医学成像系统_综评目前携带式工业X射线机发展之趋势及应注意的几个问题.doc_大学文库

方面进行革新:以SF6气绝缘代替油绝缘,以铝壳体代替铁皮壳体:用单端接地, 使高压线包由三个(正、负高压及灯丝)变为一个;用逆变变频技术减少变压器体积、重量。以后理学也采用这一变革,国产机也相应变更,使定向300kV管头由 50多公斤降到了35-36公斤,这一局面维持了10年左右。九十年代开始, ANDREX及比利时ICM公司均先后进行了改革,他们首先从射线管上进行改革,都把棒状阳极X射线管作为改革方向,一方面使射线管更小另一方面由于射线发射窗口从气绝缘的筒体内移到筒体外,使射线防护用铅大为减少,使X射线机机头的重量大大降低,以300kV为例,原波涛的GFD306为 36公斤,而ICM的D3006仅29公斤,用铅量的下降是主要原因。国内多家生产企业也有这方面成功的例子,不一一列举,其次对变压器来说,目前主要是提高频率,可以用变频也可以用恒频,甚至通过倍压整流成为恒电位的系统,提高f, 可使铁芯体积重量下降,当然f↑也使损耗增大,使变压器发热更为突出,于是选择铁芯材料以降低铁损及提髙磁通密度就是必须考虑的因素,国内外多家厂商均对此作了研究,ICM更对变压器的散热冷却作了专门的研究和发展。在控制台方面,自从波涛公司将逆变技术引入X射线机以后,基本上主导了 Ⅹ射线机功率电路的设计,但当时采用的为可控硅SCR,使控制台重量在20公斤上下,长期未有变化,直到90年代中期,ICM, ANDREX, BALTEAU的改进型定向机均采用了晶闸管,用了IGBT、 MOSFET等器件作为逆变电源的功率器件,使电路简化、热损耗大大降低,继而使控制台重量大幅度下降,如ICM公司的 SITE-X系列控制台为14公斤,爬行器用的控制台CCU186仅4公斤,国产的控制台也降到7.5-12公斤,当然用铝合金代替钢板也是一个因子。穿透能力提高 X射线机的穿透能力与kV值密切相关,因为kV值影响了X射线的硬度。但电压的波形又决定了最硬射线在全部射线剂量中所占的比例,变频矩形脉冲存在占空比,这就使最大kV出现的时间在总的曝光时间中只占一部份,要提高在某 kV值下的剂量,可以增长mA,也可以缩小占空比,直到100%的恒电位。 ICM的SITE-X及 ANDREX的 SMART为例,前者用加大mA,为6,7,8mA,同时主要是延长曝光时间,通过对管端冷却系统的改造及对变压器冷却的改造,使次曝光时间可以提高,使暂载率达到100%,比起过去的50%暂载率有了很大提高

方面进行革新：以 SF6 气绝缘代替油绝缘，以铝壳体代替铁皮壳体；用单端接地，使高压线包由三个(正、负高压及灯丝)变为一个；用逆变变频技术减少变压器体积、重量。以后理学也采用这一变革，国产机也相应变更，使定向 300kV 管头由 50 多公斤降到了 35-36 公斤，这一局面维持了 10 年左右。九十年代开始，ANDREX 及比利时 ICM 公司均先后进行了改革，他们首先从射线管上进行改革，都把棒状阳极 X 射线管作为改革方向，一方面使射线管更小 ﹐另一方面由于射线发射窗口从气绝缘的筒体内移到筒体外，使射线防护用铅大为减少，使 X 射线机机头的重量大大降低﹐以 300kV 为例，原波涛的 GFD306 为 36 公斤，而 ICM 的 D3006 仅 29 公斤，用铅量的下降是主要原因。国内多家生产企业也有这方面成功的例子，不一一列举，其次对变压器来说,目前主要是提高频率，可以用变频也可以用恒频，甚至通过倍压整流成为恒电位的系统，提高ｆ，可使铁芯体积重量下降，当然ｆ↑也使损耗增大，使变压器发热更为突出，于是选择铁芯材料以降低铁损及提高磁通密度就是必须考虑的因素﹐国内外多家厂商均对此作了研究，ICM 更对变压器的散热冷却作了专门的研究和发展。在控制台方面﹐自从波涛公司将逆变技术引入 X 射线机以后，基本上主导了 X 射线机功率电路的设计，但当时采用的为可控硅 SCR，使控制台重量在 20 公斤上下，长期未有变化，直到 90 年代中期，ICM，ANDREX，BALTEAU 的改进型定向机均采用了晶闸管，用了 IGBT、MOSFET 等器件作为逆变电源的功率器件，使电路简化、热损耗大大降低，继而使控制台重量大幅度下降，如 ICM 公司的 SITE-X 系列控制台为 14 公斤，爬行器用的控制台 CCU186 仅 4 公斤，国产的控制台也降到 7.5-12 公斤，当然用铝合金代替钢板也是一个因子。二﹑穿透能力提高 X 射线机的穿透能力与 kV 值密切相关，因为 kV 值影响了 X 射线的硬度。但电压的波形又决定了最硬射线在全部射线剂量中所占的比例，变频矩形脉冲存在占空比，这就使最大 kV 出现的时间在总的曝光时间中只占一部份，要提高在某一 kV 值下的剂量，可以增长 mA，也可以缩小占空比，直到 100%的恒电位。以 ICM 的 SITE-X 及 ANDREX 的 SMART 为例，前者用加大 mA，为 6，7，8 mA，同时主要是延长曝光时间，通过对管端冷却系统的改造及对变压器冷却的改造，使一次曝光时间可以提高，使暂载率达到 100%，比起过去的 50%暂载率有了很大提高

通过一次曝光20-30%,同时提高kV值,发展320kV系列,350-360kV系列,如 320kV最大穿透69mmFe,后者则用倍压整流的方法形成直流高压,因此在相同的曝光时间内提高射线剂量率,提高穿透能力,但由于倍压整流方式功率不大,因此管电流在3nA以下,管子及高压电源的散热也是一个问题,持续工作时间推荐为10分钟,300kV的穿透能力在曝光时间为10分钟时可达60mmFe。在这方面进一步的突破则有赖于新的创新意识。三、可靠性高 X射线机的可靠性由三个因子组成,即X射线管、高压变压器、控制系统的可靠性组成。 X射线机的可靠性由X射线管的设计及工艺决定,保护可由机械保护及电器保护组成以IOM公司的SITE-X系列为例来进行分析,他们仍采用玻壳管,最长达10 万小时,金属陶瓷管及陶瓷管则发展历史较短,寿命提髙还有一段路程,从提供文字的参数看,陶瓷管的寿命提出为400小时,金属管为600小时,玻壳管为 l000小时,但普遍认为金陶管及陶瓷管机械性能好一些,因此改进管子结构是提高管子可靠性的主要途径。比利时ICM公司与列日大学合作,对X射线管作了改进设计,主要贡献为 A:改进管内电场分布,对300kV管子其管内场强最高为25kV/mm,较过去下降16%以上使管子可靠性有显著提高。 B:改进管子与管头的机械联接,提髙了抗震性能,从已进口的ICM设备看, 尚未发现因机械撞击或运输震动导致X射线管损坏的事例 C:在周向系列设备中全部采用锥靶管,这种管型在射线均匀度上制作难度较高,国产管一般均匀度达到0.4就不错,进口管较好的也只达到0.2,而ICM公司开发了新的专利,对X射线管的电子束进行控制,使均匀度≤0.1,并且用户在发现均匀度不良时,可自行调整,使周向机工作的可靠性大大提高,在电器保护方面,对X射线管实行自动训压(ICM的训压时间最长为60分钟),过电压过电流、欠电压、欠电流的保护,对X射线管由于冷却系统失灵造成温度过高的

通过一次曝光 20-30%，同时提高 kV 值，发展 320kV 系列，350-360kV 系列，如 320kV 最大穿透 69mmFe，后者则用倍压整流的方法形成直流高压，因此在相同的曝光时间内提高射线剂量率，提高穿透能力，但由于倍压整流方式功率不大，因此管电流在 3mA 以下，管子及高压电源的散热也是一个问题，持续工作时间推荐为 10 分钟， 300kV 的穿透能力在曝光时间为 10 分钟时可达 60mmFe。在这方面进一步的突破则有赖于新的创新意识。三﹑可靠性高 X 射线机的可靠性由三个因子组成，即 X 射线管、高压变压器、控制系统的可靠性组成。 X 射线机的可靠性由 X 射线管的设计及工艺决定，保护可由机械保护及电器保护组成。以 ICM 公司的 SITE-X 系列为例来进行分析，他们仍采用玻壳管，最长达 10 万小时，金属陶瓷管及陶瓷管则发展历史较短，寿命提高还有一段路程，从提供文字的参数看﹐陶瓷管的寿命提出为 400 小时，金属管为 600 小时，玻壳管为 1000 小时，但普遍认为金陶管及陶瓷管机械性能好一些，因此改进管子结构是提高管子可靠性的主要途径。比利时 ICM 公司与列日大学合作，对 X 射线管作了改进设计，主要贡献为 A：改进管内电场分布，对 300kV 管子其管内场强最高为 25kV／mm，较过去下降 16%以上，使管子可靠性有显著提高。 B：改进管子与管头的机械联接，提高了抗震性能，从已进口的 ICM 设备看，尚未发现因机械撞击或运输震动导致 X 射线管损坏的事例。 C：在周向系列设备中全部采用锥靶管，这种管型在射线均匀度上制作难度较高，国产管一般均匀度达到 0.4 就不错，进口管较好的也只达到 0.2，而 ICM 公司开发了新的专利，对 X 射线管的电子束进行控制，使均匀度≤0.1，并且用户在发现均匀度不良时，可自行调整﹐使周向机工作的可靠性大大提高，在电器保护方面，对 X 射线管实行自动训压(ICM 的训压时间最长为 60 分钟)，过电压、过电流、欠电压、欠电流的保护，对 X 射线管由于冷却系统失灵造成温度过高的

温度保护,对SF6气压太低使SF6气体绝缘性能下降的气压过低保护,这些全面组成对X射线管的保护网,提高了可靠性高压变压器,特别是其中的高压线圈也是历来X射线机中易损坏的部件,各生产企业均在这方面下了很大功夫,主要在变压器的结构、线圈的绕制工艺,处理方法,质量控制手段上下工夫,这方面各企业均作为企业的机密来对待,但从评价上则可以用变压器部份的故障率大小来衡量,一个好的企业这部份的故障率占产品总量的比例在5%以内。控制台的可靠性包含二层意思,一是整个系统的可靠性,这方面各企业都化了不少功夫来改进,主要的是完整的保护系统保证X射线管和高压变压器稳定工作,不易损坏,如采用自动训压,气压保护、温度保护、过压、欠压、欠流等保护,扩大适用电压的范围,采取抗击浪涌电压的措施,在低电压时自动调整功率的措施等等,特别采用微处理器控制以后,通过软件编制使这些功能的实现变的容易了,从而国际一流的生产企业如 I CM ANDREX等都采用了微处理器菜单检索自动训压、自诊断等,使系统的可靠性有了较大提高,第二是控制台本身工作的可靠性,包括机械可靠性与电气可靠性,机械可靠性指印板固定的抗震性能,密封程度,耐气候性,指示仪表等的不易损坏,电气可靠性则是电路工作的稳定性, 元器件的可靠性等,ICM公司的控制台密封性好,耐气候性形成封闭自冷却的系统,但在印板固定上已作过二次改进,目前已很少发现在强烈震动时印板脱落的情况,在电气可靠性上一般企业往往早期产品故障较多,特别是在元器件可靠性上较差,但ICM采用了自诊断系统,微处理器经常及时分析各监测点的信息, 但出现故障,能较快发现故障点,可及时排除故障,同时在操作上力求简化,使操作人员只要按一按钮,即可完成曝光拍片的操作,这就大大减轻了误操作的可能,提髙了可靠性,电气可靠性受外部环境影响较大如电压变动、外部电压突变的入侵,电源接插的错误,环境温度的变化(高温及低温)这些都会影响电气可靠性,因此电气可靠性是控制电路中各企业的一个难题,但在各企业的努力下,特别是采用微处理器及组件集成程度的提高,可靠性比过去有了提高四、使用方便使用微处理器及各种存贮组件,使目前的X射线机在使用方便上提高了一大步,由于采用薄膜开关控制,使用键盘操作与荧光数码显示或液晶显示,这都使

温度保护，对 SF6 气压太低使 SF6 气体绝缘性能下降的气压过低保护，这些全面组成对 X 射线管的保护网，提高了可靠性。高压变压器，特别是其中的高压线圈也是历来 X 射线机中易损坏的部件，各生产企业均在这方面下了很大功夫，主要在变压器的结构、线圈的绕制工艺，处理方法，质量控制手段上下工夫，这方面各企业均作为企业的机密来对待，但从评价上则可以用变压器部份的故障率大小来衡量，一个好的企业这部份的故障率占产品总量的比例在 5%以内。控制台的可靠性包含二层意思，一是整个系统的可靠性，这方面各企业都化了不少功夫来改进，主要的是完整的保护系统保证 X 射线管和高压变压器稳定工作，不易损坏，如采用自动训压，气压保护、温度保护、过压、欠压、欠流等保护﹐扩大适用电压的范围，采取抗击浪涌电压的措施，在低电压时自动调整功率的措施等等，特别采用微处理器控制以后，通过软件编制使这些功能的实现变的容易了，从而国际一流的生产企业如 ICM、ANDREX 等都采用了微处理器菜单检索、自动训压、自诊断等，使系统的可靠性有了较大提高，第二是控制台本身工作的可靠性，包括机械可靠性与电气可靠性，机械可靠性指印板固定的抗震性能，密封程度，耐气候性，指示仪表等的不易损坏，电气可靠性则是电路工作的稳定性，元器件的可靠性等，ICM 公司的控制台密封性好，耐气候性形成封闭自冷却的系统，但在印板固定上已作过二次改进，目前已很少发现在强烈震动时印板脱落的情况，在电气可靠性上一般企业往往早期产品故障较多，特别是在元器件可靠性上较差，但 ICM 采用了自诊断系统，微处理器经常及时分析各监测点的信息，一但出现故障，能较快发现故障点，可及时排除故障，同时在操作上力求简化，使操作人员只要按一按钮，即可完成曝光拍片的操作，这就大大减轻了误操作的可能，提高了可靠性，电气可靠性受外部环境影响较大如电压变动、外部电压突变的入侵，电源接插的错误，环境温度的变化(高温及低温)这些都会影响电气可靠性，因此电气可靠性是控制电路中各企业的一个难题，但在各企业的努力下，特别是采用微处理器及组件集成程度的提高，可靠性比过去有了提高。四﹑使用方便使用微处理器及各种存贮组件，使目前的 X 射线机在使用方便上提高了一大步，由于采用薄膜开关控制，使用键盘操作与荧光数码显示或液晶显示，这都使