Камера рентгеновского экспонометра. Камера рентген экспонометра Садыр. Камера рентгеновского экспонометра. Устройство, принцип действия использование. Обслуживание и ремонт
 Скачать 0.96 Mb.
|
 Рисунок 2.3 – Рентгенодиагностичная трубка Назначением рентгеновской трубки является генерация рентгеновских лучей. По сути своей она является двухэлектродным электровакуумным прибором — диодом. Существуют разные конструкции рентгеновских трубок, но почти все они имеют типовую электронную схему. В классическом исполнении трубка представляет собой стеклянную колбу определённой формы, в которую впаяны металлические электроды: катод и анод. Катодом служит вольфрамовая спираль, подключённая к накальной цепи источника тока и заключённая в фокусирующее устройство, которое и формирует поток электронов. Анод выполняется из меди и делается достаточно массивным для обеспечения хорошего теплообмена. Та часть анода, которая обращена к катоду, имеет косой срез под острым углом 45° – 70°. В центре скошенного среза закрепляется вольфрамовая мишень с фокусным пятном анода, на которой происходит генерация рентгеновского излучения. Процесс генерации рентгеновского излучения. При включении тока накала спираль катода разогревается, при этом вокруг неё образуется облако свободных электронов; чем больше напряжение, тем выше температура нагрева, тем плотнее облако. При подаче на электроды трубки высокого напряжения — порядка десятков и сотен киловольт — проявляется свойство разноимённых зарядов притягиваться друг к другу. В результате отрицательно заряженные электроны с большой скоростью устремляются к положительному аноду. Чем выше анодное напряжение, тем больше скорость электронного пучка. Достигнув фокусного пятна, электроны резко тормозятся на нём, и их кинетическая энергия преобразуется в «лучи торможения», что и является рентгеновским излучением. На данное явление впервые обратил внимание немецкий учёный В. К. Рентген в результате эксперимента. Изобретение рентгена датируется 8 ноября 1895 года, когда В. К. Рентген, проводя опыты с катодной трубкой, случайно обнаружил таинственные лучи, которые он назвал X-лучами. В том же году им была создана первая в мире газовая трубка ионного типа. Впоследствии трубки, генерирующие X-лучи, и сами лучи назвали в честь учёного - рентгеновскими. К настоящему времени разработано большое количество видов рентгеновских трубок в соответствии с условиями их эксплуатации. Они различаются: по типу получения электронной эмиссии — с подогреваемым или холодным катодом; по типу излучения — непрерывное или импульсное; по способу охлаждения анода — воздушное, масляное, водяное; по типу анода — вращающийся или неподвижный; по конструкции баллона — стеклянные или металлокерамические; по размерам фокусного пятна и другим параметрам.  Рисунок 2.4 – Излучатель С52 SUPER фирмы IAE (Италия)  Рисунок 2.5 – Рентгеновская трубка X50 фирмы IAE (Италия). На рис. 2.5 приведена схема рентгеновской трубки X50. Диаметр анода – 90 мм, как и у трубки RTM 90. 2.2 Питающие устройства РДА Питающим устройством рентгенодиагностического аппарата ПУР называют совокупность технических средств для питания электрической энергией рентгеновской трубки. Основной особенностью, определяющей специфику питающего устройства рентгенодиагностического аппарата, является наличие в аппарате двух режимов работы просвечивания и снимков. Просвечивание требует длительного включения до нескольких минут при небольшой мощности трубки (250500 Вт). При снимках производится кратковременное включение трубки до значительной мощности, в современных стационарных аппаратах мощность питающего устройства достигает 100КВт. Выдержки времени при снимках составляют от тысячных долей секунды до нескольких секунд. Режим снимков предъявляет ряд специальных требований к расчету питающих устройств и требует введения схему питающего устройства ряда элементов, таких как система коммутации, система компенсации падения напряжение защита трубки от перегрузки и др. Кратковременное включение питающего устройства в режиме снимков выдвигает на первый план расчет его главных цели не по тепловым требованиям, как этого требует большинство электрических аппаратов, рассчитываемых на длительное включение, а на заданное падение напряжения на отдельных элементах главной цели. Кратковременность включения при снимках затрудняет регулирование параметров снимка (напряжения и тока трубки в момент снимка). В связи с этим возникает необходимость устанавливать параметры снимка заранее, учитывая ожидаемое падение напряжения от включения нагрузки, и компенсирование падение напряжения соответствующими техническими средствами. Отсюда же вытекают жесткие требования к свойствам коммутации и отсчета выдержки времени (реле времени). В настоящее время применяются системы предварительного расчета параметров снимка: Электромеханические регулируемые системой уставок. Электронные где применяется расчет параметров с помощью микропроцессоров. Пульт управления рентгеновским аппаратом: Пульт управления есть у всех рентген аппаратов. Устанавливают длительность экспозиции в секундах, силу тока мА, кВ, могут объединять силу тока и секунды в мАs. В современных рентгеновских аппаратах существует уникальная анатомическая программа с микропроцессорным управлением. После указания соответствующего органа, микропроцессор установит оптимальные параметры экспозиции, тем самым гарантируя 99% безошибочность снимка. Генераторное устройство: Генераторное устройство часть рентгеновского питающего устройства, служащая для получения и преобразования напряжения для питания катодной и анодной цепи рентгеновской трубки. В состав генераторного устройства входят: - высоковольтный (главный) трансформатор; - трансформаторы накала трубок и кенотронов; - кенотроны или полупроводниковые выпрямители; - переключатели рабочих мест; - трансформаторное масло; - металлический бак с заземляющим устройством. Главный трансформатор является электрическим прибором, преобразующим ток сетевого напряжения (110, 127, 220 и 380 В) в ток высокого напряжения (до 150 кВ). Генераторное устройство – это высоковольтный бак для преобразования сетевого напряжения с целью питания катодной и анодной цепей рентгеновской трубки и переключения при необходимости рабочих мест (излучателей). На рентгеновскую трубку подаётся анодное высокое и низкое напряжение накала катодов, то главную цепь условно разделяют на цепи низкого и высокого напряжения. Цепь низкого напряжения:сетевые предохранители, сетевой рубильник, включатель аппарата, сетевой корректор, автотрансформатор, корректор сетевого напряжения, первичная обмотка главного трансформатора, регулятор «кВ», первичная обмотка трансформатора накала, регулятор мА, реле времени, регулятор «с», главный корректор, включатель (педаль) рентгеноскопии, включатель (пусковая кнопка) рентгенографии. Цепь высокого напряжения: главный трансформатор, трансформатор накала, выпрямители, рентгеновская трубка. Устройство цепи низкого напряжения РПУ (его место в составе рентгеновского аппарата). На рентгеновскую трубку подаётся анодное высокое и низкое напряжение накала катодов, то главную цепь условно разделяют на цепи низкого и высокого напряжения. Цепь низкого напряжения:сетевые предохранители, сетевой рубильник, включатель аппарата, сетевой корректор, автотрансформатор, корректор сетевого напряжения, первичная обмотка главного трансформатора, регулятор «кВ», первичная обмотка трансформатора накала, регулятор мА, реле времени, регулятор «с», главный корректор, включатель (педаль) рентгеноскопии, включатель (пусковая кнопка) рентгенографии. Питающее устройство – это совокупность приборов и приспособлений обеспечивающих нормальную работу трубки Оно включает в себя генераторное устройство, пульт управления и сетевой щиток В свою очередь генераторное устройство состоит из высоковольтного трансформатора трансформаторов накала трубки и кенотронов, кенотронов или полупроводниковых выпрямителей ,переключателей рабочих мест и др. Высоковольтный (главный) трансформатор является прибором преобразующим ток сетевого напряжения (127 ,220,380В) в ток высокого напряжения (до 150 кВ). Включение и выключение напряжения осуществляются мощными тиристорами, работа которых должна быть синхронизирована с частотой питающей сети. Задача особенно усложнилась в связи с широким применением автоматических реле экспозиции, так как в этом случае переключение отпаек автотрансформатора и резисторов должно происходить в процессе экспозиции, а необходимость синхронизации работы тиристоров с сетью может приводить к большой погрешности в работе реле экспозиции (переоблучение фотоматериала).  Рисунок 2.6 – Двухполупериодная (однофазная мостовая) схема выпрямления: Uс – напряжение сети; Uрт – напряжение на трубке; Т – тиристорный контактор; В – выпрями тель; ГТ – главный трансформатор; РТ – рентгеновская трубка; Jo – интенсивность излучения, выходящего из излучателя; Jn – интенсивность излучения, прошедшего через объект исследования. Выбор напряжения на рентгеновской трубке зависит от коэффициента контрастности пленки. С изменением гаммы пленки напряжение на трубке следует соответственно изменять. Иначе говоря, величина напряжения на трубке и величина коэффициента контрастности пленки имеют обычную пропорциональную зависимость, что часто не учитывается в практических условиях. Предположим, что в двух коробках находится рентгеновская пленка с разными коэффициентами контрастности: в первой — 2,5, во второй — 2,0. Рентгеновские аппараты работают от электрической сети через трансформаторы с высоковольтной (анодной) и низковольтной (накальной) обмотками. Для преобразования переменного тока сети в постоянный в электрическую цепь рентгеновской трубки у многих аппаратов включают выпрямители – кенотроны. В зависимости от электрического напряжения, необходимого при просвечивании изделий, выпускают рентгеновские аппараты с различными электрическими схемами: без выпрямителей (рис. 2.6, а); полуволновые (кенотронные) — с одним или двумя кенотронами, включенными последовательно с трубкой (б, в); выполненные по схеме удваивания с одним кенотроном и двумя конденсаторами для повышения напряжения (г); выполненные по схеме удваивания Грейнахера с двумя кенотронами и двумя конденсаторами (д), а также по схеме удваивания Вилларда (е). Напряжение на рентгеновской трубке — 75 кв. При рентгенографии на неизменном напряжении качество снимков будет следующее: 1-й случай. Если на пленках из первой коробки изображение было нормальной контрастности, то на пленках из второй коробки оно будет малоконтрастным. 2-й случай. Если на пленках из второй коробки изображение было нормальной контрастности, то на пленках из первой коробки оно будет слишком контрастным. При изменении напряжения на рентгеновской трубке, связанном с изменением коэффициента контрастности рентгеновской пленки, следует менять экспозицию.  Рисунок 2.7 – Типовые электрические схемы рентгеновских аппаратов РТ — рентгеновская трубка; Тp — трансформатор; К - кенотрон; С - конденсатор; R — сопротивление Однако не исключены случаи, когда при понижении напряжения, связанном с уменьшением гаммы пленки, невозможно увеличить экспозицию (мала мощность рентгеновской трубки, мала мощность питающей электрической сети и др.). В таких случаях необходимо принимать все меры для сохранения контрастности изображения на рентгеновском снимке, а именно: особенно тщательно ограничивать в поперечнике рабочий пучок рентгеновых лучей до возможно меньших размеров, использовать рентгеновскую решетку, увеличивать расстояние фокус рентгеновской трубки — пленка и, главное, следить за качеством фотолабораторных работ. При выборе технических условий рентгенографии необходимо считаться с мощностью питающей электрической сети, так как работа на больших мощностях на рентгеновской трубке ограничивается величиной падения напряжения в сети. Падение напряжения в сети не должно превышать величины, указанной в паспорте рентгеновского аппарата. Если же падение напряжения будет больше допустимого значения, то рентгеновские снимки, произведенные при больших мощностях на рентгеновской трубке, будут недоэкспонированы. Включение высокого напряжения на рентгеновской трубке сопровождается падением напряжения в главной цепи рентгеновского аппарата, которое тем больше, чем больше величина анодного тока. Согласно ГОСТу рентгеновские аппараты должны нормально функционировать при изменении сетевого напряжения в пределах 10. Коррекция колебаний напряжения сети в аппаратах построенных по традиционным схемам УРП может быть выполнена с помощью отпаек обмотки автотрансформатора (рис. 2.7). При подключении аппарата к сети с двумя номиналами шаг отпайки выбирается таким, чтобы изменение напряжения было в пределах 3–5 наименьшего номинального напряжения сети. Недостатком такого способа является неодинаковый шаг коррекции при различных напряжениях сети. Этот недостаток устранен в схеме коррекции представленной на рис. 2.8. Коррекция напряжения сети по этой схеме осуществляется контактной щеткой, перемещающейся по вариаторной части обмотки автотрансформатора. Применяются как ручная, так и автоматическая коррекция.  Рисунок 2.8. – Схемы коррекции сетевого напряжения При работе УРП в режиме снимков с экспонометром длительность установки времени работы рентгеновской трубки заранее не известна. Поэтому, в целях защиты трубки от перегрузки в результате превышения допустимой длительности включения при данной установленной мощности, применяют режим падающей нагрузки. При работе в таком режиме напряжение на трубке фиксировано, а ток в процессе экспозиции уменьшается по определенному закону. Каждый тип рентгеновской трубки имеет определенную нагрузочную способность. Это зависимость допустимой мощности и энергии выделяемой на аноде трубки от времени включения, которая называется нагрузочной характеристикой. Нагрузочная характеристика для каждого типа трубки определяется экспериментально в процессе ее разработки исходя из конкретных требований к сроку службы. За срок службы трубки принимается такое количество включений в предельно допустимых режимах, за которые доза излучения уменьшается не более чем на 30. Это составляет от 5000 до 15000 включений. Если в процессе экспозиции снижать мощность трубки по закону, то температурный режим анода оказывается примерно эквивалентным по сроку службы паспортному значению, соответствующему работе трубки при неизменной мощностью. Эта зависимость мощности и реализуется в главной цепи аппарата в режиме падающей нагрузки. При этом напряжение на трубке сохраняется на постоянном уровне, а ток изменяется во время экспозиции пропорционально допустимой мощности. Коммутирующие устройства рентгеновских аппаратов состоят из силовых элементов включенных в главную цепь УРП, и схемы управления, задающей длительность включения силовых элементов. Силовые элементы выполняются в виде механических контакторов, электромагнитных контакторов, тиристоров и симисторов. В качестве схем управления применяются реле времени, реле миллиампер секунд, экспонометры или реле дозы. Коммутирующие устройства должны обеспечивать включение и отключение главной цепи без недопустимых бросков напряжения и тока. Каждая схема управления и коммутирующие элементы характеризуются собственным временем включения и временем отключения главной цепи. При рентгенодиагностических исследованиях, где скорости пере-мещения внутренних органов достигают иногда 50 см/с (движение крови по коронарным сосудам), требуются минимальные выдержки до 0,001 секунды. При использовании датчика обратной связи по излучению в виде автоматического реле экспозиции необходимо обеспечить максимально быстрого отключения нагрузки после получения сигнала от реле экспозиции, что оказывается особенно существенным при коротких выдержках, исчисляемых сотыми и тысячными долями секунды. Коммутируемые мощности в современных аппаратах достигают значений 150–200 кВт. При этом коэффициента мощности может меняться в весьма широких пределах (практически от чисто активной нагрузки при максимальной мощности до чисто индуктивной при минимальных значениях тока). Из выше изложенного следует, что коммутация главной цепи в рентгенодиагностических аппаратов является достаточно сложной технической задачей. Если к этому прибавить ненормальный режим работы кенотронов, то падение напряжения в главной цепи рентгеновского аппарата будет настолько велико, что рентгеновские снимки будут получаться со значительной недодержкой или вообще не получатся. Признаком недокала кенотронов является внезапная значительная недодержка рентгеновских снимков. При выборе экспозиции также следует считаться с формой кривой напряжения рентгеновского аппарата. В связи с различной рентгеновской отдачей, величина которой зависит от формы кривой напряжения рентгеновского аппарата, выдержка должна выбираться более длительной при работе на полуволновом аппарате и более короткой (вдвое) — на шестикенотронном и втрое — на 12-кенотронном. (Под рентгеновской отдачей понимается отношение мощности дозы излучения данного аппарата к мощности дозы идеального аппарата с постоянным напряжением, принимаемой за единицу). Для включения и отключения нагрузки (ламп накаливания, обмоток реле, электродвигателей и т.п.) зачастую используют тиристоры. Особенность этого вида полупроводниковых приборов и основное их отличие от транзисторов заключается в том, что они обладают двумя устойчивыми состояниями, без каких-либо промежуточных. Это состояние «включено», когда сопротивление полупроводникового прибора минимально, и состояние «выключено», когда сопротивление тиристора максимально. В идеале эти сопротивления приближаются к нулю или бесконечности. Для включения тиристора на его управляющий электрод достаточно хотя бы кратковременно подать управляющее напряжение. Отключить тиристор (запереть) можно кратковременным выключением питания тиристора, сменой полярности питающего напряжения либо уменьшением тока в нагрузке ниже тока удержания тиристора. Обычно включают и отключают тиристорные коммутаторы двумя кнопками. Значительно меньшее распространение получили однокнопочные схемы управления тиристорами. Схема однокнопочного управления тиристором: На рисунке 2.9 показана одна из простейших схем однокнопочного управления тиристорным коммутатором. В схеме (здесь и далее) используют кнопки без фиксации положения. В исходном состоянии нормально замкнутые контакты кнопки шунтируют цепь управления тиристором. Скорость заряда конденсатора определяется постоянной времени цепи R1C1. После того как кнопку отпустят, конденсатор С1 разряжается на управляющий электрод тиристора. Если напряжение на нем равно или превышает напряжение включения тиристора, тиристор отпирается. |