X射线系统中的动态阻尼的制作方法

背景技术：

本公开涉及x射线成像领域。更具体地说，本公开涉及到x射线源的高压输入功率的动态阻尼。

在常规计算断层摄影(ct)x射线成像系统中，x射线源向诸如患者或一件行李的主体或对象发射锥形x射线束。射束在由主体衰减后，撞击在辐射检测器阵列上。在检测器阵列处接收的衰减的射束辐射的强度取决于由主体对x射线束的衰减。检测器阵列的每个检测器元素产生指示由那个特定检测器元素接收的x射线强度的单独电信号。电信号被量化和传送到数据处理系统用于分析，这通常导致图像的呈现。

ct成像系统可包括能量区分(ed)、多能量(me)和/或双能量(de)ct成像系统，其可称为edct、mect和/或dect成像系统。。edct、mect和/或dect成像系统配置成测量能量敏感投影数据。通过修改x射线管的操作电压，或者利用x射线束滤波技术（例如，能量敏感x射线生成技术）或者通过由检测器使用能量区分或者通过光子计数检测器或双层检测器进行能量敏感数据采集能量（例如，能量敏感x射线检测技术），可使用多个应用的x射线光谱来采集能量敏感投影数据。

通过x射线生成技术，各种系统配置利用x射线管的操作电压的修改，包含：(1)使用x射线管的不同操作电压，从对象的两个有序扫描中进行投影数据的采集，(2)利用x射线管的操作电压的快速切换以采集用于投影视图的交替子集的低能量和高能量信息，进行投影数据的采集，或者(3)使用具有x射线管的不同操作电压的多个成像系统，进行能量敏感信息的同时采集。

edct/mect/dect提供允许物质表征的能量区分能力。例如，在没有对象散射的情况下，系统利用来自两个应用的光子光谱(即，低能量和高能量入射x射线光谱)的信号。低能量和高能量入射x射线光谱通常由应用的x射线束的平均能量来表征。例如，相对于高能量x射线光谱，低能量x射线光谱包括具有更低能量光子的x射线光子，从而导致更低的平均能量。根据两个不同应用的光谱（x射线生成技术）或者通过相同应用的光谱的区域（x射线检测技术），来自低能量和高能量x射线光谱的检测到的信号提供用来估计在成像的物质的有效原子序数的充分信息。通常，两种基本物质（对于患者扫描，一般为水和钙）的x射线衰减机制（康普顿散射或光电吸收）或能量敏感衰减属性用来实现估计有效原子序数。

双能量扫描能够通过利用能量敏感测量，获得在图像内增强对比分离的诊断ct图像。为促进能量敏感测量的处理，应用的x射线光谱应在结合期期间是恒定的。例如，采集低能量和高能量投影数据的交错子集（对两个单独扫描）的此类ct系统应操作以保持加速电压在采集间隔期间稳定。而且，从一个电压级到另一电压级的改变应极快进行。不太稳定的x射线管操作电压和/或更慢的操作电压切换时间导致应用的x射线光谱的有效平均能量（时变x射线光谱的平均能量的平均值）中的差别减小，这降低了在表征不同物质中系统的保真度(fidelity)。

术语“管吐”(tubespit)表示有时在x射线管内发生的暂时电气短路。通常，在管吐发生时，暂时中断到x射线管的功率的供应以防止形成电弧。在例如大约一毫秒的时间间隔后，功率恢复到管。在管吐恢复期间，没有从x射线管发射x射线光子。因此，在恢复期间进行的检测器测量是无效的。

技术实现要素：

x射线发生器的示范实施例包含具有阳极和阴极的x射线管。高压发生器可操作以提供至少第一kv级到x射线管和第二kv级到x射线管。第二kv级高于第一kv级。动态阻尼器具有频率相关阻抗。动态阻尼器置于在x射线管的阴极与高压发生器之间。动态阻尼器的阻抗随着频率中的增大而增大。

防止(projectagainst)x射线发生器中管吐的方法的示范实施例包含从具有变压器的高压箱组合件为x射线管供应高压电位。动态阻尼器置于在x射线管的阴极与变压器之间。动态阻尼器提供频率可变阻抗。在x射线管供应有高压电位的同时，提供动态阻尼器的第一阻抗。在发生x射线管内的管吐时，提供动态阻尼器的第二阻抗。第二阻抗大于第一阻抗。

x射线发生器中高压箱组合件的示范实施例包含变压器组合件。变压器组合件接收高频率输入功率。电压整流器耦合到变压器组合件。电压整流器接收来自变压器组合件的输入电压，并且提供在第一kv级的输出电压。变压器组合件和电压整流器可操作以选择地提供第一kv级到x射线管和提供第二kv级到x射线管。第二kv级高于第一kv级。动态阻尼器具有频率相关阻抗。动态阻尼器置于在x射线管与电压整流器之间。动态阻尼器的阻抗随着频率中的增大而增大。

本发明提供一组技术方案,如下:

1.一种x射线发生器，包括：

x射线管，包括阳极和阴极；

高压发生器，可操作以提供至少第一kv级到所述x射线管和第二kv级到所述x射线管，所述第二kv级高于所述第一kv级；以及

具有频率相关阻抗的动态阻尼器，置于在所述x射线管的所述阴极与所述高压发生器之间，其中所述动态阻尼器的阻抗随频率中的增大而增大。

2.如技术方案1所述的x射线发生器，其中所述动态阻尼器是螺线管。

3.如技术方案2所述的x射线发生器，其中所述螺线管由磁性不锈钢丝绕组构成。

4.如技术方案3所述的x射线发生器，其中所述动态阻尼器的所述阻抗包括随频率而增大的所述螺线管的电感和随频率而增大的所述磁性不锈钢丝绕组的电阻。

5.如技术方案1所述的x射线发生器，其中在小于50khz的频率，所述动态阻尼器提供小于用来保护所述高压发生器所需的参考阻抗的1/3的阻抗。

6.如技术方案5所述的x射线发生器，其中在小于50khz的所述频率，所述动态阻尼器提供小于用来保护所述高压发生器所需的参考阻抗的1/10的阻抗。

7.如技术方案5所述的x射线发生器，其中在高于5mhz的频率，所述动态阻尼器提供大于用来保护所述高压发生器所需的所述参考阻抗的阻抗。

8.如技术方案5所述的x射线发生器，其中所述参考阻抗在500欧姆与15000欧姆之间。

9.如技术方案1所述的x射线发生器，还包括分布式谐振能量恢复(drer)电路，并且所述drer电路包括：

至少一个电容器；以及

与所述至少一个电容器串联布置的多个开关，所述开关可操作以在所述至少一个电容器中选择地存储能量；

其中在操作所述高压发生器以提供所述第一kv级到所述x射线管时，在所述至少一个电容器中接收和存储能量；以及

其中在操作所述高压发生器以提供所述第二kv级到所述x射线管时，从所述至少一个电容器释放能量以实现所述第二kv级。

10.如技术方案9所述的x射线发生器，还包括：

布置在所述高压发生器与所述x射线管之间的高压电缆

其中在操作所述高压发生器以提供所述第二kv级到所述x射线管时，在所述高压电缆的电容中存储能量，并且在操作所述高压发生器以提供所述第一kv级到所述x射线管时，通过所述动态阻尼器使所述高压电缆释放到所述drer电路以在所述drer电路的所述至少一个电容器中存储能量。

11.如技术方案1所述的x射线发生器，还包括：

高压箱，其中所述动态阻尼器位于所述高压箱内。

12.一种防止x射线发生器中管吐的方法，所述方法包括：

从具有变压器的高压箱组合件为x射线管供应高压电位；

将动态阻尼器置于在所述x射线管的阴极与所述变压器之间，其中所述动态阻尼器提供频率可变阻抗；

在为所述x射线管供应所述高压电位时，提供所述动态阻尼器的第一阻抗；

在发生所述x射线管内的管吐时，提供所述动态阻尼器的第二阻抗，其中所述第二阻抗大于所述第一阻抗。

13.如技术方案12所述的方法，还包括：

从所述高压箱组合件选择地提供第一kv级到所述x射线管；以及

从所述高压箱组合件选择地提供第二kv级到所述x射线管；

其中所述第二kv级大于所述第一kv级。

14.如技术方案13所述的方法，其中所述高压箱组合件还包括多个切换装置和与所述多个切换装置串联布置的至少一个电容器，所述多个切换装置可操作以选择地在所述至少一个电容器存储能量和从其中释放能量，所述方法还包括：

操作所述高压箱组合件以提供所述第一kv级到所述x射线管；

在所述至少一个电容器中接收和存储能量；

操作所述高压箱组合件以提供所述第二kv级到所述x射线管；以及

使所述至少一个电容器释放以促进从所述第一kv级切换到所述第二kv级。

15.如技术方案14所述的方法，还包括：

通过所述动态阻尼器接收能量；以及

在所述至少一个电容器中存储所接收的能量。

16.如技术方案15所述的方法，其中在小于50khz的频率，所述动态阻尼器具有小于用来保护所述高压箱组合件中电压整流器和所述变压器所需的参考阻抗的1/3的阻抗，所述x射线管内的管吐在大于10mhz的频率发生，以及其中所述动态阻尼器的所述阻抗在高于50khz的频率按指数规律地增大到大于所述参考阻抗的阻抗。

17.如技术方案15所述的方法，其中高压电缆布置在所述高压箱组合件与所述x射线管之间，并且其中在操作所述高压箱组合件以提供所述第二kv级到所述x射线管时，在所述高压电缆中存储能量，并且在操作所述高压箱组合件以提供所述第一kv级到所述x射线管时，通过所述动态阻尼器使所述高压电缆释放以在所述至少一个电容器中存储能量。

18.一种在x射线发生器的高压箱组合件，包括：

接收高频率输入功率的变压器组合件；

耦合到所述变压器组合件的电压整流器，所述电压整流器接收来自所述变压器组合件的输入电压，并且提供在第一kv级的输出电压；

所述变压器组合件和电压整流器可操作以选择地提供第一kv级到所述x射线管和提供第二kv级到所述x射线管，所述第二kv级高于所述第一kv级；以及

具有频率相关阻抗的动态阻尼器，置于在所述x射线管与所述电压整流器之间，其中所述动态阻尼器的所述阻抗随频率中的增大而增大。

19.如技术方案18所述的高压箱组合件，还包括分布式谐振能量恢复(drer)电路，并且所述drer电路包括：

至少一个电容器；

与所述至少一个电容器串联布置的多个切换装置，所述开关可操作以选择地在所述至少一个电容器中存储能量；其中在操作所述变压器组合件和电压整流器以提供所述第一kv级到所述x射线管时，在所述至少一个电容器中接收和存储能量；以及

其中在操作所述变压器组合件和电压整流器以提供所述第二kv级到所述x射线管时，除所述第一kv级外,还从所述至少一个电容器释放能量以实现所述第二kv级。

20.如技术方案18所述的高压箱组合件，其中所述电压整流器是全桥整流器或倍压器。

本发明提供另一组技术方案,如下:

1.一种x射线发生器(100)，包括：

x射线管(102)，包括阳极(110)和阴极(108)；

高压发生器(118)，可操作以提供至少第一kv级到所述x射线管和第二kv级到所述x射线管，所述第二kv级高于所述第一kv级；以及

具有频率相关阻抗的动态阻尼器(120)，置于在所述x射线管(102)的所述阴极(108)与所述高压发生器之间，其中所述动态阻尼器(120)的阻抗随频率中的增大而增大。

2.如技术方案1所述的x射线发生器(100)，其中所述动态阻尼器(120)是螺线管(150)。

3.如技术方案2所述的x射线发生器(100)，其中所述螺线管(150)由磁性不锈钢丝绕组(156)构成。

4.如技术方案3所述的x射线发生器(100)，其中所述动态阻尼器(120)的所述阻抗包括随频率而增大的所述螺线管(150)的电感和随频率而增大的所述磁性不锈钢丝绕组(156)的电阻。

5.如技术方案1所述的x射线发生器(100)，其中在小于50khz的频率，所述动态阻尼器(120)提供小于用来保护所述高压发生器(118)所需的参考阻抗的1/3的阻抗。

6.如技术方案5所述的x射线发生器(100)，其中在小于50khz的所述频率，所述动态阻尼器(120)提供小于用来保护所述高压发生器(118)所需的参考阻抗的1/10的阻抗。

7.如技术方案5所述的x射线发生器(100)，其中在高于5mhz的频率，所述动态阻尼器(120)提供大于用来保护所述高压发生器(118)所需的所述参考阻抗的阻抗。

8.如技术方案5所述的x射线发生器(100)，其中所述参考阻抗在500欧姆与15000欧姆之间。

9.如技术方案1所述的x射线发生器(100)，还包括分布式谐振能量恢复(drer)电路(116)，并且所述drer电路包括：

至少一个电容器(142)；以及

与所述至少一个电容器(142)串联布置的多个开关(136)，所述开关(136)可操作以在所述至少一个电容器(142)中选择地存储能量；

其中在操作所述高压发生器(118)以提供所述第一kv级到所述x射线管(102)时，在所述至少一个电容器(142)中接收和存储能量；以及

其中在操作所述高压发生器(118)以提供所述第二kv级到所述x射线管(102)时，从所述至少一个电容器(142)释放能量以实现所述第二kv级。

10.如技术方案9所述的x射线发生器，还包括：

布置在所述高压发生器(118)与所述x射线管(102)之间的高压电缆

其中在操作所述高压发生器(118)以提供所述第二kv级到所述x射线管(102)时，在所述高压电缆的电容(126)中存储能量，并且在操作所述高压发生器(118)以提供所述第一kv级到所述x射线管时，通过所述动态阻尼器(120)使所述高压电缆释放到所述drer电路(116)以在所述drer电路(116)的所述至少一个电容器(142)中存储能量。

11.如技术方案1所述的x射线发生器，还包括：

高压箱(104)，其中所述动态阻尼器(120)位于所述高压箱(104)内。

12.一种防止x射线发生器(100)中管吐的方法，所述方法包括：

从具有变压器(112)的高压箱组合件(104)为x射线管(102)供应高压电位；

将动态阻尼器(120)置于在所述x射线管的阴极(108)与所述变压器(112)之间，其中所述动态阻尼器(120)提供频率可变阻抗；

在为所述x射线管(102)供应所述高压电位时，提供所述动态阻尼器(120)的第一阻抗；

在发生所述x射线管(102)内的管吐时，提供所述动态阻尼器(120)的第二阻抗，其中所述第二阻抗大于所述第一阻抗。

13.如技术方案12所述的方法，还包括：

从所述高压箱组合件(104)选择地提供第一kv级到所述x射线管(102)；以及

从所述高压箱组合件(104)选择地提供第二kv级到所述x射线管(102)；

其中所述第二kv级大于所述第一kv级。

14.如技术方案13所述的方法，其中所述高压箱组合件(104)还包括多个切换装置(136)和与所述多个切换装置串联布置的至少一个电容器(142)，所述多个切换装置(136)可操作以选择地在所述至少一个电容器(142)存储能量和从其中释放能量，所述方法还包括：

操作所述高压箱组合件(104)以提供所述第一kv级到所述x射线管；

在所述至少一个电容器(142)中接收和存储能量；

操作所述高压箱组合件(104)以提供所述第二kv级到所述x射线管；以及

使所述至少一个电容器(142)释放以促进从所述第一kv级切换到所述第二kv级。

15.如技术方案14所述的方法，还包括：

通过所述动态阻尼器(120)接收能量；以及

在所述至少一个电容器(142)中存储所接收的能量。

附图说明

图1描绘结合其可实现各种实施例的计算断层摄影(ct)成像系统。

图2是图1的ct成像系统的方框示意图。

图3是x射线发生器的示范实施例的系统图。

图4是具有吐阻尼的x射线发生器的示范实施例的示意图。

图5是具有能量存储系统和吐阻尼的x射线发生器的示范实施例的电路图。

图6描绘动态阻尼器的示范实施例。

图7是动态阻尼器的示范实施例的阻抗对频率的示范测量的曲线图。

具体实施方式

图3是x射线发生器100的示范实施例的系统图。将理解的是，图4的示意图和图5的电路图表示辐射发生器100的更详细但仅示范实施例。鉴于本文中提供的图形和描述，由本领域技术人员可认识到辐射发生器100的其它实现。在图3描绘的实施例中，并且如本文中详细所述的，x射线发生器100包含高压源和辐射源，辐射源示范为以常规方式电耦合到高压箱组合件104以便从x射线管102形成x射线的发射的x射线管102。本领域技术人员将理解，虽然高压箱组合件104描绘为包含位于其中的各种组件，但备选实施例可包含在除如本文中描绘的那个布置外的布置中位于高压箱组合件104内的更多或更少的组件。辐射发生器100还包含功率电路106，其耦合到高压箱组合件104并且配置成供应功率以驱动高压箱组合件104。

x射线管102通常包含阴极108和阳极110。阴极108和阳极110沿x射线管102的纵向轴线以通常反向对齐布置。阴极108包含以常规方式能够发射电子的电子发射灯丝(filament)。灯丝加热电流控制由灯丝蒸化(boiledoff)的电子数量，并且因此提供管电流流量的控制。由高压箱组合件104应用的高压电位促使电子从阴极108向阳极110加速。加速的电子与阳极110相撞，产生电磁辐射，包含x辐射。

高压箱组合件104配置成接收来自功率电路106的ac波形，并且修整ac波形以提供高压dc电位到x射线管，其中，阳极110和阴极108通常携带不同极性的相等电压。高压箱组合件104包含变压器组合件112和电压整流器电路114。高压箱组合件110的变压器组合件112和电压整流器电路114修整由功率电路106传递的ac电压信号。

电压整流器114连接到分布式谐振能量恢复(drer)电路116。如本文中进一步详细所述的，drer电路116能够存储和恢复到x射线管102的在高kv级（例如，140kv)与低kv级（例如，80kv）之间的能量。在电压级之间切换时，drer电路116还通过再使用和再循环能量提高效率，这节省了能量并且允许更快切换。

变压器组合件112和电压整流器114提供用来生成x射线所必需的高压能量到x射线管。此高压能量能够在两个或更多个输出能量级之间。在一个示例中，能量能够在零与120kv之间切换，而在另一实施例中，能量能够在80kv与140kv之间切换。本领域技术人员将认识到可在实施例中使用的其它能量级或两个或更多个能量级的组合。

如上讨论的，暂时电气短路有时在x射线管内发生，其通常称为管吐。在管吐恢复期间，没有从x射线管发射x射线光子。如本文中公开的，在x射线管102的阴极108与电压整流器114之间提供动态阻尼器120。动态阻尼器120提供针对管吐的短路的阻抗，以限制涌入电流的值和保护组件。如本文中进一步详细所述的，动态阻尼器120具有频率可变阻抗，其用来响应于管吐的高频率特性而提供高阻抗，而在包含能量存储系统的正常x射线发生器操作频率和工作频率的正常操作期间提供低阻抗。

在可选和示范实施例中，x射线发生器100可还包含连接到电压整流器114的分布式谐振能量恢复(drer)电路116。如本文中进一步详细所述的，例如drer电路116的能量恢复系统能够有助于通过借助于存储和返回能量，加快在能量级之间的转变，提供在两个或更多个能量级之间能量的切换。在实施例中，这可提供为由变压器和电压整流器生成的到x射线管102的电压在高kv级（例如，140kv）与低kv级（例如，80kv）之间的谐振切换。如本文中进一步详细所述的，drer电路116可操作以切换在输出电容器上的负载，以便将能量从输出电容器传递到存储电容器以在能量级之间切换时从系统恢复能量。

图1是ct成像系统10的示图。图2是的ct成像系统10的示意图。在示范实施例中，ct成像系统10示出为包含表示“第三代”ct成像系统的台架12。台架12具有x射线源14，该x射线源向台架12相对侧上的检测器阵列18投射x射线的锥形束16。检测器阵列18可由多个检测器行（未示出）形成，其包含一起感测通过诸如医疗患者22、一件行李或取决于成像装置的应用的工业对象的对象的投射的x射线束的多个检测器元素20。每个检测器元素20可产生电信号，该电信号表示碰撞的x射线辐射束的强度，并且因此指示在射束通过对象（例如，患者22）时它的衰减。强度可对应于在元素处的入射光子的数量。具有多切片检测器18的成像系统10可以能够提供表示对象22的体积的多个图像。多个图像的每个图像对应于体积的单独“切片”。切片的“厚度”或孔径取决于检测器行的高度。

在用来采集x射线投影数据的扫描期间，台架12内的旋转部分和在其上面安装的组件在旋转的中心24上旋转。图2只示出单行的检测器元素20。然而，多切片检测器阵列18可包含检测器元素20的多个平行检测器行，使得在扫描期间能够同时采集对应于示范锥形束几何形状的投影数据。将认识到的是，其它成像系统可使用不同射束几何形状，并且检测器18可类似地适应于检测发射体几何形状的x射线。台架12内组件的旋转和辐射源14的操作可由控制设备26控制。控制设备26包含提供功率和定时信号到x射线源14的x射线控制器和发生器30。台架马达控制器32控制台架12的旋转部分的旋转速度和位置。控制设备26中的数据采集系统(das)34对来自检测器元素20的模拟数据进行采样，并且将数据转换成数字信号用于随后处理。图像重构器36接收来自das34的采样和数字化的测量数据，并且执行高速图像重构。重构的图像作为输入应用到计算机38，计算机38在大容量存储装置40中存储图像。虽然在图2中示出为单独的装置，但在另外的实施例中，图像重构器36可以是位于计算机38内的专用硬件或者是存储在计算机38中的计算机可读媒介52上或可由计算机38访问并且由计算机38运行的软件。计算机可读媒介可以是能够由计算机38的读取装置读取的集成、可移除或以通信方式连接的存储器。计算机38可运行在固件中存储的指令或在可移除媒介52上的软件。

计算机38也经由具有键盘和/或另一形式的用户输入装置的控制台42，接收来自操作员的命令和扫描参数。关联的显示系统44允许操作员从计算机38观察重构的图像和其它数据。操作员供应的命令和参数可由计算机38用来向das34、x射线控制器48、发生器390及台架马达控制器32提供控制信号和信息。另外，计算机38操作工作台马达控制器46，其控制电动工作台48定位台架12中的患者22。工作台48通过台架开口50移动患者22的部分。

图4是具有管吐阻尼的x射线发生器100的示范实施例的示意图。x射线发生器100包含接收来自配电单元(pdu)122的电气主功率的功率电路106。pdu122提供外部输入功率到功率电路106。在仅示范实施例中，pdu122提供在示范50hz输入频率的功率。功率电路106示范包含产生到变压器组合件112的高频率输入功率信号的频率转换器。高频率输入功率信号可示范具有在50khz到250khz的频率。高频率输入功率信号包含ac分量和dc分量以两者提供用于高压箱组合件104的输入电压，以便形成用来生成x射线所必需的高压电位。来自功率电路的功率提供到高压箱组合件104和位于其中的变压器组合件112中。

如上所述，变压器112和电压整流器114生成由x射线管用来生成x射线所要求的高压电位。具体而言,在双能量(de)或多能量(me)x射线应用中，变压器112和电压整流器114能够生成跨x射线管102的多个电压级。在示范实施例中，频率转换器、变压器组合件112和电压整流器114的一项或更多项包括x射线发生器110的高压发生器118。滤波电容器124与电压整流器114并联提供。输出电容器126与x射线管102并联布置，并且控制跨x射线管102应用的电压，且存储电位用于再捕获和再使用。在实施例中，输出电容器126的电容可至少部分包括链接高压发生器和x射线管的高压电缆的电容。输出电容器的电容可大于滤波电容器124的电容。

如本文中进一步详细解释的，动态阻尼器120位于x射线管102与电压整流器114之间。如上解释的，管吐是x射线管102内短路的高频率现象。管吐能够发生在大约10mhz的频率，但通常管吐具有高于20mhz的基本频率。由动态阻尼器120在这些频率提供的高阻抗保护系统免于发生管吐。然而，高阻尼阻抗降低了能量恢复的效率。因此，产生频率可变阻抗的动态阻尼器120能够在与包含具有如本文中所述的能量存储系统的实施例的x射线发生器100的操作关联的低频率提供低阻抗，而在发生高频率管吐现象时提供高阻抗。特别是在使用谐振切换的系统中，此布置实现了改进的管吐保护及改进的能量恢复。

图5是具有能量恢复系统和管吐阻尼的x射线发生器100的示范实施例的电路图。图5的电路图示范提供如上相对于图3和4所述的装置的实现的一个可能实施例。具体而言，图5描绘使用drer电路的一个实施例。由本领域技术人员将认识到，在保持在本公开的范围内的同时，可使用其它实现和实施例。

示范地，功率电路106包含可操作以提供所预期电压和电流到x射线管的频率转换器128。示范地，频率转换器128布置为全hv逆变器。然而，将认识到的是，在备选实施例中，可以以其它方式布置和操作频率转换器128，包含多于两个信道。

功率频率转换器128通过在实施例中可包含多个变压器的变压器组合件112提供激发。虽然未描绘，但变压器组合件112可示范包含hv箱变压器，但本领域技术人员将也认识到其它变压器布置。变压器组合件112的一个或更多个这些变压器可位于高压箱组合件（未描绘）内。

在示范实施例中，谐振电容器124可与变压器组合件112的变压器并联连接，该变压器组合件包含但不限于hv箱传递128。将注意到的是，在双能量(de)实施例中，功率供应器已开启，并且提供必需的功率以保持高hv级恒定。在从高kv到低kv的传输前，示范地将功率供应器关闭。

从变压器组合件112提供的功率被提供到电压整流器114。电压整流器114示范包含二极管132。二极管可示范布置为如图5中描绘的全桥整流器。在另一实施例中，电压整流器114可包含电容器（未描绘），并且改为布置为倍压器整流器。如上所述，x射线发生器100的高压发生器118可包括频率转换器128、变压器组合件112及电压整流器114的一项或更多项。在实施例中，变压器组合件112和电压整流器114可位于高压(hv)箱内。

如上所述，由drer电路116例示的能量恢复系统提供用来存储能量的能力以有利于由系统生成的电压在高kv级与低kv级之间切换。在如本文中所述的实现中的drer电路116还有利于在电压级之间切换时能量的恢复和再使用，这节省了能量并且允许更快切换。图5中描绘的drer电路116示范地以有源谐振配置布置，在该配置中，系统中的电子器件能够将功率传送到x射线管102，例如，以进行充电以继续提供功率到在高压操作的x射线管102。例如，辐射发生器100可操作以从电压整流器114提供在80kv的能量，并且通过组合电压整流器114和drer电路116两者的操作，能量可在140kv提供到x射线管102。图5中描绘的drer电路116的示范实施例包含串联连接的多个切换装置136。切换装置136可以是任何类型的开关。例如，切换装置136可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)、绝缘栅双极晶体管(igbt)、晶闸管、bjt或具有可控开启特征的任何其它装置。此类装置可由硅、碳化硅、氮化镓或适合用于构建此类可控装置的任何其它材料制成。虽然图5中未描绘，但理解，切换装置136连接到可包括控制驱动器的控制电路，控制驱动器可示范为逻辑时钟，并且可还包含逆变缓冲器，使得切换装置136相对于彼此在相对状态中操作。在更进一步的实施例中，取决于辐射发生器的操作（例如，常规对双能量操作），切换装置可操作以同时处在相同状态中。

切换装置136连接在系统电容器140与drer电容器142之间。二极管能够由任何适合材料例如但不限于硅、碳化硅、氮化镓等制成。每个切换装置136在反并联配置中与作为反向阻塞二极管操作的二极管138连接。drer电感器144也串联连接在drer电容器142与开关136/二极管138之间。应注意的是，drer电感器144也可称为谐振电感器。在一些实施例中，如由本领域技术人员将认识到的，可以存在多于一个系统电容器140（例如，串联布置）和/或多于一个drer电容器142（例如，串联布置）及多个drer电感器144（例如，串联布置）。

如上所述，动态阻尼器120可示范为定位在x射线管102的阳极110与drer电路116之间的螺线管。螺线管可示范为绕磁性不锈钢的丝的绕组。在示范实施例中，螺线管的形状和尺寸将取决于在hv箱内的几何约束和在低频率的所预期电阻值，该电阻值是对于正常操作条件，螺线管将遇到的主导条件。

图6描绘螺线管150的示范实施例。示范地，螺线管150通过绕框架154缠绕的磁性不锈钢丝156构成。可包含边152的框架154可由塑料或聚碳酸酯或如由本领域技术人员将认识到的其它适合材料构成。虽然螺线管150描绘为通常方形，但将认识到的是，鉴于本公开，例如由于在低频率的所预期阻抗，螺线管150可采用任何数量的几何形状和大小。为所预期阻抗选择大小和形状，例如，不锈钢丝的长度确定螺线管的电阻，并且绕组的大小和形状确定电感。这些一起被选择用于在物理hv箱大小约束内的所预期阻抗特性。

在实施例中，由动态阻尼器提供的在高频率的阻抗增大可以是螺线管的电感的原因。另外，通过不锈钢丝的电阻中的频率相关增大，可提供进一步的阻抗增大。此增大的电阻能够对于减轻或阻尼在螺线管的电感与电容器140和146的电容之间的谐振是重要的。随着频率中的增大，趋肤效应增大了丝的电阻。从丝直径、材料传导性和材料导磁率的组合中，确定其中电阻开始增大的趋肤效应的转角频率。不锈钢丝提供这些属性的组合，以实现刚好高于正常操作的频率（例如，50khz）的转角频率。因此，与通常用于丝绕电阻器的铜丝或其它材料相比，不锈钢丝在实施例中是特别有用的。

图7是曲线图200，其描绘与如本文中公开的跨动态阻尼器的测量的阻抗204相比，对于来自示范固定值电阻器的测量的阻抗202的阻抗（例如，欧姆）对频率(khz)的示范曲线图。如图7描绘的，示范固定值电阻器的阻抗表示为α。在实施例中，α可表示用来保护高压发生器，并且特别是电压整流器免于在管吐的情况下损坏所需的阻抗。在示范实施例中，α可示范处在500ω与15000ω范围之间。在其中通过固定值电阻器提供吐保护的实施例中，α可被理解成示范处在500ω与5000ω范围之间。本领域技术人员将认识到，可基于x射线发生器的一个或多个能量级和/或其它系统考虑事项，选择此类固定值电阻器值。如前面强调的，动态阻尼器提供两个功能。首先，动态阻尼器在高频率提供高阻抗，以提供针对在206处表示的大于10000khz的管吐的保护。在频率接近5000khz，并且更具体地说，10000khz时，此功能能够在208处在阻抗的指数增大中看到。其次，动态阻尼器在低频率，特别是在ct装置的正常操作期间遇到的那些频率提供最小阻抗。此操作频率通常在0与100khz之间，并且更具体地说在0与50khz之间。在附加的实施例中，操作频率可在20khz与200khz之间

图7示出动态阻尼器204的阻抗从在低频率的α/x到在大于5000khz的频率和进一步在接近10000khz的频率的大于α变动。示范地，“x”可以为3或4，并且因此动态阻尼器提供示范在至少3^-1α或4^-1α到大于α之间的频率可变阻抗。将理解的是，在实施例中也可使用“x”的其它值，并且这些值表示最小范围，并且实际上，阻抗可超过这些值。在实施例中，阻抗可在大于5mhz或10mhz的频率增大到例如3α或4α。在更进一步的实施例中，动态阻尼器的低阻抗值可在小于50khz的频率小于4^-1α，包含但不限于10^-1α。例如，具有在高能量级与低能量级之间的7毫秒转变时间和谐振切换的辐射发生器的实施例可如在线210所示地那样产生大约50khz的谐振频率。因此，在由箭头212传递的这些低频率级，动态阻尼器展示低阻抗，示范为α/3或α/4欧姆。实际上，这可在小于50khz的频率导致500欧姆或更小的低阻抗值。

在诸如小于100khz的低频率，并且具体而言在小于50khz的频率，动态阻尼器的降低阻抗是相对于固定值电阻器的进一步改进。如图7中看到的，动态阻尼器在ct操作频率提供显著更低的阻抗。在系统遇到更小的阻抗时，在ct操作频率的此降低的阻抗导致由drer电路的更有效的能量恢复。由于ct系统的总体效率改进和操作电流(ma)在ct系统中增大，因此，此效率增益对于将来应用是特别重要的。

返回参照图5，在操作期间，能量在例如系统电容器140和输出电容器126以及drer电容器142的能量存储元素之间在drer电路116中以谐振方式传递。在实施例中，输出电容器126比系统电容器140更大得多，因此，到drer电容器132的更多能量流量被引导通过动态阻尼器120。在电压级之间转变的切换速度由drer电感器144控制。drer电感器144、drer电容器142和系统电容器140作为谐振元素操作。在一些实施例中，系统电容器140和drer电容器142的值通过例如连接电缆和x射线管的几何大小设置；相应地，从一个电压级到另一电压级的切换速度通过drer电感器144的值确定。例如，drer电感器144的值越小，在高到低电压级之间和在低到高电压级之间切换速度的转变就越快。示范地，在各种实施例中切换装置136的转变速度比电压转变速度更快得多。

在操作中，drer电容器142操作以接收来自释放系统电容器140的能量，并且在低电压状态中操作系统时保持或存储能量，使得能量可在以后在从低电压状态到高电压状态的转变中使用，以便使用切换装置136的切换操作，为系统电容器140再充电。因此，通过谐振循环，在系统处在高压状态中时，将在drer电容器142中存储的能量传递回系统电容器140。系统电容器140通过电压整流器114保持所预期或要求的电压。动态阻尼器120以某种方式提供管吐保护，该方式通过提供低阻抗到此能量传递来促进通过hv电缆的输出电容器126和x射线管102回到hv箱中的能量恢复和效率。示范地，能量沿线148通过电路传递到drer电容器142。

由本发明者在如本文中所述的动态阻尼器与固定阻抗之间进行的测试发现了在相同高频率高压条件下设定的动态阻尼器中降低的峰间电流。本发明者也发现在低频率和低能量，发现了峰间电流中的降低。这两个测试的结果显示，在正常de或me辐射发生器的操作条件下，如本文中公开的动态阻尼器配置提供更大的能量恢复和效率。

本发明者也观察到，动态阻尼器改进了drer电路的效率，从而提供进一步相对于台架旋转速度，在电压转变时间与管中的电流之间改进的独立性。在示范实施例中，具有动态阻尼的drer电路提供跨某个范围的输入电流（例如，30ma-1000+ma）的一致低kv能量(70kv)和跨某个范围的台架旋转速度（例如，1.0s/rev-2.0s/rev）的一致低kv能量。

因此，如本文中公开的动态阻尼器的实施例均防止管吐，同时改进了在管和hv电缆到hv箱之间能量传递的效率。通过为阻尼器提供在低频率的低阻抗，本公开系统增大了用于在hv箱中存储的能量的能量往返效率。

本书面描述使用包含最佳模式的示例来公开本发明，并且，还使本领域的技术人员能够制作并使用本发明。本发明的可取得的专利范围由权利要求书定义，并且，可包含本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有没有不同于权利要求的文字语言的结构元素，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的无实质差异的等效结构元素，则它们意图处于权利要求书的范围之内。

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