第二章X線發(fā)生裝置

1、 18951895年年1111月，德國物理學(xué)家倫琴在維爾茨月，德國物理學(xué)家倫琴在維爾茨 堡大學(xué)的實驗室里，拉上物理實驗室厚厚堡大學(xué)的實驗室里，拉上物理實驗室厚厚 的窗簾，屋子里一片漆黑，倫琴摸黑順利的窗簾，屋子里一片漆黑，倫琴摸黑順利 做完了實驗。但是，在沖洗才做完的實驗做完了實驗。但是，在沖洗才做完的實驗 照片時，他發(fā)現(xiàn)放在放電管旁邊的一盒照照片時，他發(fā)現(xiàn)放在放電管旁邊的一盒照 相底片曝光了相底片曝光了 19001900年年4 4月月1 1日，倫琴第一個獲得了諾貝爾物理日，倫琴第一個獲得了諾貝爾物理 學(xué)獎。學(xué)獎。 X線的發(fā)現(xiàn)線的發(fā)現(xiàn) 波譜波譜 一種有能量的電磁波一種有能量的電磁波 X線波長短

2、：0.0006-50nm(診斷用診斷用0.008-0.031nm) UV與Gamma射線之間，肉眼不可見 。 什么是什么是X線線 軔致輻射軔致輻射:高速電子高速電子突然中止突然中止X線線 99%熱熱 能能 1%X線線 需要有效的散熱方式需要有效的散熱方式 X線的產(chǎn)生線的產(chǎn)生 電子的韌制輻射，用高能電子轟擊金屬，電子在打進(jìn)金屬 的過程中急劇減速，按照電磁學(xué)，有加速的帶電粒子會輻 射電磁波，如果電子能量很大，比如上萬電子伏，就可以 產(chǎn)生x射線，這是目前實驗室和工廠，醫(yī)院等地方用的產(chǎn)生 x射線的方法。 原子的內(nèi)層電子躍遷也可以產(chǎn)生x射線，量子力學(xué)的理論， 電子從高能級往低能級躍遷時候會輻射光子，如果

3、能級的 能量差比較大，就可以發(fā)出x射線波段的光子。 X線的特性線的特性 l 穿透性穿透性 管電壓、被照體的密度和厚度管電壓、被照體的密度和厚度 l 熒光效應(yīng)熒光效應(yīng) 透視檢查：短波長透視檢查：短波長X線線熒光物質(zhì)（硫化鋅）熒光物質(zhì)（硫化鋅）長波長熒光長波長熒光 l 攝影效應(yīng)攝影效應(yīng) 拍片檢查：拍片檢查：X線線膠片感光（溴化銀）膠片感光（溴化銀）顯影定影顯影定影黑白影像黑白影像 l 電離效應(yīng)（生物效應(yīng)）電離效應(yīng)（生物效應(yīng)） 放射防護(hù)：放射防護(hù)： X線進(jìn)入人體線進(jìn)入人體電離電離生物學(xué)改變生物學(xué)改變 醫(yī)生傾向于選擇醫(yī)生傾向于選擇低輻射劑量的低輻射劑量的X X線設(shè)備線設(shè)備 利用利用X線具有穿透性、熒光

4、性和攝影線具有穿透性、熒光性和攝影 效應(yīng)的特性，使人體在介質(zhì)上形成影效應(yīng)的特性，使人體在介質(zhì)上形成影 像，由于人體組織有密度和厚度的差像，由于人體組織有密度和厚度的差 別，當(dāng)別，當(dāng)X線穿透人體不同組織時，線穿透人體不同組織時，X 線被吸收的程度不同，所以到達(dá)介質(zhì)線被吸收的程度不同，所以到達(dá)介質(zhì) 上的上的X線量就有差異，形成黑白對比線量就有差異，形成黑白對比 不同的影像，為醫(yī)生的診斷提供依據(jù)。不同的影像，為醫(yī)生的診斷提供依據(jù)。 X線成像的原理線成像的原理 l X線的穿透性、熒光線的穿透性、熒光/攝影效應(yīng)攝影效應(yīng) l 被照組織的密度、厚度差異被照組織的密度、厚度差異 1895X線被發(fā)現(xiàn)（倫琴）線被

5、發(fā)現(xiàn)（倫琴） 1896熒光透視技術(shù)熒光透視技術(shù) (愛迪生愛迪生 - GE) 1913鎢燈絲鎢燈絲X射線管取代陰離子射線管取代陰離子X射線管射線管 1937旋轉(zhuǎn)陽極球管旋轉(zhuǎn)陽極球管 1959影像增強(qiáng)器應(yīng)用到透視拍片系統(tǒng)影像增強(qiáng)器應(yīng)用到透視拍片系統(tǒng) 1980s數(shù)字處理技術(shù)數(shù)字處理技術(shù) 1990s數(shù)字探測器數(shù)字探測器 一個世紀(jì)的技術(shù)發(fā)展一個世紀(jì)的技術(shù)發(fā)展 醫(yī)用醫(yī)用X X線產(chǎn)品線產(chǎn)品 概述概述 l 診斷用診斷用X線機(jī)是利用線機(jī)是利用X線穿透人體形成的各種影像對疾病進(jìn)行診斷線穿透人體形成的各種影像對疾病進(jìn)行診斷 的設(shè)備，的設(shè)備， l 主要分為透視用主要分為透視用X線機(jī)、攝影用線機(jī)、攝影用X線機(jī)、心血管造

6、影線機(jī)、心血管造影X線機(jī)及專用線機(jī)及專用 X線機(jī)。如：乳腺攝影線機(jī)。如：乳腺攝影X線機(jī)、床邊線機(jī)、床邊X線機(jī)、牙科線機(jī)、牙科X線機(jī)、口腔全景線機(jī)、口腔全景 攝影攝影X線機(jī)及手術(shù)線機(jī)及手術(shù)X線機(jī)等。線機(jī)等。 l 從成像技術(shù)上可分為模擬從成像技術(shù)上可分為模擬X線成像和數(shù)字線成像和數(shù)字X線成像。如普通攝影機(jī)線成像。如普通攝影機(jī) 和直接數(shù)字成像系統(tǒng)即和直接數(shù)字成像系統(tǒng)即DDR系統(tǒng)。系統(tǒng)。 產(chǎn)品分類產(chǎn)品分類 序號序號類別類別產(chǎn)品描述產(chǎn)品描述 1血管造影及介入治療系統(tǒng)血管造影及介入治療系統(tǒng)如大型如大型C臂等臂等 2 X射線攝影系統(tǒng)射線攝影系統(tǒng) 專用專用X線攝影系統(tǒng)，可分為普通線攝影系統(tǒng)，可分為普通X線攝影

7、系統(tǒng)和數(shù)字線攝影系統(tǒng)和數(shù)字 化直接成像攝影系統(tǒng)化直接成像攝影系統(tǒng) 3 X線透視線透視/攝影系統(tǒng)攝影系統(tǒng)可進(jìn)行可進(jìn)行X線透視及攝影檢查線透視及攝影檢查 4移動式移動式X線攝影系統(tǒng)線攝影系統(tǒng)便于移動、攜帶方便，主要用于病房及手術(shù)室攝影便于移動、攜帶方便，主要用于病房及手術(shù)室攝影 5移動式型臂移動式型臂X射線機(jī)射線機(jī)主要指小型主要指小型C臂臂 6專用專用X射線機(jī)射線機(jī)乳腺攝影機(jī)、牙科乳腺攝影機(jī)、牙科X線機(jī)、專用透視機(jī)等線機(jī)、專用透視機(jī)等 70,000 V110,000 V 返回 陽極柄陽極柄 陰極燈絲陰極燈絲真空玻璃管真空玻璃管 焦點焦點 固定陽極X線管 固定陽極X線管的陰極結(jié)構(gòu) 焦點焦點 伴影越小

8、，伴影越小，“圖像圖像” ” 越銳利越銳利 高高 壓壓 正正KV負(fù)負(fù)KV 大焦大焦 燈絲燈絲 小焦小焦 燈絲燈絲 大焦燈絲大焦燈絲 變壓器變壓器 小焦燈絲小焦燈絲 變壓器變壓器 CL C CS 陽極陽極 真空真空 油油 在在CT中使用油循中使用油循 環(huán)環(huán)X線管線管 在心血管造影在心血管造影X線線 機(jī)中使用水循環(huán)機(jī)中使用水循環(huán)X 線球管線球管 柵控柵控X線管的陰極結(jié)構(gòu)線管的陰極結(jié)構(gòu)柵控柵控X線管控制原理線管控制原理 鉬靶輻射線波譜鉬靶輻射線波譜 主要參數(shù)主要參數(shù) X射線射線 陽極陽極 陰極陰極 燈絲燈絲 變壓器變壓器 高壓高壓 變壓器變壓器 管電壓管電壓 管電流管電流 圖像接收裝置：圖像接收裝置

9、：膠片/影像增強(qiáng)器 球管：球管：產(chǎn)生X射線 限束器：限束器：射線野的控制 高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器 患者支撐：患者支撐：患者移動和支撐 濾線柵：濾線柵：減少散射 X線系統(tǒng)的組成線系統(tǒng)的組成 電源電路 控制電路 燈絲加熱 電 路 各種應(yīng)用 設(shè)備電路 高壓發(fā)生電路X線管 基本電路基本電路 1電源電路 :X線機(jī)控制臺內(nèi)的自耦變壓器輸送電能的 電路。由電源閘刀、電源線、電源保險絲、機(jī)器通 斷按鈕和接觸器等元件構(gòu)成。電源電壓表及電源電 壓調(diào)節(jié)器、輸入電壓選擇器、電源自動補(bǔ)償裝置等。 2X線管燈絲加熱電路 :燈絲初級電路，燈絲次級電路， 在小型（50mA以下）X線機(jī)中，主要由mA調(diào)節(jié)電阻 和燈絲變壓器構(gòu)成。在

10、中型（100mA以上、400mA 以下）、大型（500mA以上）的X線機(jī)中，還設(shè)有穩(wěn) 壓電路，冷壓保護(hù)電路和空間電荷補(bǔ)償電路等。 w 3高壓發(fā)生電路:它是指將自耦變壓器供給的低電壓 轉(zhuǎn)化為高電壓輸送到X線管兩極的電路。分高壓初級 電路，高壓次級電路兩部分。 w 高壓初級電路，是指由自耦變壓器輸出端至高壓 變壓器初級線圈所構(gòu)成的回路。該部分電路主要由kV 調(diào)節(jié)器、kV指示儀表、接觸器觸點或晶閘管、熄弧裝 置和管電壓補(bǔ)償電路構(gòu)成。 w 高壓次級電路，小型機(jī)器中，只有測定管電流 的mA表和安全保護(hù)裝置；在大中型X線機(jī)中，還設(shè)有 將交流高壓變?yōu)橹绷鞲邏旱母鞣N不同形式的整流電路， 以及用來指示mA值的m

11、A測量電路和交換X線管的高 壓交換閘等。 w 4控制電路 :它是指控制X線發(fā)生和停止，以及與此 相關(guān)的各種電路所構(gòu)成的系統(tǒng) 。 w 除有腳閘、手開關(guān)、各種繼電器或接觸器和限時 電路等基本元件與電路外，還按X線機(jī)的功能不同而 設(shè)有點片攝影、濾線器攝影、體層攝影等控制電路， 以及臺次交換、旋轉(zhuǎn)陽極啟動、延時、保護(hù)和容量 保護(hù)等電路。 w 5X線應(yīng)用設(shè)備的電路:電動診視床電路、X線管支 持裝置電路，以及大型X線機(jī)所配的影像增強(qiáng)器、X- TV、快速換片機(jī)、高壓注射器等組件的電路 高壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)高壓發(fā)生器結(jié)構(gòu) 控制臺控制臺控制柜控制柜油箱油箱X線管組件線管組件 參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置 參數(shù)選擇參數(shù)選擇 信息提

12、示信息提示 電源分配電源分配 信號分配信號分配 信號驅(qū)動信號驅(qū)動 功率驅(qū)動功率驅(qū)動 提供高壓提供高壓 燈絲電源燈絲電源 產(chǎn)生產(chǎn)生X射線射線 高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器 降壓變壓器降壓變壓器燈絲燈絲電子云電子云 升壓變壓器升壓變壓器陰陽極陰陽極電子束電子束 (12V)(45kV)(45kV) l功能功能：提供提供 電電力給力給球管球管和其他系和其他系統(tǒng)統(tǒng)組件組件 控制控制 影響影響影影像像質(zhì)量的質(zhì)量的技技術(shù)條術(shù)條件，件， 如如mA，kV，sec.等等 XHV50XHV50高頻發(fā)生器高頻發(fā)生器 顯示區(qū)顯示區(qū)攝影調(diào)整攝影調(diào)整透視調(diào)整透視調(diào)整 工頻高壓發(fā)生器和高頻高壓發(fā)生器工頻高壓發(fā)生器和高頻高壓發(fā)生器 工

13、頻單項 工頻三項 高頻三項 工頻高壓發(fā)生器和高頻高壓發(fā)生器工頻高壓發(fā)生器和高頻高壓發(fā)生器 項項 目目工頻工頻X射線機(jī)射線機(jī)高頻高頻X射線機(jī)射線機(jī) 高壓波形高壓波形脈動高壓脈動高壓準(zhǔn)直流，恒壓準(zhǔn)直流，恒壓 X射線能譜射線能譜很寬很寬較窄較窄 穩(wěn)定性穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定較穩(wěn)定較穩(wěn)定 X射線有效成分射線有效成分低低高高 輸出參量準(zhǔn)確性輸出參量準(zhǔn)確性差差好好 重復(fù)性重復(fù)性差差好好 線性線性差差好好 病人皮膚劑量和影像質(zhì)量病人皮膚劑量和影像質(zhì)量過大、較差過大、較差較?。ǖ陀诠ゎl機(jī)較小（低于工頻機(jī)40%）、較）、較 好好 對電源的適應(yīng)能力對電源的適應(yīng)能力極嚴(yán)格，所需電源容量不少于極嚴(yán)格，所需電源容量不少于

14、20KW，或?qū)Ｓ秒娫垂╇?，或?qū)Ｓ秒娫垂╇?可使用直流供電，可利用儲能可使用直流供電，可利用儲能 器件，可運(yùn)用于條件較差農(nóng)村器件，可運(yùn)用于條件較差農(nóng)村 或邊遠(yuǎn)地區(qū)或邊遠(yuǎn)地區(qū) 智能化程度智能化程度低，使用不方便低，使用不方便極高，非常方便使用極高，非常方便使用 將高壓變壓器輸出的交流高壓變?yōu)橹绷鞲?壓的電子元件?，F(xiàn)代線機(jī)的高壓整流器都 采用半導(dǎo)體整流器，應(yīng)用最廣泛的是高壓硅 堆。由許多單晶硅做成的二極管用銀絲串聯(lián) 而成。它具有體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性 好、壽命長、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。使用時要浸 入油中，油溫不超過70度。 病人擺病人擺 好位好位 調(diào)節(jié)曝光參數(shù)調(diào)節(jié)曝光參數(shù) KV、mA、S 開始按曝光按

15、鈕開始按曝光按鈕 第一檔第一檔(Ready) 燈絲加熱電路工作燈絲加熱電路工作 旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路工作旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路工作 操作面板上操作面板上 Ready燈亮燈亮 燈絲加熱到設(shè)定值燈絲加熱到設(shè)定值 旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速到一定值旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速到一定值 按曝光按鈕第二按曝光按鈕第二 檔檔(Radiography) 球管上加上高壓球管上加上高壓 計時電路工作計時電路工作 計時器到設(shè)計時器到設(shè) 定時間值定時間值 切斷高壓回路切斷高壓回路 曝光結(jié)束曝光結(jié)束 松開手閘松開手閘 燈絲加熱停止工作燈絲加熱停止工作 旋轉(zhuǎn)陽極減速停止旋轉(zhuǎn)陽極減速停止 一次曝光一次曝光 完成完成 病人擺病人擺 好位好位 調(diào)節(jié)曝光調(diào)節(jié)曝光 參數(shù)參數(shù)KV 開始按曝光按鈕開始按曝光按鈕 第一檔第一檔(Ready) 燈絲加熱電路工作燈絲加熱電路工作 旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路工作旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路工作 操作面板上操作面板上 Ready燈亮燈亮 燈絲加熱到設(shè)定值燈絲加熱到設(shè)定值 旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速到一定值旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速到一定值 按曝光按鈕第二按曝光按鈕第二 檔檔(Radiography) 球管上加上高壓球管上加上高壓 電離室工作，記電離室工作，記 錄錄X射線的劑量射線的劑量 電離室記錄的劑電離室記錄的劑 量到達(dá)一定值量到達(dá)