高频x线机(x光机)的定义和特点
工频x线机具有许多不可避免的弱点:1、体积与重量庞大;2、输出波形纹波系数大、x线剂量不稳定、软射线成为较多;3、曝光参数的准确性和重复性较差。为解决这些问题,将直流逆变技术引入x光机中,使高压发生器的工作电源由工频(50Hz或60Hz)提高到中、高频。采用这种技术的x线机称之为中、高频x线机。随着技术的发展,中频x射线机已逐步被高频x线机取代。
高频x线机的特点如下:
1、病人的皮肤剂量低:工频机特别是单相全波整流x光机,其高压变压器输出波形是脉动直流,波纹系数为100%,对成像没有任何帮助的软射线成分较多。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:连续线谱的x线,物质对其吸收不遵守指数规律,射线通过物质以后,不仅有光子数量的减少,而且还有光子能量的变化,成像质量较差。而单能窄束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。
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%。例如单相全波整流x线机,一个脉冲的持续时间为10ms,大于0.707倍峰值的持续时间约为5ms,而高频机
恒定直流曝光10ms的剂量就相当于单相全波直流x线机曝光20ms的剂量。如果曝光时间相同,高频机使用300mA提供的x线剂量与单相全波整流x线机500mA提供的x线剂量基本相同。
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。而工频机的kV则由自耦变压器调节,虽然在曝光前可以进行补偿,但一旦曝光开始,为防止碳轮移动产生电弧,同时由于曝光时间段,碳轮驱动系统的机械惯性跟不上电信号的变化,当电源电压波动或其他因素造成的管电压变化便无法控制,因此管电压实际值与预示值偏差较大。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实际值等于设定值。而工频机的mA调节电路则需要设置稳压电源,同时还需对空间电荷进行补偿,尽管采取了很多措施,mA实际值与设定值仍有较差误差。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,而工频机很难做到这一点。
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。采用高频技术的便携式和移动式x线机和x线输出剂量和线质上,在操作轻便灵活上,在对电源适应能力上,在安全与美观上,与工频机相比都具有无可比拟的优越性。
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。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。
信息来源:《医学影像设备学》第三版
高频x线机(x光机)的定义和特点
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