（推薦）第二章--X線發(fā)生裝置

1、湖北科技學(xué)院 李義兵,醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué),第二章 X線發(fā)生裝置,2,重點(diǎn)難點(diǎn),本章重要知識(shí)點(diǎn)和難點(diǎn) 1X線管及各構(gòu)成部分的作用、結(jié)構(gòu) 2X線管的特性 3高壓發(fā)生器的作用、結(jié)構(gòu)與各高壓 部件的作用 4控制臺(tái)的作用與電路基本構(gòu)成,3,醫(yī)用X線機(jī)分為診斷用X線機(jī)和治療用X線機(jī) 診斷用X線機(jī)由X線發(fā)生裝置（也稱為主機(jī)）和外圍裝置組成。主機(jī)由X線管裝置、高壓發(fā)生裝置、控制裝置構(gòu)成。能產(chǎn)生X線并控制X線的穿透能力、輻射強(qiáng)度和曝光時(shí)間。 本章主要介紹主機(jī)（X線管、高壓發(fā)生裝置、控制裝置）。,第一節(jié) X線管,5,第一節(jié) X線管,X線管是X線機(jī)的核心部件 作用：將電能轉(zhuǎn)化為X線 發(fā)展：固定陽(yáng)極X線管 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管

2、 特殊X線管,6,第一節(jié) X線管,一、固定陽(yáng)極X線管 （一）結(jié)構(gòu)：由陽(yáng)極、陰極和玻璃殼三部分組成,7,第一節(jié) X線管,一、固定陽(yáng)極X線管 固定陽(yáng)極X線管的陽(yáng)極結(jié)構(gòu),8,第一節(jié) X線管,一、固定陽(yáng)極X線管 固定陽(yáng)極X線管的陰極結(jié)構(gòu),9,第一節(jié) X線管,一、固定陽(yáng)極X線管 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低。 在小型X線機(jī)、治療X線機(jī)（陽(yáng)極油循環(huán)冷卻）等裝置中仍被采用。 缺點(diǎn)：焦點(diǎn)尺寸大、瞬時(shí)負(fù)載功率小。 目前，在醫(yī)用診斷X線機(jī)中，固定陽(yáng)極X線管已多被旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管取代。,10,第一節(jié) X線管,一、固定陽(yáng)極X線管 （二）X線管的焦點(diǎn) 實(shí)際焦點(diǎn)是指靶面瞬間承受高速運(yùn)動(dòng)電子束的轟擊面積。呈細(xì)長(zhǎng)方形，也稱為線焦點(diǎn)。

3、 實(shí)際焦點(diǎn)的寬度，主要取決于聚焦罩的形狀、寬度和深度。實(shí)際焦點(diǎn)越大，X線管的容量就越大，曝光時(shí)間就可以縮短。,11,第一節(jié) X線管,一、固定陽(yáng)極X線管-X線管的焦點(diǎn) 有效焦點(diǎn)是指實(shí)際焦點(diǎn)在X線投照方向上的投影。它對(duì)影像的清晰度影響很大，也稱為作用焦點(diǎn)。因有效焦點(diǎn)在不同X線投照方向上的大小、形狀是不同的，故常用有效焦點(diǎn)的標(biāo)稱值來描述焦點(diǎn)的大小。 標(biāo)稱焦點(diǎn)是指實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于X線管長(zhǎng)軸方向的投影。 X線管特性參數(shù)表中標(biāo)注的焦點(diǎn)為標(biāo)稱焦點(diǎn)。,12,第一節(jié) X線管,一、固定陽(yáng)極X線管-X線管的焦點(diǎn)。,13,第一節(jié) X線管,二、旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管 結(jié)構(gòu)：陽(yáng)極、陰極和玻璃殼,14,第一節(jié) X線管,二、旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極

4、X線管 解決了提高功率和縮小焦點(diǎn)之間的矛盾,15,第一節(jié) X線管,二、旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管 陽(yáng)極結(jié)構(gòu),16,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-金屬陶瓷大功率X線管,17,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-陶瓷絕緣X線管 解決了普通X線管大功率使用時(shí)會(huì)因玻璃殼擊穿而損壞的問題,18,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-三極X線管 在普通X線管的陽(yáng)極與陰極之間加了一個(gè)控制柵極，故又稱為柵控X線管。 陰極結(jié)構(gòu),19,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-三極X線管 控制原理,20,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-三極X線管 特性 三極X線管的特性，不僅取決于燈絲加熱電流和管電壓，還取決于柵極電位的變化。三極X線管兼有高

5、壓開關(guān)管和X線管的作用。 1燈絲發(fā)射特性 2截止特性 3時(shí)間控制特性,21,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-軟X線管 當(dāng)對(duì)乳房等軟組織進(jìn)行X線攝影時(shí)，用普通X線管得不到滿意的攝影效果。 為提高X線影像的對(duì)比度，須使用大劑量的軟X線，為此一般使用軟X線管來產(chǎn)生軟X線。 軟X線管特點(diǎn)： X線輸出窗的固有過濾小； 在低管電壓時(shí)能產(chǎn)生較大的管電流； 焦點(diǎn)小。,22,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-CT用X線管 CT用X線管與一般X線機(jī)上使用的X線管結(jié)構(gòu)基本相同，也有固定陽(yáng)極X線管和旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管兩種。 安裝時(shí)，固定陽(yáng)極X線管的長(zhǎng)軸與探測(cè)器平行，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的長(zhǎng)軸與探測(cè)器垂直。,23,第一節(jié) X線管,

6、四、特性與參數(shù) X線管的特性與參數(shù)因X線管的型號(hào)不同而不同。 （一）特性 （二）電參數(shù) （三）構(gòu)造參數(shù)（略）,24,第一節(jié) X線管,四、特性與參數(shù) -陽(yáng)極特性曲線,25,第一節(jié) X線管,四、特性與參數(shù) -燈絲發(fā)射特性曲線,26,第一節(jié) X線管,四、特性與參數(shù) （二）電參數(shù) 1.燈絲加熱電壓 2.燈絲加熱電流 3.最高管電壓 4.最大管電流 5.最長(zhǎng)曝光時(shí)間 6.容量 7.標(biāo)稱功率 8.熱容量,27,第一節(jié) X線管,五、管套 X線管的管套是放置X線管的特殊容器，現(xiàn)代X線管的管套均為防電擊、防散射、油浸式，其結(jié)構(gòu)常隨用途不同而有所差別。 1固定陽(yáng)極X線管管套 2旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管管套 3組合機(jī)頭,28

7、,第一節(jié) X線管,五、管套 1固定陽(yáng)極X線管管套,29,第一節(jié) X線管,五、管套 2旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管管套,30,第一節(jié) X線管,五、管套 3組合機(jī)頭,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,32,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,作用 為X線管燈絲提供加熱電壓； 為X線管提供直流高壓； 如配有兩只或兩只以上X線管，還需切換X線管。,33,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,組成 由高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流器、高壓交換閘（配兩只或兩只以上X線管時(shí)用）、高壓插座等高壓元器件組成。 按要求組裝后置于方形或圓形鋼板制成的箱體內(nèi)。箱體內(nèi)灌注變壓器油，以加強(qiáng)各部件之間的絕緣和散熱，箱體應(yīng)接地，以防高壓電擊造成的危害。,34,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,35

8、,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,一、高壓變壓器 高壓變壓器是產(chǎn)生交流高壓的器件，為X線管提供高壓電能。 其工作原理與普通變壓器相同，但運(yùn)行狀態(tài)較為特殊。 它具有如下特點(diǎn)：次級(jí)輸出電壓高；設(shè)計(jì)容量可等于最高輸出容量的1/51/3；高壓變壓器次級(jí)中心點(diǎn)接地。,36,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,一、高壓變壓器 構(gòu)造 高壓變壓器由鐵芯、初級(jí)繞組、次級(jí)繞組、絕緣材料和固定件等組成。,高壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu),37,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,一、高壓變壓器,38,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-燈絲變壓器 燈絲變壓器是為X線管提供燈絲加熱電壓的降壓變壓器。 雙焦點(diǎn)X線管需配備兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同、規(guī)格不同的燈絲變壓器。 結(jié)構(gòu) 燈絲變壓器由鐵

9、芯、初級(jí)繞組和次級(jí)繞組成。,39,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-燈絲變壓器 1.結(jié)構(gòu),燈絲變壓器的結(jié)構(gòu),40,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-燈絲變壓器 2特點(diǎn) 燈絲變壓器的次級(jí)繞組與X線管的陰極相連，當(dāng)X線管工作時(shí)，燈絲變壓器次級(jí)繞組的電位與陰極負(fù)高壓等電位，這就要求燈絲變壓器初、次級(jí)間具有良好的絕緣，絕緣強(qiáng)度不能低于高壓變壓器最高輸出電壓的一半。,41,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓整流器 高壓整流器是一種將高壓變壓器次級(jí)輸出的交流高壓變?yōu)槊}動(dòng)直流高壓的電子元件。 高壓變壓器次級(jí)輸出的交流高壓，如果直接加到X線管兩端，正半周時(shí)，燈絲發(fā)射的電子能飛向陽(yáng)極，產(chǎn)生X線；負(fù)半周

10、時(shí)，陽(yáng)極比陰極電位低，燈絲發(fā)射的電子飛不到陽(yáng)極，X線管不輻射X線。這種利用X線管本身的整流作用整流的X線機(jī)稱為自整流X線機(jī)。,42,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓整流器 高壓硅堆,43,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓電纜 大、中型X線機(jī)的高壓發(fā)生器和X線管是分開組裝的，兩者之間通過兩根特制的電纜線連接在一起，即高壓電纜。 它的作用是將高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高壓輸送到X線管的兩端，同時(shí)把燈絲加熱電壓輸送到X線管的陰極。,44,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓電纜,45,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓插頭與插座 高壓插頭、插座是高壓電纜與X線管和高壓發(fā)生器的連接器件

11、。 為裝卸方便，并保證高壓絕緣，高壓電纜的兩端都裝上高壓插頭，而X線管頭和高壓發(fā)生器上都設(shè)有高壓插座，連接時(shí)只要將高壓插頭插入相應(yīng)的高壓插座內(nèi)即可。,46,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓插頭與插座,47,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓交換閘 部分診斷X線機(jī)，為適應(yīng)不同診斷工作的需要，有時(shí)配備兩只X線管。如：配有兩只X線管，一只用做透視和點(diǎn)片攝影，另一只用做攝影或特殊檢查。 由于兩只X線管共用一個(gè)控制臺(tái)和高壓發(fā)生器，同一時(shí)間內(nèi)只能允許一只X線管工作，因此必須經(jīng)過交換裝置以切換X線管，這種交換裝置稱為高壓交換閘。,48,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-變壓器油 變壓器油又稱

12、為絕緣油。它盛放在高壓發(fā)生器油箱和X線管管套內(nèi)，起絕緣和散熱作用。 主要特點(diǎn)： 絕緣強(qiáng)度（電介質(zhì)強(qiáng)度）高。變壓器油的絕緣強(qiáng)度一般應(yīng)達(dá)到30kV。X線管管套內(nèi)的變壓器油要求更高，應(yīng)達(dá)到40kV。 導(dǎo)熱系數(shù)高。 化學(xué)性能穩(wěn)定。,49,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-變壓器油 主要特點(diǎn)： 粘度低。 凝固點(diǎn)低。一般要求在-15 -45之間，變壓器油凝固點(diǎn)溫度即為油的標(biāo)號(hào)，如45號(hào)油其凝固點(diǎn)為-45。 顏色淺。一般為淺黃、暗紅或水白，透明無懸浮物。,第三節(jié) 控制臺(tái),51,第三節(jié) 控制臺(tái),1.三鈕制控制臺(tái)： 控制臺(tái)最初以實(shí)現(xiàn)X線管在曝光過程中的管電壓（kV）、管電流（mA）和曝光時(shí)間三個(gè)基本參量的控制

13、為主要任務(wù)，一般稱之為三鈕制控制臺(tái)。最短曝光時(shí)間約為0.020.04s。 2.二鈕制控制臺(tái)： 19501960年間出現(xiàn)了二鈕制控制臺(tái)，即在X線曝光前只預(yù)選kV值和代表X線總輻射量的mAs值。 3.單鈕制控制臺(tái)： 1970年以后出現(xiàn)了單鈕制控制臺(tái)，在曝光操作過程中，只需選定kV值，使X線曝光參量的調(diào)節(jié)和操作程序大為簡(jiǎn)化。,52,第三節(jié) 控制臺(tái),4.零鈕制控制臺(tái)：?jiǎn)吴o制控制臺(tái)出現(xiàn)不久，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在X線發(fā)生裝置的應(yīng)用，又出現(xiàn)了零鈕制控制臺(tái)。 按人體臟器分類，設(shè)置部位按鈕，攝影前，只需根據(jù)病人的胖瘦程度和被檢部位，按動(dòng)相應(yīng)的部位按鈕，便可從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中調(diào)出相應(yīng)的曝光條件程序，被檢部位的曝光參數(shù)即

14、自動(dòng)選定，使操作程序進(jìn)一步簡(jiǎn)化。為滿足攝影條件靈活搭配的需要，三鈕制控制臺(tái)仍被普遍使用。,53,第三節(jié) 控制臺(tái),一、對(duì)電路的基本要求 基本電路必須能夠滿足調(diào)控X線管所輻射X線的“質(zhì)”與“量”。 （1）可調(diào)管電流：能給X線管燈絲提供一個(gè)在規(guī)定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)的加熱電壓，以改變X線管燈絲的加熱溫度，達(dá)到控制X線輻射強(qiáng)度的目的。,54,第三節(jié) 控制臺(tái),一、對(duì)電路的基本要求 （2）可調(diào)管電壓：能給X線管提供一個(gè)很高且可以調(diào)節(jié)的管電壓，使X線管燈絲發(fā)射的熱電子高速運(yùn)動(dòng)以轟擊陽(yáng)極靶面產(chǎn)生X線，達(dá)到控制X線質(zhì)的目的。 （3）可調(diào)曝光時(shí)間：使供給X線管的高壓在選定的時(shí)間內(nèi)接通和切斷，以準(zhǔn)確控制X線的發(fā)生時(shí)間。,

15、55,第三節(jié) 控制臺(tái),二、基本電路 基本電路一般應(yīng)由下列四個(gè)單元電路構(gòu)成。 （1）電源電路：它是為自耦變壓器輸送電能的電路。 （2）X線管燈絲加熱電路：它是為X線管燈絲輸送加熱電源的電路。 （3）高壓發(fā)生電路：它是將自耦變壓器供給的低電壓轉(zhuǎn)化為直流高電壓輸送到X線管兩極的電路。,56,第三節(jié) 控制臺(tái),二、基本電路 （4）控制電路：它是控制X線發(fā)生和停止，以及與此相關(guān)的各種電路所構(gòu)成的電路。 把上述四個(gè)單元的電路有機(jī)地組合在一起，就構(gòu)成整機(jī)電路。 它們之間既有各自的獨(dú)立性，又有相互制約性，任一單元電路發(fā)生故障，都將影響X線發(fā)生裝置的正常工作。,57,第三節(jié) 控制臺(tái),二、基本電路,58,第三節(jié) 控

16、制臺(tái),三、單元電路簡(jiǎn)介 （一）電源電路 電源電路是機(jī)器的總電源，是給自耦變壓器供電的電路。這個(gè)電路的機(jī)件體積較大，導(dǎo)線線徑較粗。主要元件有：電源接觸器、電源保險(xiǎn)絲、自耦變壓器、電源電壓補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置、指示儀表等。,59,第三節(jié) 控制臺(tái),三、單元電路簡(jiǎn)介 （二）X線管燈絲加熱電路 燈絲加熱電路是為X線管燈絲提供加熱電源的電路。因?yàn)樗蓪?shí)現(xiàn)管電流調(diào)節(jié)，所以又稱為mA調(diào)節(jié)電路。它分為燈絲初級(jí)電路和燈絲次級(jí)電路。燈絲次級(jí)電路與X線管的陰極燈絲相連。,60,第三節(jié) 控制臺(tái),三、單元電路簡(jiǎn)介 （二）X線管燈絲加熱電路的結(jié)構(gòu)模式,61,第三節(jié) 控制臺(tái),（三）高壓發(fā)生電路 1高壓初級(jí)電路 它是指由自耦變壓器輸出

17、線圈至高壓變壓器初級(jí)線圈所構(gòu)成的回路。 當(dāng)高壓變壓器初級(jí)得電時(shí)，次級(jí)即可產(chǎn)生交流高壓。 高壓初級(jí)電路包括管電壓調(diào)節(jié)、控制、預(yù)示及補(bǔ)償電路。,62,第三節(jié) 控制臺(tái),（三）高壓發(fā)生電路 2.高壓次級(jí)電路 它是指由高壓變壓器次級(jí)線圈至X線管兩極所構(gòu)成的回路。 該單元電路在小型X線機(jī)中，因X線管兼作高壓整流元件，故只有測(cè)定mA的mA表和安全保護(hù)裝置。 在大、中型X線機(jī)中，該電路設(shè)有將交流高壓整流為直流高壓的不同形式的整流電路、用來指示mA值的mA測(cè)量電路。,63,第三節(jié) 控制臺(tái),（四）控制電路 1限時(shí)電路 控制X線曝光時(shí)間的長(zhǎng)短，通過它能準(zhǔn)確地控制X線的照射量（mA一定時(shí)）。 目前，大中型X線機(jī)一般采

18、用電子限時(shí)電路。,64,第三節(jié) 控制臺(tái),（四）控制電路 1限時(shí)電路 在控制X線曝光時(shí)間的方法上，過去一般是將限時(shí)電路的控制接點(diǎn)串接在高壓接觸器的線圈電路中，用控制高壓接觸器的工作時(shí)間來達(dá)到控制曝光時(shí)間的目的。 由于所使用的交流接觸器本身的固有釋放延遲，使最短曝光時(shí)間受到限制。 目前，大中型X線發(fā)生裝置已廣泛使用晶閘管無觸點(diǎn)開關(guān)，代替常用的交流接觸器。這樣，可根據(jù)限時(shí)電路的信號(hào)，直接控制高壓的接入和關(guān)斷，能夠準(zhǔn)確、有效地做到零相位接入高壓，避免過電壓的產(chǎn)生。,65,第三節(jié) 控制臺(tái),（四）控制電路 2自動(dòng)曝光控時(shí)電路 自動(dòng)曝光控時(shí)電路是在X線通過被照物體后，以達(dá)到膠片上所需的感光劑量（即膠片密度）來決定曝光時(shí)間的；膠片感光劑量滿足后，自動(dòng)切斷高壓。為此，自動(dòng)曝光控時(shí)電路也叫做mAs限時(shí)電路。 自動(dòng)曝光控時(shí)電路分為光電管自動(dòng)曝光控時(shí)電路和電離室自動(dòng)曝光控時(shí)電路。,66,第三節(jié) 控制臺(tái),（四）控制電路 3旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極啟動(dòng)、延時(shí)與保護(hù)電路 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的功率是基于陽(yáng)極轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)的功率，如果在陽(yáng)極轉(zhuǎn)速尚未達(dá)到額定值時(shí)曝光，將會(huì)造成X線管的靶面熔化損壞。 使用旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的X線機(jī)均設(shè)有旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極啟動(dòng)、延時(shí)、保護(hù)電路。,67,第三節(jié) 控制臺(tái),（四）控制電路 4X線管安全保護(hù)電路 X線管的正確使用是保證X線管安