放射醫(yī)學(xué)丨【相關(guān)專業(yè)知識】普通X線設(shè)備：基本構(gòu)造及其特性

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       主要由主控裝置、X線球管、高壓發(fā)生裝置、攝影床、攝影架及支撐或輔助裝置構(gòu)成，特殊的X線機(jī)還有電視成像系統(tǒng)。

       X線機(jī)的主控裝置由控制面板、主電路和控制電路組成。

       1、控制面板

       為控制臺，可選擇曝光條件（kV、mA、sec）三球管模式（雙管球管）、焦點(diǎn)模式（大小焦點(diǎn)）、AEC模式等參數(shù)，如果為特殊X線機(jī)，還有遙控床的控制功能，同時(shí)控制臺還可顯示實(shí)時(shí)的曝光參數(shù)或球管、床、機(jī)架位置等參數(shù)。

       2、主電路

       是指從電源、千伏調(diào)整、高壓控制、高壓變壓器、高壓整流，直至X線管。該系統(tǒng)主要由功率器件構(gòu)成。

       以主電路工作方式的不同分為直接升壓（工頻）式、逆變升壓方式和電容充放電式。

       以高壓整流方式的不同分為單相全波整流、單相半波整流、單相自整流和倍壓整流等，整流方式?jīng)Q定了X線發(fā)生裝置輸出高壓波形的穩(wěn)定性。

     （1）工頻式

       以電源提供的50Hz直接經(jīng)變壓器升壓達(dá)到需要的電壓，再經(jīng)整流后供X線管使用。工頻（直接升壓）式以其主電路的結(jié)構(gòu)不同又分為單相裝置和三相裝置。

     （2）逆變式

       逆變式高壓發(fā)生裝置首先把工頻電源整流濾波變成平穩(wěn)直流，再由逆變器利用振蕩方法把平穩(wěn)直流變成幾十千赫直至上百千赫的交流電，再由變壓器升壓、整流、倍壓至X線發(fā)生所需的直流高壓。

       變壓器的感應(yīng)電動勢E與工作頻率f、線圈匝數(shù)n、鐵芯截面積A之間的關(guān)系是：E＝K•f•n•A

       逆變方式的高壓發(fā)生裝置工作幾十千赫至上百千赫的高頻狀態(tài)，是50Hz的上千倍，電感可以減小上千倍，或鐵芯截面積相應(yīng)減小。這樣變壓器的體積和重量可以大幅度減小，所以逆變方式其高壓發(fā)生器體積小、重量輕。

       逆變式容易獲得平穩(wěn)直流高壓，提高了X線的質(zhì)；短時(shí)間曝光不受電源同步的影響，使控制更為準(zhǔn)確。

      （3）電容充放電式

       將電能儲存在高壓電容器中，發(fā)生X線時(shí)供X線管使用。這種高壓發(fā)生裝置對電源要求較低，X線發(fā)生時(shí)不會引起電源波動，沒有軟射線。多用于床邊、車載攝影機(jī)等。

       3、控制電路

       指對X線發(fā)生的各種技術(shù)參數(shù)的控制、實(shí)時(shí)檢測控制、X線發(fā)生的控制，X線管陽極啟動、保護(hù)及容量、熱容量保護(hù)，與周圍應(yīng)用裝置的工作關(guān)系協(xié)調(diào)控制等?？刂齐娐分饕蛇壿嬈骷?gòu)成，根據(jù)構(gòu)成邏輯電路使用的器件類別有分離元件式、集成電路式、計(jì)算機(jī)控制式等。它決定了設(shè)備的控制精度、保護(hù)功能的完備程度、應(yīng)用功能的豐富程度等。包括管電壓控制與調(diào)整、管電流控制與調(diào)整、自動曝光量控制（AEC）等部分。

      （1）管電壓控制與調(diào)整：

       診斷X線發(fā)生裝置的管電壓調(diào)節(jié)范圍在40～150kV，小型機(jī)在40～90kV或125kV。直接升壓式主電路，在高壓變壓器變壓比一定的情況下，改變了高壓初級電壓就改變了管電壓。將測量到的初級電壓標(biāo)記為所產(chǎn)生的次級電壓就完成了千伏預(yù)示。由于使用不同管電流引起的電源電壓降不同，將影響到千伏的準(zhǔn)確。為此，在管電壓預(yù)示電路中加入隨管電流調(diào)節(jié)改變的補(bǔ)償電路，即可準(zhǔn)確預(yù)示。

      （2）管電流控制與調(diào)整：

       透視管電流在3mA以下，要求能實(shí)時(shí)手動或自動連續(xù)調(diào)節(jié)。攝影管電流調(diào)節(jié)范圍：30kW裝置其范圍一般在10～400mA，50kW的在10～630mA，80kW的在10～1000mA。根據(jù)X線管焦點(diǎn)大小選用不同實(shí)際范圍。

       管電流控制電路的構(gòu)成，即X線管燈絲電路?？刂茻艚z加熱電流，控制燈絲的溫度，就控制了管電流。控制電路由穩(wěn)壓器供電，由串聯(lián)電阻調(diào)整改變燈絲變壓器初級電壓，達(dá)到改變燈絲電壓→改變燈絲電流→改變毫安的目的。也有在燈絲初級串聯(lián)功率三極管，用改變?nèi)龢O管的內(nèi)阻達(dá)到改變初級電壓的目的。

       空間電荷抵償器：由于X線管空間電荷的存在，在相同燈絲電流下，隨著管電壓的變化會影響mA的穩(wěn)定性。為此在燈絲電路中加有空間電荷抵償器，隨著管電壓的變化適當(dāng)變動燈絲加熱電流，達(dá)到穩(wěn)定管電流的目的。

       管電流指示：管電流用毫安表進(jìn)行實(shí)時(shí)指示。毫安表的指示反映了X線管的工作狀態(tài)，對分析高壓部分的故障十分重要。微機(jī)控制的X線發(fā)生裝置不再將管電流引到控制面板。曝光后顯示管電流數(shù)值。

       mAs表：用以顯示管電流和曝光時(shí)間的乘積，即測量的是電量。儀表具有阻尼系統(tǒng)，能在極短曝光時(shí)間下準(zhǔn)確顯示管電流與曝光時(shí)間的乘積，并保持一段時(shí)間。

      （3）限時(shí)器：

        用以控制X線的發(fā)生時(shí)間。診斷X線發(fā)生裝置的曝光限時(shí)器分機(jī)械式（0.04～8秒）、電容充放電式（0.01～5秒）、數(shù)字式（0.001～5秒）等。

      （4）旋轉(zhuǎn)陽極啟動與保護(hù)裝置：

       作用：用于曝光之前將X線管陽極快速啟動到額定轉(zhuǎn)速，以便投入使用；如果啟動失敗，裝置將使曝光不能進(jìn)行，以在異常情況下保護(hù)X線管陽極不受損壞。

       原理：旋轉(zhuǎn)陽極啟動裝置實(shí)質(zhì)上是一個(gè)小型單相感應(yīng)異步電動機(jī)。其鼠籠式轉(zhuǎn)子就裝在旋轉(zhuǎn)陽極X線管內(nèi)的陽極端。定子設(shè)在管外對應(yīng)于轉(zhuǎn)子的位置。定子繞組分啟動繞組和工作繞組。工作時(shí)，工作繞組通以較高啟動電壓形成啟動電流；啟動繞組通以經(jīng)電容移相的相位超前90°的電流，這樣兩個(gè)繞組在定子空間內(nèi)共同形成旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子得到啟動轉(zhuǎn)矩，帶動陽極時(shí)轉(zhuǎn)動起來。

       延時(shí)保護(hù)：控制陽極的啟動時(shí)間。相同條件下，靶盤的質(zhì)量和直徑不同，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間不同，一般的普通轉(zhuǎn)速X線管陽極啟動時(shí)間在1.0秒以內(nèi)，高速旋轉(zhuǎn)陽極在2.5秒以內(nèi)。在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，啟動裝置將降低工作繞組的電流至維持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，啟動繞組失去作用。此時(shí)轉(zhuǎn)子在維持磁場驅(qū)動下，以額定轉(zhuǎn)速繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，X線可以發(fā)生。在啟動時(shí)間內(nèi)啟動裝置對兩繞組電流和剖相電容的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，如果發(fā)現(xiàn)其中一項(xiàng)失效，啟動裝置將鎖定控制電路、使X線不能發(fā)生。

       陽極制動：曝光結(jié)束后工作繞組停止供電，轉(zhuǎn)子會在慣性的作用下將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間。這種慣性旋轉(zhuǎn)增加了陽極軸承的磨損，縮短了X線管的壽命。制動功能可在很短時(shí)間內(nèi)使陽極轉(zhuǎn)速降低到較低程度，然后讓其在慣性的作用下持續(xù)轉(zhuǎn)動較短時(shí)間自己停止下來。陽極制動原理是在曝光結(jié)束，定子電壓切斷后，立即提供一個(gè)脈動直流給工作繞組，產(chǎn)生制動力矩，使仍在轉(zhuǎn)動的陽極迅速制動減速。

       （5）自動曝光量控制（AEC）：

       用于自動控制膠片（探測器）得到適度曝光量。不同患者的體質(zhì)差別較大，對X線的吸收不同，自動曝光量控制將減少人為選擇條件造成的曝光失誤。

       原理：使用檢測器檢測透過病人后到達(dá)暗盒前的射線劑量，檢測信號被放大、積分、比較，達(dá)到預(yù)定值時(shí)發(fā)出信號，停止X線繼續(xù)發(fā)生。

       熒光體探測器：采樣區(qū)的熒光體將透過人體的X線轉(zhuǎn)換成熒光，由光導(dǎo)體傳導(dǎo)給光電倍增管，轉(zhuǎn)換成電信號輸送到信號處理部分。

       電離室探測器：利用X線能使空氣電離的原理制成，電離電荷在高電壓作用下向電離室的兩極板運(yùn)動，形成電離電流，即輸出信號。

      （6）容量保護(hù)電路：

       在焦點(diǎn)、管電壓、管電流、曝光時(shí)間確定后，這些參數(shù)被送到容量保護(hù)電路，以確定選擇的參數(shù)是否超過X線管的最大允許負(fù)荷，如超過，將使曝光不能發(fā)生，并提示過負(fù)荷。

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