二X線發(fā)生裝置課件

1、信號(hào)源-X線管定義:用于產(chǎn)生X線的裝置結(jié)構(gòu):X線管、高壓發(fā)生器、控制臺(tái)第二章 X線發(fā)生裝置第一節(jié) X線球管一、X射線的產(chǎn)生產(chǎn)生：德國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家威廉康拉德倫琴（W. C. Rntgen，18451923），1895年11月8日意義：開辟了工業(yè)探傷和醫(yī)學(xué)影像診斷疾病的新領(lǐng)域人體組織對(duì)X射線的穿透性易透過性組織 中等透過性組織 不易透過性組織 肺、胃腸道 肌肉組織 骨(鈣鹽) 鼻竇、乳突 結(jié)締組織 脂肪組織 軟骨、血液二、固定陽極X線管1.基本結(jié)構(gòu)1. 玻璃外殼2.陰極3.陽極3. X射線管的陽極（Anode）電子入射射出X線陽極罩陽極體吸收5060%二次電子(能量約為原來的99%)吸收部分散亂X

2、線無氧銅：散熱性能好陽極頭陽極罩可伐圈陽極柄4. X射線管的陰極（Cathode）常用兩類：圓焦點(diǎn)型線焦點(diǎn)型（散熱優(yōu)于圓焦點(diǎn)）圓焦點(diǎn)線焦點(diǎn)雙焦點(diǎn)燈絲（發(fā)射電子）集射罩(聚焦)燈絲聚焦罩玻璃殼高 壓正KV負(fù)KV大焦燈絲小焦燈絲大焦燈絲變壓器小焦燈絲變壓器CLCCS陽極5.X線管的焦點(diǎn)-影像X線成像質(zhì)量實(shí)際焦點(diǎn)1520有效焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)尺寸越小，影像清晰度越高減小焦點(diǎn)面積以提高影像清晰度與增大X線管的功率以減小運(yùn)動(dòng)模糊不可兼得有效焦點(diǎn)：2.0mm*2.0mm1.0mm*1.0mm0.3mm*0.3mm6.焦點(diǎn)的方位性X線呈錐體輻射，照射野內(nèi)不同方向上的有效焦點(diǎn)大小、形狀是不同的使用時(shí)應(yīng)注意保持實(shí)際焦

3、點(diǎn)中心、X線輸出窗中心與投影中心三點(diǎn)一線6.焦點(diǎn)增漲管電流增大，電子數(shù)目增多，由于電子之間的庫侖力作用，出現(xiàn)焦點(diǎn)尺寸增大現(xiàn)象固定陽極X線管旋轉(zhuǎn)陽極X線管結(jié)構(gòu)陽極、陰極、玻璃殼陽極、陰極、玻璃殼陽極結(jié)構(gòu)陽極頭、陽極帽、可伐圈、陽極柄靶盤與靶面、轉(zhuǎn)子、軸承散熱方式熱傳導(dǎo)熱輻射優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低球管功率大、焦點(diǎn)面積大、散熱面積大四、特殊X線管金屬陶瓷大功率X線管（金屬吸收二次電子，陶瓷可起絕緣）解決了普通X線管大功率使用時(shí)會(huì)因玻璃擊穿而損壞的問題三極（柵控）X線管（在陽極與陰極間加了一個(gè)控制柵極）柵極漏極源極燈絲發(fā)射特性差，不能產(chǎn)生大的管電流，不適用于大功率X線機(jī)應(yīng)用于X線電影攝影、X線電視、電容

4、充放電X線機(jī)軟X線管(對(duì)于乳房等如組織)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鈹窗對(duì)X線吸收低，固有濾過小，可獲大劑量軟X線鉬靶最適宜X線波長0.060.09nm，鉬靶進(jìn)行選擇性吸收極間距離短1013mm，陰陽極之間場(chǎng)強(qiáng)大，管電流大CT用X線管靶面：新型復(fù)合靶結(jié)構(gòu)（增大熱容量）外殼：金屬或陶瓷材料油循環(huán)裝置（增加散熱）飛焦點(diǎn)技術(shù)（不增加輻射功率的情況下獲得更多信息量）飛焦點(diǎn)技術(shù)：電子束被偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變 了其垂直入射點(diǎn)五、特性陽極特性曲線：是在一定的燈絲加熱電流If下，管電壓Va與管電流Ia之間的關(guān)系電子前端兩側(cè)后端-空間電荷比例區(qū)飽和區(qū)燈絲發(fā)射特性曲線：是在一定的管電壓Va下，管電流Ia與燈絲加熱電流If的關(guān)

5、系補(bǔ)償空間電荷：Va變高，If減??；Va，If變低， If增加六、電參數(shù)最高管電壓是X線管兩極間可加的最高管電壓 管電壓最高管電壓，管壁放電，甚至擊穿X線管熱容量是當(dāng)X線管處于最大冷卻率時(shí)，允許承受的最大熱量 冷卻率(散熱率)： 單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)給介質(zhì)的熱量熱容量單位是焦耳（J），1J=1kv(有效值）*1mA (有效值）*1s熱容量單位常用熱單位（HU）表示，1HU=1kv(峰值）*1mA (平均值） *1s在單相全波下1HU=0.77WS=0.77J 生熱和冷卻曲線七、套管1.旋轉(zhuǎn)陽極X線管的陽極結(jié)構(gòu)A、陽極頭、轉(zhuǎn)子B、陽極頭、陽極柄C、靶面、鉬桿、轉(zhuǎn)子D、陽極帽、轉(zhuǎn)子、鉬桿2.對(duì)燈絲發(fā)射特

6、性的解釋，正確的是A、一定管電流時(shí)，燈絲加熱電流與電源電壓的關(guān)系B、不同管電流下，燈絲加熱電流與管電壓的關(guān)系C、不同燈絲加熱電流下，管電流與管電壓的關(guān)系D、管電壓一定時(shí)，管電流與燈絲加熱電流的關(guān)系3.大功率X線管中，管殼采用陶瓷或金屬，其目的A、易于安裝，無需管套B、堅(jiān)固結(jié)構(gòu)，防止震動(dòng)C、防止電子轟擊致鎢沉積和被擊穿D、吸收散射線4.X線管的電參數(shù)有A、最低管電壓、容量、熱容量B、最高管電壓、標(biāo)稱功率、容量C、最高管電壓、容量、熱容量D、瞬時(shí)載荷容量、連續(xù)載荷容量、熱容量第二節(jié) 高壓發(fā)生器一、高壓變壓器二、燈絲變壓器三、高壓整流器四、高壓交換閘五、高壓電纜、插頭與插座六、變壓器油 一、高壓變壓

7、器 定義：是產(chǎn)生交流高壓的器件，為X線管提供高壓電能。結(jié)構(gòu)：高壓變壓器是由鐵芯、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、絕緣物質(zhì)和固定件等組成的變壓器工作原理電磁感應(yīng)變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為N1和N2，N1為初級(jí)，N2為次級(jí)。在初級(jí)線圈上加一交流電壓，在次級(jí)線圈兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 n=N1/N2式中n 稱為電壓比(圈數(shù)比) 。當(dāng)n1 時(shí)，則N1N2 ，U1U2 ，該變壓器為降壓變壓器，反之則為升壓變壓器。1、鐵心 高壓變壓器多采用閉合式的導(dǎo)磁體，用不同寬度、0.35mm厚硅鋼片疊成近似圓形的階梯狀。為減少渦流，每片硅鋼片上涂有絕緣漆。為減少疊片接縫處的磁阻，采用交叉疊片的方法，最后嵌成口字形或日字形。2、初

8、級(jí)線圈： 高壓變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)較少，一般為數(shù)百匝；所加的電壓不高，一般在500V以下，但流過的電流很大，攝影時(shí)可達(dá)數(shù)百安培。因此初級(jí)導(dǎo)線多采用紗包或玻璃絲包的扁銅線，分若干層直接繞在鐵芯或絕緣紙筒上。由于線徑特粗，匝數(shù)又少，所以直流電阻很小，一般在1歐姆以下。3、次級(jí)線圈： 高壓變壓器次級(jí)線圈的匝數(shù)很多，在數(shù)萬到數(shù)十萬匝之間；次級(jí)電壓很高，從幾十至上百千伏；流過的電流很小，一般在1000mA以下。因此次級(jí)線圈多采用直徑很小的油性或高強(qiáng)度漆包線，繞成兩個(gè)匝數(shù)相同的繞組，套在初級(jí)線圈的外面。(1)為升壓變壓器，變壓比大，次級(jí)輸出電壓很高。診斷x射線機(jī)的管電壓一般在30150kVp(峰值)。(2

9、)診斷x射線機(jī)在透視時(shí)，管電流多為3mA左右，管電壓在6580kV，容量只有數(shù)百瓦，屬連續(xù)低負(fù)荷；在攝影時(shí)，管電流可達(dá)數(shù)百毫安至干毫安，但曝光時(shí)間很短，從幾微秒至數(shù)秒，屬瞬時(shí)高負(fù)荷。因此，其設(shè)計(jì)容量等于最高輸出容量的l/3一l/5即可，體積可做的較小，而一般電力變壓器的設(shè)計(jì)容量要求等于最高輸出容量。特點(diǎn)(3)診斷x射線機(jī)高壓變壓器次級(jí)都采用兩個(gè)線圈串聯(lián)，中心點(diǎn)接地的方式，稱為高壓次級(jí)中心接地，而不采用一端接地的方式。同時(shí)把指示管電流的毫安表串接在中心點(diǎn)處。 這樣做的目的有二：第一，使高壓變壓器對(duì)初、次級(jí)之間絕緣的要求降低一半。因?yàn)楦邏捍渭?jí)中心點(diǎn)接地，它就得到了與大地相同的零電位，次級(jí)線圈輸出線

10、兩端對(duì)中心點(diǎn)(地)的電壓只有總輸出電壓的一半，如圖534所示，于是降低高壓變壓器的總絕緣要求；第二，保證了操作人員的安全，因?yàn)楹涟脖淼囊欢私拥?，安裝在控制臺(tái)上，控制臺(tái)也是零電位，這樣就避免了操作人員可能被高壓電擊的危險(xiǎn)。二、燈絲變壓器定義：為X線管提供燈絲加熱電壓的降壓變壓器結(jié)構(gòu)：鐵芯、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈(1)降壓變壓器：初級(jí)電壓在100一200V之間，次級(jí)電壓在5-15V之間，功率在100W左右。(2)次級(jí)輸出電壓低，但次級(jí)電位卻很高。這是因?yàn)闊艚z變壓器次級(jí)的一端與高壓變壓器的一端相連，所以次絞的電位很高。因此，對(duì)燈絲變壓器初、次級(jí)的絕緣要求很高，其絕緣強(qiáng)度不能低于高壓變壓器最高輸出電壓的一

11、半。 （3)要有足夠的容量：因?yàn)榇渭?jí)電流較大，所以在空載時(shí)的次級(jí)電壓應(yīng)比負(fù)載時(shí)高，一般約高10-20左右，以保證x射線管或高壓整流管正常加熱。特點(diǎn)三、高壓整流器 定義：高壓整流器是一種將高壓變壓器次級(jí)輸出的交流電壓變換為脈動(dòng)直流電壓的電子元件。目的：是提高X射線管的效率和保證x射線管、高壓電纜等器件不至于遭受逆電壓而造成損壞。 應(yīng)用于x射線機(jī)的半導(dǎo)體整流器主要有兩種，一種是高壓硒整流器，它采用上千個(gè)硒片串聯(lián)而成，因此也叫做硒堆。另一種是高壓硅整流器，它是由許多單晶硅作成的二極管與銀絲串聯(lián)，然后封裝于環(huán)氧樹脂中而成的，因此也叫做硅管或硅堆。硅片比硒片的耐壓高，故硅堆的體積較小。另外，硅片的正向電

12、阻小，降低了正向壓降，因此硅堆比硒堆提高了x射線管端電壓，降低了高壓變壓器次級(jí)的預(yù)置電壓，對(duì)高壓發(fā)生器內(nèi)的其它絕緣部件均有好處。四、高壓電纜、高壓插頭與插座高壓電纜定義：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連接在一起作用：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線管的陰極主要指標(biāo)(1)耐壓值，用伏(kVp)峰值表示。有的用標(biāo)盤方式直接標(biāo)出耐壓值，也有的用套在電纜上的色環(huán)或用編在金屬層外面的色棉線表示。其標(biāo)志如下：英國：白50kVp9；黑75kVp；藍(lán)100kVp日本：白50kVp；綠75kVp；紅100kVP；棕125kVp 黑

13、150kVp。中國：綠50kVp；紅75kVp；藍(lán)l00kVp；白125kVp； 黑150kVp。 (2) 最大允許電壓值：與管電流波形有關(guān)，交流成分越大，最大允許電壓值就越小。當(dāng)高壓變壓器在一端接地時(shí)，高壓電纜的額定電壓應(yīng)大于高壓變壓器的最高電壓。而在中心接地時(shí)，每根電纜僅承受x射線管端電壓的一半。 高壓插頭、插座定義：高壓電纜與X線管和高壓發(fā)生器的連接器件作用：未裝卸方便，保證高壓絕緣五、高壓交換閘 大功率x射線機(jī)，常配置兩個(gè)或兩個(gè)以上的x射線管，以滿足不同的需要。這幾個(gè)x射線管共用一個(gè)控制臺(tái)和一個(gè)高壓發(fā)生器，而各個(gè)x射線管又不能同時(shí)工作，所以需要一個(gè)交換裝置把高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高壓和燈絲電

14、壓切換到所需的x射線管上，這個(gè)裝置就是高壓交換閘。高壓交換閘通常有兩種形式，接觸器式高壓交換閘和電動(dòng)機(jī)式高壓交換閘。 六、變壓器油 又叫做絕緣油，是碳和氫的化合物，屬礦物絕緣油。其主要作用是絕緣和散熱。x射線機(jī)的高壓發(fā)生器和x射線管頭的絕緣和散熱，主要是通過變壓器油來實(shí)現(xiàn)的。變壓器油具有如下性能： 1、電介質(zhì)強(qiáng)度高 變壓器油的電介質(zhì)強(qiáng)度定義為：2.5mm時(shí)，兩電極問的擊穿電壓。一般應(yīng)達(dá)到30kVpo；小型組合機(jī)和x射線管內(nèi)用的油要求更高，應(yīng)達(dá)到40kVpo2粘度低 使用時(shí)要求易于對(duì)流和散熱，在20時(shí)，用恩格爾粘度計(jì)測(cè)定不大于5度，用瑞得烏德粘度計(jì)不大于864度。 3閃燃點(diǎn)高 要求在135一15

15、0。 4燃燒點(diǎn)高 要求在150160。 5凝固點(diǎn)低 要求在一l 5一45。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)為一45 。 6比重 要求在155時(shí)為o895gcm2。 7化學(xué)性能穩(wěn)定 在工作溫度時(shí)不炭化，不起電解作用，不產(chǎn)生膠粘沉淀物，無水分，含硫磺、石蠟等雜質(zhì)少，酸度不大于0.05。8顏色 一般為淺黃、暗紅或水白色，透明無懸浮物。 9導(dǎo)熱系數(shù)高 要求油溫升高1時(shí)，膨脹系數(shù)為萬分之五。 變壓器油的老化： 變壓器油長期使用后，由于受到電場(chǎng)、光線、高溫、氧氣、水分、催化物(如銅、鉛、鐵)等的影響，其性能會(huì)逐漸變劣，使電介質(zhì)強(qiáng)度下降。這種現(xiàn)象叫做變壓器油的老化。對(duì)老化的油，再生后可繼續(xù)使用，其方法是用濾油設(shè)備過濾，如無過濾設(shè)備，可用干燥方法作簡單處理。第三節(jié) 控制臺(tái)主要功能：實(shí)現(xiàn)在曝光過程中對(duì)管電壓、管電流和曝光時(shí)間的控制。對(duì)電路的基本要求： 1、可調(diào)管電流 2、可調(diào)管電壓 3、可調(diào)曝光時(shí)間組成： 1、電源電路 2、X線管燈絲加熱電路 3、高壓發(fā)生電路 4、控制電路電源電路高壓發(fā)生電路X線管控制電路燈絲加熱電路1.高壓發(fā)生器的元器件有A、高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流器、高壓交