第五章：高頻X線機(jī)

第五章高頻X線機(jī)編輯課件學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握高頻X線機(jī)的工作原理和各電路的根本結(jié)構(gòu)。2.熟悉高頻線機(jī)各電路的工作程序和分析方法。編輯課件第一節(jié)概述工頻X線機(jī)的缺點(diǎn)1.體積與重量龐大2.高壓波形脈動(dòng)率高，X線計(jì)量不穩(wěn)定，軟射線成分較多。3.曝光參量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性較差。編輯課件一、高頻X線機(jī)主要特點(diǎn)

1、病人的皮膚劑量低：高頻機(jī)高壓發(fā)生器輸出波形近似于恒定直流，脈動(dòng)率非常低，波紋系數(shù)<±5%，輸出x線的能量單一性大大提高，病人的皮膚劑量大為降低。2、成像質(zhì)量高：?jiǎn)文苷鴛線，物質(zhì)對(duì)其吸收遵守指數(shù)規(guī)律，射線透過物質(zhì)以后，只有光子數(shù)量的減少，沒有光子能量的變化，這對(duì)于提高成像質(zhì)量十分有利。編輯課件3、

輸出劑量大：因高頻機(jī)屬恒定直流曝光，故在膠片獲得同樣黑化度的情況下，高頻機(jī)的mAs值是工頻機(jī)的60%。4、實(shí)時(shí)控制：曝光過程中可對(duì)kV和mA進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。高頻機(jī)的kV通常由直流逆變器輸出脈沖的頻率來(lái)調(diào)節(jié)，逆變器輸出頻率不僅受kV設(shè)定值控制，同時(shí)還受kV檢測(cè)信號(hào)控制，在曝光過程中，輸出頻率可根據(jù)檢測(cè)信號(hào)與設(shè)定值比較的結(jié)果進(jìn)行迅速的跟蹤調(diào)整，以確保kV實(shí)際值等于設(shè)定值。編輯課件另外，高頻機(jī)的mA通常由直流逆變器輸出脈沖的寬度來(lái)調(diào)節(jié)，逆變器輸出脈寬不僅受mA設(shè)定值控制，同時(shí)還受燈絲加熱或mA檢測(cè)信號(hào)控制，在曝光過程中，輸出脈寬可根據(jù)檢測(cè)信號(hào)與設(shè)定值比較的結(jié)果進(jìn)行迅速的跟蹤調(diào)整，以確保mA實(shí)際值等于設(shè)定值。實(shí)時(shí)控制還可使高頻x線機(jī)曝光書的重復(fù)性大大提高。不管影像kV和mA的因素有多少，只要其變化幅度在某一允許范圍內(nèi)，高頻機(jī)每次曝光輸出量都可以保持根本一致編輯課件5、高壓變壓器的體積小、重量輕：根據(jù)變壓器的工作原理，變壓器初級(jí)線圈的匝數(shù)和鐵芯截面積的乘積與初級(jí)電壓和電源頻率之間的關(guān)系為：

NS=E/4.44fB

公式中：N為初級(jí)匝數(shù)；S為鐵芯截面積；E為初級(jí)電壓；f是工作頻率；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。由于f越大，NA就越小，因此高頻高壓發(fā)生器比工頻高壓發(fā)生器的體積和重量要小得多，這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)生產(chǎn)便攜式和移動(dòng)式x線機(jī)非常有利。編輯課件6、可實(shí)現(xiàn)超短時(shí)曝光：x線機(jī)超短時(shí)曝光取決于高壓波形的上升沿。因高頻機(jī)高壓波形上升沿很陡，一般是十幾至幾十微秒，故最短曝光時(shí)間可達(dá)1ms。工頻機(jī)的高壓波形按正弦波形變化，上升沿緩慢。例如單相全波整流x線機(jī)，管電壓波形一個(gè)周期是10ms，因有效曝光電壓只占5ms，故工頻機(jī)最短曝光時(shí)間至少要大于3ms。編輯課件7、

便于智能化：高頻機(jī)使用單片機(jī)對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制和管理，這和工頻機(jī)相比有著顯著的不同，單片機(jī)的應(yīng)用將高頻機(jī)的各種性能提高到一個(gè)嶄新的水平。比方降落負(fù)載、曝光限時(shí)、故障報(bào)警、實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)處理等，這些都是為x線機(jī)的數(shù)字化和智能化創(chuàng)造了必要條件。編輯課件編輯課件二、工作原理50赫茲交流電源經(jīng)過二極管整流、電容器平滑為恒定直流電壓后，經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的方波電壓，該方波電壓經(jīng)變壓器升壓，再經(jīng)整流、濾波，變?yōu)槠交闹绷鞲邏汉螅┘佑赬線管兩端。編輯課件與此同時(shí)，采樣電路對(duì)管電壓進(jìn)行采樣，并將采樣值送到比較器，與預(yù)置的管電壓值進(jìn)行比較。如果采樣值低于預(yù)置值，那么調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)，升高逆變器的頻率，或增加逆變器輸出的脈沖寬度，直到從實(shí)際的管電壓采樣值與預(yù)置值相等為止。反之，假設(shè)采樣值高于預(yù)置值，那么調(diào)節(jié)電路降低逆變器的工作頻率或減少脈沖寬度，直到采樣值與預(yù)置值相等。同理，對(duì)管電流也采用同樣的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。編輯課件第二節(jié)直流逆變電源也稱高頻電源，是高頻X線機(jī)的重要組成局部，是區(qū)別于工頻X線機(jī)的標(biāo)示性電路，主要由直流電源，直流逆變和逆變控制三局部構(gòu)成。編輯課件一、直流電源小型高頻X線機(jī)可直接用蓄電池供電，或由220V單相交流電整流轉(zhuǎn)換為直流電源15kV以下高頻X線機(jī)一般使用220V單相交流電經(jīng)橋式整流或倍壓整流后轉(zhuǎn)換成直流電源15kV以上的高頻X線機(jī)多采用380V三相交流電源，經(jīng)三相橋式整流，濾波后轉(zhuǎn)換成直流電源編輯課件二、橋式逆變編輯課件時(shí)間t1：k1、k2閉合，k3、k4斷開，電流為i1，Z上電壓為E時(shí)間t2：k1、k2斷開，k3、k4斷開，電流為0，Z上電壓為0時(shí)間t3：k1、k2斷開，k3、k4閉合，電流為i2，Z上電壓為-E時(shí)間t4：k1、k2斷開，k3、k4斷開，電流為0，Z上電壓為0編輯課件1.IGBT逆變電路IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。編輯課件橋式晶閘管逆變電路

編輯課件編輯課件2．橋式場(chǎng)效應(yīng)管逆變電路

編輯課件第三節(jié)高頻X線機(jī)的使用一、組成及特點(diǎn)主要部件有控制臺(tái)，高壓發(fā)生器和X線管。特點(diǎn)：管電壓波形穩(wěn)定、曝光時(shí)間短、患者劑量低、精度高；采用微處理器控制，大大提高了曝光的重復(fù)性，具有自診斷、報(bào)警、報(bào)錯(cuò)和自保護(hù)功能；故障時(shí)提供相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼，減少排錯(cuò)時(shí)間，使設(shè)備維修方便快捷。編輯課件二、技術(shù)參數(shù)〔1〕三相電源：〔380±38〕V〔2〕電源頻率：〔50±1〕Hz〔3〕電源容量：55kVA〔4〕電源內(nèi)阻：<0.3Ω〔5〕接地保護(hù)電阻：<4Ω〔6〕最高輸出電壓：150kV〔7〕輸出最高管電壓時(shí)的管電流：320mA〔8〕最大輸出功率：100kV、50mAs〔500mA，100ms〕時(shí)大焦點(diǎn)最大輸出功率為50kW?！?〕標(biāo)稱功率：100kV、50mAs〔500mA，100ms〕時(shí)大焦點(diǎn)最大輸出功率為50kW。150kV，50mAs〔500mAs，100ms〕時(shí)小焦點(diǎn)標(biāo)稱功率為15kW。編輯課件〔10〕最大管電流：500mA〔11〕X線管焦點(diǎn)尺寸：小焦點(diǎn)0.6mm×0.6mm；大焦點(diǎn)1.2mm×1.2mm〔12〕攝影管電壓調(diào)節(jié)范圍：40~150kV，最小可調(diào)間隔不大于1kV〔13〕攝影管電流調(diào)節(jié)范圍1〕小焦點(diǎn)：125mA；160mA；200mA；250mA；320mA；400mA；500mA，共7擋2〕大焦點(diǎn)：25mA；32mA；40mA；50mA；63mA；80mA；100mA，共7擋編輯課件〔14〕曝光時(shí)間選擇：5ms；6.3ms；8ms；10ms；12.5ms；16ms；20ms；25ms；32ms；40ms；50ms；63ms；80ms；100ms；125ms；160ms；200ms；250ms；320ms；400ms；500ms；630ms；800ms；1000ms；1250ms；1600ms；2000ms；2500ms；3200ms；4000ms；5000ms，共31擋〔15〕mAs選擇：0.5mAs；0.63mAs；0.8mAs；1.0mAs；1.25mAs；1.6mAs；2.0mAs；2.5mAs；3.2mAs；4.0mAs；5.0mAs；6.3mAs；8.0mAs；10mAs；12.5mAs；16mAs；20mAs；25mAs；32mAs；40mAs；50mAs；63mAs；80mAs；100mAs；125mAs；160mAs；200mAs；250mAs；320mAs；400mAs；500mAs，共31擋編輯課件三、操作面板按鍵功能介紹1.方式選擇鍵：主要包括普通攝影方式，攝影床自動(dòng)曝光攝影方式，〔AEC1〕或立式攝影架自動(dòng)曝光攝影方式〔AEC2〕，器官程序攝影〔APR〕方式等2.探測(cè)野選擇鍵：AEC1或AEC2時(shí)，探測(cè)野分中間野、左右野、全野三種組合。3.屏速選擇鍵：AEC1或AEC2時(shí)，屏速有高、中、低三擋編輯課件4.密度選擇鍵：AEC1或AEC2時(shí)，膠片密度的調(diào)整有-2、-1、0、+1、+2五檔5.曝光參數(shù)設(shè)定鍵：按下kV+、kV-、mA+、mA-、mAs+、mAs-、ms+、ms-鍵可增加或減少kV、mA、mAs、ms的設(shè)定值。6.存儲(chǔ)鍵：在器官程序攝影工作下，當(dāng)設(shè)定的參數(shù)不能滿足攝影要求時(shí)，通過操作kV、mA、mAs、ms等設(shè)置鍵，可修改相應(yīng)設(shè)定值，按存儲(chǔ)鍵，新設(shè)定的曝光參數(shù)被保存。編輯課件四、使用方法1.普通攝影〔1〕選擇普通攝影方式〔2〕按操作鍵〔kV+、kV-、mA+、mA-、mAs+、mAs-、ms+、ms-鍵〕設(shè)定預(yù)設(shè)值〔3〕按手閘Ⅰ檔，約1.8秒后聽到蜂鳴器信號(hào)，按下手閘Ⅱ擋進(jìn)行曝光〔4〕曝光結(jié)束后松開手閘編輯課件2.器官程序