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第二章诊断用X线机基本装置,按用途X线机可分为医用X线机和工业用X线机 医用X线机又可以分为诊断用X线机和治疗用X线机,第一节 诊断用X线机概论,目前,诊断用X线机仍是各级医院普遍使用的X线设备,尤其是对骨骼系统、呼吸系统、胃肠道的检查起着重要和主导作用。,一、诊断用X线机的组成 X线机基本结构都是由X线发生装置和外围装置两大部分组成。,(一)X线发生装置 也称主机装置,其任务是产生X线,并控制线的“质”和“量”。 X线发生装置包括X线管装置、高压发生装置和控制装置;,1.X线管装置 也叫管头,是产生X线的关键组件,由X线管和防电击防散射的管套组成。 2.高压发生装置 也叫高压发生器,作用是为X线管提供高压直流和灯丝加热电压。 3.控制装置 也叫主机或控制台,作用是控制X线的产生和结束,并调节X线的质和量。主要由各种开关、旋钮指示仪表等组成。,(二)外围装置 是根据临床需要而配置的机械辅助装置、影像装置和记录装置。 常见的有诊视床、荧光屏、影像增强器、摄影机、显示器、摄影床、体层装置、滤线器、管头支持装置等。,二、X线机的分类 (一)按电源频率 可分为工频(50Hz或60Hz)、中频(400Hz20kHz)和高频(20kHz以上)X线机三种。 工频X线机可分为常规X线及和程控X线机。 注:电源频率决定高压发生器输出电压的脉动率和波纹系数。脉动率和波纹系数越小,X线单色性和性能越好。,(二)按最大输出功率 最大输出功率指的是X线管的标称功率。在我国,一般以X线管允许通过的最大管电流来分类的 1.小型:Imax500mA,125kVVmax150kV,(三)按结构形式分 1.便携式 结构简单,重量轻,装卸方便,X线发生装置和外围装置通常融合成组合式机头。 对供电电源要求不高,交直流电均可供电。 2.移动式 结构紧凑,体积小,输出功率大,移动方便,X线发生装置和外围装置组装在机座上;交直流电均可供电。,3.固定式 组件多而重,体积大,结构复杂,需固定在专用机房内使用,对供电电源和接地装置有严格要求;功能较多,可做多种X线检查。,(四)按应用范围 1.综合型 具有透视、摄影或特殊检查等多种功能,适合对患者各部位作多种疾患的X线检查。 2.专用型 专为临床诊断工作的特殊需要或适应某些专科疾患的检查而设计的,配有各种专用的外围装置。,(五)按使用目的 透视X线机 摄影X线机 胃肠X线机 心血管造影X线机 (六)按高压整流形式 单相全波整流X线机 三项全波整流X线机,(七)按高压主电路形式 工频X线机 逆变X线机 电容充放电X线机,第二节 医用X线管装置,X线管是X线发生装置的核心部件,其作用是将电能转化成X线能。 产生X线必须具备两个条件: 1.高速电子流 2.适合的阳靶,一、固定阳极X线管 主要由阴极、阳极和玻璃壳组成。 (一)阳极 主要作用: (1).受高速电子撞击产生X线 (2).将阳极热量辐射或传导出管外 (3).吸收二次电子和散乱射线 主要由阳极头,阳极柄,阳极罩三部分组成。,1.阳极头 由钨靶面和铜体组成。 2.阳极柄 阳极引出管外的部分,由普通铜(紫铜)制成。 主要作用是将阳极头的热量导入高压绝缘油中。,3.阳极罩 又叫阳极帽,用含有一定比例钨的无氧铜制成。 有两个窗口: 正面:阴极电子束入口 侧面:辐射X线出口 二次电子:阴极电子束高速撞击阳靶时,靶面因反射而释放的部分电子。,二次电子的危害 (1)撞击玻璃壳内壁,使玻璃壳高温释放气体,降低管内真空度。 (2)附着在玻璃壁上,造成管壁电位不平衡,产生纵向应力,使玻璃壁损坏 (3)二次电子是散乱的,再次轰击靶面,会产生散乱的X线,降低图像质量。,(二)阴极 由灯丝、聚焦槽、阴极套和玻璃芯柱组成。 其作用是发射电子束并使电子束聚焦,使撞击在靶面上的电子束具有一定的形状和大小。 1.灯丝 作用是发射电子,由有较好的电子发射能力,熔点高,蒸发率低的钨材料制成。 灯丝电压一般为交流510V,灯丝电流一般为29A,大多为36A。,双焦点X线管根据不同功率与焦点的关系,在阴极装有两根长短、粗细不同的螺旋管状灯丝。长、粗的为大焦点灯丝,其截面积大,加热电压较高,单位时间内发射电子数量多,形成管电流大。 小焦点灯丝与大焦点灯丝相反。,二、聚焦槽 也叫阴极头、聚焦罩、集射罩,由纯铁或铁镍合金制成。 其作用是对钨丝发射的电子进行聚焦。,三、玻璃壳 简称管壳,用来固定和支撑阴、阳两极,并保持管内真空。 固定阳极X线管的主要缺点: 焦点尺寸大、瞬时负载功率小。,二、X线管的焦点 X线管的焦点大小对成质量影响很大。 X线管的焦点分为有效焦点和实际焦点两种。 1.实际焦点:阴极电子在阳靶的实际轰击面积。也叫线焦点。 主要取决于槽的形状、宽度及灯丝位于槽中的深度。,2.有效焦点:实际焦点在X线投射方向上的投影。也叫标称焦点。 3.焦点的方位性 X线投影方位越靠近阳极,有效焦点尺寸越小;越靠近阴极,尺寸越大。若投影偏离管轴线与电子入射方向组成的平面,则有效焦点形状会失真。 因此,应注意保持实际焦点中心,X线输出窗中心与投影中心三点一线。,4.焦点增长 管电流增大时,电子数量增加,电子间斥力增大,焦点尺寸出现增大的现象。 综上,有效焦点的大小与实际焦点、投照方位、管电流和管电压的大小有关。,三、旋转阳极X线管 主要由靶面、转子、承轴套座、玻璃圈等组成。 (一)靶盘与靶面 主要由热容量大、散热性和抗热膨胀性强的铼钨合金、钼基铼钨合金、石墨基铼钨合金复合靶。,(二)转子 由无氧铜制成,为了高热辐射能力,一般表面都进行了黑化处理。 (三)轴承及其润滑,四、X线管规格与特性 (一)构造参数 指由X线管的结构所决定的非电性能方面的参数。 包括阳极倾角、灯丝尺寸、焦点大小、重量、外形尺寸、管壁的过滤当量、冷却和绝缘方式、旋转阳极X线管的阳极转速、最大允许工作温度等。,(二)电参数 指的是X线管电性能方面的规格数据。 1.最高管电压:X线管两极最高电压峰值。 2.最大管电流:在管电压和曝光时间一定的情况下,X线管内允许通过的最大电流的平均值。 3.最长曝光时间:管电压和管电流一定的情况下,X线管一次曝光所允许的最长曝光时间。 4.X线管容量:X线管在安全使用的条件下,单次或连续曝光而无任何损坏时所能承受的最大负荷量。,对于旋转阳极X线管来说,可以从四个方面增大容量 (1)增大靶面积 (2)减小靶面倾角 (3)增加阳极转速 (4)减小管电压的波纹系数,(1)容量计算 P=UI U为有效管电压 I为有效管电流 标称功率:同一只X线管的容量是个不确定值,通常将一定整流方式和一定曝光时间下X线管的最大负荷量称为X线管的代容量。也叫标称功率,或额定功率。,(2)瞬时负荷的容量表示方法 曝光时间由数毫秒到数秒的单次摄影或透视称为瞬时负荷。 误差范围:我国规定,管电压允许误差为7%,管电流为10%,曝光时间为15%(大于或等于0.1秒,单项非零相位合闸)mAs为20%。,(3)连续负荷的容量表示法 曝光时间为10秒以上的透视或间隔时间很短的连续摄影成为连续负荷。 一般表示法有两种: 1)限定连续使用时的最大功率 2)限定管电流,管电流,5.生热和冷却特性曲线 混合负荷:连续多次摄影或透视与点片摄影交替进行的曝光称为混合负荷。 (1)X线管的热容量 (2)生热和冷却特性曲线,(三)X线管的特性 1.阳极特性曲线(Ia-Ua) 指X线管灯丝加热电流在某一定值下,管电压(Ua)与管电流(Ia)的关系曲线。,2.灯丝发射特性曲线(Ia-If) 指在一定管电压下,管电流(Ia)与灯丝加热电流(If)的关系。,五、X线管管套 X线管管套是封装X线管的特殊容器。现代X线管管套均为防电击,防辐射,油浸式;X线管封装在管套内使用,称该组合体为X线管装置。 (一)固定阳极X线管管套 (二)旋转阳极X线管管套 (三)组合机头,六、特殊X线管 除了固定阳极和旋转阳极X线管的一般结构以外,还有许多特殊结构和特殊用途的X线管。如金属陶瓷X线管,三级X线管,软X线管等等。,第三节 高压发生装置,由高压发生器和高压输送部件两部分组成。,一、高压发生器 作用:产生X线管需要的高压和灯丝加热电压。 组成:X线管,高压插头,高压电缆,高压变压器,X线管灯丝加热变压器,高压整流器,高压插座,高压交换闸等。,二、高压变压器 高压变压器是产生交流高压的器件,因此它是一个初、次级绕组匝数相差很大的升压变压器。 (一)结构 由铁芯,初级绕组,次级绕组,绝缘材料和固定件等组成。 要求:结构紧凑、体积小、重量轻、具有良好的绝缘性能和散热效率、负载时内部不能产生过大的电压降。,三、灯丝变压器 是专为X线管提供灯丝加热电压的降压变压器。包括X线管灯丝变压器和高压真空整流管灯丝变压器。 (一)结构 包括铁芯、初级绕组、次级绕组。 (二)特点 1.必须有足够的容量 2.初、次级间必须有足够的绝缘强度,四、高压整流器 自整流:X线管可以看作是一个正空电子二极管,具有单项导电性。高压变压器输出的高压交流电加在X线管两端,利用X线管自身单向导电性进行整流。 (一)高压真空整流管 (二)半导体整流器,五、高压电缆、高压插头及插座 (一)高压电缆的结构 1.芯线:用于导电 2.高压绝缘层:使芯线的高电压与地面之间绝缘 3.半导体层:消除绝缘层外表面与屏蔽层之间的静电场 4.金属屏蔽层:电缆击穿时,芯线与屏蔽层短路,通过固定环接地。 5.保护层:防磨损,防潮,防腐蚀。,六、高压交换闸 七、变压器油 又称绝缘油,为碳氢化合物,为矿物绝缘油。 作用是高压绝缘和散热。,(一)主要性能 1.电介质强度高 2.燃烧点和闪燃点高 3.导热系数高 4.化学性能稳定 5.粘度低 6.凝固点低 7.比重:15.5时为0.895g/cm3 8.颜色:浅黄、暗红或水白,透明无悬浮物 (二)老化与再生,一、控制台 根据选择的曝光条件来控制x线的发生和停止。通过控制台能完成X线的开、关机,任意调节、选择电源电压、管电压、管电流、曝光时间等参数,并能预示时光过程中管电压和管电流的实际值。,第四节 控制装置,(一)控制、选择和调节的方式 1.X线机的主机部分,以实现X线管在透视和摄影过程中的管电压、管电流和曝光时间三个基本参量的控制为主要目的,称为三钮制控制阶段。 2.所使用的主要元件为多位多层选择开关、通用继电器和接触器。控制精度约为0.02s0.04s。,2.19501960年间随着X线机技术的发展,出现了二钮制控制主机系统,即在X线摄影前只预选KV值和X线总辐射量mAs值。 3.20世纪70年代以后出现了单钮控制主机系统,在摄影操作过程中,只需选定KV值,即可在X线管允许的最大容量范围内曝光。,4.后来,由于计算机技术在X线机领域的应用以及采用自动曝光控制系统,又出现了零钮制控制主机系统,按人体脏器分类,设置部位按钮,曝光参数自动选定,操作进一步简化。 目前,为了摄影条件搭配的灵活性需要,三钮制仍然普遍使用。,(二)台面结构,1、开关 电源开关:小型X线机多用组合开关,中、大型X线机多用按钮开关、琴键开关或触摸开关。 手开关: 分为单层开关和双层开关。 单层开关:在按下时为预备,松开后曝光。 双层开关:按下第一层为预备,按下第二层为曝光。,2、调节器 电源电压调节器 透视管电压调节器 摄影管电压调节器 透视管电流调节器 其作用分别是调节电源电压达正常值、调节透视及摄影管电压于需要值、高节透视管电流达适合值。,3、选择器 技术选择器:常用转移开关或琴键开关来实现。又叫功能选择,如滤线器摄影、普通摄影、透视等。 摄影毫安选择器:常用转换开关、琴键开关或触摸开关,根据所需毫安值将转换开关置于相应的位置、按下相应的按键或多次按动触摸开关调节选择达到所需的毫安值,曝光时间选择器。常用刷型开关或触摸开关。其作用是选择摄影时的曝光时间。但早期的小型X线机的曝光时间多采用发条动力式手按计时器控制,台面无曝光时间选择器,4、仪表 台面上一般设有电源电压表、千伏表和毫安表。其作用分别是指示电源电压、预示管电压和指示管电流。
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