第二章X线发生装置

1、 18951895年年1111月，德国物理学家伦琴在维尔茨月，德国物理学家伦琴在维尔茨 堡大学的实验室里，拉上物理实验室厚厚堡大学的实验室里，拉上物理实验室厚厚 的窗帘，屋子里一片漆黑，伦琴摸黑顺利的窗帘，屋子里一片漆黑，伦琴摸黑顺利 做完了实验。但是，在冲洗才做完的实验做完了实验。但是，在冲洗才做完的实验 照片时，他发现放在放电管旁边的一盒照照片时，他发现放在放电管旁边的一盒照 相底片曝光了相底片曝光了 19001900年年4 4月月1 1日，伦琴第一个获得了诺贝尔物理日，伦琴第一个获得了诺贝尔物理 学奖。学奖。 X线的发现线的发现 波谱波谱 一种有能量的电磁波一种有能量的电磁波 X线波长短

2、：0.0006-50nm(诊断用诊断用0.008-0.031nm) UV与Gamma射线之间，肉眼不可见 。 什么是什么是X线线 轫致辐射轫致辐射:高速电子高速电子突然中止突然中止X线线 99%热热 能能 1%X线线 需要有效的散热方式需要有效的散热方式 X线的产生线的产生 电子的韧制辐射，用高能电子轰击金属，电子在打进金属 的过程中急剧减速，按照电磁学，有加速的带电粒子会辐 射电磁波，如果电子能量很大，比如上万电子伏，就可以 产生x射线，这是目前实验室和工厂，医院等地方用的产生 x射线的方法。 原子的内层电子跃迁也可以产生x射线，量子力学的理论， 电子从高能级往低能级跃迁时候会辐射光子，如果

3、能级的 能量差比较大，就可以发出x射线波段的光子。 X线的特性线的特性 l 穿透性穿透性 管电压、被照体的密度和厚度管电压、被照体的密度和厚度 l 荧光效应荧光效应 透视检查：短波长透视检查：短波长X线线荧光物质（硫化锌）荧光物质（硫化锌）长波长荧光长波长荧光 l 摄影效应摄影效应 拍片检查：拍片检查：X线线胶片感光（溴化银）胶片感光（溴化银）显影定影显影定影黑白影像黑白影像 l 电离效应（生物效应）电离效应（生物效应） 放射防护：放射防护： X线进入人体线进入人体电离电离生物学改变生物学改变 医生倾向于选择医生倾向于选择低辐射剂量的低辐射剂量的X X线设备线设备 利用利用X线具有穿透性、荧光

4、性和摄影线具有穿透性、荧光性和摄影 效应的特性，使人体在介质上形成影效应的特性，使人体在介质上形成影 像，由于人体组织有密度和厚度的差像，由于人体组织有密度和厚度的差 别，当别，当X线穿透人体不同组织时，线穿透人体不同组织时，X 线被吸收的程度不同，所以到达介质线被吸收的程度不同，所以到达介质 上的上的X线量就有差异，形成黑白对比线量就有差异，形成黑白对比 不同的影像，为医生的诊断提供依据。不同的影像，为医生的诊断提供依据。 X线成像的原理线成像的原理 l X线的穿透性、荧光线的穿透性、荧光/摄影效应摄影效应 l 被照组织的密度、厚度差异被照组织的密度、厚度差异 1895X线被发现（伦琴）线被

5、发现（伦琴） 1896荧光透视技术荧光透视技术 (爱迪生爱迪生 - GE) 1913钨灯丝钨灯丝X射线管取代阴离子射线管取代阴离子X射线管射线管 1937旋转阳极球管旋转阳极球管 1959影像增强器应用到透视拍片系统影像增强器应用到透视拍片系统 1980s数字处理技术数字处理技术 1990s数字探测器数字探测器 一个世纪的技术发展一个世纪的技术发展 医用医用X X线产品线产品 概述概述 l 诊断用诊断用X线机是利用线机是利用X线穿透人体形成的各种影像对疾病进行诊断线穿透人体形成的各种影像对疾病进行诊断 的设备，的设备， l 主要分为透视用主要分为透视用X线机、摄影用线机、摄影用X线机、心血管造

6、影线机、心血管造影X线机及专用线机及专用 X线机。如：乳腺摄影线机。如：乳腺摄影X线机、床边线机、床边X线机、牙科线机、牙科X线机、口腔全景线机、口腔全景 摄影摄影X线机及手术线机及手术X线机等。线机等。 l 从成像技术上可分为模拟从成像技术上可分为模拟X线成像和数字线成像和数字X线成像。如普通摄影机线成像。如普通摄影机 和直接数字成像系统即和直接数字成像系统即DDR系统。系统。 产品分类产品分类 序号序号类别类别产品描述产品描述 1血管造影及介入治疗系统血管造影及介入治疗系统如大型如大型C臂等臂等 2 X射线摄影系统射线摄影系统 专用专用X线摄影系统，可分为普通线摄影系统，可分为普通X线摄影

7、系统和数字线摄影系统和数字 化直接成像摄影系统化直接成像摄影系统 3 X线透视线透视/摄影系统摄影系统可进行可进行X线透视及摄影检查线透视及摄影检查 4移动式移动式X线摄影系统线摄影系统便于移动、携带方便，主要用于病房及手术室摄影便于移动、携带方便，主要用于病房及手术室摄影 5移动式型臂移动式型臂X射线机射线机主要指小型主要指小型C臂臂 6专用专用X射线机射线机乳腺摄影机、牙科乳腺摄影机、牙科X线机、专用透视机等线机、专用透视机等 70,000 V110,000 V 返回 阳极柄阳极柄 阴极灯丝阴极灯丝真空玻璃管真空玻璃管 焦点焦点 固定阳极X线管 固定阳极X线管的阴极结构 焦点焦点 伴影越小

8、，伴影越小，“图像图像” ” 越锐利越锐利 高高 压压 正正KV负负KV 大焦大焦 灯丝灯丝 小焦小焦 灯丝灯丝 大焦灯丝大焦灯丝 变压器变压器 小焦灯丝小焦灯丝 变压器变压器 CL C CS 阳极阳极 真空真空 油油 在在CT中使用油循中使用油循 环环X线管线管 在心血管造影在心血管造影X线线 机中使用水循环机中使用水循环X 线球管线球管 栅控栅控X线管的阴极结构线管的阴极结构栅控栅控X线管控制原理线管控制原理 钼靶辐射线波谱钼靶辐射线波谱 主要参数主要参数 X射线射线 阳极阳极 阴极阴极 灯丝灯丝 变压器变压器 高压高压 变压器变压器 管电压管电压 管电流管电流 图像接收装置：图像接收装置

9、：胶片/影像增强器 球管：球管：产生X射线 限束器：限束器：射线野的控制 高压发生器高压发生器 患者支撑：患者支撑：患者移动和支撑 滤线栅：滤线栅：减少散射 X线系统的组成线系统的组成 电源电路 控制电路 灯丝加热 电 路 各种应用 设备电路 高压发生电路X线管 基本电路基本电路 1电源电路 :X线机控制台内的自耦变压器输送电能的 电路。由电源闸刀、电源线、电源保险丝、机器通 断按钮和接触器等元件构成。电源电压表及电源电 压调节器、输入电压选择器、电源自动补偿装置等。 2X线管灯丝加热电路 :灯丝初级电路，灯丝次级电路， 在小型（50mA以下）X线机中，主要由mA调节电阻 和灯丝变压器构成。在

10、中型（100mA以上、400mA 以下）、大型（500mA以上）的X线机中，还设有稳 压电路，冷压保护电路和空间电荷补偿电路等。 w 3高压发生电路:它是指将自耦变压器供给的低电压 转化为高电压输送到X线管两极的电路。分高压初级 电路，高压次级电路两部分。 w 高压初级电路，是指由自耦变压器输出端至高压 变压器初级线圈所构成的回路。该部分电路主要由kV 调节器、kV指示仪表、接触器触点或晶闸管、熄弧装 置和管电压补偿电路构成。 w 高压次级电路，小型机器中，只有测定管电流 的mA表和安全保护装置；在大中型X线机中，还设有 将交流高压变为直流高压的各种不同形式的整流电路， 以及用来指示mA值的m

11、A测量电路和交换X线管的高 压交换闸等。 w 4控制电路 :它是指控制X线发生和停止，以及与此 相关的各种电路所构成的系统 。 w 除有脚闸、手开关、各种继电器或接触器和限时 电路等基本元件与电路外，还按X线机的功能不同而 设有点片摄影、滤线器摄影、体层摄影等控制电路， 以及台次交换、旋转阳极启动、延时、保护和容量 保护等电路。 w 5X线应用设备的电路:电动诊视床电路、X线管支 持装置电路，以及大型X线机所配的影像增强器、X- TV、快速换片机、高压注射器等组件的电路 高压发生器结构高压发生器结构 控制台控制台控制柜控制柜油箱油箱X线管组件线管组件 参数设置参数设置 参数选择参数选择 信息提

12、示信息提示 电源分配电源分配 信号分配信号分配 信号驱动信号驱动 功率驱动功率驱动 提供高压提供高压 灯丝电源灯丝电源 产生产生X射线射线 高压发生器高压发生器 降压变压器降压变压器灯丝灯丝电子云电子云 升压变压器升压变压器阴阳极阴阳极电子束电子束 (12V)(45kV)(45kV) l功能功能：提供提供 电电力給力給球管球管和其他系和其他系统统組件組件 控制控制 影响影响影影像像质量的质量的技技术条术条件，件， 如如mA，kV，sec.等等 XHV50XHV50高频发生器高频发生器 显示区显示区摄影调整摄影调整透视调整透视调整 工频高压发生器和高频高压发生器工频高压发生器和高频高压发生器 工

13、频单项 工频三项 高频三项 工频高压发生器和高频高压发生器工频高压发生器和高频高压发生器 项项 目目工频工频X射线机射线机高频高频X射线机射线机 高压波形高压波形脉动高压脉动高压准直流，恒压准直流，恒压 X射线能谱射线能谱很宽很宽较窄较窄 稳定性稳定性不稳定不稳定较稳定较稳定 X射线有效成分射线有效成分低低高高 输出参量准确性输出参量准确性差差好好 重复性重复性差差好好 线性线性差差好好 病人皮肤剂量和影像质量病人皮肤剂量和影像质量过大、较差过大、较差较小（低于工频机较小（低于工频机40%）、较）、较 好好 对电源的适应能力对电源的适应能力极严格，所需电源容量不少于极严格，所需电源容量不少于

14、20KW，或专用电源供电，或专用电源供电 可使用直流供电，可利用储能可使用直流供电，可利用储能 器件，可运用于条件较差农村器件，可运用于条件较差农村 或边远地区或边远地区 智能化程度智能化程度低，使用不方便低，使用不方便极高，非常方便使用极高，非常方便使用 将高压变压器输出的交流高压变为直流高 压的电子元件。现代线机的高压整流器都 采用半导体整流器，应用最广泛的是高压硅 堆。由许多单晶硅做成的二极管用银丝串联 而成。它具有体积小、机械强度高、绝缘性 好、寿命长、性能稳定等优点。使用时要浸 入油中，油温不超过70度。 病人摆病人摆 好位好位 调节曝光参数调节曝光参数 KV、mA、S 开始按曝光按

15、钮开始按曝光按钮 第一档第一档(Ready) 灯丝加热电路工作灯丝加热电路工作 旋转阳极启动电路工作旋转阳极启动电路工作 操作面板上操作面板上 Ready灯亮灯亮 灯丝加热到设定值灯丝加热到设定值 旋转阳极转速到一定值旋转阳极转速到一定值 按曝光按钮第二按曝光按钮第二 档档(Radiography) 球管上加上高压球管上加上高压 计时电路工作计时电路工作 计时器到设计时器到设 定时间值定时间值 切断高压回路切断高压回路 曝光结束曝光结束 松开手闸松开手闸 灯丝加热停止工作灯丝加热停止工作 旋转阳极减速停止旋转阳极减速停止 一次曝光一次曝光 完成完成 病人摆病人摆 好位好位 调节曝光调节曝光 参数参数KV 开始按曝光按钮开始按曝光按钮 第一档第一档(Ready) 灯丝加热电路工作灯丝加热电路工作 旋转阳极启动电路工作旋转阳极启动电路工作 操作面板上操作面板上 Ready灯亮灯亮 灯丝加热到设定值灯丝加热到设定值 旋转阳极转速到一定值旋转阳极转速到一定值 按曝光按钮第二按曝光按钮第二 档档(Radiography) 球管上加上高压球管上加上高压 电离室工作，记电离室工作，记 录录X射线的剂量射线的剂量 电离室记录的剂电离室记录的剂 量到达一定值量到达