第二章 X线发生装置.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章,X,线发生装置,产生,X,线的装置称为,X,线发生装置。,它是由,X,线管、高压发生器和控制台三部分组成。它是,X,线机、,X,线,CT,的主要组成部分之一。,第一节,X,线管,第二节 高压发生器,第三节 控制台,第一节,X,线管,一、固定阳极,X,线管,二、旋转阳极,X,线管,三、特殊,X,线管,四、特性与参数,五、管套,一、固定阳极,X,线管,（一）结构,固定阳极,X,线管主要由阳极、阴极和玻璃壳体等三部分组成。,1,、阳极,固定,X,线管的阳极结构由阳极头、阳极 帽、玻璃圈和阳极柄四部分组成。,阳极的作用：,1,、阻挡高速运动的电子流产生,X,线，同时将曝光时产生的热量辐射或传导出去,2,、吸收,二次电子,和散乱射线。,二次电子,：,X,线管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。,二次电子的危害：,1,、二次电子有害无益，其能量较大，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；,2,、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。,（,1,）阳极头：,它是由靶面和阳极体组成。,（,2,）阳极帽,它又称为阳极罩或反跳罩，固定在阳极头上，并罩在靶面的四周。它与阳极同电位，故它可吸收,50%60%,的二次电子，并可吸收一部分散乱,X,线，从而保护,X,线管并提高影像质量。,阳极帽的位置：,阳极帽的头部圆口面对阴极，是高速运动的电子流轰击靶面的通道；,下部圆口是,X,线的辐射通道。有的,X,线管在此圆口处加上一层金属铍片，其作用是吸收软,X,线，降低病人皮肤剂量。,（,3,）玻璃圈,它是阳极和玻璃壳的过渡连接部分。,（,4,）阳极柄,其作用是固定,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，其管外部分浸在变压器油中，通过与油之间的热传导，把靶面的热量传导出去。,2,、阴极,其作用是发射电子并使电子流聚焦。它主要由灯丝、聚射罩、阴极套和玻璃芯柱等四部分组成。,（,1,）灯丝,它是由钨制成，其作用是辐射热电子。诊断用,X,线管的灯丝都绕成小螺丝管状。,调节灯丝的加热电压即可改变灯丝辐射的热电子数量；,灯丝温度与辐射热电子的数量呈指数关系。,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,。,其阴极一般有三根引线：一根为公用线，其余两根分别为大、小焦点灯丝的引线。,（,2,）聚焦罩,它又称为聚焦槽、集射罩或阴极头。,其作用是对灯丝辐射的热电子进行聚焦。,为使电子聚焦成束状飞向阳极，聚焦罩被加工成圆弧直槽或阶梯直槽。,3,、玻璃壳,它又称为管壳。其作用是固定阴极、阳极并保持管内真空度。,固定阳极,X,线管的主要缺点是：,焦点,尺寸大、瞬间负载功率小。,其优点是：结构简单、价格低。在小型,X,线发生装置中仍被采用。,（二）,X,线管的焦点,在,X,线成像系统中，对,X,线成像质量影响最大的因素之一就是,X,线管的焦点。,1,、实际焦点,它是指灯丝辐射的热电子经聚焦后在靶面上的瞬间轰击面积，呈细长方形。其大小（一般指宽度），主要取决于聚焦罩的形状、宽度和深度。,2,、有效焦点,它是实际焦点在,X,线投照方向上的投影。,实际焦点在垂直于,X,线管长轴方向的投影，称为,标称焦点,；,X,线管特性参数表中标注的焦点为标称焦点。,有效焦点的标称值为一无量纲的数值，但目前仍用习惯标注法，如：,2.0mm2.0mm,、,1.0mm1.0mm,或,0.3mm0.3mm,等。,有效焦点与实际焦点之间的关系，设实际焦点宽度为,a,，长度为,b,，则投影后的长度为,bsin,，宽度不变，,即：,有效焦点,=,实际焦点,sin,当投照方向与,X,线管长轴垂直时，,角称为靶角或阳极倾角。其数值一般为,720,。,有效焦点,=,实际焦点,sin,X,线成像时，为减小几何模糊而获得清晰的影像，要求有效焦点越小越好。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,线量将大量减少，,所以减小靶角不适用，靶角要合适,一般固定阳极,X,线管的靶角为,1520,。也可以通过减小实际焦点面积以减小有效焦点面积，但实际焦点面积减小后，,X,线管的容量将随之减小。,有效焦点尺寸越小，影像清晰度就越高。有效焦点越大，几何模糊大，影像清晰度降低。,减小有效焦点，势必减小实际焦点，,X,线管的功率随之减小，曝光时间相应增加，这将会引起运动模糊。可见，减小焦点面积以减小几何模糊、改善影像清晰度和增大,X,线管的功率以缩短曝光时间、减小运动模糊是一对矛盾。,4,、焦点方位性,由于,X,线呈锥形辐射，所以在照射野不同上投影的有效焦点不同，而且若投影方向偏离管轴线和电子入射方向组成的平面，有效焦点的形状还会出现失真。因此，使用时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,，即,X,线中心线应对准影像中心。,二、旋转阳极,X,线管,旋转阳极,X,线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾。它也由阳极、阴极和玻璃壳等三部分组成。,旋转阳极,X,线管的最大优点是瞬间负载功率大、焦点小。,旋转阳极,X,线管与固定阳极,X,线管相比，除了阳极结构有明显不同外，其余相差不大。,旋转阳极,X,线管的阳极,由靶面、转子、转轴和轴承等组成。,CT,用,X,线管,1,、靶盘与靶面,靶盘直径为,70150mm,之间的单凸状圆盘，中心固定在转轴（钼杆）上，转轴的另一端与转子相连。,靶角在,617.5,之间。,靶面和靶盘的材料：,1,、用,纯钨,制成的靶面和靶盘，靶面使用不久就会出现表面龟裂、粗糙现象，致使,X,线管产生,X,线能力下降。,2,、用,铼钨合金,做靶面，钼或石墨做靶基，制成钼基铼钨合金复合靶或石墨基铼钨合金复合靶。,铼钨合金复合靶靶面晶粒细致，龟裂、粗糙情况减轻，且靶体重量轻、热容量大，可有效提高,X,线管连续负荷能力，使,X,线管达到了,50kW,的大功率和,1.0mm1.0mm,的小焦点。,3,、在靶盘上开几条径向的细膨胀缝以消除机械应力，进一步减轻龟裂的现象。,铼钨合金复合靶,2,、转子,它是由无氧铜做成，通过钼杆与靶盘和靶面连为一体，转子转动时，靶盘和靶面随之转动。其表面黑化，以提高热辐射能力。,X,线管工作，阳极靶面旋转，到达一定转速时候曝光。,曝光结束后、启动电机断电后，转子因惯性将有较长的静转时间（从切断启动电机定子电源开始到转子停止转动所用的时间），静转时间一般为数分钟至几十分钟。,静转是无用的空转，制造噪声且磨损轴承，因此有必要在曝光结束后，即对旋转阳极进行制动，这样可减少噪声，延长轴承的寿命，进而延长,X,线管的寿命。,阳极制动方式：,直流电机的制动，有机械制动，,再生制动,，能耗制动，,反接制动,机械制动就是抱闸，是电动的抱闸。,反接制动,：当切断正向电源后，立即加上反向电源，使电动机快速停止，当电动机速度降到零时，装在 电动机轴上的“反接继电器”立即发出信号，切断反向电源，防止电动机真的反转,再生制动：,亦称反馈制动把电动机转成发电机使用，把电动机的动能转成电能 ，把电储备起来或通过电网送走。,再生制动一般只有,30%,的动能再生使用，其余的动能也转换成热能散发出去。,能耗制动,：把电动机的动能经过能耗电阻转换为热能散发出去。,3,、轴承与轴承的润滑,轴承由耐热合金钢制成，可以承受较高的工作温度（约,400,左右）。为避免过多的热量传导到轴承，把阳极端的转轴外径做得较细或用管状钼杆，减少热传导，少量由阳极靶面传导过来的热量则大部分通过转子表面辐射出去。,轴承的润滑剂都采用固体润滑材料，如二硫化钼、银、铅等。,旋转阳极,X,线管与固定阳极,X,线管的散热方式不同，靶面受高速运动的电子流轰击所产生的巨大能量主要依靠热辐射进行散热，散热效率低，连续负荷后阳极热量急剧增加，靶盘温度不断上升。为防止由此造成的,X,线管损坏，有些,X,线机的,X,线管装置内设有温度限制保护装置，对,X,线管给予相应的保护。,三、特殊,X,线管,（一）金属陶瓷大功率,X,线管,当需要短时间曝光并承受大负载时，可使用大功率,X,线管。用硬质玻璃制成的固定阳极,X,线管与旋转阳极,X,线管，在进行连续大功率摄影时，往往由于玻璃壁击穿而损坏。,这是由于新,X,线管的玻璃壳是绝缘体，阳极靶反弹和释放出来的,二次电子,有相当一部分轰击到玻璃壳并附着其上，附着其上的电子一时不会全部消失，这将阻碍后来的电子附着到玻璃壳上，使玻璃壁免受大量高速电子轰击和侵蚀。但随着,X,线管使用时间的增长，由于灯丝蒸发和阳极靶面龟裂边缘处的钨蒸发，会使玻璃壳内壁附着一层金属钨的沉积物，沉积层与阳极相连形成,第二阳极,，致使一部分高速运动的电子轰击玻璃壳使其侵蚀，最终导致玻璃壳击穿，,X,线管损坏。,为了消除钨沉积层的影响，延长,X,线管的寿命，研制了一种金属陶瓷大功率旋转阳极,X,线管。金属陶瓷大功率,X,线管的灯丝和普通旋转阳极,X,线管相似。只是玻璃壳改为金属和陶瓷组合而成。金属部分位于,X,线管中间部分并接地，以吸收二次电子，对准焦点处开有铍窗以使,X,线通过。金属靠近阴极一端嵌入陶瓷内，采用铌过渡，用铜焊接。金属靠近阳极一端嵌入玻璃壳中。玻璃与陶瓷部分起绝缘作用。,金属陶瓷大功率,X,线管，消除了玻璃壳那种由于钨沉积层所致,X,线管损坏的危险，所以可将灯丝加热到较高温度，以提高,X,管的负荷。,X,线管管壳上的电场和电位梯度也保持不变，还可在低管电压条件下使用较高的管电流进行摄影，解决了普通,X,线管由于管壁击穿而损坏的问题。,（二）三极,X,线管,1,、结构,三极,X,线管是在普通,X,线管的阳极与阴极之间加上一个控制栅极，故又称为栅控,X,线管。三极,X,线管的其它部分与普通,X,线管相同，只是阴极的结构比较特殊。,栅控,X,线管,2,、控制原理,当栅极对阴极加一个负电压或负脉冲电压时，可使阴极发射的热电子完全飞不到阳极上，形不成管电流，不会产生,X,线。,当负电压或负脉冲电压消失时，阴极发射的热电子在阳极与阴极之间的强电场作用下飞向阳极，形成管电流，产生,X,线。,由于脉冲电压信号无机械惯性延时，控制灵敏，因此可实现快速连续,X,线摄影，摄影频率可达,200,帧,/,秒。,3,、特性,三极,X,线管的特性，不仅取决于灯丝加热电流和管电压，还取决于栅极电位的变化。三极,X,线管兼有高压开关管和,X,线管的作用。,（,1,）灯丝发射特性,由于栅极负电位对电子流起着阻碍作用，因此栅控,X,线管的灯丝发射特性要比一般,X,线管的差。,获得相同的管电流，栅控,X,线管的灯丝加热电流要比一般,X,线管的灯丝加热电流大得多。,（,2,）截止特性,不同管电压时，使管电流截止的栅极电位也不同。,（三）软,X,线管,当对乳房等软组织进行,X,线摄影时，用普通,X,线管得不到满意的摄影效果。为提高,X,线影像的对比度，须使用大剂量的软,X,线，为此一般使用软,X,线管来产生软,X,线。,1,、特点,软,X,线管具有以下特点：,X,线输出的固有过滤小；在低管电压时能产生较大的管电流；焦点小,2,、构造,（,1,）铍窗,软,X,线管的输出窗口一般用铍制成，其,X,线吸收性能低于玻璃，固有滤过很小，软,X,线极易通过。,（,2,）钼靶,软,X,线管的阳极靶面材料一般由钼或铑制成，区别于普通,X,线管的钨靶。,（,3,）极间距离短,普通,X,线管的极间距离为,17mm,左右，而软,X,线管的极间距离一般只有,1013mm,。由于极间距离缩短，阴阳两极间的电场强度增大，在相同灯丝加热电流情况下，软,X,线管的管电流比一般,X,线管的管电流要大，另外软,X,线管的最高管电压不超过,60kV,。,（四）,CT,用,X,线管,CT,用,X,线管与一般,X,线机上使用的,X,线管结构基本相同，也有固定阳极,X,线管和旋转阳极,X,线管两种。安装时，固定阳极,X,线管的长轴与探测器平行，旋转阳极,X,线管的长轴与探测器垂直。,固定阳极,X,线管主要应用于第一、二代,CT,机中，而第一、二代,CT,机现已经被淘汰。,当前的,CT,用,X,线管靶面多采用新型复合靶结构，配有较大体积的石墨基以增大热容量。外壳多为金属或陶瓷材料。,CT,用,X,线管同时配有油循环系统以使产生的热量尽快扩散。,油循环装置通过油管与管套内绝缘油相通，油循环装置由电机控制，通过绝缘油将管套内热量传递出来，同时油循环装置上备有风扇，及时将热量散发，有些,CT,上油循环的速率随油温的升高而加快，以加快热量的散发。,为提高单位时间内,CT,的信息采集效率，有些,CT,还采用了,飞焦点,技术。,飞焦点技术的特点：,阴极发射的电子流在高速飞向阳极的过程中，被偏转线圈产生的偏转磁场改变了其垂直入射点。,四、特性与参数,X,线管的特性与参数因,X,线管的型号不同而不同。,只有熟悉、掌握各种,X,线管的,特性参数,、,电参数,以及,构造参数,后，才能正确地使用,X,线管，并在参数允许范围内，充分发挥,X,线管的最大效能。,（一）特性,1,、阳极特性曲线,2,、灯丝发射特性曲线,1,、阳极特性曲线,它是在一定的灯丝加热电流（,If,）下，管电压（,Ua,）与管电流（,Ia,）之间的关系。,灯丝前端发射出来的电子,灯丝侧面发射出来的电子,灯丝后端发射出来的电子,空间电荷,当管电压为直流时，阳极特性曲线如图所示：,OA1,段,管电流与管电压成正比例，这段曲线所在区域称为比例区。,A1B1,段,管电流不再随管电压增加而明显上升，趋向饱和，该段曲线所在区域称为饱和区。,OA2B2,段,由于灯丝发射的电子数目增多，相同管电压下管电流变大；同时由于空间电荷增多，使管电流达到饱和的管电压随之升高。,2,、灯丝发射特性曲线,它是一定的管电压下，管电流（,Ia,）与灯丝加热电流（,If,）的关系。,由图可见：,由于空间电荷的作用，在同一加热电流时，,100kV,获得的管电流较,60kV,的大,要得到同一管电流，,100kV,要比,60kV,所需的,If,小。,欲分别调整管电压和管电流以获得所需“质”和“量”的,X,线，就必须对空间电荷进行补偿。,补偿原则：,当管电压变高时，适当减小灯丝加热电流，以使管电流不随管电压的变化而变化。反之，当管电压变低时，则适当增加灯丝加热电流。,（,2,）电参数,X,线管常见的电参数有灯丝加热电压、灯丝加热电流、,最高管电压,、最大管电流、最长曝光时间、,容量,、,标称功率,、,热容量,等。,1,、最高管电压,可加到,X,线管两极间的最高管电压。它由,X,线管的长度、形状、绝缘介质的种类以及管套的形状决定。,X,线管工作时，管电压不得高于最高管电压，否则，将导致管壁放电、甚至击穿而使,X,线管损坏。,2,、容量,X,线管在安全使用下，单次曝光或连续曝光而无任何损坏的最大负荷量。,（,1,）影响因素,焦点面积、靶面倾角、阳极转速、焦点轨道半径、管电压波形的纹波系数、曝光时间。,相应的增大容量的途径：,增大焦点面积；减小靶面倾角；增加阳极转速；增大焦点轨道半径；减小管电压的,纹波系数,；缩短曝光时间。,容量与曝光时间有关，曝光时间增长，容量相应地减小。,单次曝光时间过长或多次连续摄影阳极积累的热量越多，,X,线管的容量就越小。,如透视点片用,X,线管透视时间一般较长且必要时还需点片，因而,X,线管的容量很小。,纹波系数,:,脉动直流电量的峰值与谷值之差,(,或称峰,峰值,),的一半，与直流电量平均值之比。,（,2,）标称功率,同一只,X,线管的容量是一个不确定量，为了便于比较，通常将一定整流方式和一定曝光时间下的,X,线管的最大负荷称为,X,线管的,标称功率,，也称为,额定容量,或,代表容量,。,1,）固定阳极,X,线管,固定阳极,X,线管的标称功率是指在单相全波整流电路中，曝光时间为,1s,时的容量。,例如一个固定阳极,X,线管的标称功率为：小焦点（,1.8mm1.8mm,）,2kW,，大焦点（,4.3mm4.3mm,）,9kW,。,2,）旋转阳极,X,线管,旋转阳极,X,线管的标称功率是指在三相全波整流电路中，曝光时间为,0.1s,时的容量。,例如一个旋转阳极,X,线管的标称功率为：小焦点（,1.0mm1.0mm,）,20kW,，大焦点（,2.0mm2.0mm,）,40kW,。,（,3,）表示方法,容量可分为,瞬时负荷,与,连续负荷,两种表示方法。,1,）瞬时负荷的容量表示方法,曝光时间为数毫秒到数秒的单次摄影称为瞬时负荷。瞬时负荷的容量常用瞬时负荷特性曲线表示。如图所示。,2,）连续负荷的容量表示方法,曝光时间为,10s,以上的透视称为连续负荷。,在,X,线管的说明书中对,X,线管连续负荷的容量一般有如下两种标注方法：,连续使用时的容量例如：某,X,线管的容量为,200W,连续使用。,限定管电压、管电流和透视时间。例如，,某,X,线管的容量为,100kV,、,3.5mA,连续使用。,3,、热容量,瞬时负载特性曲线，只能说明单次摄影的安全容量，而不能说明,混合负荷,温升和散热的关系。,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。,对于混合负荷，用,X,线管的热容量来替代则更为合理。,（,1,）定义,曝光时，阳极靶面将产生大量的热。生热的同时伴随着冷却。如果生热快，散热慢，则阳极将积累能量。在其它条件一定时，阳极积累的能量越多，冷却速率越大。,当,X,线管处于最大,冷却率,时，允许承受的最大热量称为,热容量。,单位时间内传导给介质的热量称为散热率又称为,冷却率,。,（,2,）热容量的单位,热容量的单位是焦耳（,J,）即,1J=1KV,（有效值）,1mA,（有效值）,1s,热容量的单位目前还使用热单位（,heat unit HU,）来表示，即：,1HU=1KV,（峰值）,1mA,（平均值）,1s,在单相全波整流情况下，两者的换算关系是：,1HU=0.77Ws=0.77J,由于高压整流方式不同，整流后的波形不同，,X,线管产生的热量是不相同的。在计算阳极产生的热量时，应乘以相应的系数。,（,3,）生热与冷却曲线,生热特性曲线,表示在热量增加速率一定时，热量积累和曝光时间的关系。,根据此曲线可确定,X,线管在不同热量增加速率下，可持续与断续工作的时间。,冷却特性曲线,表示曝光结束后，阳极上的热量散发与冷却时间的关系，即热量与冷却的关系。,根据此曲线可确定,X,线管的最短休息时间。,生热和冷却两种特性曲线通常画在一起。,上升曲线为生热曲线,下降曲线为冷却曲线,如果生热率没有达到最大冷却率时可连续使用。,生热速率大于最大冷却速率比如,X,线管无风扇时，,X,线管很快就达到了最大热容量。,当为,850HU/s,时经过,30,分钟，当为,550HU/s,时经过,60,分钟；同时达到最大热容量之后需要,210,分钟才能将,130,万,HU,的热量全部散发出去。这时的冷却速率为,320HU/s,。,（,3,）构造参数,凡由,X,线管的结构所决定的非电性能的参数或数据都属于,构造参数,。,例如阳极靶面的靶角、有效焦点尺寸、外观尺寸、重量、管壁的滤过当量、冷却和绝缘方式、旋转阳极,X,线管的阳极转速以及最大允许工作温度等。,这些参数一般都标注在,X,线管的技术手册中。,西门子型号,Siemens Type P125-30P,靶盘直径,Anode Diameter 86,，靶盘材料,Anode Material,Wo,，靶盘热容量,MAX Anode Heat Content(KHU)120,，靶盘角度,Anode Angle()17.5,，焦点尺寸,Focal Spot(IEC mm)1.2,，灯丝负载特性,Max Filament Current&Voltage,（,A/V,）大焦点,Large Focal 8.5/9.5,，焦点功率,Load Rating(kW)30,。,Anode,：阳极，,Focal,：焦点，,Filament,：灯丝,五、管套,X,线管的管套是放置,X,线管的特殊容器，现代,X,线管的管套均为防电击、防散射、油浸式，其结构常随用途不同而有所差别。,1,、固定阳极,X,线管管套,2,、旋转阳极,X,线管管套,3,、组合机头,1,、固定阳极,X,线管管套,整个管套是由薄铜板或铝等金属制成。这种管套体积小，管套内高压部件对地的距离很短，靠变压器油绝缘。,变压器油，放射窗，铝过滤片，散热器，膨胀器，高压插座，端盖，集射杯等一些部分组成。,2,、旋转阳极,X,线管管套,它与固定阳极,X,线管管套类同。只是在管套的阳极端内侧设有旋转阳极启动电机的定子线圈。,定子线圈的引线接线柱固定在阳极端内层封盖上，且与高压绝缘，以便和控制台内的旋转启动电路连接。,有些大功率,X,线管的管套，在玻璃壳外壁或管套外壁设置一个温度传感器，当油温过高时自动切断高压，以保护,X,线管。,3,、组合机头,将,X,线管、灯丝变压器以及高压变压器等共同组装在一个充满变压器油的密封容器中，称为,组合机头,。,管套多为圆筒形，因无高压电缆，故无高压插座，其结构简单。,20,世纪中、高频,X,线机采用的就是大功率组合机头。便携式军用,X,线机采用的也是组合机头。,第二节 高压发生器,一、高压变压器,二、高压元器件,高压发生器的作用：,把自耦变压器输入的交流电压升高数百倍，再经整流，为,X,线管提供产生,X,线所需要的直流高压；,把,X,线管灯丝初级电路输入的交流电压降低，为,X,线管灯丝提供加热电压；,如配有两只以上,X,线管，还要完成管电压和灯丝加热电压的切换。,高压发生器的组成：,高压发生器由高压变压器、,X,线管灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸、高压插座等高压元器件组成。,按要求组装后置于方形或圆形钢板制成的箱体内。箱体内充以变压器油，以加强各部件之间的绝缘和散热，并箱体要接地，以防止高压电击或箱体带电。,一、高压变压器,高压变压器是产生交流高压的器件，为,X,线管提供高压电能。其工作原理与普通变压器相同，它具有如下特点：,次级输出电压高；设计容量可等于最高输出容量的,1/51/3,；高压变压器次级中心点接地。,1,、构造,高压变压器是由铁心、初级绕组、次级绕组、绝缘材料和固定件等组成。,（,1,）铁心,其作用是提供磁路。它由表面涂有薄绝缘漆的硅钢片，采用交叉叠片的方法，嵌制成闭合口字形或日字形叠制成阶梯状，再用扁铁或角铁夹持并用螺栓紧固。现代高压变压器的铁心，广泛采用,C,型卷绕铁心。,（,2,）初级绕组,其匝数较少，所加电压不高，对线圈层间绝缘强度的要求不严格。但瞬间通过它的电流很大（几十,A,几百,A,）。一般采用厚度为,0.12mm,的电缆纸或多层,0.02mm,的电容器纸作为绝缘介质。初级导线多用线径较粗的纱包或玻璃丝包扁铜线，将线圈分若干层绕在绝缘纸筒上。,有的高压变压器将初级绕组绕成两个，同相串联或并联后使用。初级绕组的直流电阻很小，一般在,1,欧姆以下。,（,3,）次级绕组,通过它的电流很小，一般在,1A,以下，多采用线径很细的油性或高强度,漆包线,绕制。次级绕组总匝数在数万到数十万匝之间，输出的交流电压很高（,30150kV,），多绕匝数相同的两个绕组同相串联在一起，套在初级绕组外面。,初次级绕组之间必须有良好的绝缘。,高压变压器的变压比多在,1,：,500,的范围内，每个次级绕组呈阶梯状绕成数十层，层间电压一般为,10001500V,，故为提高层间绝缘强度，层间绝缘材料常选用电容器纸，且每层绕组边缘要留有,610mm,的宽度。,2,、过渡过程,当变压器接入电网时，励磁电流不是立即变成稳定状态，而是经历一个不稳定的过程，即过渡过程，亦称为暂态过程。,（,1,）暂态电流,在过渡过程中，励磁电流瞬间峰值有时可达到负载电流的十倍以上。过渡过程中的励磁电流通常称为,暂态电流,（也称为过渡电流）,（,2,）暂态电流的影响,X,线发生装置的曝光动作频繁且高压变压器通电时间短，若不采取措施防止暂态电流，在每次曝光的开始，将由于暂态电流过大而引起,kV,下降过大或因电源电压下降过大而使,X,线机不能正常工作。特别是在曝光刚开始的第一个脉冲，,kV,将变的很低，这对短时间曝光影响很大。另外，过大的暂态电流将使高压器件的绝缘强度下降而容易被击穿、损坏。,（,3,）减少暂态电流的措施,实验证明，曝光时间为偶数个脉冲时，暂态电流对,kV,几乎没有影响。当曝光时间为奇数个脉冲时，若高压变压器接通时刻与前一次曝光最后一个脉冲反相时，不会产生过大的暂态电流。,曝光前将高压变压器直流预磁，曝光时高压变压器反相接通，也可以很好地减少暂态电流的影响。,二、高压元器件,（一）灯丝变压器,灯丝变压器是为,X,线管提供灯丝加热电压的降压变压器。双焦点,X,线管需配备两个结构相同、规格不同的灯丝变压器。,1,、结构,灯丝变压器由铁心、初级绕组和次级绕组成。,（,1,）铁心：,一般用涂漆硅钢片以交错叠片的方法制成口字形或,C,字形，有的铁心还将有绕组的一臂叠成阶梯形。,（,2,）初级绕组：,因流过初级绕组的电流很小，故采用的导线直径很细，一般用线径为,0.190.93mm,的漆包线，分数层绕在用黄蜡绸或绝缘纸包好的阶梯形臂上，层间用绝缘纸绝缘，总匝数为,1000,匝左右。初级绕组可直接绕在经绝缘后的铁心，或绕在绝缘筒上再套在铁心外面。,（,3,）次级绕组：,因次级绕组流过的电流过大，多用直径为,2mm,左右的纱包或玻璃丝包圆铜线，分几层绕制，总匝数多为数十匝。初、次级之间用绝缘强度较高的绝缘筒作绝缘材料。,2.,特点,灯丝变压器的次级绕组与,X,线管的阴极相连，当,X,线管工作时，灯丝变压器次级绕组的电位与阴极高压等电位，这就要求灯丝变压器初、次级间具有良好的绝缘，绝缘强度不能低于高压变压器最高输出电压的一半。,（二）高压整流器,高压整流器,是一种将高压变压器次级输出的交流高压变为脉动直流高压的电子元件。,高压变压器次级输出的交流高压，如果直接加到,X,线管两端，正半周时，阴极发射的电子能飞向阳极，产生,X,线；负半周时，阳极比阴极电位低，阴极发射的电子飞不到阳极，,X,线管不产生,X,线。,利用,X,线管本身的整流作用整流的,X,线机称为,自整流,X,线机,。,小型,X,线机采用自整流方式，现代大、中型,X,线机都设有高压整流电路，利用高压整流元件，将高压变压器输出的交流高压变成脉动直流高压。此脉动直流高压的正极加到,X,线管的阳极，而此脉动直流电流高压的负极加到,X,线管的阴极。,这样，无论正半周还是负半周，,X,线管都能产生,X,线，克服了自整流,X,线机仅在正半周产生,X,线的缺点。,现代,X,线机的高压整流器都采用半导体整流器。而应用最广泛的半导体整流器是高压硅整流器，也称为,高压硅堆,。,它具有体积小，机械强度、绝缘性能好、寿命长、性能稳定、正向电压降小和使用时无需灯丝加热等优点。,注意：,在使用高压硅堆时，要求将其浸入油内，油温不超过,70,，且反向峰值电压不得超过额定值，以防击穿损坏。,（三）高压电缆、高压插头与插座,高压电缆,大、中型,X,线机的高压发生器和,X,线管是分开组装的，两者之间通过两根特制的电缆线连接在一起，即,高压电缆,。,高压电缆的作用,将高压发生器产生的高压输送到,X,线管的两端。,把灯丝加热电压输送到,X,线管的阴极。,高压插头、插座,是高压电缆与,X,线管和高压发生器的连接器件。为装卸方便，并保证高压绝缘，高压电缆的两端都装上高压插头，而,X,线管头和高压发生器上都设有高压插座，连接时只要将高压插头插入相应的高压插座内即可。,1,、高压电缆,X,线机所用的高压电缆，一般多用非同轴高压电缆。,（,1,）导电芯线,它位于高压电缆的最内层，每根芯线都由多股铜线制成，外包绝缘胶皮，约,1mm,厚，其绝缘要求为：能承受,50Hz,、,1000V,交流电试验,5min,而不击穿。,电缆芯线数目不一，有二芯、三芯、四芯等几种。,二芯供单焦点,X,线管使用，三芯线供双焦点,X,线管使用，四芯线供三极,X,线管使用。芯线的作用除传送高压外，阴极侧电缆还传送,X,线管灯丝加热电压。,（,2,）高压绝缘层,其主要作用是使芯线高电压与地之间绝缘。高压绝缘层位于导电芯线外侧，主要由天然橡胶制成，厚度为,4.520mm,，呈灰白色。目前也采用高绝缘性能的塑料作高压绝缘层，直径可做得较细，机械强度和韧性都较好。高压绝缘层的耐压要求一般在,50200kv,之间。,（,3,）半导体层,它由具有半导体性能的橡胶制成，紧包在高压绝缘层外，呈灰黑色，厚度约为,11.5mm,。其作用是防止高压静电场引起的不良影响。,（,4,）金属屏蔽层,它是由直径不大于,0.3mm,的镀锡铜丝编织而成，编织密度不小于,50%,。也可用镀锡铜丝网带重叠包绕，但接合部必须接触良好。它必须紧包在半导体层上，并在高压电缆的两端与高压插头的金属喇叭口焊接在一起，借固定环接地，使之与大地同电位。,主要作用,：一旦高压电缆击穿，导电芯线的高压便与金属屏蔽层短路，而金属屏蔽层通过固定环接地，从而保护操作者和病人的安全。,防静电。,（,5,）保护层（电缆外皮）,它位于高压电缆的最外层，老式电缆多用棉纱、涤纶线编织而成，裹在电缆外部，现多用塑料代替。其作用是加强对高压电缆的机械保护，减少外部损伤，并能防止有害气体、油污和紫外线对高压电缆的危害。,填充物、铜铠,2,、高压插头与插座,高压插座：,高压插座的底部有三个压铸的铜制接线柱，接线柱上端钻有约,1cm,深的圆孔，供高压插头上的插脚插入。,高压插头：,高压插头的头端压铸有三个铜制插脚，每个插脚的根部钻有一个小的引线孔，导电芯线由此孔伸出，并焊接在插脚根部的槽沟内。,高压插头地端镶有铜质喇叭口，以便与高压电缆金属屏蔽层相焊接，并通过高压电缆锁母（固定环）和高压发生器或,X,线管头的外壳相连接。,金属喇叭口可以改善接地处的电场分布，不使电力线过于密集。,（四）高压交换闸,用于控制几个共用一个控制台和高压发生器的,X,线管并且在同一时间只能允许一个,X,线管工作的交换装置称为高压交换闸。,高压交换闸多为电磁接触器式，一般由两组高压交换闸组成，,一组用来控制,X,线管阳极高压的通断,；另外,一组用来控制,X,线管阴极高压和灯丝加热电压的通断,。,两组高压交换闸同步工作，其结构和原理与普通接触器相同，当线圈通电后，衔铁动作使触点闭合，将所选用的,X,线管接到相应的电路中。,高压交换闸的线圈、衔铁和触点均浸在高压发生器的变压器油内。,线圈的工作电压多为交流,110V,或,220V,，也可用直流电,接触器式的双管高压交换闸电路，由高压交换闸,J0,控制。,电路要求：,XG1,和,XG2,不能同时工作。,透视,时高压交换闸线圈不得电，高压交换闸的常闭触点将,X,线管,XG1,接到高压次级电路和灯丝加热电路中。,摄影,时高压交换闸,J0,得电工作，其常开触点闭合，将,X,线管,XG2,接到高压次级电路和灯丝加热电路中。,（五）变压器油,变压器油又称为绝缘油。它盛放在高压发生器油箱和,X,线管管套内，起绝缘和散热的作用。,变压器油的产生,变压器油是矿物油，是石油中的润滑油馏份经过酸碱精制和白土处理而得到纯净稳定的、粘度小、绝缘性好，冷却性好的液态天然碳氢化合物的混合物。,变压器油,主要由烷烃、环烷烃、芳香烃三类烃类组成,变压器油的分类,我国变压器油标准，是,60,年代仿制前苏联的果斯特标准,(10121),和,IEC296,标准而制定了我国变压器油标准,GB2536,，产品以凝固点高低来划分牌号为三个牌号，分别是,10#,、,25#,和,45#,变压器油。,凝固点测试方法本身也来自前苏联的试验方法果斯特标准,(20287),。通常用石蜡基油生产,10#,、中间基油生产,25#,、环烷基油生产,25#,和,45#,变压器油。,其主要特点,：,绝缘强度高。变压器油的绝缘强度一般应达到,30kV,。,X,线管管套内的变压器油要求更高，应达到,40kV,。,导热系数高化学性能稳定粘度低凝固点低,一般要求在,1545,之间，变压器油凝固点温度即为油的标号，如,45,号油其凝固点为,45,。,颜色浅 一般为浅黄、暗红或水白，透明无悬浮物,绝缘强度,是变压器油的最主要的技术参数，它与变压器油的含水量有关。,试验证明，干燥时击穿电压为,60kV,的变压器油，当含水量为,0.001%,时，击穿电压下降到,30kV,左右；当含水量为,0.01%,时，击穿电压下降到,10kV,以下。,变压器油易吸收空气中的水蒸气，特别是潮湿天气，更不能使变压器油长期暴露在空气中,变压器油在工作过程中，由于电场、光线、高温、氧气、杂质等影响，其性能会逐渐变劣，使绝缘强度下降，这种现象称为变压器油的老化。对于老化的油，一般通过,再生装置,再生后可以继续使用。,第三节 控制台,一、对电路的基本要求,二、基本电路,三、单位电路简介,控制台的发展历程：,控制台最初以实现,X,线管在曝光过程中的管电压（,kV,）、管电流（,mA,）和曝光时间三个基本参量的控制为主要任务，一般称之为三钮制控制台。最短曝光时间约为,0.020.04s,。,19501960,年间出现了二钮制控制台，在曝光操作过程中，只需选定,kV,值，使,X,线曝光参数的调节和操作程序大为简化。,1970,年以后出现单钮制控制台，在曝光操作过程中，只需要选定,kV,值，使,X,线曝光参数的调节和操作程序大为简化。,单钮制控制台出现不久，由于计算机技术在,X,线发生装置的应用，又出现了零钮制控制台。按人体脏器分类，设置部位按钮，摄影前，只需按动相应的部位按钮，从计算机存储器中调出相应的程序，被摄影部位的曝光参数即自动选定，使操作程序进一步简化。,为满足摄影条件灵活搭配的需要，三钮制控制台仍被普遍使用。,一、对电路的基本要求,控制台电路必须满足,X,线管产生,X,线的下列基本要求：,1,、可调管电流,能给,X,线管灯丝提供一个在规定范围内可以调节的加热电压，以改变,X,线管灯丝的加热温度，达到控制,X,线辐射强度的目的。,2,、可调管电压,能给,X,线管提供一个很高且可以调节的管电压，使,X,线管灯丝辐射的热电子高速运动以轰击阳极靶面产生,X,线，达到控制,X,线质的目的。,3,、可调曝光时间,使供给,X,线管的高压在选定的时间内接通或切断，以准确控制,X,线发生时间。,二、基本电路,实际使用的控制台由下列四个单元电路构成：电源电路、,X,线管灯丝加热电路、高压发生电路、控制电路。,1,、电源电路,它是为控制台内的自耦变压器输送电能的电路,2,、,X,线管灯丝加热电路,它是为,X,线管灯丝输送加热电压的电路,3,、高压发生电路,它是将自耦变压器供给的低电压转化为直流高电压输送到,X,线管两端的电路。,4,、控制电路,它是控制,X,线发生和停止，以及与此相关的各种电路所构成的电路。,三、单元电路简介,（一）电源电路,X,线机的电源电路是给自耦变压器供电的电路，是机器的总电源。,主要元件：电源接触器、电源保险丝、自耦变压器、电源补偿调节装置、指示仪表等。,（二）,X,线管灯丝加热电路,灯丝加热电路是为,X,线管灯丝提供加热电源的电路。因为它可实现,mA,调节，所以又称为,mA,调节电路。它分为灯丝初级电路和灯丝次级电路。灯丝次级电路与,X,线管的阴极灯丝相连。,透视：,对透视来说，管电流很小，一般为几,mA,，但要求在曝光时能连续调节，所以透视,mA,调节电路一般都利用半可调电阻；,摄影：,对摄影来说，,mA,变化很大，从几十到数千,mA,，但曝光时不进行调节，所以摄影,mA,调节电路一般是由若干个抽头的可调电阻构成。,为稳定,mA,，并确保大,mA,摄影时,X,线管灯丝安全，中、大型,X,线机灯丝初级电路中都设谐振式磁饱和稳压器。这种稳压器