影像增强器原理与维修专题

影像增强器原理与维修专题岛津VS-20X线机影像增强器的原理及常见故障处理方法岛津VS-20X线机所配影像增强器的系统电路图如图1。它由三部分组成:(1)供电电缆;(2)ICV007电源;(3)增强管。影像增强器是一种把X线图像转换成高质量的可见光图像的装置，该增强器采用金属输人窗，与玻璃输入窗相比，噪声小，对比度高，因而减少了二次电子发射，如单通道光学系统结合，1A-9Vs能进行X线透视和DSA，除此之外，和二通道或三通道光学系统结合，可进行电影摄影，点片摄影和X线透视。一、工作原理当X线穿过人体后，按人体组织的不同密度将各处不同强度的X线投射到输人屏上，在荧光屏内侧的光电阴极按荧光的强度产生不同数量的光电子，光电阴极的光电子受到阳极正电位的吸引，高速飞向阳性，光电子穿过阳极小孔投到输出屏上，产生一个可见的图像，该图像比先前透视图像亮度增强，大小缩小。增强管需要的各种电压是由ICV007电源盒提供的，电源盒内的线路板上有与增强管所需电压相对应的测试点，正常对应值如下:测试点’实测值对应高压值HV1.98V30kVMV1.49V2.8kVG2567VGl199V二、常见故障及其排除方法1.有X线产生，增强管输出屏无荧光。故障排除方法1)确认X线是否已照到增强器的输人屏上，打开缩光器，排除输人屏前所有遮挡X线的物品。(2)增强器供电电源是否接通，测量ICV007接线端的供电电压，AC100V是否正常，保险管是否熔断。(3)确认ICV007各测试点的电压是否正常，TP3030V,HV1.98V,MV1.49V,G2567V,Gl199V。若开机10nin后，TP30点的电压为15V或为OV，用手背感觉一下高压和中压单元，无温升，透视无图像，则为ICV007电源线路有故障。ICV007电源线路用了两个三端稳压块LM317，若TP30点的电压是15V,一定是一个LM317坏了，通常更换新品，故障即可排除。若为OV，需先测电源滤波后的直流电压是否正常，若正常，还要查LM317,ICV007大多电源故障是由它引起的。如果更换新品后通电就烧坏，则要进一步检查高、中压发生电路，分别拔掉给高、中压供电的输人端，更换新的LM317，重新测TP30点的电压，若为30V，则说明电源正常;先接通中压块，若30V电压没有变化，则说明中压正常;再接通高压块，LM317烧坏，则说明高压块坏。(4)在更换两个高、中压块时，需特别注意。因为输出端电压较高，若直接从高压嘴子处拔下，非常困难，一般都是从高压输出线距根部5-10cm处截断，按下述方法处理好高压接头:处理高压接头如图2示的形状，即导线与绝缘层成450角，把粗细两个规格的高压绝缘热缩管分别套在新的高压线上，然后把两个接头用焊锡焊牢，焊点光滑，把高压绝缘胶布切成图3示形状，从焊点处逐层把接头缺口与绝缘层外皮缠平，排除层与层间的气泡，先把较细的套管套在所缠的高压绝缘胶布上，用烙铁背从中间向两侧加热排除接口处的气泡，并使套管紧缩，再把较粗的套管套到较细的外面，用烙铁背从中间向两侧加热，使套管紧缩。对于中压2.8kV的接头，可省去较粗的高压热缩管就可满足要求。最后，把输人端插上。2.增强管有荧光但没有图像。故障排除方法:严重散焦所致。调节G1电压567V,HV为1.98V,MV为为199V,G2电压为1.49V。故障消失3.电视图像有闪烁现象。故障排除方法:排除x线机和电视的问题后，此现象也可由增强管高压打火所致，调HV电压为1.98V,MV电压为1.49V。故障消失。4.图像淡薄。故障排除方法(1)高、中压低于正常值，调HV电压为1.98V,MV电压为1.49V;(2)增强管老化，更换。5.图像模糊。故障排除方法(1)排除x线机和光学系统问题后，需逐一测量增强器的各测量点的电压，达到规定要求，模糊一般可消失。(2)输出屏灰尘多也可造成模糊，用擦镜纸把镜头擦净，故障消失。(3)排除以上两点后，图像仍模糊不清，肯定是增强管老化，真空不良造成，此时需更换增强管。第十章医用X线电视系统第一节概述医用影像增强X线电视系统简称为X线电视系统或X线电视。它是将电视技术应用于医学领域的结果。X-TV是20世纪50年代出现了X线影像增强器（imageintensifier，I.I）后的产物。X-TV将X线透视影像通过影像增强、电视摄像和放大处理后，在X-TV监视器上显示。图像直观、明了。X-TV的出现，使X线透视发生了由暗室透视变为明室透视的根本转变。X-TV具有下列优点：①X-TV透视和荧光屏透视相比，医生和病人的受照剂量可以大大减少。②明室透视，将医生和病人从暗室中解放了出来，使一些需在X-TV透视监视下的手术得以实施。③X-TV透视比荧光屏透视图像清晰、层次好。荧光屏透视看不清的病灶，在X-TV监视器上可清楚地显示出来，有利于病变的早期发现。④X-TV图像可以远距离传送，有利于教学和会诊。X-TV图像可以录像，便于资料的保存。⑤通过X-TV获得的视频信号经过A/D转换、计算机图像处理后，可获得数字图像。20世纪80年代以来，我国医疗器械行业发展迅速，X-TV的普及很快。目前，荧光屏透视基本上已在各级医院被X-TV透视所代替（荧光屏被X-TV替代）。X-TV的广泛应用，为医学诊断技术的进步作出了重要贡献。掌握X-TV技术，对从事医学影像设备安装、使用、保养、维修的技术人员是十分必要的。一、构成X-TV由I.I和X线闭路电视两部分构成。X-TV只是X线机的一个成像部件，其工作受X线机的控制。X-TV透视式X线机的构成如图10-1所示。1．I.I它是将X线影像转换为荧光影像的器件，主要由X线影像增强管（简称为增强管），输出屏物镜和小高压电源等构成。2．摄像机头摄像机头简称为摄像头，是将荧光影像转换为视频电信号的装置，由光学镜头、电视摄像管和摄像电路等构成。3．电视控制器它对电视图像信号进行控制、处理。它由视频信号处理、同步机、电源等构成。4．监视器它是影像显示器件。其主要作用是进行电光变换。其实质是电视信号接收机，它由显像管、视频放大器、偏转电路等构成。5．自动亮度控制装置它是使监视器图像亮度稳定的自动控制装置。通过它可调整X线的质或量，以保证对病人不同部位透视时，监视器图像亮度稳定、最佳。图10-1X-TV透视式X线机的构成方框图二、基本工作原理穿过病人的透射X线（X线图像）照射到I.I的输入屏上，获得亮度较弱的荧光影像，再经I.I增强后在输出屏上获得一个尺寸缩小的、亮度比输入屏上的亮度强数千倍，乃至上万倍的荧光影像。输出屏上的荧光影像经光学系统传输和校正后，被摄像管摄取，从摄像管输出的视频电流信号经预放器放大、控制器进行图像信号控制、处理和放大后获得全电视信号，输送到监视器，在监视器荧光屏上显示X线透视图像。图10-2为X-TV的基本工作原理示意图。图10-2X-TV的基本工作原理示意图X-TV工作中，存在下列几个转换过程和传输过程：1．用I.I实现X线图像与可见光影像的转换转换效率的高低由转换因子Gx决定，Gx越大表示输出同样亮度的光像时输入X线的照射量就越小，转换效率越高。2．光学系统其作用是将I.I输出屏上的荧光图像经光路传输传到摄像管。光学系统的好坏由传输效率决定。传输效率与光路传输距离有关，距离越短，效率越高。由于光在传输的过程中总有一定的损失。所以，传输效率总是小于1。3．用摄像管进行光电转换将传输到摄像管输入屏上的荧光影像转换成电信号Is。光电转换的效率取决于摄像管的灵敏度。摄像管输出电流信号达到一定值所需的靶面照度越小，灵敏度就越高，光电转换效率也越高。（尹今扬）第二节影像增强器一、结构与工作原理I.I是X-TV的重要构成部分，它的好坏对X-TV的性能起决定性作用。I.I质量低劣，闭路电视质量再好，也很难获得临床诊断满意的图像。I.I由增强管、壳体和电源三部分构成。如图10-3所示。图10-3I.I的结构示意图1．结构X线穿过病人后，由于病人各组织的密度不同，对X线的吸收程度亦不一样，因而形成一个强度受密度调制的X线图像。增强管的输入屏能将X线图像转换成荧光影像，经增强管进行影像增强后，在增强管的输出屏上获得亮度大大增强的荧光影像。故增强管亦称为X线影像增强管。其结构如图10-4所示。它主要由输入窗、闪烁体、光电阴极、电极、输出荧光屏、输出窗、管壳等构成。图10-4增强管的结构示意图（1）输入窗：它是X线的入射窗口，由球面（或双曲面）状玻璃或对X线吸收较小的薄金属板等构成。（2）闪烁体：它是X线换能器，可将X线图像转换成荧光影像。近代都采用碘化铯作为闪烁体，它能将X线转换成兰光，兰光强度与入射的X线强度成正比。（3）光电阴极：它是一层极薄的光电发射膜。光电阴极受光照射时逸出光电子。光电子密度与入射的兰光强度成正比。（4）电极：管内一些特制的金属零件称为电极，最接近输出端的为阳极，中间的电极为栅极，最接近输入端为光电阴极。在阳极和光电阴极之间加直流正高压，对光电阴极逸出的光电子起定向加速作用。在栅极上加一定的直流电位，对阴极发射的电子束起聚焦作用。（5）输出荧光屏：它是在玻璃基板上涂敷一层PtO荧光粉，其上敷有一层铝膜，高速电子可以通过铝膜到达荧光粉层。此时电子能量将转换成可见荧光，铝膜的作用是防止光的反向传播以及给电子提供电气通路。（6）输出窗：它由玻璃或光纤面板制成，是输出荧光屏上的荧光影像输出窗口，摄像头可摄取此窗口荧光影像。（7）管壳：它由输入窗、管身（金属或玻璃），输出窗等构成。它是一个大型的真空器件。其管内真空度在10-8～10-9托以上。只有高真空下，由光电阴极发射的光电子在到达输出屏时才不会与任何气体分子发生碰撞，管子才能正常工作。2．工作原理如图10-5所示，其工作原理为：X线图像输入到输入屏，使光电阴极激发出光电子，在阳极和阴极之间的高压加速以及栅极聚焦电位的聚焦下，光电子轰击到输出屏上，因此在输出屏上可获得缩小了几十分之一的，亮度比普通荧光屏强数千倍乃至上万倍的荧光影像。增强管的有效视野一般为15～35cm（6″～14″），最常用的是23cm（9″）。有些增强管的视野是可变的，如28cm/18cm（11″/7″），25cm/15cm（10″/6″），23cm/13cm（9″/5″）的可变视野增强管。图10-5I.I的工作原理示意图二、增强管的主要技术参数增强管是X线I.I的核心部件。衡量增强管质量优劣的主要参数如下：1．转换系数它是衡量X线增强管转变效率高低的一个物理量。它的定义为输出屏亮度和输入屏接受的X线剂量率之比。GX=式中：B为增强管输出荧光屏的亮度（cd/m2），R为增强管入射面处的X线剂量率（mR/s），GX是转换系数。GX越高，达到摄像亮度所需的X线剂量率就越低。各增强管的GX值不同。GX高的增强管，输出同样亮度的荧光影像，所需要输入的X线强度小。GX高的增强管对X线的灵敏度高。反之，GX低的增强管对X线的灵敏度低。2．分辨力它是衡量增强管分解影像细节能力的物理量。以每厘米能区分的线对数来表示分辨力的大小，单位为Lp/cm。分辨力的测量可用专门的线对卡。每厘米可分辨的线对数越多，分辨力就越高，输出的影像就越清楚。3．对比度它是体现增强管输出影像反差强弱的物理量。通常情况下，对比度越高，增强管输出图像所包含的层次就越多。C=式中：A是图像中最亮点的Lx数；B是图像中最暗点的Lx数；比值C就是对比度。增强管是价格昂贵的电真空器件，使用中必须注意以下几点：①在不作透视时，工作状态的增强管应避免接受较强的X线辐射，否则会缩短其使用寿命；②不允许强X线或强光线从光学系统进入增强管的输出屏，否则会影响输出屏的寿命；③I.I对磁场很敏感，因为外界磁场会引起图像散焦，清晰度下降，并且使影像产生畸变。因此增强管应置于外界磁场影响很小的环境中使用，它的周围不应放置磁性物体。增强管的使用寿命直接与使用时间的长短和接受X线剂量的大小等因素有关。图10-6为增强管的寿命特性曲线。增强管寿命的定义是：转换系数下降到原始初值的70%时，即认为增强管寿终。图10-6增强管的寿命特性曲线若增