第二章 X线发生装置.ppt

1、湖北科技学院 李义兵,医学影像设备学,第二章 X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 X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

2、殊X线管,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

3、焦点的宽度，主要取决于聚焦罩的形状、宽度和深度。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

4、 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 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

5、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

6、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

7、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 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； 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

8、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。,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

9、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

10、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，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

11、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

12、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-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 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

13、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

14、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,

15、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,

16、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

17、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。 该单元电路在小型X线机中，因X线管兼作高压整流元件，故只有测定mA的mA表和安全保护装置。 在大、中型X线机中，该电路设有将交流高压整流为直流高压的不同形式的整流电路、用来指示mA值的mA测量电路。,62,第三节 控制台,（四）控制电路 1限时电路 控制X线曝光时间的长短，通过它能准确地控制X线的照射量（mA一定时）。 目前，大中型X线机一般采用电子

18、限时电路。,63,第三节 控制台,（四）控制电路 1限时电路 在控制X线曝光时间的方法上，过去一般是将限时电路的控制接点串接在高压接触器的线圈电路中，用控制高压接触器的工作时间来达到控制曝光时间的目的。 由于所使用的交流接触器本身的固有释放延迟，使最短曝光时间受到限制。 目前，大中型X线发生装置已广泛使用晶闸管无触点开关，代替常用的交流接触器。这样，可根据限时电路的信号，直接控制高压的接入和关断，能够准确、有效地做到零相位接入高压，避免过电压的产生。,64,第三节 控制台,（四）控制电路 2自动曝光控时电路 自动曝光控时电路是在X线通过被照物体后，以达到胶片上所需的感光剂量（即胶片密度）来决定曝光时间的；胶片感光剂量满足后，自动切断高压。为此，自动曝光控时电路也叫做mAs限时电路。 自动曝光控时电路分为光电管自动曝光控时电路和电离室自动曝光控时电路。,65,第三节 控制台,（四）控制电路 3旋转阳极启动、延时与保护电路 旋转阳极X线管的功率是基于阳极转速达到额定值时的功率，如果在阳极转速尚未达到额定值时曝光，将会造成X线管的靶面熔化损坏。 使用旋转阳极X线管的X线机均设有旋转阳极启动、延时、保护电路。,66,第三节 控制台,（四）控制电路 4X线管安全保护电路 X线管的正确使用是保证X线管安全和延