Оборудование для контроля анодного тока при высоковольтной тренировке в производстве рентгеновских приборов

• Автор: Перес Васкес Нельсон Отониель
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Введение
1. Измерение анодного тока рентгеновских трубок при их тренировке и испытаниях цели, применяемые технические решения и возникающие проблемы

1.1. Тренировка рентгеновских трубок е необходимость и сопутствующие ей процессы

1.2. Высоковольтные установки применяемые для тренировки рентгеновских трубок и роль измерений тока при тренировке

1.2.1. Трехфазная мостовая схема выпрямления

1.2.2. Схемы удвоения и учетверения напряжения

Выводы
2. Выбор метода измерения тока в цепях высокого напряжения и способа передачи сигнала, пропорционального току, из цепи высокого напряжения на пульт оператора

2.1. Контроль тока с применением импульсного трансформатора

2.2. Измерение тока индукционными методами

2.3. Гальваномагнитный и магниторезистивный методы

2.4. Датчики тока на основе магнитооптического эффекта Фарадея
2.5. Измерение тока с помощью резистивного шунта с автономной схемой преобразования и передачи данных но каналу с высокой электрической изоляцией
Выводы
3. Влияние ионизирующих излучении на свойства электронных компонентов
3.1. Влияние ионизирующих излучений на пассивные элементы и на
полупроводники
3.2. Влияние ионизирующих излучений на свойства биполярных и полевых транзисторов
3.3. Влияние ионизирующих излучений на работу цифровых и логических интегральных схем
3.4. Влияние ионизирующих излучений на работу операционных усилителей
Выводы
4. Разработка и исследование импульсного амперметра с аналоговым преобразованием тока в оптическим сигнал
4.1. Постановка задачи
4.2. Преобразователь напряжениенапряжение с оптоволоконной развязкой волстрон
4.3. Выбор источника оптического излучения для волстрона
4.4. Выбор фотоприемников цепи обратной связи и канала данных
4.5. Выбор оптоволокна для канала связи
4.6. Разработка принципиальной электрической схемы импульсного амперметра и алгоритма его работы
4.6.1 Моделирование и исследование динамических характеристик преобразователя импульсов тока в импульсы пропорционального по интенсивности оптического излучения
4.6.2 Разработка схемы и алгоритма работы блока приема оптических сигналов и обработки информации
4.7. Результаты промышленной эксплуатации экспериментальных образцов высоковольтного импульсного миллиамперметра
4.8 Пути модернизации импульсного миллиамперметра
Выводы
5. Разработка и исследование цифрового микроамперметра для измерений токов утечки и анодного тока рентгеновских трубок с ускоряющим напряжением до 0 кВ
5.1. Постановка задачи
5.2. Разработка структурной схемы микроамперметра и алгоритма его работы
5.3. Алгоритм работы прибора
5.4. Разработка устройства радиационной защиты измерительного преобразователя
5.5. Исследование передаточной характеристики цифрового микроамперметра
5.6. Результаты промышленной эксплуатации двух экспериментальных образцов высоковольтного микроамперметра
Выводы
Заключение Список литературы
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АЦП Аналогоцифровой преобразователь
БИС Большая интегральная схема
БТ Биполярный транзистор
ВПР Время потеря работоспособности
ЕМР Единица младшего разряда
ИИ Ионизирующее излучение
ИК Инфракрасный
ИС Интегральная схема
ИР Ионизационная реакция
МК Микроконтроллер
ОЗУ Оперативное запоминающее устройство
оос Отрицательная обратная связь
ОУ Операционный усилитель
пп Полупроводник
РИ Рентгеновское излучение
РТ Рентгеновская трубка
сд Светоизлучающий диод
ФД Фотодиод
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Обоснована расчетом и подтверждена экспериментально возможность продолжительной свыше часов работы микроэлектронных КМОП приборов высокой степени интеграции в условиях жесткого рентгеновского излучения со средней энергией квантов до 0 кэВ при помещении электронных элементов в корпус из стали и свинца с толщиной стенок 0,5 мм и 5,0 6,0 мм, соответственно. В рамках Договора на передачу научнотехнической продукции ЭПУ 8 от г. ЗАО Светлана рентген 2 импульсных амперметра с оптической аналоговой передачей сигналов, пропорциональных току, по оптоволоконной линии из цепи с потенциалом относительно земли до 0 кВ. В рамках Договора на передачу научнотехнической продукции ЭПУ 3 от г. А до мА, имеющие счетчики количества разрядов в тренируемой РТ, находящейся под потенциалом относительно земли до 0 кВ. Научнопрактическая конференция Проблемы прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий, г. Научнотехнические конференции, посвященные Дню радио, , , гг. Научнотехнические конференции профессорскопреподавательского состава СПбГЭТУ, и гг. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 4 статьи в научнотехнических журналах, в том числе 1 статья, входящая в Перечень ведущих рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК, 3 статьи в других изданиях, 4 доклада на российских научнотехнических конференциях. Диссертационная работа состоит из 5 глав, введения и заключения. Она содержит 6 страниц машинописного текста, рисунков и таблиц. Список литературы насчитывает наименования, включая ссылки на ресурсы интернет. Многие годы для измерений токов и напряжений в испытательных технологических установках в производстве рентгеновских трубок используются статические киловольтметры и стрелочные измерительные приборы. Такой способ измерений возможен только при статических испытаниях рентгеновских приборов. Мощные рентгеновские приборы имеют, как правило, заземленный искусственно охлаждаемый анод. Катод таких приборов находится иод высоким напряжением. Из соображений электрической безопасности соединение анодного узла с заземлением выполняется так, что невозможно организовать разрыв анодной цепи для подключения измерительного прибора. В результате, приборы для измерений тока устанавливают в цепи высокого напряжения. При этом прибор вынужден находиться внутри испытательной камеры, где он подвергается воздействию сильного электромагнитного поля, а так же мощного рентгеновского излучения. Установка необходимого значения тока или его измерение сопряжены для оператора с определенными трудностями, так как приходится наблюдать показания приборов на значительном удалении от них через защитное окно из свинцового стекла. Еще одна проблема, возникающая при испытаниях рентгеновских приборов, заключается в том, что контролю подлежат токи от токов утечки рентгеновских трубок, порядка микроампера, до рабочих значений, доходящих до десятков миллиампер. Это вынуждало устанавливать в цепи высокого напряжения несколько измерительных приборов с разными диапазонами измерений каждый из которых подключается к измерительной цепи с помощью реле, изолированных на полное напряжение рис. Длительность импульсов тока в этих приборах может изменяться от сотых долей секунды до единиц секунд. Даже самые современные стрелочные амперметры не позволяют произвести необходимые измерения. Между тем, производство импульсных рентгеновских приборов неуклонно растет. Преимущества импульсного режима неоспоримы как с позиций радиационной безопасности персонала, так и со стороны метрологических возможностей рентгенодиагностики и просвечивающей рентгенографии. Рис. Исходя из сложившейся в рентгеновском производстве ситуации, назрела задача создания новых приборов для измерений постоянного и импульсного тока в цепях высокого напряжения. При этом необходимо искать решение исходя из того, что современные технологии требуют получения информации в цифровом виде. Это открывает широкие возможности для обработки и документирования результатов измерений и создает также более благоприятные условия для работы оператора.