X線機(jī)結(jié)構(gòu)和原理課件

1、 X線機(jī)結(jié)構(gòu)和原理 X線發(fā)生原理及其基本認(rèn)識 一、高速電子與陽極靶面的相互作用 X線是在高度真空的X線管中產(chǎn)生的。更確切地說，是高速電子與陽極靶面相互作用的結(jié)果。所以分析這種作用對認(rèn)識X線產(chǎn)生的原理是十分重要的。 高速電子與靶面物質(zhì)相互作用是很復(fù)雜的。一般來說，高速電子在失去其全部動能而變成自由電子之前要穿過很多原子間隙，經(jīng)過很多次碰撞，發(fā)生多種作用的物理過程。例如，一個(gè)1兆電子伏特的高速電子在被阻止之前，會遭受一萬次碰撞，每一次碰撞后，電子損失部分能量，而且往往還要改變運(yùn)動方向，所以電子在物質(zhì)中的徑跡是十分曲折的。 從能量轉(zhuǎn)換角度來看，高速電子的能量損失分為碰撞損失和輻射損失兩種情況。碰撞損

2、失是高速電子與原子外層電子相“碰撞”，使原子吸收能量處于激發(fā)態(tài)，這種能量損失將全部變?yōu)闊崃?，使陽極溫度迅速上升。高速電子動能的99左右都在碰撞損失中轉(zhuǎn)換為熱能， 這是最普遍的情形：輻射損失是高速電子與靶原子內(nèi)層電子或原子核相互作用的結(jié)果，以輻射X線光子的形式而損失能量，這部分能量大約占高速電子總動能的百分之零點(diǎn)幾?？梢娫赬線管中，X線能的轉(zhuǎn)換效率是很低的。 從作用的物理過程來說，高速電子與靶原子相互作用存在以下四個(gè)物理過程，電離、激發(fā)、彈性散射和韌致輻射。具體分析如下。 （）電離 原子的外層價(jià)電子或內(nèi)層電子在高速電子作用下完全脫離了原子軌道，使原子變成離子，稱為電離。高速電子的動能轉(zhuǎn)化為以下三

3、部分：一部分能量消耗在內(nèi)、外層電子的脫出功，這部分能量暫時(shí)“儲存”在原子內(nèi)，將伴隨著發(fā)射光學(xué)光譜（由外層電子軌道躍遷產(chǎn)生）和標(biāo)識X射線（由內(nèi)層電子軌道躍遷產(chǎn)生），以光能的形式釋放出來；另一部分轉(zhuǎn)化為二次電子（被擊出的軌道電子）的動能；第三部分轉(zhuǎn)化為出射電子的動能，出射電子以較低能量，并改變方向射出。然后與其它原子或原子核發(fā)生作用。 電離過程中向外發(fā)射的光譜有兩種：一種是由于價(jià)電子脫離原子軌道，離子結(jié)合自由電子變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的原子，在回到基態(tài)過程中發(fā)射出光學(xué)光譜。由于最外層電子軌道的能級差較小，這些光譜一般在紫外線、可見光和紅外線的波長范圍，不屬于X線。而且這部分光能幾乎全部被周圍原子所吸收，

4、轉(zhuǎn)化為熱運(yùn)動加快（固體中分子熱運(yùn)動的主要方式是在平衡位置附近作無規(guī)則的振動），伴隨著陽極溫度上升。另一種發(fā)射光譜是由于內(nèi)層電子脫離軌道，使原子處于激發(fā)態(tài)，通過內(nèi)層電子的能級躍遷而輻射標(biāo)識X線，這是構(gòu)成醫(yī)用 X線的成分之一。（二）激發(fā) 高速電子（或二次電子）撞擊原子外層電子，由于作用較弱，不足以使其電離、僅將其推入高能級的空殼層，使原子處于激發(fā)態(tài)，這種作用叫做激發(fā)。 入射電子的動能，一部分轉(zhuǎn)化為方向改變、速度變小的出射電子的動能；另一部分是被原子吸收的激發(fā)能。處在激發(fā)態(tài)的原子將發(fā)射光學(xué)光譜。這部分光能最終導(dǎo)致固體分子熱運(yùn)動加快、溫度上升、全部轉(zhuǎn)化為熱能。（三）彈性散射 高速電子受原子核電場的作用

5、而改變運(yùn)動方，但是能量不變，稱為彈性散射。 這種作用沒有光譜輻射，也沒有能量損失。由于陽極靶內(nèi)，物質(zhì)的密度很高，散射的距離很短，高速電子將很快在已改變的方向上與其它原子核或核外電子相遇，發(fā)生新的作用。 （四）韌致輻射 高速電子在原子核的電場作用下，速度突然變小時(shí)，它的一部分能量轉(zhuǎn)變成電磁波發(fā)射出來，這種情況叫韌致輻射。在韌致輻射中，人射電子的能量一部分轉(zhuǎn)化為輻射電磁波的能量h，其波長在X線范圍內(nèi)，在醫(yī)用X線中占有特別重要的地位；另一部分轉(zhuǎn)化為出射電子的動能，出射電子的方向?qū)l(fā)生改變。 韌致輻射具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：l韌致輻射是在核電場作用下的一種能量轉(zhuǎn)換形式，不能用經(jīng)典理論作簡單地解釋。2韌致輻射

6、所產(chǎn)生的X線是一束波長不等的連續(xù)光譜。這是由下面幾個(gè)原因造成的：一是加在X線管兩端的高壓通常是脈動直流電壓，使得到達(dá)陽極的各個(gè)高速電子的動能并不相等； 二是高速電子在進(jìn)入核電場作用前，通過電離或激發(fā)所失去的動能各不相等； 三是各個(gè)高速電子在原子核電場中被阻止的情形不一樣，離核越近，受核電場阻止作用越強(qiáng)，由動能轉(zhuǎn)換為光能的部分能量越多，輻射X線的波長越短，反之，波長就長。此外，核電場強(qiáng)度還隨原子序數(shù)不同而異。所以韌致輻射所形成的X線是一束隨靶元素不同而異的連續(xù)譜線。從以上四種作用的物理過程看出：高速電子與陽極靶原子“撞擊”的結(jié)果，產(chǎn)生兩種類型的光輻射。一種是波長在可見光、紅外線、紫外線附近的光學(xué)

7、光譜。另一種是X線。X線依其產(chǎn)生的機(jī)理不同，又有兩種成份，一種是高速電子與原子內(nèi)層電子作用所產(chǎn)生的標(biāo)明元素特性的標(biāo)識X線；另一種是高速電子與核電場作用所形成的韌致輻射，這是一束連續(xù)X線。 X線由于波長短、能量大，穿透作用強(qiáng)，將穿過X線管壁、油層、窗口、濾過板而射向人體，用作治療或診斷。光學(xué)光譜則波長長，光子能量小，則全部被周圍原子和管壁、油層所吸收，使原子的熱運(yùn)動加快，溫度上升。從能量轉(zhuǎn)換角度上看，高速電子總能量的99將轉(zhuǎn)換為熱能，而僅有大約百分之零點(diǎn)兒的能量轉(zhuǎn)換為有用的X線。 （二）X線的特性 X線除了上述的共性以外，由于其波長短，光子能量大，具有其它電磁波不具有的一系列特殊性質(zhì)。醫(yī)學(xué)上正是

8、利用X線的這些個(gè)性來為人類的健康服務(wù)，或作診斷或作治療。 1物理效應(yīng) （1）穿透作用：穿透作用是指X線通過物質(zhì)時(shí)不被吸收的本領(lǐng)。X線穿透性固然與X線波長有關(guān)，即波長越短，光子能量越大， 穿透物質(zhì)的能力越強(qiáng)；但在波長一定條件下，X線的穿透性就完全取決于被通過物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。一般高原子系數(shù)物質(zhì)，且結(jié)構(gòu)緊密，密度大時(shí)，該物質(zhì)吸收X線多，X線的穿透性差。所以從X線穿透物質(zhì)后的強(qiáng)度變化，就反映了物質(zhì)內(nèi)部密度差異，這正是X線透視和攝影的物理基礎(chǔ)。（2）電離作用：物質(zhì)受X線照射時(shí)，使核外電子脫離原子軌道，這種作用叫電離作用。在光電效應(yīng)和散射研究中，出現(xiàn)光電子和反沖電子脫離其原子的過程叫一次電離，這些光

9、電子或反沖電子在行進(jìn)中又和其它原子碰撞，使被擊原子逸出電子叫二次電離。在固體和液體中，電離后的正、負(fù)離子將很快復(fù)合，不易收集。但在氣體中的電離電荷卻很容易收集起來， 利用電離電荷的多少來測定X線的照射量，多種X線測量儀器正是根據(jù)這個(gè)原理制成的。由于電離作用，使氣體能夠?qū)щ姡荒承┪镔|(zhì)可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；在有機(jī)體內(nèi)可以誘發(fā)各種生物效應(yīng)。電離作用是X線損傷和治療的基礎(chǔ)。（3）熒光作用：有些物質(zhì)如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等，受X線照射后，由于電離或激發(fā)使原子處于激發(fā)狀態(tài)，回到基態(tài)過程中，由價(jià)電子的能級躍遷而輻射出可見光或紫外線光譜，這種光譜就是熒光，而X線使物質(zhì)發(fā)生熒光的作用叫熒光作用。 熒光強(qiáng)弱

10、取決于X線的強(qiáng)弱。在X線診斷工作中利用這種熒光作用制成的物品有熒光屏，增感屏，影像增強(qiáng)器中的輸入屏和輸出屏等。熒光屏用作透視時(shí)觀察X線通過人體組織的影像，增感屏用作攝影時(shí)增強(qiáng)膠片的感光量。 （4）熱作用：物質(zhì)吸收X線能最終絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽刮矬w溫度升高，這就是熱作用。吸收劑量的量熱就是依據(jù)這種作用。 （5）干涉、衍射、反射、折射作用：這些作用與可見光一樣。在X線顯微鏡、波長測定和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析中都得到應(yīng)用。 2化學(xué)效應(yīng)（1）感光作用：當(dāng)X線照射到膠片的溴化銀上的時(shí)侯，由于電離作用，使溴化銀藥膜起化學(xué)變化，出現(xiàn)銀粒沉淀，這就是X線的感光作用。銀粒沉淀的多少，由膠片受X線的照射量而定，再經(jīng)化學(xué)顯

11、影，變成黑色的金屬銀，組成X線影像，未感光的溴化銀則被定影液溶去。X線攝影就是利用這種X線化學(xué)感光作用，使組織影像出現(xiàn)在膠片上。 （2）著色作用：某些物質(zhì)如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等，經(jīng)X線長期照射后，其結(jié)晶體脫水而改變顏色，這就叫著色作用。 3生物效應(yīng)：X線對生物組織細(xì)胞具有破壞、瓦解的作用，稱為X線的生物效應(yīng)。 根據(jù)國際放射防護(hù)委員會（ICRP）的最新建議，將輻射的生物效應(yīng)分為隨機(jī)效應(yīng)和非隨機(jī)效應(yīng)。隨機(jī)效應(yīng)是指發(fā)生的幾率（并不達(dá)到嚴(yán)重程度）與劑量的大小有關(guān)的效應(yīng)。對這種效應(yīng)不存在劑量的閥值，任何微小的劑量也可能引起效應(yīng)，只是發(fā)生的幾率極其微小而已。隨機(jī)效應(yīng)主要表現(xiàn)形式是致癌效應(yīng)和遺傳效應(yīng)。非

12、隨機(jī)效應(yīng)的嚴(yán)重程度則隨著劑量的變化而變化， 對這種效應(yīng)可能存在著劑量的閥值。如過量或累積性的X線照射，可以引起某些損傷，比如血液和造血器官的變化。眼晶體的改變、放射性皮膚損傷、性細(xì)胞的損傷引起生育能力的損害、胎內(nèi)照射效應(yīng)（胎內(nèi)致死、畸形或發(fā)育障礙）等。所以X線工作者一定要重視防護(hù)，要學(xué)習(xí)和掌握必要的防護(hù)知識，充分利用各種防護(hù)器材，如鉛板、鉛玻璃、鉛橡皮、衣裙和手套等，既要保護(hù)自己，也要保護(hù)病人。 還應(yīng)指出：對人體不同組織，破壞瓦解的程度是不同的。凡生長力強(qiáng)和分裂活動快的組織細(xì)胞，對X線特別敏感，容易破壞；X線停照后，恢復(fù)也慢。如神經(jīng)系統(tǒng)、淋巴系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和腫瘤細(xì)胞等對X線都很敏感。而軟組織如

13、皮膚、肌肉、肺和胃等對X線敏感性較差，破壞性也相對小一些。在治療上正是恰當(dāng)?shù)乩眠@種特性。X線的生物效應(yīng)歸根結(jié)底是X線的電離作用造成的。 X線機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 固定陽極X線管一、構(gòu)造和作用固定陽極 X線管的結(jié)構(gòu)由陽極，陰極和玻璃殼三個(gè)部分組成，如圖1一1 所示。 圖1-1 陽極由靶面、銅體、陽極罩、陽極柱共四部分組成。陽極的作用是產(chǎn)生X線、散熱、吸收二次電子和散射線。 靶面受電子轟擊，而電子動能的99轉(zhuǎn)換為熱，只有l(wèi)左右轉(zhuǎn)換為X線能，故靶面材料選用高熔點(diǎn)且X線發(fā)射率較高的鎢制成（鎢的熔點(diǎn)為3370oC，原子系數(shù)Z= 74）。由于鎢的導(dǎo)熱率小，故通過真空熔焊的方法把鎢靶焊接在無氧銅體上，以便具有良好

14、的散熱能力。 陽極罩在靶外面，也由無氧銅制成，其作用是吸收二次電子和散射線。高速電子轟擊靶面時(shí)，會有少量電子從靶面反射出來，稱為二次電子。其能量為原來能量的90左右。二次電子若轟擊在玻璃殼上，會使玻璃殼溫度升高而放出氣體，降低管內(nèi)真空度，甚至使玻璃殼擊穿漏氣；二次電子也可能再次轟擊靶面，輻射出大量的散射線，嚴(yán)重地影響成像質(zhì)量。有了陽極罩后就大大減輕了上述危害。 陽極柱由紫銅制成，將銅體引出管外，通過與油之間的熱傳導(dǎo)把熱量傳導(dǎo)出去。 陰極由燈絲和集射罩組成，其作用是發(fā)射熱電子和聚焦，使打在靶面上的電子束具有一定的形狀和大小，形成X線管的焦點(diǎn)。 燈絲由鎢絲制成，繞成螺管狀，作用是發(fā)射電子。燈絲通電

15、后，溫度逐漸上升，至一定值后開始發(fā)射電子。 蕩燈絲溫度低于2400K時(shí)，隨著溫度的升高，發(fā)射電流增加較慢，而溫度高于2400K時(shí)，燈絲溫度稍提高一點(diǎn)，發(fā)射電流卻增加很多。所以在調(diào)試管電流時(shí)，應(yīng)特別注意這一點(diǎn)。一般來說，燈絲點(diǎn)燃時(shí)間越長，工作溫度越高，它的蒸發(fā)越快，燈絲壽命越短。如果燈絲電流比額定值升高5，燈絲的壽命可以縮短一倍。所以燈絲加熱電流應(yīng)嚴(yán)格限制在額定值以下使用，同時(shí)應(yīng)盡量縮短高溫點(diǎn)燃時(shí)間。為了適應(yīng)同一個(gè)X線管不同使用功率的要求，一般裝配有長短兩根燈絲，形成雙焦點(diǎn)X線管。陰極具有三根引線，其中一根為公用線，其余為大小焦點(diǎn)燈絲的另一根引線。集射罩的作用是對燈絲發(fā)射電子進(jìn)行聚焦。當(dāng)燈絲發(fā)射

16、大量電子后，接通高壓時(shí)被陽極正電場的作用下，電子將以高速飛向陽極。但由于電子之間相互排斥作用，致使電子呈散射狀， 特別是在陽極電壓較低的情況下，散射更為顯著。為了能使電子集中成束狀飛向陽極，因此將燈絲裝入一個(gè)用鎳或鐵鎳合金等制成的長方形罩中，該罩稱集射罩。集射罩與燈絲的一端相接，從而獲得與燈絲相同的負(fù)電位，并借其幾何形狀，迫使電子成束狀飛向陽極，達(dá)到聚 焦的目的。X線管玻璃殼是用來支撐陰陽兩極和保持管內(nèi)真空度（10-6mmHg以上）。多采用耐高溫、絕緣強(qiáng)度高、膨脹系數(shù)小的鉬玻璃制成。因鉬玻璃和銅的膨脹系數(shù)不同，不宜直接焊接，故其間接一個(gè)與鉬玻璃膨脹系數(shù)相近的鐵、鎳、鈷合金圈（54Fe、29Ni

17、、17Co）以避免因溫度變化使玻璃破裂和漏氣。 二、X線管的焦點(diǎn)電子轟擊在靶面上的面積稱為實(shí)際焦點(diǎn)。實(shí)際焦點(diǎn)在X線投照方向上的投影稱為有效焦點(diǎn)。設(shè)靶面與X線投照方向的夾角為Q，實(shí)際焦點(diǎn)的長度為b，寬度為a，那么在Q方向上投影后，其寬度a不變，長度變?yōu)閎sinQ，因此有效焦點(diǎn)為absinQ。顯然有效焦點(diǎn)與X線投照方向有關(guān)，愈近陽極端，Q角愈小，有效焦點(diǎn)愈小。這就是有效焦點(diǎn)的方位特性。當(dāng)投照方向與X線管軸相垂直時(shí)，這時(shí)的Q角稱為靶角或陽極傾角。實(shí)際焦點(diǎn)在與X線管軸相垂直方向上的投影稱為標(biāo)稱有效焦點(diǎn)（簡稱標(biāo)稱焦點(diǎn)）。在X線管規(guī)格中，通常以標(biāo)稱焦點(diǎn)來代表X線管的有效焦點(diǎn)。因?yàn)樵趯?shí)際投照中，通常采用與管

18、軸相垂直的方向進(jìn)行投照，所以標(biāo)稱焦點(diǎn)在一定程度上反映了成像質(zhì)量。實(shí)際焦點(diǎn)與標(biāo)稱焦點(diǎn)之間的關(guān)系如圖12所示 圖1-2陽極傾角 Q一般為720度。 Q角是與管容量和照射野密切相關(guān)的重要多數(shù)。在要求有效焦點(diǎn)一定的條件下Q愈小，實(shí)際焦點(diǎn)愈大，但Q角不能太小，它受到有用照射野的影響。 第二節(jié)旋轉(zhuǎn)陽極X錢管 固定陽極X線管，因陽極焦點(diǎn)面受溫度的影響，限制了其功率，要提高功率就必須增大焦點(diǎn)面，這又使影像清晰度大大降低，兩者不能兼顧。1927年以后出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)陽極X線管，其結(jié)構(gòu)如圖l3所示。 圖1-3 從偏離管子中心軸線的陰極發(fā)射出來的電子，轟擊在轉(zhuǎn)動的靶面上。由于熱量被均勻地分布在一個(gè)轉(zhuǎn)動著的圓環(huán)面積上，使單

19、位面積上的熱量大大減小，因而大大提高了X線管的功率；或者說，在一定的負(fù)載功率下，陽極傾角可以大大減小，從而使有效焦點(diǎn)變小而大大提高了影像清晰度。 所以旋轉(zhuǎn)陽極X線管的最大優(yōu)點(diǎn)是：功率大，焦點(diǎn)小。較好地解決了固定陽極X線管難以解決的矛盾。目前旋轉(zhuǎn)陽極X線管的功率多為2050kw，高者可達(dá) 150kw；而有效焦點(diǎn)多為12mm，微焦點(diǎn)可達(dá)0.050.3mm，攝影清晰度極高。 和固定陽極X線管相比，旋轉(zhuǎn)陽極X線管主要是陽極部分構(gòu)造不同。陽極部分主要由靶面、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承和走子等組成。 靶面具有618度之間的傾斜角度，鑲在一個(gè)直徑為70100mm之間的圓盤上。其中心鉚接在鉬制細(xì)桿上，鉬桿的另一端與轉(zhuǎn)子

20、相連。轉(zhuǎn)子為一表面黑化的銅管，以提高熱輻射能力。轉(zhuǎn)子內(nèi)裝有滾珠軸承，以便轉(zhuǎn)動靈活，轉(zhuǎn)子和軸承封閉在高真空的玻璃壁內(nèi)。定子線圈裝在管壁外面，其結(jié)構(gòu)和小型單相異步電動機(jī)相似。 現(xiàn)在生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)陽極X錢管，其靶面多為錸鎢合金鑲在鉬或石墨基體上。這種結(jié)構(gòu)與純鎢靶相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）錸鎢合金靶面的晶粒較細(xì)，抗熱脹性提高，再結(jié)晶溫度上升，使靶面在高溫下不易龜裂。（2）X線輻射率下降較慢，使用兩萬次以后，純鎢靶的 X線輸出下降到原來的55%，而錸鎢合金靶的X線輸出只下降到原來的87；（3）大大提高了熱容量。這是由于鉬或石墨的比重都比鎢小，而比熱都比鎢大，這種復(fù)合靶的重量增加不多，但熱容量卻大大增加了。轉(zhuǎn)子由

21、無氧銅構(gòu)成，相當(dāng)于異步電動機(jī)的鼠籠轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速由下式?jīng)Q定：N=120f/P （轉(zhuǎn)min）式中n 為轉(zhuǎn)速，f為定子中電源頻率，P 為定子的極數(shù)，一般P=2由于存在著轉(zhuǎn)速差轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速約落后于磁場轉(zhuǎn)速的10%左右。所以對中速管（f=50Hz）n=2700轉(zhuǎn)/min; 對高速管（例如f=150Hz）,實(shí)際轉(zhuǎn)速n=8500轉(zhuǎn)/min左右。若電源頻率提高到300Hz實(shí)際轉(zhuǎn)速可達(dá)17000轉(zhuǎn)/min。 轉(zhuǎn)速越高，X線管的功率越大。它們之間的關(guān)系如下： P= K nd式中P為功率，K為常數(shù)，n為轉(zhuǎn)速，d為焦點(diǎn)軌道直徑?？梢姽β逝c轉(zhuǎn)速和靶面直徑的平方根成正比。當(dāng)速度增加2倍時(shí)，允許功率增加14倍左右。靶盤直徑越大，

22、熱容量越大，散熱速度也越快，X線管的功率也增大。 從切斷定子線圈電源開始，到轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動所需的時(shí)間叫靜轉(zhuǎn)時(shí)間。這時(shí)間反映了轉(zhuǎn)子磨擦和軸承的潤滑狀況。為避免油脂類潤滑劑在高溫時(shí)蒸發(fā)汽化，所以軸承潤滑劑都采用固體潤滑材料，如二硫化鋁，銀，鉛等。不同潤滑材料，靜轉(zhuǎn)時(shí)間不同，對銀、鉛來說，新管的靜轉(zhuǎn)時(shí)間一般為數(shù)分鐘，對二硫化鉬來說，可達(dá) 20min左右。對 2700轉(zhuǎn)min的中速管，靜轉(zhuǎn)時(shí)間低于30s，則說明管子報(bào)廢。為減少空轉(zhuǎn)磨損，可采用制動裝置。即造成轉(zhuǎn)動力矩的定于工作電源斷開以后，立即給轉(zhuǎn)子一個(gè)反作用力矩，使轉(zhuǎn)子很快停止下來。對高速管來說，制動裝置是必不可少的。它可使轉(zhuǎn)子很快越過引起共振的臨界轉(zhuǎn)

23、速，以避免管子破損。臨界轉(zhuǎn)速為前5000轉(zhuǎn)/min至7000轉(zhuǎn)min之間。固定陽極管的散熱方式主要是熱傳導(dǎo)，而旋轉(zhuǎn)陽極管的散熱方式主要是熱輻射。這是由于軸承的工作溫度不能超過460攝氏度。為了避免過多的熱量傳導(dǎo)到軸承，在靶面與轉(zhuǎn)子之間的連接采用外徑較細(xì)的管狀鉬桿；為了增大轉(zhuǎn)子的熱輻射，一般把轉(zhuǎn)子表面黑化。盡管如此，軸承的工作溫度仍可達(dá)到400攝氏度左右，所以軸承材料要采用耐熱合金鋼，如高速工具鋼。 由于熱輻射的散熱速度較慢，所以使用旋轉(zhuǎn)陽極X線管時(shí)，在兩次曝光之間必須要有充分的間歇時(shí)間，以防熱容量過載而損壞管子。 X線機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析 概述 一個(gè)X線機(jī)系統(tǒng)因容量大小和使用目的不同，結(jié)構(gòu)繁簡千差

24、萬別，一般由主機(jī)系統(tǒng)和輔助設(shè)備兩部分構(gòu)成。主機(jī)系統(tǒng)是指圍繞產(chǎn)生X線的主電路及其元部件所構(gòu)成的系統(tǒng)。輔助設(shè)備是指主機(jī)以外的各種輔助和直接為臨床診斷服務(wù)的設(shè)備。具體構(gòu)成如下所示。 主機(jī)系統(tǒng)由 1 X線管組件、2 高壓發(fā)生器、3控制臺等組成輔助設(shè)備由各種機(jī)械設(shè)備：1各種機(jī)械設(shè)備如：診視床、攝影床、天地軌、懸吊等2影像處理系統(tǒng)如：影像增強(qiáng)器、電視系統(tǒng)、數(shù)字減影系統(tǒng)（DSA），電影攝影機(jī)、錄像等 3其它附屬用具：如濾線器、增感屏、膠片，快速換片機(jī)、高壓注射器等X線機(jī)系統(tǒng)就其電路組成一般包括：電源電路，高壓初級和kV補(bǔ)償電路，高壓整流電路，管電流測量電路，X線管燈絲加熱和管電流控制電路，曝光限時(shí)電路，瞬時(shí)

25、負(fù)載限制和保護(hù)電路，旋轉(zhuǎn)陽極啟動、延時(shí)和保護(hù)電路，全機(jī)控制電路和附屬設(shè)備電路等構(gòu)成。若采用旋轉(zhuǎn)陽極X線管，還應(yīng)有啟動、延時(shí)和保護(hù)電路。X線遮線器濾線器X線機(jī)操作手續(xù)要簡便，自動化程度要高。早期的X線機(jī)是將透視和攝影過程中的千伏、毫安和時(shí)間三個(gè)基本參量分別選擇和控制，所使用的主要控制元件是多位多層選擇開關(guān)這就是所謂三鈕制控制階段。 在5060年代出現(xiàn)了精良的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換元件，運(yùn)動范圍很廣的診斷床和斷層床，旋轉(zhuǎn)陽極X線管的出現(xiàn)和商品化，為快速動態(tài)攝影具備了初步的基礎(chǔ)。隨之控制系統(tǒng)出現(xiàn)了二鈕制（kv和mAs）。時(shí)間控制精度達(dá)到0.0030.001s，管電流的控制比數(shù)達(dá)到50（即201000mA）。6

26、0年代以后，由于電視系統(tǒng)以及電子圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，使X線的光電效應(yīng)得到很大增益， 除了某些特殊要求外，X線機(jī)的臨床診斷能力在一定條件下不再單純依賴X線管的瞬時(shí)容量，而是取決于所應(yīng)用的X線影像增強(qiáng)器，大面積電離室，直流高壓開關(guān)管、調(diào)整管等等。隨之控制系統(tǒng)在穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確和操作快捷方面出現(xiàn)了以電視監(jiān)視調(diào)制為基本手段的遙控和自動X線控制系統(tǒng)， 和三鈕制相比，有所謂一鈕（ kV）和零鈕（只需選擇攝影器官或部位）技術(shù)。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用在X線控制系統(tǒng)中，使X線機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和現(xiàn)代科學(xué)水平逐步相近，X線的影像質(zhì)量、X線診斷技術(shù)和水平都有極大的提高。 中頻X線機(jī) 一、概述 從1895年倫琴發(fā)

27、現(xiàn)X線到20世紀(jì)70年代，這期間出現(xiàn)的X線機(jī)均屬于傳統(tǒng)X線機(jī)，工作頻率均采用工頻50HZ。80年代以后出現(xiàn)了中頻X線機(jī)。即其高壓電源和燈絲加熱電源的工作頻率處在無線電頻域的中頻段。在無線電頻域中，一般稱幾百周以下為低頻段，幾百到幾十千周為中頻段，兆周以上為高頻段。 中頻X線機(jī)的頻率一般為400HZ20kHZ，目前，甚之達(dá)到上百千周。例如，西門子中頻機(jī)一般為 5kHz20kHz，日本島津和東芝公司走低中頻發(fā)展道路，東芝公司的KXO 1050（F）工作頻率為200Hz，美國 GE公司的Phasix 60工作頻率為 125kHz，功率60kw；等等。國外多數(shù)中頻機(jī)的工作頻率為數(shù)千周。所以傳統(tǒng)X線機(jī)又

28、叫低頻X線機(jī)或工頻X線機(jī)，把中頻機(jī)叫做現(xiàn)代X線機(jī)。中頻機(jī)的出現(xiàn)是X線機(jī)發(fā)展史上的一大革命。X線機(jī)工作頻率的改變帶來了結(jié)構(gòu)上 質(zhì)的飛躍，使現(xiàn)代高科技成果得以在X線機(jī)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。由于中頻機(jī)較工頻機(jī)具有絕對的優(yōu)越性，目前某些西方國家已明文規(guī)定停止工頻機(jī)的生產(chǎn)，用中頻機(jī)取而代之；國外中頻機(jī)的迅速發(fā)展和普及，已經(jīng)引起國內(nèi)專業(yè)界和生產(chǎn)廠家的廣泛關(guān)注。北京醫(yī)療器械所和清華大學(xué)合作，于90年通過15kw中頻機(jī)設(shè)計(jì)鑒定，30kw中頻機(jī)也取得了階段性成果，上海醫(yī)療器械廠和西南醫(yī)用設(shè)備廠也都開展了研究工作，上海廠和Siemens公司合作其它很多單位也在開展科研、試制工作，已經(jīng)在國內(nèi)形成了競爭力很強(qiáng)的新技術(shù)領(lǐng)域。

29、 二、直流逆變電源直流逆變電源即中頻機(jī)的中頻電源。它由直流電源、直流逆變和逆變控制三部分組成（）直流電源 小型中頻機(jī)可直接用蓄電池供電，或由交流經(jīng)整流濾波后變?yōu)橹绷麟娫础?15kw以下中頻機(jī)一般使用單相電源，經(jīng)橋式整流或倍壓整流后轉(zhuǎn)換成直流電源。15kw以上的中頻機(jī)多采用三相可控橋式整流電源。因?yàn)橹蓄l機(jī)的kV和mA的穩(wěn)定均采用閉環(huán)控制，不受電網(wǎng)電壓在一定范圍內(nèi)波動的影響內(nèi)相對工頻機(jī)來說，中頻機(jī)對電源的要求不高。中頻機(jī)的DC-DC轉(zhuǎn)換可由單端逆變，半橋式逆變和橋式逆變等幾種。功率控件可用可控硅，大功率VMOS， 及IGBT等組成。 三、中頻電源輸出功率和電壓的調(diào)節(jié) 1脈寬調(diào)制控制；這種控制方式是

30、周期T不變，改變功率波形的脈沖寬度，即改變在一個(gè)周期內(nèi)，有功部分和無功部分的占空比來實(shí)現(xiàn)輸出功率的改變。 2頻率調(diào)制控制：這種控制方式是微分功率值不變，通過改變頻率或周期來改變輸出率。 中頻機(jī)的優(yōu)勢。 中頻機(jī)根本改變了工頻機(jī)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，廣泛應(yīng)用現(xiàn)代科技的最新成就，使之具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，具有絕對的優(yōu)勢。 1輸出高質(zhì)量X線。中頻機(jī)的高壓輸出的脈動量非常小，近似直流，輸出X射線的高能化和單色化的程度大大加強(qiáng)，這就使病人的皮膚劑量大為降低 從X線成像規(guī)律可知；對單能窄束X線，物質(zhì)對其吸收遵守指數(shù)吸收規(guī)律，射線通過物質(zhì)以后，只有光子數(shù)量的減少，沒有光子能量的變化，這對提高影像的診斷質(zhì)量是十分有利

31、的；而一束連續(xù)的X線，物質(zhì)對其吸收不遵守指數(shù)吸收規(guī)律，X線通過物質(zhì)以后，不僅有光子數(shù)量的變化，能量也發(fā)生變化一線束的平均能量會越來越高， 這就是X線的硬化效應(yīng)。硬化效應(yīng)會形成偽影，硬化效應(yīng)越大，影像的診斷質(zhì)量越差。中頻機(jī)從球管窗口射出的X線，已經(jīng)過球管的固有濾過，相對工頻機(jī)來說，其單色化程度大大加強(qiáng)，確保成像質(zhì)量進(jìn)一步提高。2輸出劑量大。由于中頻機(jī)輸出的X線譜中高能成分大量增多，在獲得膠片黑化度相同的情況下，中頻機(jī)的mAs值是工頻機(jī)的60。比如單相工頻機(jī)中，一個(gè)脈沖波形的持續(xù)時(shí)間為10ms，而大于0 .707倍峰值的持續(xù)時(shí)間約為5m s； 而中頻機(jī)的波形近似直流，所以中頻機(jī)如果需要曝光10ms

32、的劑量，則在工頻機(jī)中就需要曝光20ms。曝光時(shí)間增加了一倍，勢必增大了動態(tài)模糊度，嚴(yán)重影響了成像質(zhì)量。 如果曝光時(shí)間相同，中頻機(jī)使用300mA提供的X線劑量與工頻機(jī)使用500mA提供的劑量相同。 高劑量的輸出可使曝光時(shí)間縮短，改善了成像質(zhì)量。 3可進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，控制精度高。在中頻機(jī)中，對kV、mA都由微機(jī)管理，閉環(huán)控制。根據(jù)實(shí)際檢測值進(jìn)行跟蹤調(diào)整，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，控制精度很高。這在工頻機(jī)中是不可能做到的。4輸出穩(wěn)定，重復(fù)性好。在中頻機(jī)中，kV和mA為閉環(huán)控制，曝光期間也是如此。中頻電源控制電路的設(shè)定值可以做得很精確，檢測電路也可以做得很穩(wěn)定，所以不論影響kV、mA的因素有多少，只要其變化在某一允

33、許范圍內(nèi)，則中頻機(jī)每次曝光的輸出量都可以保持一致。在中頻機(jī)中，不需要kV補(bǔ)償和管電流的空間電荷補(bǔ)償。而且逆變器總是從0點(diǎn)開始工作，不存在零相位接通曝光問題，無須考慮高壓變壓器的瞬態(tài)過程?？紤]到高壓電容充電過程，高壓建立時(shí)間不會超過l ms，這對曝光參數(shù)不會產(chǎn)生大的影響。由于中頻機(jī)結(jié)構(gòu)上的這些特點(diǎn)，使閉環(huán)自動控制系統(tǒng)反應(yīng)迅速、準(zhǔn)確，X線曝光量的穩(wěn)定性、重復(fù)性大大提高。 5中頻機(jī)的體積大大減小。工頻機(jī)中都有一個(gè)體積笨重的自耦變壓器，而中頻電源不經(jīng)自耦變壓器直接從工頻電源整流供電。另一方面，中頻機(jī)的高壓變壓器和燈絲變壓器可以做得很小，大大減小體積和重量。 根據(jù)變壓器原理：電壓（頻率匝數(shù)鐵芯截面）=常

34、數(shù)。要得到同樣電壓，若電源頻率增大若干培，則匝數(shù)與鐵芯截面的乘積就可以縮小若干倍。這就使得高壓和燈絲變壓器變得很小，甚至有可能省去高壓油箱和高壓電纜而將高壓發(fā)生器和X線管一起做成組合管頭。目前，西門子公司的中頻機(jī)組合管頭的代表容量可達(dá)50kw。這在工頻機(jī)中是絕對不可能的。 6有利于向智能化發(fā)展。中頻機(jī)已全部實(shí)現(xiàn)電子化，很容易引進(jìn)微機(jī)技術(shù)。微機(jī)的應(yīng)用將使X線機(jī)各種性能，比如降落負(fù)載、自動曝光、實(shí)時(shí)控制和監(jiān)測顯示、故障報(bào)警、自動處理等等，提高到一個(gè)嶄新的水平，為X線數(shù)字化、智能化創(chuàng)造了條件。7最短曝光時(shí)間更小。x線機(jī)的最短曝光時(shí)間由高壓上升沿來決定。中頻機(jī)的高壓波形上升沿很陡，一般是十幾幾十微秒，

35、所以最短曝光時(shí)間可達(dá)lms。而工頻機(jī)的高壓波形按正弦波形變化，上升沿變化緩慢。比如單相工頻機(jī)中，一個(gè)周波為10ms，而有效電壓（大于0.707）只占約5ms。每次曝光至少要占有部分有效電壓，否則這樣一次曝光就毫無意義。根據(jù)計(jì)算得知，最短一次有效曝光應(yīng)大于3ms。8可直接使用直流供電。這意味著可利用儲能器件來解決電源條件的難題。這對缺乏交流由的場合如邊遠(yuǎn)地區(qū)、地質(zhì)和野戰(zhàn)條件下更具有特殊意義。 CR 和 DC成像技術(shù)盡管新型的醫(yī)學(xué)成像診斷設(shè)備不斷出現(xiàn)，傳統(tǒng)的X線攝影還是常規(guī)檢查的主流方式。目前70以上的診斷用 X線影像仍是采用增感屏一膠片方式攝取的，不能進(jìn)入PACS。因此，常規(guī)X線影像數(shù)字化或記錄

36、在膠片上的信息數(shù)字化，對實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像以息管理的現(xiàn)代化和實(shí)用化具有重要意義。 概述 數(shù)字X線成像設(shè)備是指把X線透射圖像數(shù)字化并進(jìn)行圖像處理，再變換成模擬圖像顯示的一種X線設(shè)備。根據(jù)成像原理的不同，這類設(shè)備可分為CR系統(tǒng)、數(shù)字透視（ digital fluorography，DF）系統(tǒng)、DR系統(tǒng)。CR是用影像板記錄X統(tǒng)影像，通過激光掃描使存儲信號轉(zhuǎn)換成光信號，再用光倍增管轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)處理，形成高質(zhì)量的數(shù)字圖像。DF是 X線被影像增強(qiáng)器接收后，經(jīng) X線電視系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號，再用 AD轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字圖像信號。 DR可分為直接數(shù)字X線攝影（direct DR， DDR

37、）和間接數(shù)字X線攝影（ indirect DR， IDR）。 DDR是指采用X線探測器直接將 X線圖像變成電信號，再轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的方法；IDR是指I.ITV成像鏈或膠片先獲得X線信息的模擬圖像，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像的方法；前者的成像原理與DF相同，后者是利用數(shù)字化掃描儀把膠片上記錄的模擬信息數(shù)字化。 根據(jù)X線束的形狀又可分為錐形成像法、扇形和筆形束成像法。CR和DF屬于數(shù)字錐形成像。DDR由于探測器的種類有一維探測器和二維探測器之分，對一維探測器采用扇形平面X線束或筆形X線束進(jìn)行掃描投影，對二維探測器則采用錐形照射。 自從1972年出現(xiàn)X線CT后，在影像診斷技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了數(shù)字化浪潮， 但傳統(tǒng)X線

38、影像的數(shù)字化最晚。1979年出現(xiàn)飛點(diǎn)掃描的DR系統(tǒng)，1980年在北美放射學(xué)會（RadiologicalSocietv of North Americ， RSNA）的產(chǎn)品展覽會上 DR和 DF的展品引起了全世界的關(guān)注，從此，以 DSA系統(tǒng)為代表的 DF得到了高速發(fā)展， 1982年又研制出CR系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代中期各國廠商競相開發(fā)DR和CR，90年代又大力研制直接DR的探測器，在 90年代中期，推出了實(shí)用的 DDR設(shè)備。數(shù)字 X線成像與傳統(tǒng)的增感屏一膠片成像相比有許多優(yōu)點(diǎn)：對比度分辨力高 對低對比度的物體具有良好的檢測能力，動態(tài)范圍可優(yōu) 104105，量化深度可達(dá) 1416bit，而屏一膠成像

39、的動態(tài)范圍約 102，量化深度約 6bit。 輻射劑量小 有的機(jī)器拍攝胸片時(shí)只需7.710-712.910-7 C/kg（3-5mR），比常規(guī)方式降低30%-70%的劑量。這是因?yàn)閿?shù)字成像系統(tǒng)對 X線能量的利用率高其量子檢出效率（detective quantum efficiency， DQE）可達(dá) 60以上。 成像質(zhì)量高3能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像后處理，更精細(xì)地觀察感興趣區(qū)的細(xì)節(jié)，一些具有廣闊應(yīng)用前景的新技術(shù)（如三維 X線成像技術(shù)、雙能量 X線成像技術(shù)等）都是以數(shù)字成像技術(shù)為前提的。4可利用大容量的光盤存儲數(shù)字影像，消除用膠片記錄X線影像帶來的種種不便，并能進(jìn)入PACS，實(shí)施聯(lián)網(wǎng)，更高效、低耗、

40、省時(shí)間、省空間地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)影像的儲存一傳輸和診斷。 5雖然數(shù)字X線成像的空間分辨力不如膠片，約為2一4LPmm，膠片的空間分辨力在理論上能達(dá)到57LPmm，但散射光使膠片的感光范圍發(fā)散，導(dǎo)致銳度（與空間分辨力有關(guān)）下降；數(shù)字X線成像使用的探測器采取特殊技術(shù)減少了漫射，大幅度地克服了失銳，提高了對比度分辨力。所以，在實(shí)際應(yīng)用中可滿足絕大多數(shù)的診斷需要。 綜上所述，數(shù)字X線成像設(shè)備的發(fā)展對遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展具有決定性的影響， 這些設(shè)備在21世紀(jì)將成為大中型醫(yī)院放射科的主導(dǎo)設(shè)備，因此具有廣闊的發(fā)展前景。 計(jì)算機(jī)X線攝影系統(tǒng)1982年出現(xiàn)了第一臺CR系統(tǒng)，它可以代替普通X線膠片成像，而且還有許多優(yōu)點(diǎn)。

41、CR用存儲熒光屏作面探測器，如 FCR系統(tǒng)采用影像板（image plate ,IP）作探測器，其它的面探測器還有存儲磷光屏（storage phosphor plate, SPP）、閃爍晶體加光電二極管陣列、閃爍體加CCD和非結(jié)晶硒探測器等。CR與?，F(xiàn)X線攝影相比，除了信息數(shù)字化帶來的優(yōu)點(diǎn)外，還有對比分辨率高，輻射劑量小等優(yōu)點(diǎn)，但因散射而影響了空間分辨率。CR的結(jié)構(gòu)（圖2 1）主要有信息采集部分、信息轉(zhuǎn)換部分、信息處理部分和信息儲存及記錄部分。信息采集是以存儲屏代替膠片，接收并記憶 X線攝影信息，形成潛影。信息轉(zhuǎn)換由讀取裝置來實(shí)現(xiàn)，用光電倍增管接收存儲屏發(fā)出的熒光，并實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)

42、換器變換成數(shù)字信號。2-1圖 信息處理由計(jì)算機(jī)來完成，對數(shù)字化的 X線影像作各種相關(guān)的后處理，如大小測量、放大、灰階處理、空間頻率處理、減影處理等。 信息記錄利用存儲媒體如光盤等，通常在儲存前進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。用于診斷需要的模擬影像照片可用激光打印膠片、熱敏打印膠片及熱敏紙等記錄，激光打印膠片是常規(guī)的記錄方式。CR信息還能直接在熒光屏上顯示影像。 CR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。 一、影像板CR影像不是直接記錄于膠片，而是先記憶在IP上，IP可以重復(fù)使用，但沒有影像顯示功能。（）IP的結(jié)構(gòu)表面保護(hù)層此層的作用是為了在使用過程中，防止熒光層受到損傷而設(shè)計(jì)的。因此，要求它不隨外界溫度和濕度而變化，透光率高并且非

43、常薄。聚酯樹脂類纖維具有此種特性而用于制造這種保護(hù)層。PSL（光激勵發(fā)光）熒光層 此層是將PSL熒光物混于多聚體溶液中，然后涂在基板上。PSL熒光物是一種特殊的熒光物質(zhì)，它把第一次照射光的信號記錄下來，當(dāng)再次受到光刺激時(shí)，會釋放儲存的信號。多聚體溶液起到使熒光物質(zhì)的晶體互相結(jié)合的作用。3基板基板的作用是保護(hù)熒光層免受外力的損傷，材料也是聚酯樹脂纖維膠膜。4背面保護(hù)層是為防止各張影像板之間在使用過程中的摩擦損傷而設(shè)計(jì)的，其材料與表面保護(hù)層相同。（二）IP成像原理射入 IP的 X線量子被 IP熒光層內(nèi)的 PSI一熒光體吸收，釋放出電子。其中部分電子散布在熒光體內(nèi)呈半穩(wěn)定態(tài)，形成潛影，完成X線信息的

44、采集和存儲。當(dāng)用激光來掃描（二次激發(fā)）已有潛影的IP時(shí)，即發(fā)生光激勵發(fā)光現(xiàn)象（簡稱光致發(fā)光現(xiàn)象）。產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度與第一次激發(fā)時(shí) X線的能量精確地成正比，完成光學(xué)影像的讀出。IP的輸出信號還需由讀取裝置繼續(xù)完成光電轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，才能形成數(shù)字影像。在讀取光激發(fā)下，已儲存X線能量的IP中PSL熒光體發(fā)射出強(qiáng)度與X線能量成正比的藍(lán)一紫光，在390400nrn波長處取得峰值。PSL強(qiáng)度與其波長的關(guān)系曲線稱為發(fā)射光譜。發(fā)射光譜與激發(fā)光譜的峰值應(yīng)有一定間距，而且，還應(yīng)保證光電倍增管在400urn波長處有最高的檢測效率，這對提高影像的信噪比很重要。 4.IP存儲信息的消退X線激發(fā)IP后模擬影像被存儲于熒光體

45、內(nèi)，在讀出前的存儲期間，一部分被俘獲的光電子將逃逸，從而使第二次激發(fā)時(shí)熒光體發(fā)射的PSL強(qiáng)度減少，這種現(xiàn)象稱消退。IP的消退現(xiàn)象很輕微，讀出前存儲8小時(shí)，熒光體的發(fā)光量約減少25。 但由于CR設(shè)備對光電倍增管增益的補(bǔ)償，按標(biāo)準(zhǔn)條件曝光的IP在額定存儲時(shí)間內(nèi)幾乎不受消退的影響。但若IP的曝光不足和存儲過久，則會由于X線的量子不足和天然輻射的影響，致使噪聲加大。因此，最好在第一次激發(fā)后的8小時(shí)內(nèi)讀出IP的信息。二、讀取裝置 (）結(jié)構(gòu)CR系統(tǒng)的讀取裝置可分為暗盒型和無暗盒型。 1暗盒型讀取裝置其特征是將IP置人與常規(guī)X線攝影暗盒類似的盒內(nèi)，它可以代替常規(guī)攝影暗盒在任何X線機(jī)上使用。目前帶暗盒的IP尺

46、寸有四種：36cm43cm（14吋17吋）， 36cm36cm（14吋14吋）， 25cm3lcm（10吋X12吋）和2025cm（8吋 10吋）。經(jīng)X線曝光后的暗盒，從CR讀取裝置的暗盒插入孔送人讀取裝置內(nèi)，這一操作可以在明室完成。暗盒進(jìn)入讀取裝置后，IP被自動取出，由激光（直徑約01cm、波長約600nrn）掃描讀出潛影信息，然后被送到潛影消除部分，經(jīng)強(qiáng)光照射，消除IP上的潛影。此后IP被送回暗盒內(nèi)，封閉暗盒。暗盒被送出讀取裝置，供反復(fù)使用，整個(gè)過程是自動和連續(xù)進(jìn)行的。 不同尺寸的IP讀取時(shí)間是相同的。由于讀取按一定的時(shí)間間隔進(jìn)行，IP插入間隔短時(shí)，會發(fā)生與讀取不匹配的問題。因此，在暗盒插

47、入裝置和讀取部分之間設(shè)置IP緩沖堆棧，根據(jù)需要使IP在堆棧中等待。IP消除殘影后送往IP分類器，當(dāng)需要時(shí)送往片盒。等待時(shí)間由機(jī)器自動調(diào)節(jié)。2無暗盒讀取裝置 該設(shè)備集投照、讀取于一體，有立式和臥式。需專用機(jī)器，不能與常規(guī)X線攝影設(shè)備匹配。IP在X線曝光后直接被送到激光掃描和潛影消除部分處理，供重復(fù)使用。 讀出的數(shù)字影像信息連同病人的信息（如病歷號、姓名、日期等）、攝影條件（照相部位等）一并輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行影像處理。病人信息可以通過磁卡或?qū)ｉT的錄入裝置輸入或修改，最終合成打印在CR照片上。輸入的信息也是記錄和檢索的依據(jù)。（二）讀出原理儲存在PSI熒光物質(zhì)中的影像為潛像，以連續(xù)模擬信號的形式記錄，要

48、將其輸出并轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號，需采用如圖22所示的激光掃描系統(tǒng)。 圖2-2 數(shù)字X線攝影系統(tǒng)20世紀(jì)70年代末開始了DR的研究，在I.ITV系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用AD轉(zhuǎn)換器使模擬視頻信號數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)處理。隨著微電子、光電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字 X線的探測器和設(shè)備也加速發(fā)展，19 9 5年 11月在 RSNA上展出了第一臺性能優(yōu)于CR的DDR樣機(jī)。 DR的工作原理 圖2-3 該系統(tǒng)由I.I把作為信息載體的X線轉(zhuǎn)換為可見光，由CCD或真空攝像管轉(zhuǎn)換成視頻信號，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字圖像信號。這是最先得到實(shí)際使用的 DR設(shè)備。 近年來CCD攝像機(jī)在提高空間分辨力、改善信噪比和減少偽影等方面均有長

49、足的進(jìn)步，有取代真空攝像管的趨勢。目前I.ITV成像鏈系統(tǒng)的采樣矩陣可達(dá)4 0 9 6 4096像素，灰度分辨力達(dá)12bit，采樣速度已達(dá)64幀秒。 這種系統(tǒng)的主要缺陷有：由于I.I和攝像管中的光散射和電子散射，引入了附加的對比度損失；電視攝像管的動態(tài)范圍小，不能發(fā)現(xiàn)微小的組織差異；I.I的視野小，邊緣和中心分辨力不一致。 二、直接數(shù)字X線攝影 DDR指采用一維或二維X線探測器直接把X線轉(zhuǎn)換為模擬電信號進(jìn)行數(shù)字化的方 法，不同于先獲得模擬圖像、再行數(shù)字化的方法。20世紀(jì)70年代末到80年代中期的 DDR采用X線掃描投影，再經(jīng)放大合成為二維圖像的成像方法。90年代中期出現(xiàn)了使用平板型探測器（ flate panel detector，F(xiàn)PD）的數(shù)字X線攝影， 有將X線直接轉(zhuǎn)換成信號的非晶態(tài)硒FPD；也有先經(jīng)閃爍發(fā)光晶體轉(zhuǎn)換成可見光，再轉(zhuǎn)換為信號的非晶態(tài)硅FPD。因此，DDR系統(tǒng)可分為掃描投影數(shù)字X線攝影系統(tǒng)和平板探測器數(shù)字X統(tǒng)攝影系統(tǒng)。DDR使用的 X線探測器 1氣體電離室