X射线管灯丝参数及其温度分布计算的研究

X射线管的焦点尺寸、功率和寿命是评价X射线管性能的主要技术指标,这些参数主要取决于灯丝的参数设计和工作时的温度分布。首先根据X射线管灯丝的典型电压、最大工作电流以及最大管电流的设计要求,利用灯丝热辐射表面积与热电子发射表面积相等的方法,推导了X射线管灯丝直径和长度参数的计算公式,同时可以获得灯丝的最高平均工作温度;再结合傅里叶导热微分方程,提出等间隔温度迭代的方法从灯丝两端开始计算温度,并引入螺旋遮挡系数δ进行修正,研究了灯丝在不同灯丝电压下的温度分布以及热电子发射分布。实验测量了X射线管在不同灯丝电压下的灯丝电流和管电流,用测量的灯丝电流计算灯丝温度分布,通过热电子发射电流公式转换为管电流,最后与实验测量的管电流值进行比较,结果表明两者变化趋势一致,最大误差小于±7.7%。     

碳纳米管场发射微焦点高速X射线管

具有快速启动和高速拍照特性的微焦点X射线管具有广泛的应用需求。一种基于碳纳米管场致发射阴极阵列的微焦点X射线管研制成功。采用由微波等离子体化学气相沉积方法制备出的高度定向的、具有优异场致发射性能的碳纳米管微束阵列作为X射线管的冷阴极,以此设计出由六边型铜网为栅极的多级式高分辨率电子光学系统,使该X射线管可以实现高速脉冲拍照特性。当栅极电压为2.7kV时,总发射电流达到2mA,碳纳米管相应的发射电流密度达到2.5A/cm2,此时X射线的焦斑尺寸为39μm,从而可以实现高分辨率X射线成像。     

一种医用X射线机高频高压发生器的设计

为了解决医用X射线机在工频条件下输出有用射线率低、X射线管电压纹波系数大及高压变压器体积大重量重等问题,设计一种基于30kHz工作频率上的高频高压发生器,该系统采用大功率场效应管（IGBT）进行“交－直－交”逆变模式,产生高频脉冲电压,通过闭环回路的反馈信号在固定频率下调整脉宽实现对高压变压器的高压回路和初级回路的控制。     

一种新型X射线发生器电源设计

设计了一种新型X射线发生器电源,应用高频开关电源技术、高压倍压整流技术与单片机控制技术,成功研制出一台额定电压160 kV,管电流0.4 mA~1.2 mA的用于安检设备的X射线发生器。介绍了X射线发生器的应用场合、工作原理、主要设计思想及国内外研究现状;详细介绍了设计的X射线发生器电源的功能构成,阐述了高压与灯丝高频逆变电路、高压倍压整流电路以及控制系统的拓扑结构、设计过程和仿真结果;最后给出了试验结果以及与安检系统进行联试的扫描图像,测试结果表明,其技术指标达到安检设备用X射线发生器的要求。     

X射线管mA下跌的成因分析和解决方法

对X射线管在高频恒压条件下工作时出现的mA下跌现象,进行了多方面的分析,深入浅出地解释了X射线管阳极电流不稳定的成因,mA下跌主要是由散射电子堆积在玻壳上形成静电荷,抑止了阴极的发射,静电荷的形成过程正是mA下跌的过程,并提出了克服mA下跌的方法,经生产实践中使用效果良好.     

X射线辐照下材料电子发射特性的模拟

稳态X射线管是一种重要的X射线辐照模拟装置,在辐照效应等研究领域有重要应用。采用蒙特卡罗模拟方法计算了50 kV,150 kV和225 kV管电压下的X射线能谱,并对X射线辐照下电子发射进行了模拟;研究了准直孔直径分别为2 mm,4 mm和6 mm条件下X射线的焦斑分布和电子发射弥散情况,以及不同能谱的X射线轰击到聚乙烯、聚酰亚胺、Si、SiO₂、Cu、Ta和W等样品上产生的电子发射能谱和电流强度等特性,为X射线辐照下材料电子发射特性的实验研究和设计提供一定的理论基础和指导。     

X射线管性能对定向仪精度影响的探讨

X射线定向仪主要用于对晶体的定向,通常是测定被测晶体不同部位与该晶体几何参数之间的关系.定向仪主要由X射线管高压发生装置、计数管、测角仪、信号放大线路等组成.利用X射线的衍射特性,对晶体作定向测量.而X射线管是该仪器中的重要部件,在很大程度上决定了仪器的测量精度.本文通过对该管不同的设计、工艺试验,重点讨论X射线管的性能对仪器精度的影响.     

基于高频逆变技术的X光机研究与设计

X光机在各种领域有着广泛的应用.采用高频逆变技术设计X光机,阳极高压产生电路中合理地利用了升压变压器的寄生参数来设计谐振变换器,同时使用推挽电路产生高频交流加热灯丝,并对阳极电流的精确控制和整机控制时序进行了分析说明.样机实验结果表明,该方法设计的X光机输出电压、阳极电流稳定,且能独立可调,体积小,效率高.     

关于X射线管固有滤过的计算

医疗诊断使用的X射线管大多使用玻璃外壳,使用时的管电压为40~150kV,对应的X射线波长约在0.01~0.25nm之间,虽然不同物质对X射线不同波长的衰减成复杂的状态,但其他物质在同一波长范围内对X射线的衰减与铝存在对应关系,在使用以铝当量为滤过单位的医疗诊断X射线管来说,通过理论计算出玻璃的线衰减系数与铝线衰减系数的对应关系后,同时加以实验验证,应该可以确定一种以计算方式为主的全新X射线管固有滤过的测量方法是可行的。这种计算方式具有快捷、方便、高效的特点,对企业来说是非常有价值的。     

工业微波磁控管开关电源系统设计

研究了磁控管驱动电源的设计方法.主电路采用谐振拓扑结构,易于实现软开关,利用升压高频变压器的漏感作为谐振电路的一部分,简化了主电路设计.采用磁控管阳极高压和灯丝供电电压分开方案,实现灯丝电流随功率变化,来提高磁控管的使用寿命.使用PWM芯片设计了主控制电路,通过外部给定信号实现电源功率调节.设计的电源具有灯丝电流过小、高压过压、过功率、高压短路和过温等多重保护.在1500W的样机上进行了实验,对设计方法的有效性进行了验证.     

适合容性负载的高压大功率放大器

设计了一种适合压电陶瓷等容性负载的双极性可调高压大功率线性放大器,它由简单低廉的低压运算放大器、基于功率场效应管(MOSFET)的功率放大级组成主回路,通过电压负反馈构成闭环控制。对电路中各环节的特性进行了分析,并讨论了放大器的性能。该高压放大器在驱动等效电容为60nF的压电陶瓷时,单端到地输出电压为一600～ 600V,电压增益42dB,大信号带宽800Hz,小信号带宽7kHz,充放电电流可达200mA,静态电流可达1．4mA。实验与分析表明,高压直流放大器采用功率场效应管和电压闭环控制后,可拓展放大器通频带,提高放大器输出能力和长时间稳定性。     

微焦X射线管电子发射系统的二维模拟

微焦点X射线管是一种焦斑尺寸在1~100μm的X光管。由于它具有高的空间分辨率,这种光管被广泛用于生物医学、生化动力学、工业无损检测、X射线显微镜以及微型CT等行业。电子发射系统是X射线管的关键部分,基于MATLAB平台分别使用蒙特卡洛法、有限差分法和龙格库塔法对电子发射系统的热发射、聚焦电场电位、电子束轨迹进行了模拟。以给定阴极尺寸的良好对焦X射线管为模型,分析了模拟数据,得出最佳焦距为15.0 mm,与标称相同。说明模拟方法具有可行性,模拟结果具有一定可信度。实际生产过程中对于设计好尺寸的阴极可以通过此方法找到理论最佳焦距并测试,将对实际生产中的对焦问题起到一定的指导和借鉴作用。     

一种具有瞬态增强的无片外电容型LDO

提出了一种稳定性高、瞬态特性良好、无片外电容的低压差线性稳压器(LDO)。采用推挽式微分器检测负载瞬态变化引起的输出电压变化,加大对功率管栅极寄生电容的充放电电流,增强系统的瞬态响应能力;在误差放大器后接入缓冲级,将功率管栅极极点推向高频,并采用密勒电容进行频率补偿,使系统在全负载范围内稳定。基于TSMC 65 nm CMOS工艺进行流片,核心电路面积为0.035 mm²。测试结果表明,最低供电电压为1.1 V时,压降仅为100 mV,负载电流1 μs内在1 mA和150 mA之间跳变时,LDO的最大输出过冲电压与下冲电压分别为200 mV和180 mV。     

一款高精度低电流的两级高电压电源调整电路

提出了一种改进的高输入电压调整电路结构,该电路结构在TSMC 0.25 μm BCD工艺平台进行验证.电路包括两个参考电压模块、两级调整电路和一个关断信号产生模块.介绍了初级电压调整和精确电压调整电路,可以产生稳定精确的输出电压,同时也提高了低输入电源电压时的输出电流能力.通过两级电源调整电路可以实现软启动功能,减小启动浪涌电压,提高启动性能.此外,关断模块产生可以可靠关闭高压模块和低压模块的两种控制信号,使得在待机模式下高压直流转换系统仅消耗极低的待机电流.该电路结构的输入电压可以在2.5～45 V宽幅范围内变化.在待机模式下,高压直流转换系统的待机电流最低仅300 nA,电源调整电路可以输出最高60 mA的负载电流.     

电流自适应高寿命低功耗LED驱动器

基于CSMC 0.5μm混合信号工艺,设计了一款电流自动可调的LED驱动芯片。该芯片是根据PN结电压的负温度系数特性,以及CMOS管处在深三极管区时的线性特性来设计的。测试结果显示:当芯片温度未达到过温保护点80°C时,芯片可实现电流在0～1.25A范围内任意值恒定输出;当温度达到过温保护点时,电流随芯片温度的上升按反比例函数的趋势降低。当芯片输出电流为350mA时,外加在功率CMOS管源漏两端的电压VSEN可低至0.1V,功耗可低至93.5mW。     

实验6P14小功率单端A类胆机

国产的6P14小九脚电子管是专为音频放大设计制造的,早期在特级或一级电子管广播收音机中用作功率输出放大,性能不容置疑,不输给EL84、6BQ5等进口管。其声音亮丽、清晰、圆润,娓娓动听,高频的飘逸感和真实感甚至比某些直热名管还要好（可能是直热管灯丝电压用直流电供电的缘故）,输出功率亦适中,每声道不失真功率可达3W以上。但是,它的离散性稍大,使用时应予以配对。用该管推动灵敏度大于89dB的全频音箱或分频音箱,其声音表现令人满意。     

实用电源（4）

常用开关电源初级大多接市电（50赫兹）,整流器通常采用普通二极管整流。但DC—DC的次级需要专用高频整流二极管等器件。因为整流二极管和功率开关元件是工作在高频电压电流条件下,要求具有高速、快恢复和正向电阻小三种性能的整流二极管。不可使用市电网整流用的普通整流二极管!否则,就会发生意想不到的后果。     

无输出电容的瞬态增强NMOS LDO

提出了一种用于片内数字驱动的瞬态增强NMOS低压差线性稳压器(LDO)。该LDO采用电容耦合动态偏置和双环路推挽式驱动调整管,极大地提高了电路的瞬态响应速度。基于0.35 μm BCD工艺的仿真结果表明,负载电流在0.1~100 mA之间的跃迁时间为100 ns时,电路的下冲电压为42 mV,过冲电压为66 mV,稳定时间仅为323 ns。该LDO电路的总体静态电流约为50 μA,输出电流最大值为100 mA。     

X波段低损耗高隔离开关应用的GaAs PIN二极管

报道了一种适用于X波段的低损耗高隔离度开关的GaAs PIN二极管.讨论了GaAs PIN二极管的物理特性和主要电学参数对开关性能的影响,并且介绍了工艺制备过程.测试结果表明在100MHz～12.1GHz范围内,正向电流为10mA时的开关电阻小于2.2Ω,而反向电压为-10V时开关电容小于20fF.     

大电流、高稳定性的LDO线形稳压器

以设计输出电流为800mA的高稳定线性稳压器(low-dropout voltage regulator,LDO)为目标,利用工作在线性区的MOS管具有压控电阻特性,构造零点跟踪电路以抵消随输出电流变化的极点,并且采用了改进型米勒补偿方案使电路系统具有60°的相位裕度,达到了大输出电流下的高稳定性要求.另外,分析了电路在转换发生时电路结构参数和负载整流特性的关系,提出了一种能在瞬间提供大电流的转换速率加强电路,达到了在负载电流从800mA到10mA跳变时,输出电压的跳变量控制在60mY以内,并且最长输出电压恢复时间在500μs以内.芯片采用CSMC公司的0.6μm CMOS数模混合信号工艺设计,并经过流片和测试,测试结果验证了设计方案.