Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Высоковольтные вентили - Рентгеновские аппараты

Оглавление
Рентгеновские аппараты
Введение
Генерирование рентгеновских лучей
Ослабление рентгеновских лучей веществом
Световозбуждающее и фотографическое действия рентгеновских лучей
Количественная и качественная оценка рентгеновского излучения
Защита от рентгеновских лучей
Применение - рентгенодиагностика
Применение - рентгенотерапия
Применение - рентгенодефектоскопия
Применение - рентгеноструктурный анализ
Применение - рентгеноспектральный анализ
Применение - облучение в технологических целях
Рентгеновские трубки
Электрические характеристики рентгеновских трубок
Рентгеновские излучатели
Высоковольтный рентгеновский кабель
Рентгеновские питающие устройства
Главные трансформаторы
Параметры R, L и С главного трансформатора
Представление о расчете главного трансформатора
Главные трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации
Высоковольтные вентили
Высоковольтные генераторы
Регулировка напряжения на трубке и тока трубки
Включение и отключение питающего устройства
Автоматика в рентгеновских питающих устройствах
Стабилизация работы питающего устройства
Контроль напряжения на трубке и ее анодного тока
Выпрямительные схемы рентгеновских питающих устройств
Однополупериодная безвентильная схема
Однополупериодная вентильная схема
Двухполупериодная схема
Схема удваивания с пульсирующим напряжением
Схема удваивания со сглаженным напряжением
Падение напряжения в главной цепи питающего устройства
Перенапряжения в питающих устройствах
Импульсное питание рентгеновской трубки
Рентгенодиагностические аппараты
Рентгенодиагностические исследования
Рентгенодиагностические трубки
Системы регулировок рентгенодиагностического аппарата
Регулировка выдержки
Защита трубки от перегрузки
Реле экспозиции
Падающая нагрузка
Передвижные аппараты
Стационарные аппараты
Усилитель яркости рентгеновского изображения
Рентгенокиносъемка
Рентгенотелевидение
Флюорографические аппараты
Хирургические аппараты
Аппараты для ангиокардиографии
Аппараты для близкофокусной и внутриполостной терапии
Аппараты для глубокой терапии
Рентгенодефектоскопические аппараты
Рентгеновские микроскопы
Рентгеновские аппараты для структурного анализа
Рентгеновские аппараты для спектрального анализа
Рентгеновские аппараты для облучения в технологических целях

В качестве высоковольтных вентилей в рентгеновских питающих устройствах в настоящее время используются высоковольтные кенотроны и селеновые выпрямители. Начинают применяться также кремниевые выпрямители.
Кенотрон представляет собой двухэлектродный электронный прибор с накаленным катодом. Нить катода служит источником электронов, которые движутся от катода к аноду, когда анод по отношению К катоду имеет положительный потенциал. При обратном напряжении движение электронов отсутствует и кенотрон тока не проводит.
Кенотрон включается в цепь последовательно с нагрузкой, которая и определяет величину анодного тока кенотрона. При прохождении тока в кенотроне имеет место падение напряжения. Чем оно больше, тем меньше напряжение на нагрузке и тем больше выделение мощности на аноде кенотрона. Поэтому падение напряжения на кенотронах (как и вообще на электрических вентилях) стремятся сделать возможно малым.
Обратное напряжение, ложащееся на кенотрон, когда он не провопит тока, называется также запираемым.                                                                                                                        

В рентгеноаппаратостроении в настоящее время применяются кенотроны, рассчитанные на максимальное запираемое напряжение 100—150 кВ и (предназначаемые для работы в трасформаторном масле (рис. 3-12).
. Высоковольтный рентгеновский кенотрон на 150 кВ
Рис. 3-12. Высоковольтный рентгеновский кенотрон на 150 кВ.
У (высоковольтных кенотронов катодная нить накала изготовляется или из чистого или из торированного-карбидированного вольфрама. В первом случае эмиссионная способность сравнительно невелика и температуру нити с увеличением тока нагрузки приходится повышать (путем увеличения мощности накала). Во втором случае нить имеет повышенную эмиссионную способность и должна работать при неизменной температуре (примерно 2 000°С) независимо от тока нагрузки.
Анод у высоковольтных кенотронов обычно вольфрамовый (иногда— молибденовый) с охлаждением лучеиспусканием. В некоторых кенотронах анод и катод располагаются друг против друга, как в рентгеновских трубках; в этом случае нить катода размещается в металлическом цилиндре, электрически с нею соединенном. В других кенотронах аноду придается горшкообразная форма и он сам окружает нить катода. В обоих случаях преследуется цель — экранировать от возможного воздействия внешних электрических полей поток электронов, выходящих из катода.
На рис. 3-13 представлены примерные статические вольт-амперные характеристики высоковольтного кенотрона. Для получения минимального падения напряжения на кенотроне следует обеспечить достаточную эмиссионную способность нити катода, чтобы рабочая область анодной характеристики была далека от области насыщения. При пониженном против номинального режиме накала рабочая область приближается к этой области. Это вызывает повышенное падение напряжения на кенотроне и может привести к его гибели из-за перегрева анода.

Из рис. 3-13 можно сделать заключение, что при правильном режиме накала сопротивление кенотрона можно в первом приближении считать линейным, т. е. не зависящим от проходящего тока, другими словами, подчиняющимся закону Ома. Падение напряжения на высоковольтном кенотроне, при токах 300—400 мА обычно не превышает 1—2 кВ, что соответствует сопротивлению примерно 2 500—5 000 Ом.

Рис. 3-13. Типичная вольт-амперная характеристика высоковольтного рентгеновского кенотрона на 100—150 кВ.
Повышенный против поминального накал нити катода также неблагоприятен для кенотрона. При чисто вольфрамовом катоде он может привести (из-за перекала нити) к заметному сокращению срока службы. У тарированных карбидированных катодов повышение накала может нарушить тарированный слой на поверхности нити, что приведет к резкому снижению эмиссионной способности и повышению падения напряжения на кенотроне.
Основным достоинством высоковольтного кенотрона как высоковольтного вентиля является относительно малое падение напряжения на кенотроне. Его недостатки а) наличие цепи накала, требующей трансформатора накала (как правило, с высоковольтной изоляцией) и регулировочного устройства для установления нужного режима накала; б) забота о поддержании этого режима в эксплуатации; в) возможность газоотделений в кенотроне, приводящих к нарушению нормальной работы рентгеновского питающего устройства; г) сравнительно малый срок службы.
Указанные недостатки заставляли искать другие виды высоковольтных выпрямителей. Естественно было обратиться к полупроводниковым выпрямителям и в первую очередь — к селеновым, которые уже в первой половине пятидесятых годов достигли достаточного совершенства [Л. 93]. В настоящее время селеновые выпрямители получили в рентгеноаппаратостроении широкое применение. Не останавливаясь на физических процессах, обусловливающих их вентильное действие и кратко описанных, например в [Л. 49], рассмотрим конструкции и основные свойства.
Предельно допускаемое обратное напряжение одного элемента в селеновом выпрямителе составляет 30—40 В. В высоковольтных цепях приходится соединять последовательно несколько тысяч таких элементов, объединяя их в группы, которые и носят название селеновых выпрямителей. В отечественном рентгеноаппаратостроении применяются выпрямители на обратное напряжение 30—50 кВ, набираемые из элементов, имеющих вид тонких квадратных пластинок размером до 15X15 мм. Выпрямитель состоит из нескольких столбиков (подгрупп), размещенных между двумя гетинаксовыми щечками и включенных последовательно. Для обратного напряжения 150—250 кВ приходится использовать несколько таких выпрямителей, в свою очередь в последовательном соединении.
Такие выпрямители предназначаются для работы в трансформаторном масле. Объем, занимаемый ими в высоковольтном генераторе, примерно такой же, что и

Рис. 3-14. Типичная вольт- амперная характеристика селенового выпрямителя на 40-50 кВ.
для высоковольтного кенотрона на такое же обратное напряжение. Имеются также малогабаритные селеновые выпрямители цилиндрической формы (карандашного типа) на значительно меньшие токи. Такие выпрямители используются в моноблоках.
На рис. 3-14 представлена примерная вольт-амперная характеристика селенового выпрямителя на обратное напряжение 50 кВ. Как мы видим: а) падение напряжения на селеновом выпрямителе велико по сравнению с падением напряжения на высоковольтном кенотроне (доходит до 3—5% его обратного напряжения) и б) падение напряжения с увеличением выпрямляемого тока (в рабочей части характеристики) сначала растет быстро, затем рост замедляется. Таким образом, сопротивление селенового выпрямителя зависит от выпрямляемого тока, т. е. селеновый выпрямитель не подчиняется закону Ома; это вызывает нелинейность главной цепи при прохождении тока и осложняет ее расчет.
Особенностью селеновых выпрямителей (как и полупроводниковых выпрямителей вообще) является наличие некоторой проводимости при обратном напряжении, обусловливающей протекание незначительного обратного тока. Поэтому вольт-амперная характеристика селенового выпрямителя имеет обратную ветвь, на рис. 3-14 не показанную, которая (в измененном масштабе) дает зависимость обратного тока от обратного напряжения. Расхождение в ходе обратной ветви для различных экземпляров полупроводникового выпрямителя одного типа может оказаться препятствием для их использования в последовательном соединении, вызывая неравномерное распределение обратного напряжения между выпрямителями. Для селеновых выпрямителей это расхождение относительно невелико и не ставит таких препятствий.
В итоге укажем на основные достоинства и недостатки селеновых выпрямителей. Достоинства: а) во много раз больший срок службы, чем у кенотронов, позволяющий не менять выпрямителей в течение всего срока службы высоковольтного генератора, б) отсутствие цепи накала, а тем самым и заботы о режиме работы выпрямителя, в) рентгеновское питающее устройство с селеновыми выпрямителями работает более устойчиво, чем с высоковольтными кенотронами. К числу основных недостатков следует отнести: а) повышенное падение напряжения на выпрямителе (несколько возрастающее к тому же со временем из-за старения выпрямителя), б) относительно низкую предельно допустимую температуру нагрева и в) более высокую по сравнению с высоковольтными кенотронами стоимость.
Последние годы являются периодом быстрого совершенствования кремниевых выпрямителей, их стали использовать в высоковольтных конструкциях [Л. 94]. Основные достоинства этих выпрямителей: а) столь же высокий, как и у селеновых выпрямителей, срок службы, б) относительно малое падение напряжения и в) значительно более высокая предельно допустимая рабочая температура (130—150 °С). Допускаемое обратное напряжение кремниевого выпрямителя составляет 800—1 200 В и для достижения обратных напряжений 150—250 кВ приходится также соединять последовательно большое количество выпрямителей. Между тем обратные ветви вольт-амперной характеристики отдельных экземпляров разнятся настолько сильно, что требуется дополнительный делитель для выравнивания обратного напряжения между выпрямителями. Другим недостатком является пониженная устойчивость при перенапряжениях. В рентгеноаппаратостроении начали применять высоковольтные кремниевые выпрямители, в которых равномерное распределение обратного напряжения вдоль цепочки элементов обеспечивается свойствами, приданными самим элементам [Л. 95].



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »