二X线发生装置课件

1、信号源-X线管定义:用于产生X线的装置结构:X线管、高压发生器、控制台第二章 X线发生装置第一节 X线球管一、X射线的产生产生：德国实验物理学家威廉康拉德伦琴（W. C. Rntgen，18451923），1895年11月8日意义：开辟了工业探伤和医学影像诊断疾病的新领域人体组织对X射线的穿透性易透过性组织 中等透过性组织 不易透过性组织 肺、胃肠道 肌肉组织 骨(钙盐) 鼻窦、乳突 结缔组织 脂肪组织 软骨、血液二、固定阳极X线管1.基本结构1. 玻璃外壳2.阴极3.阳极3. X射线管的阳极（Anode）电子入射射出X线阳极罩阳极体吸收5060%二次电子(能量约为原来的99%)吸收部分散乱X

2、线无氧铜：散热性能好阳极头阳极罩可伐圈阳极柄4. X射线管的阴极（Cathode）常用两类：圆焦点型线焦点型（散热优于圆焦点）圆焦点线焦点双焦点灯丝（发射电子）集射罩(聚焦)灯丝聚焦罩玻璃壳高 压正KV负KV大焦灯丝小焦灯丝大焦灯丝变压器小焦灯丝变压器CLCCS阳极5.X线管的焦点-影像X线成像质量实际焦点1520有效焦点有效焦点尺寸越小，影像清晰度越高减小焦点面积以提高影像清晰度与增大X线管的功率以减小运动模糊不可兼得有效焦点：2.0mm*2.0mm1.0mm*1.0mm0.3mm*0.3mm6.焦点的方位性X线呈锥体辐射，照射野内不同方向上的有效焦点大小、形状是不同的使用时应注意保持实际焦

3、点中心、X线输出窗中心与投影中心三点一线6.焦点增涨管电流增大，电子数目增多，由于电子之间的库仑力作用，出现焦点尺寸增大现象固定阳极X线管旋转阳极X线管结构阳极、阴极、玻璃壳阳极、阴极、玻璃壳阳极结构阳极头、阳极帽、可伐圈、阳极柄靶盘与靶面、转子、轴承散热方式热传导热辐射优点结构简单、价格低球管功率大、焦点面积大、散热面积大四、特殊X线管金属陶瓷大功率X线管（金属吸收二次电子，陶瓷可起绝缘）解决了普通X线管大功率使用时会因玻璃击穿而损坏的问题三极（栅控）X线管（在阳极与阴极间加了一个控制栅极）栅极漏极源极灯丝发射特性差，不能产生大的管电流，不适用于大功率X线机应用于X线电影摄影、X线电视、电容

4、充放电X线机软X线管(对于乳房等如组织)结构特点：铍窗对X线吸收低，固有滤过小，可获大剂量软X线钼靶最适宜X线波长0.060.09nm，钼靶进行选择性吸收极间距离短1013mm，阴阳极之间场强大，管电流大CT用X线管靶面：新型复合靶结构（增大热容量）外壳：金属或陶瓷材料油循环装置（增加散热）飞焦点技术（不增加辐射功率的情况下获得更多信息量）飞焦点技术：电子束被偏转线圈产生的偏转磁场改变 了其垂直入射点五、特性阳极特性曲线：是在一定的灯丝加热电流If下，管电压Va与管电流Ia之间的关系电子前端两侧后端-空间电荷比例区饱和区灯丝发射特性曲线：是在一定的管电压Va下，管电流Ia与灯丝加热电流If的关

5、系补偿空间电荷：Va变高，If减小；Va，If变低， If增加六、电参数最高管电压是X线管两极间可加的最高管电压 管电压最高管电压，管壁放电，甚至击穿X线管热容量是当X线管处于最大冷却率时，允许承受的最大热量 冷却率(散热率)： 单位时间内传导给介质的热量热容量单位是焦耳（J），1J=1kv(有效值）*1mA (有效值）*1s热容量单位常用热单位（HU）表示，1HU=1kv(峰值）*1mA (平均值） *1s在单相全波下1HU=0.77WS=0.77J 生热和冷却曲线七、套管1.旋转阳极X线管的阳极结构A、阳极头、转子B、阳极头、阳极柄C、靶面、钼杆、转子D、阳极帽、转子、钼杆2.对灯丝发射特

6、性的解释，正确的是A、一定管电流时，灯丝加热电流与电源电压的关系B、不同管电流下，灯丝加热电流与管电压的关系C、不同灯丝加热电流下，管电流与管电压的关系D、管电压一定时，管电流与灯丝加热电流的关系3.大功率X线管中，管壳采用陶瓷或金属，其目的A、易于安装，无需管套B、坚固结构，防止震动C、防止电子轰击致钨沉积和被击穿D、吸收散射线4.X线管的电参数有A、最低管电压、容量、热容量B、最高管电压、标称功率、容量C、最高管电压、容量、热容量D、瞬时载荷容量、连续载荷容量、热容量第二节 高压发生器一、高压变压器二、灯丝变压器三、高压整流器四、高压交换闸五、高压电缆、插头与插座六、变压器油 一、高压变压

7、器 定义：是产生交流高压的器件，为X线管提供高压电能。结构：高压变压器是由铁芯、初级线圈、次级线圈、绝缘物质和固定件等组成的变压器工作原理电磁感应变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。 n=N1/N2式中n 称为电压比(圈数比) 。当n1 时，则N1N2 ，U1U2 ，该变压器为降压变压器，反之则为升压变压器。1、铁心 高压变压器多采用闭合式的导磁体，用不同宽度、0.35mm厚硅钢片叠成近似圆形的阶梯状。为减少涡流，每片硅钢片上涂有绝缘漆。为减少叠片接缝处的磁阻，采用交叉叠片的方法，最后嵌成口字形或日字形。2、初

8、级线圈： 高压变压器初级线圈的匝数较少，一般为数百匝；所加的电压不高，一般在500V以下，但流过的电流很大，摄影时可达数百安培。因此初级导线多采用纱包或玻璃丝包的扁铜线，分若干层直接绕在铁芯或绝缘纸筒上。由于线径特粗，匝数又少，所以直流电阻很小，一般在1欧姆以下。3、次级线圈： 高压变压器次级线圈的匝数很多，在数万到数十万匝之间；次级电压很高，从几十至上百千伏；流过的电流很小，一般在1000mA以下。因此次级线圈多采用直径很小的油性或高强度漆包线，绕成两个匝数相同的绕组，套在初级线圈的外面。(1)为升压变压器，变压比大，次级输出电压很高。诊断x射线机的管电压一般在30150kVp(峰值)。(2

9、)诊断x射线机在透视时，管电流多为3mA左右，管电压在6580kV，容量只有数百瓦，属连续低负荷；在摄影时，管电流可达数百毫安至干毫安，但曝光时间很短，从几微秒至数秒，属瞬时高负荷。因此，其设计容量等于最高输出容量的l/3一l/5即可，体积可做的较小，而一般电力变压器的设计容量要求等于最高输出容量。特点(3)诊断x射线机高压变压器次级都采用两个线圈串联，中心点接地的方式，称为高压次级中心接地，而不采用一端接地的方式。同时把指示管电流的毫安表串接在中心点处。 这样做的目的有二：第一，使高压变压器对初、次级之间绝缘的要求降低一半。因为高压次级中心点接地，它就得到了与大地相同的零电位，次级线圈输出线

10、两端对中心点(地)的电压只有总输出电压的一半，如图534所示，于是降低高压变压器的总绝缘要求；第二，保证了操作人员的安全，因为毫安表的一端接地，安装在控制台上，控制台也是零电位，这样就避免了操作人员可能被高压电击的危险。二、灯丝变压器定义：为X线管提供灯丝加热电压的降压变压器结构：铁芯、初级线圈、次级线圈(1)降压变压器：初级电压在100一200V之间，次级电压在5-15V之间，功率在100W左右。(2)次级输出电压低，但次级电位却很高。这是因为灯丝变压器次级的一端与高压变压器的一端相连，所以次绞的电位很高。因此，对灯丝变压器初、次级的绝缘要求很高，其绝缘强度不能低于高压变压器最高输出电压的一

11、半。 （3)要有足够的容量：因为次级电流较大，所以在空载时的次级电压应比负载时高，一般约高10-20左右，以保证x射线管或高压整流管正常加热。特点三、高压整流器 定义：高压整流器是一种将高压变压器次级输出的交流电压变换为脉动直流电压的电子元件。目的：是提高X射线管的效率和保证x射线管、高压电缆等器件不至于遭受逆电压而造成损坏。 应用于x射线机的半导体整流器主要有两种，一种是高压硒整流器，它采用上千个硒片串联而成，因此也叫做硒堆。另一种是高压硅整流器，它是由许多单晶硅作成的二极管与银丝串联，然后封装于环氧树脂中而成的，因此也叫做硅管或硅堆。硅片比硒片的耐压高，故硅堆的体积较小。另外，硅片的正向电

12、阻小，降低了正向压降，因此硅堆比硒堆提高了x射线管端电压，降低了高压变压器次级的预置电压，对高压发生器内的其它绝缘部件均有好处。四、高压电缆、高压插头与插座高压电缆定义：大、中型X线机的高压发生器和X线管是分开组装的，两者之间通过两根特制的电缆连接在一起作用：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线管的阴极主要指标(1)耐压值，用伏(kVp)峰值表示。有的用标盘方式直接标出耐压值，也有的用套在电缆上的色环或用编在金属层外面的色棉线表示。其标志如下：英国：白50kVp9；黑75kVp；蓝100kVp日本：白50kVp；绿75kVp；红100kVP；棕125kVp 黑

13、150kVp。中国：绿50kVp；红75kVp；蓝l00kVp；白125kVp； 黑150kVp。 (2) 最大允许电压值：与管电流波形有关，交流成分越大，最大允许电压值就越小。当高压变压器在一端接地时，高压电缆的额定电压应大于高压变压器的最高电压。而在中心接地时，每根电缆仅承受x射线管端电压的一半。 高压插头、插座定义：高压电缆与X线管和高压发生器的连接器件作用：未装卸方便，保证高压绝缘五、高压交换闸 大功率x射线机，常配置两个或两个以上的x射线管，以满足不同的需要。这几个x射线管共用一个控制台和一个高压发生器，而各个x射线管又不能同时工作，所以需要一个交换装置把高压发生器产生的高压和灯丝电

14、压切换到所需的x射线管上，这个装置就是高压交换闸。高压交换闸通常有两种形式，接触器式高压交换闸和电动机式高压交换闸。 六、变压器油 又叫做绝缘油，是碳和氢的化合物，属矿物绝缘油。其主要作用是绝缘和散热。x射线机的高压发生器和x射线管头的绝缘和散热，主要是通过变压器油来实现的。变压器油具有如下性能： 1、电介质强度高 变压器油的电介质强度定义为：2.5mm时，两电极问的击穿电压。一般应达到30kVpo；小型组合机和x射线管内用的油要求更高，应达到40kVpo2粘度低 使用时要求易于对流和散热，在20时，用恩格尔粘度计测定不大于5度，用瑞得乌德粘度计不大于864度。 3闪燃点高 要求在135一15

15、0。 4燃烧点高 要求在150160。 5凝固点低 要求在一l 5一45。变压器油凝固点温度即为油的标号，如45号油，其凝固点为一45 。 6比重 要求在155时为o895gcm2。 7化学性能稳定 在工作温度时不炭化，不起电解作用，不产生胶粘沉淀物，无水分，含硫磺、石蜡等杂质少，酸度不大于0.05。8颜色 一般为浅黄、暗红或水白色，透明无悬浮物。 9导热系数高 要求油温升高1时，膨胀系数为万分之五。 变压器油的老化： 变压器油长期使用后，由于受到电场、光线、高温、氧气、水分、催化物(如铜、铅、铁)等的影响，其性能会逐渐变劣，使电介质强度下降。这种现象叫做变压器油的老化。对老化的油，再生后可继续使用，其方法是用滤油设备过滤，如无过滤设备，可用干燥方法作简单处理。第三节 控制台主要功能：实现在曝光过程中对管电压、管电流和曝光时间的控制。对电路的基本要求： 1、可调管电流 2、可调管电压 3、可调曝光时间组成： 1、电源电路 2、X线管灯丝加热电路 3、高压发生电路 4、控制电路电源电路高压发生电路X线管控制电路灯丝加热电路1.高压发生器的元器件有A、高压变压器、灯丝变压器、高压整流器、高压交