第五章：高频X线机

1、.,第五章,高频X线机,.,学习目标,1.掌握高频X线机的工作原理和各电路的基本结构。 2.熟悉高频线机各电路的工作程序和分析方法。,.,第一节 概述,工频X线机的缺点 1.体积与重量庞大 2.高压波形脉动率高，X线计量不稳定，软射线成分较多。 3.曝光参量的准确性和重复性较差。,.,一、高频X线机主要特点 1、病人的皮肤剂量低：高频机高压发生器输出波形近似于恒定直流，脉动率非常低，波纹系数5%，输出x线的能量单一性大大提高，病人的皮肤剂量大为降低。 2、成像质量高：单能窄束x线，物质对其吸收遵守指数规律，射线透过物质以后，只有光子数量的减少，没有光子能量的变化，这对于提高成像质量十分有利。,

2、.,3、 输出剂量大：因高频机属恒定直流曝光，故在胶片获得同样黑化度的情况下，高频机的mAs值是工频机的60%。 4、实时控制：曝光过程中可对kV和mA进行实时控制。高频机的kV通常由直流逆变器输出脉冲的频率来调节，逆变器输出频率不仅受kV设定值控制，同时还受kV检测信号控制，在曝光过程中，输出频率可根据检测信号与设定值比较的结果进行迅速的跟踪调整，以确保kV实际值等于设定值。,.,另外，高频机的mA通常由直流逆变器输出脉冲的宽度来调节，逆变器输出脉宽不仅受mA设定值控制，同时还受灯丝加热或mA检测信号控制，在曝光过程中，输出脉宽可根据检测信号与设定值比较的结果进行迅速的跟踪调整，以确保mA实

3、际值等于设定值。 实时控制还可使高频x线机曝光书的重复性大大提高。不论影像kV和mA的因素有多少，只要其变化幅度在某一允许范围内，高频机每次曝光输出量都可以保持基本一致,.,5、高压变压器的体积小、重量轻：根据变压器的工作原理，变压器初级线圈的匝数和铁芯截面积的乘积与初级电压和电源频率之间的关系为： NS=E/4.44fB 公式中：N为初级匝数；S为铁芯截面积；E为初级电压；f是工作频率；B为磁感应强度。由于f越大，NA就越小，因此高频高压发生器比工频高压发生器的体积和重量要小得多，这一优点对生产便携式和移动式x线机非常有利。,.,6、可实现超短时曝光：x线机超短时曝光取决于高压波形的上升沿。

4、因高频机高压波形上升沿很陡，一般是十几至几十微秒，故最短曝光时间可达1ms。工频机的高压波形按正弦波形变化，上升沿缓慢。例如单相全波整流x线机，管电压波形一个周期是10ms，因有效曝光电压只占5ms，故工频机最短曝光时间至少要大于3ms。,.,7、 便于智能化：高频机使用单片机对整机进行控制和管理，这和工频机相比有着显著的不同，单片机的应用将高频机的各种性能提高到一个崭新的水平。比如降落负载、曝光限时、故障报警、实时控制、数据存储、自动处理等，这些都是为x线机的数字化和智能化创造了必要条件。,.,.,二、工作原理 50赫兹交流电源经过二极管整流、电容器平滑为恒定直流电压后，经过逆变器转换成具有

5、一定频率的方波电压，该方波电压经变压器升压，再经整流、滤波，变为平滑的直流高压后，施加于X线管两端。,.,与此同时，采样电路对管电压进行采样，并将采样值送到比较器，与预置的管电压值进行比较。如果采样值低于预置值，则调节器发出调节信号，升高逆变器的频率，或增加逆变器输出的脉冲宽度，直到从实际的管电压采样值与预置值相等为止。反之，若采样值高于预置值，则调节电路降低逆变器的工作频率或减少脉冲宽度，直到采样值与预置值相等。同理，对管电流也采用同样的方法进行调节与控制。,.,第二节 直流逆变电源,也称高频电源，是高频X线机的重要组成部分，是区别于工频X线机的标示性电路，主要由直流电源，直流逆变和逆变控制

6、三部分构成。,.,一、直流电源 小型高频X线机可直接用蓄电池供电，或由220V单相交流电整流转换为直流电源 15kV以下高频X线机一般使用220V单相交流电经桥式整流或倍压整流后转换成直流电源 15kV以上的高频X线机多采用380V三相交流电源，经三相桥式整流，滤波后转换成直流电源,.,二、桥式逆变,.,时间t1：k1、k2闭合，k3、k4断开，电流为i1，Z上电压为E 时间t2：k1、k2断开，k3、k4断开，电流为0，Z上电压为0 时间t3：k1、k2断开，k3、k4闭合，电流为i2，Z上电压为-E 时间t4：k1、k2断开，k3、k4断开，电流为0，Z上电压为0,.,1.IGBT逆变电路

7、 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。,.,桥式晶闸管逆变电路,.,.,2桥式场效应管逆变电路,.,第三节 高频X线机的使用,一、组成及特点 主要部件有控制台，高压发生器和X线管。 特点：管电压波形稳定、曝光

8、时间短、患者剂量低、精度高；采用微处理器控制，大大提高了曝光的重复性，具有自诊断、报警、报错和自保护功能；故障时提供相应的错误代码，减少排错时间，使设备维修方便快捷。,.,二、技术参数 （1）三相电源：（38038）V （2）电源频率：（501）Hz （3）电源容量：55kVA （4）电源内阻：0.3 （5）接地保护电阻：4 （6）最高输出电压：150kV （7）输出最高管电压时的管电流：320mA （8）最大输出功率：100kV、50mAs（500mA，100ms）时大焦点最大输出功率为50kW。 （9）标称功率：100kV、50mAs（500mA，100ms）时大焦点最大输出功率为50kW

9、。150kV，50mAs（500mAs，100ms）时小焦点标称功率为15kW。,.,（10）最大管电流：500mA （11）X线管焦点尺寸：小焦点0.6mm0.6mm；大焦点1.2mm1.2mm （12）摄影管电压调节范围：40150kV，最小可调间隔不大于1kV （13）摄影管电流调节范围 1）小焦点：125mA；160mA；200mA；250mA；320mA；400mA；500mA，共7挡 2）大焦点：25mA；32mA；40mA；50mA；63mA；80mA；100mA，共7挡,.,（14）曝光时间选择：5ms；6.3ms；8ms；10ms；12.5ms；16ms；20ms；25ms；

10、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挡 （15）mAs选择：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；6

11、3mAs；80mAs；100mAs；125mAs；160mAs；200mAs；250mAs；320mAs；400mAs；500mAs，共31挡,.,三、操作面板按键功能介绍 1.方式选择键：主要包括普通摄影方式，摄影床自动曝光摄影方式，（AEC1）或立式摄影架自动曝光摄影方式（AEC2），器官程序摄影（APR）方式等 2.探测野选择键：AEC1或AEC2时，探测野分中间野、左右野、全野三种组合。 3.屏速选择键：AEC1或AEC2时，屏速有高、中、低三挡,.,4.密度选择键：AEC1或AEC2时，胶片密度的调整有-2、-1、0、+1、+2五档 5.曝光参数设定键：按下kV+、kV-、mA+、mA-、mAs+、mAs-、ms+、ms-键可增加或减少kV、mA、mAs、ms的设定值。 6.存储键：在器官程序摄影工作下，当设定的参数不能满足摄影要求时，通过操作kV、mA、mAs、ms等设置键，可修改相应设定值，按存储键，新设定的曝光参数被保存。,.,四、使用方法 1.普通摄影 （1）选择普通摄影方式 （2）按操作键（kV+、kV-、mA+、mA-、mAs+、mAs-、ms+、ms-键）设定预设值 （3）按手闸档，约1.8秒后听到蜂鸣器信号，按下手闸挡进行曝光 （4）曝光结束后松开手闸,.,2.器官程序摄