PL231530B1

PL231530B1 - Generator rentgenowski o regulowanej kolimacji

Info

Publication number: PL231530B1
Application number: PL420091A
Authority: PL
Inventors: Fuha Ding; Zhiqiang Chen; Ziran Zhao; Wanlong Wu; Le Tang; Yingkang Jin; Yanjie WEN; Yanjie Wen
Original assignee: Nuctech Co Ltd; Tsinguhua Univ
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2019-03-29
Also published as: PL420091A1; WO2015185003A1; CN103997839B; PL2953136T3; ES2657272T3; RU2016138396A3; BR112016022227A2; US9779908B2; US20150371809A1; BR112016022227B1; RU2659816C2; EP2953136A1; EP2953136B1; CN103997839A; RU2016138396A

Description

Opis wynalazku

Dziedzina techniki

Wynalazek dotyczy generatorów rentgenowskich, w szczególności generatora rentgenowskiego o regulowanej kolimacji i monolitycznej konstrukcji, który jest stosowany w detekcjach związanych z bezpieczeństwem i opartych na obrazowaniu rentgenowskim, w zabiegach medycznych, w badaniach naukowych, itp.

Stan techniki

Konwencjonalny generator rentgenowski zawiera zwykle takie części jak zasilacz wysokiego napięcia, lampę rentgenowską, jednostkę chłodzącą itp. Części te są względnie niezależne i połączone przewodami oraz rurkami. Istnieje też wiele części pośrednich, które zajmują dużo miejsca. Emitowane wiązki rentgenowskie w większości mają kształt wachlarzowaty i takich wiązek nie można regulować lub ich regulacja jest trudna i skomplikowana. Szczególnie w zakresie chłodzenia i rozpraszania ciepła, znane sposoby rozpraszania ciepła, takie jak chłodzenie obiegowe olejem i wodą, są łatwo podatne na wycieki i z tego powodu niewygodne w stosowaniu.

Publikacja nr US 2014/064453 A1 ujawnia układ rentgenowski z rozpraszaniem wstecznym generujący wiązkę promieniowania rentgenowskiego, zawierający ruchomą platformę, obudowę połączoną z tą platformą i zawierającą zasilacz oraz lampę rentgenowską. Zasilacz i lampa rentgenowska są zanurzone w płynie chłodzącym.

W publikacji US 6778635 B1 ujawniono układ chłodzenia lampy rentgenowskiej zawierający radiator, co najmniej częściowo umieszczony wewnątrz obudowy lampy rentgenowskiej i mający blok chłodzący, który pochłania ciepło przekazywane do zespołu łożyskowego i obudowy łożyskowej.

W publikacji EP 2701159 A2, ujawniono rozwiązanie najbliższe przedmiotowi wynalazku. Jest to zintegrowany przyrząd rentgenowski z ruchomym punktem, stanowiący jądro układów kontroli bezpieczeństwa i terapii medycznej. Przyrząd ten zawiera zintegrowaną ramę montażową, na której zamontowany jest generator promieniowania rentgenowskiego, obrotowe urządzenie kolimacyjne, bezramkowy silnik momentowy i urządzenie chłodzące.

Obecnie, urządzenia detekcyjne związane z bezpieczeństwem oraz urządzenia medyczne są tworzone z dążeniem do miniaturyzacji, modularyzacji i wysokiej wydajności. Dla osiągnięcia tego celu pożądany jest generator rentgenowski o regulowanej kolimacji i monolitycznej konstrukcji.

Istota wynalazku

Celem wynalazku jest zapewnienie generatora rentgenowskiego o regulowanej kolimacji i monolitycznej konstrukcji, w celu spełnienia wymagań miniaturyzacji, modularyzacji i wysokiej wydajności urządzenia do obrazowania rentgenowskiego.

Cel taki spełnia generator według wynalazku, który zawiera: zespół źródła rentgenowskiego, który obejmuje lampę rentgenowską z katodą i anodą oraz przedni kolimator, generator wysokiego napięcia, umieszczony w wydłużonej komorze obudowy lampy rentgenowskiej i używany do dostarczania prądu stałego wysokiego napięcia między katodę i anodę w celu wzbudzenia promieniowania rentgenowskiego, jednostkę regulacji kolimacyjnej, umieszczoną obrotowo na zewnątrz przedniego kolimatora i stosowaną do przekształcania wiązek rentgenowskich o kształcie wachlarzowatym w ciągłe rentgenowskie wiązki ołówkowe, oraz jednostkę chłodzącą, zamontowaną niezależnie przy lampie rentgenowskiej i używaną do chłodzenia anody lampy rentgenowskiej. Zespół źródła rentgenowskiego, generator wysokiego napięcia, jednostka regulacji kolimacyjnej i jednostka chłodząca są zintegrowane w całość. Zespół źródła rentgenowskiego zawiera dodatkowo: podstawę wypromieniowującą ciepło anody, umieszczoną po stronie anody i mającą powierzchnię przewodzącą ciepło do kontaktu z jednostką chłodzącą w celu chłodzenia, oraz końcową osłonę i płytę dociskową, umieszczone po stronie katody i współpracujące w celu zapewnienia szczelności i zapobiegania wyciekom promieniowania. Płyta dociskowa jest ściskana od zewnątrz do wewnątrz pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.

Wynalazek polega na tym, że jednostka chłodząca zawiera płytę wypromieniowującą ciepło oraz ciepłowód, będący całkowicie zamkniętą rurką próżniową i przewodzący ciepło poprzez parowanie i skraplanie cieczy. Ciepłowód ten umieszczony jest na wspominanej płycie, zaś płyta ta jest skonfigurowana do dostatecznego kontaktu z powierzchnią przewodzącą ciepło podstawy wypromieniowującej ciepło za pośrednictwem silikonowego smaru termoprzewodzącego.

W jednym z wariantów wynalazku jednostka chłodząca zawiera dodatkowo żeberka wypromieniowujące ciepło, umieszczone na ciepłowodzie, i cichy wentylator, umieszczony powyżej tych żeberek.

W innym wariancie wynalazku ciepłowód ma kształt litery U.

PL 231 530 B1

W kolejnym wariancie wynalazku podstawa wypromieniowująca ciepło wyposażona jest w czujnik temperatury i przełącznik temperaturowy.

W kolejnym wariancie wynalazku lampa rentgenowska jest połączona z wydłużoną komorą i jest wypełniona olejem izolującym.

W kolejnym wariancie wynalazku generator wysokiego napięcia zawiera pierścieniowy obwód wysokiego napięcia, transformator wysokiego napięcia i transformator zasilający obwód żarzenia, umieszczony w wydłużonej komorze. Pierścieniowy generator wysokiego napięcia, transformator wysokiego napięcia i transformator zasilający obwód żarzenia są umieszczone odpowiednio na właściwych izolujących płytach z żywicy i rozmieszczone po bokach izolujących płyt z żywicy, z dala od lampy rentgenowskiej.

W kolejnym wariancie wynalazku izolująca płyta z żywicy jest płytą pierścieniową, mającą część wydrążoną, przez którą przepływa olej izolujący, i część zewnętrzną, wyposażoną w wiele wystających podpór mocujących.

W kolejnym wariancie wynalazku generator wysokiego napięcia dodatkowo zawiera pozycjonujący klatkowy element dystansowy, umieszczony w wydłużonej komorze, oraz izolujące płyty z żywicy, umieszczone w sposób stały w wydłużonej komorze przez pozycjonujący klatkowy element dystansowy.

W kolejnym wariancie wynalazku generator dodatkowo zawiera mechaniczną jednostkę mocującą, przy czym zespół źródła rentgenowskiego, generator wysokiego napięcia, jednostka regulacji kolimacyjnej i jednostka chłodząca są podparte. W innym wariancie wynalazku jednostka regulacji kolimacyjnej zawiera obrotowy pierścień wolframowy do celów regulacyjnych oraz mechanizm napędowy do obracania pierścieniem wolframowym wokół przedniego kolimatora dla osiągnięcia punktowego, ciągłego skanowania rentgenowskiego. Mechanizm napędowy zawiera silnik zamontowany na mechanicznej jednostce mocującej, napędowe koło pasowe połączone z silnikiem, napędzane koło pasowe połączone z obrotowym pierścieniem wolframowym, pas transmisyjny między napędowym kołem pasowym i napędzanym kołem pasowym oraz konstrukcję napinającą do regulacji stopnia naciągu pasa transmisyjnego.

W jeszcze innym wariancie wynalazku generator zawiera dodatkowo jednostkę ochrony przed promieniowaniem, która składa się z warstwy chroniącej przed promieniowaniem, przedniego kolimatora i obrotowego pierścienia wolframowego umieszczonego w lampie rentgenowskiej i wydłużonej komorze. Przedni kolimator jest kolimatorem z tlenku metalu ciężkiego.

Zwięzłe opisanie figur rysunku

Powyższe i inne cechy wynalazku będą lepiej zrozumiałe dzięki szczegółowemu opisowi przykładów realizacji, powiązanemu z towarzyszącymi rysunkami, na których:

fig. 1 jest widokiem od przodu generatora rentgenowskiego o regulowanej kolimacji według przykładu realizacji niniejszego wynalazku;

fig. 2 jest widokiem w kierunku A z fig. 1; fig. 3 jest przekrojem wzdłuż osi B-B z fig. 1;

fig. 4 jest widokiem układu obwodu wysokiego napięcia generatora rentgenowskiego pokazanego na fig. 1;

fig. 5 jest schematycznym widokiem pozycjonującego elementu dystansowego generatora rentgenowskiego pokazanego na fig. 1;

fig. 6 jest schematycznym widokiem labiryntowej jednostki ochrony przed promieniowaniem generatora rentgenowskiego pokazanego na fig. 1;

fig. 7 jest schematycznym widokiem powierzchni przewodzenia ciepła generatora rentgenowskiego pokazanego na fig. 1; zaś fig. 8 jest schematem źródła wysokiego napięcia generatora rentgenowskiego pokazanego na fig. 1.

Szczegółowy opis przykładów realizacji

Przykłady realizacji niniejszego wynalazku zostaną opisane poniżej z odniesieniem do załączonych rysunków, na których konkretne oznaczenia numerowe odnoszą się do konkretnych elementów. Wynalazek może jednak być zrealizowany w wielu różnych postaciach i nie powinien być traktowany jako ograniczony do podanych przykładów realizacji; przykłady te są podane raczej po to, aby ujawnienie niniejszego wynalazku było dokładne i kompletne oraz w pełni przekazywało swą koncepcję specjalistom z danej dziedziny.

W poniższym szczegółowym opisie dla celów wyjaśnienia podane są liczne szczegóły w celu zapewnienia dokładnego zrozumienia ujawnionych przykładów realizacji. Jest jednak oczywiste, iż jeden lub więcej przykładów realizacji mogą być wdrożone bez tych określonych szczegółów. W innych

PL 231 530 B1 przypadkach dobrze znane konstrukcje i urządzenia są pokazane schematycznie w celu uproszczenia rysunku.

Fig. 1 przedstawia ogólną konstrukcję generatora rentgenowskiego o regulowanej kolimacji według przykładu realizacji niniejszego wynalazku. Generator rentgenowski zawiera głównie zespół źródła rentgenowskiego 200, jednostkę regulacji kolimacyjnej 300, napędowe koło pasowe 304, napędzane koło pasowe 305, pas transmisyjny 306, serwomotor 308, jednostkę chłodzącą 400, mocowanie 501 i podstawę nawigacyjną odporną na olej 107.

Główne części, włączając w to zespół źródła rentgenowskiego 200, jednostkę regulacji kolimacyjnej 300 i jednostkę chłodzącą 400, są zespolone jako monolityczna konstrukcja i zintegrowane w obudowie 201 lampy rentgenowskiej. Ruch obrotowy jednostki regulacji kolimacyjnej 300 jest wywoływany serwomotorem 308 poprzez napędowe koło pasowe 304, pas transmisyjny 306 i napędzane koło pasowe 305. Mocowanie 501 służy do montażu obudowy 201 lampy rentgenowskiej, serwomotoru 308 oraz innych elementów i ma odpowiednie otwory montażowe. Elektryczne i automatyczne systemowe funkcje sterowania są uzyskiwane przez podstawę nawigacyjną odporną na olej 107.

Według przykładu realizacji, w odniesieniu do fig. 1, fig. 2 i fig. 3, generator rentgenowski o regulowanej kolimacji zawiera zespół źródła rentgenowskiego 200, jednostkę regulacji kolimacyjnej 300, generator wysokiego napięcia 100 i jednostkę chłodzącą 400, przy czym zespół źródła rentgenowskiego 200, generator wysokiego napięcia 100, jednostka regulacji kolimacyjnej 300 i jednostka chłodząca 400 są zintegrowane jako całość. W szczególności zespół źródła rentgenowskiego 200 zawiera lampę rentgenowską mającą katodę i anodę oraz przedni kolimator 302. Generator wysokiego napięcia 100 jest umieszczony w wydłużonej komorze obudowy 201 lampy rentgenowskiej i używany do dostarczania prądu stałego wysokiego napięcia między katodę i anodę lampy rentgenowskiej w celu wzbudzenia promieniowania rentgenowskiego. Jednostka regulacji kolimacyjnej 300 jest umieszczona obrotowo na zewnątrz przedniego kolimatora 302 i używana do przekształcenia wachlarzowatych wiązek rentgenowskich w ciągłe rentgenowskie wiązki ołówkowe. Jednostka chłodząca jest zamontowana niezależnie przy lampie rentgenowskiej i używana do chłodzenia anody lampy rentgenowskiej.

W odniesieniu do fig. 1 i fig. 2 przedni kolimator jest korzystnie wykonany z tlenku bizmutu i ma zdolność izolowania wysokonapięciowego oraz ochrony przed promieniowaniem. Jest on tani, lekki i łatwy w produkcji, spełnia także wymagania środowiskowe. Przedni kolimator 302 jest przymocowany do zewnętrznej strony przedniego kolimatora 302 przy użyciu łukowej opaski.

W odniesieniu do fig. 3 zespół źródła rentgenowskiego może ponadto zawierać podstawę wypromieniowującą ciepło 204 anody, umieszczoną po stronie anody lampy rentgenowskiej, a także końcową osłonę 207 i płytę dociskową 208, umieszczone po stronie katody lampy rentgenowskiej i współpracujące w celu zapewnienia szczelności i zapobiegania wyciekom. Gdy lampa rentgenowska 203 emituje promienie w sposób ciągły, temperatura oleju izolującego rośnie, a jego objętość podlega określonemu zwiększeniu. Przeciwnie, gdy temperatura spada, płyta dociskowa 208 jest ściskana od zewnątrz do wewnątrz pod wpływem ciśnienia atmosferycznego. Płyta dociskowa 208 jest przymocowana wewnątrz katody i jednocześnie pełni rolę pierścienia uszczelniającego.

Optymalnie, podstawa wypromieniowująca ciepło 204 anody może być wyposażona w czujnik temperatury 601 i przełącznik temperaturowy 602. W odniesieniu do fig. 7 podstawa wypromieniowująca ciepło 204 anody lampy rentgenowskiej jest wyposażona w czujnik temperatury 601, używany do monitorowania w czasie rzeczywistym temperatury roboczej lampy rentgenowskiej 203, a przełącznik temperaturowy 602 może szybko zapewnić sygnał błędu, gdy temperatura przekroczy dopuszczalną wartość progową w celu ochrony urządzeń.

W odniesieniu do fig. 1, fig. 2 i fig. 3 generator rentgenowski może dodatkowo zawierać jednostkę chłodzącą 400, zamontowaną niezależnie przy lampie rentgenowskiej i używaną do chłodzenia anody lampy rentgenowskiej. W szczególności podstawa wypromieniowująca ciepło 204 ma powierzchnię przewodzącą ciepło 211 do kontaktu z jednostką chłodzącą 400 w celu chłodzenia. Jednostka chłodząca może zawierać płytę wypromieniowującą ciepło 405 i ciepłowód 401 umieszczony na płycie 405, przy czym płyta wypromieniowująca ciepło 405 styka się dostatecznie z powierzchnią przewodzenia ciepła 211 podstawy wypromieniowującą ciepło 204 za pośrednictwem silikonowego smaru termoprzewodzącego. Alternatywnie jednostka chłodząca 400 może zawierać tylko ciepłowód 401 zamontowany bezpośrednio do powierzchni przewodzącej ciepło 211 podstawy wypromieniowującej ciepło 204. Dodatkowo jednostka chłodząca 400 może zawierać żeberka wypromieniowujące ciepło 402, umieszczone na Ciepłowodach 401, oraz cichy wentylator 403, umieszczony powyżej żeberek wypromieniowujących ciepło 402. Korzystnie ciepłowód 401 może mieć konfigurację w kształcie litery U lub L.

PL 231 530 B1

W odniesieniu do fig. 1 i fig. 3 jednostka chłodząca 400 służy do odbierania ciepła z anody lampy rentgenowskiej 203 i zawiera podstawę wypromieniowującą ciepło 204 anody, Ciepłowody 401, żeberka wypromieniowujące ciepło 402, cichy wentylator 403 i płytę wypromieniowującą ciepło 405. Ciepłowody 401 są niezależne od siebie, a każdy ma określoną wytrzymałość i korzystnie jest zakrzywiony w kształcie litery U. Szereg Ciepłowodów w kształcie litery U jest zamontowanych na płycie wypromieniowującej ciepło 405. Żeberka wypromieniowujące ciepło 402 są przyspawane wokół Ciepłowodów 401 w celu zwiększenia powierzchni wypromieniowującej ciepło. Cichy wentylator 403 jest mocowany zatrzaskowo. Powyższa konstrukcja jest w całości montowana na podstawie wypromieniowującej ciepło 204 lampy rentgenowskiej.

W odniesieniu do fig. 3 i fig. 7 powierzchnia przewodząca ciepło 211 na zewnątrz podstawy wypromieniowującej ciepło 204 anody jest obrobiona. Obrobiona powierzchnia przewodząca ciepło 211 wraz z powierzchnią płyty wypromieniowującej ciepło 405 jest czysta oraz nieuszkodzona i jest równomiernie pokryta warstwą dobrego termoprzewodzącego smaru silikonowego w celu zapewnienia dostatecznego styku płyty wypromieniowującej ciepło 405 z powierzchnią przewodzącą ciepło 211 podstawy wypromieniowującej ciepło za pośrednictwem termoprzewodzącego smaru silikonowego, przez co ułatwione jest wypromieniowanie ciepła.

W odniesieniu do fig. 1, fig. 2 i fig. 3 cichy wentylator 403 umieszczony jest powyżej żeberek i wypromieniowujących ciepło 402 i zasysa powietrze pionowo w górę.

Zgodnie z zasadą konwekcji cieplnej cieplejsze powietrze unosi się, a chłodniejsze opada, tworząc kanał powietrzny zgodnie ze strzałką na fig. 1. Taka konfiguracja wypromieniowywania ciepła jest montowana niezależnie, co obniża awaryjność systemu, jest też mała, sprawna, przyjazna dla środowiska, stabilna, wygodna i tania.

W odniesieniu do fig. 3 podstawa wypromieniowująca ciepło 204 anody lampy rentgenowskiej korzystnie wykonana jest z miedzi beztlenowej i nie tylko umożliwia szybkie odprowadzanie ciepła, lecz również służy jako końcowa osłona do uszczelnienia anody w obudowie 201 lampy rentgenowskiej. Pierścień uszczelniający 209 podstawy wypromieniowującej ciepło 204 korzystnie wykonany jest z miedzi beztlenowej, co pozwala uniknąć uszkodzeń konwencjonalnego gumowego pierścienia uszczelniającego na skutek przegrzania. Pierścień uszczelniający 209 ma także podciśnieniowe otwory olejowe 210 w celu zapewnienia wydajności oleju izolującego wewnątrz.

W odniesieniu do fig. 3 podstawa wypromieniowująca ciepło 204 jest duża jako całość i ma poprzecznie wydłużony koniec, zwiększający pojemność cieplną i powierzchnię wypromieniowującą ciepło. Alternatywnie ciepłowody mogą być przymocowane bezpośrednio do podstawy wypromieniowującej ciepło 204. Zgodnie z przykładem realizacji, w odniesieniu do fig. 1 i fig. 3 generator rentgenowski zawiera dodatkowo generator wysokiego napięcia 100, umieszczony w wydłużonej komorze obudowy 201 lampy rentgenowskiej i używany do dostarczania prądu stałego wysokiego napięcia między katodą i anodą lampy rentgenowskiej w celu wzbudzenia wiązek rentgenowskich. Jak pokazano na fig. 3, generator wysokiego napięcia 100 jest umieszczony w wydłużonej komorze obudowy 201 lampy rentgenowskiej. Obudowa 201 lampy rentgenowskiej jest przymocowana do uchwytu ustalającego 501 poprzez występ mocujący 202. Wyjście prądu stałego wysokiego napięcia jest podłączone do katody lampy rentgenowskiej 203 przez łącznik wysokiego napięcia.

W szczególności lampa rentgenowska 203 jest połączona z wydłużoną komorą i jest wypełniona olejem izolującym. W odniesieniu do fig. 3 obudowa 201 lampy rentgenowskiej jest wypełniona olejem izolującym pod ciśnieniem. W obudowie 201 wykonany jest otwór odpowietrzający 212 z wewnętrznym gwintem, w którym zamontowana jest śruba zabezpieczająca 213 z otworem przelotowym w kształcie litery L. Przez otwór przelotowy w kształcie litery L jest uzyskiwana równowaga ciśnień między wnętrzem obudowy 201 i otoczeniem. Gdy dojdzie do wycieku oleju, śrubę zabezpieczającą 213 wkręca się w otwór odpowietrzający 212 przez co otwór przelotowy w kształcie litery L blokuje się, przeciwdziałając wyciekowi oleju izolującego.

W odniesieniu do fig. 3 wklęsła osłona filtra 206 korzystnie wykonana jest z poliwęglanu, służy do ograniczenia grubości warstwy oleju na wylocie wiązki lampy rentgenowskiej 203 i ma dobrą przenikalność promieniowania rentgenowskiego, zwiększając skuteczną dawkę wyjściową promieniowania.

W odniesieniu do fig. 3 i fig. 4 generator wysokiego napięcia 100 zawiera pierścieniowy obwód wysokiego napięcia 101, transformator wysokiego napięcia 102 i transformator obwodu żarzenia 103, umieszczone w wydłużonej komorze. Pierścieniowy obwód wysokiego napięcia 101, transformator wysokiego napięcia 102 i transformator obwodu żarzenia 103 są umieszczone odpowiednio na właściwych izolujących płytach z żywicy 104 i rozmieszczone po bokach izolujących płyt z żywicy 104, z dala od

PL 231 530 B1 lampy rentgenowskiej. Korzystnie izolująca płyta z żywicy 104 jest kołową izolującą płytą z żywicy z częścią wydrążoną, przez którą przepływa olej izolujący i z częścią zewnętrzną, wyposażoną w wiele wystających podpór mocujących.

W odniesieniu do fig. 3 i fig. 4 obwód wysokiego napięcia 101 ma układ pierścieniowy, rdzeń magnetyczny typu R jest używany jako transformator wysokiego napięcia 102, rdzeń magnetyczny typu UY jest używany jako transformator obwodu żarzenia 103, a wszystkie trzy wymienione elementy są przymocowane po bokach kołowych izolujących płyt z żywicy 104 i zwrócone w tym samym kierunku. Część brzegowa każdej z płyt z żywicy 104 zaopatrzona jest w trzy wystające podpory mocujące, a część środkowa jest wydrążona dzięki czemu olej izolujący przepływa przez nią.

Ponadto, generator wysokiego napięcia 100 zawiera dodatkowo pozycjonujący klatkowy element dystansowy 105, umieszczony w wydłużonej komorze, oraz izolujące płyty z żywicy 104, umieszczone w sposób stały w wydłużonej komorze przez pozycjonujący klatkowy element dystansowy 105. W odniesieniu do fig. 3 i fig. 5 trzy pierścieniowe izolujące płyty z żywicy 104 są ustawione we właściwym miejscu przez pozycjonujący klatkowy element dystansowy 105.

W szczególności jednostka regulacji kolimacyjnej 300 zawiera obrotowy pierścień wolframowy 301 do celów regulacyjnych oraz mechanizm napędowy obracający pierścieniem wolframowym wokół przedniego kolimatora dla osiągnięcia punktowego, ciągłego skanowania rentgenowskiego. Mechanizm napędowy zawiera silnik 308 zamontowany w uchwycie ustalającym 501, napędowe koło pasowe 304, połączone z silnikiem 308, napędzane koło pasowe 305, połączone z obrotowym pierścieniem wolframowym 301 oraz pas transmisyjny 306 między napędowym kołem pasowym 304 i napędzanym kołem pasowym 305.

W odniesieniu do fig. 3 zespół źródła rentgenowskiego 200 i jednostka regulacji kolimacyjnej 300 zawierają obudowę 201 lampy rentgenowskiej, występ montażowy 202, pokrycie chroniące przed promieniowaniem 205, lampę rentgenowską 203 i podstawę wypromieniowującą ciepło 204 anody, pierścień uszczelniający z miedzi beztlenowej 209, wklęsłą osłonę filtra 206, osłonę końcową 207 i płytę dociskową 208 do uszczelniania katody, obrotowy pierścień wolframowy 301, napędzane koło pasowe 305, nakrętkę ustalającą 307, przedni kolimator 302, łożysko skośne 303 oraz podstawę nawigacyjną odporną na olej 107.

W odniesieniu do fig. 1, fig. 2 i fig. 3 źródłem napędu obracającego pierścieniem wolframowym 301 jest serwomotor 308 zamontowany na ramie silnika 503, napędowe koło pasowe 304 jest ciasno powiązane z wałem napędowym serwomotoru 308 przy użyciu tulei rozprężnej i poprzez pas transmisyjny 306 napędza napędzane koło pasowe 305, przy czym napędowe koło pasowe 304 i napędzane koło pasowe 305 odpowiadają określonemu przełożeniu.

W odniesieniu do fig. 2 i fig. 3 obrotowy pierścień wolframowy 301 ma wiele małych otworów przelotowych, znajduje się nad przednim kolimatorem 302 i jest zamontowany na kole pasowym napędzanym 305 przy użyciu wkrętów. Łożysko skośne 303 jest założone wokół zewnętrznej powierzchni obudowy 201 lampy rentgenowskiej, ściśle przymocowane do występu ograniczającego i zablokowane nakrętką ustalającą 307. Napędzane koło pasowe 305 jest zamontowane na zewnątrz łożyska skośnego 303. Obrotowy pierścień wolframowy jest napędzany serwomotorem 308 w celu obrotu wokół przedniego kolimatora 302, uzyskując dynamiczne punktowe skanowanie ołówkową wiązką rentgenowską. Obrotowy pierścień i jednostka ochrony przed promieniowaniem mają inteligentną konstrukcję, niski pobór mocy i niski poziom hałasu.

W odniesieniu do fig. 3 ołówkowa wiązka rentgenowska, regulowana przez obrotowy pierścień wolframowy 301 ma dobrą charakterystykę punktu i mały efekt półcienia, ułatwiając poprawę rozdzielczości obrazu.

Poza tym mechanizm napędowy może dodatkowo zawierać konstrukcję napinającą do regulacji stopnia naciągu pasa transmisyjnego 306. Jak pokazano na fig. 1 i fig. 2 stopień naciągu pasa transmisyjnego 306 może być regulowany serwomotorem 308, m.in. poprzez takie mechanizmy jak górny wkręt 504 i koło napinające.

Zgodnie z przykładem realizacji generator rentgenowski może dodatkowo zawierać mechaniczną jednostkę mocującą 500, zaś zespół 200 źródła rentgenowskiego, generator wysokiego napięcia 100, jednostka regulacji kolimacyjnej 300 i jednostka chłodząca 400 są podparte na mocowaniu 501 mechanicznej jednostki mocującej 500.

Zgodnie z przykładem realizacji generator rentgenowski może dodatkowo zawierać jednostkę ochrony przed promieniowaniem, składającą się z warstwy chroniącej przed promieniowaniem 205,

PL 231 530 B1 przedniego kolimatora 302 i obrotowego pierścienia wolframowego 301, umieszczoną w lampie rentgenowskiej i wydłużonej komorze.

W odniesieniu do fig. 3 i fig. 5 występ pozycjonujący 108 ma postać pierścienia po wewnętrznej stronie ołowianej warstwy chroniącej przed promieniowaniem 205. Trzy pierścieniowe izolujące płyty z żywicy 104 są ustawione we właściwym miejscu przez pozycjonujący klatkowy element dystansowy 105.

W odniesieniu do fig. 3 i fig. 6 przedni kolimator 302 korzystnie jest przednim kolimatorem z tlenku metalu ciężkiego. Przedni kolimator 302 ma określoną grubość i charakterystykę kąta rozbłysku lampy rentgenowskiej w celu ograniczenia wachlarzowatych wyjściowych wiązek rentgenowskich. Obrotowy pierścień wolframowy 301 po obu stronach wyposażony jest w żeberka ochronne i zamontowany wokół przedniego kolimatora 302 z luzem około 1 mm między nimi. Oprócz przejścia przez małe otwory w pierścieniu wolframowym wszystkie promienie rentgenowskie przechodzą tylko wzdłuż ścieżki uwolnienia, pokazanej na fig. 2. Wewnętrzna warstwa ochronna obudowy 201 lampy rentgenowskiej, przedni kolimator 302 i obrotowy pierścień wolframowy 301 tworzą razem skuteczną labiryntową jednostkę ochrony przed promieniowaniem, zapobiegającą przenikaniu promieniowania rentgenowskiego w celu spełnienia wymogów bezpieczeństwa.

W odniesieniu do fig. 8 prąd elektryczny z zasilacza przepływa przez pierwszy moduł regulacji i prostowania, i jest przekazywany przez pełnomostkowy obwód przetwornicy do transformatora wysokiego napięcia 102, w celu uzyskania zwiększenia napięcia początkowego. Następnie jest wprowadzany do modułu podwajania napięcia i prostowania 101 w celu uzyskania wysokiego podciśnienia. Na koniec jest przykładany do katody lampy rentgenowskiej 203. Prąd elektryczny z zasilacza przepływa przez drugi moduł regulacyjno-prostujący, i jest przekazywany przez obwód półmostkowej przetwornicy do strony pierwotnej transformatora obwodu żarzenia 103, podczas gdy strona wtórna transformatora zasilającego obwód żarzenia 103 jest połączona z oboma końcami żarnika katody lampy rentgenowskiej 203. Moduł przetwornicy i sterowania 603 jest połączony z podstawą nawigacyjną 107 tak, że gdy wysokie napięcie przykładane jest do obu końców lampy rentgenowskiej 203, wytwarzane są wysokoenergetyczne elektrony w celu uderzenia w anodę i wytworzenia wiązek rentgenowskich.

Chociaż zostało przedstawionych i opisanych kilka przykładów realizacji, specjaliści z danej dziedziny docenią, iż mogą być wprowadzane w tych przykładach realizacji różne zmiany lub modyfikacje bez odbiegania od zasad i ducha tego wynalazku, którego zakres jest zdefiniowany w ekwiwalentach.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Generator rentgenowski o regulowanej kolimacji, zawierający:

- zespół źródła rentgenowskiego (200), obejmujący lampę rentgenowską (203) mającą katodę i anodę oraz przedni kolimator (302);

- generator wysokiego napięcia (100), umieszczony w wydłużonej komorze obudowy (201) lampy rentgenowskiej (203), używany do dostarczania prądu stałego wysokiego napięcia między katodę i anodę lampy rentgenowskiej (203) w celu wzbudzenia promieniowania rentgenowskiego;

- jednostkę regulacji kolimacyjnej (300), umieszczoną obrotowo na zewnątrz przedniego kolimatora (302), stosowaną do przekształcania wiązek rentgenowskich o kształcie wachlarzowatym w ciągłe rentgenowskie wiązki ołówkowe; oraz

- jednostkę chłodzącą (400), zamontowaną niezależnie przy lampie rentgenowskiej (203) i używaną do chłodzenia anody lampy rentgenowskiej (203); przy czym zespół źródła rentgenowskiego (203), generator wysokiego napięcia (100), jednostka regulacji kolimacyjnej (300) i jednostka chłodząca (400) są zintegrowane w całość, zaś zespół źródła rentgenowskiego zawiera dodatkowo:

- podstawę (204) wypromieniowującą ciepło anody, umieszczoną po stronie anody lampy rentgenowskiej (203) i mającą powierzchnię (211) przewodzącą ciepło do kontaktu z jednostką chłodzącą w celu chłodzenia; oraz

- końcową osłonę (207) i płytę dociskową (208), umieszczone po stronie katody lampy rentgenowskiej (203) oraz współpracujące w celu zapewnienia szczelności i zapobiegania wyciekom promieniowania, przy czym płyta dociskowa (208) jest ściskana od zewnątrz do wewnątrz pod wpływem ciśnienia atmosferycznego;

PL 231 530 B1 znamienny tym, że, jednostka chłodząca (100) zawiera płytę (405) wypromieniowującą ciepło i ciepłowód (401), będący całkowicie zamkniętą rurką próżniową i przewodzący ciepło poprzez parowanie i skraplanie cieczy, przy czym ciepłowód (401) umieszczony jest na tej płycie (405), zaś płyta ta (405) jest skonfigurowana do dostatecznego kontaktu z powierzchnią (201) przewodzącą ciepło podstawy (204) wypromieniowującej ciepło za pośrednictwem silikonowego smaru termoprzewodzącego.
2. Generator rentgenowski według zastrz. 1, znamienny tym, że jednostka chłodząca (400) zawiera dodatkowo żeberka (402) wypromieniowujące ciepło, umieszczone na ciepłowodzie (401), oraz cichy wentylator (403), umieszczony powyżej żeberek (402) wypromieniowujących ciepło.
3. Generator rentgenowski według zastrz. 1, znamienny tym, że ciepłowód (401) ma kształt litery U.
4. Generator rentgenowski według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa (204) wypromieniowująca ciepło wyposażona jest w czujnik temperatury (601) i przełącznik temperaturowy (602).
5. Generator rentgenowski według zastrz. 1, znamienny tym, że lampa rentgenowska (203) jest połączona z wydłużoną komorą i jest wypełniona olejem izolującym.
6. Generator rentgenowski według zastrz. 1, znamienny tym, że generator wysokiego napięcia (100) zawiera pierścieniowy obwód wysokiego napięcia (101), transformator wysokiego napięcia (102) i transformator zasilający obwód żarzenia (103), umieszczony w wydłużonej komorze, przy czym pierścieniowy generator wysokiego napięcia (101), transformator wysokiego napięcia (102) i transformator zasilający obwód żarzenia (103) są umieszczone odpowiednio na właściwych izolujących płytach z żywicy (104) i rozmieszczone po bokach izolujących płyt z żywicy (104), z dala od lampy rentgenowskiej (203).
7. Generator rentgenowski według zastrz. 6, znamienny tym, że izolująca płyta z żywicy (104) jest płytą pierścieniową, mającą część wydrążoną, przez którą przepływa olej izolujący, i część zewnętrzną, wyposażoną w wiele wystających podpór mocujących.
8. Generator rentgenowski według zastrz. 6, znamienny tym, że generator wysokiego napięcia (100) dodatkowo zawiera pozycjonujący klatkowy element dystansowy (105), umieszczony w wydłużonej komorze, oraz izolujące płyty z żywicy (104), umieszczone w sposób stały w wydłużonej komorze przez pozycjonujący klatkowy element dystansowy (105).
9. Generator rentgenowski według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera mechaniczną jednostkę mocującą (500), przy czym zespół źródła rentgenowskiego, generator wysokiego napięcia (100), jednostka regulacji kolimacyjnej (300) i jednostka chłodząca (400) są podparte.
10. Generator rentgenowski według zastrz. 9, znamienny tym, że jednostka regulacji kolimacyjnej (300) zawiera obrotowy pierścień wolframowy (301) do celów regulacyjnych oraz mechanizm napędowy do obracania pierścieniem wolframowym (301) wokół przedniego kolimatora (302) dla osiągnięcia punktowego, ciągłego skanowania rentgenowskiego, przy czym mechanizm napędowy zawiera:

- silnik (308) zamontowany na mechanicznej jednostce mocującej (500);

- napędowe koło pasowe połączone z silnikiem;

- napędzane koło pasowe (304), połączone z obrotowym pierścieniem wolframowym (301);

- pas transmisyjny (305) między napędowym kołem pasowym (304) i napędzanym kołem pasowym (305); oraz

- konstrukcję napinającą do regulacji stopnia naciągu pasa transmisyjnego (306).
11. Generator rentgenowski według zastrz. 10, znamienny tym, że zawiera dodatkowo jednostkę ochrony przed promieniowaniem, składającą się z warstwy (205) chroniącej przed promieniowaniem, przedniego kolimatora (302) i obrotowego pierścienia wolframowego (301), umieszczonej w lampie rentgenowskiej i wydłużonej komorze, przy czym przedni kolimator (302) jest kolimatorem z tlenku metalu ciężkiego.