86不需要用于聚焦运行。由此能够避免不期望的正反馈。

如从图9和图10中可见的那样，根据曲线图110的电流--与实施关于第一栅极电势的值的改变无关地，几乎无关地基本上为大约10mA的值。从图9中得出，相应的电压改变。与图5相比可见，在第三运行状态下在约4ms至约6.5ms的时间段中通过能量转换器38提供的电压甚至低于在t＝4毫秒之前的时间段中的电压。由此能够实现功率特别低的常规运行。这对于电路装置的构造，尤其是X射线设备10的构造是有利的，因为一方面与第一运行状态相比需要明显更少的功率，而另一方面由于在常规运行中明显更小的功率能够将组件更低成本且更紧凑地构成。

为了能够实现关于常规运行的其它优点能够提出，尤其逆变器96能够关于其运行模式动态地运行。在此能够考虑：夹断电压通常位于数千伏的范围内。相反，在聚焦运行中的聚焦电压通常仅为几个100V。因此能够有利的是，在聚焦运行中停用逆变器96的半桥电路之一。由此谐振转换器78的电压传输比能够相应地减小，基本上减半。

在一个替选的设计方案中也能够提出，设有两个分开的转换器。当在提供夹断电压和聚焦电压之间切换时，能够在转换器的输出端之间切换。由此例如能够实现短的切换时间，尤其是大的边沿陡度，例如在从聚焦切换到截止或夹断电子流时实现。在聚焦之后截止或夹断电子流的切换时间能够通过聚焦单元确定。每个所述转换器都能够针对其输出电压范围优化地构成。

实施例仅用于阐述本发明，而对于本发明是非限制性的。

Claims (15)

1.一种用于运行X射线管(12)的方法，所述X射线管(12)具有设置在阳极电极(14)和阴极电极(16)之间的至少一个栅极电极(18)，其中

-借助于聚焦单元(24)聚焦从所述阴极电极(16)至所述阳极电极(14)的电子流(26)，其方式为：所述聚焦单元(24)至少在聚焦运行中为所述栅极电极(18)加载第一栅极电势，以便聚焦所述电子流(26)，

-所述聚焦单元(24)借助于能量转换器(38)以电流隔离的方式供应电能，

-借助于所述聚焦单元(24)的可调节的分压器(36)提供所述第一栅极电势，和

-借助于所述聚焦单元(24)的控制电路(40)调节所述可调节的分压器(36)，其方式为：为所述控制电路(40)加载与所述X射线管(12)电流隔离的控制单元(74)的至少一个电流隔离的控制信号(42、44)，其中所述控制信号(42、44)与所述第一栅极电势的预设值相关，

其特征在于，

-根据所述第一栅极电势的预设值调节所述能量转换器(38)的电功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还根据所述聚焦单元(24)为了提供所述第一栅极电势所需的所述聚焦单元(24)的至少一个电功率、电压或电流来选择所述能量转换器(38)的电功率。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用特性图来确定所述能量转换器(38)的电功率。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以下述的运行模式运行所述能量转换器(38)，在所述运行模式中所述能量转换器(38)在聚焦单元侧提供可调节的恒定的电流。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，此外根据为所述可调节的分压器(36)预设的调节裕量来确定所述能量转换器(38)的电功率。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量转换器(38)具有与电能源(80)耦联的电压转换器(76)和电流隔离的谐振转换器(78)，其中所述谐振转换器(78)在输入侧上与所述电压转换器(76)电耦联而在输出侧上至少与所述聚焦单元(24)电耦联，其中根据所述第一栅极电势的预设值调节所述谐振转换器(78)的输入电流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为所述输入电流预设最小电流值和最大电流值，检测所述输入电流并且将其与至少所述最小电流值或所述最大电流值进行比较，以及根据所述比较调节由所述电压转换器(76)为所述谐振转换器(78)提供的电压。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制信号(44)的频率与所述第一栅极电势的预设值相关，并且所述控制电路(40)从所述控制信号(44)的频率中确定所述第一栅极电势的预设值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在预设的频率、尤其是预设的最小或最大频率的情况下停用所述聚焦单元(24)。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，根据所述第一栅极电势的预设值调节所述电压转换器(76)的输出电流。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，至少在所述聚焦运行期间始终在所述谐振运行中运行所述谐振转换器(78)。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述谐振转换器(78)具有带有两个半桥电路的全桥电路，其中在所述聚焦运行期间至少暂时激活这两个半桥电路中的一个半桥电路，而停用这两个半桥电路中的另一半桥电路。

13.一种用于运行X射线管(12)的电路装置(22)，所述X射线管(12)具有设置在阳极电极(14)和阴极电极(16)之间的至少一个栅极电极(18)，所述电路装置(22)具有：

-用于聚焦从所述阴极电极(16)至所述阳极电极(14)的电子流(26)的聚焦单元(24)，其中所述聚焦单元(24)构成为用于，至少在聚焦运行中为所述栅极电极(18)加载第一栅极电势，以便聚焦所述电子流；

-用于以电流隔离的方式为所述聚焦单元(24)供应电能的能量转换器(38)；和

-与所述X射线管(12)电流隔离的控制单元(74)，以用于调节所述能量转换器(38)的电功率，

其中所述聚焦单元(24)具有可调节的分压器(36)和用于控制所述可调节的分压器(36)的控制电路(40)，其中所述控制单元(74)构成为用于，提供用于所述控制电路(40)的至少一个电流隔离的控制信号(42、44)，所述控制信号(42、44)与所述第一栅极电势的预设值相关，其中所述控制电路(40)构成为用于，根据所述至少一个控制信号(42、44)来调节所述可调节的分压器(36)，

其特征在于，

所述控制单元(74)还构成为用于，根据所述第一栅极电势的预设值调节所述能量转换器(38)的电功率。

14.根据权利要求13所述的电路装置，其特征在于，设有开关单元(28)，所述开关单元(28)构成为用于，在第一开关状态中为至少一个栅极电极(18)加载聚焦所述电子流(26)的第一栅极电势，而在第二开关状态中加载第二栅极电势，以用于夹断在所述阳极电极(14)和所述阴极电极(16)之间的电子流(26)。

15.一种具有X射线管(12)的X射线设备(10)，所述X射线管(12)具有：设置在阳极电极(14)和阴极电极(16)之间的至少一个栅极电极(18)；和借助于连接线路(20)连接到所述X射线管(12)上的电路装置(22)，以用于运行所述X射线管(12)，

其特征在于，

构成有根据权利要求13或14所述的电路装置(22)。

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