190174. lajstromszámú szabadalom • Diagonisztikai röntgengenerátor, valamint kombinált anódforgató és átvilágító tápegység, különösen röntgengenerátorokhoz
1 . 190 174 2 A találmány tárgya diagnosztikai röntgengenerátor, amely hálózati csatlakozást, forgóanódú röntgencsöves röntgensugárzót és ezek közé beiktatott, a röntgencső anód-katód áramkörének legalább felvétel-üzemmódban történő táplálására alkalmas, változtatható feszültségáttételű és kapcsolható villamos energiaátalakítóból álló főáramkört, valamint a röntgensugárzó katódfűtési és anódforgatási tápenergiáját szolgáltató, továbbá a röntgengenerátor egyes egységeinek ill. áramköreinek vezérlését és/vagy szabályozását, biztosítását és az üzemi jelforgalom közvetítését ellátó segédüzemi áramköröket tartalmaz. A találmány tárgyát képezi továbbá egy különösen a fenti, diagnosztikai röntgengenerátorokhoz előnyösen alkalmazható kombinált anódforgató és átvilágító tápegység is. Az orvosi röntgendiagnosztikában alkalmazott röntgengenerátorok feladata, hogy a vizsgálatokhoz szükséges röntgensugarat a mindenkor kívánt mennyiségben és minőségben szolgáltassák. A két alapvető betegvizsgálati módszer, nevezetesen az átvilágítás és a felvételezés, a röntgengenerátoroktól két különböző üzemmódot kíván meg. Átvilágítási üzemmódban a röntgengenerátornak huzamosabb ideig alacsony dózisteljesítménnyel a felvételhez hasonló sugárminőséget kell szolgáltatnia. Felvételi üzemmódban viszont a film megfelelő feketedéséhez szükséges jelentős dózismennyiséget a lehető legrövidebb idő alatt kell kisugározni. Emiatt az alkalmazott röntgencsövek fókuszteljesítménye korszerű diagnosztikai röntgengenerátoroknál 30-150 kW. Ilyen teljesítményű fókuszt a szükséges geometriai méretben csak gyorsan forgó anódtányérokkal lehet megvalósítani. Átvilágítási üzemmódban a röntgensugár kívánt minősége - sugárteljesítménye - 40-112 kV anódfeszültséggel biztosítható 0,2-6 mA röntgencső anódáram mellett. Az anódáramkör táplálásához igényelt teljesítmény 80-1000 VA. Felvétel üzemmódban a kívánt minőségű röntgensugár 25-150 kV anódfeszültséggel, 10-3000 mA anódáram mellett biztosítható. Az igényelt anódköri teljesítmény 10-500 kVA. Átvilágítási üzemmódban a sugárzási idő 0,5-5 perc, míg felvétel üzemmódban ugyanez 0,001-5 sec. Az ismert korszerű diagnosztikai röntgengenerátorok áramkörei egy ún. főáramkörből, és ún. segédüzemi áramkörökből állnak. A főáramkor feladata, hogy a hálózati csatlakozás (amely hálózat, készenléti áramforrás vagy hordozható-telepíthető áramfejlesztő aggregát egyaránt lehet) villamos energiájával általában mindkét fentebb jelzett üzemmódban a röntgencső anód-katód áramkörét táplálja. A segédüzemi áramkörök funkcióik szerint két csoportra oszthatók. Egyik csoportjuk a röntgensugárzó által igényelt egyéb tápenergiákat, így a röntgencső katódjának kívánt fűtését és a forgóanódú röntgencső anódjának felpörgetéséhez, továbbforgatásához és fékezéséhez szükséges energiát szolgáltatja, míg a másik csoport a főáramkört, valamint a katódfűtő és anódforgató áramköröket vezérli, szabályozza, biztosítja és az üzemen belüli jelforgalmat bonyolítja a szükséges (kijelzésekkel együtt. Az ismert röntgengenerátorok főáramköre a hálózati csatlakozásra kapcsolt változtatható feszültségáttételű és kapcsolható villamos energiaátalakítóból áll. Az energiaátalakító vagy hálózati frekvencián üzemelő sorosan kapcsolt transzformátorokból, mechanikus, elektromechanikus tirisztoros kapcsolókból és egyenirányítókból, vagy a legkorszerűbb röntgengenerátorok esetében már teljesítmény félvezetőkből épült fázis-frekvencia váltó és kapcsolóval sorosan kapcsolt, nagyobb frekvencián üzemelő transzformátorokból, szakaszoló jellegű kapcsolókból és egyenirányítókból van felépítve. A fenti ismert röntgengenerátorok az alábbi hátrányos tulajdonságokkal és hiányosságokkal bírnak: A főáramkor kialakítása komplikált és gazdaságtalan. Egyik megoldás szerint ugyanis külön felvételi és külön átvilágítási teljesítményadó áramkört építenek be. Másik lehetőség szerint közös felvételi és átvilágítási főáramkört alkalmaznak, amikor is azonban a nagyteljesítményű, fokozatos kapcsolású felvételi áramkörnek legalább egy részét folyamatos szabályozásúvá kell tenni. Hálózati frekvenciás röntgengenerátoroknál ez görgős elektromechanikus teljesítménytranszformátor közbeiktatását teszi szükségessé, ami háromfázisú rendszerben különösen költséges elem. Fázis frekvenciaváltós rendszerek esetében viszont a maximális teljesítményigényre méretezett konverter a kis átvilágítási teljesítménytartományban igen rossz hatásfokú, a veszteség háromszorosa a hasznosított energiának. Ezen túlmenően a konverter táplálásához elektronikusan szabályozott változtatható tápfeszültség előállítása is szükséges. Ezek a nagyenergiájú szabályozók nehezen illeszthetők a meglévő dózisteljesítmény automatákhoz. Az ismert, önállóan épített gyorsindító anódforgató egységeket a gyártók a röntgensugárzókhoz illesztik, így azok más gyártmányú röntgensugárzókhoz nem alkalmasak, és azokat együtt kell megvásárolni a röntgensugárzókkal. Eltérő típusú röntgensugárzó alkalmazásakor a gyorsindítókat is cserélni kell. Amennyiben egy röntgengenerátor két különböző gyártmányú röntgencsővel üzemel, úgy két külön gyorsindítót kell használni. Az ismert gyorsinditók nem alkalmasak normál és rapid csövek egy röntgengenerátoron belüli üzemeltetésére, általában zajosak, nagy az áramfelvételük és többségüknek nagy a szivárgóárama. Az ismert röntgengenerátorok fűtésrendszereinek korábban használt felvételi üzemmódbani kivitelei úgynevezett háromgombos üzeműek, azaz három konkrét paraméter (kV, mA és sec) kezelőpulton történő előválasztását ill. beállítását teszik szükségessé. Ilyenkor 3-100 mA (fix) értéket és külön expozíciós időkapcsolót alkalmaznak. A röntgencsövön átfolyó töltés eltérését a kívánt értéktől a fűtőrendszer és az expozíciós időt kapcsoló rendszer eredő hibája határozza meg, ami különösen kis töltések esetében igen nagy hibaérték lehet. Ezek az egyszerűbb ismert vezérelt rendszerek mindenkor a fűtőfeszültséget állítják be. A tényleges fűtőáramot így a csatlakozók és a kábelek minősége és hőfoka is befolyásolja. Korszerűbb ismert fűtésrendszerek kétgombos (kV, mAs) kezelésű kiviteleinél a maximális csőteljesítmény kihasználása érdekében minden anódfet 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
