X射线高压高频脉冲发生器以及X射线设备的制作方法

本技术涉及x射线设备，尤其涉及一种x射线高压高频脉冲发生器以及x射线设备。

背景技术：

1、x射线作为一种电磁波，具有频率极高、波长极短、能量大、穿透性强等特点，它在诸如医学诊断、疾病治疗、材料结构分析、材料无损检测、光谱或影像分析等方面具有广泛应用。为了产生x射线，通常是在高电压的条件下，提供电子撞击金属靶并且在此过程中使电子突然减速而造成动能损失，这些损失能量将以光子形式释放而形成x射线。

2、在目前已知的方案中，一般是使用x射线真空发生器向灯丝提供阳极高压，并且为了满足高压绝缘的要求，通常需要将阳极高压部分置于高压绝缘油中，然后利用灯丝在高压下经加热后产生的电子用来撞击金属靶，从而生成x射线。采用此类技术方案，不仅会致使体积可观且重量大，并且功耗高，而且由于发射电子束散射多，影响需要设置较多的防护屏蔽装置，因此导致难以在整体上令人满意地解决涉及设备成本、体积、重量、功耗和性能等诸多方面问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供了x射线高压高频脉冲发生器以及x射线设备，从而解决或者至少缓解了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个，或者为现有技术提供可替换的技术方案。

2、根据本实用新型的一个方面，首先提供了一种x射线高压高频脉冲发生器，其用于将输入电源转换成高压提供给x射线源，所述x射线高压高频脉冲发生器包括：

3、电源部，其布置于绝缘壳体内并且与输入电源相连，所述电源部包括第一单元、第二单元和第三单元用于基于所述输入电源分别输出第一高压、第二高压和第三高压提供给x射线源的阳极部、阴极部和聚焦部，其中所述第一高压范围为40kv至120kv，所述第二高压范围为-0.5kv至-2.5kv，所述第三高压范围为0.1kvdc至5kvdc；以及

4、控制部，其与所述电源部相连，并设置成控制所述电源部以输出所述第一高压、所述第二高压和所述第三高压。

5、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述第一单元包括充电模块和第一处理模块，所述充电模块与所述输入电源和所述控制部相连，用于基于所述输入电源存储电能，所述第一处理模块与所述充电模块和所述控制部相连，用于将所述充电模块存储的电能升压并整流后输出所述第一高压，其中所述充电模块包括一个或多个电容、用于对所述电容进行充电操作的反激式转换器和llc全桥谐振电路，所述第一处理模块包括升压变压器。

6、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述电容被充电至425vdc+5vdc且电容量不小于80000uf，并且所述电容的工作电压不低于450v。

7、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述第二单元包括逆变模块和第二处理模块，所述逆变模块与所述输入电源和所述控制部相连，用于基于所述输入电源处理生成中间高压，所述第二处理模块与所述逆变模块和所述控制部相连，用于将所述中间高压升压并整流后输出所述第二高压，其中所述逆变模块包括llc半桥谐振电路，所述第二处理模块包括升压变压器。

8、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述第三单元包括逆变模块和第三处理模块，所述逆变模块与所述输入电源和所述控制部相连，用于基于所述输入电源处理生成中间高压，所述第三处理模块与所述逆变模块和所述控制部相连，用于将所述中间高压升压并整流后输出所述第三高压，其中所述逆变模块包括buck变换器，所述第一处理模块包括升压变压器。

9、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述第一单元和/或所述第二单元和/或所述第三单元包括滤波模块，其设置成用于对从所述输入电源接收到的电压信号进行滤波处理；并且/或者，所述第一处理模块和/或所述第二处理模块和/或所述第三处理模块包括至少两个倍压器，所述倍压器经串联布置用于对输入的电压进行升压处理。

10、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述控制部设置成执行以下一种或多种操作：

11、向所述第一单元和所述第二单元提供门控驱动控制脉冲，用以控制所述第一单元和所述第二单元分别生成所述第一高压和所述第二高压；

12、向所述第三单元提供pwm驱动控制脉冲，用以控制所述第三单元各自生成所述第三高压；

13、向所述第一单元、所述第二单元和所述第三单元提供各自的电压参考信号和电压需求并且调整开关频率；

14、接收来自于所述第一单元和/或所述第二单元和/或所述第三单元的与电压相关的反馈信号，并在根据反馈信号确定存在过压时进行保护处理；

15、接收来自于所述第一单元和/或所述第二单元和/或所述第三单元的与电流相关的反馈信号，并在根据反馈信号确定存在过流时进行保护处理；

16、接收来自于所述第一单元和/或所述第二单元和/或所述第三单元的与电弧相关的反馈信号，并在根据反馈信号确定已超过预设的电弧阈值时进行保护处理；

17、对所述第一单元和/或所述第二单元和/或所述第三单元进行温度检测，并在检测到的温度超过预设的温度阈值时进行保护处理；

18、计算由所述第一高压输入至所述阳极部产生的电流所形成的电荷量，并在所述电荷量达到预设的照射剂量阈值时停止所述第一单元对所述阳极部输出所述第一高压。

19、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述绝缘壳体的内部填充具有预设压力的气体，用于使得所述电源部中的第一单元与外部形成绝缘；并且/或者，所述输入电源为电池组，其输出电压范围为62vdc至76vdc；并且/或者，所述x射线源为冷阴极x射线源，所述冷阴极x射线源的阴极部具有单束碳纳米管或者碳纳米管阵列。

20、在根据本实用新型的x射线高压高频脉冲发生器中，可选地，所述绝缘壳体上设置有用于观察所述壳体内部的观察部，并且/或者所述预设压力为6-10个大气压，并且/或者所述气体是惰性气体，所述惰性气体包括氮气。

21、其次，根据本实用新型的另一方面，进一步提供了一种x射线设备，所述x射线设备包括：

22、x射线源；以及

23、如以上任一项所述的x射线高压高频脉冲发生器，其设置成用于为所述x射线源的阳极部、阴极部和聚焦部分别提供所述第一高压、所述第二高压和所述第三高压。

24、本实用新型可以显著减小现有的x射线高压高频脉冲发生器和x射线设备的体积、重量及功耗，并且能够减少设备复杂度，大幅降低设备故障率，从而有效提升设备工作性能。采用本实用新型能够有利地促进实现x射线设备小型化，提升产品的移动性和便携性，从而扩大它们的应用范围。本实用新型特别适用于例如便携式医疗诊断x射线设备等。

技术特征：

1.一种x射线高压高频脉冲发生器，其用于将输入电源转换成高压提供给x射线源，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述第一单元包括充电模块和第一处理模块，所述充电模块与所述输入电源和所述控制部相连，用于基于所述输入电源存储电能，所述第一处理模块与所述充电模块和所述控制部相连，用于将所述充电模块存储的电能升压并整流后输出所述第一高压，其中所述充电模块包括一个或多个电容、用于对所述电容进行充电操作的反激式转换器和llc全桥谐振电路，所述第一处理模块包括升压变压器。

3.根据权利要求2所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述电容被充电至425vdc+5vdc且电容量不小于80000uf，并且所述电容的工作电压不低于450v。

4.根据权利要求2所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述第一处理模块包括至少两个倍压器，所述倍压器经串联布置用于对输入的电压进行升压处理。

5.根据权利要求1所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述第二单元包括逆变模块和第二处理模块，所述逆变模块与所述输入电源和所述控制部相连，用于基于所述输入电源处理生成中间高压，所述第二处理模块与所述逆变模块和所述控制部相连，用于将所述中间高压升压并整流后输出所述第二高压，其中所述逆变模块包括llc半桥谐振电路，所述第二处理模块包括升压变压器。

6.根据权利要求5所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述第二处理模块包括至少两个倍压器，所述倍压器经串联布置用于对输入的电压进行升压处理。

7.根据权利要求1所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述第三单元包括逆变模块和第三处理模块，所述逆变模块与所述输入电源和所述控制部相连，用于基于所述输入电源处理生成中间高压，所述第三处理模块与所述逆变模块和所述控制部相连，用于将所述中间高压升压并整流后输出所述第三高压，其中所述逆变模块包括buck变换器，所述第三处理模块包括升压变压器。

8.根据权利要求7所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述第三处理模块包括至少两个倍压器，所述倍压器经串联布置用于对输入的电压进行升压处理。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述第一单元和/或所述第二单元和/或所述第三单元包括滤波模块，其设置成用于对从所述输入电源接收到的电压信号进行滤波处理。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述控制部设置成执行以下一种或多种操作：

11.根据权利要求1-8中任一项所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述绝缘壳体的内部填充具有预设压力的气体，用于使得所述电源部中的第一单元与外部形成绝缘；并且/或者，所述输入电源为电池组，其输出电压范围为62vdc至76vdc；并且/或者，所述x射线源为冷阴极x射线源，所述冷阴极x射线源的阴极部具有单束碳纳米管或者碳纳米管阵列。

12.根据权利要求11所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述绝缘壳体上设置有用于观察所述壳体内部的观察部，并且/或者所述预设压力为6-10个大气压，并且/或者所述气体是惰性气体。

13.根据权利要求12所述的x射线高压高频脉冲发生器，其中，所述惰性气体是氮气。

14.一种x射线设备，其特征在于，所述x射线设备包括：

技术总结
本申请涉及X射线高压高频脉冲发生器以及X射线设备。X射线高压高频脉冲发生器用于将输入电源转换成高压提供给X射线源，包括：电源部，其布置于绝缘壳体内并与输入电源相连，并包括第一单元、第二单元和第三单元用于基于输入电源分别输出第一高压、第二高压和第三高压提供给X射线源的阳极部、阴极部和聚焦部，第一高压范围为40kV至120kV，第二高压范围为‑0.5kV至‑2.5kV，第三高压范围为0.1kVDC至5kVDC；控制部，其与电源部相连并设置成控制电源部以输出第一高压、第二高压和第三高压。本申请能显著减小现有设备体积、重量、功耗和复杂度，大幅降低设备故障率，促进实现设备小型化，增强移动性和便携性。

技术研发人员：余文彬,余兆巽
受保护的技术使用者：宁波纳睿诺德医疗科技有限公司
技术研发日：20221013
技术公布日：2024/1/13