X射线组合机头制造技术

本发明专利技术属于X射线器械设备，具体涉及一种具备栅控能力的X射线组合机头。目前市场上的组合机头不具备栅控功能是因为传统的栅控单元过于复杂和庞大。本发明专利技术通过创新的设计解决了这一难题。本发明专利技术所设计的组合式栅控X射线机头，其特征在于壳体内包括高压直流电源单元、低压直流电源单元、灯丝电源单元、通讯单元、第一高速高压电子开关单元和第二高速高压电子开关单元、栅控X射线球管、中央信息处理单元、变压器油，壳体外有控制单元。除高压直流电源单元的变压器初级线圈的导线及其信号反馈输出导线、低压直流电源单元的变压器初级线圈的导线、通讯单元的光纤需要引出壳体外，其余部分浸泡在变压器油内，并与壳体保持距离满足高压绝缘要求。

【技术实现步骤摘要】
X射线组合机头
本专利技术属于X射线器械设备，具体涉及一种能产生受栅控电压控制的X射线的结构，该结构将高压发生器单元和X射线中球管单元集成在同一个装置中。
技术介绍
目前市场上的组合式X射线机头由来已久，这种组合式X射线机头是将X射线球管所需配套的高压发生装置缩小体积后与球管管芯共同装配到一个注满变压器油的密封容器中形成一体化的X射线发生器，因而可以是便携式的，配合移动的X射线平板探测器使用，也可以与固定式的射线采集装置如影像增强器或X射线平板探测器相对装配在机架上，组成一个移动的X射线机比如典型的C形臂或G形臂X光机，该种类射线机可供各级医院对人体各部位进行透视和摄影检查或图像引导下手术。市场上还存在一种栅控式X射线机。栅控式的X射线机的原理是在球管的阴极灯丝与阳极靶面之间加设一个栅极，通过控制栅极的电压来控制X射线的发生和终止，相比普通X射线机通过加载和卸载阳极与阴极之间的高压来控制X射线的发生和终止，其优势在于其消除了高压加载和卸载过程当中产生的软射线，而这些软射线不仅影响图像质量，还对受检人体有非常大的伤害。在栅控技术的基础上，还出现了一种利用双目立体成像原理，用一定夹角的一对射线轮流投射检查对象并重建出双目立体X射线图像的技术。栅控式的X射线装置已应用在各种大型高端X光机上，为X射线图像尤其是脉冲透视图像的改善发挥了明显的作用，同时降低了对受检者的辐射伤害，但系统结构非常复杂，栅控电压单元封装在一个体积很大的密封绝缘油箱内，高压发生装置产生的高压需要先通过高压电缆连接到栅控电压单元的油箱内，然后栅控电压和高压一起通过多芯的高压电缆再连接到X射线球管。由于栅控电压单元的油箱非常复杂和庞大笨重，栅控技术一直不能应用在以移动应为主的组合式X射线机头当中，因而目前市场上所有的组合式X射线机头都是非栅控式的，这意味着目前所有移动式X射线设备的应用场合尤其是C形臂X射线透视下的手术应用场合，都无法实现图像质量的优化和辐射伤害的降低。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决当前栅控单元过于复杂和庞大（典型体积超过0.5米*0.5米*0.5米）因而无法融入内部已经非常拥挤的组合式机头（市场上典型的组合式机头的体积小于0.4米*0.3米*0.2米）的问题，通过创新的系统拓扑结构，包括将极易受电磁场信号干扰的中央信息处理单元直接连接至内部高速变化的高压电位（可达75kv高压脉冲，以下简称“高压电位”）并使用光纤模块（或无线传输模块）与外部通讯、使用高速高压电子开关模块、将传统栅控式X射线装置中处于低压电位的栅极控制电路、栅极电压反馈电路、灯丝控制电路改为高压电位工作并直接并入到中央信息处理单元等结构设计，把高压隔离变压器的使用数量减少到最低，同时由于同处高压电位，能够将已整合栅极控制电路、栅极电压反馈电路和灯丝控制电路的中央信息处理单元与灯丝电源单元、高速高压电子开关单元、通讯单元等在空间上整合在一起，既实现了栅控系统微型化，又在原有的组合式机头内部腾出了空间，最终实现组合式栅控X射线机头，提高图像质量和降低辐射伤害。本专利技术栅控式组合机头的工作过程为，中央信息处理单元获得外部命令，控制灯丝电源单元输出指定的电压加热球管的灯丝，高压直流电源单元生成高压送至栅控球管的阳极和灯丝，此时低压电源单元也受中央信息处理单元控制生成栅极控制电压并经过高速高压电子开关送至球管栅极，在栅极负压控制下，球管虽然已经加载了高压并且灯丝已经加热至足够温度，但灯丝阴极电子无法发出不能产生射线，高速高压电子开关在中央信息处理单元的控制下断开和导通可实现X射线的受控曝光。由于栅极具有一定电容，在取消栅极加载的电压时，栅极仍然有残余电荷，所以需要加一组高速高压电子开关及时将电子放掉，以保证栅压彻底为零伏，保证射线的可靠曝光。进一步，本专利技术阐述了如何将立体X射线源引入组合式X射线机头当中，即一方面，将栅控技术进一步强化后引入组合式X射线机头中实现双焦点的双栅控，另一方面，将具有特定焦点距离的适用于立体射线成像的立体栅控X射线球管引入到组合式X射线机头中，或将多只（含两只）普通栅控X射线球管引入到组合式X射线机头中，完成特定距离的多焦点（含两焦点）在多栅控下（含两栅控）的对同一目标的轮流投射，可以获得同一对象的具有视差的多个（或多系列）图像，从而实现立体X射线图像（包括双目立体图像）的采集和重建。附图说明图1至图3是本专利技术组合式栅控X射线机头的原理图。图1编号说明：100：壳体；101：变压器油；102：高压直流电源单元；103：低压直流电源单元；104：灯丝电源单元；105：通讯单元；106：高速高压电子开关单元；107：高速高压电子开关单元；108：栅控X射线球管；109：中央信息处理单元；110：光纤图2编号说明：200：壳体；201：变压器油；202：高压直流电源单元；203：低压直流电源单元；204-1,204-2：灯丝电源单元；205：通讯单元；206-1,206-2：第一高速高压电子开关单元；207-1,207-2：第二高速高压电子开关单元；208-1,208-2：栅控X射线球管；209：中央信息处理单元；210：光纤图3编号说明：300：壳体；301：变压器油；302：高压直流电源单元；303：低压直流电源单元；304-1,304-2：灯丝电源单元；305：通讯单元；306-1,306-2：第一高速高压电子开关单元；307-1,307-2：第二高速高压电子开关单元；308：栅控X射线球管；309：中央信息处理单元；310：光纤具体实施方案下面结合附图1至附图3详细说明为了实现上述目的而采用的技术方案。方案一如下：如图1所示，本专利技术所设计的组合式栅控X射线机头，其特征在于壳体100内包括高压直流电源单元102、低压直流电源单元103、灯丝电源单元104、通讯单元105、第一高速高压电子开关单元106和第二高速高压电子开关单元107、栅控X射线球管108、中央信息处理单元109、变压器油101，壳体外有电源与控制单元（图1壳体外电源与控制单元未画出）。除高压直流电源单元102的变压器初级线圈的导线及其信号反馈输出导线、低压直流电源单元103的变压器初级线圈的导线、通讯单元105的光纤110需要引出壳体100外，其余部分全部浸泡在变压器油101内，并与壳体100保持足够距离满足高压绝缘要求。所述高压直流电源单元102，如图1，其特征在于包含变压器及整流二极管和滤波电容，所述变压器初级线圈和次级线圈之间采用绝缘纸等高绝缘材料进行绝缘，所述变压器包含一组输出线圈，整流滤波后得到直流高压，高电压端为DC1+，低电压端为DC1-；或所述变压器包含两组输出线圈，两组交流电压整流滤波后串联产生高压直流电压，高电压端为DC1+，低电压端为DC1-；DC1+连接至所述栅控X射线球管108的阳极,DC1-连接至所述栅控X射线球管108的阴极灯丝的一端，所述整流为全波整流或倍压整流。所述高压直流电源单元102有电压电流反馈信号输出端子，信号输出至外部电源与控制单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线组合机头，其特征在于金属壳体内包括高压直流电源单元、低压直流电源单元、一个或多个灯丝电源单元、通讯单元、一组或多组高速高压电子开关单元、一个或多个栅控X射线球管、中央信息处理单元、变压器油，所述金属壳体外有外部电源与控制单元，其中所述高压直流电源单元连接至所述一个或多个栅控X射线球管，所述低压直流电源单元连接至所述一个或多个灯丝电源单元、所述一组或多组高速高压电子开关单元、所述中央信息处理单元，所述一组或多组高速高压电子开关单元连接至所述一个或多个栅控X射线球管、所述中央信息处理器单元，所述一个或多个灯丝电源单元连接至所述一个或多个栅控X射线球管、所述中央信息处理单元，所述通讯单元连接至所述中央信息处理单元，所述通讯单元通过有线或无线的方式连接至所述金属壳体外的所述外部电源与控制单元，所述变压器油占据所述金属壳体内部的剩余空间，所述金属壳体外的所述外部电源与控制单元连接至所述中央信息处理单元、所述高压直流电源单元、所述低压直流电源单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种X射线组合机头，其特征在于金属壳体内包括高压直流电源单元、低压直流电源单元、一个或多个灯丝电源单元、通讯单元、一组或多组高速高压电子开关单元、一个或多个栅控X射线球管、中央信息处理单元、变压器油，所述金属壳体外有外部电源与控制单元，其中所述高压直流电源单元连接至所述一个或多个栅控X射线球管，所述低压直流电源单元连接至所述一个或多个灯丝电源单元、所述一组或多组高速高压电子开关单元、所述中央信息处理单元，所述一组或多组高速高压电子开关单元连接至所述一个或多个栅控X射线球管、所述中央信息处理器单元，所述一个或多个灯丝电源单元连接至所述一个或多个栅控X射线球管、所述中央信息处理单元，所述通讯单元连接至所述中央信息处理单元，所述通讯单元通过有线或无线的方式连接至所述金属壳体外的所述外部电源与控制单元，所述变压器油占据所述金属壳体内部的剩余空间，所述金属壳体外的所述外部电源与控制单元连接至所述中央信息处理单元、所述高压直流电源单元、所述低压直流电源单元。


2.权利要求1所述高压直流电源单元，其特征在于包含变压器及整流二极管和滤波电容，所述变压器的输入从所述金属壳体的外部引入，所述变压器的输出连接至整流二极管及电容进行整流和稳压，所产生的高压直流电压的正极连接至权利要1所述一个或多个栅控X射线球管的阳极，所产生的高压直流电压负极连接至权利要求1所述一个或多个栅控X射线球管的阴极灯丝的其中一端，所述高压直流电源单元的反馈信号端连接至权利要求1所述外部电源与控制单元。


3.权利要求1所述低压直流电源单元，其特征在于包含多组输出绕组的变压器及对应的整流二极管和滤波电容，产生的多组低压直流电压中的第一组直流电压连接至权利要求1所述一个或多个灯丝电源单元，第二组直流电压连接至权利要求1所述中央信息处理单元，该两组电压的负极共同连接至权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李跃，张中军，
申请(专利权)人：北京艾立科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11