基于冷陰極X射線源的快速成像驅(qū)動(dòng)電路研究.pdf

1、X射線成像是重要的醫(yī)學(xué)診斷和治療技術(shù)之一。在X射線斷層掃描以及對(duì)動(dòng)態(tài)器官的成像中，需要X射線源提供高強(qiáng)度的脈沖X射線。傳統(tǒng)的熱陰極X射線源采用電子受熱發(fā)射模式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電子束的快速開(kāi)關(guān)，需要外加機(jī)械快門(mén)或電子快門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速成像，X射線的利用率低，被診斷對(duì)象接受的X射線輻射劑量大。
　　針對(duì)熱陰極電子源無(wú)法實(shí)現(xiàn)電子束的快速調(diào)制這一技術(shù)障礙，本文研究了基于石墨烯復(fù)合柵網(wǎng)碳納米管作為場(chǎng)發(fā)射電子源的冷陰極X射線管，設(shè)計(jì)了脈沖高壓發(fā)生電路調(diào)

2、制場(chǎng)發(fā)射電子束，搭建了基于影像增強(qiáng)器的冷陰極X射線源快速成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)物體和動(dòng)態(tài)物體的快速脈沖成像。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，分析研究了場(chǎng)發(fā)射原理和冷陰極X射線管的工作特性，以課題組設(shè)計(jì)制作的石墨烯復(fù)合柵網(wǎng)碳納米管冷陰極X射線管作為發(fā)射源，分析其構(gòu)成組件及其X射線發(fā)射性能。
　　然后，設(shè)計(jì)并制作了基于IGBT串聯(lián)的冷陰極X射線管柵極同步驅(qū)動(dòng)電路，該電路以FPGA為脈沖信號(hào)源產(chǎn)生1ms～1s脈寬可調(diào)的短脈沖，以光

3、纖收發(fā)器HFBR-1521/2521實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的同步，以IXDI414PI驅(qū)動(dòng)器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)隔離驅(qū)動(dòng)電路，最終設(shè)計(jì)了以5只IXGH10N170串聯(lián)的IGBT均壓電路，該電路耐壓值為6kV，可以產(chǎn)生脈寬1ms～1s、幅值0～6kV的高壓脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
　　在此基礎(chǔ)上，借助實(shí)驗(yàn)室的X射線機(jī)、影像增強(qiáng)器系統(tǒng)搭建了冷陰極X射線源快速成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)靜態(tài)物體和動(dòng)態(tài)物體的快速成像，并且通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的成像效果分析論證了驅(qū)動(dòng)信號(hào)與成像效果之間的