第五章：高頻X線機

章

高頻X線機2021/5/91學習目標1.掌握高頻X線機的工作原理和各電路的基本結(jié)構(gòu)。2.熟悉高頻線機各電路的工作程序和分析方法。2021/5/92第一節(jié)概述工頻X線機的缺點1.體積與重量龐大2.高壓波形脈動率高，X線計量不穩(wěn)定，軟射線成分較多。3.曝光參量的準確性和重復(fù)性較差。2021/5/93一、高頻X線機主要特點

1、病人的皮膚劑量低：高頻機高壓發(fā)生器輸出波形近似于恒定直流，脈動率非常低，波紋系數(shù)<±5%，輸出x線的能量單一性大大提高，病人的皮膚劑量大為降低。2、成像質(zhì)量高：單能窄束x線，物質(zhì)對其吸收遵守指數(shù)規(guī)律，射線透過物質(zhì)以后，只有光子數(shù)量的減少，沒有光子能量的變化，這對于提高成像質(zhì)量十分有利。2021/5/943、

輸出劑量大：因高頻機屬恒定直流曝光，故在膠片獲得同樣黑化度的情況下，高頻機的mAs值是工頻機的60%。

4、實時控制：曝光過程中可對kV和mA進行實時控制。高頻機的kV通常由直流逆變器輸出脈沖的頻率來調(diào)節(jié)，逆變器輸出頻率不僅受kV設(shè)定值控制，同時還受kV檢測信號控制，在曝光過程中，輸出頻率可根據(jù)檢測信號與設(shè)定值比較的結(jié)果進行迅速的跟蹤調(diào)整，以確保kV實際值等于設(shè)定值。2021/5/95另外，高頻機的mA通常由直流逆變器輸出脈沖的寬度來調(diào)節(jié)，逆變器輸出脈寬不僅受mA設(shè)定值控制，同時還受燈絲加熱或mA檢測信號控制，在曝光過程中，輸出脈寬可根據(jù)檢測信號與設(shè)定值比較的結(jié)果進行迅速的跟蹤調(diào)整，以確保mA實際值等于設(shè)定值。實時控制還可使高頻x線機曝光書的重復(fù)性大大提高。不論影像kV和mA的因素有多少，只要其變化幅度在某一允許范圍內(nèi)，高頻機每次曝光輸出量都可以保持基本一致2021/5/965、高壓變壓器的體積小、重量輕：根據(jù)變壓器的工作原理，變壓器初級線圈的匝數(shù)和鐵芯截面積的乘積與初級電壓和電源頻率之間的關(guān)系為：

NS=E/4.44fB

公式中：N為初級匝數(shù)；S為鐵芯截面積；E為初級電壓；f是工作頻率；B為磁感應(yīng)強度。由于f越大，NA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，這一優(yōu)點對生產(chǎn)便攜式和移動式x線機非常有利。2021/5/976、可實現(xiàn)超短時曝光：x線機超短時曝光取決于高壓波形的上升沿。因高頻機高壓波形上升沿很陡，一般是十幾至幾十微秒，故最短曝光時間可達1ms。工頻機的高壓波形按正弦波形變化，上升沿緩慢。例如單相全波整流x線機，管電壓波形一個周期是10ms，因有效曝光電壓只占5ms，故工頻機最短曝光時間至少要大于3ms。2021/5/987、

便于智能化：高頻機使用單片機對整機進行控制和管理，這和工頻機相比有著顯著的不同，單片機的應(yīng)用將高頻機的各種性能提高到一個嶄新的水平。比如降落負載、曝光限時、故障報警、實時控制、數(shù)據(jù)存儲、自動處理等，這些都是為x線機的數(shù)字化和智能化創(chuàng)造了必要條件。2021/5/992021/5/910二、工作原理50赫茲交流電源經(jīng)過二極管整流、電容器平滑為恒定直流電壓后，經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的方波電壓，該方波電壓經(jīng)變壓器升壓，再經(jīng)整流、濾波，變?yōu)槠交闹绷鞲邏汉?，施加于X線管兩端。2021/5/911與此同時，采樣電路對管電壓進行采樣，并將采樣值送到比較器，與預(yù)置的管電壓值進行比較。如果采樣值低于預(yù)置值，則調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)信號，升高逆變器的頻率，或增加逆變器輸出的脈沖寬度，直到從實際的管電壓采樣值與預(yù)置值相等為止。反之，若采樣值高于預(yù)置值，則調(diào)節(jié)電路降低逆變器的工作頻率或減少脈沖寬度，直到采樣值與預(yù)置值相等。同理，對管電流也采用同樣的方法進行調(diào)節(jié)與控制。2021/5/912第二節(jié)直流逆變電源也稱高頻電源，是高頻X線機的重要組成部分，是區(qū)別于工頻X線機的標示性電路，主要由直流電源，直流逆變和逆變控制三部分構(gòu)成。2021/5/913一、直流電源小型高頻X線機可直接用蓄電池供電，或由220V單相交流電整流轉(zhuǎn)換為直流電源15kV以下高頻X線機一般使用220V單相交流電經(jīng)橋式整流或倍壓整流后轉(zhuǎn)換成直流電源15kV以上的高頻X線機多采用380V三相交流電源，經(jīng)三相橋式整流，濾波后轉(zhuǎn)換成直流電源2021/5/914二、橋式逆變2021/5/915時間t1：k1、k2閉合，k3、k4斷開，電流為i1，Z上電壓為E時間t2：k1、k2斷開，k3、k4斷開，電流為0，Z上電壓為0時間t3：k1、k2斷開，k3、k4閉合，電流為i2，Z上電壓為-E時間t4：k1、k2斷開，k3、k4斷開，電流為0，Z上電壓為02021/5/9161.IGBT逆變電路IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。2021/5/917橋式晶閘管逆變電路

2021/5/9182021/5/9192．橋式場效應(yīng)管逆變電路

2021/5/920第三節(jié)高頻X線機的使用一、組成及特點主要部件有控制臺，高壓發(fā)生器和X線管。特點：管電壓波形穩(wěn)定、曝光時間短、患者劑量低、精度高；采用微處理器控制，大大提高了曝光的重復(fù)性，具有自診斷、報警、報錯和自保護功能；故障時提供相應(yīng)的錯誤代碼，減少排錯時間，使設(shè)備維修方便快捷。2021/5/921二、技術(shù)參數(shù)（1）三相電源：（380±38）V（2）電源頻率：（50±1）Hz（3）電源容量：55kVA（4）電源內(nèi)阻：<0.3Ω（5）接地保護電阻：<4Ω（6）最高輸出電壓：150kV（7）輸出最高管電壓時的管電流：320mA（8）最大輸出功率：100kV、50mAs（500mA，100ms）時大焦點最大輸出功率為50kW。（9）標稱功率：100kV、50mAs（500mA，100ms）時大焦點最大輸出功率為50kW。150kV，50mAs（500mAs，100ms）時小焦點標稱功率為15kW。2021/5/922（10）最大管電流：500mA（11）X線管焦點尺寸：小焦點0.6mm×0.6mm；大焦點1.2mm×1.2mm（12）攝影管電壓調(diào)節(jié)范圍：40~150kV，最小可調(diào)間隔不大于1kV（13）攝影管電流調(diào)節(jié)范圍1）小焦點：125mA；160mA；200mA；250mA；320mA；400mA；500mA，共7擋2）大焦點：25mA；32mA；40mA；50mA；63mA；80mA；100mA，共7擋2021/5/923（14）曝光時間選擇：5ms；6.3ms；8ms；10ms；12.5ms；16ms；20ms；25ms；32ms；40ms；50ms；63ms；80ms；100ms；125ms；160ms；200ms；250ms；320ms；400ms；500ms；630ms；800ms；1000ms；1250ms；1600ms；2000ms；2500ms；3200ms；4000ms；5000ms，共31擋（15）mAs選擇：0.5mAs；0.63mAs；0.8mAs；1.0mAs；1.25mAs；1.6mAs；2.0mAs；2.5mAs；3.2mAs；4.0mAs；5.0mAs；6.3mAs；8.0mAs；10mAs；12.5mAs；16mAs；20mAs；25mAs；32mAs；40mAs；50mAs；63mAs；80mAs；100mAs；125mAs；160mAs；200mAs；250mAs；320mAs；400mAs；500mAs，共31擋2021/5/924三、操作面板按鍵功能介紹1.方式選擇鍵：主要包括普通攝影方式，攝影床自動曝光攝影方式，（AEC1）或立式攝影架自動曝光攝影方式（AEC2），器官程序攝影（APR）方式等2.探測野選擇鍵：AEC1或AEC2時，探測野分中間野、左右野、全野三種組合。3.屏速選擇鍵：AEC1或AEC2時，屏速有高、中、低三擋2021/5/9254.密度選擇鍵：AEC1或AEC2時，膠片密度的調(diào)整有-2、-1、0、+1、+2五檔5.曝光參數(shù)設(shè)定鍵：按下kV+、kV-、mA+、mA-、mAs+、mAs-、ms+、ms-鍵可增加或減少kV、mA、mAs、ms的設(shè)定值。6.存儲鍵：在器官程序攝影工作下，當設(shè)定的參數(shù)不能滿足攝影要求時，通過操作kV、mA、mAs、ms等設(shè)置鍵，可修改相應(yīng)設(shè)定值，按存儲鍵，新設(shè)定的曝光參數(shù)被保存。2021/5/926四、使用方法1.普通攝影（1）選擇普通攝影方式（2）按操作鍵（kV+、kV-、mA+、mA-、mAs+、mAs-、ms+、ms-鍵）設(shè)定預(yù)設(shè)值（3）按手閘Ⅰ檔，約1.8秒后聽到蜂鳴器信號，按下手閘Ⅱ擋進行曝光（4）曝光結(jié)束后松開手閘2021/5/9272.器官程序