CN105307370A - 基于以太网控制的微焦点x射线源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于以太网控制的微焦点X射线源装置。整个装置主要由微焦点管头、高压发生器、管头控制子***装置及计算机等部分构成。其中管头控制子***装置通过两块电路板实现其整体功能，在这里分别称为聚焦板和接口板。高压发生器由高压坦克、电源逆变器和高压CPU板构成。计算机通过路由器分别连接到高压CPU板和聚焦板。高压CPU板对微焦点射线管内的灯丝电流、栅压以及管电压进行控制。聚焦板一方面使打在阳极靶上的电子束进行聚焦，另一方面控制涡轮泵、隔膜泵和电磁阀。本发明的有益效果是：网络化控制、提高可操作性、高度集成化、可用于连续工作条件下。

Description

基于以太网控制的微焦点X射线源装置

技术领域

本发明涉及到一种基于以太网控制的微焦点X射线源装置，具体说是各部分之间通信都是基于以太网进行控制连接的微焦点X射线源装置。

背景技术

模拟闭环、数字闭环是电子设计中应用广泛、使用最重要的电路，主要应用场合对输出信号进行采样后反馈给单片机实时处理，从而对输出信号实现更精准的控制。其中模拟闭环部分主要器件为功率放大器，数字闭环部分为数字闭环PID控制。目前现有微焦点X射线源等装置均采用的是模拟闭环技术，这种传统的技术在实际应用中存在质量不高，可靠性能差等缺陷，而且这种技术装置对***的诊断和***故障排除处理十分困难。本微焦点X射线发生装置采用数字闭环控制技术。具有高的***质量，具有更高的可靠性得，对故障的诊断和排除也大大加强。

发明内容

针对现有基于模拟闭环技术的微焦点X射线源装置存在的缺陷，本发明提供一种基于以太网控制的微焦点X射线源装置，实现当今网络化时代的进程。

本发明提供了一种通过以太网控制的微焦点X射线源装置，包括微焦点管头、高压发生器、管头控制子***装置以及计算机。整套微焦点***通过以太网进行控制。所述的微焦点管头通过高压电缆连接到高压发生器。微焦点管头主要由射线管，涡轮泵12，隔膜泵15，真空计11，电磁阀16组成。所述管头控制子***主要由管头控制电路和管头接口电路构成，管头控制电路主要由电磁聚焦板、电磁偏转模块、涡轮泵控制模块、数据采样模块，CPU和以太网口组成。管头接口电路是管头控制电路与微焦点管头之间连接的通道。管头控制电路通过管头接口电路与微焦点射线管、涡轮泵12、电磁阀16、真空计11相连。管头控制电路采用了二阶曲线插补算法对电流信号进行处理，使电子束变得足够细。所述偏转模块主要目的是校正电子束的聚焦方向，所述的涡轮泵控制模块控制涡轮泵12与隔膜泵15及电磁阀16。数据采样模块对射线管内的靶电流、真空度及各个线圈电压等进行实时采样。

作为本发明的进一步改进，所述管头控制子***与高压发生器通过以太网连接到计算机，计算机通过微焦点X射线控制软件对整套微焦点***进行控制。管头控制子***装置接收计算机通过以太网口发送的命令，控制涡轮泵12的工作状态，所述高压发生器对管头电流、管头电压、管头灯丝电流，管头栅极电压等进行实时控制和监测。

作为本发明的进一步改进，所述管头控制子***装置先经过栅极孔使电子束变细，再经过X,Y轴偏转线圈校正电子束的聚焦方向，再经过磁聚焦电路使电子束聚焦成一个直径5um的点，打在阳极靶上，产生X射线。

作为本发明的进一步改进，所述聚焦板输入AC22V,整流为DC30V,再经过大功率运放，输出3路高精度电流源，分别控制聚焦和偏转线圈。为保证控制精度，聚焦板同时采用模拟闭环与数字闭环2种控制方式，对聚焦和偏转电流进行实时修正。所述数字PID闭环控制主要由PID算法和***电路组成，PID控制***的输出信号能随着控制对象的状态及时进行调整，使保持状态稳定。高压发生器的灯丝电流控制、栅压控制、聚焦电流都用到了数字PID闭环控制。算法采用二阶曲线插补的方法对各参数进行处理。

本发明的有益效果是：本发明克服了现有技术的不足和缺陷，摒弃了以往的I/O口控制，全部实现基于网络化的以太网控制。本微焦点X射线源装置具有聚焦效果好、网络化控制、可操作性强、集成度高、兼容性强、可用于连续工作环境下，可广泛应用于X射线无损检测领域，具有广阔的发展空间。

附图说明：

图1以太网控制的微焦点X射线源装置组成连接图

图2以太网控制的微焦点X射线源装置结构图

图3以太网控制的微焦点X射线源装置结构图左视图

图中：1.外壳，2.靶，3.接口板，4.高压套筒，5.电缆法兰，6.电子透镜，7.电磁透镜，8.网口，9.接口1，10.接口2，11.真空计，12.涡轮泵，13.真空计接口，14.涡轮泵控制器接口，15.隔膜泵，16.电磁阀，17.接口3，18.接口4，19栅极孔，20.接口五，21.气管接头。

具体实施方式：

下面结合附图说明对本发明进一步说明。

一种基于以太网控制的微焦点X射线源装置，如图1至图3所示，图1主要介绍了微焦点X射线源装置主要包含部分，图2是微焦点管子及相应附件的主视图，图3对应的是左视图。

如图1至图3所示，计算机通过一根网线连接到路由器，路由器分别通过网口连接高压发生器中的CPU板、聚焦板和接口板3上的网口8。聚焦板接收计算机通过网口发送的命令控制涡轮泵12工作状态。

如图1至图3所示，高压发生器由高压坦克、电源逆变器及高压CPU板构成。高压CPU板通过以太网口连接到路由器，对X射线管的栅极电压、灯丝电流、管电流、管电压进行设定与闭环控制。

如图1至图3所示，微焦点管头包括微焦点射线管、涡轮泵12、隔膜泵15、真空计11与电磁阀16。计算机通过网口连接到聚焦板，聚焦板连线到接口板3上的接口一9，涡轮泵的控制器接口14连接到接口板上的接口二10，实现聚焦板对涡轮泵12的控制，涡轮泵12的气管接头21连接隔膜泵15对隔膜泵15进行控制。真空计接口13连接到接口板的接口五20，电磁阀16连接到接口板的接口五20，聚焦板通过接口板3的接口一对真空计11和电磁阀16控制。微焦点管头的接口三17连接到接口板14的接口五，实现聚焦板对射线管的靶电流和真空度的采样。

如图1至图3所示，所述管头控制子***装置主要由管头控制电路和管头接口电路构成。管头控制子***装置一方面通过接口板3与涡轮泵12控制器进行通讯，另一方面对管头控制子***进行控制。

接口板3是管头控制电路与微焦点管头之间连接的通道。

如图1至图3所示，所述管头控制子***装置，灯丝发出的电子先经过栅极孔19，高压CPU板对栅极电压进行调整，使灯丝电子束变细，经过电子透镜6电场聚焦，再经过电磁透镜7磁场聚焦，最后使电子束刚好打在阳极靶上，形成尺寸为5um的焦点。

如图1至图3所示，聚焦板输入AC22V，通过整流桥整流成30V,再通过大功率线性运放来控制电磁透镜7中聚焦线圈和电子透镜6中偏转线圈。

如图1至图3所示，所述高压发生器输入220V交流，输出160KV直流。

本发明提供的基于以太网控制的微焦点x射线源装置，最大的特点是通过以太网总线，将管头控制子***的功能集中在两块线路板上，通过高压CPU板的网口实现与高压发生器之间的通讯，达到了模块化与网络化双重优势，使用起来更加方便，且可用于连续工作条件下。

Claims (6)

1.基于以太网控制的微焦点X射线源装置，其特征在于：包括微焦点管头、高压发生器、管头控制子***装置以及计算机，整套微焦点***通过以太网进行控制，所述的微焦点管头通过高压电缆连接到高压发生器，高压发生器由高压坦克，电源逆变器和高压CPU板构成，高压CPU板通过以太网口连接到路由器，对X射线管的栅极电压、灯丝电流、管电流、管电压进行设定与闭环控制，所述管头控制子***主要由管头控制电路和管头接口电路构成。

2.根据权利要求1所述的基于以太网控制的微焦点X射线源装置，其特征在于：管头控制子***装置、高压发生器通过以太网口连接到计算机。

3.根据权利要求1所述：管头控制子***装置，灯丝发出的电子先经过栅极孔（19），高压CPU板对栅极电压进行调整，使灯丝电子束变细，经过电子透镜（6）电场聚焦，再经过电磁透镜（7）磁场聚焦，最后使电子束刚好打在阳极靶上，形成尺寸为5um的焦点。

4.根据权利要求1所述：高压发生器的灯丝电流控制、栅压控制、聚焦电流都用到了数字PID闭环控制，算法采用二阶曲线插补的方法对各参数进行处理。

5.根据权利要求1所述，计算机通过网口连接到聚焦板，聚焦板连线到接口板（3）上的接口一（9），涡轮泵的控制器接口（14）连接到接口板上的接口二（10），实现聚焦板对涡轮泵（12）的控制，涡轮泵（12）的气管接头（21）连接隔膜泵（15）对隔膜泵（15）进行控制，真空计接口（13）连接到接口板的接口五（20），电磁阀（16）连接到接口板的接口五（20），聚焦板通过接口板（3）的接口一对真空计（11）和电磁阀（16）控制，微焦点管头的接口三（17）连接到接口板的接口五，实现聚焦板对射线管的靶电流和真空度的采样。

6.根据权利要求1所述：聚焦板输入AC22V，通过整流桥整流成30V,再通过大功率线性运放来控制电磁透镜7中聚焦线圈和电子透镜6中偏转线圈。