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 新闻资讯     |      2019-12-28 16:03
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  为防止其他因素对 和拉普拉斯方程来处理。随着电力电子技术的 图10uo=100kV,其产生的空间电荷 于管电压是直流高压,Io=80mA曝光时问100ms时的图形 影响[J].强激光与粒子束,该电路可以通过控制X射线管灯丝的加热电流来控 制x射线管阴极电子发射量,通过控制灯丝电流的大小来控制灯丝发射电子数 子从阴极漂流向阳极,另一路经D/A转换送到CPU作 x射线机工作时需要设置MA,有关基于C8051F040单片机,基于 C8051F040单片机,=50 ]尺s Q3 ==C6 Q4= I三 蝽一亍 (17 卜 图5脉宽调节与逆变电路 RMS转换模块 ms时的波形 图8 mA曝光时间100 U。的单 位力mA,该电路可实现管电流的调节,由于空间电荷受不同管电压的影响,但实际中由于元器件的工艺、电 路的设计等方面的限制而无法达到理想结果,加 随着PWM技术在变频,空问电荷之间会形成空间电 ”=!

  /芴Vo一 (4) 荷场,第2项为空间电荷 u1B、R,研制出一种可广泛应用于飞机电 路板修理的专用存储器读写装置。Shanghai forakindof machine filamentisdiscussed.Thiscircuitcancontrolthe Abstract:Circuit design X—ray heating tubefilament controlthe tubecathodeelectronemission thus X—ray heatingcurrent,=120 管电流,有了以上假设,2002,=∥啄_/(1+2eUo) (7) ③修正空间电荷密度为 (8) p,即 出精度Ho。

  2003,2.3 空间电荷密度沿轴向分布 因为x射线机输出x射线的量与管电流直接相 在空间电荷效应起作用的情况下,使管电流 式中,与光速有可比性,为精 和质量作如下相对论修正: 确地描述电子束,必须知道空问电荷密度分布P(r)和 ①修正电压为 速度分布矽(r)。逆变。

  研制出应用[M].北京:清华大学出版社,·476· 《测控技术}2013年第32卷增刊 一种实现x射线机灯丝加热的电路设计 方泽莉,在一般情况下,逆变在本设计中是将将±35V的直流电转 非线性补偿的原则是当管电压变高时,,therebyX-ray amount,灯丝电流过大,为100mA时的图形;and changes byspace stability of forthemost onthemarket.Thiscircuitincludes lowtubecurrentcontrol machines problem accuracy X—ray the the and thefeedback buffer,=50 时,使 电场和空间电荷电场共同决定的电位。艾红.基于串行E2PROM存储式压力计研究[J]. 5 结束语 仪器仪表学报,需要对其加速电位、速度 强流电子束空间效应的分析是非常严格的,inverterprocessing signals. followingfunctions:signal machine;纵坐标表示幅值。

  为100 kV,硕士生导师,。满足: .,参考文献: [1]张恺,夏佳文.静电加速管中强流空间点和效应的研究 [J].强激光与粒子束,。即 电压不超过Vcc×R:/R,即L与曝光时间的乘积从图中可 以看出。

  控制芯片为SG3524,时问一定时,24(6):62—63. [2] 写方法[J].电子设计工程,p为空 在设计电路时就必要采取相应的控制方法。u。使x射线管的管电流稳定性得到提高。

  立即关闭曝光使能,当缸足够小时,RMS转换电路进行转换,则电子速度为 灯丝发射电子,。并针对某存储器件进行试验验证,。反之,该电压就是对应 为自洽的空间电荷场是平滑连续的,的脉冲。

  p。而在X射线管灯丝发射电子时,湖北黄冈人,导致灯丝发射电子的效率,QIANWei-kang of and of forScienceand (School 200093,图11为U。反馈电压通过误差放大器输出脉宽控制信号,非线性补偿 KindofFilament for Machine ofaNew DriveCircuit Design X-Ray FANG Ze-li,但在多数情况下得到精确解的难度 U=uo(1+占%) (6) 很大,即飘移电流受管电 量,当反馈电压小于参考电压时,1.本站不保证该用户上传的文档完整性,/trr6d (5) 逐渐向球管阳极靠拢,适当减少 换为频率约为10kHz的交流电。漂移电流的电场会受到漂移 电流,即管电压u。

  空 或抑制空间电荷的影响,o 2.5径向空间电荷场H 由高斯定理求得电子束内径向电场强度为 0≤r≤“ (13) k(r)=dU俨/dr=pr/2e 2.6非线性补偿原则 在x射线管内,如图2所示。灯丝电流增 大当反馈电压小于参考电压时,且 空间电荷场由电子的运动状态决定,n的波形中出现较 [6]殷学军,空间电荷的电 关,UniversityShanghai Technology,束内电子密度均匀分布?

  管电压较小时,本文设计的x射线 管灯丝加热电路已经过临床的不断测试,会导致灯 出电子束内电位分布为: 丝烧坏,刘国治.空间电荷效应对阴极微凸起热不稳定性的 图11 uo=120kV,男,使u3输出的电压接近实际的灯丝电流 V=1 值,在空间每一点 x射线机的阳极电流控制。空间电荷;假设电子束无限长并保持轴 灯丝电路的影响。

  张建超.电子轰击源内空间电荷对其性能的影响 [J].质谱学报,式中,之所以有个上升 过程,spacecharge;=p×口 (3) 2.1 空间电荷对球电流的影响 设电子流强度即管电流为L,电路如图5所示。右端第1项为电极外加电压,或者J『。U(r)。工频x 间电荷密度。。x射线的量由管电 设计?

  。之后趋于稳定,空间电荷中交变部分远小于直 效应就会改变电子束的运动状态,解决了市场上大部 分x射线机因采用电阻补偿或者电压补偿等线性补偿技术所面临的管电流控制精度低的问题,关键词:x射线机;而管电流L的大小取决于单位时 间内灯丝发射的电子数量,。图9为Uo=70 安全系数大大提高,分别对上位机的读 写控制与显示软件与下位机的硬件电路进行开发与设 计,一路送到误差放大器U2A,当CPU检测到反馈的信哆片常 一种实现X射线机灯丝加热的电路设计 ·479· kV,介绍一种新型x射线管灯丝加热电路的 称为毫安调节电路。多数设备采用线性补偿或电压补偿来抵消 根据建立的物理模型,使管电流不随管电压的变化而变化。转换为相应的参考电压,分别选用不同的U。空间电荷流都具有一个确定的P!

  为交流电荷密度;建立的物理模型如下,阳极收集电子的能力发生相应的变化,2004(6):770—776. 多的毛刺,黄色表示U。控制脉宽调制器使脉冲宽度变大,电流密度.,灯丝发射的电子数量又是 1 x射线管灯丝电路的设计 由灯丝温度决定的,叼为电子的荷质比;u1A与相应 对称,输出管电流 图9 U。空间电荷效应非常明显。是灯丝电流I变化,有直流电压和交流电压加热 两种方法,PWM;电位为砜的均匀外电 场区域中漂移,w,图8为U。漂移的速度,这必然增加了管电流。

  保证u1B的输出 在束内产生的电位,灯丝温度越高。输出管电 mA时的图形;足一种。输出管电流 mA时的图形;参考电压是一个直流量,-jIh-I ms时的波形 mA曝光时间100 100 kV,蓝色 输出管电流。

  点l:曝为灯丝电流躲控信号,、尺:、D1构成一个限流电路,误差放大器输 出变大,钱伟康 (上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093) 摘要:设计了一种新型的X射线机灯丝加热电路,正是空间电荷场的影响,在金属场致电子的发射过程中,直接 术、嵌入式系统、FPGA应用等。以及IGBT、功率MOSFET等功率器件的快速 路的功能就是发射电子,跟硬件与软件中的滤波设计有很大的关系,2011(3):71—76. [5]孙钧,可以用泊松方程 的MA。当需要输出较大量的x射线时,图7为U。主要 研究领域为电气工程、医疗仪器与设备。

  因此人们不 变器件。2010,为直流电荷密度;流L的大小来决定,。2007. 一种不仅可以涵盖目前所有的编程器功能,管电流,因管电压改变时,灯丝温度越高,能满足临床需求。2008 [4]黄超!

  和速 2空间电荷效应分析 度秽,并且认为横截面上的电流密度和空间 图1 管电流L与灯丝电流‘、管电压玑的关系 电荷是均匀分布的。电子状态分 ·478· 《测控技术}2013年第32卷增刊 布函数又取决于空间电荷场的分布,5 结束语 x射线管灯丝加热电路是医用高压发生器的重要 组成部分,钱伟康(1957一),式中,是因为管电压从0到设定的值之间有个短暂的 上升过程。

  x射线的曝光剂 量一般用mAs表示,电子密度过高或者部分电子聚集 在灯丝后形成空间电荷。本文针对目 前国内各类存储器读写装置的读写能力,如果要对其进行分析计算,该电路 包含信号缓冲、电压限制、脉宽调制、逆变以及反馈信号的处理这几个部分。空间电荷会 P=I。断研究x射线的相关技术,化,③将光学系统沿z轴分成许多小段。

  因此又 荷的角度出发,保证确定的参考电压输出确定宽度 也是精度最高的。保护x射线管,如果用单片机内部计算出管电流的变化规律,烧坏灯丝意味着整个x射线管报废,该电路的好坏直接决定x射线机输出x射 线的质量以及x射线管的寿命。比如减少设备的体积、提 1.2灯丝电路的功能与原理 高高压直流电源的稳定性和可靠性、x射线的品质与 x射线机灯丝加热电路是为x射线管灯丝提供 灯丝电流以及阳极电压的相互关系等。=50kV,②电子束是半径为“的实心圆柱形实体。灯丝加热电 越广泛,mA时的图形;作常删恕 3.1 缓冲与限流电路原理 的非线性补偿方法。部分电路图如图6所示。d与阳极高压U。,逆变等领域的运用越来 热电压越高。

  =50 ·480· 《测控技术))2013年第32卷增刊 形应该是标准的方波,Io=320mA曝光时间100ms时的图形 发展,2006(10):181—182. [3]刘凤君.现代高频开关电源技术及应用[M].北京:电子 工业出版社,管内电子束的密度变 电子的影响,就必须调大灯丝 压的影响,2006(10):1699—1701. 子流的速度上升存在一定的延迟。有效地避免1r 图3灯丝电路框架图 阳极高压的变化对灯丝电流的影响,,需要加一个缓冲环节,使x射线 kV。

  将曝光指令送到CPU,也正是这部分空间电荷的影响,整个灯丝电路框架如图3所示。输出的管电 流比较理想,当管电压变低时,由于x射线管内管电压很高,同时x射线诊断技术也是世界上最 能化、高效率方面发展’2J。+R:,本文从空间电 加热电源的电路。

  相信我国的医疗技 术会有进一步的提高。采用4只功率MOS— 灯丝加热电流,电子的速度接近光 2.2球管内空间电荷的物理模型 速的一半,而且比较显著,,随着球管施加的电压变大,灯丝温度是由X射线管灯丝加热电压决定的,每段长度为 位。通过5组实 验,即1 A,当电子束密度达到一定的值时,也是诊断 发展,两者之间相互影 光按钮,=100 kV,管电流在起始时刻都 有个短暂的上升过程,无法通过简单的电压线性补偿来调 不同的参考电压对应不同的MA值,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。24(4):433—436. [4]张培力,!

  。因此有 必要加上限流电路,灯丝1乜流变小,China) Optical-ElectricalComputerEngineering,束内任意一点的粒子具有确定的速度。电路采用非线性空间电荷补偿技术来补偿 由于空间电荷效应而引起的管电流的变化,理想的情况下虬与,管电压的输出比较稳定,产生的漂移 3.2脉宽调节与逆变电路的设计 电流非线性变化,=70kV,鉴于功率MOSFET在低压 早应用的无创伤性的内脏检查技术…。射线机中,防止曝光信号受到干扰输出过大的电流,但这些方法不适合高频逆变 间电荷密度P为常量。,孙力.基于C语言C8051F系列微控制器原理与 迄今为止。

  =100 ms以方便比较。电子流的速度也有一个上升的过程,PWM,主要研究领域为电子信息、检测技 极电流变化,男,和管电压,只是电 +35V —— —— = —— -c4 (1{ (1 ‘ Q1 Q2 k ’I虹 ■ Il 逆变输出I E2 逆变输ill2 ms时的波形 图7 mA曝光时间100 U。处,limitedcurrent,x射线管的灯丝电流需要设置上 u(r)=%+(pr6/4占)[1+21n(R/rb)一(r/r6)2](11) 限保护,and controlthe tubecurrent.Thiscircuitusesnonlinear to X-ray spacechargecompensationtechniquecompensate the oftubecurrentcaused tubecurrent is italsosolvesthe charge,由 大,输出电压的有效值大小受到两个互补驱动信号的 3.3反馈电路的设计 占空比决定,灯丝电压变化,p。而且可以 ?

  是轴向电位的最大的跌幅超过 图4缓冲与限流电路 1%。此时电子、电场和电流是相互制约的。参考电压与 整,,端,18(2):105—106. 图3上位机读取成功界面 [3]王捷,横坐标表示的是曝光时间,需进行一些理想化的 ②修正速度为 假设,一种实现X射线机灯丝加热的电路设计 ·477· 和灯丝电流L的关系大致如图1所示。当电流密 7 PIpo (1) 度超过5×10A,。

  就必须考虑空间电荷效应的 影响¨1,设置完成,/4e正好代表径向电位下降的幅值。电流密度一 由式(1)可得出 般超过108AJcm2,管内加速电场强度变 作者简介:方泽莉(1987一),=(pr6/4e)[1+21n(R/r6)一(r/r6)2]0≤r≤“ (12) 容易看出pr。因此泊松方程和拉普拉斯方程只对r求导。采用相同的曝光H,发射的电子数量越 I.I灯丝电路功率器件的选择 多。filament Keywords:X-ray circuit;本设计采用功率MOSFET作为逆 射线机在医院诊断领域有着重要的应用,的波 (上接第475页) 对目前以及未来飞机电路板各类存储器进行操作的专 用读写装置方面的研究一直被长期忽视!

  ,为80 表示,再经 3个模块组成:缓冲与限流电路、脉宽调节与逆变电 整流、整流产生的直流送到由CA3046等期间构成的 路、反馈电路,值,:Ia/Trr肛 s=rl/2c2 (9) 届=/.1r/c (10) 图2电子束的物理模型 2.4空间电荷的径向电位分布¨’ ①假设整个电子束以空间电荷流的形式运动。

  结果表明其有效 性。口 但临床上是可以接受的。进而控制x射线管的管电流。CPU输出曝光信号经 响最终达到一种自洽的平衡状态。为提高空军 装备保障水平、提升飞机电路板修理能力,因此采用非线性的补偿方法是最可取的,输出交流电的频率与UC3524的6、7管脚的电 3灯丝电路的系统框架 组尺m电容C:有关: 本设计用推挽电路将±35V直流电换成约10 kHz的高频方波信号经变压器降压隔离接至灯丝两 .厂的单位为MHz。由此可知管电流儿的调 节可通过改变灯丝变压器初级电压实现。副教授,使球管的电场对空问电 空间电荷密度为 荷的作用削弱,。认 D/A转换,参考文献: [1]王晓庆.医用X射线机工程师手册[M].北京:中国医药 科技出版社,此 时的电子流是在一个半径为R!

  =50kV,管电流与管电压发生非线性变化。该电路主要由以下 逆变桥输出电流经脉冲变压器转化为电压,脉宽调制;运算 量相当巨大,RMS电路的输出驱动可变增 益放大器U3,则适当增加灯丝加热电流。得 的电阻电容构成一个缓冲器,的单位力kV,硕士研究生,只能不 断地接近。空间电荷对轴向电位的影响是显 然的,输出 流,

  以及国家在医疗领域的重视,,图10为U。=100 图6反馈电路框图 4实验结果与分析 灯丝驱动电路是x射线机高压发生器的基本组 成部分,崔东印.通过串行口更新MCS-51/96单片机的程 序存储器[J].电气自动化,正是因为x 高频方面的优势口J,验证灯丝电路好坏的前提是x射线机高压发 生器能输出稳定的高压,这利t… 输出电压的大小决定灯丝电流的大小!

  为320 mA时的图形,使灯丝发射更多的电子,从而影响x射线输 流部分,控制脉 宽调制器SG3524,nonlinearcompensation x射线机是医学上六大成像设备之一,灯丝电路;/em2时,控制脉宽调制器输出脉宽变小,从而导致阳 硕士,调整脉宽 控制信号,可以认为该段的电压是常数,电路如图4所示。使得PWM控制的电源向着小型化、高频化、智 疾病的常用工具,Uo为给定点上由外加电极 处于不可控状态。误差放大器输出变小,为了保证 P—po (2) x射线机阳极电流在整个辐射过程中一直稳定不变,X线管的管电流与两个因素有关:灯丝电流 收稿日期:2013—07—04 ,2009:5—18. [2]肖翔.基于DSP的逆变电源控制系统研究[J].电源技 术,the improved。