第五章：高频X线机

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1、第五章第五章高频高频X X线机线机学习目标学习目标l1.1.掌握高频掌握高频X X线机的工作原理和各电路的基本结构。线机的工作原理和各电路的基本结构。l2.2.熟悉高频线机各电路的工作程序和分析方法。熟悉高频线机各电路的工作程序和分析方法。第一节第一节 概述概述l工频工频X X线机的缺点线机的缺点l1.1.体积与重量庞大体积与重量庞大l2.2.高压波形脉动率高，高压波形脉动率高，X X线计量不稳定，软射线成分较多。线计量不稳定，软射线成分较多。l3.3.曝光参量的准确性和重复性较差。曝光参量的准确性和重复性较差。l一、高频一、高频X X线机主要特点线机主要特点l 1 1、病人的皮肤剂量低：高频

2、机高压发生器输出、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，波纹系数波形近似于恒定直流，脉动率非常低，波纹系数 5%5%，输出，输出x x线的能量单一性大大提高，病人的皮线的能量单一性大大提高，病人的皮肤剂量大为降低。肤剂量大为降低。l2 2、成像质量高：单能窄束、成像质量高：单能窄束x x线，物质对其吸收遵守线，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少，没有光子能量的变化，这对于提高成像质量十分有利。分有利。l 3 3、 输出剂量大：因高频机属恒定直流曝

3、光，故输出剂量大：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，高频机的在胶片获得同样黑化度的情况下，高频机的mAsmAs值值是工频机的是工频机的60%60%。l 4 4、实时控制：曝光过程中可对、实时控制：曝光过程中可对kVkV和和mAmA进行实时控进行实时控制。高频机的制。高频机的kVkV通常由直流逆变器输出脉冲的频率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来调节，逆变器输出频率不仅受kVkV设定值控制，同设定值控制，同时还受时还受kVkV检测信号控制，在曝光过程中，输出频率检测信号控制，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可根据检

4、测信号与设定值比较的结果进行迅速的跟踪调整，以确保踪调整，以确保kVkV实际值等于设定值。实际值等于设定值。l另外，高频机的另外，高频机的mAmA通常由直流逆变器输出脉冲的宽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度来调节，逆变器输出脉宽不仅受mAmA设定值控制，设定值控制，同时还受灯丝加热或同时还受灯丝加热或mAmA检测信号控制，在曝光过程检测信号控制，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，以确保进行迅速的跟踪调整，以确保mAmA实际值等于设定值。实际值等于设定值。l实时控制还可使高频实时控制还

5、可使高频x x线机曝光书的重复性大大提线机曝光书的重复性大大提高。不论影像高。不论影像kVkV和和mAmA的因素有多少，只要其变化幅的因素有多少，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以保持基本一致l5 5、高压变压器的体积小、重量轻：根据变压器的工作原理，、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：电源频率之间的关系为：l NS=E/4.44fB NS=E/4.44fBl 公式中：公式中：

6、N N为初级匝数；为初级匝数；S S为铁芯截面积；为铁芯截面积；E E为初级电压；为初级电压；f f是工作频率；是工作频率；B B为磁感应强度。由于为磁感应强度。由于f f越大，越大，NANA就越小，因就越小，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多，这一优点对生产便携式和移动式x x线机非常有利。线机非常有利。l 6 6、可实现超短时曝光：、可实现超短时曝光：x x线机超短时曝光取决于线机超短时曝光取决于高压波形的上升沿。因高频机高压波形上升沿很陡，高压波形的上升沿。因高频机高压波形上升沿很陡，一

7、般是十几至几十微秒，故最短曝光时间可达一般是十几至几十微秒，故最短曝光时间可达1ms1ms。工频机的高压波形按正弦波形变化，上升沿缓慢。工频机的高压波形按正弦波形变化，上升沿缓慢。例如单相全波整流例如单相全波整流x x线机，管电压波形一个周期是线机，管电压波形一个周期是10ms10ms，因有效曝光电压只占，因有效曝光电压只占5ms5ms，故工频机最短曝，故工频机最短曝光时间至少要大于光时间至少要大于3ms3ms。l7 7、 便于智能化：高频机使用单片机对整机进行便于智能化：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，单控制和管理，这和工频机相比有着显著的不同，单片机的应

8、用将高频机的各种性能提高到一个崭新的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，这些都是为控制、数据存储、自动处理等，这些都是为x x线机线机的数字化和智能化创造了必要条件。的数字化和智能化创造了必要条件。 高频X线机传统工频X线机外形尺寸小很大稳定性随调、稳定预调、不稳定有效成分高低成像质量高低皮肤剂量中大环境污染低高重复性0.020.05最短曝光时间0.001秒0.02秒l二、工作原理二、工作原理l5050赫兹交流电源经过二极管整流、电容器平滑为恒赫兹交流电源经过二极管整流、

9、电容器平滑为恒定直流电压后，经过逆变器转换成具有一定频率的定直流电压后，经过逆变器转换成具有一定频率的方波电压，该方波电压经变压器升压，再经整流、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，施加于滤波，变为平滑的直流高压后，施加于X X线管两端。线管两端。l与此同时，采样电路对管电压进行采样，并将采样与此同时，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，直逆变器

10、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，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。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。同理，对管电流也采用同样的方法进行调节与控制。第二节第二节 直流逆变电源直流逆变电源l也称高频电源，是高频也称高频电源，是高频X X线机的重要组成部分，是线机的重要组成部分，是区别于工频区别于工频X X线机的标示性电路，主要由直流电源，线机的标

11、示性电路，主要由直流电源，直流逆变和逆变控制三部分构成。直流逆变和逆变控制三部分构成。l一、直流电源一、直流电源l小型高频小型高频X X线机可直接用蓄电池供电，或由线机可直接用蓄电池供电，或由220V220V单单相交流电整流转换为直流电源相交流电整流转换为直流电源l15kV15kV以下高频以下高频X X线机一般使用线机一般使用220V220V单相交流电经桥单相交流电经桥式整流或倍压整流后转换成直流电源式整流或倍压整流后转换成直流电源l15kV15kV以上的高频以上的高频X X线机多采用线机多采用380V380V三相交流电源，三相交流电源，经三相桥式整流，滤波后转换成直流电源经三相桥式整流，滤波