1、第一章 理療設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)理療學(xué)又稱物理治療學(xué)（physical therapy）是研究應(yīng)用物理因子作用于人體以提高健康水平、保健、預(yù)防和治療疾病，促進(jìn)病后機(jī)體康復(fù)的專門學(xué)科。理療學(xué)是一門既古老又年輕的學(xué)科。公元前7000年的石器時(shí)代，當(dāng)時(shí)原始人利用等治療疾病，維護(hù)健康。我國以及古希臘、埃及、羅馬的早期文獻(xiàn)都記載了陽光、熱水浴、冷水浴、體操、按摩等防治疾病的作用。公元前53世紀(jì)春秋戰(zhàn)國時(shí)期黃帝內(nèi)經(jīng)的素問篇詳述了攻達(dá)（針灸）、角（拔罐）、藥熨（溫?zé)幔?、?dǎo)引（呼吸體操）、按驕（按摩）、浸漬發(fā)汗（水療）等物理療法。春秋戰(zhàn)國時(shí)期名醫(yī)扁鵲常用針灸、砭石、熨貼、按摩等治病。我國是世界上最早用礦泉水、磁場(chǎng)治療

2、疾病的國家。古希臘名醫(yī)希波克拉底（公元前460377年）積極提倡利用陽光、空氣和水等自然療法增強(qiáng)體質(zhì)、防治疾病，這在全世界都產(chǎn)生了一定影響?，F(xiàn)代理療學(xué)、療養(yǎng)學(xué)、體療學(xué)以及由許多專業(yè)共同組成的康復(fù)醫(yī)學(xué)正是這樣的歷史基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。現(xiàn)代物理學(xué)促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的發(fā)展，同時(shí)也使古老的物理療法得以不斷的完善，并充實(shí)了豐富的內(nèi)容。遠(yuǎn)在17世紀(jì)產(chǎn)生了靜電療法；在18世紀(jì)產(chǎn)生了直流電療法；在18世紀(jì)下半葉日光療法有了進(jìn)一步的發(fā)展；在19世紀(jì)產(chǎn)生了感應(yīng)電療法、直流感應(yīng)電診斷（古典式電診斷）、直流電藥物導(dǎo)入療法、達(dá)松伐電療法（長波療法），同時(shí)產(chǎn)生并迅速發(fā)展了現(xiàn)代光療中的紅外線療法和紫外線療法；本世紀(jì)以來由于科學(xué)技術(shù)的

3、飛速發(fā)展，理療技術(shù)、理療在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用和作用原理研究取得了顯著的進(jìn)展。在本世紀(jì)上半葉產(chǎn)生了中波、短波、超短波、微波、超聲等物理療法；自本世紀(jì)50年代以來，低、中頻電療法有了新的發(fā)展，水療、磁療等進(jìn)而受到重視，并在應(yīng)用技術(shù)方面有了發(fā)展提高。特別是在60年代實(shí)現(xiàn)的激光技術(shù)對(duì)全部科學(xué)（包括醫(yī)學(xué)在內(nèi)）的發(fā)展正在發(fā)揮著日益重大作用，激光療法已成為現(xiàn)代光療學(xué)的重要組成部分。此外，在70年代獲得顯著發(fā)展的射頻治癌和光敏診治癌癥技術(shù)受到了世界上許多國家的重視?？傊?，現(xiàn)代理療學(xué)正在迅速發(fā)展。第一節(jié) 電子管基礎(chǔ)知識(shí)在玻璃（或金屬）管泡內(nèi)按一定程序與間距，裝入兩個(gè)以上不同形狀的金屬電極，再將管內(nèi)抽成真空，以完成整流

4、、檢波、放大、振蕩等功能，這種器件稱為電子管。電子管工作的基礎(chǔ)是熱電子發(fā)射。一、熱電子發(fā)射已知金屬原子中的外層電子，因原子核與其距離較遠(yuǎn)，吸引力不大，可以產(chǎn)生一定的運(yùn)動(dòng)，稱為自由電子。但是自由電子只能在原子間運(yùn)動(dòng)，不能離開金屬表面向空間飛逸。當(dāng)溫度升高時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)速度增大，動(dòng)能增加，就有可能克服原子核的吸引，飛離金屬表面，這種情況稱為熱電子發(fā)射。在真空或空氣稀薄的環(huán)境里，熱電子發(fā)射的數(shù)量較大。試取一普通燈泡，在其中裝一塊與燈絲互不接觸的金屬片，燈絲用直流電點(diǎn)燃，將一只靈敏的電流表（微安表）的一端接金屬片，另一端接燈絲電源的正極，電流表就會(huì)有指數(shù)，這說明回路中有電流流過，如圖1-1所示。這里有

5、三個(gè)條件：1有熱電子的發(fā)射；2泡內(nèi)真空；3金屬片相對(duì)于燈絲為正。以這一現(xiàn)象為基礎(chǔ)，制成了各種電子管。圖1-1 熱電子發(fā)射發(fā)射電子的物體稱為陰極，從上述實(shí)驗(yàn)可見熱電子是直接從燈絲發(fā)出的，這種以加熱的燈絲為發(fā)射電子的陰極，稱為直熱式陰極。由于燈絲所用材料不同，它在同樣功率下，發(fā)出的電子數(shù)量也有不同。上述燈泡內(nèi)的燈絲是鎢絲，其發(fā)射效率不高，需要很高的溫度（2300）才能發(fā)射足夠量的電子，因而耗電大。但它結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，壽命長，發(fā)射穩(wěn)定，因此目前許多大功率的電子管仍然采用直熱式陰極。在鎢絲上加上釷，再經(jīng)特殊處理，鎢絲的表面即形成一層極薄的釷碳化物，稱被膜陰極。它在1600時(shí)即可發(fā)射大量電子。在同一溫度下，所

6、發(fā)射的電子數(shù)量比鎢絲大幾千倍，但較脆弱，只用在中等功率的電子管。在鎢絲上涂以鋇、鍶、鈣的氧化物，其發(fā)射能力又可增高很多，在燈絲微紅時(shí)（亦即在800左右）就有大量電子發(fā)射。但其發(fā)射不穩(wěn)定，不能在高屏壓下工作，而且不堅(jiān)固，容易受到正離子沖擊而損壞，多用于小功率電子管中。對(duì)于這些發(fā)射效率較高的金屬，也可以涂在金屬小管上，將金屬小管套在燈絲外面。當(dāng)燈絲被點(diǎn)燃時(shí)，金屬管被烘熱，便能發(fā)射電子。這種方式稱為間熱式陰極，如圖1-2所示。圖1-2 陰極構(gòu)成二、兩極電子管將一個(gè)發(fā)射電子的陰極與另一個(gè)收集電子的金屬屏封裝在抽成真空的管泡中，就構(gòu)成了兩極電子管。燈絲在通電發(fā)熱后，在燈絲或罩在其外的金屬小管上，就逐漸聚

7、集了許多電子，象云霧一樣，越靠近陰極表面電子越多，稱為空間電荷。若在其外周金屬屏上接上比燈絲電壓高的電壓時(shí)，這些空間電荷在外電場(chǎng)的作用下，就會(huì)向金屬屏運(yùn)動(dòng)，電路中就會(huì)出現(xiàn)電流，如圖1-3所示。金屬屏稱為屏極，也稱為陽極。接在屏極與陰極之間的電源稱為乙電，燈絲電源電壓稱為甲電。乙電通常比甲電電壓高，因此稱為高壓。由于電子流是從陰極飛向屏極，再經(jīng)乙電源回到陰極，因此此電流也稱為屏極電流。圖1-3 兩極電子管屏極電流的大小與以下兩個(gè)因素有關(guān)：1與加在屏極上的電壓大小有關(guān)。所加電壓越高，屏極電流越大。這是因?yàn)殡妷涸礁?，吸引電子能力越?qiáng)，電子移動(dòng)的數(shù)量越多，電流就越大。開始時(shí)增加較慢，接著均勻的增加，最

8、后逐漸減慢，直至屏極將所有空間電荷完全吸收，此時(shí)電流稱為飽和電流，在圖1-4所示的關(guān)系曲線上這一點(diǎn)稱為飽和點(diǎn)。屏壓越高，飽和值越大，而形成一條曲線。圖1-4 屏流屏壓關(guān)系圖2與燈絲電壓和燈絲溫度有關(guān)。甲電電壓較低時(shí)，燈絲溫度低，無電子發(fā)射，屏極電流為零，甲電電壓升至燈絲工作電壓時(shí)，燈絲溫度升高，電子發(fā)射，出現(xiàn)屏極電流。此后甲電電壓越高，燈絲溫度越高，飽和電流也越大。從屏流屏壓關(guān)系圖中可見，當(dāng)屏壓等于零時(shí)，屏流并不等于零（稍大于零），只有當(dāng)屏壓負(fù)到一定值時(shí)，屏流才等于零。這一特殊現(xiàn)象的產(chǎn)生，是由于陰極因熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的空間電荷有不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的電子接觸到屏極時(shí)，就沿著屏極陰外電路回到陰極，形成

9、微弱的電流。這種電流是由于電子和屏極接觸而產(chǎn)生，故稱接觸電流。當(dāng)屏極所加的電壓為負(fù)，接觸電流就減小，直至為零，此時(shí)電子管產(chǎn)生了阻斷，因此兩極電子管有一個(gè)重要的特征單向?qū)щ娦?。但是加在屏極上的電壓也不能無限增大，否則會(huì)損壞燈絲或陰極上的物質(zhì)。三、三極電子管在陰極和陽極之間再裝上可以控制電子運(yùn)動(dòng)的柵極，就構(gòu)成了三極電子管，如圖1-5（a）所示。柵極是繞成柵狀的金屬絲，它的位置與陰極較近。當(dāng)陰極與柵極之間接上一定電壓（稱為丙電）時(shí)，柵極將對(duì)陰極屏極之間的電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重大影響。如果柵極接上正電壓，它將具有幫助屏極吸收電子的作用。由于柵極是由金屬絲繞成的柵狀，所以大部分電子從柵狀金屬絲的空隙中飛過，增加

10、了屏流，但也有一小部分電子接觸到柵極金屬絲形成柵流，如圖1-5（b）所示。如果柵極接上負(fù)電壓，將阻止電子移動(dòng)，減少了經(jīng)過柵極的空隙飛向屏極的電子的數(shù)量，因此屏流減小，如圖1-6（a）所示。如果柵極接上較大的負(fù)電壓，則在柵極上有較強(qiáng)的負(fù)電場(chǎng)存在，致使電子無法穿過柵極到達(dá)屏極，因此屏電流為零，如圖1-6（b）所示。使屏流完全阻斷的柵極電壓，稱為截止電壓，在特性曲線上此點(diǎn)稱為截止點(diǎn)。（a） （b）圖1-5 三極電子管（a） （b）圖1-6三極電子管柵極控制從上述情況可知，加了柵極以后，柵極起到重要的控制作用，所以柵極又稱為控制柵極，柵極電壓屏極電流的變化曲線如圖1-7所示。圖1-7 柵極電壓屏極電流

11、曲線圖圖1-8（a）中柵陰之間加上兩組電池，通過電位器改變柵極相對(duì)于陰極的電壓。當(dāng)電位器中間接點(diǎn)滑至B端，柵極負(fù)于陰極，越向B端，柵極電壓越負(fù)；滑向A時(shí)柵極電壓較陰極為正，通過串接在屏極電路上的電流表可讀出屏流的大小。當(dāng)柵極電壓負(fù)至一定值時(shí)屏流等于零，此點(diǎn)在柵壓屏流關(guān)系曲線上即是截止點(diǎn)，此時(shí)柵極電壓稱為截止電壓。當(dāng)電位器向A端滑動(dòng)，柵極電壓逐漸增加，屏流也增大；當(dāng)柵極電壓為正時(shí)，屏流更大，但是當(dāng)柵極電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，屏流最大，此后即使柵極電壓再增大，屏流也不再增大，如曲線上的A點(diǎn)稱飽和點(diǎn)。即陰極上所發(fā)出的電子幾乎全部被屏極吸收，達(dá)到飽和。這種柵極電壓與屏極電流的關(guān)系曲線與屏極電壓有關(guān)，屏極

12、電壓越高，截止電壓就越負(fù)，也形成一簇曲線，如圖1-8（b）所示。（a） （b）圖1-8 柵壓與屏流曲線圖三極電子管的這種柵極電壓對(duì)屏流的控制作用，大于屏極電壓對(duì)屏極電流的控制作用，這就是三極電子管能夠起放大作用的基礎(chǔ)。三極電子管是使用最多的一種電子管，理療設(shè)備常用的FU-5、FU-811都屬于三極電子管。但是三極管存在一定缺陷，如：1在管內(nèi)電極間存在較大的電容。因?yàn)殡娮庸軆?nèi)燈絲、陰極、柵極、屏極均由金屬制成，平行裝置，互不接觸，這樣在各極間就形成了電容器，具有一定電容量（如屏-柵間、柵-陰間、屏-陰間）。從一個(gè)電子管看，柵-陰是輸入電路，所以柵-陰電容稱為輸入電容，屏-陰是輸出電路，所以屏-陰

13、電容稱為輸出電容。在用作高頻放大時(shí)，這種極間電容也起作用，經(jīng)常通過屏-柵電容產(chǎn)生反饋，所以三極電子管不能用于頻率很高的電路中。2三極電子管的另一個(gè)不足是放大因數(shù)不夠大。四、四極電子管為了減少三極電子管的極間電容，再加上一個(gè)與柵極相仿的電極，也就是用金屬絲一圈圈繞在柵極的外面，它比柵極繞得稍密，在其上接上和屏極極性相同、電位較低的電壓，稱為簾柵極，這樣就構(gòu)成了四極電子管，如圖1-9所示。圖1-9四極電子管在四極電子管中陰極發(fā)射電子，屏極和簾柵極接收電子，控制柵極控制電子的運(yùn)動(dòng)。簾柵極雖然為正電壓，但因其為柵狀，大量電子穿越其柵孔飛向屏極，僅有一小部分被簾柵極吸收，形成簾柵流。由于屏極距離陰極較遠(yuǎn)

14、，而且中間隔有簾柵極，所以對(duì)陰極電子的作用力較小，以致內(nèi)阻增大，所以放大因數(shù)也加大。簾柵極電壓的變動(dòng)，對(duì)屏極電流也有影響。所以要求其電壓相當(dāng)穩(wěn)定，才能使電子管正常工作。為此電路中常在簾柵極上接上一只電容，一方面使電壓穩(wěn)定，另一方面使簾柵極上的交流成分短路，完成隔離屏柵的任務(wù)。四極電子管的跨導(dǎo)(5)與三極管相近；內(nèi)阻達(dá)幾十千歐到幾兆歐，因而其放大因數(shù)達(dá)幾十至幾百倍。增加簾柵極可以減少屏柵間電容，但由于簾柵極接正壓，具有加速電子運(yùn)動(dòng)的作用，與屏極正壓的作用相加后，對(duì)電子吸引力更加強(qiáng)，使電子運(yùn)動(dòng)速度顯著加快，這種高速運(yùn)動(dòng)的電子，在到達(dá)屏極時(shí)，會(huì)把屏極原子里的電子撞出，使屏極產(chǎn)生二次電子放射。它與陰極加熱所產(chǎn)生的一次電子放射不同。屏極上產(chǎn)生的二次放射出的電子，被附近的簾柵極(因簾柵極帶正電位)所吸收，使屏流下降而簾柵流上升，特性曲線發(fā)生彎曲，因而不能穩(wěn)定工作，輸出受到影響。所以現(xiàn)在已被淘汰，為效能更好的五極管所取代。五、五極電子管為了發(fā)揮四極管放大因數(shù)大，極間電容小的優(yōu)點(diǎn)，克服二次電