一、X射线机的由来
1895年德国物理学家伦琴(W．C．RÖntgen)在研究阴极射线管中气体放电现象时，用一只嵌有两个金属电极(一个叫做阳极，一个叫做阴极)的密封玻璃管，在电极两端加上几万伏的高压电，用抽气机从玻璃管内抽出空气。为了遮住高压放电时的光线(一种弧光)外泄，在玻璃管外面套上一层黑色纸板。他在暗室中进行这项实验时，偶然发现距离玻璃管两米远的地方，一块用铂氰化钡溶液浸洗过的纸板发出明亮的荧光。再进一步试验，用纸板、木板、衣服及厚约两千页的书，都遮挡不住这种荧光。更令人惊奇的是，当用手去拿这块发荧光的纸板时，竞在纸板上看到了手骨的影像。当时伦琴认定：这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线。因无法解释它的原理，不明它的性质，故借用了数学中代表未知数的“X”作为代号，称为“X”射线(或称X射线或简称X线)。这就是X射线机的由来。X射线机根据用途不同可以分为工业X射线机和医用X射线机。接下来我们来看医用数字X射线机。
二、医用数字化 X 射线机原理
医用数字化X射线机简称DR,是由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成,是直接将X线光子通过电子暗盒转换为数字化图像,即是计算机数字图像处理技术与X射线放射技术相结合而形成的一种先进的 X线机。它的成像原理: 利用硒作为X线检测器,通过电路中A/D转换和D/A 转换,进行实时图像数字处理,进而使图像实现了数字化。
它的特点: 第一, 它最突出的优点是分辩率高,图像清晰、细腻,医生可根据需要进行诸如数字减影等多种图像后处理,获得理想的诊断效果。第二,该设备在透视状态下,可实时显示数字图像,医生再根据患者病症的状况进行数字摄影,通过一系列影像后处理如边缘增然强、放大、黑白翻转、图像平滑等功能,可从中提取出丰富可靠的临床诊断信息。第三,数字化 X 线机形成的数字化图像比传统胶片成像所需的 X 射线计量要少,因而它能用较低的 X 线剂量得到高清晰的图像,同时也使病人减少了受 X 射线辐射的危害。第四,由于它改变了已往传统的胶 片摄影方法,可使医院放射线科取消原来的图像管理方式和省去片库房,可采用计算机无片化档而案管理方法取而代之,可节省大量的资金和场地。另外还为医院进行远程专家会诊和网上交流提供了极 大的便利,极大地提高工作效率。
三、故障分析
现以西门子 Polydoros 50S X 线机曾出现的故障为例加以说明。故障现象: 主机开机自检后操作台显示“402”错误码,反复关开机试验,故障码可以重 复,偶尔出现 “408”错误码。
故障分析: 根据错误码查找维修手册, “error number 402 cause: minimum filament current on se- lected focus ” ( 产生错误码 402 的原因为: 选择的 焦点灯丝电流小于最小值) 。 “error number 408 cause: filament inverter is operated at maximum fre- quency” ( 产生错误码 408 的原因为: 灯丝逆变器控制脉冲频率超过最大值) 。由此,大致可判断出故障点应该在灯丝加热电路及其控制部分。其大小焦点灯丝是由 2个高频逆变电路提供电压,其控制电路主要是1个8位CPU及相关的EPROM和定时器组成,灯丝电流实际值通过电流互感器 T5、T6 采样,整流后反馈经数/模 ( A/D) 转换至 CPU, CPU 比较实际值与设定值后把此变化值输入定时控制器,改变逆变器的触发脉冲频率以调整灯丝电压符合给定值。若在开机或开始透视 20ms 内,或在曝光准备开始 6 ms 内检测不到正确的灯丝电流 值,CPU就切断输入,输出错误码“402”。
所以, 所有测量必须在开机 20ms 内进行,否则就检测不到正常工作信号,这为检修带来相当难度。故障检测: 首先测量灯丝逆变器直流供电为 315 V ( 正 常) ,灯丝本身、高压电缆及灯丝变压器均正常。测逆变板上灯丝变压器初级输入无电压,因此用 40MHz 频率示波器接到灯丝逆变触发脉冲输入端, 当开机时发现大约有 20ms 左右的脉冲,初步确定故障在触发脉冲变压器及逆变电路中,通过比较大小焦点相同的逆变电路,排除了逆变电路故障的可能,最后才确认T2 脉冲变压器有匝间短路,影响了正常输出,更换后故障排除。分析 “Error 408” 产生的原因是因为采样变压器无电压反馈至处理器中,促使处理器增加脉冲频率,以致频率超过允许范围而报错。
数字化 X 射线机通过CPU监测和控制其外围设备,形成了一个闭环系统,为确定此闭环中的某一环节是否为故障源,可用另外等效的单元或系统去逐一替换具有故障嫌疑的相应单元或系统,再观察故障是否排除,以找出故障点。西门子 Polydoros 50S 开机自检后显示错误码 “402”故障现象。故障检测: 测量灯丝直流供电 315 V,正常,开机时 逆变器触发脉冲有20ms 左右,怀疑逆变器及后面电路故障。断开 2 个灯丝变压器初级输入端进行试验,以 2个60 W灯泡做为负载代换灯丝变压器, 发现灯丝发亮,错误码不再显示,说明供电正常。测量X线管灯丝正常,排除高压变换闸引起的故障,故障点应在灯丝变压器上。然后逐个接回灯丝变压器,当接回小焦点灯丝变压器时故障码又出 现,确认是此处故障,更换高压发生器中的小焦点灯丝变压器,恢复正常。
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