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1、医学影像设备学医学影像设备学第二章第二章 X X线发生装置线发生装置 重点难点本章重要知识点和难点1X线管及各构成部分的作用、结构2X线管的特性3高压发生器的作用、结构与各高压 部件的作用4控制台的作用与电路基本构成2医用X线机分为诊断用X线机和治疗用X线机诊断用X线机由X线发生装置(也称为主机)和外围装置组成。主机由X线管装置、高压发生装置、控制装置构成。能产生X线并控制X线的穿透能力、辐射强度和曝光时间。 本章主要介绍主机(X线管、高压发生装置、控制装置)。3第一节第一节 X X线管线管 第一节 X线管X线管是X线机的核心部件作用:将电能转化为X线发展:固定阳极X线管旋转阳极X线管特殊X线
2、管5第一节 X线管一、固定阳极X线管(一)结构:由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成6第一节 X线管一、固定阳极X线管固定阳极X线管的阳极结构7第一节 X线管一、固定阳极X线管固定阳极X线管的阴极结构8第一节 X线管一、固定阳极X线管优点:结构简单、价格低。在小型X线机、治疗X线机(阳极油循环冷却)等装 置中仍被采用。缺点:焦点尺寸大、瞬时负载功率小。目前,在医用诊断X线机中,固定阳极X线管已多被 旋转阳极X线管取代。9第一节 X线管一、固定阳极X线管(二)X线管的焦点实际焦点是指靶面瞬间承受高速运动电子束的轰击 面积。呈细长方形,也称为线焦点。实际焦点的宽度,主要取决于聚焦罩的形状、宽度 和深度。
3、实际焦点越大,X线管的容量就越大,曝光 时间就可以缩短。10第一节 X线管一、固定阳极X线管-X线管的焦点有效焦点是指实际焦点在X线投照方向上的投影。它 对影像的清晰度影响很大,也称为作用焦点。因有效 焦点在不同X线投照方向上的大小、形状是不同的, 故常用有效焦点的标称值来描述焦点的大小。标称焦点是指实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投 影。X线管特性参数表中标注的焦点为标称焦点。11第一节 X线管一、固定阳极X线管-X线管的焦点。12第一节 X线管二、旋转阳极X线管结构:阳极、阴极和玻璃壳13第一节 X线管二、旋转阳极X线管解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾14第一节 X线管二、旋转阳极X线管
4、阳极结构15第一节 X线管三、特殊X线管-金属陶瓷大功率X线管16第一节 X线管三、特殊X线管-陶瓷绝缘X线管解决了普通X线管大功率使用时会因玻璃壳击穿而损坏的问题17第一节 X线管三、特殊X线管-三极X线管在普通X线管的阳极与阴极之间加了一个控制栅极,故又称 为栅控X线管。阴极结构18第一节 X线管三、特殊X线管-三极X线管控制原理19第一节 X线管三、特殊X线管-三极X线管特性三极X线管的特性,不仅取决于灯丝加热电流和管电压,还 取决于栅极电位的变化。三极X线管兼有高压开关管和X线 管的作用。1灯丝发射特性2截止特性3时间控制特性20第一节 X线管三、特殊X线管-软X线管当对乳房等软组织进
5、行X线摄影时,用普通X线管得不到满 意的摄影效果。为提高X线影像的对比度,须使用大剂量的软X线,为此一 般使用软X线管来产生软X线。软X线管特点:X线输出窗的固有过滤小;在低管电压时能产生较大的管电流;焦点小。21第一节 X线管三、特殊X线管-CT用X线管CT用X线管与一般X线机上使用的X线管结构基本相同,也 有固定阳极X线管和旋转阳极X线管两种。安装时,固定阳极X线管的长轴与探测器平行,旋转阳极X 线管的长轴与探测器垂直。22第一节 X线管四、特性与参数X线管的特性与参数因X线管的型号不同而不同。(一)特性(二)电参数(三)构造参数(略)23第一节 X线管四、特性与参数-阳极特性曲线24第一
6、节 X线管四、特性与参数-灯丝发射特性曲线25第一节 X线管四、特性与参数(二)电参数1.灯丝加热电压2.灯丝加热电流3.最高管电压4.最大管电流5.最长曝光时间6.容量7.标称功率8.热容量26第一节 X线管五、管套X线管的管套是放置X线管的特殊容器,现代X线管的管套均为 防电击、防散射、油浸式,其结构常随用途不同而有所差别。1固定阳极X线管管套 2旋转阳极X线管管套3组合机头 27第一节 X线管五、管套1固定阳极X线管管套28第一节 X线管五、管套2旋转阳极X线管管套29第一节 X线管五、管套3组合机头30第二节第二节 高压发生器高压发生器 第二节 高压发生器作用为X线管灯丝提供加热电压;
7、为X线管提供直流高压;如配有两只或两只以上X线管,还需切换X线管。32第二节 高压发生器组成由高压变压器、灯丝变压器、高压整流器、高压交 换闸(配两只或两只以上X线管时用)、高压插座等 高压元器件组成。按要求组装后置于方形或圆形钢板制成的箱体内。 箱体内灌注变压器油,以加强各部件之间的绝缘和 散热,箱体应接地,以防高压电击造成的危害。33第二节 高压发生器34第二节 高压发生器一、高压变压器高压变压器是产生交流高压的器件,为X线管提供高压 电能。其工作原理与普通变压器相同,但运行状态较为特殊。它具有如下特点:次级输出电压高;设计容量可等 于最高输出容量的1/51/3;高压变压器次级中心点 接地
8、。35第二节 高压发生器一、高压变压器构造 高压变压器由 铁芯、初级绕组、次 级绕组、绝缘材料和 固定件等组成。36高压发生器的结构第二节 高压发生器一、高压变压器37第二节 高压发生器二、高压元器件-灯丝变压器灯丝变压器是为X线管提供灯丝加热电压的降压变压器。双焦点X线管需配备两个结构相同、规格不同的灯丝变压 器。结构 灯丝变压器由铁芯、初级绕组和次级绕组成。38第二节 高压发生器二、高压元器件-灯丝变压器1.结构39灯丝变压器的结构第二节 高压发生器二、高压元器件-灯丝变压器2特点灯丝变压器的次级绕组与X线管的阴极相连,当X 线管工作时,灯丝变压器次级绕组的电位与阴极负 高压等电位,这就要
9、求灯丝变压器初、次级间具有 良好的绝缘,绝缘强度不能低于高压变压器最高输 出电压的一半。40第二节 高压发生器二、高压元器件-高压整流器高压整流器是一种将高压变压器次级输出的交流高 压变为脉动直流高压的电子元件。高压变压器次级输出的交流高压,如果直接加到X 线管两端,正半周时,灯丝发射的电子能飞向阳极 ,产生X线;负半周时,阳极比阴极电位低,灯丝 发射的电子飞不到阳极,X线管不辐射X线。这种 利用X线管本身的整流作用整流的X线机称为自整 流X线机。41第二节 高压发生器二、高压元器件-高压整流器高压硅堆42第二节 高压发生器二、高压元器件-高压电缆大、中型X线机的高压发生器和X线管是分开组装的
10、 ,两者之间通过两根特制的电缆线连接在一起,即高 压电缆。它的作用是将高压发生器产生的高压输送到X线管的 两端,同时把灯丝加热电压输送到X线管的阴极。43第二节 高压发生器二、高压元器件-高压电缆44第二节 高压发生器二、高压元器件-高压插头与插座高压插头、插座是高压电缆与X线管和高压发生器 的连接器件。为装卸方便,并保证高压绝缘,高压电缆的两端都 装上高压插头,而X线管头和高压发生器上都设有 高压插座,连接时只要将高压插头插入相应的高压 插座内即可。45第二节 高压发生器二、高压元器件-高压插头与插座46第二节 高压发生器二、高压元器件-高压交换闸部分诊断X线机,为适应不同诊断工作的需要,有
11、 时配备两只X线管。如:配有两只X线管,一只用做 透视和点片摄影,另一只用做摄影或特殊检查。由于两只X线管共用一个控制台和高压发生器,同 一时间内只能允许一只X线管工作,因此必须经过 交换装置以切换X线管,这种交换装置称为高压交 换闸。47第二节 高压发生器二、高压元器件-变压器油变压器油又称为绝缘油。它盛放在高压发生器油箱 和X线管管套内,起绝缘和散热作用。主要特点:绝缘强度(电介质强度)高。变压器油的绝缘强 度一般应达到30kV。X线管管套内的变压器油要求 更高,应达到40kV。导热系数高。化学性能稳定。48第二节 高压发生器二、高压元器件-变压器油主要特点:粘度低。凝固点低。一般要求在-
12、15 -45之间,变 压器油凝固点温度即为油的标号,如45号油其凝固 点为-45。颜色浅。一般为浅黄、暗红或水白,透明无悬浮 物。49第三节第三节 控制台控制台第三节 控制台1.三钮制控制台: 控制台最初以实现X线管在曝光过程中的管 电压(kV)、管电流(mA)和曝光时间三个基本参量的控制 为主要任务,一般称之为三钮制控制台。最短曝光时间约为 0.020.04s。2.二钮制控制台: 19501960年间出现了二钮制控制台,即 在X线曝光前只预选kV值和代表X线总辐射量的mAs值。3.单钮制控制台: 1970年以后出现了单钮制控制台,在曝光 操作过程中,只需选定kV值,使X线曝光参量的调节和操作
13、程 序大为简化。51第三节 控制台4.零钮制控制台:单钮制控制台出现不久,由于计算机技术 在X线发生装置的应用,又出现了零钮制控制台。按人体脏器分类,设置部位按钮,摄影前,只需根据病人的 胖瘦程度和被检部位,按动相应的部位按钮,便可从计算机 存储器中调出相应的曝光条件程序,被检部位的曝光参数即 自动选定,使操作程序进一步简化。为满足摄影条件灵活搭 配的需要,三钮制控制台仍被普遍使用。52第三节 控制台一、对电路的基本要求基本电路必须能够满足调控X线管所辐射X线的“ 质”与“量”。(1)可调管电流:能给X线管灯丝提供一个在规 定范围内可以调节的加热电压,以改变X线管灯丝 的加热温度,达到控制X线
14、辐射强度的目的。53第三节 控制台一、对电路的基本要求(2)可调管电压:能给X线管提供一个很高且可以 调节的管电压,使X线管灯丝发射的热电子高速运动 以轰击阳极靶面产生X线,达到控制X线质的目的。(3)可调曝光时间:使供给X线管的高压在选定的 时间内接通和切断,以准确控制X线的发生时间。54第三节 控制台二、基本电路基本电路一般应由下列四个单元电路构成。(1)电源电路:它是为自耦变压器输送电能的电 路。(2)X线管灯丝加热电路:它是为X线管灯丝输送 加热电源的电路。(3)高压发生电路:它是将自耦变压器供给的低 电压转化为直流高电压输送到X线管两极的电路。55第三节 控制台二、基本电路(4)控制
15、电路:它是控制X线发生和停止,以及与 此相关的各种电路所构成的电路。把上述四个单元的电路有机地组合在一起,就构成 整机电路。它们之间既有各自的独立性,又有相互制约性,任 一单元电路发生故障,都将影响X线发生装置的正 常工作。56第三节 控制台二、基本电路57第三节 控制台三、单元电路简介(一)电源电路电源电路是机器的总电源,是给自耦变压器供电的 电路。这个电路的机件体积较大,导线线径较粗。 主要元件有:电源接触器、电源保险丝、自耦变压 器、电源电压补偿调节装置、指示仪表等。58第三节 控制台三、单元电路简介(二)X线管灯丝加热电路灯丝加热电路是为X线管灯丝提供加热电源的电路 。因为它可实现管电流调节,所以又称为mA调节电 路。它分为灯丝初级电路和灯丝次级电路。灯丝次 级电路与X线管的阴极灯丝相连。59第三节 控制台三、单元电路简介(二)X线管灯丝加热电路的结构模式60第三节 控制台(三)高压发生电路1高压初级电路 它是指由自耦变压器输出线圈至高压变压器初级线圈 所构成的回路。当高压变压器初级得电时,次级即可产生交流高压。高压初级电路包括管电压调节、控制、预示及补偿电 路。61第三节 控制台(三)高压发生电路2.高压次级电路 它是指由高压变压器次级线圈至X线管两极所构成 的回路。该