用于電子射線的電聚焦的電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高壓末級,具有第一和第二高壓連接端子和控制輸入端。該高壓末級具有多個放大器元件,它們與第一高壓連接端子串聯連接。此外,本發明涉及用于快速調節高壓信號的具有本發明的高壓末級的系統以及可快速調節的具有本發明的系統的高壓電源。
【背景技術】
[0002]在現代的X射線管中輻射位置和輻射質量通過磁場或者電場變化。迄今為可變的焦點大小和焦點位置多使用磁體系統并且借助電場阻擋電子射線。當這些電極還應該承擔磁體系統的功能時,需要能夠提供恒定的聚焦電壓和能夠快速改變的偏轉電壓的電源。
[0003]由于高的加速電壓而需要數千伏的偏轉電壓,該偏轉電壓不能用通常的對于每一輸出極性各具有一個晶體管的線性的晶體管末級建立。在這種情況下要求,該末級為在兩個方向上的射線偏轉提供雙極的電壓。為工作點調整,由于由此產生的損耗功率,在高電壓的情況下必須避免無功電流。該末級為電容性負載設計。
[0004]在現有技術中為產生偏轉電壓例如公知雙極電壓多倍級聯。然而具有電容器和二極管的級聯限制最大電流從而限制動力學特性。也應用低壓末級,它的輸出信號借助變壓器變換為高電壓。變壓器按照它的變比降落到低頻并且不能產生直流電壓。還公知雙極的高壓開關調節器,它的輸出信號被過濾。它具有一種殘余紋波,這在一些應用中產生干擾。
【發明內容】
[0005]因此本發明的任務在于,提供一種用于電子射線的電聚焦的高壓電源,它具有大的動力學特性、大的帶寬和輸出信號的高準確性。
[0006]該任務通過本發明的高壓末級以及本發明的用于快速調節高壓信號的系統和本發明的用于電聚焦電子射線的能夠快速調節的高壓電源以及根據本發明的用于運行所述系統的方法解決。
[0007]本發明的高壓末級具有第一高壓連接端子和多個第一放大器元件。這些第一放大器元件串聯并且與第一高壓連接端子連接。另外該高壓末級具有帶有一系列分壓器元件的分壓器鏈。該分壓器鏈與第一高壓連接端子連接。為進一步理解,下面從第一高壓連接端子開始對分壓器元件和放大器元件計數,并且用相應的索引η表示。沿分壓器鏈在各分壓器元件上在第一高壓連接端子和分壓器鏈的與該第一高壓連接端子隔開的末端之間施加電壓的情況下,取決于施加的電壓的極性和參考電位,存在具有索引X的單調上升或者下降的分電壓的序列。根據該數字約定,第一放大器元件η的信號輸入端如此與分壓器元件η處于第一信號連接中,使得在分壓器鏈上施加電壓時在第一放大器元件η的信號輸入端上的電壓相對于第一放大器元件η+1的信號輸入端上的電壓分別較小或者分別較大。換言之,放大器元件η的信號輸入端上的和放大器元件η+1的信號輸入端上的電壓的差分別具有相同的符號。
[0008]這樣分壓器元件上的電壓的單調序列以有利的方式為單個放大器元件如此產生參考電位,使得結合一種負反饋的自穩定的效應得到在放大器元件的序列上施加的電壓在放大器元件上的一種預定的分布。
[0009]放大器元件的串聯電路以有利的方式于是引起,在串聯電路上施加的電壓能夠有利地在各個放大器元件上分布。
[0010]本發明的用于快速調節高壓信號的系統以及具有本發明的系統的高壓源也具有本發明的高壓末級的優點。
[0011]在本發明的用于運行具有兩個串聯的高壓末級的系統的方法中調節器如此控制控制元件,使得兩個高壓末級中始終僅一個將電流從高壓源通過放大器元件傳導到高壓輸出端,在所述高壓輸出端上兩個高壓末級互相連接。
[0012]以這種方式有利地防止,電流從高壓源直接通過放大器元件流走和損耗功率升尚O
[0013]本發明的有利的擴展在從屬權利要求中說明。
[0014]在本發明的高壓末級的一種可能的實施方式中該高壓末級另外分別與放大器元件的信號輸出端串聯地具有一個或者多個部件,特別是電阻,其中如此選擇和設置部件,使得各放大器元件抵消在它的信號輸出端上的信號電平的變化。換句話說部件引起各第一放大器元件的負反饋。
[0015]放大器元件系列中的單個放大器元件的負反饋有利地負責,單個放大器元件內的偏差自身不放大,而是被均衡。由此通過建立在這些放大器元件上的電壓的穩定分布能夠防止放大器元件通過過大降落的電壓而過載和自損壞。
[0016]在一種可能的實施方式中本發明的高壓末級另外具有非線性元件和第二高壓連接端子,其中非線性元件與分壓器鏈串聯接入第一高壓連接端子和第二高壓連接端子之間。非線性元件在其上施加的電壓超過預先規定的閾值電壓的情況下導通電流,在低于時僅基本上不導通。基本上在本發明的意義上在這里規定,在低于閾值電壓的情況下的電流小于在高壓末級的符合規定的運行下通過分壓器鏈流動的電流的十分之一、百分之一或者千分之一。另外高壓末級具有控制元件,它的電阻能夠在高歐姆狀態和低歐姆狀態之間調整并且與多個第一放大器元件串聯接入第一高壓連接端子和第二高壓連接端子之間。第二信號連接在非線性元件和控制元件之間如此接入,使得在控制元件的高歐姆狀態下第一電流從分壓器鏈通過非線性元件向高壓輸出端流動并且在控制元件的低歐姆狀態下第二電流從分壓器鏈通過控制元件向第二高壓連接端子流動。這里在低歐姆狀態下第一電流不再通過非線性元件流動,而是通過控制元件流動,這通過在非線性元件上的電壓通過并聯的低歐姆的控制元件降落到閾值以下來實現。在這種情況下第一電流的大小也通過改變了的電壓而改變,因此它作為第二電流表示。
[0017]以有利的方式這使得通過第二信號連接,非線性元件和控制元件在控制元件的高歐姆狀態下還可以使得電流通過分壓器鏈流動并且使放大器元件的單個信號輸入端上的電壓保持穩定,另一方面在低歐姆的控制元件的情況下使得電流通過放大器元件流動并且還通過第二信號連接為與控制元件相鄰的放大器元件實現負反饋。
[0018]在本發明的高壓末級的一種可能的實施方式中第一放大器元件是金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)。
[0019]有利的是MOSFET的特征在于信號輸入端和信號輸出端之間的大的電阻,由此在阻斷的狀態下減小高壓末級的損耗功率。
[0020]在高壓末級的一種可以想到的實施方式中非線性元件是齊納二極管。
[0021]齊納二極管以簡單的方式實現在超過閾值電壓時變得導通的部件。
[0022]在高壓末級的一種可能的實施方式中控制元件是光耦合器。
[0023]光耦合器以安全和簡單的方式保證對控制器的電位分離并且能夠使得獨立于控制器的參考電位放置控制元件。
[0024]在本發明的用于快速調節高壓信號的系統的一種可選的實施方式中所述高壓輸出端是第一高壓末級的第二高壓連接端子。
[0025]通過高壓末級與用電器串聯,在本發明的系統的情況下在高壓分支中不產生那樣的電流,即該電流不能對輸出電流做出貢獻因此產生損失。
[0026]在本發明的系統的一種可能的實施方式中該系統具有第二高壓末級。第一高壓末級的第二高壓連接端子與高壓輸出端和第二高壓末級的第三高壓連接端子電氣連接,其在功能上相應于第一高壓末級的第一高壓連接端子。調節器還構造為,在第二控制信號輸出端上提供第二調節信號,其中第二高壓末級的控制元件與第二控制信號輸出端處于第四信號連接。
[0027]串聯的第二高壓末級以有利的方式使得能夠相對于在第一和第二高壓連接端子之間施加的電位雙極地控制高壓輸出端。在這種情況下當輸出電壓不變時以有利的方式在電容性負載的情況下把系統的損耗減到最小,因為在這種情況下兩個高壓末級的放大器元件被阻斷。
[0028]在用于運行所述系統的方法的一種實施方式中第一調節信號和/或第二調節信號的電平取決于額定信號和實際信號之間的差。
[0029]以這種方式例如能夠實現一種高壓信號的波動特別小的比例調節器。
[0030]在本發明的方法的另一種可能的實施方式中第一調節信號和/或第二調節信號的電平在第一預定值和第二預定值之間變化。在這種情況下在其間電平取第一值的第一持續時間和其間電平取第二值的第二持續時間之間的比例取決于額定信號和實際信號之間的差。
[0031]以這種方式例如能夠實現高壓末級的脈寬調制,其中以有利的方式控制高壓末級要么阻斷,要么導通,使得以有利的方式減小損耗功率。
【附圖說明】
[0032]本發明的上述特性、特征和優點以及如何實現它們的方式方法通過結合下面對關聯附圖詳細說明的實施例的說明能夠清楚地和明顯地理解。
[0033]附圖中:
[0034]圖1以功能塊表示本發明的能夠快速調節的高壓電源的示意圖;
[0035]圖2表示本發明的高壓末級的示意圖;