1、湖北科技學(xué)院 李義兵,醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué),第二章 X線發(fā)生裝置,重點難點,本章重要知識點和難點 1X線管及各構(gòu)成部分的作用、結(jié)構(gòu) 2X線管的特性 3高壓發(fā)生器的作用、結(jié)構(gòu)與各高壓 部件的作用 4控制臺的作用與電路基本構(gòu)成,2,醫(yī)用X線機分為診斷用X線機和治療用X線機 診斷用X線機由X線發(fā)生裝置（也稱為主機）和外圍裝置組成。主機由X線管裝置、高壓發(fā)生裝置、控制裝置構(gòu)成。能產(chǎn)生X線并控制X線的穿透能力、輻射強度和曝光時間。 本章主要介紹主機（X線管、高壓發(fā)生裝置、控制裝置）。,3,第一節(jié) X線管,第一節(jié) X線管,X線管是X線機的核心部件 作用：將電能轉(zhuǎn)化為X線 發(fā)展：固定陽極X線管 旋轉(zhuǎn)陽極X線管 特

2、殊X線管,5,第一節(jié) X線管,一、固定陽極X線管 （一）結(jié)構(gòu)：由陽極、陰極和玻璃殼三部分組成,6,第一節(jié) X線管,一、固定陽極X線管 固定陽極X線管的陽極結(jié)構(gòu),7,第一節(jié) X線管,一、固定陽極X線管 固定陽極X線管的陰極結(jié)構(gòu),8,第一節(jié) X線管,一、固定陽極X線管 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、價格低。 在小型X線機、治療X線機（陽極油循環(huán)冷卻）等裝置中仍被采用。 缺點：焦點尺寸大、瞬時負載功率小。 目前，在醫(yī)用診斷X線機中，固定陽極X線管已多被旋轉(zhuǎn)陽極X線管取代。,9,第一節(jié) X線管,一、固定陽極X線管 （二）X線管的焦點 實際焦點是指靶面瞬間承受高速運動電子束的轟擊面積。呈細長方形，也稱為線焦點。 實際

3、焦點的寬度，主要取決于聚焦罩的形狀、寬度和深度。實際焦點越大，X線管的容量就越大，曝光時間就可以縮短。,10,第一節(jié) X線管,一、固定陽極X線管-X線管的焦點 有效焦點是指實際焦點在X線投照方向上的投影。它對影像的清晰度影響很大，也稱為作用焦點。因有效焦點在不同X線投照方向上的大小、形狀是不同的，故常用有效焦點的標(biāo)稱值來描述焦點的大小。 標(biāo)稱焦點是指實際焦點在垂直于X線管長軸方向的投影。 X線管特性參數(shù)表中標(biāo)注的焦點為標(biāo)稱焦點。,11,第一節(jié) X線管,一、固定陽極X線管-X線管的焦點。,12,第一節(jié) X線管,二、旋轉(zhuǎn)陽極X線管 結(jié)構(gòu)：陽極、陰極和玻璃殼,13,第一節(jié) X線管,二、旋轉(zhuǎn)陽極X線管

4、 解決了提高功率和縮小焦點之間的矛盾,14,第一節(jié) X線管,二、旋轉(zhuǎn)陽極X線管 陽極結(jié)構(gòu),15,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-金屬陶瓷大功率X線管,16,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-陶瓷絕緣X線管 解決了普通X線管大功率使用時會因玻璃殼擊穿而損壞的問題,17,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-三極X線管 在普通X線管的陽極與陰極之間加了一個控制柵極，故又稱為柵控X線管。 陰極結(jié)構(gòu),18,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-三極X線管 控制原理,19,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-三極X線管 特性 三極X線管的特性，不僅取決于燈絲加熱電流和管電壓，還取決于柵極電位的變化。三極X線管兼有高壓開關(guān)

5、管和X線管的作用。 1燈絲發(fā)射特性 2截止特性 3時間控制特性,20,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-軟X線管 當(dāng)對乳房等軟組織進行X線攝影時，用普通X線管得不到滿意的攝影效果。 為提高X線影像的對比度，須使用大劑量的軟X線，為此一般使用軟X線管來產(chǎn)生軟X線。 軟X線管特點： X線輸出窗的固有過濾??； 在低管電壓時能產(chǎn)生較大的管電流； 焦點小。,21,第一節(jié) X線管,三、特殊X線管-CT用X線管 CT用X線管與一般X線機上使用的X線管結(jié)構(gòu)基本相同，也有固定陽極X線管和旋轉(zhuǎn)陽極X線管兩種。 安裝時，固定陽極X線管的長軸與探測器平行，旋轉(zhuǎn)陽極X線管的長軸與探測器垂直。,22,第一節(jié) X線管,四、特

6、性與參數(shù) X線管的特性與參數(shù)因X線管的型號不同而不同。 （一）特性 （二）電參數(shù) （三）構(gòu)造參數(shù)（略）,23,第一節(jié) X線管,四、特性與參數(shù) -陽極特性曲線,24,第一節(jié) X線管,四、特性與參數(shù) -燈絲發(fā)射特性曲線,25,第一節(jié) X線管,四、特性與參數(shù) （二）電參數(shù) 1.燈絲加熱電壓 2.燈絲加熱電流 3.最高管電壓 4.最大管電流 5.最長曝光時間 6.容量 7.標(biāo)稱功率 8.熱容量,26,第一節(jié) X線管,五、管套 X線管的管套是放置X線管的特殊容器，現(xiàn)代X線管的管套均為防電擊、防散射、油浸式，其結(jié)構(gòu)常隨用途不同而有所差別。 1固定陽極X線管管套 2旋轉(zhuǎn)陽極X線管管套 3組合機頭,27,第一

7、節(jié) X線管,五、管套 1固定陽極X線管管套,28,第一節(jié) X線管,五、管套 2旋轉(zhuǎn)陽極X線管管套,29,第一節(jié) X線管,五、管套 3組合機頭,30,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,作用 為X線管燈絲提供加熱電壓； 為X線管提供直流高壓； 如配有兩只或兩只以上X線管，還需切換X線管。,32,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,組成 由高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流器、高壓交換閘（配兩只或兩只以上X線管時用）、高壓插座等高壓元器件組成。 按要求組裝后置于方形或圓形鋼板制成的箱體內(nèi)。箱體內(nèi)灌注變壓器油，以加強各部件之間的絕緣和散熱，箱體應(yīng)接地，以防高壓電擊造成的危害。,33,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,34,第二

8、節(jié) 高壓發(fā)生器,一、高壓變壓器 高壓變壓器是產(chǎn)生交流高壓的器件，為X線管提供高壓電能。 其工作原理與普通變壓器相同，但運行狀態(tài)較為特殊。 它具有如下特點：次級輸出電壓高；設(shè)計容量可等于最高輸出容量的1/51/3；高壓變壓器次級中心點接地。,35,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,一、高壓變壓器 構(gòu)造 高壓變壓器由鐵芯、初級繞組、次級繞組、絕緣材料和固定件等組成。,36,高壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu),第二節(jié) 高壓發(fā)生器,一、高壓變壓器,37,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-燈絲變壓器 燈絲變壓器是為X線管提供燈絲加熱電壓的降壓變壓器。 雙焦點X線管需配備兩個結(jié)構(gòu)相同、規(guī)格不同的燈絲變壓器。 結(jié)構(gòu) 燈絲變壓器由鐵芯、初

9、級繞組和次級繞組成。,38,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-燈絲變壓器 1.結(jié)構(gòu),39,燈絲變壓器的結(jié)構(gòu),第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-燈絲變壓器 2特點 燈絲變壓器的次級繞組與X線管的陰極相連，當(dāng)X線管工作時，燈絲變壓器次級繞組的電位與陰極負高壓等電位，這就要求燈絲變壓器初、次級間具有良好的絕緣，絕緣強度不能低于高壓變壓器最高輸出電壓的一半。,40,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓整流器 高壓整流器是一種將高壓變壓器次級輸出的交流高壓變?yōu)槊}動直流高壓的電子元件。 高壓變壓器次級輸出的交流高壓，如果直接加到X線管兩端，正半周時，燈絲發(fā)射的電子能飛向陽極，產(chǎn)生X線；負半周時，陽

10、極比陰極電位低，燈絲發(fā)射的電子飛不到陽極，X線管不輻射X線。這種利用X線管本身的整流作用整流的X線機稱為自整流X線機。,41,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓整流器 高壓硅堆,42,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓電纜 大、中型X線機的高壓發(fā)生器和X線管是分開組裝的，兩者之間通過兩根特制的電纜線連接在一起，即高壓電纜。 它的作用是將高壓發(fā)生器產(chǎn)生的高壓輸送到X線管的兩端，同時把燈絲加熱電壓輸送到X線管的陰極。,43,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓電纜,44,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓插頭與插座 高壓插頭、插座是高壓電纜與X線管和高壓發(fā)生器的連接器件。 為

11、裝卸方便，并保證高壓絕緣，高壓電纜的兩端都裝上高壓插頭，而X線管頭和高壓發(fā)生器上都設(shè)有高壓插座，連接時只要將高壓插頭插入相應(yīng)的高壓插座內(nèi)即可。,45,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓插頭與插座,46,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-高壓交換閘 部分診斷X線機，為適應(yīng)不同診斷工作的需要，有時配備兩只X線管。如：配有兩只X線管，一只用做透視和點片攝影，另一只用做攝影或特殊檢查。 由于兩只X線管共用一個控制臺和高壓發(fā)生器，同一時間內(nèi)只能允許一只X線管工作，因此必須經(jīng)過交換裝置以切換X線管，這種交換裝置稱為高壓交換閘。,47,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-變壓器油 變壓器油又稱為絕緣

12、油。它盛放在高壓發(fā)生器油箱和X線管管套內(nèi)，起絕緣和散熱作用。 主要特點： 絕緣強度（電介質(zhì)強度）高。變壓器油的絕緣強度一般應(yīng)達到30kV。X線管管套內(nèi)的變壓器油要求更高，應(yīng)達到40kV。 導(dǎo)熱系數(shù)高。 化學(xué)性能穩(wěn)定。,48,第二節(jié) 高壓發(fā)生器,二、高壓元器件-變壓器油 主要特點： 粘度低。 凝固點低。一般要求在-15 -45之間，變壓器油凝固點溫度即為油的標(biāo)號，如45號油其凝固點為-45。 顏色淺。一般為淺黃、暗紅或水白，透明無懸浮物。,49,第三節(jié) 控制臺,第三節(jié) 控制臺,1.三鈕制控制臺： 控制臺最初以實現(xiàn)X線管在曝光過程中的管電壓（kV）、管電流（mA）和曝光時間三個基本參量的控制為主要

13、任務(wù)，一般稱之為三鈕制控制臺。最短曝光時間約為0.020.04s。 2.二鈕制控制臺： 19501960年間出現(xiàn)了二鈕制控制臺，即在X線曝光前只預(yù)選kV值和代表X線總輻射量的mAs值。 3.單鈕制控制臺： 1970年以后出現(xiàn)了單鈕制控制臺，在曝光操作過程中，只需選定kV值，使X線曝光參量的調(diào)節(jié)和操作程序大為簡化。,51,第三節(jié) 控制臺,4.零鈕制控制臺：單鈕制控制臺出現(xiàn)不久，由于計算機技術(shù)在X線發(fā)生裝置的應(yīng)用，又出現(xiàn)了零鈕制控制臺。 按人體臟器分類，設(shè)置部位按鈕，攝影前，只需根據(jù)病人的胖瘦程度和被檢部位，按動相應(yīng)的部位按鈕，便可從計算機存儲器中調(diào)出相應(yīng)的曝光條件程序，被檢部位的曝光參數(shù)即自動選

14、定，使操作程序進一步簡化。為滿足攝影條件靈活搭配的需要，三鈕制控制臺仍被普遍使用。,52,第三節(jié) 控制臺,一、對電路的基本要求 基本電路必須能夠滿足調(diào)控X線管所輻射X線的“質(zhì)”與“量”。 （1）可調(diào)管電流：能給X線管燈絲提供一個在規(guī)定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)的加熱電壓，以改變X線管燈絲的加熱溫度，達到控制X線輻射強度的目的。,53,第三節(jié) 控制臺,一、對電路的基本要求 （2）可調(diào)管電壓：能給X線管提供一個很高且可以調(diào)節(jié)的管電壓，使X線管燈絲發(fā)射的熱電子高速運動以轟擊陽極靶面產(chǎn)生X線，達到控制X線質(zhì)的目的。 （3）可調(diào)曝光時間：使供給X線管的高壓在選定的時間內(nèi)接通和切斷，以準(zhǔn)確控制X線的發(fā)生時間。,54,

15、第三節(jié) 控制臺,二、基本電路 基本電路一般應(yīng)由下列四個單元電路構(gòu)成。 （1）電源電路：它是為自耦變壓器輸送電能的電路。 （2）X線管燈絲加熱電路：它是為X線管燈絲輸送加熱電源的電路。 （3）高壓發(fā)生電路：它是將自耦變壓器供給的低電壓轉(zhuǎn)化為直流高電壓輸送到X線管兩極的電路。,55,第三節(jié) 控制臺,二、基本電路 （4）控制電路：它是控制X線發(fā)生和停止，以及與此相關(guān)的各種電路所構(gòu)成的電路。 把上述四個單元的電路有機地組合在一起，就構(gòu)成整機電路。 它們之間既有各自的獨立性，又有相互制約性，任一單元電路發(fā)生故障，都將影響X線發(fā)生裝置的正常工作。,56,第三節(jié) 控制臺,二、基本電路,57,第三節(jié) 控制臺,

16、三、單元電路簡介 （一）電源電路 電源電路是機器的總電源，是給自耦變壓器供電的電路。這個電路的機件體積較大，導(dǎo)線線徑較粗。主要元件有：電源接觸器、電源保險絲、自耦變壓器、電源電壓補償調(diào)節(jié)裝置、指示儀表等。,58,第三節(jié) 控制臺,三、單元電路簡介 （二）X線管燈絲加熱電路 燈絲加熱電路是為X線管燈絲提供加熱電源的電路。因為它可實現(xiàn)管電流調(diào)節(jié)，所以又稱為mA調(diào)節(jié)電路。它分為燈絲初級電路和燈絲次級電路。燈絲次級電路與X線管的陰極燈絲相連。,59,第三節(jié) 控制臺,三、單元電路簡介 （二）X線管燈絲加熱電路的結(jié)構(gòu)模式,60,第三節(jié) 控制臺,（三）高壓發(fā)生電路 1高壓初級電路 它是指由自耦變壓器輸出線圈至

17、高壓變壓器初級線圈所構(gòu)成的回路。 當(dāng)高壓變壓器初級得電時，次級即可產(chǎn)生交流高壓。 高壓初級電路包括管電壓調(diào)節(jié)、控制、預(yù)示及補償電路。,61,第三節(jié) 控制臺,（三）高壓發(fā)生電路 2.高壓次級電路 它是指由高壓變壓器次級線圈至X線管兩極所構(gòu)成的回路。 該單元電路在小型X線機中，因X線管兼作高壓整流元件，故只有測定mA的mA表和安全保護裝置。 在大、中型X線機中，該電路設(shè)有將交流高壓整流為直流高壓的不同形式的整流電路、用來指示mA值的mA測量電路。,62,第三節(jié) 控制臺,（四）控制電路 1限時電路 控制X線曝光時間的長短，通過它能準(zhǔn)確地控制X線的照射量（mA一定時）。 目前，大中型X線機一般采用電子

18、限時電路。,63,第三節(jié) 控制臺,（四）控制電路 1限時電路 在控制X線曝光時間的方法上，過去一般是將限時電路的控制接點串接在高壓接觸器的線圈電路中，用控制高壓接觸器的工作時間來達到控制曝光時間的目的。 由于所使用的交流接觸器本身的固有釋放延遲，使最短曝光時間受到限制。 目前，大中型X線發(fā)生裝置已廣泛使用晶閘管無觸點開關(guān)，代替常用的交流接觸器。這樣，可根據(jù)限時電路的信號，直接控制高壓的接入和關(guān)斷，能夠準(zhǔn)確、有效地做到零相位接入高壓，避免過電壓的產(chǎn)生。,64,第三節(jié) 控制臺,（四）控制電路 2自動曝光控時電路 自動曝光控時電路是在X線通過被照物體后，以達到膠片上所需的感光劑量（即膠片密度）來決定曝光時間的；膠片感光劑量滿足后，自動切斷高壓。為此，自動曝光控時電路也叫做mAs限時電路。 自動曝光控時電路分為光電管自動曝光控時電路和電離室自動曝光控時電路。,65,第三節(jié) 控制臺,（四）控制電路 3旋轉(zhuǎn)陽極啟動、延時與保護電路 旋轉(zhuǎn)陽極X線管的功率是基于陽極轉(zhuǎn)速達到額定值時的功率，如果在陽極轉(zhuǎn)速尚未達到額定值時曝光，將會造成X線管的靶面熔化損壞。 使用旋轉(zhuǎn)陽極X線管的X線機均設(shè)有旋轉(zhuǎn)陽極啟動、延時、保護電路。,66,第三節(jié) 控制臺,（四）控制電路 4X線管安全保護電路 X線管的正確使用是保證X線管安全和延