[发明专利]一种X射线管的电流控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种X射线管的电流控制，尤其涉及一种X射线管的电流控制方法及实施该控制方法的X射线管的电流控制装置。

背景技术

如图1所示，X射线管包括阴极灯丝01、阳极02和真空管03，通电后阴极灯丝01发热产生热电子，阴极灯丝01用钨丝制成，阳极02(俗称靶极)用高熔点金属制成(一般用钨，用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料)，用几万伏至几十万伏的高压加速电子，电子束轰击阳极02(靶极)，X射线04从阳极02(靶极)发出。其中给阴极灯丝01加热的电流称为灯丝电流，被高压加速而形成的电子束称为X射线管电流。

对于X射线管的电流控制，目前有两种技术：

现有技术A：如图2所示，通过系统控制单元05输出控制电压信号给脉宽调制器06，脉宽调制器06对控制电压信号进行限幅、消噪等处理，然后输出稳定的控制电压信号给灯丝逆变器07，产生灯丝变压器08的初级电流，灯丝变压器08的次级电流驱动X射线管09，同时再串入一个电流互感器010间接测量灯丝变压器08初级电流，进行反馈取样，并输出给脉宽调制器06，脉宽调制器06将反馈取样电压与系统控制单元05输出的控制电压信号进行比较，并调整输出电压信号的大小，形成一个增益控制小闭环，从而使灯丝变压器次级输出给X射线管的灯丝一个受控的相对稳定的灯丝电流。每次匹配不同高压或者不同球管(包括同一厂家同一型号的球管)时，系统控制单元需要通过查找不同球管的灯丝电流-管电流-管电压三者之间的对应关系表(球管厂家提供的表格本身就都存在很大的误差范围)，然后对灯丝电流的值进行校准后输出相对准确的管电流。在不同管电压的情况下，球管的灯丝电流-管电流之间的对应关系表都不同。而且在同一管电压的情况下，在给钨丝加热的开始一段时间内，同样的球管的灯丝电流也对应不同的管电流。这就是现有传统技术会有X射线管电流精度低，稳定性差的原因。还有，由于X射线管存在一般电子管的特性，很容易受到温度、寿命等因数影响，而现有技术在控制X射线管电流时只是对影响它的因素之一的灯丝电流进行反馈控制，导致输出的管电流精度差，稳定性差，并且使用不便，只要系统中和它有关系的高压发生器、球管、高压电缆中有任意部件出现变动则会导致管电流的精度更差甚至达不到相关标准的要求(20％以内)，需要专业技术人员到设备使用现场使用专用仪器花费很长时间进行校准或者更换相关部件。

现有技术B：在一份申请号为90101239.4，公开号为CN1048780A的中国发明专利文献中，公开了发明名称为《用恒定闭环增益的X射线管电流控制》的管电流增益控制方法。该方案中，用恒定增益闭环对X射线管的电流进行控制，管电流反馈信号用来控制X射线管灯丝电流，通过插入一个于管电流命令倒数成比例的信号，在管电流的宽范围内使反馈环路的增益保持基本不变。技术核心点是通过闭环和各种算法实现一个恒定增益。该技术使用大量的运算电路如加法器，乘法器，放大器及其相关外围电路，基本实现了管电流闭环的功能。但相对现有技术A，引进了大量的模拟电路，因而也降低了电路的不稳定性，增加了故障率；相对于现有的数字化处理器，模拟运算电路的运算精度非常低。结果导致管电流精度也不高；电路板集成度低，故障率高，可靠性低；实现成本太高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种X射线管的电流控制方法，这种X射线管的电流控制方法，使X射线管使用方便，电流精度高，稳定性好，并且提供一种能够实施这种控制方法的X射线管的电流控制装置。采用的技术方案如下：

一种X射线管的电流控制方法由系统控制单元输出代表电流大小的电压数值，经数模转换器转换为相应的电压信号，使灯丝逆变器产生灯丝变压器的初级电流，灯丝变压器输出次级电流驱动X射线管工作，其特征在于：对X射线管的灯丝电流和管电流分别采用闭环增益控制回路进行分时控制。

X射线管在待机阶段、预备阶段和开始曝光阶段，只有灯丝电流，没有管电流，此时对X射线管的灯丝电流采用闭环增益控制；而当X射线管曝光后，开始正常工作，X射线管产生了管电流，管电流更能反映X射线管在正常工作情况下的特性，此时关闭对灯丝电流的闭环增益控制，切换为管电流的闭环增益控制来控制管电流；这样对X射线管的电流进行多环分时控制，既能将灯丝电流快速提高到接近曝光时所需要的电流，又在正常工作后能获得更准确的管电流，使X射线管实用方便，稳定性好。