第二章X線機(jī)基本裝置

診斷用X線機(jī)X線發(fā)生裝置外圍裝置X線管裝置高壓發(fā)生裝置控制裝置機(jī)械輔助裝置影像裝置記錄裝置X線機(jī)的組成及各組成部分的作用固定陽極X線管旋轉(zhuǎn)陽極X線管陽極陰極玻璃殼→陽極頭陽極柄陽極罩陰極燈絲聚焦槽第二章X線機(jī)

基本裝置內(nèi)科教研室賀洋洋教學(xué)目標(biāo)了解：特殊X線管的特點和用途熟悉：

X線管的規(guī)格和特點

各機(jī)械輔助裝置的作用和基本結(jié)構(gòu)X線電視系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、影像轉(zhuǎn)換過程和自動亮度控制原理掌握：

固定陽極和旋轉(zhuǎn)陽極X線管的結(jié)構(gòu)及各部分的作用

各高壓部件的基本結(jié)構(gòu)和作用接觸器、繼電器、控制開關(guān)的工作特點和用途第一節(jié)X線管裝置X線管的焦點4

1、實際焦點：陰極電子在陽極靶面上的實際轟擊面積,又叫線焦點。實際焦點的形狀由燈絲的形狀決定，通常為長方形；大小取決于聚焦槽的形狀、寬度及燈絲位于槽中的深度。實際焦點越大，X線管的瞬時負(fù)載功率越大。實際焦點在垂直于X線管長軸方向的投影稱為X線管的標(biāo)稱有效焦點或有效焦點的標(biāo)稱值。有效焦點=實際焦點×sinθ固定陽極X線管陽極傾角為70～2002、有效焦點：實際焦點在X線各個投照方向上的投影第一節(jié)X線管裝置IEC規(guī)定，有效焦點的標(biāo)稱值為一無量綱的數(shù)值，其值是有效焦點或?qū)嶋H焦點的寬度。如1.0，1.2，但目前，有效焦點的標(biāo)注方法仍用習(xí)慣標(biāo)注法，如：2.0mm×2.0mm、1.0mm×1.0mm或0.3mm×0.3mm等

3、焦點的方位性：投影方位愈靠近陽極，有效焦點尺寸愈??；愈靠近陰極，有效焦點尺寸愈大第一節(jié)X線管裝置7

實際攝影中，應(yīng)注意保持實際焦點中心、X線輸出中心、投影中心三點一線，即：X線中心線對準(zhǔn)攝影部位中心。第一節(jié)X線管裝置

4、焦點增漲：管電流增大時，由于電子數(shù)量增多，電子之間斥力增大，使焦點尺寸出現(xiàn)增大的現(xiàn)象第一節(jié)X線管裝置綜上所述，有效焦點的大小與實際焦點、投照方位、管電流和管電壓的大小有關(guān)。有效焦點越小成像質(zhì)量越高第一節(jié)X線管裝置焦點與功率的關(guān)系：實際焦點越大，瞬時負(fù)載功率越大焦點與成像質(zhì)量的關(guān)系：有效焦點越小，成像越清楚第一節(jié)X線管裝置旋轉(zhuǎn)陽極X線管旋轉(zhuǎn)陽極X線管較好的解決了提高功率和縮小焦點之間的矛盾。旋轉(zhuǎn)陽極X線管的最大優(yōu)點：瞬時負(fù)載功率大、焦點小。功率多為20～50kW，高者可達(dá)150kW

有效焦點多為1～2mm

微焦點可達(dá)0.05～0.3mm第一節(jié)X線管裝置旋轉(zhuǎn)陽極X線管由于陽極是一個可以高速旋轉(zhuǎn)的圓盤(實際焦點很大，有效焦點可以很小），所以具有瞬時功率大、焦點小的優(yōu)點。結(jié)構(gòu)：陽極、陰極、玻璃管殼旋轉(zhuǎn)陽極X線管的陽極主要由靶面、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承套座、玻璃圈等組成陽極

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第一節(jié)X線管裝置1、靶盤與靶面：

靶盤單凸?fàn)顖A盤，中心固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸一端與轉(zhuǎn)子相連，要求有良好運(yùn)動平衡性；靶面傾角6－15之間，錸鎢合金做靶面，鉬或石墨做靶基。2、轉(zhuǎn)子：無氧銅制成，為提高熱輻射能力，表面黑化。

陽極轉(zhuǎn)速低速時2700r/min(50Hz)，高速時8500r/min(150Hz)。陽極轉(zhuǎn)速越高，X線管功率越大，但是，提高轉(zhuǎn)速需考慮轉(zhuǎn)子的運(yùn)動平衡、軸承的承能力。旋轉(zhuǎn)陽極X線管工作時，必須在轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定值時（啟動時間約0.8~1.2s），才能加管電壓產(chǎn)生X線，否則會造成靶面溶化損壞。因此，都設(shè)有旋轉(zhuǎn)陽極啟動延時保護(hù)電路。曝光結(jié)束后，為防磨損和共振（共振的臨界轉(zhuǎn)速5000～7000r/min）需制動裝置快速停轉(zhuǎn)。第一節(jié)X線管裝置3、軸承及其潤滑

由耐熱合金鋼制成，潤滑劑多采用二硫化鉬、銀、鉛等固體材料。特殊X線管1、金屬陶瓷X線管：結(jié)構(gòu)上陰極、陽極與普通旋轉(zhuǎn)陽極X線管一樣，只是玻璃管殼改為由金屬和陶瓷組合而成。金屬部分是管殼主體，僅在高壓接入部分用陶瓷與管殼絕緣。消除了鎢沉積層的影響，延長X線管壽命。18

第一節(jié)X線管裝置SOMATOMSensation646secfor350mm64x0.6mm(2x32)Resolution0.4mmRotation0.37sec120kV/150mAs2、三極X線管：三極X線管在普通X線管的陽極與陰極之間加了一個控制柵極，可以阻止陰極燈絲發(fā)射的電子，即可控制X線的產(chǎn)生，也稱柵控X線管。用于快速連續(xù)X線攝影。第一節(jié)X線管裝置3、軟X線管：用于軟X線攝影①鈹窗（Z=4，濾過吸收小）②鉬靶（產(chǎn)生長波軟線多）③短極距（彌補(bǔ)燈絲發(fā)射特性，10～13mm）第一節(jié)X線管裝置第一節(jié)X線管裝置X線管的規(guī)格與特性（一）構(gòu)造參數(shù)：由X線管的結(jié)構(gòu)所決定的非電性能方面的參數(shù)（二）電參數(shù)：指X線管電性能方面的規(guī)格數(shù)據(jù)。

1、最高管電壓：允許加在X線管兩極的最高電壓的峰值，單位千伏(kVp)。超過此值，會導(dǎo)致管壁放電，擊穿損壞

2、最大管電流：在管電壓和曝光時間一定的情況下，X線管內(nèi)允許通過的最大電流平均值，單位毫安(mA)。超過此值，將導(dǎo)致X線管靶面過熱損壞縮短X線管燈絲壽命，造成X線管損壞。

第一節(jié)X線管裝置

3、最長曝光時間：在管電壓和管電流一定的情況下，X線管一次曝光所允許的最長時間，單位秒(s)。超過此值，X線管陽極將因累積熱量過多、溫度過高導(dǎo)致靶面損壞。4、X線管的容量：又稱負(fù)荷量，X線管在安全使用條件下，單次或連續(xù)曝光而無任何損壞時所能承受的最大負(fù)荷量。①容量計算：P=UI/1000(kW)P：X線管的負(fù)載功率U：管電壓的有效值I：管電流的有效值整流方式不同，U、I的有效值不同。容量與曝光時間有關(guān)，曝光時間增長，由于熱量累積，容量將相應(yīng)減小固定陽極X線管的代表容量：指在單相全波整流電路中，曝光時間1秒時所能承受的最大負(fù)荷旋轉(zhuǎn)陽極X線管的代表容量：指在三相全波整流電路中，曝光時間0.1秒時所能承受的最大負(fù)荷。X管型號：XD51-20·40/125XD：國產(chǎn)診斷用X線管；

51：旋轉(zhuǎn)陽極(≥50)，固定陽極(<50)；

20·40：小焦點代表容量20kW，大焦點代表容量40kW;

125：最高工作管電壓125kV。代表容量/標(biāo)稱功率/額定容量：一定整流方式和一定曝光時間下X線管的最大負(fù)荷量。③瞬時負(fù)荷的容量表示法：曝光時間為數(shù)毫秒到數(shù)秒的單次攝影或透視稱為瞬時負(fù)荷。24

④連續(xù)負(fù)荷的容量表示方法：曝光時間為10秒以上的透視或間隔時間很短的連續(xù)攝影稱為連續(xù)負(fù)荷。分為限定連續(xù)使用時的最大功率和限定管電壓、管電流兩種標(biāo)注方法。5生熱和冷卻特性曲線①X線管的熱容量：X線管處于最大冷卻速率時，允許承受的最大熱量稱為熱容量，單位HU或焦耳(J)。冷卻速率：單位時間內(nèi)，陽極靶面?zhèn)鲗?dǎo)給其他介質(zhì)的熱量，又稱散熱速率。第一節(jié)X線管裝置②生熱與冷卻特性曲線生熱特性曲線：表示X線管在負(fù)荷時，熱量增加的速率與曝光時間的關(guān)系。可確定X線管在不同熱量增加的速率下，可連續(xù)與斷續(xù)工作的時間。冷卻特性曲線：表示曝光結(jié)束后，陽極熱量散發(fā)與冷卻時間的關(guān)系?？纱_定X線管的最短休息時間。

第一節(jié)X線管裝置（三）X線管的特性：1、陽極特性曲線：X線管燈絲加熱電流在一定值下，管電壓(Ua)與管電流(Ia)的關(guān)系曲線?？臻g電荷：燈絲后端發(fā)射出來的電子由于電子之間相互排斥和燈絲的屏蔽作用，在管電壓較低時會滯留在燈絲后方的空間，形成空間電荷?？臻g電荷只能隨著管電壓的升高逐漸飛向陽極。①O-A1段：線性比例區(qū)，由于空間電荷的影響，管電流隨著管電壓的升高而增大②A1-B1段，飽和區(qū)，管電流與管電壓基本無關(guān)，只隨燈絲加熱電流的增大而增大為了實現(xiàn)管電壓和管電流的分開調(diào)節(jié)，X線管在曝光產(chǎn)生X線時，應(yīng)使燈絲工作于飽和區(qū)，并加空間電荷補(bǔ)償裝置空間電荷補(bǔ)償原理：當(dāng)管電壓升高時，適當(dāng)減小燈絲加熱電流，以使管電流值不隨管電壓的變化而變化，反之，當(dāng)管電壓降低時，適當(dāng)增加燈絲加熱電流。2、燈絲發(fā)射特性曲線：在一定管電壓下，管電流(Ia)與燈絲加熱電流(If)的關(guān)系。X線管管套

X線管管套是封裝X線管的特殊容器，兩者合稱X線管裝置、X線管組件或X線管頭，具有防電擊、防散射、油浸式等特點。1、固定陽極X線管管套變壓器油：高壓絕緣和散熱膨脹器：防止變壓器油油壓升高放射窗：X線射出窗，內(nèi)凹減少油層厚度增大X線輸出量32

第一節(jié)X線管裝置2、旋轉(zhuǎn)陽極X線管管套：在陽極端內(nèi)側(cè)設(shè)置旋轉(zhuǎn)陽極啟動電機(jī)定子繞組，其引線接線柱固定在陽極端內(nèi)層封蓋上33

3、組合機(jī)頭：是將X線管、燈絲變壓器以及高壓變壓器等共同組裝在一個充滿變壓器油的密封容器中，稱為組合機(jī)頭。34

課堂小結(jié)1、旋轉(zhuǎn)陽極X線管的陽極結(jié)構(gòu)：（）A、陽極頭、轉(zhuǎn)子B、陽極頭、陽極柄C、靶面、鉬桿、轉(zhuǎn)子D、陽極帽、轉(zhuǎn)子、鉬桿2、關(guān)于實際焦點與有效焦點，下列說法不正確的是（）A、實際焦點指燈絲發(fā)射電子聚焦后轟擊在陽極靶面上的積B、實際焦點一定的情況下，減小靶角可以減小有效焦點C、有效焦點指實際焦點在X線管長軸方向的投影D、有效焦點越小得到的影像越清晰3、大功率X線管中，管殼采用陶瓷或金屬，其目的是：（）A、采用金屬或陶瓷制成，易于安裝，無需管套B、堅固結(jié)構(gòu)，防止震動C、防止電子轟擊致鎢沉積和被擊穿D、吸收散射線4、對燈絲發(fā)射特性曲線的解釋，正確的是（）A、一定管電流時，燈絲加熱電流與電源電壓的關(guān)系B、不同管電流下，燈絲加熱電流與管電壓的關(guān)系C、不同燈絲加熱電流下，管電流與管電壓的關(guān)系D、管電壓一定時，管電流與燈絲加熱電流的關(guān)系第二節(jié)高壓發(fā)生裝置高壓發(fā)生器37

高壓發(fā)生裝置由高壓變壓器、X線管燈絲變壓器、高壓整流器、高壓交換閘、高壓插頭和插座等高壓元器件構(gòu)成變壓器方程：U=kfNA第二節(jié)高壓發(fā)生裝置38

第二節(jié)高壓發(fā)生裝置高壓發(fā)生裝置作用：

(1)把自耦變壓器輸入的交流電升高數(shù)百倍，再經(jīng)整流，為X線管提供產(chǎn)生X線所需的直流高壓(kV)

(2)把X線管燈絲初級電路輸入的交流電壓降低，為X線管燈絲提供加熱電壓

(3)如配有兩只以上X線管，還要完成kV和燈絲加熱電壓的切換。第二節(jié)高壓發(fā)生裝置高壓變壓器一、特點：（1）高壓變壓器次級中心點接地：采用兩個次級繞組同相串聯(lián)，中心點接地的方式。（2）變壓比?。捍渭壿敵龅慕涣麟妷汉芨撸涸\斷X線機(jī)kV為30～150kV，治療X線機(jī)kV可達(dá)200～300kV或更高。（3）設(shè)計容量小于最高輸出容量（4）體積小、重量輕：第二節(jié)高壓發(fā)生裝置二、構(gòu)造1.鐵心：給磁通提供回路，閉合式導(dǎo)磁體,交叉疊片減少磁阻。2.初級繞組：匝數(shù)少、電壓低、電流大，電阻小。3.次級繞組匝數(shù)多、電壓高、電流小，電阻大41

第二節(jié)高壓發(fā)生裝置

2．初級繞組匝數(shù)較少，電壓一般在500V以下，中型以上診斷用X線機(jī)攝影可達(dá)上百安培。初級繞組的直流電阻一般在1歐姆以下。3．次級繞組它通過的一般在1000mA以下。次級繞組總匝數(shù)在數(shù)萬到數(shù)十萬匝之間，輸出的交流電壓很高，診斷X線機(jī)高壓變壓器都采用兩個次級繞組同相串聯(lián)，次級中心點接地的方式，這樣可使高壓變壓器的絕緣要求降低一半。4.中心點接地①可獲得與大地相同的零電位，可使高壓變壓器的絕緣要求降低一半，構(gòu)成高壓變壓器的各種材料的耐壓要求降低一半．②由于次級中心點電位為零，可以把mA表串接在次級中心點處，安裝在控制臺上43

第二節(jié)高壓發(fā)生裝置

(一)結(jié)構(gòu)

1.鐵心涂漆硅鋼片交錯疊片

2.初級繞組電流小、線徑細(xì)、1000匝左右。

3.次級繞組電流大、線徑粗、數(shù)十匝左右。

(二)特點

1.次級繞組電位很高

2.變壓比大

3.次級電流較大燈絲變壓器45

第二節(jié)高壓發(fā)生裝置高壓整流器46

早期X線機(jī)采用高壓真空整流管47

現(xiàn)代X線機(jī)采用半導(dǎo)體整流器第二節(jié)高壓發(fā)生裝置優(yōu)點：體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性能好、壽命長、性能穩(wěn)定、正向壓降小、使用時無須燈絲加熱。48

高壓硅堆的結(jié)構(gòu)

由許多單晶硅做成的二極管以銀絲串聯(lián)而成，外殼一般采用環(huán)氧樹脂。第二節(jié)高壓發(fā)生裝置第二節(jié)高壓發(fā)生裝置高壓電纜、高壓插頭與插座49

(一)高壓電纜1．導(dǎo)電芯線：除傳送X線管的kV外，陰極側(cè)電纜還傳送X線管燈絲加熱電流。2．高壓絕緣層：它的主要作用是使芯線的高電壓與地之間絕緣3．半導(dǎo)體層：使接觸不良處不能形成高壓靜電場，從而防止了高壓靜電場引起的不良影響。4．金屬屏蔽層：一旦高壓電纜擊穿，導(dǎo)電芯線的高壓便與金屬屏蔽層短路，而金屬屏蔽層通過固定環(huán)接地，從而保護(hù)操作者和病人的安全。5．保護(hù)層：加強(qiáng)對高壓電纜的機(jī)械保護(hù)，減少外部損傷，并能防止有害氣體、油污和紫外線對高壓電纜的危害。內(nèi)半導(dǎo)體層：它的作用是使芯線與高壓絕緣層間的靜電場分布均勻。因為三條芯線不同軸，故電場分布不均勻，在凸起的地方，單位面積電荷密度增大，容易引起電纜擊穿；借助內(nèi)半導(dǎo)體層，51

(二)高壓插頭與插座52

第二節(jié)高壓發(fā)生裝置53

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高壓交換閘性能如下：

①電介質(zhì)強(qiáng)度高②燃燒點高：要求150℃～160℃③閃燃點高：要求135℃～150℃④導(dǎo)熱系數(shù)高⑤化學(xué)性能穩(wěn)定⑥粘度低變壓器油

⑦凝固點低：-15℃～-45℃⑧比重：15.5℃時為0.895g/cm3⑨顏色：淺黃、暗紅或水白，透明無懸浮物。變壓器油在工作過程中，由于受到電場、光線、高溫、水分、雜質(zhì)(銅屑、鐵屑、鉛屑)等影響，其性能會逐漸變劣，使電介質(zhì)強(qiáng)度下降，我們稱這種為變壓器油老化。第二節(jié)高壓發(fā)生裝置第三節(jié)控制裝置X線機(jī)的控制裝置包括：自藕變壓器、諧振式磁飽和穩(wěn)壓器、空間電荷抵償器、接觸器與繼電器、控制開關(guān)、常用儀表本章主要介紹各種低壓部件的功能、結(jié)構(gòu)及原理第三節(jié)控制裝置控制臺第三節(jié)控制裝置第三節(jié)控制裝置第三節(jié)控制裝置接觸器與繼電器第三節(jié)控制裝置1.交流接觸器：原理：線圈通電后，鐵芯磁化，鐵芯吸引銜鐵結(jié)構(gòu)：電磁鐵、觸電和滅弧裝置接觸器與繼電器工作原理相同，接觸器一般應(yīng)用于大功率電路，電流在5A以上，繼電器工作在小功率電路，電流在5A一下電磁鐵由鐵芯、線圈和銜鐵組成第三節(jié)控制裝置觸點：接通或斷開所控電路按動作分類：動觸點和靜觸點按工作狀態(tài)分類：常開觸點、常閉觸點；結(jié)構(gòu)形式：橋式、指式；按通過電流分類：主觸點、副觸點。滅弧裝置:20A以上2.繼電器：作用：傳遞、轉(zhuǎn)換信號的主要控制原件分類：電磁式繼電器、中間繼電器、時間繼電器、高靈敏度繼電器、極化繼電器、干簧繼電器第三節(jié)控制裝置交流接觸器主要用于X線機(jī)的大電流電路中，如電源電路，高壓初級電路、控制電路等電磁式繼電器中間繼電器時間繼電器高靈敏繼電器極化繼電器第三節(jié)控制裝置干簧繼電器第三節(jié)控制裝置常用控制開關(guān)1.按鈕開關(guān)2.手開關(guān)3.腳開關(guān)第三節(jié)控制裝置4.微動開關(guān)5.轉(zhuǎn)換開關(guān)與刷形開關(guān)6.琴鍵開關(guān)7.輕觸式開關(guān)8.薄膜開關(guān)9.遙控器第三節(jié)控制裝置常用儀表第三節(jié)控制裝置第三節(jié)控制裝置第三節(jié)控制裝置第三節(jié)控制裝置第四節(jié)透視用影像裝置熒光屏及其透視裝置87

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目前，熒光屏已經(jīng)被X-TV廣泛代替X線電視系統(tǒng)X-TV式透視有一下有點：圖像亮度高、醫(yī)師和患者的受照劑量小、圖像清晰、圖像可遠(yuǎn)距離傳送及保存、可獲得數(shù)字成像。第四節(jié)透視用影像裝置組成機(jī)構(gòu)工作原理第四節(jié)透視用影像裝置結(jié)構(gòu)成像原理管頭支持裝置普通攝影用X線管支持裝置分落地式、附著式、懸吊式三大類（一）落地式立柱是支架的主體，為方筒形、鋼板結(jié)構(gòu)，頂端設(shè)滑輪。以支持軌道形式的不同又有天地軌和雙地軌兩種形式第五節(jié)機(jī)械輔助裝置第五節(jié)機(jī)械輔助裝置（二）附著式

立柱由附著在攝影床側(cè)面的軌道或轉(zhuǎn)軸支持，所以較落地式更為緊湊，安裝維修也方便。

1．軌道附著式

2．轉(zhuǎn)軸附著式（三）懸吊式第五節(jié)機(jī)械輔助裝置鎖止器X線管組件及其支持裝置的各種活動為操作者提供了使用的靈活性。但在X線管到達(dá)預(yù)定位置后必須使其固定下來，才能進(jìn)行曝光。完成對支架各部進(jìn)行固定的裝置稱為鎖止器。常用的鎖止器有旋鈕式、電磁式和彈力式。第五節(jié)機(jī)械輔助裝置第五節(jié)機(jī)械輔助裝置立柱控制盒：電磁或彈力鎖止器的控制開關(guān)集中到一起，形成了立柱控制盒,這方便了操作。控制盒上同時設(shè)有X線管的傾銷角度指示、X線中心線光束指示等功能。角度指示器的外形如圖所示。第五節(jié)機(jī)械輔助裝置濾線器（一）功能

在較高千伏X線攝影中肢體接受照射時會產(chǎn)生散射線，呈隨機(jī)方向輻射。濾線柵即用于濾除散射線，提高照片對比度（二）結(jié)構(gòu)

濾線柵外觀為一厚4～8mm的平板。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為許多薄鉛條向焦排列。相鄰兩鉛條間用易被X線穿透的物質(zhì)填充定位，并黏合到一起。填充物可以是木、紙或鋁片等。板芯完成后在上下兩面用薄鋁板封裝，形成濾線柵板。從柵板斷面上看，所有鉛條的排列都會聚到一點。從整個柵板看則有一條會聚線。第五節(jié)機(jī)械輔助裝置（三）規(guī)格

1．焦距（f0）指柵板鉛條會聚線到柵板的垂直距離。常用的柵板焦距有100mm、180mm等。該指標(biāo)表明柵板的使用距離，應(yīng)選用f0與所使用焦點－介質(zhì)距離相符的濾線柵板。

2．柵比（R）指鉛條高度與間隙之比,如圖。常用柵板柵比有8:1、12:1等。該規(guī)格表明濾線柵的濾線性