Notas de Aplicación – Generadores de Rayos-X

Fundamentos del generador de rayos X: optimización del tubo de rayos X:

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Los generadores y tubos de rayos X trabajan en conjunto para proporcionar el desempeño y confiabilidad que demandan las aplicaciones de hoy en día. Los generadores de rayos X de Spellman ofrecen a sus clientes sofisticación y flexibilidad para personalizar cómo el generador opera los tubos suministrados por los distintos fabricantes para cumplir con las metas específicas de su proyecto. Para aprovechar todo el potencial de los generadores de rayos X de Spellman es importante entender unas cuantas reglas fundamentales cuando realice al ajuste inicial de su generador para que pueda optimizar su desempeño y confiabilidad. Si tiene una pregunta específica comuníquese con los expertos al e-mail: asktheexperts@spellmanhv.com

Cómo igualar la configuración del generador y el tubo de rayos X:

  1. 1. Confirme las especificaciones:  antes de solicitar el generador de alto voltaje, tubo de rayos X o cable de alto voltaje, confirme que el voltaje y la corriente del filamento, y las especificaciones de la salida en kV y mA, cumplan con los requisitos del tubo de rayos X. Adicionalmente revise el diagrama de terminales del cable de alto voltaje y su longitud según las especificaciones del producto de Spellman High Voltage.
  2. 2. Defina el límite máximo del filamento:  una de las configuraciones más importantes es el ajuste del límite del filamento. El punto de ajuste del límite del filamento limita la corriente de salida máxima de la fuente de alimentación del mismo para proteger el filamento del tubo de rayos X. Este ajuste hará imposible al generador exceder este valor en cualquier circunstancia. Se debe ajustar a, o por debajo de, la especificación del fabricante del tubo de rayos X. Cuando se ajuste por debajo de la especificación máxima del tubo de rayos X, el límite del filamento debe ser un 10-15% más alto que la corriente de filamento requerida para lograr la corriente de emisión programada máxima (mA) al menor valor de kV. Recuerde, los valores máximos para el filamento son diferentes que los valores REQUERIDOS para la emisión. Ajustar a un 10-15% por encima de los valores de corriente de emisión necesarios proporciona un espacio de tolerancia al tope así como una mejor respuesta a transitorios. Pero siempre mantenga el nivel de límite a, o debajo de, la especificación de corriente máxima recomendada por el fabricante del filamento. Consulte el manual del usuario para más detalles.
  3. 3. Ajuste el tiempo en espera del filamento (precalentamiento):  la corriente en espera del filamento (mencionada como "precalentamiento de filamento" en algunas líneas de producto) es el suministro de corriente para el filamento del tubo de rayos X durante el tiempo en espera de las condiciones de los rayos X (alto voltaje apagado/rayos X desactivados). El punto de ajuste del precalentamiento del filamento es típicamente de alrededor de 1-2 A, pero se deberá consultar con el fabricante del tubo de rayos X. Es perfectamente correcto ajustar una corriente en espera a cero, si no se requiere de una rampa de emisión rápida..
  4. 4. Tiempos del programa de rampa::  si los kV y mA y los tiempos de rampa del filamento son programables en el producto que se encuentra utilizando, estos deben ajustarse con el tiempo de tolerancia más bajo para la aplicación con la que trabaja. Consulte los manuales específicos del producto para estas funciones o consulte con Spellman High Voltage.

Efectos de la longitud del cable en los filamentos:

Filamentos de CA:

Los filamentos de CA funcionan a alta frecuencia por lo que existe una dificultad potencial para bajar la potencia de un cable largo debido a su impedancia. Las unidades estándar están calibradas con una longitud de cable definida (por ejemplo, para la DXM es de 3 m) durante las pruebas de fábrica. Cambiar la longitud del cable de alto voltaje puede tener un efecto en la calibración de la corriente de filamento. Si tiene alguna preocupación con respecto la longitud del cable en su sistema, comuníquese con Spellman High Voltage.

Filamentos de CD:

Para los filamentos de CD se deben considerar las pérdidas de CD causadas por el cobre. El calibre del cable utilizado debe ser del tamaño que requiera la corriente. Las unidades estándar están calibradas con una longitud y calibre de cable específicos (por ejemplo la para DXM es de 3 m con cable de calibre 18).

Requisitos de voltaje del filamento:

Spellman utiliza regulación de corriente para el control del filamento. El voltaje necesario para el filamento del tubo de rayos X es simplemente un resultado de la ley de ohm; V=I*R. Si no está seguro de cuáles son los requisitos de voltaje y corriente del tubo de rayos X, consulte el fabricante del tubo o a Spellman High Voltage.

Respuesta del circuito en mA y cómo diseñamos los generadores de rayos X para que funcionen con la mayoría de tubos de rayos X.

No todos los tubos de rayos X tienen las mismas características de filamento. Distintas características de filamento requieren una respuesta de control diferente para proporcionar una salida de corriente de emisión estable. Nuestras unidades estándar tienen una respuesta de control de emisión diseñada para trabajar con muchos tubos de rayos X. Algunos tubos de rayos X caen fuera de esta categoría y requieren una compensación del circuito de emisión personalizada para asegurar una salida de emisión estable. Consulte con Spellman High Voltage acerca del tubo de rayos X en específico que se encuentre utilizando.

¿Desea una explicación de nuestros kV, mA y velocidades de rampa de filamento y el por qué?

Los productos estándar de Spellman están diseñados para utilizarse con una amplia variedad de tubos de rayos X y aplicaciones. Debido a que algunas aplicaciones requieren tiempos de elevación más rápidos (menos de 2 segundos) y para otras aplicaciones se prefieren tiempos de elevación más lentos, las rampas de los productos estándar están ajustadas por defecto a velocidades que cumplirán con la mayoría de los requisitos y aplicaciones. Por ejemplo, la DXM tiene por defecto una rampa de kV de 5 segundos y una rampa de filamento de 2.5 segundos, pero pueden ajustarse. Consulte con el fabricante del tubo de rayos X los requisitos para la especificación de tiempo de rampa para el tubo de rayos X que se encuentre utilizando específicamente.

Por supuesto, podemos personalizar y desacelerar las rampas, pero, ¿por qué no hacer que las rampas de los productos estándar sean lo más bajas posibles?

Algunas aplicaciones requieren tiempos de elevación más rápidos (menos de 2 segundos) y para otras aplicaciones se prefieren tiempos de elevación más lentos. Las rampas de los productos estándar están ajustadas por defecto a velocidades que cumplirán con la mayoría de los requisitos y aplicaciones. Consulte con Spellman High Voltage acerca de la personalización de las velocidades de rampa que cumplan con su aplicación.
Los tiempos de rampa de kV más lentos pueden ser mejores para los tubos de rayos X, permitiendo una distribución de voltaje controlada a lo largo del tubo. Algunas rampas de filamento y mA pueden minimizar el esfuerzo del filamento de tubo de rayos X. Consulte al fabricante del tubo de rayos X acerca de la rampa recomendada para su tubo.

Recuerde, un tubo de rayos X es un dispositivo con vida útil limitada. Se degrada con el tiempo conforme el filamento se evapora. Entre mayor sea la corriente más rápida será la evaporación, y por ende, la vida del tubo será más corta. Entre más lentamente se apliquen los cambios de voltaje y corriente al filamento, menor será el esfuerzo y mayor la vida útil.

Ejemplo de tiempo de rampa más rápido:

Punto de ajuste del límite del filamento: 3.6 A
Punto de ajuste del precalentamiento: 0.0 A
CH1 (AMARILLO): mA del monitoreo de la corriente del tubo
CH2 (VERDE): monitor de kV (tiempo de rampa de 1 segundo)
CH3 (PURPLE) Filament Current Monitor (750ms ramp time to 3.6A filament limit)
CH3 (MORADO): monitor de corriente del filamento (tiempo de rampa de 750 ms hasta el límite del filamento de 3.6 A)
CH4 (AZUL): mA de rampa de programa (1 segundo de tiempo de rampa después un periodo de pausa de 1 segundo hasta el 5% del valor programado de mA)

 

Como puede ver en la forma de onda mostrada anteriormente la secuencia de rampa más rápida no permite el tiempo suficiente para que el filamento del tubo de rayos X logre la temperatura requerida para la corriente de emisión antes de que inicie la rampa de mA. Eso causa que la corriente del filamento haga rampa hasta el límite máximo del filamento y permanezca en ese nivel por varios segundos mientras que el filamento alcanza la temperatura requerida para la corriente de emisión solicitada. La elevación de la corriente en mA no es controlada por la rampa de mA y por consecuencia puede haber un ligero excedente.

Ejemplo de tiempo de rampa más lento:

Punto de ajuste del límite del filamento: 3.6 A
Punto de ajuste del precalentamiento: 0.0 A
CH1 (AMARILLO): mA del monitoreo de la corriente del tubo
CH2 (VERDE): monitor de kV (tiempo de rampa de 10 segundo)
CH3 (MORADO): monitor de corriente del filamento (tiempo de rampa de 22 segundos hasta el límite del filamento de 3.6 A)
CH4 (AZUL): mA de rampa de programa (5 segundos de tiempo de rampa después un periodo de pausa de 30 segundos hasta el 5% del valor programado de mA)

 

Como puede ver en la forma de onda mostrada anteriormente, al completar la rampa de kV el programa de mA pasa a 5% del valor de mA programado. Al mismo tiempo el filamento lentamente hace rampa hacia arriba permitiendo que la regulación de mA tome el control. Después de que la regulación de mA toma el control y estabiliza, los mA hacen rampa hacia el valor final del programa sin pasarse. Tenga en cuenta que la corriente del filamento nunca llega hasta el punto de ajuste máximo del límite del filamento de 3.6 A.

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