第三章诊断用X线及高压部分

1、第三章第三章 诊断用诊断用X线机高压部分线机高压部分范能胜范能胜3.1 固定阳极固定阳极X线管线管固定阳极固定阳极X线管结构图线管结构图一、阳极：一、阳极：n结构：结构：u靶面；靶面；u铜体（又称阳极体）；铜体（又称阳极体）；u阳极罩（又称阳极帽）；阳极罩（又称阳极帽）；u阳极柱（又称阳极柄）：阳极柱（又称阳极柄）：n作用：产生作用：产生X线、散热、吸收二次电线、散热、吸收二次电子和散射线。子和散射线。钨制成，接受电子轰钨制成，接受电子轰击，产生击，产生X线。线。无氧铜制成吸收二次无氧铜制成吸收二次电子和散射线。电子和散射线。无氧铜制成，镶嵌无氧铜制成，镶嵌靶面，用于散热靶面，用于散热紫铜制成

2、，浸泡在变压紫铜制成，浸泡在变压器油中，用于散热。器油中，用于散热。二、阴极：二、阴极：n结构：结构：u灯丝；灯丝；u阴极头；阴极头；u阴极套；阴极套；u玻璃芯柱等；玻璃芯柱等；n作用：主要是发射热电子。作用：主要是发射热电子。钨制成，呈螺线管状，钨制成，呈螺线管状，加热时发射电子加热时发射电子铁镍合金，对灯丝发铁镍合金，对灯丝发射的电子进行聚焦。射的电子进行聚焦。双焦点灯丝结构双焦点灯丝结构三、玻璃壳三、玻璃壳n作用作用u固定阳极、阴极固定阳极、阴极u保持管内真空度：保持管内真空度：71 10 mmHg3.2 旋转阳极旋转阳极X线管：线管：n固定阳极固定阳极X线管的缺点：线管的缺点：u功率小

3、；功率小；u提高功率和缩小焦点面积相矛盾；提高功率和缩小焦点面积相矛盾；n旋转阳极旋转阳极X线管的优点：线管的优点：u瞬时功率大；瞬时功率大；u焦点小；焦点小；阴极阴极阳极靶面阳极靶面一、阳极：一、阳极：n结构：结构：u靶面；靶面；u转子；转子；u转轴；转轴；u轴承；轴承；一、靶面一、靶面靶面使用铼钨合金制成，靶面使用铼钨合金制成，增加增加抗膨胀性。抗膨胀性。靶基使用钼或石墨制成，靶基使用钼或石墨制成，增加增加热容量。热容量。二、转子：二、转子：n转子转速：转子转速：u低速管：低速管：2800转转/分分u高速管：高速管：8500转转/分及以上。分及以上。靶盘直径越大，转速越快，靶盘直径越大，转

4、速越快，X线管瞬线管瞬时耐受的功率就越大。时耐受的功率就越大。三、轴承：三、轴承：n特点：特点：u工作温度高，可达工作温度高，可达400摄氏度。摄氏度。u使用固体润滑剂，如二硫化钼、银、使用固体润滑剂，如二硫化钼、银、铅等。铅等。u加压启动与制动装置。加压启动与制动装置。3.3 特殊特殊X线管：线管：栅控栅控X线管线管软软X线管线管金属陶瓷金属陶瓷X线管线管一、栅控一、栅控X线管：线管：n结构：结构：在阴极和阳极之间加以控制栅极；在阴极和阳极之间加以控制栅极；n工作特点：工作特点：uX线的发生与否不仅与管电压、管电线的发生与否不仅与管电压、管电流有关，还取决于栅极控制电压。流有关，还取决于栅极

5、控制电压。n用途：电影摄影；用途：电影摄影；三极三极X线管阴极结构和线管阴极结构和控制原理控制原理n灯丝发射特性：灯丝发射特性：u灯丝发射特性较一般灯丝发射特性较一般X线管差；线管差；u使用阴极头与灯丝绝缘，阴极头加栅使用阴极头与灯丝绝缘，阴极头加栅极电位，起到极电位，起到聚焦和栅控聚焦和栅控的作用，可的作用，可提高提高X线管电流；线管电流；n截止特性：截止特性：不同的管电压需要不同的栅极截止不同的管电压需要不同的栅极截止电压。电压。n时间控制特性：时间控制特性：短至短至1msn焦点：焦点：u负偏压越大，焦点越小；负偏压越大，焦点越小；采用用于电容充放电采用用于电容充放电X线机。线机。二、软二

6、、软X线管线管n结构特点：结构特点：u使用钼靶，用于软组织摄影；使用钼靶，用于软组织摄影；u使用铍窗，使用铍窗，X线输出窗固有过滤小；线输出窗固有过滤小；u阴阳极间距离短，管电流大；阴阳极间距离短，管电流大；三、金属陶瓷三、金属陶瓷X线管：线管：n高温对灯丝影响：高温对灯丝影响：u钨丝蒸发，灯丝变细；钨丝蒸发，灯丝变细；u钨蒸气在玻璃壳内表面形成一层镀膜。钨蒸气在玻璃壳内表面形成一层镀膜。l影响玻璃绝缘强度；影响玻璃绝缘强度；l阻碍阻碍X射线通过；射线通过；n金属陶瓷金属陶瓷X线管特点：线管特点：金属，接地金属，接地陶瓷陶瓷3.4 X线管的规格与特性线管的规格与特性构造参数：构造参数：电参数：

7、电参数：最高管电压最高管电压最大管电流最大管电流最长曝光时间最长曝光时间容量容量特性曲线特性曲线X线管瞬时负载特性线管瞬时负载特性X线管连续负载特性线管连续负载特性阳极特性曲线阳极特性曲线灯丝发射特性曲线灯丝发射特性曲线一、构造参数：一、构造参数：n指由指由X线管的结构所决定的参数，在线管的结构所决定的参数，在制造完成就已经确定，包括：制造完成就已经确定，包括：u靶面倾角；靶面倾角；u外形尺寸；外形尺寸；u重量；重量；u管壁滤过当量等；管壁滤过当量等；二、电参数：二、电参数：1、最高管电压：、最高管电压：X线管两极间所能耐线管两极间所能耐受的最高电压受的最高电压峰值峰值；2、最大管电流：、最大

8、管电流：指一定管电压和曝光指一定管电压和曝光时间下所允许的最大管电流时间下所允许的最大管电流平均值。平均值。3、最长曝光时间：、最长曝光时间：指一定管电压和管指一定管电压和管电流下所允许的电流下所允许的最长最长曝光时间。曝光时间。4、X线管的容量（负荷量）：线管的容量（负荷量）：指指X线线管在安全使用条件下单次曝光或连管在安全使用条件下单次曝光或连续曝光的最大负荷量。续曝光的最大负荷量。1）计算公式：）计算公式：P=1/1000UI(Kw)U: 管电压有效值；管电压有效值；I: 管电流有效值；管电流有效值；2）影响因素：）影响因素：管电压、管电流、管管电压、管电流、管电压波形、曝光时间电压波形

9、、曝光时间。5、线管的代表容量（标称功率）、线管的代表容量（标称功率）：）定义：定义：一定整流方式和一定曝一定整流方式和一定曝光时间下线管的最大负荷。光时间下线管的最大负荷。）固定阳极线管固定阳极线管的表示方法：的表示方法：单相全波单相全波整流，曝光时间整流，曝光时间1S XD4-29/100小焦点标称功率小焦点标称功率大焦点标称功率大焦点标称功率管电压管电压 ）旋转阳极线管旋转阳极线管的表示方法：的表示方法：三相全波三相全波整流，曝光时间整流，曝光时间0.1S XD51-2040/125小焦点标称功率小焦点标称功率大焦点标称功率大焦点标称功率管电压管电压三、三、X线管的阳极特性线管的阳极特性

10、1、定义：、定义：阳极特性曲线（阳极特性曲线（IaUa）是在）是在一定的灯丝加热电流下，管电压（一定的灯丝加热电流下，管电压（Ua）与管电流（与管电流（Ia）之间的关系；）之间的关系；2、空间电荷的定义：、空间电荷的定义：灯丝前方发灯丝前方发射的电子射的电子灯丝侧方发灯丝侧方发射的电子射的电子灯丝后方发灯丝后方发射的电子，射的电子，随管电压升随管电压升高逐渐飞向高逐渐飞向阳极。阳极。3、阳极特性曲线：、阳极特性曲线：比例区比例区饱和区饱和区oB1B2四、四、X线管的灯丝发射特性曲线线管的灯丝发射特性曲线1、定义：、定义：灯丝发射特性曲线（灯丝发射特性曲线（IaIf）是在不同的管电压下，管电流（

11、是在不同的管电压下，管电流（Ia）与）与灯丝加热电流（灯丝加热电流（If）的关系）的关系 五、线管的瞬时负荷特性：五、线管的瞬时负荷特性：1、定义：、定义：作用于作用于X线管上的数毫秒至线管上的数毫秒至数秒时间的负载。数秒时间的负载。2、特点：、特点：大量的热量聚集于阳极靶大量的热量聚集于阳极靶面附近，散热作用可以忽略不计。面附近，散热作用可以忽略不计。3、表示方法：、表示方法：用容量或功率表示，用容量或功率表示，也常用瞬时负载曲线表示。也常用瞬时负载曲线表示。瞬时负荷曲线：瞬时负荷曲线：指指某焦点某焦点在在某种整流方式某种整流方式下，对应一定下，对应一定管电压管电压(峰值峰值)时，允许最大管

12、电流时，允许最大管电流(平均平均值值)与曝光时间之间的关系曲线。与曝光时间之间的关系曲线。n我国规定的误差范围：我国规定的误差范围：Kv,10%，mA,10%，S,15%六、线管的连续负荷特性：六、线管的连续负荷特性：1、定义：、定义：连续负荷作用于连续负荷作用于X线管上数秒线管上数秒以上长时间的负载。以上长时间的负载。2、特点：、特点：生热过程和冷却过程同时存在。生热过程和冷却过程同时存在。3、表示方法：、表示方法：用容量表示连续负荷。用容量表示连续负荷。4、热容量：、热容量：1）定义：）定义：指指X线管处于最大冷却率时，允许线管处于最大冷却率时，允许承受的最大热量承受的最大热量。 2）计算

13、：）计算：1J=1Kv(有效值有效值)1mA(有效值有效值)1S系数系数1HU=1Kv(峰值峰值)1mA(平均值平均值)1S系数系数1HU=0.71J系数：系数：三相全波，三相全波，1.35 单相全波单相全波(管电流管电流6m),1.35n生热曲线：生热曲线：X线管在不同负荷条件下，线管在不同负荷条件下，阳极上积累的热量与时间关系的曲线。阳极上积累的热量与时间关系的曲线。n冷却曲线：冷却曲线：X线管停止负荷后阳极上线管停止负荷后阳极上的热量与冷却时间关系的曲线。的热量与冷却时间关系的曲线。不同负载不同负载情况下的情况下的生热曲线生热曲线冷却曲线冷却曲线放入放入X线管套后的生热和冷却曲线线管套后

14、的生热和冷却曲线3.5.1线管的检验线管的检验1、外观检查：、外观检查：u玻璃外壳；玻璃外壳；u阴极、阳极；阴极、阳极；u管内有无异物和金属器件氧化、锈蚀。管内有无异物和金属器件氧化、锈蚀。u转子运转情况；转子运转情况；2、X线管灯丝检查：线管灯丝检查：u直流电阻直流电阻3；3、X线管真空度检查：线管真空度检查：u什么是冷高压试验？什么是冷高压试验？u冷高压试验的操作方法。冷高压试验的操作方法。4、灯丝加热试验：、灯丝加热试验：u使用加热灯丝的交流电源或者两节使用加热灯丝的交流电源或者两节1.5电池。电池。5、旋转阳极转动试验：、旋转阳极转动试验：6、负荷试验：在灯丝加热的情况下，、负荷试验：

15、在灯丝加热的情况下，按照按照X线机的使用规格进行试验。线机的使用规格进行试验。u透视负荷试验：透视负荷试验：u摄影负荷试验：摄影负荷试验：u注意事项：注意事项：3.5.2 X线管的使用线管的使用nX线管的使用寿命：线管的使用寿命：u灯丝的寿命；灯丝的寿命；u阳极靶面的寿命；阳极靶面的寿命；u正常使用下的报废；正常使用下的报废；nX线管的使用注意事项：线管的使用注意事项：u不得超过最高使用管电压；不得超过最高使用管电压；u严格按照灯丝发射特性曲线调整管电严格按照灯丝发射特性曲线调整管电流。流。u初次使用或放置时间比较久再投入使初次使用或放置时间比较久再投入使用必须对用必须对X线管进行训练；线管进

16、行训练；u不能超负荷使用；不能超负荷使用；u配旋转阳极的配旋转阳极的X线管必须等到阳极启线管必须等到阳极启动并达到额定转速才能曝光；动并达到额定转速才能曝光；u定期检查容量保护装置工作是否正常；定期检查容量保护装置工作是否正常；uX线管放置和运输过程中应阳极朝下。线管放置和运输过程中应阳极朝下。3.6 高压发生装置高压发生装置作用：作用：提供高压和灯丝加热电压。提供高压和灯丝加热电压。高压变压器高压变压器灯丝变压器灯丝变压器高压整流器高压整流器高压交换闸高压交换闸高压插座高压插座组成：组成：一、高压变压器一、高压变压器n工作特点：工作特点：1、变压比大，一般多在、变压比大，一般多在1：500范

17、围；范围；2、设计容量可等于最高输出容量的设计容量可等于最高输出容量的1/51/3；3、浸在绝缘油中，、浸在绝缘油中，次级中心接地次级中心接地。n变压器结构：变压器结构：1、铁芯：、铁芯：u材料：使用冷扎或热扎硅钢片。材料：使用冷扎或热扎硅钢片。u铁芯形状：铁芯形状：u制造工艺：制造工艺：2、初级绕组：、初级绕组：u工作电压：工作电压：500Vu线材：采用纱包或玻璃丝包线。线材：采用纱包或玻璃丝包线。u绕制方法：分层绕制，层间绝缘。绕制方法：分层绕制，层间绝缘。3、次级绕组：、次级绕组：u工作电流：工作电流：1000mAu层间电压：层间电压：10001500Vu绕制方法：绕制方法：绕制成砸数相

18、同的两个绕制成砸数相同的两个绕组，相互串联，中心点接地绕组，相互串联，中心点接地。4、次级中心点接地：、次级中心点接地：u作用：作用：1）降低了次级线圈的绝缘要求；）降低了次级线圈的绝缘要求；2）便于安装管电流表。）便于安装管电流表。u测量回路断路保护措施：测量回路断路保护措施：1）并联放电）并联放电针；针；2）并联放电管。）并联放电管。次级线圈中心点接地次级线圈中心点接地1122UNKUNn工作原理：工作原理：u变压比：变压比：u匝数计算：匝数计算：8104.44UNfBS二、灯丝变压器：二、灯丝变压器：n工作特点：工作特点：1、次级电流较大：次级电压、次级电流较大：次级电压512V功率约功

19、率约100W。2、次级绕组电位很高，要求初、次、次级绕组电位很高，要求初、次级间具有良好的绝缘，级间具有良好的绝缘，绝缘强度不绝缘强度不能低于高压变压器最高输出电压的能低于高压变压器最高输出电压的一半。一半。n灯丝变压器结构：灯丝变压器结构：3.7、高压元件：、高压元件：1、高压硅堆整流器：、高压硅堆整流器：u作用：作用：管电压整流。管电压整流。u制造工艺：制造工艺：由许多单晶硅做成的二极由许多单晶硅做成的二极管以银丝串联而成，外壳一般采用环管以银丝串联而成，外壳一般采用环氧树脂。氧树脂。u特点：特点：体积小、机械强度高、绝缘性体积小、机械强度高、绝缘性能好、寿命长、性能稳定、正向电压能好、寿

20、命长、性能稳定、正向电压降小和使用时无须灯丝加热等优点降小和使用时无须灯丝加热等优点 高压硅堆整流器高压硅堆整流器2、高压电缆：、高压电缆：u根据芯线数目和排根据芯线数目和排列方式：有单芯、列方式：有单芯、三芯三芯和四芯、同轴和四芯、同轴和非同轴之分。和非同轴之分。u作用：输送作用：输送管电压管电压和和灯丝电压灯丝电压。非同轴高压电缆非同轴高压电缆同轴高压电缆同轴高压电缆1）导电芯线：）导电芯线：除传送除传送X线管的线管的kV外，阴外，阴极侧电缆还传送极侧电缆还传送X线管灯丝加热电流。线管灯丝加热电流。2）高压绝缘层）高压绝缘层 ：它的主要作用是使芯它的主要作用是使芯线的高电压与地之间绝缘线的高电压与地之间绝缘 。3）半导体层）半导体层 ：使接触不良处不能形成使接触不良处不能形成高压静电场，从而防止了高压静电场引高压静电场，从而防止了高压静电场引起的不良影响，起的不良影响，分内半导体层和外半导分内半导体层和外半导体层体层。- + - +- +- +电介质电介质电偶极子电偶极子E金属屏蔽层金属屏蔽层外半导体层外半导体层高压绝缘层高压绝缘层4）金属屏蔽层：）金属屏蔽层：一旦高压电缆击穿，一旦高压电缆击穿，导电芯线的高压便与金属屏蔽层短路，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，而金属屏蔽层通过