KR20240053397A - Appratus for generating x-ray and method thereof - Google Patents

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KR20240053397A
KR20240053397A KR1020220133438A KR20220133438A KR20240053397A KR 20240053397 A KR20240053397 A KR 20240053397A KR 1020220133438 A KR1020220133438 A KR 1020220133438A KR 20220133438 A KR20220133438 A KR 20220133438A KR 20240053397 A KR20240053397 A KR 20240053397A
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Abstract

본 명세서는 엑스선 생성 장치 및 그 방법을 제안한다.
구체적으로, 엑스선 생성 장치는 1차 권선, 2차 권선 및 3차 권선을 포함하는 변압기와, 상기 1차 권선과 병렬로 연결되는 필라멘트 전원부와, 캐소드가 상기 2차 권선과 병렬로 연결되는 엑스선튜브와, 제1단이 3차 권선의 일단과 연결되고, 제2단이 3차 권선의 타단, 2차 권선의 일단, 캐소드의 일단과 연결되는 선량조절부를 포함할 수 있다.
This specification proposes an X-ray generating device and method.
Specifically, the X-ray generating device includes a transformer including a primary winding, a secondary winding, and a tertiary winding, a filament power supply unit connected in parallel with the primary winding, and an And, the first end is connected to one end of the tertiary winding, and the second end is connected to the other end of the tertiary winding, one end of the secondary winding, and one end of the cathode.

Description

엑스선 생성 장치 및 그 방법{APPRATUS FOR GENERATING X-RAY AND METHOD THEREOF}X-ray generating device and method {APPRATUS FOR GENERATING X-RAY AND METHOD THEREOF}

본 명세서는 엑스선 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는 저선량 및 고선명도의 영상 촬영이 가능한 엑스선 생성 장치 및 그 방법에 관한 것이다.This specification relates to an X-ray generating device and method, and more specifically, to an X-ray generating device and method capable of capturing low-dose and high-definition images.

엑스선(X-ray)은 전자파의 일종으로 직진성과 투과성 및 물질 특성에 따른 흡수특성 차이 등으로 많은 분야에서 비파괴검사 수단으로 쓰이고 있다. 엑스선을 발생시키기 위한 핵심 장치로서 엑스선튜브는 필라멘트(Filament) 타입, 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT) 타입으로 나뉜다. 기존의 Filament 타입의 엑스선튜브는 성숙된 기술, 안정된 제품 및 저렴한 가격으로 엑스선에 관련된 의료, 산업, 과학 등 분야에 널리 쓰이고 있다. CNT 타입의 엑스선튜브는 아직 상용화가 이루어지지 않은 신기술로 그 응용이 제한적인 반면, Filament 타입은 그 점유율이 매우 높다.X-rays are a type of electromagnetic wave and are used as a non-destructive testing tool in many fields due to their straight propagation, permeability, and differences in absorption characteristics depending on the material properties. As a core device for generating X-rays, X-ray tubes are divided into filament type and carbon nanotube (CNT) type. Existing filament-type X-ray tubes are widely used in medical, industrial, and scientific fields related to X-rays due to their mature technology, stable products, and low prices. The CNT type X-ray tube is a new technology that has not yet been commercialized and its application is limited, while the filament type has a very high market share.

한편, 대부분 엑스선은 아날로그 방식으로 연속 발사를 하고 있지만 기술이 발전에 따라 엑스선의 펄싱 기술도 나날이 중요해지고 있다. 연속적인 엑스선 방출을 고속으로 펄싱 함으로써 움직이는 물체를 더욱 선명하게 촬영할 수 있고 환자가 받은 피폭량을 대폭 줄일 수 있다. 이와 같은 고속 펄싱은 CNT 타입의 엑스선튜브에는 가능하다. 하지만, 현재 대부분 분야에서 사용되고 있는 Filament 타입의 엑스선튜브는 현재 기술로 50Hz 정도의 저속 펄싱만 가능하고 수 kHz의 고속 펄싱을 하기 위해는 고가의 그리드(grid)가 있는 Filament 타입의 엑스선튜브를 사용해야 하는 문제점이 있다.Meanwhile, most X-rays are fired continuously in an analog manner, but as technology develops, X-ray pulsing technology is becoming more important day by day. By pulsing continuous X-ray emission at high speed, moving objects can be photographed more clearly and the amount of radiation exposure received by patients can be significantly reduced. Such high-speed pulsing is possible with CNT-type X-ray tubes. However, the filament type There is a problem.

공개특허공보 제10-2013-0100630호Public Patent Publication No. 10-2013-0100630

본 명세서는 고속 펄싱에 의해 선량 조절이 가능한 필라멘트(Filament) 타입의 엑스선 생성 장치 및 그 방법을 제안한다.This specification proposes a filament type X-ray generating device and method that allow dose control through high-speed pulsing.

또한, 본 명세서는 엑스선튜브의 필라멘트를 가열하는 데 이용되는 변압기를 기반하여, 선량조절부에 전력을 공급하는 엑스선 생성 장치 및 그 방법을 제안한다.Additionally, this specification proposes an X-ray generating device and method for supplying power to a dose control unit based on a transformer used to heat the filament of an X-ray tube.

또한, 본 명세서는 상기 변압기를 기반하여, 절연을 통해 음의 고전위의 선량조절부가 고속 펄싱을 생성할 수 있도록 하는 엑스선 생성 장치 및 그 방법을 제안한다. In addition, based on the above transformer, this specification proposes an X-ray generation device and method that enable a negative high potential dose control unit to generate high-speed pulsing through insulation.

본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in this specification are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

본 명세서의 엑스선 생성 장치는 1차 권선, 2차 권선 및 3차 권선을 포함하는 변압기와, 상기 1차 권선과 병렬로 연결되는 필라멘트 전원부와, 캐소드가 상기 2차 권선과 병렬로 연결되는 엑스선튜브와, 제1단이 상기 3차 권선의 일단과 연결되고, 제2단이 상기 3차 권선의 타단, 상기 2차 권선의 일단, 상기 캐소드의 일단과 연결되는 선량조절부를 포함할 수 있다.The X-ray generating device of the present specification includes a transformer including a primary winding, a secondary winding, and a tertiary winding, a filament power supply unit connected in parallel with the primary winding, and an X-ray tube whose cathode is connected in parallel with the secondary winding. And, the first end is connected to one end of the tertiary winding, and the second end is connected to the other end of the tertiary winding, one end of the secondary winding, and one end of the cathode.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 바이폴라 전원부를 더 포함하고, 상기 바이폴라 전원부는 상기 엑스선튜브의 애노드에 연결된 양전원과 상기 선량조절부의 제3단에 연결된 음전원을 포함할 수 있다.Additionally, the device of the present specification may further include a bipolar power source, and the bipolar power source may include a positive power source connected to the anode of the X-ray tube and a negative power source connected to the third end of the dose control unit.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 엑스선튜브의 캐소드는 상기 필라멘트 전원부에 기반하여 가열될 수 있다.Additionally, in the device of the present specification, the cathode of the X-ray tube may be heated based on the filament power source.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 엑스선튜브의 캐소드는 자유전자를 생성할 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the cathode of the X-ray tube can generate free electrons.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 엑스선튜브는 자유전자를 가속시켜 엑스선을 생성할 수 있다. Additionally, in the device of this specification, the X-ray tube can generate X-rays by accelerating free electrons.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 선량조절부는 상기 필라멘트 전원부로부터 전력을 공급받을 수 있다.Additionally, in the device of the present specification, the dose control unit may receive power from the filament power supply unit.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 선량조절부는 상기 공급받은 전력에 기반하여, 상기 엑스선튜브에서 생성되는 엑스선의 선량을 조절할 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the dose control unit may adjust the dose of X-rays generated by the X-ray tube based on the supplied power.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 선량조절부는 전원공급부, 신호생성부, 전력증폭부 및 스위치를 포함할 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the dose control unit may include a power supply unit, a signal generation unit, a power amplifier unit, and a switch.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 전원공급부는 상기 변압기로부터의 전력을 정류하여 상기 신호생성부, 상기 전력증폭부 및/또는 상기 스위치 중 적어도 하나에 공급할 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the power supply unit may rectify the power from the transformer and supply it to at least one of the signal generator, the power amplifier, and/or the switch.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 신호생성부는 스위칭 신호를 생성할 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the signal generator may generate a switching signal.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 전력증폭부는 스위칭 신호를 증폭할 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the power amplifier may amplify the switching signal.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 스위치는 상기 전력증폭부에 기반하여 엑스선의 선량을 조절할 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the switch may adjust the dose of X-rays based on the power amplifier.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 1차 권선, 상기 2차 권선, 및 상기 3차 권선은 절연케이블로 형성될 수 있다.Additionally, in the device of this specification, the primary winding, the secondary winding, and the tertiary winding may be formed of insulated cables.

또한, 본 명세서의 상기 장치에 있어서, 상기 1차 권선의 전압(), 상기 2차 관선의 전압() 및 상기 3차 권선의 전압()은 의 관계를 갖으며, 여기서, k는 변환상수일 수 있다.Additionally, in the device of the present specification, the voltage of the primary winding ( ), the voltage of the secondary pipe line ( ) and the voltage of the tertiary winding ( )silver It has a relationship, where k may be a conversion constant.

또한, 본 명세서의 엑스선 생성 방법에 있어서, 변압기에 기반하여, 필라멘트 전원부의 전력을 엑스선튜브 및 선량조절부에 전달하는 단계와, 상기 필라멘트 전원부의 전력에 기반하여, 상기 엑스선튜브의 캐소드를 가열시켜 자유전자를 생성하는 단계와, 바이폴라 전원부의 전력에 기반하여, 상기 엑스선튜브의 상기 자유전자를 가속시켜 엑스선을 생성하는 단계와, 상기 필라멘트 전원부로부터 전력을 공급받는 상기 선량조절부에 기반하여, 상기 엑스선의 선량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in the X-ray generation method of the present specification, based on a transformer, transferring power from the filament power source to the Generating free electrons, based on the power of the bipolar power supply, generating X-rays by accelerating the free electrons of the X-ray tube, and based on the dose control unit receiving power from the filament power supply, It may include the step of adjusting the dose of X-rays.

본 명세서에 따르면, 큰 구조변경 및 비용 없이 고속 펄싱에 의해 선량 조절이 가능한 필라멘트(Filament) 타입의 엑스선 생성 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present specification, it is possible to implement a filament type X-ray generating device capable of controlling the dose by high-speed pulsing without major structural changes and costs.

또한, 본 명세서에 따르면, 엑스선튜브의 필라멘트를 가열하는 데 이용되는 변압기를 기반하여, 선량조절부에 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present specification, there is an effect of supplying power to the dose control unit based on the transformer used to heat the filament of the X-ray tube.

또한, 본 명세서에 따르면, 상기 변압기를 이용하여, 비용적 공간적 절감 효과가 있다.In addition, according to the present specification, there is a cost and space saving effect by using the transformer.

또한, 본 명세서에 따르면, 상기 변압기를 기반하여, 절연을 통해 음의 고전위의 선량조절부가 고속 펄싱을 생성할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, according to the present specification, based on the transformer, there is an effect of enabling the dose control unit of high negative potential to generate high-speed pulsing through insulation.

본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained in this specification are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .

본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 엑스선 생성 장치에 대한 회로도의 일례이다.
도 2a는 스위치가 on 상태인 경우 엑스선 생성 장치의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 2b는 스위치가 off 상태인 경우 엑스선 생성 장치의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 스위치의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 명세서에서 제안하는 엑스선 생성 장치에 대한 된 회로도의 다른 일례이다.
도 5는 도 4의 변압기의 구조를 예시한다.
도 6은 도 4의 선량조절부를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 변압기 및 전원공급부의 출력전압을 나타낸다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 엑스선 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present specification, provide examples of the present specification and explain technical features of the present specification together with the detailed description.
Figure 1 is an example of a circuit diagram for the X-ray generating device proposed in this specification.
FIG. 2A is a diagram for explaining the operation of the X-ray generating device when the switch is in the on state.
FIG. 2B is a diagram for explaining the operation of the X-ray generating device when the switch is in an off state.
Figure 3 is a diagram for explaining the operation of the switch.
Figure 4 is another example of a circuit diagram for the X-ray generating device proposed in this specification.
Figure 5 illustrates the structure of the transformer of Figure 4.
Figure 6 is a diagram for explaining the dose control unit of Figure 4.
Figure 7 shows the output voltage of the transformer and power supply.
Figure 8 is a flowchart for explaining the operating method of the X-ray generating device proposed in this specification.

이하, 본 명세서에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 명세서의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 명세서가 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 명세서가 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. The detailed description set forth below in conjunction with the accompanying drawings is intended to illustrate exemplary embodiments of the present disclosure and is not intended to represent the only embodiments in which the disclosure may be practiced. The following detailed description includes specific details to provide a thorough understanding of the disclosure. However, one skilled in the art will understand that the present disclosure may be practiced without these specific details.

몇몇 경우, 본 명세서의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.In some cases, in order to avoid ambiguity in the concepts of the present specification, well-known structures and devices may be omitted or may be shown in block diagram form focusing on the core functions of each structure and device.

본 명세서에서 '/'는 문맥에 따라 'and', 'or' 또는 'and/or'을 의미한다.In this specification, '/' means 'and', 'or', or 'and/or' depending on the context.

도 1은 본 명세서에서 제안하는 엑스선 생성 장치에 대한 회로도의 일례이다. Figure 1 is an example of a circuit diagram for the X-ray generating device proposed in this specification.

도 1을 참조하면, 엑스선 생성 장치(100)는 바이폴라 전원부(110), 필라멘트 전원부(120), 엑스선튜브(130), 및/또는 변압기(140) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the X-ray generating device 100 may include at least one of a bipolar power supply unit 110, a filament power supply unit 120, an X-ray tube 130, and/or a transformer 140.

바이폴라 전원부(110)는 양전원(111), 및/또는 음전원(112) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양전원(111)의 음극과 음전원(112)의 양극은 접지와 연결될 수 있다. 그리고/또는, 양전원(111) 또는 양전원(111)의 양극은 엑스선튜브(130)의 애노드(131)(또는 양극)에 연결되고, 음전원(112) 또는 음전원(112)의 음극은 엑스선튜브(130)의 캐소드(132)(또는 음극)의 일단 그리고/또는 변압기(140)의 2차 권선의 일단에 연결될 수 있다. 양전원(111)과 음전원(112)는 엑스선튜브(130)에 고전압의 차동전압을 또는 (바이폴라) 고전압을 공급할 수 있다. 즉, 양전원(111)과 음전원(112)은 각각 접지 대비 수십kV의 고압전압을 생성할 수 있다. The bipolar power source 110 may include at least one of a positive power source 111 and/or a negative power source 112. The cathode of the positive power source 111 and the anode of the negative power source 112 may be connected to ground. And/or, the positive power source 111 or the anode of the positive power source 111 is connected to the anode 131 (or positive electrode) of the X-ray tube 130, and the negative power source 112 or the cathode of the negative power source 112 is connected to the X-ray tube. It may be connected to one end of the cathode 132 (or cathode) of 130 and/or to one end of the secondary winding of transformer 140. The positive power source 111 and the negative power source 112 may supply a high differential voltage or a (bipolar) high voltage to the X-ray tube 130. That is, the positive power source 111 and the negative power source 112 can each generate high voltages of tens of kV relative to ground.

필라멘트 전원(120)은 변압기(140)의 1차 권선과 (병렬로) 연결될 수 있다. 필라멘트 전원(120)은 수V의 교류전압을 발생시킬 수 있다. 필라멘트 전원(120)은 변압기(140)를 통하여 엑스선튜브(130)의 캐소드 측의 필라멘트(132)를 2000°C 이상 가열하여 자유전자를 생성할 수 있다.The filament power source 120 may be connected (in parallel) to the primary winding of the transformer 140. The filament power source 120 can generate an alternating current voltage of several volts. The filament power source 120 can generate free electrons by heating the filament 132 on the cathode side of the X-ray tube 130 to 2000°C or more through the transformer 140.

엑스선튜브(130)는 애노드(anode)(131)와 캐소드(cathode)(132)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 엑스선튜브(130)의 애노드(131)은 양전원(111)과 (직렬로) 연결될 수 있다. 그리고/또는, 엑스선튜브(130)의 캐소드(132)의 일단은 변압기(140)의 2차 권선의 일단, 음전원(112)의 음극과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 엑스선튜브(130)의 캐소드(132)의 타단은 변압기(140)의 2차 권선의 타단과 연결될 수 있다. 엑스선튜브(130)의 캐소드(132)는 필라멘트 전원(120)에서 공급된 전력에 기반하여 가열되고, 자유전자를 생성할 수 있다. 자유전자는 애노드(131)와 캐소드(132)에 인가된 고압전원에 의해 애노드(131) 측으로 가속될 수 있다. 이에 따라, 관전류(tube current)(170)가 형성되고 가속된 이동전자는 애노드(131) 측에 충돌하면서 엑스선을 발생시킬 수 있다. 엑스선튜브(130)에서 발생하는 관전류(170)는 양전원(111)과 음전원(112)에서 공급되며, 양전원(111), 엑스선튜브(130), 음전원(112)을 통한 전류 루프(loop)가 형성될 수 있다.The X-ray tube 130 may include an anode 131 and a cathode 132. For example, the anode 131 of the X-ray tube 130 may be connected (in series) to the positive power source 111. And/or, one end of the cathode 132 of the X-ray tube 130 may be connected to one end of the secondary winding of the transformer 140 and the cathode of the negative power source 112. And/or, the other end of the cathode 132 of the X-ray tube 130 may be connected to the other end of the secondary winding of the transformer 140. The cathode 132 of the X-ray tube 130 is heated based on power supplied from the filament power source 120 and may generate free electrons. Free electrons can be accelerated toward the anode 131 by high-voltage power applied to the anode 131 and the cathode 132. Accordingly, a tube current 170 is formed, and the accelerated moving electrons collide with the anode 131 to generate X-rays. The tube current 170 generated in the can be formed.

하지만, 도 1의 엑스선 생성 장치(100)는 저선량과 고선명도를 갖는 엑스선 촬영을 위한 선량 조절이 쉽지 않다. 이를 위해, 엑스선 생성 장치(100)에 스위치가 포함될 수 있다. 즉, 엑스선의 선량 조절을 위해, 관전류의 고속 스위칭이 이용될 수 있다. However, it is not easy for the For this purpose, a switch may be included in the X-ray generating device 100. That is, to control the dose of X-rays, high-speed switching of tube current can be used.

도 2는 도 1의 엑스선 생성 장치에 스위치가 추가된 회로도의 일례이다. 즉, 도 2a는 스위치가 on 상태인 경우 엑스선 생성 장치(200)의 동작을 설명하기 위한 도이고, 도 2b는 스위치가 off 상태인 경우 엑스선 생성 장치(200)의 동작을 설명하기 위한 도이다. FIG. 2 is an example of a circuit diagram in which a switch is added to the X-ray generating device of FIG. 1. That is, FIG. 2A is a diagram for explaining the operation of the X-ray generating device 200 when the switch is in the on state, and FIG. 2B is a diagram for explaining the operation of the X-ray generating device 200 when the switch is in the off state.

도 2a를 참조하면, 스위치(250)의 일단은 엑스선튜브(230)의 캐소드(232)의 일단과 그리고/또는 변압기(240)의 2차 권선의 일단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 스위치(250)의 타단은 바이폴라 전원부(210)의 음전원(212)과 연결될 수 있다. 스위치(250)가 on 상태인 경우, 양전원(211), 음전원(212), 필라멘트 전원부(220)이 정상 동작 시, 관전류(270)가 흘러 엑스선이 발생할 수 있다. 여기서, 양전원(211)은 양의 고전위부(211-1)을 형성하고, 음전원(212)은 음의 고전위부(212-1)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 양의 고전위부(211-1)는 양의 고전위를 갖는 영역을 의미할 수 있다. 음의 고전위부(212-1)는 음의 고전위를 갖는 영역을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 2A, one end of the switch 250 may be connected to one end of the cathode 232 of the X-ray tube 230 and/or one end of the secondary winding of the transformer 240. And/or, the other end of the switch 250 may be connected to the negative power source 212 of the bipolar power supply unit 210. When the switch 250 is in the on state and the positive power source 211, the negative power source 212, and the filament power source unit 220 operate normally, the tube current 270 may flow and generate X-rays. Here, the positive power source 211 may form a positive high potential part 211-1, and the negative power source 212 may form a negative high potential part 212-1. For example, the positive high potential portion 211-1 may mean a region having a positive high potential. The negative high potential portion 212-1 may refer to a region having a negative high potential.

도 2b를 참조하면, 스위치(250)가 off 상태인 경우, 양전원(211), 음전원(212), 필라멘트 전원부(220)가 정상 동작이라도, 관전류(270)가 흐를 수 없으며, 엑스선이 발생하지 않는다. 여기서, 양전원(211)은 양의 고전위부(211-1)을 형성하고 음전원(212)은 음의 고전위부(212-1)를 형성한다. Referring to Figure 2b, when the switch 250 is in the off state, even if the positive power source 211, the negative power source 212, and the filament power source unit 220 operate normally, the tube current 270 cannot flow and No. Here, the positive power source 211 forms a positive high potential part 211-1 and the negative power source 212 forms a negative high potential part 212-1.

스위치(250)는 도 3과 같이, 전력(31)의 공급과 스위칭 신호(32)의 입력을 통해 스위칭될 수 있고, 이에 따라, 도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이, on 동작과 off 동작이 고속으로 반복됨으로써 엑스선의 선량이 조절될 수 있다. 하지만, 도 2a 내지 2b와 같이, 스위치(250)가 엑스선튜브(230)의 캐소드(232)에 연결되는 경우, 스위치(250)가 음의 고전위부(212-1)에 위치하고 있어, 스위치(250)의 내압 문제가 발생할 수 있고, 접지에 기반한 외부 전력(31)의 공급 및 스위칭 신호(32)의 입력으로 오작동 또는 절연파괴 소손이 발생할 수 있다. As shown in FIG. 3, the switch 250 can be switched through the supply of power 31 and the input of the switching signal 32, and accordingly, as shown in FIGS. 2A and 2B, on and off operations. By repeating this at high speed, the dose of X-rays can be adjusted. However, as shown in FIGS. 2A and 2B, when the switch 250 is connected to the cathode 232 of the X-ray tube 230, the switch 250 is located in the negative high potential portion 212-1, so the switch 250 ) may occur, and malfunction or insulation breakdown may occur due to the supply of external power 31 and the input of the switching signal 32 based on the ground.

도 4는 본 명세서에서 제안하는 엑스선 생성 장치에 대한 된 회로도의 다른 일례이다. 도 4의 엑스선 생성 장치(400)는 음의 고전위부(412-1)에 위치한 스위치에 전력과 스위칭신호를 공급하기 위해 제안될 수 있다. 즉, 선량조절부(450)는 변압기(440)를 이용하여 절연을 통해 전력을 공급받고, 스위칭신호를 생성하는 신호생성부(452)가 선량조절부(450)에 설치 또는 포함됨으로써, 상술한 문제를 해결할 수 있다. Figure 4 is another example of a circuit diagram for the X-ray generating device proposed in this specification. The X-ray generator 400 of FIG. 4 may be proposed to supply power and a switching signal to a switch located in the negative high potential portion 412-1. That is, the dose control unit 450 receives power through insulation using the transformer 440, and the signal generator 452 that generates a switching signal is installed or included in the dose control unit 450, thereby achieving the above-mentioned The problem can be solved.

도 4를 참조하면, 엑스선 생성 장치(400)는 바이폴라 전원부(410), 필라멘트 전원부(420), 엑스선튜브(430), 변압기(440), 및/또는 선량조절부(450) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the X-ray generating device 400 includes at least one of a bipolar power supply unit 410, a filament power supply unit 420, an X-ray tube 430, a transformer 440, and/or a dose control unit 450. can do.

바이폴라 전원부(410)는 양전원(411) 및/또는 음전원(412) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양전원(111)의 음극과 음전원(112)의 양극은 접지와 연결될 수 있다. 그리고/또는, 양전원(411) 또는 양전원(411)의 양극은 엑스선튜브(430)의 애노드(431)에 연결되고, 음전원(412) 또는 음전원(412)의 음극은 선량조절부(450)의 제3 단과 연결될 수 있다. 양전원(411)과 음전원(412)은 엑스선튜브(430)에 (고전압의) 차동전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 양전원(411)은 접지대비 양(+)의 고전압을 생성할 수 있다. 그리고/또는, 음전원(412)은 접지대비 음(-)의 고전압을 생성할 수 있다. 즉, 양전원(411)은 양의 고전위부(411-1)를 형성하고, 음전원(412)는 음의 고전위부(412-1)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 양의 고전위부(411-1)은 고전위를 갖는 영역을 의미할 수 있다. 그리고/또는, 음의 고전위부(412-1)은 음의 고전위를 갖는 영역을 의미할 수 있다. 예를 들어, 바이폴라 전원부(410)는 바이폴라 전원이라 칭할 수도 있다.The bipolar power source 410 may include at least one of a positive power source 411 and/or a negative power source 412. The cathode of the positive power source 111 and the anode of the negative power source 112 may be connected to ground. And/or, the positive power source 411 or the anode of the positive power source 411 is connected to the anode 431 of the X-ray tube 430, and the negative electrode of the negative power source 412 or the negative power source 412 is connected to the dose control unit 450 It can be connected to the third stage of . The positive power source 411 and the negative power source 412 can supply a differential voltage (of high voltage) to the X-ray tube 430. For example, the positive power supply 411 may generate a positive (+) high voltage relative to ground. And/or, the negative power source 412 may generate a negative (-) high voltage relative to ground. That is, the positive power source 411 can form a positive high potential part 411-1, and the negative power source 412 can form a negative high potential part 412-1. For example, the positive high potential portion 411-1 may mean a region with high potential. And/or, the negative high potential portion 412-1 may refer to a region having a negative high potential. For example, the bipolar power supply unit 410 may be referred to as a bipolar power supply.

필라멘트 전원부(420)는 변압기(440)의 1차 권선(441)과 (병렬로) 연결될 수 있다. 즉, 필라멘트 전원부(420)의 일단은 1차 권선(441)의 일단과 연결되고, 필라멘트 전원부(420)의 타단은 1차 권선(441)의 타단과 연결될 수 있다. 필라멘트 전원부(420)는 (교류) 전력/전압/전류를 생성하여 변압기(440)의 2차 권선(442)과 연결된 엑스선튜브(430)의 캐소드(또는 필라멘트)(432)를 가열할 수 있다. 그리고/또는, 필라멘트 전원부(420)은 (교류) 전력/전압/전류를 생성하여 변압기(440)의 3차 권선(443)과 연결된 선량조절부(450)에 전력/전압/전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 필라멘트 전원부(420)는 필라멘트 전원으로 구현될 수 있다.The filament power supply unit 420 may be connected (in parallel) to the primary winding 441 of the transformer 440. That is, one end of the filament power source 420 may be connected to one end of the primary winding 441, and the other end of the filament power source 420 may be connected to the other end of the primary winding 441. The filament power supply unit 420 may generate (alternating current) power/voltage/current to heat the cathode (or filament) 432 of the X-ray tube 430 connected to the secondary winding 442 of the transformer 440. And/or, the filament power supply unit 420 may generate (alternating current) power/voltage/current and supply the power/voltage/current to the dose control unit 450 connected to the tertiary winding 443 of the transformer 440. . For example, the filament power source 420 may be implemented as a filament power source.

엑스선튜브(430)는 애노드(431)와 캐소드(432)를 포함할 수 있다. 캐소드(432)는 필라멘트를 의미할 수도 있다. 그리고/또는, 엑스선튜브(430)의 애노드(431)는 양전원(411)의 양극과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)는 변압기(440)의 2차 권선(442)와 (병렬로) 연결될 수 있다. 즉, 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)의 일단은 2차 권선(442)의 일단과 연결되고, 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)의 타단은 2차 권선(442)의 타단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)의 일단은 선량조절부의 제2단과 연결될 수 있다. 예를 들어, 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)는 필라멘트 전원부(420)에 기반하여 가열될 수 있다. 즉, 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)는 변압기(440)를 통해 필라멘트 전원부(420)의 전력/전압/전류를 공급받아 가열될 수 있다. 그리고/또는, (가열된) 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)는 자유전자를 생성할 수 있다. 그리고/또는, 엑스선튜브(430)은 바이폴라 전원부(410)로부터 전력/전압/전류를 공급받아 상기 자유전자를 가속시키고 애노드에 충돌시켜 엑스선을 생성할 수 있다. 즉, 엑스선튜브(430)는 양(+)의 고전위(또는 고전압)과 음(-)의 고전위(또는 고전압)에 의한 차동전압에 의해 구동되어 엑스선을 생성할 수 있다. The X-ray tube 430 may include an anode 431 and a cathode 432. The cathode 432 may also refer to a filament. And/or, the anode 431 of the X-ray tube 430 may be connected to the anode of the positive power source 411. And/or, the cathode 432 of the X-ray tube 430 may be connected (in parallel) to the secondary winding 442 of the transformer 440. That is, one end of the cathode 432 of the X-ray tube 430 is connected to one end of the secondary winding 442, and the other end of the cathode 432 of the X-ray tube 430 is connected to the other end of the secondary winding 442. You can. And/or, one end of the cathode 432 of the X-ray tube 430 may be connected to the second end of the dose control unit. For example, the cathode 432 of the X-ray tube 430 may be heated based on the filament power source 420. That is, the cathode 432 of the X-ray tube 430 can be heated by receiving power/voltage/current from the filament power source 420 through the transformer 440. And/or, the cathode 432 of the (heated) X-ray tube 430 may generate free electrons. And/or, the X-ray tube 430 may receive power/voltage/current from the bipolar power supply unit 410 to accelerate the free electrons and collide with the anode to generate X-rays. That is, the X-ray tube 430 may be driven by a differential voltage between positive (+) high potential (or high voltage) and negative (-) high potential (or high voltage) to generate X-rays.

도 5는 도 4의 변압기(440)의 구조를 예시한다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 변압기(440)는 1차 권선(441), 2차 권선(442), 3차 권선(443), 및/또는 코어(447) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고/또는, 1차 권선(441), 2차 권선(442), 및/또는 3차 권선(443)의 각각은 고압케이블, 절연케이블, 및/또는 고압절연케이블로 형성될 수 있다. 즉, 1차 권선(441), 2차 권선(442), 및/또는 3차 권선(443)의 각각은 코어(447)에 고압케이블, 절연케이블, 및/또는 고압절연케이블을 감아 형성될 수 있다. 즉, 하나의 코어(447)에 1차 내지 3차 권선들(441, 442, 443)을 감겨 공간 및 비용이 절약될 수 있다. 예를 들어, 1차 권선(441)은 수십kV급 절연케이블이고, 2차 권선(442) 및 3차 권선(443)은 수kV급 (일반)절연케이블일 수 있다. 다른 한 예시로는 1차권선(441)은 수kV급 (일반)절연케이블이고, 2차 권선(442) 및 3차 권선(443)은 수십kV급 절연케이블일 수 있다.Figure 5 illustrates the structure of transformer 440 of Figure 4. 4 and 5, the transformer 440 may include at least one of a primary winding 441, a secondary winding 442, a tertiary winding 443, and/or a core 447. . And/or, each of the primary winding 441, secondary winding 442, and/or tertiary winding 443 may be formed of a high-voltage cable, an insulated cable, and/or a high-voltage insulated cable. That is, each of the primary winding 441, secondary winding 442, and/or tertiary winding 443 can be formed by winding a high-voltage cable, an insulated cable, and/or a high-voltage insulated cable around the core 447. there is. That is, space and cost can be saved by wrapping the first to third windings 441, 442, and 443 around one core 447. For example, the primary winding 441 may be a tens of kV-class insulated cable, and the secondary winding 442 and tertiary winding 443 may be several kV-class (general) insulated cables. As another example, the primary winding 441 may be a several kV-class (general) insulated cable, and the secondary winding 442 and the tertiary winding 443 may be tens of kV-class insulated cables.

그리고/또는, 1차 권선(441)은 필라멘트 전원부(420)와 (병렬로) 연결될 수 있다. 즉, 1차 권선(441)의 일단은 필라멘트 전원부(420)의 일단과 연결되고, 1차 권선(441)의 타단은 필라멘트 전원부(420)의 타단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 2차 권선(442)는 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)와 (병렬로) 연결될 수 있다. 즉, 2차 권선(442)의 일단은 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)의 일단과 연결되고, 2차 권선(442)의 타단은 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)의 타단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 2차 권선(442)의 일단은 3차 권선(442)의 타단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 2차 권선(442)의 일단은 선량조절부(450)의 제2단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 3차 권선(443)은 선량조절부(450)의 제1단과 제2단과 (병렬로) 연결될 수 있다. 즉, 3차 권선(443)의 일단은 선량조절부(450)의 제1단과 연결되고, 3차 권선(443)의 타단은 선량조절부(450)의 제2단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 3차 권선(443)의 타단은 2차 권선(442)의 일단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 3차 권선(443)의 타단은 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)의 일단과 연결될 수 있다.And/or, the primary winding 441 may be connected (in parallel) to the filament power supply unit 420. That is, one end of the primary winding 441 may be connected to one end of the filament power supply unit 420, and the other end of the primary winding 441 may be connected to the other end of the filament power supply unit 420. And/or, the secondary winding 442 may be connected (in parallel) to the cathode 432 of the X-ray tube 430. That is, one end of the secondary winding 442 is connected to one end of the cathode 432 of the X-ray tube 430, and the other end of the secondary winding 442 is connected to the other end of the cathode 432 of the X-ray tube 430. You can. And/or, one end of the secondary winding 442 may be connected to the other end of the tertiary winding 442. And/or, one end of the secondary winding 442 may be connected to the second end of the dose control unit 450. And/or, the tertiary winding 443 may be connected (in parallel) to the first and second ends of the dose control unit 450. That is, one end of the tertiary winding 443 may be connected to the first end of the dose control unit 450, and the other end of the tertiary winding 443 may be connected to the second end of the dose control unit 450. And/or, the other end of the tertiary winding 443 may be connected to one end of the secondary winding 442. And/or, the other end of the tertiary winding 443 may be connected to one end of the cathode 432 of the X-ray tube 430.

그리고/또는, 1차 권선(441)은 필라멘트 전원부(420)에서 전원/전력/전압/전류를 공급받는 권선일 수 있다. 그리고/또는, 1차 권선(441)은 수십kV급 고압을 견딜 수 있는 고압케이블, 절연케이블, 및/또는 고압절연케이블을 사용할 수 있다. 즉, 1차 권선(441)은 고압케이블, 절연케이블, 및/또는 고압절연케이블을 코어(447)에 감아 형성될 수 있다. 필라멘트 전원부(420)는 저전압측 전위에 있고 코어(447) 및 2차 권선(442) 및 3차 권선(443)은 음의 고전압 측 전위에 있을 수 있다. 그리고/또는, 2차 권선(442)은 1차 권선(441)로부터 전원/전력/전압/전류을 공급받아 엑스선튜브(430)의 필라멘트(432)를 가열할 수 있다. 즉, 필라멘트(432)를 가열하는데 이용되는 수십W의 전원/전력/전압/전류는 1차 권선(441)으로부터 2차 권선(442)으로 공급될 수 있다. And/or, the primary winding 441 may be a winding that receives power/power/voltage/current from the filament power supply unit 420. And/or, the primary winding 441 may use a high-voltage cable, an insulated cable, and/or a high-voltage insulated cable that can withstand high voltages of tens of kV. That is, the primary winding 441 may be formed by winding a high-voltage cable, an insulated cable, and/or a high-voltage insulated cable around the core 447. The filament power source 420 may be at a low voltage side potential and the core 447 and the secondary winding 442 and tertiary winding 443 may be at a negative high voltage side potential. And/or, the secondary winding 442 may receive power/power/voltage/current from the primary winding 441 to heat the filament 432 of the X-ray tube 430. That is, tens of W of power/power/voltage/current used to heat the filament 432 can be supplied from the primary winding 441 to the secondary winding 442.

그리고/또는, 2차 권선(442)은 1차 권선(441)로부터 전원/전력/전압/전류를 공급받아 엑스선튜브(430)의 필라멘트(432)를 가열하여 자유전자가 생성되도록 할 수 있다. 그리고/또는, 3차 권선(443)은 1차 권선(441)으로부터 전력을 공급받아 선량조절부(450)에 필요한 전원/전력/전압/전류를 공급할 수 있다. 그리고/또는, 3차 권선(443)의 전력 소모는 2차 권선(442)에 비해 훨씬 작기 때문에, 2차 권선(442)은 필라멘트 전원부(420)의 대부분의 전원/전력/전압/전류를 공급받을 수 있다. 2차 권선(442)과 3차 권선(443)은 거의 동전위에 있으며, 1차 권선(441)과 2차 권선(442)의 사이, 및/또는 1차 권선(441)과 3차 권선(443)의 사이에는 음(-)의 고전압 전원의 출력 전압만큼의 전압이 인가될 수 있다.And/or, the secondary winding 442 may receive power/power/voltage/current from the primary winding 441 to heat the filament 432 of the X-ray tube 430 to generate free electrons. And/or, the tertiary winding 443 can receive power from the primary winding 441 to supply the necessary power/power/voltage/current to the dose control unit 450. And/or, because the power consumption of the tertiary winding 443 is much smaller than that of the secondary winding 442, the secondary winding 442 supplies most of the power/power/voltage/current of the filament power supply unit 420. You can receive it. The secondary winding 442 and the tertiary winding 443 are at approximately the same phase, between the primary winding 441 and the secondary winding 442, and/or between the primary winding 441 and the tertiary winding 443. ) A voltage equal to the output voltage of the negative (-) high voltage power supply may be applied.

변압기(440)의 설계에서, 1차측 전압 또는 1차 권선(441)의 전압(또는, 전압의 최대치)은 으로, 2차측 전압 또는 2차 권선(442)의 전압(또는 전압의 최대치)은 로, 보조권선측 전압 또는 3차 권선(443)의 전압(또는 전압의 최대치)은 로 표시되는 경우, 세 권선의 전압 값은 수학식 1과 같은 관계를 가질 수 있다.In the design of transformer 440, the primary voltage or the voltage of the primary winding 441 (or the maximum value of the voltage) is So, the secondary voltage or the voltage of the secondary winding 442 (or the maximum value of the voltage) is As a result, the voltage on the auxiliary winding side or the voltage (or maximum value of voltage) of the tertiary winding 443 is When expressed as , the voltage values of the three windings may have the same relationship as Equation 1.

여기서, 는 변환상수로 도 4의 선량조절부(450)의 전압수요에 따라 결정될 수 있다. here, is a conversion constant and can be determined according to the voltage demand of the dose control unit 450 of FIG. 4.

예를 들어, 필라멘트(432)의 정격 구동 시 인가전류()의 범위는 약 3~4A범위로 볼 수 있다. 그리고, 필라멘트(432)의 저항 값()은 엑스선튜브(430)의 종류와 용량에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 저항 값()은 약 1.3Ω~1.6Ω의 범위를 가질 수 있다. 이 경우, 의 최소값()과 최대값()은 수학식 2 내지 3에 따라, 각각 3.9V, 6.4V일 수 있다.For example, the applied current ( ) can be seen as the range of about 3~4A. And, the resistance value of the filament 432 ( ) may vary depending on the type and capacity of the X-ray tube 430. For example, the resistance value ( ) can range from about 1.3Ω to 1.6Ω. in this case, The minimum value of ( ) and the maximum value ( ) may be 3.9V and 6.4V, respectively, according to Equations 2 to 3.

여기서, 는 각각 필라멘트(432)의 전류와 저항을 나타내며, min과 max는 각각 최소값과 최대값을 나타낸다. here, and represents the current and resistance of the filament 432, respectively, and min and max represent the minimum and maximum values, respectively.

, 의 유효 값은 정상 구동 시 4~6.5V로 그 구간이 변화할 수 있음으로 의 값도 변화할 수 있다. 예를 들어, 가 0.4로 설정되는 경우, 보조권선 또는 3차 권선(443)의 교류전압의 실효(root mean square, rms) 값의 범위는 수학식 4 내지 5에 따라, 9.75~16V일 수 있다. , The effective value of is 4~6.5V during normal operation, and the range may vary. The value of can also change. for example, When is set to 0.4, the range of the root mean square (rms) value of the alternating voltage of the auxiliary winding or tertiary winding 443 may be 9.75 to 16 V according to Equations 4 and 5.

보조권선 또는 3차 권선(443)의 전압은 그 변동범위가 상하 22%가 되기 때문에 도 6을 참조하여 후술하는 전력증폭부(453)는 선량조절부(440)에 안정적인 전원을 공급하기 위해 필요할 수 있다. Since the voltage of the auxiliary winding or tertiary winding 443 has a fluctuation range of 22% up and down, the power amplifier 453, which will be described later with reference to FIG. 6, is necessary to supply stable power to the dose control unit 440. You can.

예를 들어, 변압기(440)는 절연 변압기, 또는 고전압 절연 변압기로 칭할 수도 있다. For example, the transformer 440 may be referred to as an isolation transformer or a high-voltage isolation transformer.

선량조절부(450)는 제1단과 제2단이 3차 권선(443)과 (병렬로) 연결되고, 제3단은 음전원(412)와 연결될 수 있다. 즉, 제1단은 3차 권선(443)의 일단과 연결되고, 제2단은 3차 권선(443)의 타단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 제2단은 2차 권선(442)의 일단과 연결될 수 있다. 그리고/또는, 제2단은 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)의 일단과 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1단, 제2단은 전원공급단이고, 제3단은 음의 고전압 연결단일 수 있다. 선량조절부(450)는 변압기(440)를 통하여 필라멘트 전원부(420)으로부터 교류전원 또는 (교류) 전력/전압/전류를 공급받을 수 있다. 그리고/또는, 선량조절부(450)는 공급받은 (교류) 전원/전력/전압/전류에 기반하여 엑스선튜브(430)에서 생성되는 엑스선의 선량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 선량조절부(450)는 공급받은 전원/전력/전압/전류와 신호생성부(452) 및/또는 스위치(454)에 의하여 엑스선튜브(430)에서 생성되는 엑스선의 선량을 조절할 수 있다.The first and second ends of the dose control unit 450 may be connected (in parallel) to the tertiary winding 443, and the third end may be connected to the negative power source 412. That is, the first end may be connected to one end of the tertiary winding 443, and the second end may be connected to the other end of the tertiary winding 443. And/or, the second stage may be connected to one end of the secondary winding 442. And/or, the second end may be connected to one end of the cathode 432 of the X-ray tube 430. For example, the first and second stages may be power supply stages, and the third stage may be a negative high voltage connection stage. The dose control unit 450 may receive AC power or (AC) power/voltage/current from the filament power supply unit 420 through the transformer 440. And/or, the dose control unit 450 may adjust the dose of X-rays generated in the X-ray tube 430 based on the supplied (alternating current) power/power/voltage/current. For example, the dose control unit 450 can control the dose of X-rays generated in the there is.

도 6은 도 4의 선량조절부를 설명하기 위한 도이다.Figure 6 is a diagram for explaining the dose control unit of Figure 4.

도 6을 참조하면, 선량조절부(450)는 전원공급부(451), 신호생성부(452), 전력증폭부(453), 및/또는 스위치(454) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the dose control unit 450 may include at least one of a power supply unit 451, a signal generation unit 452, a power amplifier 453, and/or a switch 454.

변압기(440)는 전원공급부(451), 신호생성부(452), 전력증폭부(453), 및/또는 스위치(454) 중 적어도 하나에 전원/전력/전압/전류를 공급할 수 있다.The transformer 440 may supply power/power/voltage/current to at least one of the power supply unit 451, signal generation unit 452, power amplifier 453, and/or switch 454.

전원공급부(451)는 변압기(440)로부터 공급된 교류(alternating current, AC) 전원/AC 전력/AC 전압/AC 전류를 정류 및 안정화하여 전력증폭부(453), 신호생성부(452), 스위치(454)의 규격에 맞는 전원/전력/전압/전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원공급부(451)는 전원공급유닛으로 칭할 수도 있다.The power supply unit 451 rectifies and stabilizes the alternating current (AC) power/AC power/AC voltage/AC current supplied from the transformer 440 to the power amplifier 453, signal generator 452, and switch. It is possible to supply power/power/voltage/current that meets the standards of (454). For example, the power supply unit 451 may be referred to as a power supply unit.

신호생성부(452)는 주파수 및 듀티 사이클(duty cycle)을 조절하여, 스위치(454)가 고속으로 스위칭할 수 있도록 하는 신호(또는 스위칭신호)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호생성부(452)는 Timer회로, 공진회로, Programmable디바이스로 구성될 수 있다. 예를 들어, 신호생성부(452)는 스위칭신호생성유닛으로 칭할 수도 있다. The signal generator 452 can adjust the frequency and duty cycle to generate a signal (or switching signal) that allows the switch 454 to switch at high speed. For example, the signal generator 452 may be composed of a timer circuit, a resonance circuit, and a programmable device. For example, the signal generator 452 may be referred to as a switching signal generation unit.

전력증폭부(453)는 스위치(454)가 수kHz~수백kHz까지 스위칭할 수 있도록 하는 장치일 수 있다. 그리고/또는, 전력증폭부(453)은 스위칭신호를 증폭할 수 있다. 그리고/또는, 전력증폭부(453)는 전원공급부(451)로부터 전원/전력/전압/전류를 공급받고 신호생성부(452)로부터 스위칭신호를 입력 받아 스위치(454)를 구동해줄 수 있다. 예를 들어, 전력증폭부(453)은 구동전력증폭장치, 또는 반도체스위치 드라이버(driver) 유닛으로 칭할 수도 있다.The power amplifier 453 may be a device that allows the switch 454 to switch from several kHz to hundreds of kHz. And/or, the power amplifier 453 may amplify the switching signal. And/or, the power amplifier 453 may receive power/power/voltage/current from the power supply unit 451 and receive a switching signal from the signal generator 452 to drive the switch 454. For example, the power amplifier 453 may be referred to as a driving power amplifier or a semiconductor switch driver unit.

스위치(454)는 전력증폭부(453)에 의해 고속으로 스위칭될 수 있다. 그리고/또는, 스위치(454)가 고속으로 스위칭됨에 따라 엑스선튜브(430)의 관전류는 흐르거나 끊길 수 있다. 그리고/또는, 스위치(454)는 전력증폭부에 기반하여 엑스선의 선량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 스위치(454)는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), 절연 게이트 타입 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 등 일 수 있다. 예를 들어, 스위치(454)의 드레인(Drain)/콜렉터(Collector)는 엑스선튜브(430)의 캐소드(432)와 연결되고, 소스(Source)/이미터(Emitter)는 음전원(412) 또는 음의 고전압출력단과 연결될 수 있다.The switch 454 can be switched at high speed by the power amplifier 453. And/or, as the switch 454 switches at high speed, the tube current in the X-ray tube 430 may flow or be cut off. And/or, the switch 454 may adjust the dose of X-rays based on the power amplifier. For example, the switch 454 may be a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or the like. For example, the drain/collector of the switch 454 is connected to the cathode 432 of the X-ray tube 430, and the source/emitter is connected to the negative power 412 or It can be connected to the negative high voltage output terminal.

예를 들어, 선량조절부(450)는 관류스위칭모듈, 선량조절모듈, 또는 바이폴라 스위칭모듈로 칭할 수도 있다. For example, the dose control unit 450 may be referred to as a perfusion switching module, a dose control module, or a bipolar switching module.

도 6을 참조하여 설명한 엑스선 생성 장치는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 내용에 의해 보충될 수 있다.The X-ray generating device described with reference to FIG. 6 can be supplemented by the content described with reference to FIGS. 1 to 5 .

도 7은 필라멘트(432)의 최소구동전류 3A에서의 변압기(440) 및 전원공급부(451)의 출력전압을 나타낸다. 파형에서 노란색(C1)은 1차 권선(441)의 전압을 나타내고, 빨간색(C2)은 2차 권선(442)의 전압을 나타내며, 파란색(C3)은 3차 권선(443)의 전압을 나타내고, 녹색(C4)은 도 6의 전원공급부(451)가 출력하는 안정적인 전압을 나타낸다. 도 7를 참조하면, 1차 권선(441), 2차 권선(442)의 전압은 같고, 3차 권선(443)의 출력전압을 정류하여 전원공급부(451)이 15V의 안정적인 전압을 공급하고 있는 것을 확인할 수 있다.Figure 7 shows the output voltage of the transformer 440 and the power supply unit 451 at a minimum driving current of 3A of the filament 432. In the waveform, yellow (C1) represents the voltage of the primary winding 441, red (C2) represents the voltage of the secondary winding 442, and blue (C3) represents the voltage of the tertiary winding 443. Green (C4) indicates a stable voltage output by the power supply unit 451 of FIG. 6. Referring to FIG. 7, the voltages of the primary winding 441 and the secondary winding 442 are the same, and the power supply unit 451 supplies a stable voltage of 15V by rectifying the output voltage of the tertiary winding 443. You can check that.

도 8은 본 명세서에서 제안하는 엑스선 생성 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 8 is a flowchart for explaining the operating method of the X-ray generating device proposed in this specification.

도 8을 참조하면, 엑스선 생성 장치는 S810 단계에서, 변압기에 기반하여, 필라멘트 전원부의 전력을 엑스선튜브 및 선량조절부에 전달할 수 있다.Referring to FIG. 8, the X-ray generating device may transmit power from the filament power source to the X-ray tube and the dose control unit based on the transformer in step S810.

그리고/또는, 엑스선 생성 장치는 S820 단계에서, 필라멘트 전원부의 전력에 기반하여, 엑스선튜브의 캐소드를 가열시켜 자유전자를 생성할 수 있다.And/or, the X-ray generating device may generate free electrons by heating the cathode of the X-ray tube based on the power of the filament power supply unit in step S820.

그리고/또는, 엑스선 생성 장치는 S830 단계에서, 바이폴라 전원부의 전력에 기반하여, 엑스선튜브의 자유전자를 가속시켜 엑스선을 생성할 수 있다.And/or, the X-ray generating device may generate X-rays by accelerating free electrons of the X-ray tube based on the power of the bipolar power supply in step S830.

그리고/또는, 엑스선 생성 장치는 S840 단계에서, 필라멘트 전원부로부터 전력을 공급받는 선량조절부에 기반하여, 엑스선의 선량을 조절할 수 있다.And/or, the X-ray generating device may adjust the dose of X-rays in step S840, based on the dose control unit that receives power from the filament power supply unit.

도 8을 참조하여 설명한 엑스선 생성 장치의 동작은 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 엑스선 생성 장치의 동작과 동일하므로 이외 상세한 설명은 생략한다.Since the operation of the X-ray generating device described with reference to FIG. 8 is the same as the operation of the X-ray generating device described with reference to FIGS. 1 to 7, detailed descriptions thereof will be omitted.

본 명세서에서, 전력은 전원, 전압, 또는 전류로 대체되어 적용될 수 있다.In this specification, power may be applied instead of power, voltage, or current.

본 명세서의 상술한 장치/방법에 따르면, 필라멘트 타입 엑스선튜브를 이용하는 시스템에서, 음의 고전압의 환경에서도 절연을 통한 전원공급을 해주어 큰 구조변경과 비용 없이 고속의 펄싱 또는 스위칭이 가능하다. According to the above-described device/method of this specification, in a system using a filament-type

또한, 본 명세서의 상술한 장치/방법에 따르면, 엑스선 고속 펄싱의 장점을 더욱 다양한 분야에서 상대적으로 낮은 가격과 적은 시스템 변동으로 활용할 수 있다.In addition, according to the above-described device/method of this specification, the advantages of high-speed X-ray pulsing can be utilized in a wider range of fields at a relatively low price and with little system variation.

이상에서 설명된 실시 예들은 본 명세서의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.The embodiments described above combine the elements and features of the present specification in a predetermined form. Each component or feature should be considered optional unless explicitly stated otherwise. Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features. Additionally, it is possible to configure an embodiment of the present invention by combining some components and/or features. The order of operations described in embodiments of the present invention may be changed. Some features or features of one embodiment may be included in other embodiments or may be replaced with corresponding features or features of other embodiments. It is obvious that claims that do not have an explicit reference relationship in the patent claims can be combined to form an embodiment or included as a new claim through amendment after filing.

본 명세서에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.Embodiments according to the present specification may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof. In the case of implementation by hardware, an embodiment of the present invention includes one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and FPGAs ( It can be implemented by field programmable gate arrays, processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above. Software code can be stored in memory and run by a processor. The memory is located inside or outside the processor and can exchange data with the processor through various known means.

본 명세서는 본 명세서의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.It is obvious to those skilled in the art that the present specification can be embodied in other specific forms without departing from the essential features of the present specification. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered illustrative. The scope of this specification should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of this specification are included in the scope of this specification.

Claims (15)

1차 권선, 2차 권선 및 3차 권선을 포함하는 변압기;
상기 1차 권선과 병렬로 연결되는 필라멘트 전원부;
캐소드가 상기 2차 권선과 병렬로 연결되는 엑스선튜브; 및
제1단이 상기 3차 권선의 일단과 연결되고, 제2단이 상기 3차 권선의 타단, 상기 2차 권선의 일단, 상기 캐소드의 일단과 연결되는 선량조절부를 포함하는 엑스선 생성 장치.
A transformer comprising a primary, secondary and tertiary winding;
A filament power supply connected in parallel with the primary winding;
an X-ray tube whose cathode is connected in parallel with the secondary winding; and
An X-ray generating device including a dose control unit whose first end is connected to one end of the tertiary winding, and whose second end is connected to the other end of the tertiary winding, one end of the secondary winding, and one end of the cathode.
제1항에 있어서,
바이폴라 전원부를 더 포함하고,
상기 바이폴라 전원부는 상기 엑스선튜브의 애노드에 연결된 양전원과 상기 선량조절부의 제3단에 연결된 음전원을 포함하는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
Further comprising a bipolar power supply,
The bipolar power supply unit includes a positive power source connected to the anode of the X-ray tube and a negative power source connected to a third stage of the dose control unit.
제1항에 있어서,
상기 엑스선튜브의 캐소드는 상기 필라멘트 전원부에 기반하여 가열되는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
An X-ray generating device in which the cathode of the X-ray tube is heated based on the filament power source.
제1항에 있어서,
상기 엑스선튜브의 캐소드는 자유전자를 생성하는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
The cathode of the X-ray tube is an X-ray generating device that generates free electrons.
제1항에 있어서,
상기 엑스선튜브는 자유전자를 가속시켜 엑스선을 생성하는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
The X-ray tube is an X-ray generating device that generates X-rays by accelerating free electrons.
제1항에 있어서,
상기 선량조절부는 상기 필라멘트 전원부로부터 전력을 공급받는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
The dose control unit is an X-ray generating device that receives power from the filament power supply unit.
제1항에 있어서,
상기 선량조절부는 상기 공급받은 전력에 기반하여, 상기 엑스선튜브에서 생성되는 엑스선의 선량을 조절하는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
The dose control unit is an X-ray generating device that adjusts the dose of X-rays generated in the X-ray tube based on the supplied power.
제1항에 있어서,
상기 선량조절부는 전원공급부, 신호생성부, 전력증폭부 및 스위치를 포함하는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
The dose control unit is an X-ray generating device including a power supply unit, a signal generation unit, a power amplification unit, and a switch.
제8항에 있어서,
상기 전원공급부는 상기 변압기로부터의 전력을 정류하여 상기 신호생성부, 상기 전력증폭부 및/또는 상기 스위치 중 적어도 하나에 공급하는 엑스선 생성 장치.
According to clause 8,
The power supply unit rectifies power from the transformer and supplies it to at least one of the signal generator, the power amplifier, and/or the switch.
제8항에 있어서,
상기 신호생성부는 스위칭 신호를 생성하는 엑스선 생성 장치.
According to clause 8,
The signal generator is an X-ray generator that generates a switching signal.
제8항에 있어서,
상기 전력증폭부는 스위칭 신호를 증폭하는 엑스선 생성 장치.
According to clause 8,
The power amplifier is an X-ray generating device that amplifies a switching signal.
제8항에 있어서,
상기 스위치는 상기 전력증폭부에 기반하여 엑스선의 선량을 조절하는 엑스선 생성 장치.
According to clause 8,
The switch is an X-ray generating device that adjusts the dose of X-rays based on the power amplifier.
제1항에 있어서,
상기 1차 권선, 상기 2차 권선, 및 상기 3차 권선은 절연케이블로 형성되는 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
The primary winding, the secondary winding, and the tertiary winding are formed of an insulated cable.
제1항에 있어서,
상기 1차 권선의 전압(), 상기 2차 관선의 전압() 및 상기 3차 권선의 전압()은 수학식 1의 관계를 갖으며,
[수학식 1]

여기서, k는 변환상수인 엑스선 생성 장치.
According to paragraph 1,
The voltage of the primary winding ( ), the voltage of the secondary pipe line ( ) and the voltage of the tertiary winding ( ) has the relationship of Equation 1,
[Equation 1]

Here, k is an X-ray generator where k is a conversion constant.
변압기에 기반하여, 필라멘트 전원부의 전력을 엑스선튜브 및 선량조절부에 전달하는 단계;
상기 필라멘트 전원부의 전력에 기반하여, 상기 엑스선튜브의 캐소드를 가열시켜 자유전자를 생성하는 단계;
바이폴라 전원부의 전력에 기반하여, 상기 엑스선튜브의 상기 자유전자를 가속시켜 엑스선을 생성하는 단계;
상기 필라멘트 전원부로부터 전력을 공급받는 상기 선량조절부에 기반하여, 상기 엑스선의 선량을 조절하는 단계를 포함하는 엑스선 생성 방법.
Based on a transformer, transferring power from the filament power source to the X-ray tube and the dose control unit;
Generating free electrons by heating the cathode of the X-ray tube based on the power of the filament power supply unit;
generating X-rays by accelerating the free electrons of the X-ray tube based on the power of the bipolar power supply;
An X-ray generation method comprising adjusting the dose of the X-ray based on the dose control unit receiving power from the filament power supply unit.
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