부유식 필라멘트 엑스선 발생기 및 긴 고압케이블의 문제 발생가능성

AN-03

기술적 배경:
스펠만은 30년 이상 엑스선용 고압발생기를 만들어 왔습니다. 대부분은 세 가지 기본 범주로 나뉘게 됩니다.

• 접지 기준 필라멘트 제어
• 부유 필라멘트 제어
• 양극 필라멘트 제어

접지 기준 필라멘트 엑스선용 고압발생기 유형:
접지 기준 필라멘트 제어 엑스선 고압발생기에는 XMPG, XLG, FF, DXM, MNX, uX, uXHP, VMX 및 PMX가 포함됩니다. 이러한 엑스선 고압발생기는 일반적으로 접지에 대해 양의 출력 전압을 가집니다. 필라멘트는 DC이며 접지 기준입니다. 필라멘트의 온도(A), 전압 전위(kV) 및 노출 시간에 따라 출력 엑스선 영상 특성이 결정됩니다. 필라멘트가 접지 기준과 DC에 있기 때문에 이 엑스선 고압발생기에 대한 필라멘트 제어 구현은 상당히 간단하고 간단합니다.

부유 필라멘트 엑스선 고압발생기 유형:
부유 필라멘트 엑스선 고압발생기에는 XMPF, DF, XRF, DXM, DXM100, XLF, DXB 및 MFX가 포함됩니다. 이러한 "부유 필라멘트" 엑스선 고압 발생기는 서로 다릅니다. 필라멘트 전원 공급 장치는 음극 출력 전압을 참조합니다. 즉, 필라멘트 전원 공급 장치는 주 고전압 출력(일부 경우 -160kV 이상)에 연결된 상태에서 (접지 기준 프로그래밍 및 피드백 신호를 사용하여) 제어 가능해야 합니다. 부유 필라멘트 엑스선 고압발생기를 구현하는 것은 더 복잡합니다.

양극 출력 엑스선 고압발생기 유형:
양극 출력 엑스선 고압발생기는 부유 필라멘트 회로 (부유 필라멘트 엑스선 고압발생기라고 가정) 를 활용하지만, 양(+)극이 접지된 상태로 유지되는 대신 양극의 극성 전위와 동일하지만 반대인 상태에서 전압을 상승시키고 있습니다. 이렇게 하면 엑스선관의 전압이 효과적으로 두 배로 증가하여 더 큰 출력을 얻을 수 있습니다. 구현은 동일한 기술적 복잡성을 가진 표준 부유 필라멘트 엑스선 고압발생기와 같은 기능을 수행합니다.

접지 기준 필라멘트 구동 회로:
접지 기준 필라멘트 회로(양극성의 엑스선 고압발생기)는 대부분 설계 및 제작이 용이합니다. 필라멘트 공급은 일반적으로 10Vdc 전원 공급 시 0 ~ 5A의 소형 전원 공급 장치입니다. 이것은 접지 기준의 직류이기 때문에 구현과 설계가 비교적 간단합니다. 필라멘트 출력이 직류이기 때문에 긴 고전압 케이블 길이를 구동하는 것에 더 용이한 경향이 있습니다. 긴 케이블을 구동하기 위해 직류 필라멘트 드라이버에 설계된 적절한 준수 전압이 있는 경우 모두 양호해야 합니다. 일반적으로 접지 기준 직류 필라멘트 회로는 설계 및 구현 관점에서 단순한 편 입니다.

부유 필라멘트 드라이버 회로:
부유 필라멘트 드라이버 회로는 엑스선관 양극에서 음의 고전압 출력 전위에 연결(전압기준점)되어야 하기 때문에 기술적 측면에서 더 복잡합니다. 고전압의 절연 내압 요건은 -50kV, -100kV, -160kV 이상이 됩니다. 절연 변압기는 교류 파형에서만 작동하므로 고주파 교류에서 실행됩니다. 필라멘트 회로는 전류 모드에서 작동하므로 전류 감지 변압기를 사용하면 실제 필라멘트 전류의 측정값을 쉽게 얻을 수 있습니다. 여기서 필라멘트 출력에 교류를 사용하면 필라멘트 회로의 절연 및 측정에 대한 기술적 요구가 단순화 되어 집니다. 일반적으로 부유 필라멘트 회로의 작동 주파수는 약 30 ~ 40 킬로헤르츠입니다. 이 고주파수는 가청 주파수보다 대역이 높고 필라멘트 절연 변압기 자기 및 필라멘트 드라이버 회로의 크기를 소형화 할 수 있을 만큼 충분히 높습니다.

교류 필라멘트를 사용한 긴 고전압 케이블의 문제:
부유 필라멘트 엑스선관 애플리케이션에 고주파 교류를 사용하면 설계 작업의 일부를 더 쉽게 만들 수 있지만, 이 기술을 사용하는 한 가지 잠재적 단점이 있습니다. 고전압 케이블은 교류 필라멘트 드라이버의 "조정된 공진 회로"의 일부가 되며, 과도한 고전압 케이블 길이는 몇 가지 근본적인 작동 문제를 야기할 수 있습니다. 교류 필라멘트와 함께 판매되는 표준 음출력 전압 DXM은 10피트 길이의 고전압 케이블로 보정됩니다. 지나치게 긴 고전압 케이블은 필라멘트 드라이버 회로가 긴 고전압 케이블을 구동하기에 적절한 전압 준수를 갖지 못해 엑스선관 작동에 문제가 발생할 수 있습니다. 기본적으로 모든 교류 고주파 전압은 긴 고전압 케이블에서 강하현상이 있으며 엑스선관의 필라멘트를 제대로 구동하기에는 부적합합니다. 교류 필라멘트 회로는 긴 고전압 케이블을 구동하도록 설계되지 않았습니다.

결론/제안:
직류 또는 교류 필라멘트에 관계없이 엑스선관 고전압 발생기로 작업할 때는 합리적인 엔지니어링 방식을 사용하여 고전압 케이블(또는 필라멘트 케이블)을 가능한 한 짧게 유지하십시오.