第三章 診斷X線機(jī)-第四節(jié) 高頻X線機(jī)

概述按高壓變壓器工作頻率來劃分：①工頻高壓發(fā)生器（50Hz或60Hz）。②中頻高壓發(fā)生器（400Hz~20KHz）。③高頻高壓發(fā)生器（20KHz~100KHz）?？刂葡到y(tǒng)電源機(jī)械和輔助裝置X線管裝置高壓發(fā)生裝置X線成像裝置AEC/ABSX線X線機(jī)基本組成方框圖概述醫(yī)用X線機(jī)的組成：X線機(jī)的高壓變壓器的工作頻率是網(wǎng)電源頻率50Hz，直接使用工頻電源。缺點(diǎn)：體積與重量龐大。輸出波形脈動(dòng)率高。X線劑量不穩(wěn)定。曝光參量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性較差。軟射線成分較多等。高頻機(jī)和中頻機(jī)、工頻機(jī)相比具有絕對(duì)的優(yōu)越性，目前多數(shù)X線機(jī)都采用高頻機(jī)。概述工頻X線機(jī)：一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述1.病人的皮膚劑量低。工頻機(jī)：高壓發(fā)生器輸出的高壓波形是脈動(dòng)直流，波紋系數(shù)為100％，對(duì)成像質(zhì)量沒有任何幫助的軟射線成分較多。高頻機(jī)：高壓發(fā)生器輸出高壓波形近似于恒定直流，脈動(dòng)率非常低，波紋系數(shù)＜±5％，輸出X線的單色性和高能性大大提高，病人的皮膚劑量大為降低。一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述2.輸出劑量大。工頻機(jī)：單相全波整流X線機(jī)，一個(gè)脈沖的持續(xù)時(shí)間為10ms，大于0.707倍峰值的持續(xù)時(shí)間約為5ms，其中另外5ms內(nèi)產(chǎn)生的X線都是無用的。高頻機(jī)：曝光時(shí)X線管加恒定直流高壓，波形近似直流，整個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的X線都是有用的。一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述3.實(shí)時(shí)控制。工頻機(jī)：碳輪在曝光期間必須靜止，此時(shí)因電源電壓波動(dòng)或其他因素所造成的管電壓變化便無法補(bǔ)償，故管電壓實(shí)際值與預(yù)示值誤差較大。由于空間電荷效應(yīng)的影響，管電流實(shí)際值與設(shè)定值之間仍有較大誤差。高頻機(jī)：管電壓和管電流都是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式進(jìn)行監(jiān)控的。曝光過程中實(shí)際采樣值實(shí)時(shí)與設(shè)定值進(jìn)行比較和調(diào)整，控制精度非常高。高頻機(jī)每次曝光輸出量都可基本保持一致，曝光參量的重復(fù)性提高。一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述高頻X線機(jī)主要電路構(gòu)成及相關(guān)點(diǎn)波形一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述4.高壓發(fā)生器的體積小、重量輕。N：初級(jí)線圈匝數(shù)S：鐵芯截面積E：初級(jí)電壓f：變壓器工作頻率B：磁通密度工作頻率

f越大，NS就越小，因此高頻高壓發(fā)生器比工頻高壓發(fā)生器的體積和重量要小得多。NS=E4.44fB一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述5.可實(shí)現(xiàn)超短時(shí)曝光。工頻機(jī)：三相全波整流X線機(jī)的高壓波形上升沿緩慢，最短曝光時(shí)間可為3ms。單相全波整流X線機(jī)需考慮偶數(shù)脈沖曝光以防暫態(tài)電流過大問題，最短的曝光時(shí)間僅為0.02秒（20ms）。高頻機(jī)：高頻機(jī)的高壓波形上升沿很陡，一般為十幾至幾十微秒，所以最短曝光時(shí)間可達(dá)1ms。一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述6.便于智能化。高頻機(jī)利用計(jì)算機(jī)對(duì)整機(jī)電路進(jìn)行控制和管理，這和工頻機(jī)相比有著顯著的不同。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用將高頻機(jī)的各種性能提高到一個(gè)嶄新的水平，比如降落負(fù)載、曝光限時(shí)、故障報(bào)警、實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)處理等，這些都為X線機(jī)的數(shù)字化和智能化創(chuàng)造了必要條件。一、高頻X線機(jī)的優(yōu)點(diǎn)概述二、高頻X線機(jī)的構(gòu)成概述高頻X線機(jī)電路構(gòu)成方框圖①主電路：工頻電源↓整流濾波電路↓主逆變和燈絲逆變↓高壓發(fā)生器二、高頻X線機(jī)的構(gòu)成概述高頻X線機(jī)電路構(gòu)成方框圖②功率控制電路：主逆變觸發(fā)控制燈絲逆變觸發(fā)控制③陽極啟動(dòng)電路④鍵盤及顯示電路⑤接口電路⑥計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三、高頻X線機(jī)的工作原理概述高頻X線機(jī)電路構(gòu)成方框圖工頻交流電源V0↓450V直流V1↓高頻交流V2↓高頻高壓交流↓高頻高壓直流V3整流濾波電路主逆變電路高壓變壓器高壓整流器①管電壓：三、高頻X線機(jī)的工作原理概述高頻X線機(jī)電路構(gòu)成方框圖工頻交流電源V0↓直流V4↓高頻交流V5↓燈絲加熱電壓V6整流濾波電路燈絲逆變電路②燈絲加熱電壓：三、高頻X線機(jī)的工作原理概述高頻X線機(jī)電路構(gòu)成方框圖kV、mA控制：采用閉環(huán)控制模式，在曝光過程中，kV檢測信號(hào)和mA或燈絲檢測信號(hào)與曝光參量設(shè)定值實(shí)時(shí)進(jìn)行比較，比較信號(hào)不斷跟蹤調(diào)整主逆變觸發(fā)脈沖的寬度和燈絲逆變觸發(fā)脈沖的寬度，從而實(shí)時(shí)調(diào)整kV和mA。直流逆變電源高頻X線機(jī)第二節(jié)直流逆變電源直流逆變電源或稱高頻電源，是高頻機(jī)的重要組成部分，是高頻機(jī)區(qū)別于工頻機(jī)的標(biāo)識(shí)性電路，它主要由直流電源、直流逆變和逆變控制三部分構(gòu)成。直流逆變電路：由直流電能到交流電能的變換稱為逆變（或稱DC／AC變換），能實(shí)現(xiàn)這一功能的電路稱直流逆變電路。直流逆變電源第二節(jié)直流逆變電源單相全波整流濾波電路：輸入電壓為正弦交流電u1。正半周：D1、D2導(dǎo)通，電流從D1到負(fù)載，再流到D2，在負(fù)載上的電壓為上正下負(fù)。單相全波整流濾波電路交流電源經(jīng)整流后，再經(jīng)平滑電容濾波，可得到近似于恒定的直流電壓。＋－＋－一、直流電源第二節(jié)直流逆變電源單相全波整流濾波電路：輸入電壓為正弦交流電u1。負(fù)半周：D3、D4導(dǎo)通，電流從D3到負(fù)載，再流到D4，在負(fù)載上的電壓也為上正下負(fù)。單相全波整流濾波電路交流電源經(jīng)整流后，再經(jīng)平滑電容濾波，可得到近似于恒定的直流電壓。＋－＋－一、直流電源第二節(jié)直流逆變電源單相全波整流模塊交流電源經(jīng)整流后，再經(jīng)平滑電容濾波，可得到近似于恒定的直流電壓。一、直流電源第二節(jié)直流逆變電源三相全橋整流模塊交流電源經(jīng)整流后，再經(jīng)平滑電容濾波，可得到近似于恒定的直流電壓。一、直流電源第二節(jié)直流逆變電源直流電源：三相電源(380V)經(jīng)整流、大容量電容C1、C2、C3、C4濾波后提供，電容兩端輸出電壓V0約為540V左右。一、直流電源第二節(jié)直流逆變電源直流逆變的方法通常有橋式逆變、半橋式逆變和單端逆變?nèi)N。橋式逆變的應(yīng)用最為普遍。二、橋式逆變負(fù)載上的電壓波形橋式逆變工作原理圖第二節(jié)直流逆變電源二、橋式逆變負(fù)載上的電壓波形橋式逆變工作原理圖＋－工作過程：①時(shí)間t1：K1、K2閉合且K3、K4斷開時(shí)，電流為i1，負(fù)載Z上的電壓為+E。第二節(jié)直流逆變電源二、橋式逆變負(fù)載上的電壓波形橋式逆變工作原理圖工作過程：②時(shí)間t2：K1、K2斷開且K3、K4斷開時(shí)，電流為0，負(fù)載Z上的電壓為0。0V＋－第二節(jié)直流逆變電源二、橋式逆變負(fù)載上的電壓波形橋式逆變工作原理圖＋－工作過程：③時(shí)間t3：K3、K4閉合且K1、K2斷開時(shí)，電流為i2，負(fù)載Z上的電壓為-E。第二節(jié)直流逆變電源二、橋式逆變工作過程：④時(shí)間t4：K3、K4斷開且K1、K2斷開時(shí)，電流為0，負(fù)載Z上的電壓為0。負(fù)載上的電壓波形橋式逆變工作原理圖0V＋－第二節(jié)直流逆變電源t1~t4為一個(gè)周期T，然后周而復(fù)始，如果周期T適當(dāng)?shù)脑?，就可以輸出正?fù)交替的矩形波（交流電）。二、橋式逆變負(fù)載上的電壓波形橋式逆變工作原理圖第二節(jié)直流逆變電源在橋式逆變電路的實(shí)際應(yīng)用中，電子開關(guān)可由晶體管、晶閘管、場效應(yīng)管和IGBT等器件構(gòu)成。在電子開關(guān)的選用上，輸出功率較大的逆變器一般都選用晶閘管或IGBT器件元件。輸出功率較小的逆變器一般都選用場效應(yīng)管。二、橋式逆變第二節(jié)直流逆變電源電子開關(guān)：①功率場效應(yīng)晶體管：簡稱MOSFET。②絕緣柵雙極型晶體管：簡稱IGBT。MOSFET電氣符號(hào)圖IGBT電氣符號(hào)圖柵極漏極源極門極發(fā)射極集電極二、橋式逆變第二節(jié)直流逆變電源二、橋式逆變IGBT主逆變電路場效應(yīng)管燈絲逆變電路第二節(jié)直流逆變電源當(dāng)工作頻率不變，周期T一定時(shí)，如果調(diào)節(jié)開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間TON，可以調(diào)節(jié)電壓UAB的有效值。脈沖寬度調(diào)節(jié)原理脈沖寬度調(diào)制:二、橋式逆變高頻機(jī)簡介高頻X線機(jī)HF50R型X線機(jī)是我國自行研制生產(chǎn)的高頻X線機(jī)。本機(jī)主要由控制臺(tái)(上位計(jì)算機(jī))、高壓發(fā)生器(下位計(jì)算機(jī))和X線管裝置組成，且控制臺(tái)與高壓發(fā)生器分開，整體結(jié)構(gòu)輕巧美觀。一、組成與優(yōu)點(diǎn)第三節(jié)高頻機(jī)簡介控制臺(tái)外形圖發(fā)生器柜外形圖(1)三相電源：380±38V。(2)電源頻率：50±1Hz(3)電源容量：55kVA。(4)電源內(nèi)阻：小于0.3Ω。(5)保護(hù)接地電阻：小于4Ω。(6)最高輸出電壓：150kV。(7)輸出最高管電壓時(shí)的最大管電流：320mA。(8)最大輸出功率：50kW（大焦點(diǎn)）。(9)標(biāo)稱功率：50kW（大焦點(diǎn)）。15kW（小焦點(diǎn)）。二、主要技術(shù)參數(shù)第三節(jié)高頻機(jī)簡介(10)最大管電流：500mA。(11)X線管焦點(diǎn)尺寸：小焦點(diǎn)0.6mmx0.6mm；大焦點(diǎn)1.2mmx1.2m。(12)攝影管電壓調(diào)節(jié)范圍：40~150kV，最小可調(diào)節(jié)間隔應(yīng)不大于1kV。(13)攝影管電流調(diào)節(jié)范圍：大焦點(diǎn)：125-500mA，共分7擋。小焦點(diǎn)：25~100mA，共分7擋。(14)曝光時(shí)間選擇:5～5000ms，共分31擋。(15)mAs選擇：0.5-500mAs，共分31擋。二、主要技術(shù)參數(shù)第三節(jié)高頻機(jī)簡介1.

方式選擇鍵普通攝影方式攝影床自動(dòng)曝光攝影方式（AEC1）立式攝影架自動(dòng)曝光攝影方式（AEC2）器官程序攝影（APR）三、操作面板按鍵功能介紹第三節(jié)高頻機(jī)簡介控制臺(tái)操作面板2.探測野選擇鍵中間野左右野全野三、操作面板按鍵功能介紹第三節(jié)高頻機(jī)簡介控制臺(tái)操作面板3.屏速選擇鍵高速中速低速4.密度選擇鍵-2/-1/0/+1/+2三、操作面板按鍵功能介紹第三節(jié)高頻機(jī)簡介控制臺(tái)操作面板5.復(fù)位鍵10.關(guān)機(jī)鍵11.開機(jī)鍵攝影部位選擇：6.腰椎7.胸腔8.頸部9.頭顱12.盆腔13.上肢14.膝蓋15.腳踝三、操作面板按鍵功能介紹第三節(jié)高頻機(jī)簡介控制臺(tái)操作面板體型選擇：16.瘦體型選擇鍵18.中體型選擇鍵20.胖體型選擇鍵三、操作面板按鍵功能介紹第三節(jié)高頻機(jī)簡介控制臺(tái)操作面板17.側(cè)位選擇鍵19.存儲(chǔ)鍵曝光參數(shù)選擇：27.kV+28.kV-25.mA+26.mA-23.mAs+24.mAs-21.mA+22.mA-三、操作面板按鍵功能介紹第三節(jié)高頻機(jī)簡介控制臺(tái)操作面板接通電源，按下控制臺(tái)上的開機(jī)按鍵，控制臺(tái)屏幕依次顯示“系統(tǒng)自檢，請(qǐng)稍后”字樣，系統(tǒng)自檢完畢后，進(jìn)入操作界面。四、使用方法第三節(jié)高頻機(jī)簡介1.普通攝影(1)選擇普通攝影方式。(2)操作按鍵21~28，對(duì)應(yīng)的kV、mA、mAs、ms設(shè)定值增加或減少。(3)按手閘Ⅰ擋，約1.8秒后聽到準(zhǔn)備完畢后的蜂鳴器“嘀嘀嘀”的信號(hào)后，按下手閘Ⅱ擋進(jìn)行曝光。(4)曝光結(jié)束后松開手閘。接通電源，按下控制臺(tái)上的開機(jī)按鍵，控制臺(tái)屏幕依次顯示“系統(tǒng)自檢，請(qǐng)稍后”字樣，系統(tǒng)自檢完畢后，進(jìn)入操作界面。四、使用方法第三節(jié)高頻機(jī)簡介2.器官程序攝影(1)選擇器官程序攝影方式。(2)作投照方向選擇、體形選擇、攝影部位選擇。