190295. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés röntgencső anódfeszültségek időoptimális túllendülésmentes beállítására
1 , 190 295 2 transzformátort (4) tápláló frekvenciaváltó (3) alapjel bemenetére (30). A jelformáló és jelátkapcsoló áramkör (14) külső, vagy az anódfeszültségből (UAa) előállított vezérlőjel hatására szükség esetén a jelformáló szűrőket kikapcsolja, így a röntgencső anódfeszültségének gyors csökkénését biztosítja. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés középfrekvenciás röntgengenerátorok frekvenciaváltójának vezérlésére, amely lehetővé teszi, hogy a röntgencső uA anódfeszültsége az uAa anódfeszültség alapjel időbeli változását a röntgengenerátor széles terhelési tartományának megfelelően erősen változó kimeneti szűrő csillapítás mellett is a lehető legrövidebb időkéséssel és túllendülésmentesen kövesse. A modem röntgengenerátorok tervezésekor az egyik cél a vizsgált egyént terhelő sugárdózis csökkentése. Generátoroldalról ez úgy érhető el, ha a generátor által szolgáltatott uA anódfeszültség hullámossága lehetőség szerint kicsi, emellett a cső uA anódfeszültsége az u^ alapjel impulzust, különösen a rövididejű - néhány ms időtartamú - felvételek tartományában, túllendülésmentesen és a lehető legrövidebb időkéséssel követi. Ugyancsak előnyös a sugárterhelés szempontjából, ha a röntgengenerátor villamos paraméterei lehetővé teszik a modern számítógépes diagnosztikai eljárások alkalmazását, pl. gyors egymásutánban két felvétel készítése erősen eltérő anódfeszültségek mellett, ill. a csőfeszültség felvétel közbeni folyamatos változtatását. Ezen utóbbi követelmények megvalósítása is gyorsan szabályozható röntgengenerátorok alkalmazását követeli meg. Állandósult üzemben a kis csőfeszültség hullámosság és a gyors, túllendülésmentes szabályozhatóság egymásnak ellentmondó követelményeket jelentenek. Megfelelően kis hullámosság még középfrekvenciás röntgengenerátoroknál is csak a generátor kimenetére, a röntgencsővel párhuzamosan kapcsolódó nagyfeszültségű szűrőkondenzátorral biztosítható. A nagyfeszültégű szűrőkondenzátor kapacitása és a nagyfeszültségű transzformátor soros induktivitása rezgőkört képez, amelynek csillapítása széles tartományban változik az erősen változó csőterhelés miatt; ugyanis a különböző felvételi technikák széles tartományban változó uA feszültséget és iA anódáramot követelnek meg. » A kialakuló rezgőkörnek alulcsillapítottnak kell lenni, mert az aperiodikusan csillapított esetnek túl nagy feszültséghullámosság és túl lassú anódfeszültség felfutás felel meg. A túllendülések csillapításának egyik lehetséges módja a főáramkörben soros ohmos ellenállás beiktatása a nagyfeszültségű transzformátor primer és/vagy szekunder oldalán, ill. a nagyfeszültségű egyenirányító után. Ezt a megoldást a jelenleg gyártott röntgengenerátorokban elterjedten alkalmazzák. A megfelelő csillapítás beállítását különböző terhelésekhez a primeroldali ellenállás változtatásával igyekeznek elérni. Ilyen megoldást alkalmaznak pl. a MEDICOR EDX 100 típusú röntgengenerátorában. Az ellenállás értékét a széles tartományban változó terhelés miatt eléggé sűrű fokozatokban kell átkapcsolni. Ez nagyméretű és nehézkesen automatiizálható működtetésű átkapcsolóberendezések alkalmazását teszi szükségessé. Emellett a soros ellenállás feszültségesése miatt a föáramköri egységek (a frekvenciaváltó, a nagyfeszültségű transzformátor stb.) típusteljesítménye megnő, a soros csillapítás a hullámosságot kedvezőtlen irányban befolyásolja. Tovább bonyolítja ezen módszer alkalmazását, ha az uA feszültséget a transzformátor fokozatkapcsolójával változtatják, mert ilyenkor a transzformátor soros induktivitása is változik. Ismeretes olyan megoldás is, amikor a primeroldali soros csillapítóellenállás jelentős részét az első félperiódus után kikapcsolják, tehát csak a bekapcsolási tranziens feszültségtúllendülés csillapítására alkalmazzák. Ilyen megoldást tartalmaz pl. a 176 291 lajstromszámú magyar szabadalom alkalmazásával csak egyetlen soros ellenállásfokozat beiktatásával a MEDICOR EDX-100 típusú röntgengenerátora. A megoldás hátránya, hogy egyrészt a különböző üzemmódokhoz a kielégítő felfutás biztosításához nagyszámú fokozatban kellene a soros csillapító ellenállás értékét változtatni, ami még hálózati frekvenciás röntgengenerátoroknál is elektronikus teljesítménykapcsolók alkalmazását igényli, másrészt a soros feszültségesés csökkenés miatt a röntgencső feszültségében az első félperiódus után általában jelentős statikus jellegű feszültségemelkedés tapasztalható. A találmány lényege egyrészt az a felismerés, hogy a középfrekvenciás átalakítók működési frekvenciája, a nagyfeszültségű transzformátor és a nagyfeszültségű szűrőkondenzátor által képzett rezgőkör sajátfrekvenciája, valamint a modern röntgentechnika által megkövetelt legrövidebb expozíciós idők és a felvétel közbeni csőfeszültség változtatás megkívánt legnagyobb sebessége olyan viszonyban állnak egymással, hogy a középfrekvenciás átalakító vezérlésével az eddig alkalmazott soros csillapítóellenállások lényeges csökkentése mellett is megoldható a röntgencső anódfeszültségének orvostechnikai szempontból megfelelő sebességű és túllendülésmentes szabályozása. A célt a középfrekvenciás átalakító uAa anódfeszültség alapjelének optimális trajektórián való vezetésével lehet elérni. így végeredményben túllendülésmentes, időoptimális anódfeszültség felfutás biztosítható. Az előbbi általános megfogalmazás helyességének igazolására nézzünk néhány számadatot. A csőfeszültség impulzus gyakorlatban elérhető felfutási ideje 500 ps körüli érték. 10 kHz-es frekvenciával működő középfrekvenciás frekvenciaváltót feltételezve ez azt jelenti, hogy felfutás közben az átalakítóban 10 félperiódus játszódik le. Gyakorlati tapasztalatok alapján ez már elegendő ahhoz, hogy az anódfeszültség megfelelő felfutásához a középfrekvenciás frekvenciaváltót hatásosan lehessen irányítani. Az uAa optimális trajektóriája természetesen függ a röntgengenerátor terhelésétől. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
