CT基本原理与应用：CT扫描机X线发生系统.pptx

CT扫描机X线发生系统X线发生系统框图X-CT是以X射线作为信号源，通过计算机重建获得断层图像的影像设备。X线发生系统框图X线发生原理：灯丝加热发射电子，在阴阳两极高压电场作用下被加速，形成高速电子流，高速电子流撞击障碍物（阳极靶），产生X线。原理如下图高压发生器X射线球管X射线电源X线控制**：调节控制Kvp、mA高压发生器作用提供X射线球管灯丝的加热电流，即mA；提供X射线球管阴阳两极的高压，即kVp；种类工频高压发生器：50Hz高频高压发生器：几K ～几百KHz工频高压发生器结构组成高压变压器：升压比在1:500左右；次级匝数在数万到数十万之间；灯丝变压器：降压变压器，次级输出电流为最大mA；高压整流器：将高压交流电整流为高压直流电，供给球管高压（即kVp），一般为三相十二波整流；高压交换闸：用于切换焦点或球管；高压插座：用于外接高压电缆；绝缘油：充满整个箱体，用于高压绝缘和散热；高压变压器次级有两组绕组，通常中心店接地，以降低绝缘强度要求。（见右图）工频高压发生器应用工频高压发生器体积庞大，重量很重，通常重达1吨以上；安置在扫描机架外；通过高压电缆与扫描机架内的CT球管相连应用在传统轴扫CT螺旋CT的技术基础滑环技术（东芝专利技术）高压发生器内置于机架内高压发生器小型化：固态高频高压发生器高压变压的次级匝数与电源频率成反比，所以采用高频电源时，可使变压器匝数减少，而不影响功率使用几十KHz电源，理论上可使体积和重量减少数十倍固态高频高压发生器原理图高频逆变器组成工频电源：50Hz；380V；整流电路模块（rectification）：将工频电源整流为直流电，并进行升压处理，作为高压逆变器（Inverter）的电源；高频逆变器（Inverter）：将直流电压逆变成高频交流电压，供给高压变压器（HV Transformer）；高压变压器（HV Transformer）：升压处理，形成高压交流电；高压整流器模块（rectification）：将高压交流电整流为高压直流电（即kVp），供给CT球管阴阳两极。固体高频高压发生器优势体积小，可内置于扫描机架内；电压脉动性好，产生X线单色化程度高；通过提高逆变频率，可提高输出功率，同时不增加体积和重量。X射线球管X线球管作用：CT扫描机中产生X射线的终端器件，其基本作用是将电能转化为X射线。99%转化为阳极热，只有1%转化为X射线。基本结构阴极：主要是钨灯丝阳极：阳极靶（铼钨合金靶）玻璃壳或金属壳：支撑、提供真空环境种类固定阳极X射线管旋转阳极X射线管固定阳极X线管结构：灯丝、阳极、玻璃壳固定阳极：高速电子撞击的是一小的区域（实际焦点）：见下图阳极柱（紫铜）很粗，有利于热传导特点X射线输出小散热快主要应用于透视等小输出连续负载旋转阳极X线球管结构：灯丝、阳极、玻璃壳旋转阳极：高速电子撞击在高速旋转的靶面上，撞击的轨迹为环带。特点瞬时负载功率大，最高可达150KW焦点小，有利于提高图像质量工作原理阳极靶面（1）在阳极启动装置（2）作用下高速旋转；灯丝加热发射电子（4），在KV作用下，被加速成高速电子流（3），撞击阳极靶面（1），产生X射线（5），从窗口发出。灯丝：加热到2400K时发射X射线灯丝线性排列，为线焦点数量为2-3个灯丝加热电流即为管电流mA加热电流调节即为mA调节旋转阳极阳极靶面直径：20cm（2）旋转阳极马达-定子、转子绕组（3）阳极柱：很细，传导的热量可忽略转速n=60Xf（转/分）高速电子撞击的轨迹为一环带，见右下图。312旋转阳极X线球管焦点Q实际焦点：电子流轰击的实际面积S=aXb有效焦点：实际焦点在X线投照方向上的投影。与实际焦点关系： 有效焦点=实际焦点XsinQ阳极倾角：阳极靶面与X线投照方向的夹角（Q）ab旋转阳极X线管功率影响因素阳极靶面直径：正比关系焦点尺寸：正比关系阳极倾角：反比关系阳极转速：与平方根成正比旋转阳极X线球管参数球管阳极靶面热容量：决定瞬时负载能力，单位为MHU，球管热容量越大，X线输出能力越强；最大散热率：散热速度指标，对连续负载有较大意义。一般直冷热传导效率优于热辐射。单位为KHU/min或MHU/min；焦点尺寸：一般指有效焦点尺寸，单位为mm2KV：阴阳两极高压，决定X射线的穿透能力；最大mA：灯丝加热电流，决定单位时间的X线数量最长曝光时间S：在一定KV和mA下所允许的最长曝光时间东芝Megacool液态金属球管东芝专利X线球管 MegaCool球管热容量：7.5MHU阳极散热率：1386kHU/min管电流输出：10-580mA抗离心力能力：30G集多项专利于一身1）阳极接地；2）双轴支撑；3）微孔循环散热；4）纯焦点技术；5）光栅吸收电子。