엑스선용 고압발생기의 기본 – 엑스선관의 최적화

AN-01

엑스선용 고압발생기와 엑스선관은 오늘날의 산업분야에서 요구되는 성능과 안정성을 제공하기 위해 함께 작동합니다. 스펠만의 엑스선용 고압발생기는 프로젝트의 특정 목표를 달성하기 위해 모든 제조업체에서 제공하는 엑스선관 방식을 주문사양화 할 수 있는 정교함과 유연성을 고객에게 제공합니다. 스펠만 엑스선용 고압발생기의 잠재력을 최대한 활용하려면 성능과 안정성을 최적화하기 위해 고압발생기를 설정할 때 몇 가지 기본 규칙을 이해하는 것이 중요합니다.

상세한 질문 사항이 있다면 전문가에 문의 바랍니다. asktheexperts@spellmanhv.com

엑스선용 고압발생기와 엑스선관 매칭의 이해

1. 1. 사양 확인: 고전압 발생기 / 엑스선관 / 고전압 케이블을 주문하기 전에 필라멘트 전류와 전압, 발생기의 출력 kV 및 mA 사양이 엑스선관의 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 또한 고전압 케이블 핀 배치와 길이가 스펠만 고전압 제품 사양에 맞는지 확인합니다.
2. 2. 최대 필라멘트 한계 설정:가장 중요한 설정 중 하나는 필라멘트 전류의 한계 조정입니다. 필라멘트 전류 제한 설정 지점은 엑스선관의 필라멘트를 보호하기 위해 필라멘트 전원 공급기에서 최대 출력 전류를 제한합니다. 이 설정을 사용하면 고압발생기가 어떤 경우에도 이 값을 초과할 수 없습니다. 엑스선관 제조업체의 사양 이하에 설정해야 합니다. 엑스선관의 최대 사양보다 낮게 설정할 때 필라멘트 한계는 최소 kV에서 최대 프로그램 관전류(mA)를 달성하는 데 필요한 필라멘트 전류보다 10-15% 높아야 합니다. 필라멘트 최대값이 방출에 필요한 값과 다르다는 것을 기억하십시오. 필요한 관전류 값보다 10-15% 높게 설정하면 더 나은 응답특성 뿐만 아니라 여유분을 제공합니다. 그러나 한계 수준은 항상 제조업체가 권장하는 최대 필라멘트 전류 사양 이하로 유지하십시오. 자세한 내용은 사용 설명서를 참조하십시오.
3. 3. 필라멘트 대기 설정(예열):필라멘트 대기 전류(일부 제품 라인에서 필라멘트 예열이라고 함)는 엑스선관 대기(HV OFF/엑스선 비활성화) 상태 동안 엑스선관의 필라멘트에 공급되는 유휴 전류입니다. 필라멘트 예열 설정값은 일반적으로 1A - 2A 정도이지만 엑스선관 제조업체와 상담해야 합니다. 빠른 관전류 상승(ramping)이 필요하지 않은 경우 대기 전류를 0으로 설정해도 전혀 문제가 없습니다.
4. 4. 상승 시간 설정:사용 중인 제품에 대해 프로그래밍 가능한 kV, mA 및 필라멘트 램프 시간을 사용할 수 있는 경우, 적용 분야에서 허용되는 가장 느린 시간으로 설정해야 합니다. 이러한 기능은 특정 제품 설명서를 참조하거나 저희 스펠만에게 문의하십시오.

필라멘트 케이블 길이의 효과:

교류 필라멘트:

AC 필라멘트는 고주파에서 작동하므로 긴 케이블의 임피던스로 인해 요구전력을 낮추는 데 잠재적인 어려움이 있습니다. 표준 제품은 공장 테스트 중에 정의된 케이블 길이(예: DXM은 3m)로 보정됩니다. 고전압 케이블 길이를 변경하면 필라멘트 전류 교정값에 영향을 미칠 수 있습니다. 시스템의 케이블 길이에 대한 문제가 있는 경우 스펠만에에 문의하십시오.

직류 필라멘트:

DC 필라멘트의 경우 케이블의 직류 구리 손실을 고려해야 합니다. 사용되는 전선의 굵기는 현재 요구 사항에 맞게 크기를 조정해야 합니다. 표준 장치는 정의된 케이블 길이 및 와이어 게이지로 보정됩니다(예: DXM은 3미터, 18 게이지 와이어).

필라멘트 전압 요구사항:

스펠만은 필라멘트 제어를 위해 전류 제어 방식을 사용합니다. 엑스선관의 필라멘트에 필요한 전압은 옴의 법칙에 따른 것입니다. V=I*R. 엑스선관의 전류 및 전압 요구 사항을 잘 모를 경우 엑스선관 제조업체 또는 스펠만에 문의하십시오.

관전류 폐루프 제어와 대다수의 엑스선관에 고압발생기가 작동하도록 설계하는 방법.

모든 엑스선관의 필라멘트 특성이 동일한 것은 아닙니다. 필라멘트 특성이 다르면 안정적인 관전류 출력을 제공하기 위해 다른 제어 응답이 필요합니다. 당사의 표준 제품에는 많은 엑스선관과 함께 작동하도록 설계된 관전류 제어 응답이 있습니다. 일부 엑스선관은 이 범주에 속하지 않으며 안정적인 관전류 출력을 보장하기 위해 주문사양의 관전류 루프 보정이 필요합니다. 사용 중인 특정 엑스선관에 대해서는 스펠만에 문의 바랍니다.

관전압, 관전류 및 필라멘트 상승 속도에 대한 설명과 그 이유는 무엇입니까?

스펠만의 표준 제품은 다양한 엑스선관 및 응용분야에 함께 사용하도록 설계되었습니다. 일부 분야에서는 더 빠른 상승 시간(2초 미만)이 필요하고 다른 분야에서는 더 느린 상승 시간을 선호하기 때문에 표준 제품의 출력 상승시간은 기본적으로 대부분의 요구사항과 응용분야를 충족하는 속도로 설정됩니다. 예를 들어 DXM에는 기본 5초 관전압 상승과 2.5초의 필라멘트 상승시간이 있지만 조정할 수 있습니다. 사용할 특정 엑스선관의 상승 시간 요구 사항은 엑스선관에 문의하십시오.

물론 상승시간을 주문사양화하고 속도를 늦출 수는 있지만, 표준 제품들의 상승속도를 가능한 느리게 만드는 이유는 무엇일까요?

일부 적용분야는 더 빠른 상승 시간(2초 미만)이 필요하고 다른 분야는 더 느린 상승 시간을 선호합니다. 표준 제품의 상승시간은 대부분의 요구 사항 및 응용 프로그램을 충족하는 속도로 기본 설정됩니다. 응용 프로그램에 맞게 상승 속도를 사용자 지정하는 방법은 스펠만에 문의하십시오. 느린 관전압 상승 시간은 엑스선관에 더 적합할 수 있으므로 선관을 따라 제어된 전압 분포를 사용할 수 있습니다. 필라멘트 및 관전류의 상승이 느려지면 엑스선관 필라멘트에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있습니다. 엑스선관의 권장 상승시간에 대해서는 엑스선관 제조업체에 문의하십시오.

엑스선관은 수명이 한정된 제품입니다. 필라멘트가 증발함에 따라 시간이 지남에 따라 성능이 저하됩니다. 전류가 높을수록 증발 속도가 빨라지고 선관의 수명이 짧아집니다. 필라멘트에 적용되는 전압 및 전류 변화가 적을수록 응력이 감소하고 수명이 길어집니다.

더 빠른 상승시간의 예시:

필라멘트 제한 설정값 3.6A
예열 설정값 0.0A
채널1 (노란색) 관전류 모니터값
채널2 (녹색) 관전압 모니터 (1초 상승)
채널3 (보라) 필라멘트 전류 모니터 (3.6A 제한값까지750ms 동안 상승)
채널4 (파랑) 관전류 상승 설정 (1초 상승시간 관전류의 5%에서 1초간 대기 후)

위의 파형에서 볼 수 있듯이 더 빠른 상승시간은 관전류 상승이 시작되기 전에 엑스선관의 필라멘트가 관전류에 필요한 온도에 도달하는 데 충분한 시간을 허용하지 않습니다. 필라멘트 전류가 최대 필라멘트 한계까지 상승되고 필라멘트가 요청된 관전류에 필요한 온도에 도달하는 몇 초 동안 해당 수준을 유지하도록 합니다. 관전류 상승은 관전류에 의해 제어되지 않으므로 약간의 과도값이 있을 수 있습니다.

더 느린 상승시간의 예시

필라멘트 제한 설정값 3.6A
예열 설정값 0.0A
채널1 (노란색) 관전류 모니터값
채널2 (녹색) 관전압 모니터 (10 상승)
채널3 (보라) 필라멘트 전류 모니터 (3.6A 제한값까지22초 동안 상승)
채널4 (파랑) 관전류 상승 설정 (5초 상승시간 관전류의 5%에서 30초간 대기 후)

위의 파형에서 볼 수 있듯이 관전압 상승이 완료되면 관전류 프로그램은 프로그래밍된 관전류값의 5%로 단계별로 이동합니다. 동시에 필라멘트가 천천히 증가하여 관전류 조절이 제어되도록 합니다. 관전류 조절이 제어되고 안정화되면 관전류는 과도값 없이 최종 설정된 값으로 상승됩니다. 필라멘트 전류는 최대 필라멘트 한계 설정 지점인 3.6A까지 가지 않습니다.