摘 要：X光機(jī)進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，要求更清晰的影像效果和更低的射線劑量，對(duì)高壓發(fā)生器的要求越來越高了，足夠的發(fā)射功率和較小的焦點(diǎn)是保證影像質(zhì)量的重要條件，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管陽(yáng)極冷卻效率高，可通過較大的管電流，可以在高功率下將焦點(diǎn)做小，而且可以縮短曝光時(shí)間，減少醫(yī)生和患者的輻射量，得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管對(duì)陽(yáng)極控制電路的要求相對(duì)較高，要求陽(yáng)極電機(jī)瞬時(shí)加減速，可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在轉(zhuǎn)速異?；蛲＾D(zhuǎn)時(shí)可以通知高壓發(fā)生器，阻止曝光。文章對(duì)X光機(jī)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極電路的控制和改進(jìn)進(jìn)行探討，以促進(jìn)提高醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：X光機(jī)；旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極；控制電路；改進(jìn)

1 常見旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極控制電路

常見旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極控制電路主要分啟動(dòng)、延時(shí)、降壓和保護(hù)四部分。高速旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極電路中還包含制動(dòng)電路。普通X光機(jī)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極電機(jī)大多數(shù)是單相交流異步電動(dòng)機(jī)，通過分相電容進(jìn)行啟動(dòng)，少數(shù)管組件廠家生產(chǎn)三相旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極的X線管（如西門子），三相電機(jī)比單相電機(jī)有更大的轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)及運(yùn)行更平穩(wěn)，但其制造成本高，控制復(fù)雜，采用的廠家不多。

常見旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極控制電路各部分的作用如下。

（1）啟動(dòng)電路是保證X射線管組件陽(yáng)極電機(jī)瞬時(shí)加速的，使之在曝光前很短的時(shí)間內(nèi)將轉(zhuǎn)速升高到額定值，中速管啟動(dòng)時(shí)間一般是0.8～1.2S；額定轉(zhuǎn)速為2800r/min，高速管啟動(dòng)時(shí)間一般在2.4S左右，額定轉(zhuǎn)速為8500r/min，將轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由靜止達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，這要求陽(yáng)極機(jī)械強(qiáng)度好，能耐受很大的角加速度；要求陽(yáng)極控制電路提供足夠大的啟動(dòng)電流和足夠高的啟動(dòng)電壓，以輸出很大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（2）延時(shí)電路：延時(shí)電路是使旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極電機(jī)啟動(dòng)保持一段時(shí)間后再曝光，使電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值，一般在電路中增加延時(shí)繼電器實(shí)現(xiàn)，采用單片機(jī)控制的高壓發(fā)生器，可以通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)延時(shí)。（3）降壓電路：陽(yáng)極一旦達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，在曝光期間應(yīng)該將啟動(dòng)狀態(tài)的高壓切換為工作狀態(tài)的低壓，以適應(yīng)陽(yáng)極的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小的特點(diǎn)，啟動(dòng)電壓的高低根據(jù)管組件的要求來定。因曝光時(shí)間很短，也可以省略這一塊，有的機(jī)器將啟動(dòng)和工作狀態(tài)用同一電壓。（4）保護(hù)電路，保護(hù)電路是防止陽(yáng)極未轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)速未到額定值情況下加高壓曝光，造成X線管立即損壞，是不可或缺的。最常見的辦法是在定子回路中加電流或電壓繼電器或互感器來進(jìn)行檢測(cè)和保護(hù)。（5）制動(dòng)，為了減小陽(yáng)極軸承磨損，延長(zhǎng)使用壽命，曝光結(jié)束后，陽(yáng)極應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)停轉(zhuǎn)，因此需要有制動(dòng)裝置，制動(dòng)裝置對(duì)于高速管是必需的，因?yàn)檗D(zhuǎn)子系統(tǒng)的機(jī)械共振頻率一般為5000～7000r/min，制動(dòng)裝置使轉(zhuǎn)子盡可能快地降到這一轉(zhuǎn)速以下，以避免出現(xiàn)共振損壞管子。

圖1是常見的雙床雙管工頻機(jī)的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極控制電路，繼電器K11用于Ⅰ/Ⅱ管切換，C0為分相電容，兩只管組件陽(yáng)極電機(jī)的公共端接AC127V，X光機(jī)曝光前，手閘1檔按下，攝影準(zhǔn)備繼電器K8吸合，AC0V經(jīng)熔斷器F6，繼電器K9的常閉，經(jīng)分相電容C0加到電機(jī)的啟動(dòng)繞組1上，AC0V經(jīng)熔斷器F6，繼電器K9的常閉，電流繼電器K13（與電阻R7并聯(lián)），繼電器K11的常閉，到陽(yáng)極電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)繞組，啟動(dòng)繞組和運(yùn)轉(zhuǎn)繞組因分相電容存在90°的相位差，而使電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到后，電壓繼電器K12動(dòng)作，陽(yáng)極保護(hù)繼電器K9動(dòng)作，陽(yáng)極電機(jī)因分壓電阻的存在降壓，進(jìn)入轉(zhuǎn)速維持階斷，此時(shí)手閘2檔按下，X光機(jī)就開始曝光。K13為電流繼電器，保證陽(yáng)極電機(jī)有足夠的運(yùn)轉(zhuǎn)電流。

2 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極控制電路的改進(jìn)

大功率X光機(jī)要求管組件有足夠的容量，陽(yáng)極電機(jī)隨之加大，陽(yáng)極啟動(dòng)電壓一般在160V左右，運(yùn)轉(zhuǎn)電壓在80V左右（視管組件要求），常見的中速管陽(yáng)極啟動(dòng)電路是通過繼電器來切換加于陽(yáng)極電機(jī)的電壓的，單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于高壓發(fā)生器的控制電路后，啟動(dòng)時(shí)間由單片機(jī)來控制，保護(hù)電路一般用互感器進(jìn)行保護(hù)。

由于啟動(dòng)電流很大，一般5A以上，運(yùn)轉(zhuǎn)電流也會(huì)超過3A，切換瞬間經(jīng)常出現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)打火，頻繁的切換不但會(huì)使繼電器觸點(diǎn)燒壞，而且還會(huì)干擾高壓發(fā)生器的控制。這是大多數(shù)X光機(jī)常見的故障之一，陽(yáng)極控制故障經(jīng)常導(dǎo)致X光機(jī)停機(jī)，維修人員不得不上門。既影響醫(yī)院的使用，也增加了制造商的費(fèi)用。為此改善旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極電路成了X光機(jī)電控人員一項(xiàng)重要工作，中速管控制電路中有的采用晶閘管代替繼電器，也可以解決燒繼電器觸點(diǎn)的問題，但圖2電路更加單間可靠，被用于20～50KW高頻X光機(jī)的中速管控制電路中，可靠性非常高，從09年更改后至今未出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極固障，在此推薦給同行參考。

RK1、RK2為旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極切換用固態(tài)繼電器，其控制電壓為直流3～12V，可由高壓發(fā)生器電路板上方便提供，切換迅速無拖尾，控制簡(jiǎn)單。RC為分相電容，RVT、RIT為陽(yáng)極電機(jī)保護(hù)用電壓、電流互感器。電路簡(jiǎn)單實(shí)用。

高速旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極一般通過可控硅橋式逆變來獲得150Hz高頻電源，啟動(dòng)仍然用分相電容，容值可參照管組件說明，也可以借用成熟的變頻器來實(shí)現(xiàn)單相陽(yáng)極電機(jī)控制控制，甚至三相陽(yáng)極電機(jī)控制，只要設(shè)置得當(dāng)，就可以方便地控制陽(yáng)極電機(jī)，保護(hù)管組件安全，確保整機(jī)可靠運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于陽(yáng)極容許功率與轉(zhuǎn)速平方根成正比，而轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，一般中速的轉(zhuǎn)速為2800～3000r/min，電源頻率為50～60Hz，其電源頻率增至兩倍，陽(yáng)極容許功率可提高40%，對(duì)于高速管，電源頻率為150Hz，陽(yáng)極容許功率可提高70%，轉(zhuǎn)速將達(dá)到8500r/min，電源頻率為180Hz時(shí)，陽(yáng)極轉(zhuǎn)速將超過1萬(wàn)轉(zhuǎn)，越來越多的醫(yī)院要求使用高速管。而科學(xué)可靠的陽(yáng)極控制電路是保證管組件長(zhǎng)期安全運(yùn)行的關(guān)鍵。尤其對(duì)數(shù)字X光機(jī)，高質(zhì)量的圖像要求管組件的焦點(diǎn)足夠小，而陽(yáng)極轉(zhuǎn)速足夠大，從而滿足曝光時(shí)的散熱要求。當(dāng)今的數(shù)字X光機(jī)已成為十多種學(xué)科融合的技術(shù)，要積極將其它領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于X光機(jī)的控制，才能使X光影像技術(shù)不斷發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王艷華（1968-），女，江蘇徐州人，本科，X光機(jī)負(fù)責(zé)人，研究方向：電氣控制和醫(yī)學(xué)影像。