设备重要知识点

1电源X线图2-1X线机构成方框图固定阳极X线管是诊断用X线管中最简单的一种，如图3-1所示，其结构主要由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。阳极的主要作用是阻挡高速运动的电子流而产生X线，同时将曝光时产生的热量辐射或传导出去；其次是吸收二次电子和散乱射线。阳极帽它又称阳极罩或反跳罩，由含钨粉的无氧铜制成，依靠螺纹固定到阳极头上，其主要作用是吸收二次电子和散乱射线。阳极帽上有两个圆口：头部圆口面对阴极，是高速运动的电子流轰击靶面的通道；侧下部圆口向外，是X线的辐射通道，有的X线管在此圆口处加上了一层金属铍片，以吸收软X线，降低病人皮肤剂量。阳极帽罩在靶面的四周，与阳极同电位，故它可以吸收50%～60%的二次电子，并可吸收一部分散乱X线，从而保护X线管和提高影像质量。一般情况下，灯丝点燃时间越长，工作温度越高，钨的蒸发越快，灯丝寿命越短。固定阳极X线管的主要缺点是：焦点尺寸大、瞬时负载功率小。旋转阳极X线管的最大优点是瞬时负载功率大、焦点小。软X线管具有以下特点：①X线输出窗的固有过滤小；②在低管电压时能产生较大的管电流；③焦点小。阳极特性曲线是在一定的灯丝加热电流下，管电压（Ua）与管电流（Ia）之间的关系。灯丝发射特性曲线是在一定的管电压下，管电流（Ia）与灯丝加热电流（If）的关系。增大容量的途径，通常有五个：①增大焦点面积；②减小靶面倾角；③增加阳极转速；④增大焦点轨道半径；⑤减小管电压波形的纹波系数。旋转阳极X线管的标称功率是指在三相全波整流电路中，曝光时间为0.1s时的容量。例如，XD51-20·40/125型旋转阳极X线管的标称功率为：小焦点（1.0mm×1.0mm）20kW，大焦点（2.0mm×2.0mm）40kW。高压发生装置是X线机主机系统的重要组成部分，其作用是：①把自耦变压器输入的交流电压升高数百倍，再经整流，为X线管提供产生X线所需的直流高压（kV）；②把X线管灯丝初级电路输入的交流电压降低，为X线管灯丝提供加热电压；③如配有两只以上X线管，还要完成kV和灯丝加热电压的切换。高压发生装置由高压变压器、X线管灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸、高压插头和插座等高压元器件构成，按要求组装后置于方形或圆形钢板制成的箱体内。高压变压器次级中心点接地：采用两个次级绕组同相串联，中心点接地的方式。控制装置高压发生装置X线管装置机械装置与辅助装置2高压变压器设计容量小于最高输出容量高压次级中心点接地后可获得与大地相同的零电位，因此次级两根输出线的任何一根对中心点的电压，等于两根输出线间电压的一半，如图4-3所示。如果高压变压器次级输出的电压为100kV，中心点接地后，每根次级输出线对中心点（地）的电位差都是50kV，这就将构成高压变压器的各种材料的耐压要求从100kV降到50kV。另外，由于次级中心点电位为零，可以把mA表串接在次级中心点处，安装在控制台上，使控制台免受高压威胁，从而保证操作人员的安全。次级绕组电位很高：灯丝变压器次级绕组的一端与高压变压器次级绕组的一端相连，当高压变压器工作时，灯丝变压器次级绕组电位很高，这就要求初、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。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，阴极发射的电子能飞向阳极，产生X线。负半周时，阳极比阴极电位低，阴极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。大、中型X线机的高压发生装置和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装置产生的高压输送到X线管的两端，同时把灯丝加热电压输送到X线管的阴极。高压电缆既要有一定的截面积，以达到一定的耐压强度，传输高压；又要尽可能减小截面积，以使其轻便柔软，以适应X线管头经常移动和电缆弯曲的需要。高压电缆自内向外，依次是：1．导电芯线2．高压绝缘层3．半导体层4．金属屏蔽层5．保护层变压器油又称为绝缘油，是碳氢化合物，属矿物绝缘油。是高压发生装置和X线管管套内的绝缘和散热物质。变压器油耐压试验。变压器油一般应达到30kV。小型组合机头和X线管管套内用的变压器油要求更高，应达到40kV。目前，X线机所使用的X线管为固定阳极或旋转阳极热电子真空管。尽管X线机电路结构不同，但都必须满足X线管产生X线的下列基本要求。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线量的目的。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线管灯丝发射的电子以高速撞击阳极而产生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。二、基本电路上述电路是最简单的X线机电路，带有示意性质，而实际使用的X线机，其整机电路结构要复杂得多，一般应由下列单元构成。1．电源电路它是指为X线机控制台内的自耦变压器输送电能的电路。该电路一般由电源闸刀、电源线、电源保险丝、机器通断按钮和接触器等元件构成。为了便于对输入电压进行观察和调节，还设有电源电压表及电源电压调节器。有的还设有输入电压选择器、电源自动补偿装置等。2．X线管灯丝加热电路它是指为X线管灯丝输送加热电源的电路。该电路又分为灯丝变压器初级电路(简称为灯丝初级电路，也称为mA调节电路)和灯丝变压器次级电3路(也称为灯丝次级电路)两部分。灯丝初级电路，是指由自耦变压器输出线圈至灯丝变压器初级线圈所构成的回路。在小型（50mA以下）X线机中，该电路主要由mA调节电阻和灯丝变压器构成。在中型（100mA以上、400mA以下）、大型（500mA以上）的X线机中，还设有稳压电路，冷压保护电路和空间电荷补偿电路等。3．高压发生电路它是指将自耦变压器供给的低电压转化为高电压输送到X线管两极的电路。通常又分为高压变压器初级电路(简称为高压初级电路，也称为管电压调节电路)和高压变压器次级电路(简称为高压次级电路)两部分。高压初级电路，是指由自耦变压器输出端至高压变压器初级线圈所构成的回路。该部分电路主要由kV调节器、kV指示仪表、接触器触点或晶闸管、熄弧装置和管电压补偿电路构成。高压次级电路，是指由高压变压器次级线圈至X线管两极所构成的回路。该部分电路在小型机器中，只有测定管电流的mA表和安全保护装置；在大中型X线机中，还设有将交流高压变为直流高压的各种不同形式的整流电路，以及用来指示mA值的mA测量电路和交换X线管的高压交换闸等。4．控制电路它是指控制X线发生和停止，以及与此相关的各种电路所构成的系统。这是X线电路中所用元件最多、结构最复杂的一部分，除有脚闸、手开关、各种继电器或接触器和限时电路等基本元件与电路外，还按X线机的功能不同而设有点片摄影、滤线器摄影、体层摄影等控制电路，以及台次交换、旋转阳极启动、延时、保护和容量保护等电路。5．X线应用设备的电路它是指X线机中各种X线应用设备的电路。由于应用设备有多有少，结构也不相同，因此其电路也不一致。通常多指电动诊视床电路、X线管支持装置电路，以及大型X线机所配的影像增强器、X-TV、快速换片机、高压注射器等组件的电路。把上述五个单元的电路有机地组合在一起，就构成了一台X线机的完整电路。它们之间既因其作用不同而有各自的独立性，又因其内在联系而有相互制约性，任一单元发生故障，都将影响X线机的正常工作。各单元电路的相互关系如图5-1所示。四、电源电压自动调整电路为了进一步减小高压发生器整流输出kV的脉动率，提高X线辐射强度，50kW的大功率X线机趋向于采用三相自耦变压器供电且电源电压自动调整。图5-5和图5-6分别为XHDl50B-10型X线机电源电压自动调整电路的构成方框图和电路图。电源电路控制电路灯丝加热电路各种应用设备电路高压发生电路X线管4电源电压信号L1L2L3基准信号LSV图5-5电源电压自动调整电路的构成方框图如图5-6(1)所示，取样信号(表示电源电压高低的信号)由三相自耦变压器的辅助线圈L1、L2、L3取得，经整流滤波再由R8-0l调节后加至运算放大器M1-02的②脚(如自耦变压器的输出电压符合机组要求，则此电位为-10V)，Ml-02的③脚施加固定的基准电位LSV(约-10V)。Ml-02是差分放大器，当电源电压低(或高)时，LPV端电位绝对值低于(或高于)LSV基准电位，则Ml-02输出为负(或正)电压信号，晶体管Ql-02(或Q2-02)导通，继电器K-LU(或K-LL)工作；使双向晶闸管D2-04(或D2-03)触发导通，伺服电机得电正转(或反转)、带动碳轮在自耦变压器端面上滑行直至LPV=LSV，使自耦变压器的输出电压符合机组设计的额定值。此时Ml-02无输出，电机停转。图5-6(2)中LL、LU是两个电压限位开关。K-LUK-LL7-08R7-04RD2-042-03DKAAKC3-04R1-04C3-03R1-03K1-ATL100L0L-DMLuCML7-07R7-03RL图5-6（2）执行电路整流电路差分放大电路升压驱动继电器降压驱动继电器升压驱动装置降压驱动装置自耦变压器5二、使用单结晶体管和晶闸管的简单限时电路如图5-46所示，限时电路工作原理如下：当S1闭合，Ry1得电，导致Ry3得电，X线曝光开始，因为此时单结晶体管UJT、晶闸管SCR尚未导通，所以Ry2不工作。曝光开始的同时，电容C1通过Rx充电，当C1两端电压达到UJT的峰点电压时，UJT立即导通，并在R1上产生脉冲电压，经R2、D1耦合到SCR的控制极，触发SCR导通，Ry2得电，切断Ry3得电回路，曝光停止。曝光时间决定于Rx与C1的乘积，适当选择Rx的值，便可选取所需的曝光时间。图中二极管D1为防止晶闸管误触发，二极管D2为续流二极管，防止晶闸管在导通或切断时SCR两端产生异常电压。图5-46使用单结晶体管和晶闸管的简单限时电路三、使用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路如图5-47所示，限时电路原理简述如下：当电源接通后，在电源变压器次级产生35V交流电压，经硅堆D1全波桥式整流获得脉动直流电，通过二极管D2经C1滤波，再经R3、ZD1削波后获得稳定的直流电。经硅堆D1全波桥式整流，获得的脉动直流电，通过R1及R2构成的分压器分压后送给晶体管Tr1的基极，使Tr1的集电极上产生和交流电源零相位一致的脉冲（图5-48）。当曝光手开关一闭合，晶闸管SCR1的阳极便加上了直流电压，再在交流电源过零时，晶体管Tr1集电极输出的窄脉冲使晶闸管SCR1触发导通，直流电源经SCR1通过R6给电容C4充电，当C4两端电压达到两端交流开关（DIAC）的反转电压时，两端交流开关导通，给C5充电，C5两端电压为双向晶闸管SCR3控制极提供触发信号使其导通，曝光开始。C4通过两端交流开关对C5放电后，其两端电压下降导致DIAC截止，C4将再次充电，如此便形成振荡，产生大约2kHZ的振荡电压。这个振荡电压输送到三端双向晶闸管SCR3的控制极，使SCR3连续导通，X线持续产生。曝光开始的同时，SCR1输出的直流电通过R5、限时电阻群Rx给C3充电，当C3两端电压达到单结晶体管Tr2峰点电压时，Tr2导通，促使SCR2导通，加在DIAC和C5上的直流电压被短路，SCR3因控制极失去触发脉冲信号，而在交流电源过零时截止，曝光停止。各点波形见图5-49。图5-47使用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路（二）XHD150B-10型X线机mA测量电路如图5-42所示，N1、N2接在高压变压器次级电路中心接地处的端子上，mA表用来指示透视mA值，mAs表用来指示摄影时的mAs值。mAs表实为一数字电压表，本电路采用积分电路用电压表来指示mAs值。图中继电器K2-B摄影时工作，继电器K2-U曝光结束时工作。图5-42XHD150B-10型X线机mA测量电路l．透视状态下mA表测量回路N2→K2-B（常闭）→R2→R4-02→mA表→N1。2．摄影状态下mAs表测量电路摄影时，由于继电器K2-B工作，所以管电流经