• / 106
  • 下载费用:40 金币  

第二章X线发生装置

关 键 词:
第二章x线发生装置 X线发生装置 第二章 X线发生装置 第二章节 X线发生装置
资源描述:
第二章 X线发生装置 v 第一节 X射线产生原理及性质 v 第二节 X线管 v 第三节 高压发生器 v 第四节 控制台 第一节 X射线产生原理及性质 1895年11月,德国物理学家伦琴在维尔茨 堡大学的实验室里,拉上物理实验室厚厚 的窗帘,屋子里一片漆黑,伦琴摸黑顺利 做完了实验。但是,在冲洗才做完的实验 照片时,他发现放在放电管旁边的一盒照 相底片曝光了…… 1900年4月1日,伦琴第一个获得了诺贝尔物理 学奖。 X线的发现 什么是X线 ? …. 波 谱 一种有能量的电磁波 X线波长短:0.0006-50nm(诊断用0.008-0.031nm) UV与Gamma射线之间,肉眼不可见 。 X线的产生 轫致辐射:高速电子突然中止X线 99%=热能 1%=X线 需要有效的散热方式 X线的特性 l 穿透性 管电压、被照体的密度和厚度 l 荧光效应 透视检查:短波长X线荧光物质(硫化锌)长波长荧光 l 摄影效应 拍片检查:X线胶片感光(溴化银)显影定影黑白影像 l 电离效应(生物效应) 放射防护: X线进入人体电离生物学改变 医生倾向于选择‘低辐射剂量的X线设备 利用X线具有穿透性、荧光性 和摄影效应的特性,使人体在介质上 形成影像,由于人体组织有密度和厚 度的差别,当X线穿透人体不同组织 时,X线被吸收的程度不同,所以到 达介质上的X线量就有差异,形成黑 白对比不同的影像,为医生的诊断提 供依据。 X线成像的原理 l X线的穿透性、荧光/摄影效应 l 被照组织的密度、厚度差异 1895X线被发现(伦琴) 1896荧光透视技术 (爱迪生 - GE) 1913钨灯丝X射线管取代阴离子X射线管 1937旋转阳极球管 1959影像增强器应用到透视拍片系统 1980’s数字处理技术 1990’s数字探测器 一个世纪的技术发展 医用X线产品 概述 l 诊断用X线机是利用X线穿透人体形成的各种影像对疾病进行诊 断的设备, l 主要分为透视用X线机、摄影用X线机、心血管造影X线机及专 用X线机。如:乳腺摄影X线机、床边X线机、牙科X线机、口腔全 景摄影X线机及手术X线机等。 l 从成像技术上可分为模拟X线成像和数字X线成像。如普通摄影 机和直接数字成像系统即DDR系统。 产品分类 序号类别产品描述 1血管造影及介入治疗系 统 如大型C臂等 2 X射线摄 影系统 专用X线摄 影系统,可分为普通X线摄 影系统和数 字 化直接成像摄影系统 3 X线透视/摄影系统可进行X线透视及摄影检查 4移动式X线摄 影系统便于移动、携带方便,主要用于病房及手术室摄影 5移动式C型臂X射线机主要指小型C臂 6专用X射线机乳腺摄影机、牙科X线机、专用透视机等 X射线产生原理 n电子源; n高压电场及真 空; n适当的阻挡物( 金属靶面)来承 受高速电子的 能量,使高速 电子所带的动 能转变成X线 。 X射线的基本性质 n波长很短的不可见电磁波 n穿透作用 能量大,能穿透一般光线不能穿透的物质,包括人体 n荧光作用 荧光屏、增感屏、影像增强器的输入屏 n感光作用 n电离作用 电离室、正比计数管、盖革弥勒计数管 X射线的质 X射线的质是指X射线能量的大小,可用X线管 的管电压来描述X射线的质,单位为kV。 不同质的X射线的用途 名 称最短波长 管电压 (kV) 用 途滤过板材料 极软软X射 线线 2.5~ 0.62 5~40 软组织摄软组织摄 影、表 皮治疗疗 胶纸纸板 软软X射线线 0.62~ 0.12 40~150透视视和摄摄影铝铝 硬X射线线 0.12~ 0.05 150~250较较深组织组织 治疗疗铜铜 超硬X射 线线 0.05以下250以上深部组织组织 治疗疗锡锡、铅铅 X射线的量 X射线的量是指单位时间内通过X射线入射 方向的垂直的单位面积内的X射线光子数的多少 。通常用管电流 I (mA)和曝光时间t(s)的乘积来 描述。即毫安秒(mAs)。 § § X-RayX-Ray质质 --- --- 由由KV KV 决定,高决定,高KVKV质高,质高, 低低KVKV质低,质低, 代表代表X X线的穿透力线的穿透力( (对比度对比度) ) 。。 § § X-RayX-Ray量量 --- --- 由由mA(XmA(X线量线量) )和和s( s(曝光时间曝光时间 ) ) 决定决定 表明曝光总量表明曝光总量( (黑化度黑化度) )。。 质和量对胶片曝光的影响质和量对胶片曝光的影响 X射线与物质相互作用 nA) 光电吸收:物质原子完全吸收光子能量,原 子中的电子被高速轰出,原子被电离; nB) 康普顿散射:物质原子部分吸收光子能量, 入射X射线以较低的能量射出,同时还有高速电 子,原子同样被电离; X射线与人体相互作用 nX射线强度随入射深度呈指数衰减; n与物质密度有关,密度越大,对X射线衰减越多, 如骨骼中的钙和磷等,对X射线吸收较多,而肌肉 中含有的氢、碳和氧等对X射线吸收较少。碘、钡 通常用作造影剂。 n与X射线能量有关,能量越大,被吸收和散射的越 少,穿透力越强。 能量不同 70,000 V110,000 V 当X射线穿出人体。。。 n拍胸片时,只有约1%的X射线穿出人体; n散射射线的危害:形成噪声并显著降低图像对比 度; n胶片感光,为什么到达胶片的射线越多,冲洗之 后的胶片越黑? 加与不加滤线栅 返回 什么使胶片发黑? X射线对人体的影响 剂量与危害 X射线对人体 nX射线撞击原子,使其电离,被轰电子又有可能 撞击其他原子,单个光子可能造成成百上千个生 物分子电离; n被电离的分子,处于不稳定状态,可能发生化学 反应; nDNA是细胞增殖、遗传的物质基础,是引起细胞 生化、生理改变的关键性物质; Ø若受损DNA还能自我复制,则可能形成肿瘤或白血病 ; Ø若卵细胞或精子受损,则他们的后代可能异常; Ø若胎儿的DNA受损,则发育畸形。 第二节 X线管 n固定阳极X线管 n旋转阳极X线管 n特殊X线管 n球管参数 n管套 阳极柄 阴极灯丝真空玻璃管 焦点 固定阳极X线管 阳极靶面 一般用钨制成。 优点:熔点高—3370度;高温下,蒸汽压 低,蒸发少,可延长X线管的使用寿命。 缺点:导热率小,热量不能很快传导。需 通过真空熔焊把钨靶焊接在无氧铜体上, 以增强靶面的散热。 固定阳极X线管的靶面静止不动,高速运动的电子流 总是轰击在靶面固定的同一位置上。由于单位面积上所承 受的最大功率是一定的(200W/mm2),所以固定阳极X 线管的功率是有限的。 二次电子 高速运动的电子流轰击靶面时,会有少量的 电子从靶面反射和释放出来,这部分电子称为二 次电子。二次电子有害无益,其能量较大(约为 原能量的99%),轰击到玻璃壳内壁上,将使玻 璃壳温度升高而释放气体,降低管内真空度或使 玻璃壳击穿;二次电子再次被阳极吸引轰击到靶 面上时,由于没有经过聚焦,将辐射出非焦点散 射X线,使X线影像质量下降。 阳极帽 阳极帽固定在阳极上,并罩在靶面的四周, 与阳极同电位,故可吸收50%~60%的二次电子 ,并可吸收一部分散射X线,从而保护X线管并 提高影像质量。 阳极柄 阳极柄固定X线管并将曝光时产生的热量传 导出去。它与阳极头的铜体相连,其管外部分浸 在油中,通过与油之间的热传导,将靶面的热量 传导出去。 阴极 固定阳极X线管的阴极结构 灯丝 由钨制成(发射电子能力强、高温下不易蒸 发、良好的延展性、容易加工成细丝),其作用 是辐射热电子。灯丝通电后,温度逐渐升高,到 一定温度(约2100K)后开始辐射热电子。 灯丝发射电流与温度有关,温度低于2400K时 ,随着温度升高,发射电流增加较慢;温度高于 2400K时,灯丝温度稍提高一点,发射电流即增 加很多。 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。缩短灯丝 的点燃时间可延长灯丝的寿命。如果灯丝 电流比额定值升高5%,灯丝寿命缩短一半 ,所以灯丝加热电流应严格限制在额定值 以下,同时应尽量缩短高温点燃时间。 阴极头 对灯丝发射电子进行聚焦。将灯丝装 入一个用镍或铁镍合金等制成的长方形罩 中,该罩称集射罩。集射罩具有与灯丝相 同的负电位,并借其几何形状,达到聚焦 目的。 实际焦点与有效焦点 对X线成像质量影响最大的因素之一就是X线管的焦点。 n实际焦点---灯丝辐射的热电子在靶面上的轰击面积。 n有效焦点---实际焦点在X线投照方向上的投影。 实际焦点与有效焦点的关系 设实际焦点宽为a,长为b,则投影后宽度不变, 长度为bsin ,即 有效焦点=实际焦点*sin 表示阳极靶面与X线投照方向的夹角。 一般固定阳极X线管的靶角为15~20度 减小有效焦点面积可通过减小靶角来实现,但靶角 太小,由于X线辐射强度分布的变化,投照方向的 X线量将大大减少。 焦点大小对影像清晰度的影响焦点大小对影像清晰度的影响 X-RayX-Ray焦点焦点--- --- 有效焦点愈小有效焦点愈小, , 影像清晰度越高,图像锐利度越好。影像清晰度越高,图像锐利度越好。 有效焦点与成像质量 有效焦点尺寸越小,影像清晰度越高。减小 有效焦点,势必减小实际焦点,X线管的功率随 之减小,要达到相同的曝光程度,则曝光时间需 增加,这将会引起运动模糊。可见,对于固定阳 极X线管,减小焦点面积以提高清晰度和增大X 线管功率以缩短曝光时间、减小运动模糊是一对 矛盾。 焦点 伴影越小,“图像” 越锐利 ØØ小焦点小焦点------影像清晰。影像清晰。 ØØ但是焦点越小,在焦点上集聚的能量越高,产生的但是焦点越小,在焦点上集聚的能量越高,产生的 热量也就越高。因为只有约1热量也就越高。因为只有约1%%的电能转化为的电能转化为X X射射 线的能量,线的能量,99%99%以上的能量转化为热能。以上的能量转化为热能。 ØØ最终将导致焦点面熔化。最终将导致焦点面熔化。 ØØ解决办法:解决办法: 双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术 焦点小会产生什么问题?焦点小会产生什么问题? 双焦点技术 功率较大的X线管为了协调不同功率与焦点 的关系,阴极装有两根长短和粗细都不同的灯丝 ,长的灯丝加热电压高,辐射热电子多,形成大 焦点;短的灯丝加热电压低,辐射热电子少,形 成小焦点,这种X线管称为双焦点X线管。 在透视时使用小焦点在透视时使用小焦点 在摄影时使用大焦点在摄影时使用大焦点 高 压 正KV负KV 大焦 灯丝 小焦 灯丝 大焦灯丝 变压器 小焦灯丝 变压器 CL C CS 阳极 双焦点技术双焦点技术 n透视 管电流小,<5mA,时间长(几分钟),图像追求动 态特性,观察活动脏器,对图像分辨率要求低 n摄影 管电流30~1000mA,时间短,45kV) l功能:提供 电力給球管和其他系统組件 控制 影响影像质量的技术条件, 如mA,kV,sec.等 XHV50高频发生器 显示区摄影调整透视调整 工频高压发生器和高频高压发生器 工频单项 工频三项 高频三项 工频高压发生器和高频高压发生器 项 目工频X射线机高频X射线机 高压波形脉动高压准直流,恒压 X射线能谱很宽较窄 稳定性不稳定较稳定 X射线有效成分低高 输出参量准确性差好 重复性差好 线性差好 病人皮肤剂量和影像质量过大、较差较小(低于工频机40%)、较 好 对电源的适应能力极严格,所需电源容量不少于 20KW,或专用电源供电 可使用直流供电,可利用储能 器件,可运用于条件较差农村 或边远地区 智能化程度低,使用不方便极高,非常方便使用 高压发生器高压发生器 高压发生器外形高压发生器外形 高压发生器内部结构高压发生器内部结构 高压变压器结构高压变压器结构 灯丝变压器结构灯丝变压器结构 高压整流器高压整流器 将高压变压器输出的交流高压变为直流高 压的电子元件。现代X线机的高压整流器都 采用半导体整流器,应用最广泛的是高压硅 堆。由许多单晶硅做成的二极管用银丝串联 而成。它具有体积小、机械强度高、绝缘性 好、寿命长、性能稳定等优点。使用时要浸 入油中,油温不超过70度。 高压电缆的构造高压电缆的构造 高压电缆的构造高压电缆的构造 高压电缆的插头、插座高压电缆的插头、插座 高压交换闸 在大、中型诊断X线机中,多备有两个或两 个以上X线管,以一机多用。多个X线管共用一 个高压发生器,需高压交换闸切换。 继电器式、电动机式 第四节 控制台 控制台必须满足X线管产生X线的下列 基本要求 n可调管电流(调节灯丝加热电压) n可调管电压(控制X线质) n可调曝光时间 X线管空间电荷补偿 n灯丝发射的部分热电子滞留于灯丝表面, 称空间电荷。随管电压增加,由于空间电 荷管电流也增加,称为空间电荷效应。 P81图 n为保证管电流的准确性,随着管电压增加 ,适当降低灯丝加热电压,使管电流保持 不变,称X线管空间电荷补偿。 自动曝光控时 在X线通过被照物体后,以达到胶片上所需 的感光剂量来决定曝光时间。感光剂量满足后, 自动切断高压,结束曝光。分光电和电离室自动 曝光控时。 电离室自动曝光控时 电离室在两个金属板平行电极上加直流高压 ,中间为气体。X线照射时,气体被电离,离子 在强电场作用下形成电流,电流大小与X线辐射 强度成正比。当X线辐射强度大时,电离电流大 ,曝光时间短;X线辐射强度小时,电离电流小 ,曝光时间自动延长。 旋转阳极启动、延时与保护 旋转阳极X线管的功率是基于阳极转速达到 额定值时的功率。如在未达到转速时曝光,将会 造成X线管的靶面融化损坏。(旋转速度检测电路 ) 中、大型X线机一般均配备旋转阳极刹车装 置,刹车装置一旦损坏,绝对不能启动X线机。 n快速启动。曝光前几秒内将转动惯量很大 的转子系统由静止达到额定转速。要求机 械强度好,能承受大的角加速度。大的启 动电流。 n延时装置。在阳极达到额定转速后才送出 曝光开始信号。 n降压装置。阳极达到额定转速后,在曝光 期间将启动状态的高压切换为工作状态的 低压,以适应阳极启动转矩大、运转转矩 小。 n制动装置。减小阳极轴承磨损,延长寿命 。曝光结束后,阳极应在很短时间内停止 转动。 反向脉动直流电流,产生制动力矩,使旋 转的阳极迅速停止。 X线管安全保护电路X线管安全保护电路 ØØ 容量保护电路容量保护电路 ØØ 过电压保护电路过电压保护电路 ØØ 过电流保护电路过电流保护电路 操作控制电路操作控制电路 为了实现各种要求的曝光功能,如透视、普为了实现各种要求的曝光功能,如透视、普 通摄影、点片摄影、断层摄影等等,必须有一定通摄影、点片摄影、断层摄影等等,必须有一定 的曝光顺序控制,这种电路就叫操作控制电路。的曝光顺序控制,这种电路就叫操作控制电路。 X X线机有一个曝光手闸,它的按钮有两档,第一档是线机有一个曝光手闸,它的按钮有两档,第一档是 准备档按钮准备档按钮(Ready)(Ready),,第二档是曝光档按钮第二档是曝光档按钮(Radiography)(Radiography) 。。 病人摆 好位 调节曝光参数 KV、mA、S 开始按曝光按钮 第一档(Ready) 灯丝加热电路工作 旋转阳极启动电路工作 操作面板上 Ready灯亮 灯丝加热到设定值 旋转阳极转速到一定值 按曝光按钮第二 档(Radiography) 球管上加上高压 计时电路工作 计时器到设 定时间值 切断高压回路 曝光结束 松开手闸 灯丝加热停止工作 旋转阳极减速停止 一次曝光 完成 简单的曝光过程控制简单的曝光过程控制 单钮自动曝光过程控制单钮自动曝光过程控制 病人摆 好位 调节曝光 参数KV 开始按曝光按钮 第一档(Ready) 灯丝加热电路工作 旋转阳极启动电路工作 操作面板上 Ready灯亮 灯丝加热到设定值 旋转阳极转速到一定值 按曝光按钮第二 档(Radiography) 球管上加上高压 电离室工作,记 录X射线的剂量 电离室记录的剂 量到达一定值 切断高压回路 曝光结束 松开手闸 灯丝加热停止工作 旋转阳极减速停止 一次曝光 完成 根据球管容量 计算出最大mA 其他控制电路其他控制电路 Ø 球管油温检测电路 Ø 相位检测电路(工频机) Ø 曝光方式控制电路 Ø 球管选择电路 Ø 透视摄影切换电路 Ø KV补偿电路 Ø 空间电荷补偿电路 Ø mA补偿电路 Ø KV调节电路 Ø mA调节电路 Ø S选择电路 Ø KV测量电路 Ø mA测量电路 Ø mAS测量电路 Ø 参数显示电路 Ø IBS自动亮度控制电路 Ø 电源电压检测和调整
展开阅读全文
  麦档网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:第二章X线发生装置
链接地址:https://www.maidoc.com/p-15676483.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

[email protected] 2018-2020 maidoc.com版权所有  文库上传用户QQ群:3303921 

麦档网为“文档C2C模式”,即用户上传的文档所得金币直接给(下载)用户,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的金币归上传人(含作者)所有。
备案号:蜀ICP备17040478号-3  
川公网安备:51019002001290号 


收起
展开