第二篇医用诊断 x 线设备

Medical Image Engineering

第二篇医用诊断第二篇医用诊断 XX 线设备线设备

医学影像工程

王艳2014. 2


第二篇医用诊断第二篇医用诊断 XX 线设备线设备

第一章诊断用第一章诊断用 XX 线机简介线机简介第二章诊断用第二章诊断用 XX 线管线管第三章高压发生装置第三章高压发生装置第四章第四章 XX 线机主机单元电路分析线机主机单元电路分析第五章三相全波整流第五章三相全波整流 XX 线机线机第六章医用第六章医用 XX 线电视系统线电视系统第七章数字第七章数字 XX 线设备线设备


第四章第四章 XX 射线机主机单元电路分析射线机主机单元电路分析

第一节概述一、对电路的基本要求 • 1 ．管电流可控制• 2 ．电压可控制• 3 ．曝光时间可控制二、基本电路

X 线机电路一般应由下列单元构成。• 1 ．电源电路为 X 线机控制台内的自耦变压器输送

电能的电路。• 2 ． X 线管灯丝加热电路为 X 线管灯丝输送加热电

源的电路。



• 3 ．高压发生电路将自耦变压器供给的低电压转化为高电压输送到 X 线管两极的电路。

• 4 ．控制电路控制 X 线发生和停止，以及与此相关的各种电路所构成的系统。• 5 ． X 线应用设备的电路各种 X 线应用设备的电路。

• 大型 X 线机主机电路中还有各式各样的保护电路。

X线机的电路构成方框图


第二节电源电路第二节电源电路

是给自耦变压器供电的电路，是机器的总电源。

一 . 简单的电源电路电源电路 ZU2①→0V→Bl→220V →Kl→RD→ZU2②

电压表电路 0V→V→220V

F30型 X线机电源电路



二、可变输入电压的电源电路供 X 线机的电源电压，既可采用 220V ，又可采用 380V 。

F30-Ⅱ D型 X 线机电源电路


三、双三、双““通通””、双、双““断断””按钮的电源电路按钮的电源电路一机双管式 X 线机，工作人员在诊视床床边进行透视、点片摄影或在控制台旁边进行一般摄影时均能“通”、“断”

电源的电路。 L1→002 →RD1 →004→035 →AN1 →031 →AN4 →AN2 →033 →DC→001 →L0 DC 激励 ,触点合上且自锁 , 实现电源通。按下 AN2或AN4,DC 失电 ,电源断。

KFⅡ-200型 X 线机电源电路


四、电源电压自动调整电路四、电源电压自动调整电路

• 50kW 的大功率 X 线机趋向于采用三相自耦变压器供电且电源电压自动调整。

电源电压自动调整电路的构成方框图



L1 L2 L3 三相线电压→整流滤波→ R8-01 调节 → M1-02②和③的

基准电压 LSV 相比 , 若绝对值 LPV＜ LSV, 输出为负 , →R11-02

→晶体管 Q1-02 导通→继电器 K-LU 工作→双向晶闸管 D2-04 触发导通。



L100→ D2-04 KA →LU →L-DM →L0 电机得电正转→ → CM →L-DM

碳轮在自耦端面上滑行 , 电压↑直至 LPV=LSV ，自耦输出电压符合机组设计的额定值。此时 M1-02 无输出 , 电机停转。

反之亦然。实现电源电压的自动调整。

执行电路


第三节高压初级电路第三节高压初级电路• 指由自耦变压器输出线圈至高压变压器初级线圈

所构成的回路。• 一 . 管电压调节• 调节管电压就能有效地控制 X 线的质 , 它是根据变压器的

工作原理进行的 :

• 这里高压变压器初级绕组匝数为 N1 ，初级电压为 U1 ，次级绕组匝数为 N2 ，次级电压为 U2 。

• 三种基本调节方法：① N1 、N2 不变，调 U1 ； ②N2 、U1 不变，调 N1 ； ③N1 、U1 不变，调 N2 。

11

22 U

N

NU


第三节高压初级电路第三节高压初级电路

• 调高压初级电压 U1• 通过改变自耦变压器对高压变压器的供电电压来实

现的。这是 X 线机中最常用的调节管电压的方法。

• 1 ．抽头分档式小型 X 线机多采用抽头分档式调节法。

• 2 ．滑轮连续式大、中型 X 线机为得到连续可调的管电压，广泛采用滑轮连续式调节法。


调高压初级调高压初级电压电压 UU11

KB-400型 X 线机高压初级电路


滑轮连续式管滑轮连续式管电压调节法电压调节法



• 调高压初级匝数 N1• 采用数控电路对高压变压器初级线圈匝数进行选

择，以达到管电压调节的目的。• 调高压初级电压、电流波形或频率 • 通过改变串联在高压初级电路上的主晶闸管的导

通角来调节管电压；在中频 X 线机中，通过改变高压初级电流的占空比或频率来调节 X 线管的管电压。


第三节高压初级电路第三节高压初级电路调高压次级

方法一般是在高压次级电路中串接高压调整管，通过改变调整管上的管压降就可改变 X 线管的管电压。

高压次级调节法



二、管电压控制接触器控制高压初级电路• 初级至自耦之间，由一组以

上的接触器触点，控制高压初级电路“接通”或“断开”。

• 操作简便，实用可靠，为大多数 X 线机所采用。

• 高压初级电路瞬间串接一个阻值小的电阻，降低了高压变压器初级电压，以此克服过电压，此电阻称为防突波电阻。

接触器控制的高压初级电路


用晶闸管控制高压初级电路用晶闸管控制高压初级电路

• 特点 :• 完全避免了电弧放电，

且控制敏捷，无噪声、电路压降低，并能在每秒 200 次的范围内与其它控制电路协调地工作。

• 零相位合闸电路• 优点 : • 防止高压元器件因承受

过电压而击穿 ; • 提高曝光时间的准确性。

晶闸管控制的高压初级电路


用晶闸管控制高压初级电路用晶闸管控制高压初级电路

• 一个与触发电路协调的 RC移相电子开关电路，才能满足上述系列性能要求

晶闸管控制的高压初级电路构成方框图


初、次级配合控制与三极初、次级配合控制与三极 XX 线管控制线管控制 • 基本原理：• 高压初级电路上串接高压预上闸接触器的控制接点，在高压次级的正、负端各串接一只高压调整管。

• 曝光手闸按下时，高压预上闸接触器先工作 ,产生直流高压 . 只有当调整管的栅控电位到达失控电位时，高压才能加到 X 线管两端， X 线产生完全避免了高压初级电路的电弧放电。高压调整管除具有开关管的作用外，还具有使 kV 波形平稳的稳压调整作用。


三、管电压预示与管电压补偿电路三、管电压预示与管电压补偿电路

• 管电压的变化对 X 线胶片成像的对比度与密度影响很大，其准确测量和指示是十分重要。对比度取决于 kV 值，密度主要取决于 mAs 值。

• ( 一 ) 管电压预示 • 一般采取间接测量的方法 : 即先测量高压初级电压，然后

根据高压变压器的变压比，计算出高压次级电压，从而间接地得到 kV 值。

• 1 ．刻度盘预示法 :将次级电压值 (kV值 ) 直接标在控制台面板上的管电压调节器刻度盘上。

• 2 ．电压表预示法将这些 kV 值标在交流电压表的表盘上。


三、管电压预示与管电压补偿电路三、管电压预示与管电压补偿电路

管电压补偿• X 线管两端的实际管电压随管电流的变化而变化 , 电路中

将产生电压降 , 实际值小于指示值。为此 ,需进行管电压补偿。

• 基本原理 : 按不同管电流预先增加高压 ,变压器初级电压补偿的 kV 值正好等于负载时降落的 kV 值。

• 曲线的变化是向右平移且斜率下降。

管电压与高压初级空载电压的关系


电阻式管电压补偿电路电阻式管电压补偿电路

平移补偿 ; 斜率补偿 ;初级电压越高， kV 表读数越大； mA 选择器选择的管电流越大， kV 表串人的电阻就越大，指示的数值就越低。

电阻式 kV补偿电路


变压器式管电压补偿电路变压器式管电压补偿电路

B2 变压器用作平移补偿 ,

B3 变压器用作斜率补偿。

F99-Ⅲ AT型 X 线机 kV补偿电路


第四节第四节 XX 线管灯丝加热电路线管灯丝加热电路

提供加热电源的电路，通过此电路，可实现管电流的调节，因此又称为 mA 调节电路。灯丝加热电压 Uf↑→ 灯丝温度↑→灯丝发射的电子数量↑→ 管电流 Ia↑→X 线量↑管电流的调节可通过改变灯丝变压器初级电压来实现。

三钮制控制 X 线机灯丝加热电路的结构模式


XX 线管灯丝加热电路线管灯丝加热电路

一 . 谐振式磁饱和稳压器磁饱和 : 磁场强度增长 , 磁感应强度几乎不再增加的现象。• 磁饱和稳压器原理 :当次级铁心内磁通达到饱和点时 , 初级电压再增加，因次级铁心内磁通基本不变，于是次级线圈所产生的输出电压也就基本不变了，起到了稳压的作用。

简单的磁饱和稳压器磁化曲线


XX 线管灯丝加热电路线管灯丝加热电路谐振式磁饱和稳压器谐振时电容C 与电感 L2 中的电流在任一瞬间大小相等而方

向相反，谐振电流只环绕于 L2、 C 回路。优点 :谐振回路内电流无限大，使磁性铁心很快饱和 ; 阻抗视可为无限大 , 减少了电源的供电功率，提高了稳压器的效率。

谐振式磁饱和稳压器



二、空间电荷补偿器采用改变灯丝加热电压的办法来补偿管电压对管电流造成

的影响。

流程表示 : U0↑→ 空间电荷补偿使 Ia ↑

→ 空间电荷补偿使Uf↓

→Ia ↓→I0不变

X 线管灯丝加热特性



线性补偿采用空间电荷补偿变压器进行线性补偿。初级接在高压初级电路，次级输出与稳压变压器的次级输电压反相串联，使灯丝加热电压随管电压上升而降低。

X 线管灯丝加热特性

有多个抽头与mA 选择器联动来改变补偿电压



普通的小容量X 线管来讲，这种线性补偿方法效果较好。管电压接近于高压发生器的最高电压输出时，只用线性补偿是不够的。

X 线管空间电荷补偿前后比较变压器式空间电荷补偿电路



非线性补偿因线性补偿范围比较狭窄，故采用非线性电路进行补偿非常必要。

大容量 X 线管 mA特性大容量 X 线管空间电荷线性补偿特性



XHDl50B-10型 X 线机的空间电荷补偿电路。

XHD150B-10型 X 线机空间电荷补偿电路



XHDl50B-10型 X 线机的空间电荷补偿电路。

大容量 X 线管 mA经非线性补偿曲线


三、三、 XX 线管灯丝加热电路举例线管灯丝加热电路举例

小焦透视 mA 调节电路 :

WY( 公 )→202→203→R5→204→Wl→205→Z

→211→B2→221→WC闭 →222→F1→B5→F0→223→WY(出 ) 。小焦摄影 mA 调节电路：稳压器 WY(公 )

→202→203→206→Z(25mA位 ) →212→B2→221→WC( 常闭 ) →222→Fl→B5→F0→

223→WY(出 ) 。


三、三、 XX 线管灯丝加热电路举例线管灯丝加热电路举例

大焦mA 调节电路 ( 摄影 ):

WY(公 ) → 202 → 203 →

R5一 100mA ： → 208→Z→214→B2→224→F2→B4一 Fo→→223一WY(出 ) 。点片摄影 mA 调节电路 :( 继电器 WC 工作 )WY(公 )

→202→203→R5→208→228→WC( 常开 ) →229→214→B2→224→F2→B4→F0→223→

WY(出 ) 。


F30-Ⅱ DF30-Ⅱ D型型 XX 线机灯丝加热电路线机灯丝加热电路

工作原理 :

透视 mA 调节电路：B11( 公 ) →F0→B3→F1→R7→R6→R3→JC2( 常闭 ) →JC4( 常闭 ) →Bll

( 出 ) 。


F30-Ⅱ DF30-Ⅱ D型型 XX 线机灯丝加热电路线机灯丝加热电路工作原理 :小焦点 30mA 摄影 mA 调节电路： B11( 公 ) →F0→B3→Fl→R7→30mA→XKl-300→B10→

JC2( 常开 )→B11( 出 ) 。大焦点 50～ 200mA 摄影 mA 调节电路： B11( 公 ) →F0→B4→F2→R8(50 ～ 200mA) →XK1-300 →B10→JC2

( 常开 ) →B11( 出 )

点片摄影 mA 调节电路： B11( 公 ) →F0→B4→F2→R8(50～ 200mA)一 XK1-300→B10→JC4( 常开 )

→B11(出 ) 。


第五节高压次级电路第五节高压次级电路指由高压变压器次级线圈至 X 线管两极所构成的回路。• 设有将交流高压整流 ; 管电流测量电路和高压交换闸电路等。

一．单相全波整流高压次级电路高压整流电路 : 在高压交流电的任一半周， X 线管都有电流通过，都能产生 X 线。

单相全波桥式高压整流电路及波形


第五节高压次级电路第五节高压次级电路电流测量电路流过高压变压器次级中性点的电流仍为交流电 ; 电容电流对透视mA 影响很大 , 且随管电压而变 , 要整流和补偿后才能测量。

单相全波桥式高压整流 mA测量电路


一般采用变压器补偿法。在高压变压器次级上附加一个独立的补偿小绕组 ,其输出两端并联一只电位器 R ，

变压器式电容电流补偿电路

作为分压器。 R 上的分压经过二极管D5 整流后，形成补偿电流，它与管电流方向相反，加于mA 表量程回路。可很好地起到电容电流补偿作用。

G8 是充气二极管 ,测理量电路断开时放电 , 以保证人身安全。


三相全波整流高压次级电路三相全波整流高压次级电路

对影像诊断的要求 : 功率大、曝光时间短、图像质量好。必须提高高压发生装置的输出功率并改善 kV 的波形。

• 三相多波整流高压次级电路与单相全波桥式比较的优点：• 脉动率小 ( 六波 13.4％，十二波 3.4％ ) ，有效抑制软射

线。• 曝光最短时限可达 3ms 。• 分布在焦点轨迹全周的负载是均匀的。• X 线输出量是单相全波桥式的 1.5倍 ( 六波 ) ～ 2 倍 ( 十

二波 ) 。• 负载由三相电源平均分担对电源电阻的要求可适当放宽。


三相六波桥式整流高三相六波桥式整流高压次级电路压次级电路

高压整流原理：

t1～ t2 时间内电流由 :a 相→ D1→X 线管→ D6→b 相t2～ t3 时间内电流由 :a 相→ D1→X 线管→ D2→c 相t3～ t4 时间内电流由 :b 相→ D3→X 线管→ D2→c 相依次类推，在 X 线管 XG 上就得

到一个脉动率为 13.4% 的直流电压。每个整流器在一个周期内只有 1/3

的时间导通。


双三相六波桥式整流高压次级电路双三相六波桥式整流高压次级电路

• 上述电路输出电压正、负两端对地电位不对称，且中性点流过交流电流，所以需要经全波整流后再进行 mA测量。三相双重六波桥式整流高压次级电路可改善此种情况。

三相六波高压整流 mA测量电路三相双重六波桥式整流高压次级电路


三相十二波桥式整流高压次级电路三相十二波桥式整流高压次级电路

电路按△ /Y·△法连接以保证连续拍片时有足够的输出功率和最小的脉动率。ε = 3.4%

这种三相十二波高压整流电路正、负端对地电位是不对称

%4.3%100932.1

866.1932.1


三相双重十二波高三相双重十二波高压整流电路压整流电路

此电路共有 12个次级绕组， 24个整流器，其正、负端对地电位对称。三相十二波整流电路和三相双重十二波整流电路的中性点流过的是直流电流，可直接将直流 mA 表串接在中性点处。


倍压整流高压次级电路倍压整流高压次级电路

A 正、 B 负 , 对电容器 C1充电A→D1→C→R1→C1→D3→E→B

B 正、 A 负 , 对电容器 C2充电

B→E→D4→R2→C2→D→D2

→A

• 电容器 C1、 C2 端电压对负载 X 线管是串联相加。

• C 、 D 两端电压为变压器次级侧最大值的二倍，

22


毫安秒测量电路毫安秒测量电路• 摄影曝光时间在 0.5s 以下时，普通的 mA

表不能有正确的指示。为此，短时间曝光，就要使用指示值与电流和通电时间的乘积成正比的mAs 表来测量mAs 值。

• 目前常使用保持型的电子mAs 表和数字式mAs 表。


五、高压次级电路举例五、高压次级电路举例XG-500XG-500型型 xx 线机线机

高压整流电路高压整流电路是一个四管桥式整流电路。

1ZG～ 4ZG 用作高压整流硅堆。DJB2、 XJB2为 X 线管大、小焦点灯丝变压器次级绕组。可以根据需要，选择高压交换闸 I，Ⅱ ，Ⅲ，使电动诊视床X 线管 , 体层床 X线管，立柱 X 线管进行交换


五、高压次级电路举例五、高压次级电路举例XG-500XG-500型型 xx 线机线机

mA测量电路设有电容电流补偿电阻DBW ,把由电容电流所引起的透视电流的偏差给予补偿。

透视时 : 摄影辅助继电器 SFJ 不工作，管电流流向 ( 设GYB2 上端为正 )

DBW→414→WJ( 常闭 )→416→SFJ( 常闭 )411(M)→2CP25→401→SFJ( 常闭 )→403→10mA→mA 表

→ 402→2CP25一 412 (地 )

摄影时 : 411(M) →2CP25→401→SFJ( 常开 ) →500mA→mA 表

→ 402→2CP25→412 (地 )


五、高压次级电路举例五、高压次级电路举例XHDl50B-10XHDl50B-10型型 XX 线机线机

mA测量电路 mA 表用来指示透视 mA 值， mAs 表用来指示摄影

时的 mAs 值。


五、高压次级电路举例五、高压次级电路举例XHDl50B-10XHDl50B-10型型 XX 线机线机

mA测量电路• 透视 : N2→K2-B( 常闭 ) →R2→R4--02→mA 表→ N1 。• 摄影 : N2→K2→B( 常开 ) →R1→N1• 电阻 R1 两端输入电压信号 Ui = I·R1

• M1 是一积分器，所以输出信号为

• 将Ui代入得令则 U1 = -K1It

• M2-01 是一反相放大器，则输出信号U0 = - K2U1

• 将 U1 代入得 :U0 = K1·K2· I·t U0经 K2-B 常开接点加至mAs 表，此时 mAs 表指示的即是摄影时的 mAs 值

tRC

UU i

531

tIRC

RU

53

11 1

53

1 KRC

R


第六节限时电路第六节限时电路

作用 : 控制 X 线曝光时间的长短，从而能准确地控制 X 线的照射量。

• 晶闸管无触点开关 : 可直接控制高压接入、关断 , 无延迟、准确、有效实现零相位接入。

一 . 电子限时电路的工作原理利用 RC充放电特性。

充电电压 E与电容器 C两端的电压有如下关系

若充电电压控制在 Uc= 0.632E的线性范围内，则限时时间 t 接近于 R1 和 C的乘积。

)1( 1/ CRtC eEU

CUE

ECLnRt

1


二、使用单结晶体管和晶闸管的简单限时电路二、使用单结晶体管和晶闸管的简单限时电路

• 限时电路工作原理 :S1 合→ Ry1 得电→ Ry3 得电→ X 线曝光开始 →C1经Rx充电→ UJT 导通→R1产生脉冲→经R2、D1 →触发 SCR 导通 →Ry2 得电→切断 Ry3 →曝光停止曝光时间决定于 Rx与C1 的乘积 , 可选择适当的 Rx 值


用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路


用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路用单结晶体管和三端双向晶闸管的限时电路电路原理简述 :

电源次级产生 35V交流→ D1 全波桥式整流→脉动直流电→D2、 C1 滤波→ R3、 ZDl削波→稳定的直流电→R1及 R2 构成的分压器分压→ Tr1 的基极→ Tr1 的集电极产生的脉冲和交流电源零相位一致


限时电路限时电路曝光开关合→ SCR1阳极 + →Tr1集极的过零窄脉冲使 SCR1

触发导通→ 直流电→ SCRl,R6

→ C4充电↑ → DIAC交流开关导通→ C5充电↑ → SCR3 控制极触发导通 , 曝光开始

C4对 C5放电→电压下降→DIAC截止→ C4再次充电↑形成振荡频率为 2kHz 的脉冲→SCR3 控制极 , X 线持续产生。


限时电路限时电路

曝光开始同时

SCR1 输出的直流电→ R5 、限时 Rx → C3充电↑ → Tr2

导通→ SCR2 导通→ DIAC和 C5短路→ SCR3 失去触发脉冲→在交流电源过零时截止 , 曝光停止 , 实现限时功能。


XG-501 AXG-501 A型型 XX 线机限时电路线机限时电路由零序曝光同步电子开关电路和限时器电路两部分构成


XG-501 AXG-501 A型型 XX 线机限时电路线机限时电路

零序曝光同步电子开关电路在交流电过零时提前输出一脉冲信号 ,使主电路在电源零相位附近导通 , 同时使限时器电路得电工作。

输入交流 24V 电压与自耦变压器输出电压相位同步→ C207移相→ 电压相位超前 10° →D231削波→ D208 控制极得超前窄脉冲→电源过零导通


零序曝光同步电子开关电路零序曝光同步电子开关电路限时器电路该限时器电路是利用 RC 电路充电延时原理和单结晶体

管特性来实现曝光时间选择的。曝光前 : SJ1 常闭将限时电容器 C217 上的电荷全部释放掉，

以保证限时的准确性。曝光开始：主继电器 J3 工作、 SPJ0工作→同步电路得电SJ1 工作→ BG208、BG209截止→ BG207截止→ BG206 导通→限时继电器 SJ 工作→可控硅D212截止→ BG202 导通→继电器 KPJ 工作→ 主晶闸管 SCR1、SCR2 触发导通→曝光开始。曝光结束： +24V→限时电阻SW20、R252→C217充电

↑→ BG208 、BG209 导通→ BG207 导通→ BG206截止→ SJ 断电→ D212 导通

→ BG202

截止→ KPJ 失电→ SCR1、SCR2截止→曝光结束。


第七节自动曝光控时电路第七节自动曝光控时电路

X 线通过被照物体后 , 以达到胶片上所需的感光剂量来决定曝光时间的电路 ,也叫做mAs限时电路。• 两种形式 : 光电管自动曝光控时电路 ;

电离室自动曝光控时电路。光电管自动曝光控时原理利用可见光的光电效应来达到控制目的。光电管与胶片同时接受 X 线的照射 ,当胶片感光量达到某种要求时，恰恰等于电容器积累电荷量足以推动控制系统而使 X 线曝光结束。


光电管自动曝光控时电路光电管自动曝光控时电路摄影前 V 栅极→ RE1 常闭→ R1 →V阴极 ; N 管未电离→ RE2 不工

作。摄影时按钮 K 合→ RE1 得电→ H.T.P 得电X 线曝光开始RE1 常闭开→PH产生光电流→ C 充电↑→ V 栅获截止栅压→屏流↓→N 启动阳极↑→到达电离电压N 管电离导通→ RE2 得电工作常闭打开切断高压初级电路，X 线曝光停止。曝光控时得理想密度的胶片。


半导体光电自动曝光控时电路半导体光电自动曝光控时电路


半导体光电自动曝光控时电路半导体光电自动曝光控时电路曝光前• C1→R1、Ryl常闭→接地 ; 调整 VR1 → ICl②脚为 0 伏 ;

③脚选 - → ICl输出为负→ Q2、Q3 不工作→ RY2 不工作X 线开关 S1 合• RY1 工作， Q2、Q3得+15V 、曝光 ON信号通→零相合闸

控制S2闭合→ MC 工作， X 线曝光开始 • 光电管中有光电流→ C1充电↑ ( 极性上负下正 ) →Q1 负栅压↑→Q1阻抗↑→ IC1②脚↓→＜ IC1 ③脚电压→ IC1 输出为正→ Q2 导通→ Q3 导通→ RY2 动作→接触器 MC 断电→曝光结束。

• 改变 ICl 的同相输入端基准电压可进行密度调整。



光电拾光器检测装置

将从荧光板反射的光再导入光电倍增管，经过放大器、积分 /比较放大器、逻辑电路等，驱动控时执行元件，完成自动曝光控制。能使通用 X 线机进行各种部位的光电控时自动曝光摄影。可用 “或” “与” 进行逻辑选择或任意组合



• 改变光电拾光器检测组件的位置，能使一台通用 X线机进行各种部位的光电控时自动曝光摄影。

被摄部位型号胸、肺部 SPT-DA

胸、颈部 SPT-DB

腹部、头颅 SPT-DC

四肢 SPT-DD

乳腺 SPT-DE

点片摄影 SPT-DF


电离室自动曝光控时电路电离室自动曝光控时电路

• 利用电离室内气体电离的物理效应，使 X 线胶片在达到理想密度时切断曝光。

• 电离室的结构和工作原理 • 两金属板平行电极 , 极间加直流高压，中间空气； X 线照射时， X 线量子使极间气体电离。气体离子在强电场作用下，向两极板移动 ,形成电离电流 ,其大小决定于 X 线辐射强度及能量。

• 电离电流作为输入控制信号，待 X 线胶片达到一定密度时，令执行元件切断曝光。实现自动曝光控时。


电离室自动曝光控时电路电离室自动曝光控时电路 • 摄影准备阶段

高压直流→ S2 常闭→C 充电↑ ( 上负下正 ) →V 管栅负 → V 管无屏

流→ 继电器 S3 不得电。• 摄影阶段开关 k合→ S1、 S2

得电S1 常开合→高压发生 ,

X 线曝光开始


电离室自动曝光控时电路电离室自动曝光控时电路 • X 线曝光开始S2 常闭开→切断 C 充电 ; X 线穿过人体→电离室气体电离

→C 放电↓→ V 管栅压↓→ V 管产生屏流→ S3 得电→常闭打开→

继电器 S1、 S2 断电→高压初级 H.T.P 断路→ X 线曝光终止

“三野”电离室基本结构各种摄影用的“三野”电离室


第八节旋转阳极启动、延时与保护电路第八节旋转阳极启动、延时与保护电路

诊断 X 线机中的旋转阳极启动、延时、保护电路作用是确保摄

影时阳极正常旋转 ,使 X 线管正确工作。一 . 基本工作原理与特点旋转阳极 X 线管内的阳极端装有转子 , 外壁近阳极端装有定子

• 构成单相异步电机 , 定子分启动绕组和工作绕组。


旋转阳极启动、延时与保护电路旋转阳极启动、延时与保护电路• 定子分启动绕组和工作绕组 :• 由同一单相电源供电。但在启动绕组中串接电容器进行移相 , 使两绕组在时间上相差 90° 以产生旋转磁场 ,使阳极转动。方向取决于绕组的接法。

• 工频情况下• 阳极转速 :2800～ 3000r/min;• 高速 8500～ 10000 r/min 。• 临界转速在 5000～ 7000r/min,会产生共振而使 X 线管损坏。

• 配备旋转阳极刹车装置 , 以降低噪声和轴承的磨损。• 旋转阳极启动 ,必须达到规定转速后才能曝光 ,故需延时、保

护电路


XG-200XG-200型型 XX 线机旋转阳极启动电路线机旋转阳极启动电路

0.8s延时，是为了使旋转阳极达到额定转速

床上管摄影曝光之前，阳极转速必须达到2800r/min才可曝光。


单旋转阳极启动电路单旋转阳极启动电路

按下曝光开关 PA→ 摄影 SFJ 工作→ 2SFJ1、 2 合→ 102、 023有电

线圈 YQ经由 102→2SFJ1、 2 →2FZJ1、 2( 常闭 ) →LJ→295→YQ→023 得电 ; →LJ 工作→常开合→ YJ并联剖相电容C

启动线圈 QQ经 102→ 2SFJ1、 2→291→2FZJ1、 2 ( 常闭 )→293

→C→QQ→023 得电 ; YJ经SR2 得电→ YJ2 自锁→ YJ1 合→ LJ短路→触点开→YQ及QQ与 C 串联的支路并联在 102与 023, 工作电压为

150V 。旋转阳极开始启动

XSJ经延时 0.8s→触点合→ FZJ 得电→ 2FZJ1、 2 打开→接入电抗器 XLK→运转电压由 150V降至 60V 维持旋转


双旋转阳极启动电路双旋转阳极启动电路图中 D1、D2 分别为 I、Ⅱ台 X 线管启动电机， JCIA和

JCⅡA是 IⅡ台 X 线管交换接触器。摄影时JC4或 JC5 工作→ JC6吸合→D1或D2 定子绕组得电→阳极启动旋转

摄影完毕JC6 失电 , 触点 11/12 断开→ 电源经 JC6 常闭→ BG7整流产生脉动直流→工作绕组→产生制动力矩缓放触点 4s延时后自动断开→制动电路失电→恢复原状


三、旋转阳极延时与保护电路三、旋转阳极延时与保护电路 JSB-l0JSB-l0延时器延时器作用是完成从旋转阳极启动开始，到旋转阳极全速运转这个过程的延时任务。• 220V→ C1、R1并联降压至 24V→ D1～D4 →22V脉

动直流→W2、R2稳压限流→12V 直流→RTl、RT2、RT3

→C1充电↑→ 0.8s→JEC-2 导通→ 继电器 J吸合X 线机可进行曝光。


三、旋转阳极延时与保护电路三、旋转阳极延时与保护电路 JSB-l0JSB-l0延时器延时器 JEC-2集成块共有 14脚： 7 脚是输入信号端， 2 脚是输出

端，接继电器 J线圈， 5 脚接电源 +12V， 8 脚接 R3、 C4 。C1充电↑达到 2.1V→T1、 T2、 T3复合管导通→ UC3 =

0.3V→D1、 T4 截止→ UC4 ↑→D2击穿→ T5、 T6 导通→继电器 J得电

→ 触点 J1 自锁 ,维持工作 ; 触点 J2闭合→ C1经 J2、 R5放电↓

为下次正确延时动作做好准备。


第九节第九节 XX 线管安全保护电路线管安全保护电路

X 线管的正确使用是保证X 线管安全和延长 X 线管寿命的根本措施。X 线管的瞬时负载大小，主要决定于 kV、mA 和曝光时间三参数的乘积，以瞬时负载特性曲线为依据的。可从电路结构上防止操作者在选择摄影条件时超过X 线管的额定负载。


参数连锁式容量保护电路参数连锁式容量保护电路 • 工作原理 : 采用 F007运算放大器作为差动运放。②脚为时间保护固定信号 ; ③脚各档 mA kV 变化的信号电压 ,

摄影条件在安全范围 , ③脚＜②脚电位 , 可曝光。反之禁止。


负荷率式瞬时负载保护电路负荷率式瞬时负载保护电路

• 指 X 线管一次曝光的负荷占最大允许负荷的百分数。• 放大倍数随曝光时间变化 ,同相端输入信号反映了

kV、mA 的变化关系 ,因此 IC 输出就反映了三参数的联锁变化关系。


降落负载式瞬时负载保护电路降落负载式瞬时负载保护电路 • 通过自动连续降落或递减管电流来使 X 线管功率下降，在充分发挥 X 线管效能的前提下，获得最短曝光时间，保证X 线管安全工作。

•


操作控制电路

为了实现各种要求的曝光功能，如透为了实现各种要求的曝光功能，如透视、普通摄影、点片摄影、断层摄影等等，视、普通摄影、点片摄影、断层摄影等等，必须有一定的曝光顺序控制，这种电路就叫必须有一定的曝光顺序控制，这种电路就叫操作控制电路。操作控制电路。


第十节第十节 XX 线机操作控制电路线机操作控制电路

指操纵 X 线机曝光环节，完成各种技术操作的电路。一、透视控制电路控制透视高压接触器 “通”“断”，进而控制高压的产生和关断。注意点 : 通常在透视接触器线圈回路串入摄影准备接触器的常闭触点。使摄影时透视无法进行。同理 , 还串联一点片摄影开关。工作过程 : 透视按下→脚 JK或 K7 合→ 透视 TC 得电工作→ X 线发生• 点片 FJ1 、摄影 SC打开透视断。


点片摄影控制电路点片摄影控制电路在透视中 , 发现有诊断价值病灶需记录存档时的一种适时摄影。

电路必须满足 :透视转摄影迅速切至点片 , 透视即行断开点片曝光前 , 片架锁止牢固。

设置透视档→ ZK 通→ WC 得电→

断小焦 , 通大焦 l00mA 档→ FJ1 、FJ2 得电→透视阳极旋转→ KJ 合SX接通 → JSB 得电 → SC 得电→ X 线产生


普通摄影控制电路普通摄影控制电路

工作过程 :把开关 K2放到普通摄影标记位预置 mA、 kV和 s

按下第一档 SK1→FJ1、 FJ2 得电

→阳极旋转→ 1s后 kJ 工作→ 按第二档 SK2→JSB 得电→SC 得电→ X 线发生

曝光时间到→ JSB 断→SC 断→曝光结束


滤线器摄影控制电路滤线器摄影控制电路工作过程 :开关 K2放活动滤线栅标记位预置 mA、 kV和 s 按下第一档 SK1→FJ1、 FJ2 得

电→阳极旋转→ 1s后 kJ 工作→ 按第二档 SK2→QJ 得电→滤线器移动→常开压下→ QJ1 得电并自锁 , QJ 断电→ JSB 得电→SC 得电→ X 线发生

曝光时间到→ JSB 断→ SC 断→曝光结束稍后滤线器停振


第七章三相全波整流第七章三相全波整流 XX 线机线机• 输出 kV 波形平稳，产生的软 X 线少，且产生 X 线量的

效率高，有利于短时间曝光的动态摄影。第一节概述一、主要特点• 1 ． kV 波形脉动率小• 2 ．最短曝光时间为 3ms • 3 ．设有预偏磁装置• 4 ．设有自动曝光装置 • 5 ．具有自动图像亮度控制装置• 6 ．电源电压自动调整• 7 ．设有容量保护电路 • 8 ．mA 控制稳定、精确


三相全波整流三相全波整流 XX 线机线机

• 二、主要技术参数• 1 ．电源要求

电源电压：三相四线制 380V; 频率： 50Hz/60Hz;

相电压范围： 180～ 250V; 内阻：≤ 0.6Ω;

• 2 ．管电压摄影： 30～ 150kV 连续可调 ; 透视： 40～ 120kV 连续可调 ;

• 3 ．管电流摄影： 30mA、 60mA‥分九档 ; 透视： 0.4～ 4mA 连续可调 ;

• 4 ．限时器工作范围• 摄影： 0.003～ 5s共分 23档 ; 透视： 0 ～ 5min 连续。


第二节主电路、保护与预磁电路第二节主电路、保护与预磁电路一、主电路指 X 线机的电源电路、透视高压初级电路和摄

影高压初级电路。• 电源电路

按下开机按钮 K1→电源接触器 SW-L 得电自锁→ UL、 VL、WL 通

过 SW-L 常开接三相自耦→碳轮自动调整到设计数值。

按关机按钮 K2→SW-L 失电机器断电


主电路、保护与预磁电路主电路、保护与预磁电路

• 透视高压初级电路• 透视时， FU、 FV(166V) 两相给高压变压器初级供电。

FU 相→ F-FL→ 电感 L→限流电阻 FR→SW-F 常开触点→主晶闸管 SCR1、 SCR2→T1( 高压初级 )

FV 相→ SW-F 常开→主晶闸管 SCR3、 SCR4→T2( 高压初级 )

• 摄影高压初级电路RU→SW-R 常开触点→主晶闸管 SCRl、 SCR2→T1

RV→SW-R 常开触点→主晶闸管 SCR3、 SCR4→T2Rw→SW-R 常开触点→主晶闸管 SCR5、 SCR6→T3


保护电路保护电路过电压保护电路• 高压变压器初级与地之间接人三组对接稳压二极管以防止

高压初级电压过高。主晶闸管保护电路• 当主晶闸管发生击穿、短路或误导通时，电桥失去平衡 ,NTl、NT2 之间有电流，故障继电器 K2-BU得电工作，切断摄影曝光控制回路


预磁电路预磁电路 • 摄影准备时 SW-R 的常开触点闭合 , 高压变压器初级有

一个 -20V 的直流电压进行预偏磁，以抵消曝光开始时可能由剩磁引起的过电流


第三节透视管电压控制电路第三节透视管电压控制电路

• 采用无触点控制方式通过改变晶闸管导通角的大小来实现 F-kV 的自动调整。


透视管电压控制电路透视管电压控制电路

F-kV 设定信号发生电路通过调节 Rl2-02、 R12-01使 FK3 电位在 2 ～ 6V 之间

变化 ,即 F-kV 的变化范围为 40～ 120kV 。

FPV代表 F-kV 大小的设定信号。



F-kV 采样信号发生电路• T1、 T2 两端获采样电压→ T1降压→ D1 整流→ Rl-01

电压调节→D2稳压→ Cl-02 滤波→运放 A1-0l同相输入端 3, 输出

正脉冲→D3-03→R8-02→Q1-01 基极→电流放大后得采样信号 FAV



F-kV 控制信号发生电路• 设定信号 FPV 和采样信号 FAV→差分放大器 Al-02 →

输出FRV=A(FPV-FAV)与 FPV→Ml-03 的同相端 3→Q1-

02 电流放大→FCV=K(FPV+FRV) →相位控制电路 →调整主晶闸管导通角大小控制 F-kV 的高低



电源同步脉冲整形电路双交流电源 20VA,20VB →D6-04、D6-03 →Q2-02 基极

→集电极得正脉冲→ A1-12 反相端 ,同相端 +2.5V 的基准电位→输

出方波→A1-13积分→ D8削波→梯形波信号 FBV



• C* 点电源同步矩形波产生电路

Q2-02 的集电脉冲→R21-04→Q3→在 C*

点形成一个与电源同步的矩形波



相位控制及晶闸管触发电路

• F-kV 控制 FCV 和梯形波 FBV → 比较器 Al-04 两输入端 →出矩形波→ Q1-03放大→ C1-11、 R8-03微分整形→ D4-01 的触发极。



相位控制及晶闸管触发电路变压器 T2 输出两反相交流电压→ D6 整流→光电耦合 (D9-

01 和D9-02 的发光二极管阳极接 C* ，阴极接 B*) →K2-F2 常开

触点→1GA-K1、 1GB-K2

得交替触发信号→ 主晶闸管 SCRl 、SCR2交替导通。


F-kV 控制信号 FCV幅度可调 ,梯形波电压信号 FBV固定

FCV、 FBV 比较后Al-04 输出方波宽度会变 : FCV↑→Al-04 输出方波变宽→ 触发信号前沿左移→主晶闸管 SCRl、SCR2 导通角变大→F-kV升高；FCV↓→Al-04 输出方波变窄→ 触发信号前沿右移→主晶闸管 SCR1、SCR2 导通角变

小→F-kV 下降



IBS 控制电路图像亮度自动稳定控制电路视频信号经 TV7 加至 A1-08 的反相输入端 2 ,同相端为基

准→ 输出两信号差 ( 正暗 , 负亮 )→K2-F1、 K2-IBS 常开

→ A1-09

反相端 2,积分后→ A1-10 与下限 40kV IBS 相加后输出VIB, 作

为视频亮度控制信号→ K2-IBS →F-kV 设定信号发生器。



F-kV 保护电路当 F-kV超过规定的最大允许值时，使透视不能曝光，从而起到保护作用。

FAV信号 → Al-07同相端 , 反相加 6.3V 基准→ FAV 大于6.3→

Al-07 输出为正→ Q1-04 导通→晶闸管 D4-02 导通 ;因D3-

13接至Al-04 →FCV被钳位为零→透视无 kV→不能曝光从而起到保护作用



F-kV测量电路透视高压初级电压波形不是正弦波采用模拟法用 FPV 来预示 F-kV 值

工作原理kV 设定信号 FPV 和基准电压分别加到减法器 A1-06 两端输出→ Q2-01 放大后→表的正极。表全量程 4V 40kV时 ,FPV 2V， A1-06

输出为零 , 指针在零位。120kV时 ,FPV 6V,A1-06

输出 4V, 表指针指向最大。



F-kV 保持电路• 透视时 K2-F1 合→ F-kV 控制 FPV→K2-F1 常开→ C3充电↑C3 电压高低和 FPV 大小有关。

透视结束 FPV 通过 C3 保持Al-11 输出→ Q1-05放大→ 得 FkV 加到自动曝光控制电路作点片摄影 R-kV 控制信号


透视管电压控制电路透视管电压控制电路1. 透视 KV 设定方式 : 手动透视 KV 用电位器调节 , 设定最高、最低 KV 值。

自动 TV 视频变 IBS 电平。二者形成 FPV2. 实际透视 KV 采样 : 变压器 T1取样→ D1 整流→ D2稳压→跟随器输出

FAV3.差分放大 : 将FPV和 FAV信号进行差分放大 ,形成 FRV 。4.混合放大 : 将FPV+FRV信号后进行放大 ,形成 FCB 。5.同步脉冲梯形波信号形成 : 由双交流 20VA、 20VB经D1 整流、 Q2-02取同

步脉冲、 A1-12 比较和 A1-3积分后得梯形波同步信号 FBV6. 相位控制与可控硅触发 : 将 FCV信号经相位控制信号 FBV 比较后产生控

制晶闸管导通角的触发信号 , 进行 FKV 控制。7. 过电压保护 : 当透视 KV超过最大允许值时 ,FAV 过大 , 可控硅D4-02 导通 ,

FCV 对地短路 , 无透视 KV, 不出 X 射线。8. 透视 KV 指示 :FPV信号经A1-06放大输出 ,形成透视 KV 指示电压 40～

120KV 。9. 透视 KV 保持 : FPV信号经C3 取样保持后 ,经跟随器 A1-11和Q1-05 出

FKV


第三节透视管电压控制电路第三节透视管电压控制电路

• 采用无触点控制方式通过改变晶闸管导通角的大小来实现 F-kV 的自动调整。


第四节摄影管电压控制电路第四节摄影管电压控制电路 R-kV 控制电路构成 :

碳轮滚动式三相自耦变压器 ; 电机驱动控制电路和装置 ;

kV 控制电路和指示器 ; mA 调节器等设定的 kV、mA 值确定高压初级空载电压，电机驱动控制电路装置自动调整三相自耦变压器的 R-kV 碳轮位置。


R-kVR-kV 碳轮驱动信号发生电路碳轮驱动信号发生电路


R-kVR-kV 碳轮驱动信号发生电路碳轮驱动信号发生电路一般摄影时

• 电压信号 RK3 → 继电器 K2-AS2 常闭 Ml-01 的同相端 ,其输出→ Q1-01 电流放大→得 R-kV 控制信号 RKV, 一路送 R-kV 指示电路 ; 另一路→加法器 Ml-02 的同相端

• mA补偿信号 kVM →跟随器 M1-03 进行阻抗变换→ Q2电流放大R5取部分电压作 mA补偿信号→ Ml-02 的反相输入端

• Ml-02 的输出信号 RPV即为 R-kV 碳轮驱动信号• RPV = RkV + |kVM|


R-kVR-kV 调整电路调整电路


R-kVR-kV 调整电路调整电路 • 碳轮驱动信号 RPV →Ml-0l 的反相端 ,其同相端加由电位器

RP取得实际碳轮位置信号 RSV, 此信号随碳轮变化 :• 当 RPV＞ RSV，Ml-0l 输出负电压信号→ Q1-01 导通

→ K-RU 工作→使电机 R-DM 得电正转→电压↑• 当 RPV＜ RSV，Ml-0l 输出正电压信号→ Q2-01 导通

→ K-RL 工作→使电机 R-DM 得电反转→电压降 • 直到 VRPV=VRSV

• kV由 RPV 大小确定 ,取决于 kV 和摄影 mA(R-mA) 的大小

• 当碳轮调节超出 → RU或 RL 动作 → K1-AT 工作，使曝光无法进行，起保护作用 ; K1-RM 工作→ Ml-01 的输出对地短接→ 碳轮锁止


R-kVR-kV 测量电路测量电路

kV 控制信号 RkV(1V/20kV)

→ M1-07同相端 , 其输出由电位器 R2-0l取部分电压 → kV 表→显示 R-kV 值


第六章医用第六章医用 XX 线电视糸统线电视糸统

第一节概述

X 线电视系统是将电视技术应用于医学领域的结果。


概述概述

.壹构成

I.I 将 X 线影像转换为荧光影像的器件摄像机头将荧光影像转换为视频电信号的装置电视控制器对电视图像信号进行控制、处理。

监视器影像显示器件 ,其主要作用是进行电光变换。自动亮度控制装置监视器图像亮度稳定的自动控制装置。


二二 . . 基本工作原理基本工作原理

透射 X 线在 I.I 的输入屏上获得亮度较弱的荧光影像 ,经 I.I增强后 , 在输出屏上获一尺寸缩小 ,亮度增强的荧

光影像。被摄像管摄取 ,X 线透视图像就显示在监视器上。


第一节概述第一节概述

• X-TV 工作中的几个转换和传输过程：

• I.I 实现 X 线图像与可见光影像的转换

• 光学系统 I.I 输出屏上的荧光图像经光路传输传到摄像管。

• 摄像管进行光电转换传输到摄像管输入屏上的荧光影像转换成电信号


第二节影像增强器第二节影像增强器.壹结构与工作原理

• X-TV 的重要构成部分，它的好坏对 X-TV 的性能起决定性作用。主要由影像增强管、壳体、电源组成。

• 影像增强管主要由输入窗、闪烁体、光电阴极、电极、输出荧光屏、输出窗、管壳等构成。


第二节影像增强器第二节影像增强器

• 输入窗：入射 X 线 , 由球面状对 X 线吸收较小的薄金属板等构成。

• 闪烁体 : X 线换能器 , 将 X 线图像转换成荧光影像光电阴极 : 极薄的光电发射膜 , 光电子密度与入射的蓝光强度成正比。

• 电极 : 对光电子定向加速 , 对电子束聚焦。• 输出荧光屏 : 将电子能量转换成可见荧光。• 输出窗 : 荧光影像的输出窗口。• 管壳 : 大型真空器件。



• 工作原理 X 线图像射到输入屏，使光电阴极激发光电子，在阴阳极间的高压加速及栅极电位的聚焦下，光电子轰击输出屏，在输出屏上获得缩小了几十倍的 ,亮度增强数千倍的荧光影像。



二 . 增强管的主要技术参数转换系数衡量 X 线增强管转变效率高低。

定义为输出屏亮度和输入屏接受的 X 线剂量率之比。

B 为增强管输出荧光屏的亮度 (cd/m2) ，单位为坎德拉 R 为增强管人射面处的 X 线剂量率 (mR/s)， GX 是转换系数。流量增益；阳极电位加速 , 光电子获能量 , 激发光子数的增益。缩小增益；输入屏和输出屏面积之比。

分辨力衡量增强管分解影像细节能力。 LP/cm

对比度体现增强管输出影像反差强弱。 C=A/B

)s/mR(

)m/cd( 2

R

BGX



使用中注意点：不透视时，应避免接受较强 X 线的辐射。避免强光从光学系统进人输出屏。在磁场影响小的环境中使用。增强管寿命的定义：转换系数下降到原始初值 70％的时间。

若增强管每天累计曝光 3 小时，工作剂量率为 5mR/min

( 相当于一般肠胃剂量 ) ，则其寿命为 :

4500/(360×3×60×0.005)

= 13.39年



三 . 壳体与电源

壳体采用金属管壳进行电磁屏蔽并吸收 X 线。一般由铝材或铁皮加工而成，壳体内加有铅层和铍膜合金屏蔽层。

电源 X 线增强管用的电源常称为小高压。• 要求：高压持续、稳定，纹波小 ; 聚焦电压稳定，可调。• 常用的分为低频电源和高频电源两种。

低频电路简单高频体积较小、电路较复杂、纹波系数小



壳体与电源低频电源：高压变压器 T、高压硅堆D 高压电容 C1 。整流后，输出 25kV 。

高频电源：电源逆变器。

分自激和它激两种


自激式 : 自激振荡产生高频低压电，升压变换后 ,

获 25kV 高频高压和 550V 的高频中压。它激式 : 由外部脉冲信号激励产生高频低压电。常用的 I.I 电源：自激式多谐振荡高频电源。

晶体管 Q1、Q2 构成自激式多谐振荡器 ,频率由 C1 、 R3、 C2、 R4 的参数值决定 , T1 进行升压变换。


四、多视野影像增强器及其工作原理四、多视野影像增强器及其工作原理

• 单视野增强管的内部电极结构和多视野的不同。

• 二视野由光电阴极、栅极 1 、辅助阳极和阳极构成的。而三视野又增加了栅极 2 。

• 增强管电子枪为电子透镜 , 对电子图像起聚焦和加速作用，使其在输出屏上形成缩小而有很亮的荧光影像。

• 通常情况下 , 通过调节辅助阳极电位，来改变电子透镜的放大倍率 , 即改变输入影像尺寸的大小；而通过调整栅极电位，来调节增强管的聚焦状况 ,即调节影像清晰度。


四、多视野影像增强器及其工作原理四、多视野影像增强器及其工作原理

• 对于多视野增强管，调节辅助阳极和栅极电位高低，可进行视野变换。

• 二视野增强管的供电原理图。 K 是视野转换开关，电位器R1 用于调整输入视野的大小，电位器 R2 用于调整输入视野为 13cm(5″) 时的聚焦电压，电位器 R1 用于调整输入视野为 23cm(9″) 时的聚焦电压。


影像增强器视野： 15～ 40cm(6～ 16英寸 ) 。有些可实现可变视野 : 23cm/13cm(9/5英寸 );

25cm/15cm(10/6英寸 ); 28cm/18cm(11/7英寸 ) 。

图像分辨率：每厘米多少线对，一般为 25 ～ 50 线对 /厘米。

影像对比度：全黑和全白的亮度比。一般有 1:6、 1:12、 1:15

灰度等级： 8 ～ 12 级。从黑到白的层次。

视野及性能参数视野及性能参数


五、光学系统五、光学系统

为对输出屏上的荧光影像进行电视、电影摄像、点片照相 , 影像增强管输出屏和摄像机间应安装光学镜头和光分配器。

• 串列式镜头输出屏的位置在物镜的焦距上像镜将平行光聚焦成像在摄像机的靶面上。

• 优点：平行光成像像差小 ; 可减小光通量的损失 ;

可插入反射镜，改变传送方向• 光分配器为扩展 x 线电视的功能范围而设置。

按空间方位可分为直形和弯形两种按光学通路可分为单、双和三通道三种


五、光学系统五、光学系统

弯型单通道形式排列的应用较为广泛。双通道可供两种设备使用，如电视摄像机和点片照相机三通道可供电视摄像机、点片照相机、电影摄影机三种装置使用。但同一时间只能两种装置使用。平板型增强器特点 : 输入屏与输出屏的有效面积相等，可直接观察影像，几何畸变小，能降低透视剂量，但只能进行近台操作


CCDCCD 摄像机摄像机

用 CCD 摄像器件取代摄像管制成的摄像机。 CCD (Charge-Coupled Device) 摄像机与摄像管式

摄像机相比，具有如下特点：

体积小、功耗低 ;

图像清晰度高、质量好 ;

灵敏度高 ;

寿命长，可靠性高 ;

工艺已成熟、成本低。


CCDCCD 摄像机摄像机

.壹 CCD 摄像器件光电转换、电荷存储、电荷转移、信号输出等部分构成。工作原理光电转换和储存：• a. MOS 电容器型：在 P 型半导体 Si衬底的表面生

成100～ 150nm厚度的 SiO2薄层 ,再在其上蒸镀一层金

属以形成多晶硅 , 在金属层和衬底间加正压，形成了MOS 电容器


CCDCCD 摄像机摄像机光电转换和储存光电转换和储存

光生 ( 信号 ) 电荷 : 因光照而产生电子和空穴。当金属层和衬底间电压达到开启电压时 ,衬底中形成耗尽层( 即势阱 ),深度决定于所加电压。势阱势能底 ,信号电荷将存

储其中，形成电荷包。

光生电荷的多少决定于入射光子的能量和数量。每个电荷包的电荷量与对应像素的亮度成正比。这样，一幅光学图像就转变为相应的电荷影像。



• b. 光敏二极管型： • P 型 Si衬底上扩散一个 N 区域而形成的 P-N结二极管。

• 多晶硅二极管加反向偏置，形成耗尽区。光子穿过二极管时产生光生电子一空穴对。光生电子被收集到耗尽区形成电荷包。

• 光敏二极管与 MOS 电容相比，具有灵敏度高、光谱响应宽、蓝光响应好、暗电流小等优点。

• 因此 ,在 CCD 摄像器件中，光敏二极管型已逐渐取代了MOS 电容器型。



电荷转移：• CCD 是由一系列 MOS 电容或光敏二极管经紧密排列而

构成的器件，而且都做在同一衬底上

图中有 4 个金属电极 , 各电极加上有一定相位差的脉冲。



t= t1 时刻 :Φ1 下面的半导体与氧化物的界面形成势阱 ,存储

光生电子。 Φ2、Φ3 不会存储电荷。t= t2 时刻 :

Φ1与Φ2 电极下面的势阱将产生耦合 , Φ1 电极下面

的势阱存储的光生电子便会向 Φ2势阱中移动。t= t3 时刻 :

Φ2势阱处于较深状态 , 光生电荷会继续从Φ1 电极下面的势阱向 Φ2势阱转移。

t= t4 时刻存储在 Φ1 电极下面的势阱中的光生电荷将全部转

移到Φ2 电极下面的势阱中。这一过程重复进行，将信号电荷按一定方向从一个MOS 电容转移到临近的另一个MOS 电容。



信号输出： CCD 摄像器件以电荷耦合方式工作，而所需要的视频信号是电压。输出的任务就是在保证输出信号信噪比及带宽的情况下将信号电荷变换为信号电压。t1 时刻 Φ2势阱储存信号电荷 ,浮

置电容高电平。t2 时刻信号电荷给浮置电容充电，

OG 加偏压形成电位梯度。t3 时刻浮置电容放电 ,复位高电平。重复进行，获连续的电压信号



性能参数 :• 光谱响应： CCD 摄像器件的响应范围为 400～

1100nm 。• 分辨力： CCD 摄像器件性能的重要参数 , 与 CCD 的

影像空间频率有关。水平、垂直方向上的分辨

力是水平、垂直方向上像素数的一半。• 暗电流：产生原因是 Si衬底价电子受热激发而产生的

电子 -空穴对 , 与温度的关系很密切。• 灵敏度：用输出清晰图像所需的最低照度来衡量。• 动态范围：指电荷成比例地收集到势阱内的能力。取决

于势阱能收集的最大电荷量与噪声确定的最小电荷量之差。


二、实际二、实际 GODGOD 摄像器件举例摄像器件举例

Fr-CCD 摄像器件光敏区：完成光电转换；垂直转移信号电荷。

存储区：暂存转换后的电荷信号。

水平移位寄存器：输出电荷量形成视频电压信号


二、实际二、实际 GODGOD 摄像器件举例摄像器件举例工作原理 • 第一个场正程期内 :

光敏区在积分脉冲的作用下形成电荷像。• 第一个场逆程期内 :

驱动脉冲的作用下 , 电荷像逐行快速地向存储区对应单元并行转移。

• 第二个场正程期 :

光敏区又形成新的“电荷像”。行逆程间 , 存储区电荷像逐行快速向移位寄存器并行转移。行正程期 , 水平移位寄存器逐个像素顺序地输出视频信号。

结构特点 : 光照有效面积较大灵敏度高电路结构及控制简单。



IT-CCD 摄像器件

结构一种面阵器件。由光敏区，存储区和读出移位寄存器等三部分构成。

光敏区与存储区隔列间置，光敏元 ( 像素 ) 与寄存单元呈一一对应关系 ; 转移控制栅控制光敏元电荷向寄存器转移。


二、实际二、实际 GODGOD 摄像器件举例摄像器件举例IT-CCD 工作原理 • 第一个场正程期内 :

光敏区形成光生电荷 ,存储在本身的势阱中。 • 第一个场逆程期内 :

转移脉冲作用于转移控制栅 , 光敏单信号电荷一次转移到相应的垂直移位寄存器中。

• 第二个场正程期 :

光敏区又重复进行光生电荷的转换与存储。行逆程间 , 垂直寄存器中的电荷包逐行快速转移到水平

移位寄存器。行正程期 , 输出端依次读出，形成视频信号。



CCD 摄像器件的视频信号形成原理与各工作区的工作情况

正程逆程光敏区生成光生电荷在转移脉冲作用下，

将光敏区电荷转移到存储区

存储区将暂存的电荷逐行转移到水平读出寄存器

暂存光生电荷

水平读出寄存器逐行依次读出视频信号

不工作


三三 . CCD. CCD 摄像机的电路构成及工作原理摄像机的电路构成及工作原理

• CCD 摄像器件：进行光电转换，输出视频信号。• 时序脉冲发生器及驱动电路：产生 CCD 摄像器件进行工

作时所需的各种脉冲信号，并进行放大输出。• 视频的采样与保持电路：消除 CCD产生的各种不应有的信号。使视频信号变成数字的视频信号。

• 视频处理电路：与摄像管式摄像机电路具有完全相同的特点，形成标准的全电视信号。

• 同步信号发生器：产生视频处理电路所需的脉冲信号，复合消隐脉冲 (BLK) 、复合同步脉冲 (SYNC) 、

水平驱动信号HD 、隔行脉冲 (O／ E) 。• 电源变换电路：形成机内其它各种电压值的电源。

第二篇 医用诊断 x 线设备

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