DE3704595A1 - PULSE X-RAY APPARATUS - Google Patents
PULSE X-RAY APPARATUSInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Impuls-Röntgenapparate nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mit Methoden der Röntgenographie, zur Impulsröntgenographie schnell verlaufender Vorgänge und zur medizinischen Röntgenographie unter nichtstationären Bedingungen angewandt werden können.The invention relates to pulse X-ray apparatuses the preamble of claim 1, for non-destructive Materials testing with methods of X-rayography, for pulse X-ray imaging fast-moving processes and for medical radiography under non-stationary conditions can be applied.
Es ist bereits ein Impuls-Röntgenapparat bekannt, der einen Ladetransformator mit n galvanisch entkoppelten Primärwicklungen, in deren jeder ein gesteuerter Transistorschalter liegt, einen Speicherkondensator, der über einen Gleichrichter an die Sekundärwicklung des Ladetransformators angeschlossen ist, einen Hochspannungs-Impultransformator, dessen Primärwicklung über ein Entladungsgefäß mit dem Speicherkondensator verbunden ist, eine Reihenschaltung aus einem Hochdruckentlader und einer Röntgenröhre, die an die Sekundärwicklung des Hochspannungs- Impulstransformators angeschlossen sind, und einen Steuergenerator enthält, der mit den gesteuerten Transistorschaltern elektrisch gekoppelt ist (s. z. B. SU-Urberschein 9 61 166/1980). Bei diesem vorbekannten Röntgenapparat ist der Steuergenerator unmittelbar an die gesteuerten Transistorschalter angeschlossen, und der Speicherkondensator wird von einer Stromquelle über die gesteuerten Transistorschalter, deren Widerstand in leitendem Zustand einen endlichen Wert besitzt und über die mit den letzteren in Reihe liegenden Widerstände der Primärwicklungen des Ladetransformators sowie über den Innenwiderstand der Stromquelle geladen. In diesem Fall sinkt bei Verringerung der Spannung der Stromquelle, wie dies des öfteren beim Arbeiten unter nichtstationären Bedingungen geschieht, wenn die Stromquelle aus Akkumulatoren aufgebaut ist, die Arbeitsfrequenz des Röntgenapparates und als Folge davon die Integral-Bestrahlungsdosis des Röntgenfilms ab, was sich wiederum auf die Güte des Röntgenbildes auswirkt, da der Kontrast der Röntgenbilder verschlechtert wird. Zur Erhöhung der Bildschärfe auf dem Röntgenfilm ist man daher gezwungen, die Belichtungszeit zu erhöhen, was aber die Anzahl der ohne Nachladung der Akkumulatoren der Stromquelle erhältlichen Röntgenbilder verringert und die Betriebsdauer des ganzen Röntgenapparats insgesamt verkürzt.A pulse X-ray apparatus is already known which has a charging transformer with n galvanically decoupled primary windings, in each of which there is a controlled transistor switch, a storage capacitor which is connected via a rectifier to the secondary winding of the charging transformer, and a high-voltage pulse transformer, the primary winding of which is via a Discharge vessel is connected to the storage capacitor, a series circuit comprising a high-pressure discharger and an X-ray tube, which are connected to the secondary winding of the high-voltage pulse transformer, and contains a control generator which is electrically coupled to the controlled transistor switches (see, for example, SU Urberschein 9 61 166 / 1980). In this known x-ray apparatus, the control generator is connected directly to the controlled transistor switches, and the storage capacitor is supplied by a current source via the controlled transistor switches, the resistance of which in the conducting state has a finite value and the resistances of the primary windings of the charging transformer, which are in series with the latter charged via the internal resistance of the power source. In this case, when the voltage of the power source is reduced, as is often the case when working under non-stationary conditions, when the power source is made up of accumulators, the working frequency of the x-ray apparatus and, as a result, the integral radiation dose of the x-ray film decrease, which in turn decreases affects the quality of the x-ray image, since the contrast of the x-ray images deteriorates. To increase the sharpness of the image on the X-ray film, one is therefore forced to increase the exposure time, but this reduces the number of X-ray images that can be obtained without recharging the batteries of the power source and shortens the operating time of the entire X-ray apparatus as a whole.
Außerdem ist eine Ungleichmäßigkeit in der von der Stromquelle im Laufe des Ladezyklus aufgenommenen Leistung zu verzeichnen, die auf Unterschiede in der Betriebsart des Röntgenapparates am Zyklusanfang (der Kondensator ist noch entladen, und der Betrieb nähert sich dem Kurzschluß), wenn die von der Speisequelle aufgenommene Leistung maximal ist, und am Zyklusende (der Betrieb nähert sich dem Leerlauf), wenn der Wert der Leistungsaufnahme abfällt, zurückzuführen ist, wobei der Effekt umso stärker ist, je höher der Wirkungsgrad des Röntgenapparats ist. Hierbei fällt dementsprechend auch die an die Röntgenröhre abgegebene mittlere Leistung ab. Infolgedessen ist die mittlere Dosisleistung der Röntgenstrahlung bei derartigen Röntgenapparaten instabil, und der Wirkungsgrad des Röntgenapparats sinkt ab.There is also an unevenness in that of the power source power consumed during the charging cycle list that indicate differences in the operating mode of the X-ray machine at the beginning of the cycle (the condenser is still discharged and the operation is nearing the short circuit), if the power consumed by the source is maximum, and at the end of the cycle (the operation is approaching idle) when the value of the power consumption drops, is attributable, the effect the stronger is, the higher the efficiency of the X-ray apparatus. Accordingly, this also falls on the X-ray tube average power output. As a result, the average dose rate of X-rays in such X-ray apparatus unstable, and the efficiency of the X-ray machine sinks.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impuls- Röntgenapparat der gattungsgemäßen Art anzugeben, dessen Schaltung einschließlich der Ausführung des Ladetransformators so konzipiert ist, daß die mittlere Dosisleistung der Röntgenstrahlung bei Spannungsschwankungen der Stromquelle stabilisiert und der Wirkungsgrad des Röntgenapparates gesteigert werden kann.The invention has for its object a pulse X-ray apparatus of the generic type to specify Circuit including the design of the charging transformer is designed so that the mean dose rate the X-rays in the event of voltage fluctuations in the power source stabilized and the efficiency of the x-ray apparatus can be increased.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Anspruch 2 betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung.The task is solved according to the requirements. Claim 2 relates an advantageous further education.
Der erfindungsgemäße Impuls-Röntgenapparat, der einen
Ladetransformator mit n Primärwicklungen, in deren jeder
ein gesteuerter Transistorschalter liegt, einen Speicherkondensator,
der über einen Gleichrichter an die Sekundärwicklung
des Ladetransformators geschaltet ist, einen
Hochspannungs-Impulstransformator, dessen Primärwicklung
über ein Entladungsgefäß mit dem Speicherkondensator verbunden
ist, eine Reihenschaltung aus einem Hochdruckentlader
und einer Röntgenröhre, die an die Sekundärwicklung
des Hochspannungs-Impulstransformators angeschlossen sind,
und einen Steuergenerator aufweist, der mit den gesteuerten
Transistorschaltern elektrisch gekoppelt ist, umfaßt
gemäß der Erfindung einen strommitgekoppelten Transformator
mit einer sekundären Hauptwicklung und mit n Primärwicklungen,
deren jede mit einer der Primärwicklungen
des Ladetransformators in Reihe liegt, sowie einen Summierungsimpulsverteiler,
dessen Haupteingänge an den
Steuergenerator bzw. an die sekundäre Hauptwicklung des
strommitgekoppelten Transformators und dessen Ausgänge an
die gesteuerten Transistorschalter angeschlossen sind,
wobei die Verhältnisse der Windungszahlen der Primärwicklungen
des strommitgekoppelten Transformators und des
Ladetransformators zu den magnetischen Widerständen dieser
Transformatoren der Bedingung (1)
genügen, wobei
W 1 und W 2 die jeweiligen Windungszahlen der Primärwicklungen
des strommitgekoppelten Transformators
bzw. des Ladetransformators
und
R 1 und R 2 die magnetischen Widerstände des strommitgekoppelten
Transformators bzw. des Ladetransformators
bedeuten.The pulse X-ray apparatus according to the invention, which has a charging transformer with n primary windings, each of which has a controlled transistor switch, a storage capacitor connected to the secondary winding of the charging transformer via a rectifier, a high-voltage pulse transformer, the primary winding of which is connected to the storage capacitor via a discharge vessel is a series circuit of a high-pressure discharger and an X-ray tube, which are connected to the secondary winding of the high-voltage pulse transformer, and has a control generator which is electrically coupled to the controlled transistor switches, according to the invention comprises a current-coupled transformer with a secondary main winding and with n Primary windings, each of which is connected in series with one of the primary windings of the charging transformer, and a summation pulse distributor, the main inputs of which to the control generator or to the secondary main winding of the current-coupled transformer and its outputs are connected to the controlled transistor switches, the ratios of the number of turns of the primary windings of the current-coupled transformer and the charging transformer to the magnetic resistances of these transformers of condition (1) are sufficient, whereby
W 1 and W 2 the respective number of turns of the primary windings of the current-coupled transformer and the charging transformer and
R 1 and R 2 are the magnetic resistances of the current-coupled transformer and the charging transformer
mean.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Röntgenapparates ist
es zweckmäßig, eine Diode vorzusehen, deren Kathode mit
dem gemeinsamen Punkt der Primärwicklungen des Ladetransformators
verbunden ist, während der strommitgekoppelte
Transformator eine zusätzliche Sekundärwicklung aufweist,
deren eines Ende mit der Anode der Diode und mit der Sekundärwicklung
des Ladetransformators und deren anderes
Ende mit einem zusätzlichen Eingang des Summierungs-Impulsverteilers
gekoppelt ist, wobei die Windungszahl der
zusätzlichen Sekundärwicklung des strommitgekoppelten
Transformators die Bedingung (2)
erfüllt, worin
W 3 die Windungszahl der zusätzlichen Sekundärwicklung
dieses Transformators,
B und S die Sättigungsinduktion bzw. die Querschnittsfläche
des Kerns des strommitgekoppelten Transformators,
I n max den Maximalwert des Summenstroms in den Primärwicklungen
des Ladetransformators
und
N das Übersetzungsverhältnis des Ladetransformators
bedeuten.To increase the efficiency of the X-ray apparatus, it is expedient to provide a diode whose cathode is connected to the common point of the primary windings of the charging transformer, while the current-coupled transformer has an additional secondary winding, one end of which is connected to the anode of the diode and to the secondary winding of the charging transformer and the other end of which is coupled to an additional input of the summation pulse distributor, the number of turns of the additional secondary winding of the current-coupled transformer meeting the condition (2) fulfilled what
W 3 the number of turns of the additional secondary winding of this transformer,
B and S the saturation induction or the cross-sectional area of the core of the current-coupled transformer,
I n max the maximum value of the total current in the primary windings of the charging transformer and
N the transformation ratio of the charging transformer
mean.
Die konstruktive Konzeption des erfindungsgemäßen Impuls- Röntgenapparates gestattet es, die mittlere Dosisleistung der Röntgenstrahlung bei Spannungsschwankungen der Stromquelle zu stabilisieren und den Wirkungsgrad zu erhöhen.The constructive conception of the impulse X-rays allow the mean dose rate the X-rays in the event of voltage fluctuations in the power source stabilize and increase efficiency.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:The invention is described below on the basis of specific exemplary embodiments with reference to the drawings explained; show it:
Fig. 1: Ein elektrisches Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Impuls-Röntgenapparates; Fig. 1: An electrical block diagram of a pulse X-ray apparatus according to the invention;
Fig. 2: ein elektrisches Prinzipschaltbild eines Summierungs-Impulsverteilers des Röntgenapparates nach Fig. 1; FIG. 2: an electrical basic circuit diagram of a summation pulse distributor of the X-ray apparatus according to FIG. 1;
Fig. 3: ein elektrisches Prinzipschaltbild einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impuls-Röntgenapparates; FIG. 3 shows an electrical schematic diagram of another embodiment of the invention the pulse X-ray apparatus;
Fig. 4: ein elektrisches Prinzipschaltbild eines Summierungs-Impulsverteilers des Röntgenapparates nach Fig. 3. FIG. 4 shows an electrical schematic diagram of a summing impulse distributor of the X-ray apparatus according to Fig. 3.
Der erfindungsgemäße Impuls-Röntgenapparat enthält einen Ladetransformator 1 (Fig. 1) mit im vorliegenden Beispiel drei (allgemein n) galvanisch entkoppelten Primärwicklungen 2, einer Sekundärwicklung 3 und einem Kern 4, gesteuerte Transistorschalter 5, 5′, 5″ die jeweils in jeder Primärwicklung 2 des Ladetransformators 1 liegen, einen Speicherkondensator 6, der über einen Gleichrichter 7 an die Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators 1 angeschlossen ist, einen Hochspannungs-Impulstransformator 8 mit einer Primärwicklung 9, die über ein Entladungsgefäß 10 an den Speicherkondensator 6 angeschlossen ist und eine Reihenschaltung aus einem Hochdruckentlader 11 und einer Röntgenröhre 12, die an die Sekundärwicklung 13 des Hochspannungs- Impulstransformators 8 mit einem Kern 14 angeschlossen sind.The pulse X-ray apparatus according to the invention contains a charging transformer 1 ( FIG. 1) with in the present example three (generally n ) galvanically decoupled primary windings 2 , a secondary winding 3 and a core 4 , controlled transistor switches 5, 5 ′, 5 ″, each in each primary winding 2 of the charging transformer 1 , a storage capacitor 6 , which is connected via a rectifier 7 to the secondary winding 3 of the charging transformer 1 , a high-voltage pulse transformer 8 with a primary winding 9 , which is connected to the storage capacitor 6 via a discharge vessel 10 , and a series circuit a high-pressure discharger 11 and an X-ray tube 12 , which are connected to the secondary winding 13 of the high-voltage pulse transformer 8 with a core 14 .
Der erfindungsgemäße Impuls-Röntgenapparat enthält ferner einen strommitgekoppelten Transformator 15 mit Strommitkopplung mit einer Sekundärwicklung 16, drei (allgemein n) Primärwicklungen 17 und einem Kern 18. Jede der Primärwicklungen 17 dieses Transformators liegt in Reihe mit einer der Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1, während dessen Sekundärwicklung 16 an einen Eingang 19 eines Summierungs-Impulsverteilers 20 angeschlossen ist, dessen anderer Eingang 21 zum Ausgang eines Steuergenerators 22 und dessen drei Ausgänge 23, 24 und 25 zu den jeweiligen gesteuerten Transistorschaltern 5, 5′, 5″ geführt sind.The pulse X-ray apparatus according to the invention also contains a current-coupled transformer 15 with current-coupling with a secondary winding 16 , three (generally n ) primary windings 17 and a core 18 . Each of the primary windings 17 of this transformer is connected in series with one of the primary windings 2 of the charging transformer 1 , while its secondary winding 16 is connected to an input 19 of a summation pulse distributor 20 , the other input 21 of which is used to output a control generator 22 and its three outputs 23, 24 and 25 are guided to the respective controlled transistor switches 5, 5 ', 5 " .
Die Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1 sind an eine in der Zeichnung vereinfacht als Anschluß dargestellte Stromquelle +E gelegt, die aus Akkumulatoren aufgebaut sein kann. The primary windings 2 of the charging transformer 1 are connected to a current source + E , shown in simplified form in the drawing as a connection, which can be constructed from accumulators.
Um den erfindungsgemäßen Impuls-Röntgenapparat betriebsfähig zu machen und die mittlere Dosisleistung der Röntgenstrahlung bei Spannungsschwankungen der Stromquelle zu stabilisieren, ist es notwendig, außer den erläuterten Schaltungsmaßnahmen bestimmte Beziehungen zwischen den Parametern der Bauelemente einzuhalten. Die Stabilität der mittleren Dosisleistung der Röntgenstrahlung wird bei einem beliebigen Impuls-Röntgenapparat bekanntermaßen durch die Stabilität der Ansprechfrequenz des Entladungsgefäßes bestimmt, die ihrerseits durch die Stabilität der über den Ladekreis des Speicherkondensators fließenden mittleren Leistung bestimmt wird, wobei die Mittelung im Laufe des gesamten Ladezyklus des Speicherkondensators, d. h. vom Beginn des Ladevorgangs des vollständig entladenen Kondensators bis zum Ansprechpunkt des Entladungsgefäßes, erfolgt.Operable around the pulse X-ray apparatus according to the invention to make and the mean dose rate of x-rays in the event of voltage fluctuations in the power source stabilize, it is necessary, except for those explained Circuit measures certain relationships between the Comply with the parameters of the components. The stability of the mean dose rate of x-rays is at any pulse X-ray machine known to be due to the stability of the response frequency of the discharge vessel determined in turn by the stability of the flowing over the charging circuit of the storage capacitor average power is determined, the averaging in The entire charging cycle of the storage capacitor, d. H. from the start of charging the fully discharged Capacitor up to the response point of the discharge vessel, he follows.
In den Ladekreis aus der Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators
1, dem Gleichrichter 7 und dem Speicherkondensator
6 wird praktisch verlustlos die gesamte Energie des
magnetischen Feldes eingespeist, die in einem durch die
Wicklungen 2, 3 und den Kern 4 des Ladetransformators 1
gebildeten Magnetsystem zum Zeitpunkt des Beginns der
Abschaltung des Stroms in den Primärwicklungen 2 gespeichert
ist. Der Betrag dieser Energie wird durch den
Ausdruck (3)
bestimmt, worin
I n max den Maximalwert des Summenstroms der Primärwicklungen
2 des Ladetransformators 1
und
L 1 den reduzierten Induktivitätswert der Primärwicklungen
2 des Ladetransformators 1
bedeuten.In the charging circuit from the secondary winding 3 of the charging transformer 1 , the rectifier 7 and the storage capacitor 6 , the entire energy of the magnetic field is fed practically without loss, which in a magnetic system formed by the windings 2, 3 and the core 4 of the charging transformer 1 at the time of Beginning of the shutdown of the current in the primary windings 2 is stored. The amount of this energy is given by the expression (3) determines what
I n max the maximum value of the total current of the primary windings 2 of the charging transformer 1 and
L 1 is the reduced inductance value of the primary windings 2 of the charging transformer 1
mean.
Für den linearen Betrieb des Kerns 4 dieses Transformators gilt die Beziehung (4)The relationship (4) applies to the linear operation of the core 4 of this transformer.
B max ≦ωτ B, L = const (I), (4), B max ≦ ωτ B, L = const ( I ), (4),
weshalb die im Magnetsystem gespeicherte Energie dem Quadrat des Maximalwerts des Summenstroms der Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1 proportional ist, d. h.which is why the energy stored in the magnet system is proportional to the square of the maximum value of the total current of the primary windings 2 of the charging transformer 1 , ie
W ≈ I 2 n max (5).
W ≈ I 2 n max (5).
Daraus folgt, daß die Verhältnisse der Windungszahlen der
Primärwicklungen 17 und 2 des strommitgekoppelten Transformators
15 bzw. des Ladetransformators 1 zu den magnetischen
Widerständen dieser Transformatoren die Bedingung
(1)
erfüllen, wobei
W 1 und W 2 die Windungszahlen der Primärwicklungen 17
und 2 des strommitgekoppelten Transformators
15 bzw. des Ladetransformators 1
und
R 1 und R 2 die magnetischen Widerstände des strommitgekoppelten
Transformators 15 bzw. des Ladetransformators
1
bedeuten.It follows that the ratios of the number of turns of the primary windings 17 and 2 of the current-coupled transformer 15 or of the charging transformer 1 to the magnetic resistances of these transformers meet the condition (1) meet, being
W 1 and W 2 are the number of turns of the primary windings 17 and 2 of the current-coupled transformer 15 and of the charging transformer 1 and
R 1 and R 2 are the magnetic resistances of the current-coupled transformer 15 and the charging transformer 1
mean.
In der vorliegenden Ausführungsform sind für den strommitgekoppelten Transformator 15 und den Ladetransformator 1 die Windungszahlen W 1 = 4 bzw. W 2 = 40 und die magnetischen Widerstände R 1 = 4,7 · 105 A/Wb bzw. R 2 = 6,29 · 106 A/Wb, also 8,5 · 10-6 ≦λτ 6,37 · 10-6.In the present embodiment, the number of turns W 1 = 4 and W 2 = 40 and the magnetic resistances R 1 = 4.7 × 10 5 A / Wb and R 2 = 6.29 for the current-coupled transformer 15 and the charging transformer 1, respectively · 10 6 A / Wb, i.e. 8.5 · 10 -6 ≦ λτ 6.37 · 10 -6 .
In der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Impuls-Röntgenapparats enthält der Summierungs-Impulsverteiler 20 (Fig. 2) einen Widerstand 26, Dioden 27, 28 und 29 und veränderliche Widerstände 30, 31 und 32. Die Anode der Diode 27 ist mit einem Ende des Widerstandes 26 und mit der Sekundärwicklung 16 des strommitgekoppelten Transformators 15 verbunden. Die Kathoden der Dioden 27, 28 und 29 sind miteinander, mit dem anderen Ende des Widerstandes 26 und mit einem Ende der veränderlichen Widerstände 30, 31 und 32 verbunden, deren andere Enden an die jeweiligen gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ gekoppelt sind. Die Anode der Diode 28 ist an den Ausgang des Steuergenerators 22 und die Anode der Diode 29 an die gemeinsame Leitung gelegt.In the described embodiment of the pulse X-ray apparatus according to the invention, the summing pulse distributor 20 ( FIG. 2) contains a resistor 26 , diodes 27, 28 and 29 and variable resistors 30, 31 and 32 . The anode of the diode 27 is connected to one end of the resistor 26 and to the secondary winding 16 of the current-coupled transformer 15 . The cathodes of diodes 27, 28 and 29 are connected together, to the other end of resistor 26 and to one end of variable resistors 30, 31 and 32 , the other ends of which are coupled to the respective controlled transistor switches 5, 5 ' and 5 " . The anode of the diode 28 is connected to the output of the control generator 22 and the anode of the diode 29 to the common line.
Zur Erweiterung der funktionellen Möglichkeiten kann der Summierungs-Impulsverteiler aus integrierten Operationsverstärkern aufgebaut sein, wobei dann die elektrische Schaltung entsprechend kompliziert wird, aber das gleiche Schaltungsprinzip zugrundeliegt.To expand the functional possibilities, the Summation pulse distributor from integrated operational amplifiers be built, then the electrical Circuit gets complicated, but the same Circuit principle is based.
Der erfindungsgemäße Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 3 ist in Analogie zum Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 1 ausgeführt.The pulse X-ray apparatus according to the invention according to Fig. 3 is carried out in analogy to the pulse X-ray apparatus of FIG. 1.
Der Unterschied besteht darin, daß bei dem Röntgenapparat nach Fig. 3 eine Diode 33 vorgesehen ist, deren Kathode 34 mit dem gemeinsamen Punkt der Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1 verbunden ist. Der strommitgekoppelte Transformator 15 weist ferner noch eine Sekundärwicklung 35 auf, deren eines Ende jeweils mit der Anode 36 der Diode 33 und mit der Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators 1 und deren anderes Ende mit einem Eingang 37 des Summierungs-Impulsverteilers 20 verbunden sind.The difference is that a diode 33 is provided in the X-ray apparatus according to FIG. 3, the cathode 34 of which is connected to the common point of the primary windings 2 of the charging transformer 1 . The current-coupled transformer 15 also has a secondary winding 35 , one end of which is connected to the anode 36 of the diode 33 and the secondary winding 3 of the charging transformer 1, and the other end of which is connected to an input 37 of the summing pulse distributor 20 .
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades des erfindungsgemäßen Impuls- Röntgenapparats ist es notwendig, daß der größere Teil der Energie des durch die Wicklungen 16, 17 und 35 und den Kern 18 des strommitgekoppelten Transformators 15 gebildeten Magnetsystems in den Speicherkondensator 6 fließt. Zu diesem Zweck sind bestimmte Beziehungen zwischen den Parametern der Bauelemente einzuhalten. Es ist offensichtlich, daß die Übertragung der im Magnetsystem 16 des strommitgekoppelten Transformators 15 gespeicherten Energie nur unter Einhaltung der Bedingung 6To increase the efficiency of the pulse X-ray apparatus according to the invention, it is necessary that the greater part of the energy of the magnet system formed by the windings 16, 17 and 35 and the core 18 of the current-coupled transformer 15 flows into the storage capacitor 6 . For this purpose, certain relationships between the parameters of the components must be observed. It is obvious that the transmission of the energy stored in the magnet system 16 of the current-coupled transformer 15 only if the condition 6 is met
I max 1 = I max 2 (6) I max 1 = I max 2 (6)
möglich ist, worin
I max 1 den Maximalstrom der Sekundärwicklung 35 des
strommitgekoppelten Transformators 15
und
I max 2 den Maximalstrom der Sekundärwicklung 3 des
Ladetransformators 1
bedeuten.is possible in what
I max 1 the maximum current of the secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15 and
I max 2 the maximum current of the secondary winding 3 of the charging transformer 1
mean.
Aufgrund der nichtidealen Kennlinien der Bauelemente des Impuls-Röntgenapparats und der herstellungsbedingten Streuung der Parameter der Transformatoren 1 und 15 wird jedoch diese Bedingung unvermeidlich verletzt. Da die Bedingung 7However, due to the non-ideal characteristics of the components of the pulse X-ray apparatus and the manufacturing-related spread of the parameters of the transformers 1 and 15 , this condition is inevitably violated. Since condition 7
I max 1 ≦ωτ I max 2 (7) I max 1 ≦ ωτ I max 2 (7)
zur Verschlechterung des Wirkungsgrades des Impuls-Röntgenapparates führt, ist die Beziehung 8to deteriorate the efficiency of the pulse X-ray apparatus is the relationship 8
I max 1 ≦λτ I max 2 (8) I max 1 ≦ λτ I max 2 (8)
zu erfüllen.to fulfill.
Hierbei werden die Überschußenergie des Magnetsystems des strommitgekoppelten Transformators 15 über die Diode 33 in die Stromquelle rückgeführt und ein sicherer Betrieb des erfindungsgemäßen Röntgenapparats mit höherem Wirkungsgrad gewährleistet.Here, the excess energy of the magnet system of the current-coupled transformer 15 is fed back into the power source via the diode 33, and safe operation of the X-ray apparatus according to the invention with higher efficiency is ensured.
Nach der Abgabe der Überschußenergie wird die Beziehung (6) automatisch erfüllt und die Diode 33 gesperrt, weshalb der Stromfluß in der Sekundärwicklung 35 des strommitgekoppelten Transformators 15 nur über den Speicherkondensator 6 möglich wird. Anhand der Ungleichung (8) wird die Beziehung für die Windungszahl der Sekundärwicklung 35 des strommitgekoppelten Transformators 15 erhalten.After the excess energy has been released, the relationship (6) is automatically fulfilled and the diode 33 is blocked, which is why the current flow in the secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15 is only possible via the storage capacitor 6 . The relationship for the number of turns of the secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15 is obtained from the inequality (8).
Die magnetomotorischen Kräfte M 1 und M 2 der Transformatoren 1 bzw. 15 ergeben sich im Augenblick der Sperrung der gesteuerten Transistorschalter 5, 5′, 5″ jeweils zuThe magnetomotive forces M 1 and M 2 of the transformers 1 and 15 result at the moment of blocking the controlled transistor switches 5, 5 ', 5 ", respectively
M 1 = I n max · W 2 (9),
M 2 = B · S · R 1, (10), M 1 = I n max · W 2 (9)
M 2 = B · S · R 1, (10)
wobei
W 2 die Windungszahl der Primärwicklung 2 des Ladetransformators
1,
I n max den Maximalwert des Summenstroms der Primärwicklungen
des Ladetransformators 1
und
B, R 1 und S jeweils die Sättigungsinduktion, den magnetischen
Widerstand bzw. die Querschnittsfläche des
Kerns 18 des strommitgekoppelten Transformators 15
bedeuten.in which
W 2 the number of turns of the primary winding 2 of the charging transformer 1 ,
I n max the maximum value of the total current of the primary windings of the charging transformer 1
and
B, R 1 and S each show the saturation induction, the magnetic resistance or the cross-sectional area of the core 18 of the current-coupled transformer 15
mean.
Für die durch diese magnetomotorischen Kräfte bestimmten Ströme I max 2 und I max 1 geltenThe currents I max 2 and I max 1 determined by these magnetomotive forces apply
-
- für die Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators 1
die Beziehung (11),
und
- für die Sekundärwicklung 35 des strommitgekoppelten Transformators 15 die Beziehung (12)- for the secondary winding 3 of the charging transformer 1, the relationship (11), and
- for the secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15, the relationship (12)
wobei
in which
WW 44th
die Windungszahl der Sekundärwicklung the number of turns of the secondary winding
33rd
des Ladetransformators of the charging transformer
11
,
,
NN
das Übersetzungsverhältnis des Ladetransformators the transformation ratio of the charging transformer
11
und
and
WW 33rd
die Windungszahl der Sekundärwicklung the number of turns of the secondary winding
3535
des strommitgekoppelten Transformators of the power-coupled Transformer
1515
bedeuten.mean.
Daraus folgt, daß dann die Windungszahl der Sekundärwicklung 35 des strommitgekoppelten Transformators 15 die Bedingung (2) erfüllt, die die Bedingung für die Übertragung der Energie des Magnetsystems des strommitgekoppelten Transformators 15 in den Speicherkondensator 6 festlegt.It follows that the number of turns of the secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15 then meets the condition (2) fulfilled, which defines the condition for the transfer of the energy of the magnet system of the current-coupled transformer 15 into the storage capacitor 6 .
In der vorliegenden Ausführungsform weisen der strommitgekoppelte Transformator 15 und der Ladetransformator 1 folgende Parameter auf: S = 2,54 · 10-4 m2, W 3 = 55, B = 0,4 T, R 1 = 4,7 · 105 A/Wb, N = 15, I n max = 12 A, d. h. 55 ≦ωτ 60.In the present embodiment, the current-coupled transformer 15 and the charging transformer 1 have the following parameters: S = 2.54 × 10 -4 m 2 , W 3 = 55, B = 0.4 T, R 1 = 4.7 × 10 5 A / Wb, N = 15, I n max = 12 A, i.e. 55 ≦ ωτ 60.
Beim erfindungsgemäßen Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 3 weist der Summierungs-Impulsverteiler 20 (Fig. 4) Dioden 38, 39 und 40 und veränderliche Widerstände 41, 42 und 43 auf. Die Kathoden der Dioden 38, 39 und 40 sind miteinander, mit einem Ende der veränderlichen Widerstände 41, 42 und 43 und mit der Sekundärwicklung 35 des strommitgekoppelten Transformators 15 verbunden. Die zweiten Enden der veränderlichen Widerstände 41, 42 und 43 sind an die gesteuerten Transistorschalter 5, 5′, 5″ angeschlossen. Die Anode der Diode 38 ist mit der Sekundärwicklung 16 des strommitgekoppelten Transformators 15, die Anode der Diode 39 mit dem Steuergenerator 22 und die Anode der Diode 40 mit der gemeinsamen Leitung verbunden.In the inventive pulse X-ray apparatus according to Fig. 3, the summation pulse distributor 20 (Fig. 4) diodes 38, 39 and 40, and variable resistors 41, 42 and 43. The cathodes of the diodes 38, 39 and 40 are connected to one another, to one end of the variable resistors 41, 42 and 43 and to the secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15 . The second ends of the variable resistors 41, 42 and 43 are connected to the controlled transistor switches 5, 5 ', 5 " . The anode of the diode 38 is connected to the secondary winding 16 of the current-coupled transformer 15 , the anode of the diode 39 to the control generator 22 and the anode of the diode 40 to the common line.
Der erfindungsgemäße Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 1 arbeitet wie folgt.The pulse X-ray apparatus of the invention of FIG. 1 operates as follows.
Der Steuergenerator 22 (Fig. 1) erzeugt Taktimpulse mit einer konstanten Taktfrequenz, die über den Eingang 21 des Summierungs-Impulsverteilers 20, seine Widerstände 30, 31 und 32 (Fig. 2) und die Ausgänge 23, 24 und 25 gleichzeitig an die Steuereingänge (Basen) der gesteuerten Transistorschalter 5 (Fig. 1), 5′, 5″ gelangen. Hierbei werden die gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ leitend, und in ihren Kollektorkreisen beginnen über den Stromkreis der Stromquelle +E linear ansteigende Ströme durch drei Parallelkreise zu fließen, die durch die Reihenschaltung je einer Primärwicklung 2 des Ladetransformators 1 und einer Primärwicklung 17 des strommitgekoppelten Transformators 15 gebildet sind.The control generator 22 ( Fig. 1) generates clock pulses with a constant clock frequency, which is simultaneously via the input 21 of the summing pulse distributor 20 , its resistors 30, 31 and 32 ( Fig. 2) and the outputs 23, 24 and 25 to the control inputs (Bases) of the controlled transistor switch 5 ( Fig. 1), 5 ', 5 ″ get. Here, the controlled transistor switches 5, 5 ' and 5 "are conductive, and in their collector circuits, linearly increasing currents begin to flow through the circuit of the current source + E through three parallel circuits, each of which has a primary winding 2 of the charging transformer 1 and a primary winding 17 connected in series of the current-coupled transformer 15 are formed.
Die Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators 1 ist an den Gleichrichter 7 mit einer solchen Phasenlage angeschlossen, daß die an den Klemmen dieser Wicklung im Augenblick des Öffnens der Transistorschalter 5, 5′, 5″ enstehende EMK den Gleichrichter 7 sperrt. Infolgedessen wird die Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators 1 zu diesem Zeitpunkt stromlos, und die Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1 werden nur vom Magnetisierungsstrom des Kerns 4 dieses Transformators durchflossen. Diese Betriebsart ist durch einen großen Induktivitätswert der Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1 gekennzeichnet.The secondary winding 3 of the charging transformer 1 is connected to the rectifier 7 with such a phase position that the EMF that arises at the terminals of this winding at the moment the transistor switches 5, 5 ', 5 ″ is opened blocks the rectifier 7 . As a result, the secondary winding 3 of the charging transformer 1 is de-energized at this time, and only the magnetizing current of the core 4 of this transformer flows through the primary windings 2 of the charging transformer 1 . This operating mode is characterized by a large inductance value of the primary windings 2 of the charging transformer 1 .
Zur gleichen Zeit ist die Sekundärwicklung 16 des strommitgekoppelten Transformators 15 an den Eingang 19 des Summierungs-Impulsverteilers 20 angeschlossen, an dessen Ausgänge 23, 24 und 25 die Steuereingänge der Transistorschalter 5, 5′, 5″ gelegt sind, weshalb der Hauptteil der Spannung der Speisequelle +E in diesem Reihenkreis an den Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1 und nur ein geringer Teil an den Primärwicklungen 17 des strommitgekoppelten Transformators 15 anliegt, da die Induktivität der Primärwicklungen 17 dieses Transformators klein ist. Infolgedessen werden die Ströme in diesen Parallelkreisen hauptsächlich durch den induktiven Widerstand der Primärwicklungen 2 des Ladetransformators 1 bestimmt und steigen daher linear an. Proportional dazu steigen die Magnetflüsse in den Kernen 4 und 18 der beiden Transformatoren 1 und 15 an, und sobald der Wert der magnetischen Induktion im Kern 18 des strommitgekoppelten Transformators 15 den Sättigungspegel erreicht hat, fällt dessen Magnetisierungsinduktivität steil ab, und die EMK nehmen dementsprechend sowohl in den Primärwicklungen 17 als auch in der Sekundärwicklung 16 ab, was zu einer sprunghaften Senkung der an den Basen der Transistorschalter 5, 5′, 5″ über den Eingang 19 des Summierungs-Impulsverteilers 20 angelegten Spannung führt. Dies hat wiederum eine sprunghafte Verringerung der Basisströme der gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ zur Folge, die aus dem Sättigungsbereich herauskommen und zu sperren beginnen. Im Ergebnis wird die Ableitung der Primärwicklungen 2 und 17 der Transformatoren 1 und 15 nach dem Strom negativ, und sämtliche EMK in den Wicklungen der Transformatoren 1 und 15 ändern ihr Vorzeichen.At the same time, the secondary winding 16 of the current-coupled transformer 15 is connected to the input 19 of the summing pulse distributor 20 , at whose outputs 23, 24 and 25 the control inputs of the transistor switches 5, 5 ', 5 ″ are connected, which is why the main part of the voltage Supply source + E in this series circuit is applied to the primary windings 2 of the charging transformer 1 and only a small part to the primary windings 17 of the current-coupled transformer 15 , since the inductance of the primary windings 17 of this transformer is small. As a result, the currents in these parallel circuits are mainly determined by the inductive resistance of the primary windings 2 of the charging transformer 1 and therefore increase linearly. The magnetic fluxes in the cores 4 and 18 of the two transformers 1 and 15 increase proportionally to this, and as soon as the value of the magnetic induction in the core 18 of the current-coupled transformer 15 has reached the saturation level, its magnetization inductance drops sharply and the EMF decrease accordingly in the primary windings 17 as well as in the secondary winding 16 , which leads to a sudden drop in the voltage applied to the bases of the transistor switches 5, 5 ', 5 ″ via the input 19 of the summing pulse distributor 20 . This in turn results in a sudden reduction in the base currents of the controlled transistor switches 5, 5 ' and 5 ″ , which come out of the saturation region and begin to block. As a result, the derivative of the primary windings 2 and 17 of the transformers 1 and 15 becomes negative after the current, and all the EMF in the windings of the transformers 1 and 15 change their sign.
Bei der genannten Betriebsart wird eine Spannung umgekehrter Polarität über den Eingang 19 des Summierungs-Impulsverteilers 20 und dessen Ausgänge 23, 24 und 25 an die Steuereingänge der gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ angelegt, wodurch deren Sperrung forciert wird. Gleichzeitig öffnet die EMK in der Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators 1 den Gleichrichter 7, und der sprunghaft entstehende, linear absteigende Strom der Sekundärwicklung 3 lädt den Speicherkondensator 6 auf ein höheres Potential auf. Dieser Strom wird durch die Energie des Magnetfeldes erzeugt, die im Magnetsystem des Ladetransformators 1 gespeichert ist. Zugleich wird die Energie des Magnetfeldes des strommitgekoppelten Transformators 15 durch die Wirkelemente des Summierungs-Impulsverteilers 20 in den Widerständen 26, 30, 31 und 32 dissipiert. Nach Abschluß dieses Vorganges werden die Transformatoren 1 und 15 und die gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ stromlos und sind für einen weiteren Auslöseimpuls vom Steuergenerator 22 bereit.In the aforementioned operating mode, a voltage of reversed polarity is applied via the input 19 of the summing pulse distributor 20 and its outputs 23, 24 and 25 to the control inputs of the controlled transistor switches 5, 5 ' and 5 ″ , whereby their blocking is forced. At the same time, the EMF in the secondary winding 3 of the charging transformer 1 opens the rectifier 7 , and the sudden, linearly decreasing current of the secondary winding 3 charges the storage capacitor 6 to a higher potential. This current is generated by the energy of the magnetic field, which is stored in the magnet system of the charging transformer 1 . At the same time, the energy of the magnetic field of the current-coupled transformer 15 is dissipated by the active elements of the summing pulse distributor 20 in the resistors 26, 30, 31 and 32 . After completion of this process, the transformers 1 and 15 and the controlled transistor switches 5, 5 ' and 5 "are de-energized and are ready for a further trigger pulse from the control generator 22 .
Infolge der Wiederholung des oben beschriebenen impulsartigen Vorgangs mit einer durch den Steuergenerator 22 bestimmten Frequenz wächst die Spannung am Speicherkondensator 6 allmählich an, bis der Pegel der Druchbruchsspannung des Entladungsgefäßes 10 erreicht worden ist, über das der geladene Speicherkondensator 6 an die Primärwicklung 9 des Hochspannungs-Impulstransformators 8 angeschlossen ist. In der Sekundärwicklung 13 dieses Transformators wird ein Hochspannungsimpuls erzeugt, der über den Hochdruckentlader 11 zur Röntgenröhre 12 gelangt.As a result of the repetition of the above-described pulse-like process with a frequency determined by the control generator 22 , the voltage at the storage capacitor 6 gradually increases until the level of the breakdown voltage of the discharge vessel 10 has been reached, via which the charged storage capacitor 6 is connected to the primary winding 9 of the high voltage Pulse transformer 8 is connected. A high-voltage pulse is generated in the secondary winding 13 of this transformer and reaches the X-ray tube 12 via the high-pressure discharger 11 .
Der Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 3 arbeitet in Analogie zum Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 1.The pulse X-ray apparatus according to Fig. 3 operates in analogy to the pulse X-ray apparatus of FIG. 1.
Der Unterschied liegt darin, daß die Sekundärwicklung 3 (Fig. 3) des Ladetransformators 1 und die Sekundärwicklung 35 des strommitgekoppelten Transformators 15 gleichsinnig hintereinander und in einer derartigen Phasenlage an den Gleichrichter 7 angeschlossen sind, daß die an ihren Klemmen im Augenblick des Öffnens der gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ entstehenden EMK den Gleichrichter 7 sperren. Im Augenblick des Sperrens der gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ öffnet die EMK in den in Reihe liegenden Wicklungen 3 und 35 den Gleichrichter 7, und der sprunghaft entstehende, linear abfallende Strom dieser Wicklungen lädt den Speicherkondensator 6 auf ein höheres Potential auf. Dieser Strom wird durch die Energie des Magnetfeldes erzeugt, die im Magnetsystem des Ladetransformators 1 und im Magnetsystem des strommitgekoppelten Transformators 15 gespeichert ist.The difference is that the secondary winding 3 ( Fig. 3) of the charging transformer 1 and the secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15 are connected in the same direction one after the other and in such a phase position to the rectifier 7 that the controlled at their terminals at the moment of opening Transistor switches 5, 5 ' and 5 ″ emerging EMF block the rectifier 7 . At the moment the controlled transistor switches 5, 5 ' and 5 ″ are blocked, the EMF in the windings 3 and 35 lying in series opens the rectifier 7 , and the suddenly occurring, linearly falling current of these windings charges the storage capacitor 6 to a higher potential. This current is generated by the energy of the magnetic field, which is stored in the magnet system of the charging transformer 1 and in the magnet system of the current-coupled transformer 15 .
Für den Normalbetrieb des oben beschriebenen Röntgenapparats ist es notwendig, daß der durch die zweite Sekundärwicklung 35 des strommitgekoppelten Transformators 15 erzeugte Strom stärker ist als der durch die Sekundärwicklung 3 des Ladetransformators 1 erzeugte Strom. Hierbei wird ein geringer Teil der Energie des Magnetsystems des strommitgekoppelten Transformators 15 über die Diode 33 in die Stromquelle +E zurückgeliefert.For normal operation of the X-ray apparatus described above, it is necessary that the current generated by the second secondary winding 35 of the current-coupled transformer 15 is stronger than the current generated by the secondary winding 3 of the charging transformer 1 . A small part of the energy of the magnet system of the current-coupled transformer 15 is returned to the current source + E via the diode 33 .
In der ersten Stufe der Übertragung der in den Magnetsystemen der Transformatoren 1 und 15 gespeicherten Energie fließt also der Strom nicht nur durch die Wicklungen 3 und 35, sondern auch durch die Diode 33. Da die Zeitkonstante dieses Stromkreises klein ist, wird die Überschußenergie rasch in die Stromquelle +E zurückgeliefert, und die Diode 33 sperrt. Im folgenden wird die Energie der Magnetsysteme der Transformatoren 1 und 15 nur in den Speicherkondensator 6 übertragen. Nach Beendigung dieser Vorgänge werden die Transformatoren 1 und 15 und die gesteuerten Transistorschalter 5, 5′ und 5″ gleichzeitig stromlos und sind für einen weiteren Auslöseimpuls vom Steuergenerator 22 bereit.In the first stage of the transmission of the energy stored in the magnet systems of the transformers 1 and 15 , the current therefore flows not only through the windings 3 and 35 , but also through the diode 33 . Since the time constant of this circuit is small, the excess energy is quickly returned to the current source + E , and the diode 33 blocks. In the following, the energy of the magnet systems of the transformers 1 and 15 is only transferred into the storage capacitor 6 . After completion of these operations, the transformers 1 and 15 and the controlled transistor switches 5, 5 ' and 5 "are simultaneously de-energized and are ready for a further trigger pulse from the control generator 22 .
Der Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 3 gestattet es, den Wirkungsgrad gegenüber dem Impuls-Röntgenapparat nach Fig. 1 noch zu erhöhen.The pulse X-ray apparatus according to FIG. 3 allows the efficiency to be increased compared to the pulse X-ray apparatus according to FIG. 1.
Der erfindungsgemäße Impuls-Röntgenapparat ermöglicht eine Stabilisierung der mittleren Dosisleistung der Röntgenstrahlung bei Spannungsschwankungen der Stromquelle und einen hohen Wirkungsgrad. Die Stabilisierung der mittleren Dosisleistung bei einer Änderung der Spannung der Stromquelle, d. h. eine Verbesserung der Stabilität der Anzahl von Röntgenblitzen für die gewählte Belichtungszeit, verbessert die Güte der Röntgenbilder. Die Stabilisierung der mittleren Strahlungsdosisleistung bei Änderung der Speisespannung und die Erhöhung des Wirkungsgrades gestatten es, die Anzahl der ohne Nachladung von Akkumulatoren erhältlichen Röntgenbilder und als Folge davon die Betriebsdauer des Röntgenapparats zu vergrößern.The pulse X-ray apparatus according to the invention enables one Stabilization of the mean dose rate of X-rays in the event of voltage fluctuations in the power source and high efficiency. The stabilization of the middle Dose rate when the voltage of the power source changes, d. H. an improvement in the stability of the number of X-ray flashes for the selected exposure time, improved the quality of the x-rays. Stabilizing the mean radiation dose rate when the supply voltage changes and the increase in efficiency allow the number of batteries available without recharging X-rays and, as a result, the operating time of the x-ray apparatus.
Die Anzahl der mit diesem Röntgenapparat ohne Nachladung der Akkumulatoren erhältlichen Röntgenbilder ist um 20% erhöht.The number of times with this X-ray machine without recharging of the accumulators available X-ray images is around 20% elevated.
Darüber hinaus kann aufgrund verminderter Wärmeverluste durch die Bauelemente des Röntgenapparats bei verbesserter Übertragung der in die Röntgenröhre eingespeisten Leistung die Belichtungszeit verkürzt werden. Die Verringerung der Wärmeverluste erlaubt es ferner, Abmessungen und Gewicht des Röntgenapparats zu verringern.In addition, due to reduced heat loss through the components of the X-ray apparatus with improved Transmission of the power fed into the X-ray tube the exposure time can be shortened. The reduction in Heat loss also allows dimensions and weight of the x-ray apparatus.
Claims (3)
- - einem Ladetransformator (1) mit n Primärwicklungen (2), in deren jeder jeweils ein gesteuerter Transistorschalter (5, 5′, 5″) liegt,
- - einem Speicherkondensator (6), der über einen Gleichrichter (7) an die Sekundärwicklung (3) des Ladetransformators (1) geschaltet ist,
- - einem Hochspannungs-Impulstransformator (8), dessen Primärwicklung (9) über ein Entladungsgefäß (10) mit dem Speicherkondensator (6) verbunden ist,
- - einer Reihenschaltung aus einem Hochdruckentlader (11) und einer Röntgenröhre (12), die an die Sekundärwicklung (13) des Hochspannungs-Impulstransformators (8) angeschlossen sind, und
- - einem Steuergenerator (22), der mit den gesteuerten Transistorschaltern (5, 5′, 5″) elektrisch gekoppelt ist,
- - A charging transformer ( 1 ) with n primary windings ( 2 ), each of which has a controlled transistor switch ( 5, 5 ', 5 " ),
- - A storage capacitor ( 6 ), which is connected to the secondary winding ( 3 ) of the charging transformer ( 1 ) via a rectifier ( 7 ),
- a high-voltage pulse transformer ( 8 ), the primary winding ( 9 ) of which is connected to the storage capacitor ( 6 ) via a discharge vessel ( 10 ),
- - A series circuit of a high pressure discharger ( 11 ) and an X-ray tube ( 12 ) which are connected to the secondary winding ( 13 ) of the high-voltage pulse transformer ( 8 ), and
- - A control generator ( 22 ) which is electrically coupled to the controlled transistor switches ( 5, 5 ', 5 " ),
-
- einen strommitgekoppelten Transformator (15) mit
einer sekundären Hauptwicklung (16) und mit n Primärwicklungen
(17), deren jede mit einer der Primärwicklungen
(2) des Ladetransformators (1) in Reihe
liegt,
wobei die Verhältnisse der Windungszahlen der Primärwicklungen (17, 2) des strommitgekoppelten Transformators (15) und des Ladetransformators (1) zu den magnetischen Widerständen des strommitgekoppelten Transformators (15) bzw. des Ladetransformators (1) der Bedingung genügen, wobei bedeuten:
W 1 die jeweiligen Windungszahlen der Primärwicklungen (17) des Transformators (15),
W 2 die jeweiligen Windungszahlen der Primärwicklungen (2) des Ladetransformators (1),
R 1 die magnetischen Widerstände des Transformators (15) und
R 2 die magnetischen Widerstände des Ladetransformators (1), und
- einen Summierungs-Impulsverteiler (20), dessen Haupteingänge (21, 19) an den Steuergenerator (22) bzw. an die sekundäre Hauptwicklung (16) des strommitgekoppelten Transformators (15) und dessen Ausgänge (23, 24, 25) an die jeweiligen gesteuerten Transistorschalter (5, 5′, 5″) angeschlossen sind.a current-coupled transformer ( 15 ) with a secondary main winding ( 16 ) and with n primary windings ( 17 ), each of which is connected in series with one of the primary windings ( 2 ) of the charging transformer ( 1 ),
the ratios of the number of turns of the primary windings ( 17, 2 ) of the current-coupled transformer ( 15 ) and of the charging transformer ( 1 ) to the magnetic resistances of the current-coupled transformer ( 15 ) and of the charging transformer ( 1 ) of the condition are sufficient, where mean:
W 1 the respective number of turns of the primary windings ( 17 ) of the transformer ( 15 ),
W 2 the respective number of turns of the primary windings ( 2 ) of the charging transformer ( 1 ),
R 1 the magnetic resistances of the transformer ( 15 ) and
R 2, the magnetic resistances of the charging transformer ( 1 ), and
- A summation pulse distributor ( 20 ), the main inputs ( 21, 19 ) to the control generator ( 22 ) or to the secondary main winding ( 16 ) of the current-coupled transformer ( 15 ) and its outputs ( 23, 24, 25 ) to the respective controlled transistor switch ( 5, 5 ', 5 ″ ) are connected.
- - eine Diode (33) vorgesehen ist, deren Kathode (34)
mit dem gemeinsamen Punkt der Primärwicklungen (2)
des Ladetransformators (1) verbunden ist, und
- der strommitgekoppelte Transformator (15) eine zusätzliche Sekundärwicklung (35) aufweist, deren eines Ende mit der Anode (36) der Diode (33) und mit der Sekundärwicklung (3) des Ladetransformators (1) und deren anderes Ende mit einem zusätzlichen Eingang (37) des Summierungs-Impulsverteilers (20) verbunden sind, wobei
die Windungszahl (W 3) der zusätzlichen Sekundärwicklung (35) des Transformators (15) die Bedingung erfüllt, worin bedeuten:
W 3 die Windungszahl der zusätzlichen Sekundärwicklung (35) des Transformators (15),
B und S die Sättigungsinduktion bzw. die Querschnittsfläche des Kerns (18) des Transformators (15),
I n max den Maximalwert des Summenstroms in den Primärwicklungen (2) des Ladetransformators (1) und
N das Übersetzungsverhältnis des Ladetransformators (1).
- - A diode ( 33 ) is provided, the cathode ( 34 ) is connected to the common point of the primary windings ( 2 ) of the charging transformer ( 1 ), and
- The current-coupled transformer ( 15 ) has an additional secondary winding ( 35 ), one end of which has the anode ( 36 ) of the diode ( 33 ) and the secondary winding ( 3 ) of the charging transformer ( 1 ) and the other end of which has an additional input ( 37 ) of the summing pulse distributor ( 20 ) are connected, wherein
the number of turns ( W 3 ) of the additional secondary winding ( 35 ) of the transformer ( 15 ) the condition fulfilled, in which mean:
W 3 the number of turns of the additional secondary winding ( 35 ) of the transformer ( 15 ),
B and S the saturation induction or the cross-sectional area of the core ( 18 ) of the transformer ( 15 ),
I n max the maximum value of the total current in the primary windings ( 2 ) of the charging transformer ( 1 ) and
N the transformation ratio of the charging transformer ( 1 ).
Applications Claiming Priority (1)
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| SU (1) | SU1496017A2 (en) |
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