Tài liệu điều khiển tham số kvp, ma, s, sid trong máy x quang

§iÒu khiÓn tham sè : KVp, mA, s, SID trong m¸y X Quang A. Lêi giíi thiÖu. Khi tiÕn hµnh xÐt nghiÖm chÈn ®o¸n X Quang, ngêi vËn hµnh ph¶i kiÓm so¸t ®îc liÒu lîng tia X sao cho phï hîp víi tõng ®èi tîng vµ bÖnh lý ®Ó ®¹t ®îc ¶nh cã chÊt lîng tèt nhÊt vµ ®¶m b¶o an toµn cho ngêi bÖnh. LiÒu lîng tia X ®îc quyÕt ®Þnh bëi 3 tham sè ®iÖn :trÞ sè ®iÖn ¸p cao thÕ (kVp), trÞ sè dßng cao thÕ (mA) vµ kho¶ng thêi gian ph¸t tia (s); vµ mét tham sè c¬ :kho¶ng c¸ch tõ nguån ph¸t tia X ®Õn ¶nh (SID). V× vËy, trong bÊt kú m¸y X Quang nµo dï lo¹i truyÒn thèng hay cao tÇn ®Òu cÇn ph¶i cã c¸c lo¹i m¹ch ®iÖn tö, thiÕt bÞ ®Ó ®iÒu khiÓn, ®o lêng vµ chØ thÞ c¸c tham sè c¬ b¶n trªn. Tuy nhiªn gi÷a hai lo¹i m¸y X Quang truyÒn thèng vµ X Quang cao tÇn cã sù kh¸c nhau trong c¸c m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn. Víi néi dung :”§iÒu khiÓn c¸c tham sè c¬ b¶n : kVp, mA, s, SID trong m¸y X Quang”. Trong bµi b¸o c¸o cña m×nh, Em chñ yÕu ®i s©u vµo ph©n tÝch nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n vÒ c¸c lo¹i m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn tham sè trong m¸y X Quang truyÒn thèng vµ m¸y X Quang cao tÇn, cô thÓ: I. §iÒu khiÓn tham sè KVp, mA, s, SID trong m¸y X Quang truyÒn thèng. 1. thèng. 2. 3. 4. 5. CÊu tróc chung cña m¸y X Quang truyÒn M¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p cao thÕ (KVp). M¹ch ®iÒu khiÓn dßng cao thÕ (mA). M¹ch ®iÒu khiÓn thêi gian (s) §iÒu khiÓn SID (Source Image Distance). II. §iÒu khiÓn tham sè trong m¸y X Quang cao tÇn. 1. CÊu tróc chung cña m¸y X Quang cao tÇn. 2. Bé ®æi tÇn. 3. khèi cao thÕ cao tÇn. 4. Khèi nguån sîi ®èt vµ ®iÒu khiÓn dßng cao thÕ. 1 B. Néi dung. I.§iÒu khiÓn tham sè KVp, mA, s, SID trong m¸y X Quang truyÒn thèng. BiÕn ¸p vµ chØnh l u cao thÕ X ray tube BiÕn thÕtù ngÉu ®iÒu chØnh tõng nÊc hoÆ c liªn tôc M¹ch thêi gian C/t¾ c nguån Nguån AC 1.CÊu tróc chung cña m¸y X Quang truyÒn thèng. M¹ch chiÕu (Automatic Brightness Control) M¹ch sî i ®èt (mA control) M¹ch ®éng c¬a-nèt (Starter & Speed control) Khèi thiÕt bÞ ®Þnh vÞbÖnh nh© n, chï m tia X & thiÕt bÞkh¸c... Khèi ®iÒu khiÓn (R/F, kVp-mA-s, Starter & speed,safety control & Alarm) ThiÕt bÞ mang ¶nh: Casstette, phim S¬®å khèi hÖthèng m¸y X Quang chôp/chiÕu M¸y X Quang lµ mét thiÕt bÞ t¹o ¶nh quang tuyÕn dïng trong chÈn ®o¸n h×nh ¶nh y tÕ. VÒ mÆt cÊu t¹o nã bao gåm c¸c khèi: 2  Khèi thiÕt bÞ ®Þnh d¹ng chïm tia X: Bé cÊp nguån, m¹ch thêi gian, m¹ch chiÕu, m¹ch sîi ®èt, m¹ch ®éng c¬ a-nèt.  Khèi thiÕt bÞ ®Þnh vÞ bÖnh nh©n, chïm tia X...  Khèi thiÕt bÞ mang ¶nh.  Khèi ®iÒu khiÓn. Chän kVp b í c th« C«ng t¾ c nguån Chän kVp b í c tinh M¹ch thêi gian V«n kÕ M¹ch ®o mA & mAs BiÕn ¸p Chän lo¹i BiÕ n trë cao thÕ Chän dßng héi tô sî i ®èt(mA) BiÕn thÕ tù ngÉu Bãng X quang ChØnh l u cao thÕ Am-pe kÕ BiÕn thÕ gi¶m¸p H× nh 1.1: s¬®å nguyªn lý m¸y X quang truyÒn thèng ví i c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn thamsè kV, mA, thêi gian vµ c¸c ®ång hå ®o 2. M¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p cao thÕ (KVp). 2.1. §Æc ®iÓm vµ yªu cÇu. §iÖn ¸p cao thÕ cung cÊp cho bãng X Quang lµ mét tham sè quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng x©m nhËp vµ c«ng suÊt ph¸t x¹ tia X.TrÞ sè cña nã trong c¸c lo¹i m¸y X Quang chÈn ®o¸n n»m trong ph¹m vi tõ 40-150KVp. ViÖc thay ®æi trÞ sè ®iÖn ¸p ph¶i ®îc thùc hiÖn theo tõng bíc nhá. Mçi bíc kho¶ng 1-2 KV. §iÖn ¸p cao thÕ ®a ra tõ phÝa thø cÊp biÕn ¸p cao thÕ. §Ó ng¨n ngõa sù phãng ®iÖn cña ®iÖn cao thÕ trong kh«ng khÝ ,biÕn ¸p cao thÕ ph¶i ®îc ®Æt trong thïng chøa ®Çy dÇu c¸ch ®iÖn cao thÕ (gäi lµ thïng cao thÕ). Trong m¸y X Quang truyÒn thèng ®Ó t¨ng hoÆc gi¶m KV ngêi ta ph¶i vµ chØ cã 3 thÓ thay ®æi trÞ sè ®iÖn ¸p cña nguån cÊp ®iÖn cho cuén s¬ cÊp biÕn thÕ cao thÕ. 2.2. §iÒu khiÓn KV trong m¸y X Quang truyÒn thèng. Trong mçi m¸y X Quang truyÒn thèng sö dông nguån ®iÖn líi AC thêng cã mét hoÆc hai biÕn thÕ-gäi lµ biÕn thÕ cÊp nguån trong ®ã mét biÕn thÕ dïng cho chøc n¨ng chôp cßn biÕn thÕ kia dïng cho chøc n¨ng chiÕu. PhÝa s¬ cÊp cña c¸c biÕn ¸p nµy nèi víi nguån ®iÖn AC. §iÖn ¸p ®Çu ra cña chóngtøc lµ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp cho biÕn thÕ cao thÕ, ph¶i cã thÓ thay ®æi ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p cao thÕ cÇn thiÕt b»ng c¸ch thay ®æi tû sè vßng d©y gi÷a c¸c cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp. BiÕn thÕ cÊp nguån lµ biÕn thÕ tù ngÉu, chØ gåm mét cuén d©y víi nhiÒu ®Çu ra, ®iÖn ¸p lèi vµo vµ ra lèi víi biÕn thÕ t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau (h×nh 1.2 vµ h×nh 1.3). §iÖn ¸p vµo §iÒu chØ nh th« §iÒu chØ nh tinh H× nh1.2:BiÕn thÕtù ngÉu ®iÒu chØ nh §iÖn ¸p ra tõng nÊc H× nh 1.3:BiÕn thÕtù ngÉu ®iÒu chØ nh v« cÊp Th«ng thêng cã hai lo¹i biÕn thÕ cÊp nguån ®îc chÕ t¹o phï hîp víi chøc n¨ng chôp vµ chiÕu:  Trong chÕ ®é chôp: viÖc ®iÒu khiÓn trÞ sè KV ph¶i ®îc thùc hiÖn tríc khi ph¸t tia v×: 4  C«ng suÊt tiªu hao rÊt lín tõ 10KW150KW tuú tõng lo¹i m¸y X Quang, v× vËy biÕn thÕ cÊp nguån dïng cho chøc n¨ng nµy lµ lo¹i c«ng suÊt lín víi dßng ®iÖn ch¹y trong cuén d©y cña nã (®ång thêi còng lµ dßng phÝa s¬ cÊp biÕn thÕ cao thÕ) cì hµng tr¨m Am_pe.Víi dßng ®iÖn chôp lín nÕu quay c«ng t¾c chØnh KV trong khi chôp th× sÏ ph¸t sinh hå quang ®iÖn g©y ch¸y c«ng t¾c.ViÖc thay ®æi KV ®îc thùc hiÖn tõng bíc, gi¸n ®o¹n nhê hai c¸i chuyÓn m¹ch (h×nh 1.2), mçi chuyÓn m¹ch cã kho¶ng tõ 510 nÊc.Trong ®ã mét chuyÓn m¹ch ®Ó ®iÒu chØnh th« víi mçi nÊc t¬ng øng víi trÞ sè ®iÖn ¸p kho¶ng 10KV vµ mét ®Ó ®iÒu chØnh tinh víi mçi nÊc t¬ng øng kho¶ng 11,5KV. KÕt hîp hai chuyÓn m¹ch sÏ thùc hiÖn ®îc kho¶ng 50 nÊc ®iÒu chØnh bao trïm gi¶i KV cÇn thiÕt.  Thêi gian chôp rÊt ng¾n, c¸c chuyÓn m¹ch c¬ khÝ hoÆc c¬ ®iÖn cã qu¸n tÝnh cao kh«ng thÓ ®¸p øng tøc thêi.  Trong chÕ ®é soi: thêi gian thùc hiÖn kÐo dµi cã khi tíi vµi phót, ®Ó cã h×nh ¶nh râ rµng khi di chuyÓn bãng qua c¸c bé phËn dÇy máng kh¸c nhau cña c¬ thÓ, cÇn ®iÒu chØnh KV kÞp thêi. Dßng ®iÖn cao thÕ trong chÕ ®é soi rÊt nhá cì mét vµi mA nªn biÕn thÕ cÊp nguån dïng cho chøc n¨ng nµy thuéc lo¹i c«ng suÊt nhá cì vµi tr¨m W. ViÖc ®iÒu chØnh KV trong chÕ ®é soi ®îc thùc hiÖn liªn tôc cßn gäi lµ ®iÒu chØnh mÒm hay ®iÒu chØnh v« cÊp. §Ó lµm ®îc ®iÒu nµy, ngêi ta dïng mét biÕn thÕ lâi h×nh xuyÕn cã con trît tú lªn líp d©y cuèn quanh ®Ó trÝch ®iÖn ¸p ra (h×nh 1.3). §iÖn ¸p lèi ra lÊy gi÷a mét cùc cña biÕn ¸p vµ d©y nèi víi thanh trît. ViÖc øng dông biÕn thÕ tù ngÉu ®iÒu 5 chØnh mÒm ®Æc biÖt thÝch hîp trong m¸y X Quang cã trang bÞ ®Ìn t¨ng s¸ng vµ hÖ thèng truyÒn h×nh. Khi ®ã, ®Ó tù ®éng duy tr× ®é s¸ng mµn h×nh ngêi ta g¾n con trît biÕn thÕ víi mét ®éng c¬, tèc ®é, chiÒu vµ gãc quay cña ®éng c¬ ®îc ®iÒu khiÓn bëi mét m¹ch ®iÖn ®Ó thay ®æi trÞ sè ®iÖn ¸p ra cña biÕn ¸p h×nh xuyÕn vµ duy tr× cêng ®é s¸ng. 2.3. ChØ thÞ trÞ sè KV. TrÞ sè KV ®îc x¸c ®Þnh tríc khi ph¸t tia, chØ thÞ bëi ®ång hå KV. §ång hå ®o KV cã thÓ thuéc lo¹i chØ kim hoÆc hiÖn sè. I U1 TrÞ sè KV hiÓn 150kV 40kV thÞ trªn ®ång hå I2 ph¶i lµ trÞ sè I1 thùc-trÞ sè KV ®Æt vµo bãng X Quang trong khi U IH U02 U01 IH1IH2 ph¸t tia (KVbãng), U1 H× nh 1.4: Quan hÖgi÷a dßng anèt I ,I ví i dßng sî i ®èt I ,I vµ ®iÖn ¸p ®îc tÝnh theo anèt kh«ng t¶i U ,U øng ví i mét trÞsè ®iÖn ¸p ®Æ tU c«ng thøc sau: KVbãng=KVtÝnh to¸n- KV 1 2 01 02 H1 H2 1 Trong ®ã KVtÝnh to¸n lµ trÞ sè KV lý thuyÕt víi gi¶ thiÕt hiÖu suÊt cña biÕn thÕ vµ chØnh lu lµ 100%. KV lµ sôt ¸p tæng trªn biÕn thÕ vµ chØnh lu cao thÕ. KV thay ®æi khi dßng cao thÕ thay ®æi do vËy ph¶i thiÕt kÕ m¹ch bï sôt ¸p theo c¸c gi¸ trÞ dßng cao thÕ kh¸c nhau ®Ó ®ång hå ®o chØ thÞ ®óng KV thùc. Quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn sîi ®èt (IH1, IH2 ), dßng a-nèt (I1,I2) vµ ®iÖn ¸p a-nèt bãng X Quang khi kh«ng t¶i (U 01,U02) víi mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cao thÕ ®Æt tríc (U1) ®îc minh ho¹ trªn h×nh 1.4. Tõ h×nh vÏ ta cã nhËn xÐt: 6  Khi dßng bãng X Quang thay ®æi tõ gi¸ trÞ I1 ®Õn I,víi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cao thÕ ®· ®Æt tríc, th× sôt ¸p cao thÕ còng thay ®æi theo (U01-U1,U02-U1)  Dßng sîi ®èt thay ®æi nhá kÐo theo sù thay ®æi lín 2 cña dßng a-nèt bãng X Quang. M¹ch ®o KV kh«ng thÓ ë phÝa cao thÕ v× tríc khi ph¸t tia ®iÖn ¸p cao thÕ b»ng 0V mµ ph¶i ®Æt t¹i phÝa thø cÊp biÕn thÕ cÊp nguån (s¬ cÊp biÕn thÕ cao thÕ). C¨n cø vµo tû sè gi÷a sè vßng cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp biÕn thÕ cao thÕ vµ c¸c tham sè kh¸c nh néi trë biÕn thÕ, néi trë bãng X Quang... c¸c trÞ sè sôt ¸p KV kh¸c nhau ®îc tÝnh to¸n t¬ng øng víi c¸c gi¸ trÞ KVbãng ®Ó kh¾c ®é trªn ®ång hå KV. Trªn h×nh 1.5 lµ s¬ ®å nguyªn lý mét lo¹i m¹ch ®iÖn chØ thÞ KV cã bï sôt ¸p. c«ng t¾ c kV chôp §ång hå ®o KV lµ lo¹i xoay Cuén s¬cÊp chiÒu, ®îc nèi víi hai côm Nguån kV biÕn ¸p ®iÖn chuyÓn m¹ch trong ®ã mét cao thÕ kÕ ®Ó chän kV vµ mét ®Ó chän mA. Hai cuén d©y ®îc cuèn ngîc chiÒu nhau MC G¾ n ví i trªn cïng lâi biÕn thÕ cÊp m¹ch chän nguån. H× nh 1.5:m S¬ A®å nguyªn lý m¹ch chØthÞkV bï sôt ¸p TrÞ sè ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®ång hå b»ng hiÖu cña hai ®iÖn ¸p: V§ång hå=VKV-VBï=VKVthùc Trong ®ã VKV trÝch tõ chuyÓn m¹ch KV, cßn V Bï tõ chuyÓn m¹ch mA. Gi¶ sö khi t¨ng mA, chuyÓn m¹ch chuyÓn xuèng phÝa díi nªn VBï t¨ng, V§ång hå gi¶m vµ ngîc l¹i do vËy ®ång hå chØ ®óng gi¸ trÞ thùc cña KV ®Æt vµo bãng X Quang. 3. M¹ch ®iÒu khiÓn dßng cao thÕ (mA). 3.1. §Æc ®iÓm vµ yªu cÇu. 7 Tham sè thø hai cÇn thiÕt ph¶i x¸c ®Þnh trong t¹o ¶nh X Quang lµ trÞ sè dßng ®iÖn cao thÕ, thêng viÕt t¾t lµ “mA“. TrÞ sè mA tuú thuéc vµo sè lîng ®iÖn tö bøc x¹ tö bÒ mÆt ca tèt-®îc x¸c ®Þnh bëi nhiÖt ®é ca-tèt. NhiÖt ®é ca-tèt phô thuéc vµo c«ng suÊt ®iÖn tiªu hao trªn sîi ®èt (P sîi ®èt=V2sîi ®èt/R), nghÜa lµ do ®iÖn ¸p sîi ®èt (Vsîi ®èt) quyÕt ®Þnh. §iÖn ¸p sîi ®èt cña bãng X Quang thêng trong kho¶ng tõ 812V do mét biÕn ¸p h¹ thÕ cung cÊp. BiÕn thÕ nµy ®îc bè trÝ trong thïng cao thÕ ®Ó c¸ch ly víi m«i trêng kh«ng khÝ nh»m chèng phãng ®iÖn vµ to¶ nhiÖt v× vËy chØ cã thÓ thay ®æi ®iÖn ¸p sîi ®èt b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p s¬ cÊp cña biÕn thÕ nµy. NÕu bãng X Quang thuéc lo¹i héi tô kÐp th× cÇn cã hai biÕn thÕ sîi ®èt riªng biÖt. Mçi c¸i cÊp nguån cho mét sîi ®èt. Nguån ®iÖn cung cÊp nu«i sîi ®èt ph¶i ®¹t c¸c chØ tiªu c¬ b¶n sau:  Thay ®æi trÞ sè ®iÖn ¸p cho phï hîp víi c¸c dßng cao thÕ (mA) kh¸c nhau.  Gi÷ æn ®Þnh khi cã sù thay ®æi vÒ trÞ sè (biªn ®é) hoÆc tÇn sè nguån ®iÖn líi.  Lo¹i trõ hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian. 3.2. M¹ch ®iÒu khiÓn mA trong m¸y X Quang truyÒn thèng. S¬ ®å khèi cña c¸c thµnh phÇn trong m¹ch sîi ®èt cña bãng X Quang truyÒn thèng vÏ trªn h×nh 1.6. Trong ®ã bao gåm c¸c thµnh phÇn sau:  Bé æn ¸p.  M¹ch bï tÇn sè.  M¹ch bï hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian.  M¹ch ®Æt dßng cao thÕ (mA). 8  BiÕn thÕ sîi ®èt. Chän kV Tí i s¬cÊp biÕn ¸p cao thÕ Nguån ®iÖn Chän mA Bï tÇn sè Bé æn ¸p nguån sî i ®èt Tí i s¬cÊp Bï ®iÖn tÝchbiÕn thÕsî i ®èt kh«ng gian H1.6 : S¬®å khèi c¸c thµnh phÇn trong m¹ch ®iÒu khiÓn dßng bãng XQuang (mA). 3.2.1. Bé æn ¸p Dßng sî i ®èt (mA) 500 300 250 80kV p 110kV p 100kV p 70kV p 400 h× nh 1.7: Quan hÖgi÷a dßng anèt ví i dßng sî i ®èt bãng X quang t ¬ng øng ví i gi¸ trÞ®iÖn ¸p anèt a)Ví i IH=4,25A vµ ví i UA=60kV, IA=150mA UA=70kV, IA=200mA UA=100kV, IA=250mA b)Ví i UA=70kV vµ ví i IH=4,2A, IA=175mA IH=4,4A, IA=275mA 200 150 IH t¨ng 4,5%IA t¨ng 36% 100 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 Dßng sî i ®èt TrÞ sè ®iÖn ¸p nguån cung cÊp thêng kh«ng æn ®Þnh. TrÞ sè ®iÖn ¸p nguån t¨ng gi¶m do nhiÒu nguyªn nh©n: phô t¶i thay ®æi, chÊt lîng ®êng d©y, dao ®éng tÇn sè líi 9 ®iÖn...,trong khi ®ã dßng cao thÕ (mA) phô thuéc rÊt nhiÒu vµo dßng sîi ®èt tøc lµ phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån. Trªn h×nh 1.7 biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a dßng cao thÕ vµ dßng s¬i ®èt bãng X Quang. Th«ng thêng dßng sîi ®èt thay ®æi kho¶ng 5 % th× mA thay ®æi kho¶ng 30%. Do ®ã cÇn thiÕt ph¶i æn ®Þnh ®iÖn ¸p sîi ®èt bãng X Quang. §iÖn ¸p nguån cÊp cho biÕn thÕ sîi ®èt ®îc æn ®Þnh nhê mét bé nguån æn ¸p, lèi vµo cña nã nèi víi líi ®iÖn, cßn ®iÖn ¸p ®· ®îc æn ®Þnh ë lèi ra sÏ cung cÊp cho biÕn thÕ sîi ®èt th«ng qua m¹ch ®iÒu khiÓn mA. Hai lo¹i nguån æn ®Þnh ®îc dïng phæ biÕn trong c¸c thiÕt bÞ X Quang hiÖn nay lµ æn ¸p s¾t tõ vµ æn ¸p ®iÖn tö. Mçi lo¹i cã nh÷ng u vµ nhîc ®iÓm riªng. 3.2.2. M¹ch bï tÇn sè. §Ó h¹n chÕ sù ¶nh hëng cña sù thay ®æi tÇn sè líi ®iÖn tíi ®iÖn ¸p nguån sîi ®èt, mét m¹ch bï tÇn sè nh h×nh 1.8 ®îc øng dông. Trong ®ã LC ®îc lùa chän sao cho nh¹y c¶m víi tÇn sè líi ®iÖn. Trë kh¸ng cña c¸c linh M¹ch bï tÇn sè kiÖn L vµ C L biÕn ®æi theo Tí i nguån tÇn sè. Gi¶ sö AC (Qua Tí i sî i B/T tù C ®èt bãng khi tÇn sè líi ngÉu) XQuang ®iÖn t¨ng cao Bé æn ¸p Chän mA h¬n 50Hz th× BiÕn thÕsî i ®èt ®iÖn ¸p ra cña H1.8: S¬®å m¹ch ®iÖn bï tÇn sè vµ chän mA bé æn ¸p t¨ng, khi ®ã trë kh¸ng cña m¹ch LC vµ sôt ¸p trªn nã (VLC) còng t¨ng, kÕt qu¶ ®iÖn ¸p ra cung cÊp cho biÕn thÕ sîi ®èt kh«ng ®æi. Khi tÇn sè líi ®iÖn gi¶m díi 50 Hz th× qu¸ tr×nh x¶y ra theo chiÒu ngîc l¹i vµ ®iÖn ¸p ra còng ®îc duy tr× æn ®Þnh. 3.2.3. M¹ch bï hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian. Tr¹ng th¸i díi b·o hoµ vµ hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian : 10  Khi ca-tèt bãng X Quang ®îc nung nãng, t¹i bÒ mÆt cña nã sÏ bøc x¹ ra chïm ®iÖn tö. MËt ®é n¨ng lîng bøc x¹ phô thuéc vµo nhiÖt ®é (dßng sîi ®èt) vµ diÖn tÝch bÒ mÆt ph¸t x¹ (cÊu tróc cña a-nèt). §¸m m©y ®iÖn tÝch bao quanh ca-tèt do c¸c ®iÖn tö t¹o nªn, gäi lµ ®iÖn tÝch kh«ng gian.  Khi ®Æt mét hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a a-nèt vµ ca-tèt, trong ®ã a-nèt cã ®iÖn thÕ d¬ng so víi ca-tèt th× ®iÖn tö sÏ chuyÓn ®éng vÒ phÝa a-nèt vµ t¹o nªn dßng ®iÖn ch¹y trong bãng X Quang (dßng a-nèt).  NÕu duy tr× nhiÖt ®é ca-nèt ë mét gi¸ trÞ nµo ®ã (do dßng sîi ®èt quyÕt ®Þnh) th× sè lîng ®iÖn tö bøc x¹ ra sÏ kh«ng ®æi. Khi t¨ng ®iÖn thÕ a-nèt, sè lîng ®iÖn tö dÞch chuyÓn vÒ phÝa a-nèt sÏ t¨ng khiÕn cho dßng a-nèt t¨ng. §©y lµ tr¹ng th¸i lµm viÖc ®îc gäi lµ tr¹ng th¸i díi møc b·o hoµ, trong ®ã ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cña bãng X Quang phô thuéc lÉn nhau.  Khi ®iÖn ¸p a-nèt t¨ng tíi mét gi¸ trÞ, t¹i ®ã toµn bé sè lîng ®iÖn tö bøc x¹ ®îc hót hÕt vÒ phÝa a-nèt, lóc nµy bãng X Quang lµm viÖc ë tr¹ng th¸i gäi lµ tr¹ng th¸i b·o hoµ. KÓ tõ møc ®ã trë lªn, viÖc thay ®æi ®iÖn ¸p a-nèt kh«ng lµm thay ®æi dßng ®iÖn, nghÜa lµ ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn biÕn ®æi ®éc lËp víi nhau, bãng X Quang lµm viÖc ë tr¹ng th¸i trªn møc b·o hoµ. §©y lµ tr¹ng th¸i cÇn thiÕt trong viÖc t¹o ¶nh X Quang.  Trong thùc tÕ kh«ng ph¶i lóc nµo còng ®¹t ®îc tr¹ng th¸i nµy. Thùc tÕ ®· chøng tá r»ng, chØ ë ph¹m vi dßng a-nèt cßn t¬ng ®èi thÊp (díi 100mA) th× dÔ dµng ®¹t ®îc tr¹ng th¸i lµm viÖc trªn b·o hoµ ngay c¶ khi ®iÖn ¸p a-nèt cßn t¬ng ®èi thÊp (kho¶ng 40 mA). Khi bãng ho¹t ®éng víi dßng lín h¬n th× víi ®iÖn ¸p a-nèt ®· kh¸ cao, mét sè lîng ®iÖn tö bøc x¹ kh«ng ®îc hót 11 vÒ a-nèt mµ t¹o thµnh ®¸m m©y ®iÖn tö bao quanh bÒ mÆt ca-tèt. Chóng lµm cho dßng a-nèt thay ®æi theo ®iÖn ¸p a-nèt, t¹o nªn mét hiÖu øng gäi lµ hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian. Tõ h×nh 1.7 t¬ng øng dßng ®iÖn sîi ®èt IH=4,25A, mèi quan hÖ gi÷a ®iÖn ¸p a-nèt vµ dßng ®iÖn a-nèt cña mét bãng X Quang nh trong b¶ng 1 díi ®©y: §iÖn ¸p a-nèt UA Dßng ®iÖn a-nèt (KVp) IA(mA) 60 150 70 200 100 250 §iÒu nµy khiÕn cho kh«ng thÓ c¸c gi¸ trÞ KV vµ mA ®éc lËp víi nhau. M¹ch bï hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian:  Chøc n¨ng cña m¹ch: lo¹i trõ ¶nh hëng cña ®iÖn tÝch kh«ng gian trong m¸y X Quang ®Ó cã thÓ ®iÒu chØnh ®éc lËp gi÷a dßng a-nèt vµ ®iÖn ¸p a-nèt trong toµn bé ph¹m vi ®Æt cña c¸c gi¸ trÞ KV vµ mA.  Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch bï hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian: Gi¶ sö ®Æt gi¸ trÞ dßng cao thÕ lµ 200 mA vµ §Æ t kV thay ®æi B A §Æ t mA c¸c gi¸ R trÞ KV Nguån (theo T ®iÖn Thø cÊp S¬ b¶ng 1). cÊp Bé æ n ¸p Tai Tí i sî i UA=70KV ®èt F dßng cao bãng XQuang thÕ sÏ lµ 200mA , H1.9: S¬®å m¹ch ®iÖn bï hiÖu ®iÖn tÝch kh«ng øng nÕu gian 12 chuyÓn sang 60KV hoÆc 100KV th× dßng t¬ng øng sÏ lµ 150mA vµ 250mA mÆc dï gi¸ trÞ ®Æt dßng cao thÕ vÉn lµ 200mA. Tõ nh÷ng sè liÖu trªn ®©y ta thÊy ®Ó duy tr× trÞ sè 200mA víi U A=60KV th× ph¶i t¨ng nhiÖt ®é ca-tèt nghÜa lµ ph¶i t¨ng dßng sîi ®èt, ngîc l¹i ®Ó duy tr× 200mA víi UA=100KV th× ph¶i gi¶m dßng sîi ®èt. Tãm l¹i cÇn ph¶i thay ®æi ®iÖn ¸p sîi ®èt thÝch øng víi sù thay ®æi ®iÖn ¸p a-nèt sao cho cã thÓ duy tr× dßng a-nèt khi thay ®æi ®iÖn ¸p a-nèt trong ph¹m vi réng. §©y chÝnh lµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch bï hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian, ®îc vÏ trªn h×nh 1.9. Trong m¹ch cÊp nguån sîi ®èt bãng X Quang, cã mét biÕn thÕ gäi lµ biÕn thÕ bï ¸p (ký hiÖu ch÷ T), cuén d©y thø cÊp cña nã ®îc nèi liªn tiÕp gi÷a biÕn thÕ sîi ®èt (F) vµ m¹ch chän mA, cßn s¬ cÊp ®îc cÊp ®iÖn tõ biÕn thÕ nguån cao thÕ, trÞ sè ®iÖn ¸p nµy thay ®æi tuú thuéc vµo chuyÓn m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p a-nèt. ChiÒu cuèn vµ c¸ch ®Êu cuén thø cÊp biÕn ¸p T sao cho ®iÖn ¸p c¶m øng cña nã ngîc pha víi ®iÖn ¸p tõ bé æn ¸p. Tõ h×nh vÏ, ®iÖn ¸p t¹i s¬ cÊp biÕn thÕ sîi ®èt (V F) sÏ b»ng: VF=Væn ¸p-(VR+VT) Khi chuyÓn m¹ch KV ®Æt t¹i vÞ trÝ x (t¬ng øng 70KV nh vÝ dô trªn), ®iÖn ¸p trªn cuén s¬ cÊp biÕn ¸p bï b»ng 0V nªn kh«ng ¶nh hëng ®Õn m¹ch sî ®èt. Khi chuyÓn m¹ch di chuyÓn vÒ híng B, KV t¨ng (vÝ dô lªn 100KV) t¹i s¬ cÊp vµ thø cÊp biÕn ¸p bï xuÊt hiÖn ®iÖn ¸p tû lÖ víi sù t¨ng trëng cña KV, khi ®ã ®iÖn ¸p sîi ®èt VF sÏ gi¶m khiÕn cho dßng a-nèt ®îc duy tr× nh gi¸ trÞ ®Æt t¬ng øng víi 70KV. 13 Khi chuyÓn m¹ch KV di chuyÓn vÒ híng A, ®iÖn ¸p a-nèt gi¶m (vÝ dô xuèng 60KV) qu¸ tr×nh x¶y ra theo híng ngîc l¹i vµ dßng a-nèt kh«ng thay ®æi. 2.2.4. M¹ch ®Æt dßng cao thÕ M¹ch nµy bao gåm mét c¸i chuyÓn m¹ch nhiÒu nÊc vµ mét sè ®iÖn trë (h×nh 1.8). Nh÷ng ®iÖn trë nµy ®îc m¾c nèi tiÕp gi÷a nguån æn ¸p vµ c¸c m¹ch bï (tÇn sè, hiÖu øng ®iÖn tÝch kh«ng gian) víi s¬ cÊp biÕn thÕ sîi ®èt th«ng qua tiÕp ®iÓm cña chuyÓn m¹ch chän mA. TrÞ sè cña c¸c ®iÖn trë ®îc lùa chän sao cho ®iÖn ¸p sîi ®èt thÝch hîp víi c¸c gi¸ trÞ mA ®· x¸c ®Þnh. 2.2.5. ChØ thÞ dßng cao thÕ (mA) Trong c¸c m¸y X Quang truyÒn thèng ,viÖc chØ thÞ trÞ sè dßng cao thÕ chØ thùc hiÖn trong chÕ ®é soi v× thêi gian soi ®ñ dµi. Trong chÕ ®é chôp v× thêi gian ph¸t tia qu¸ ng¾n kh«ng ®ñ thêi gian hiÓn thÞ dßng cao thÕ. §ång hå cã thÓ lµ lo¹i chØ kim hoÆc lo¹i chØ thÞ sè. VÞ trÝ l¾p ®Æt t¹i ®iÓm nèi tiÕp gi÷a 2 nöa cuén d©y thø cÊp biÕn ¸p cao thÕ-®iÓm nèi ®Êt an toµn (h×nh 1.1). 4. M¹ch ®iÒu khiÓn thêi gian (s) 4.1. §Æc ®iÓm vµ yªu cÇu Thêi gian ph¸t tia X lµ mét trong nh÷ng tham sè quyÕt ®Þnh mËt ®é tia X. Chøc n¨ng nµy ®îc thùc hiÖn bëi m¹ch thêi gian(timer). NhiÒu lo¹i m¹ch thêi gian ®îc nghiªn cøu vµ chÕ t¹o trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y X Quang. VÒ ph¬ng thøc x¸c ®Þnh thêi kho¶ng ph¸t tia X, cã thÓ ph©n chia m¹ch thêi gian ra lµm 3 lo¹i sau ®©y:  M¹ch ®iÒu khiÓn ph¸t tia X theo kho¶ng thêi gian (s).  M¹ch ®iÒu khiÓn ph¸t tia X theo mAs.  M¹ch thêi gian tù ®éng. 4.2. M¹ch ®iÒu khiÓn ph¸t tia X theo kho¶ng thêi gian. 14 HÇu hÕt c¸c m¹ch lo¹i nµy ®Òu ho¹t ®éng dùa trªn c¬ së lµ sù phãng, n¹p vµ thêi gian n¹p ®iÖn cña tô ®iÖn. Kho¶ng thêi gian ph¸t tia ®îc x¸c ®Þnh gi÷a hai thêi ®iÓm:  Thêi ®iÓm b¾t ®Çu khi ®iÖn ¸p trªn tô b»ng 0V, tô b¾t ®Çu ®îc n¹p ®iÖn vµ tia X b¾t ®Çu ®îc ph¸t. M¹ch n¹p tô bao gåm mét ho¨c nhiÒu ®iÖn trë R vµ tô C cã trÞ sè kh¸c nhau m¾c nèi tiÕp t¬ng øng víi c¸c kho¶ng thêi gian kh¸c nhau. Tô n¹p nhanh hay chËm phô thuéc vµo h»ng sè thêi gian RC cña m¹ch.  Thêi ®iÓm kÕt thóc khi ®iÖn ¸p trªn tô ®¹t tíi mét gi¸ trÞ ®· chän tríc th× nã sÏ phãng vµ sÏ kÝch ho¹t mét c«ng t¾c ®iÖn tö ®Ó ng¾t m¹ch ph¸t tia X. Mét sè lo¹i linh kiÖn ®iÖn tö thêng ®îc dïng trong c¸c m¹ch thêi gian ®iÖn tö nh: transistor mét tiÕp gi¸p (UJTUniJunction Transistor) vµ thyristor hoÆc m¹ch tÝch hîp (ICIntergrated Circuit). 15  Trªn ®êng ®Æc tuyÕn V-A cña UJT vµ thyristor ®Òu cã vïng trë kh¸ng ©m nhê vËy sù chuyÓn tr¹ng th¸i cña chóng tõ ng¾t sang dÉn hoÆc ngîc l¹i diÔn ra ®ét biÕn (thêi V+ R2 R UJT VP B2 VE VE 2V C B1 S1 R1 (a) VP VE 2V 0V VB1 0V VB1 0V S1 më Thêi gian trÔT (b) a) S¬® å m¹ch ® iÖn b) M¹ch t¹o xung ® ¬n c) M ¹ch t¹o chuçi xung nhän (c) H× nh1.12: M¹ch thêi gian dï ng transistor 1tiÕp gi¸p (UJT) 16 gian qu¸ ®é rÊt ng¾n) vµ chóng ®îc dïng lµm c«ng t¾c ®iÖn tö.  M¹ch ®iÖn trªn h×nh 1.12 øng dông transistor mét tiÕp gi¸p UJT cho hai chøc n¨ng: 1.M¹ch thêi gian (h×nh 1.12 b): c«ng t¾c S 1 chuyÓn tõ tr¹ng th¸i ®ãng sang hë m¹ch, tô C ®îc n¹p víi h»ng sè thêi gian RC, Uc t¨ng ®Õn ®iÖn ¸p kÝch ho¹t V p cña UJT, UJT më, tô C phãng ®iÖn qua tiÕp ®iÓm EB1 cña UJT t¹o ra mét xung nhän t¹i R1, S1 ®ãng l¹i kÕt thóc qu¸ tr×nh t¹o kho¶ng thêi gian T. 2.M¹ch t¹o xung (h×nh 1.12 c) :nÕu S 1 tiÕp tôc më, tô C tiÕp tôc ®îc n¹p, qu¸ tr×nh tiÕp diÔn .KÕt qu¶ t¹i B 1 cña UJT mét chuçi xung nhän ®îc t¹o ra. Lo¹i m¹ch thêi gian ®iÒu khiÓn ph¸t tia X theo thêi kho¶ng, ho¹t ®éng theo nguyªn lý ®ång pha lµ lo¹i m¹ch phæ biÕn, ®îc vÏ trªn h×nh 1.13. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch nh sau: 1.Nguån cÊp cho m¹ch gåm: BiÕn thÕ h¹ ¸p T5   M¹ch cÊp nguån DC : ®iÖn ¸p AC 24V, cÇu chØnh lu RE1 vµ c¸c m¾t läc R49, R35, C7 &C8 t¹o thµnh nguån DC 28V M¹ch t¹o xung cã tÇn sè 100Hz : ®iÖn ¸p AC 24V, ®ièt D6, D7, R46, vµ ®ièt Zener Z3, t¹o ra mét chuçi xung gÇn vu«ng cã biªn ®é b»ng 5,6V.  M¹ch nguån nu«i r¬-le ph¸t tia S012: ®iÖn ¸p AC 2x85V 2.Thêi ®iÓm bÊm c«ng t¾c chôp.  R¬-le S9 t¸c ®éng, S9a nèi m¹ch nguån DC 28V. §iÖn ¸p ph©n ¸p cho transistor T7 b»ng : VBE(T7)=VR42-VR430V 17 Trong ®ã: VR42 lµ ®iÖn ¸p t¹o ra tõ nguån 28V DC vµ m¹ch ph©n ¸p R33, R42 (28V x 3,3/(82+3,3))=1,08V VR43 lµ ®iÖn ¸p t¹o ra tõ nguån 5,6V DC vµ m¹ch ph©n ¸p R43, R44 (5,6V x 0,47/ (0,47+1,8))=1,15V cã chiÒu ngîc víi VR42.  Víi ph©n ¸p VBE(T7) lµm T7 ng¾n m¹ch (off), VR32=0V nªn T8 còng ng¾n m¹ch vµ ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm TP2=0V  Transistor T3 th«ng nhê m¹ch ph©n ¸p R36 vµ R37 ,®iÖn ¸p t¹i TP3=0V vµ T4 ng¾n m¹ch.  Nh vËy, t¹i thêi ®iÓm bÊm c«ng t¾c ph¸t tia, r¬-le ph¸t tia S012 cha t¸c ®éng vµ cha cã tia X ®îc ph¸t ra. 3.Thêi ®iÓm b¾t ®Çu ph¸t tia.  Khi ®iÖn ¸p AC vÒ ®iÓm 0V, ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm B còng tôt xuèng 0V, VR43=0V nªn VBE(T7)1V. T7 dÉn (on) kÐo theo T8 dÉn vµ ®iÖn ¸p t¹i TP228V. Mét m¹ch håi tiÕp d¬ng gåm R45, R42 tiÕp tôc duy tr× tr¹ng th¸i dÉn cña T7 vµ lo¹i bá ¶nh hëng cña ®iÖn ¸p trªn R43. T¹i thêi ®iÓm nµy:  M¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn b¾t ®Çu ho¹t ®éng. §©y lµ mét m¹ch dao ®éng tù do gåm T5 (lo¹i UJT) ,C3, R24, R25, R27, t¹o ra mét chuçi xung nhän cã chu kú lÆp l¹i kho¶ng 1ms.  Chuçi xung nµy kÝch ho¹t c¸c thyristor TH1 vµ TH2 khiÕn chóng thay nhau dÉn dßng trong c¶ 2 nöa chu kú AC. Nguån AC 2x85V ®îc cÊp cho r¬-le S012 vµ tia X b¾t ®Çu ®îc ph¸t ra.  M¹ch tÝnh thêi gian b¾t ®Çu ho¹t ®éng. M¹ch nµy gåm transistor T6 (UJT), ®ièt zener Z2 vµ c¸c linh kiÖn liªn quan. §iÖn ¸p 28V DC ®îc æn ®Þnh t¹i 15V nhê Z2 vµ R16, cung cÊp cho m¹ch n¹p ®iÖn gåm tô C4 vµ c¸c ®iÖn trë R13, R50, chuçi c¸c ®iÖn trë tõ R19-R37 ®Ó 18 ®Æt thêi kho¶ng ph¸t tia tõ 10 ms ®Õn 5 s, R13 ®Ó chuÈn møc thêi gian 10 ms. M¹ch t¹o xung ®¬n gåm T6, R14, R15, C5, R47, R41 vµ C1, trong ®ã R15 ®Ó ®iÒu chØnh chÝnh x¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p kÝch ho¹t-më T6 vµ chÝnh lµ ®iÖn trë hiÖu chuÈn møc thêi gian dµi nhÊt (5 s). Tô C4 ®îc n¹p víi tèc ®é nhanh/chËm t¬ng øng víi thêi kho¶ng ph¸t tia ng¾n/dµi, ®iÖn ¸p t¹i tô t¨ng dÇn. 4.Thêi ®iÓm kÕt thóc ph¸t tia X.  Khi VC4 ®¹t tíi gi¸ trÞ ngìng më (Vp) cña T6 th× T6 dÉn. C4 phãng qua EB1T6 vµ R47 t¹o nªn mét xung kim, ®îc ®a vµo cùc gèc T4 ®Ó chuyÓn tr¹ng th¸i T4 tõ off sang on.  §iÖn ¸p cùc gãp T4 sôt xuèng gÇn b»ng 0V do cã sôt ¸p trªn R36,VB T3 gi¶m xuèng díi 0,6V vµ T3 ng¾n m¹ch khiÕn m¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn thyristor TH1 vµ TH2 ngõng ho¹t ®éng.  Tuy nhiªn, do tÝnh chÊt cña thyristor, viÖc ph¸t tia X chØ ngõng khi kÕt thóc nöa chu kú AC sau khi ®· hÕt xung ®iÒu khiÓn. T4 ®îc duy tr× ë tr¹ng th¸i dÉn nhê m¹ch ph©n ¸p R23 vµ R40. §©y lµ m¹ch thêi gian ®ång pha. Tia X chØ ®îc b¾t ®Çu vµ kÕt thóc t¹i thêi ®iÓm nguån AC b»ng 0V. Do vËy thêi kho¶ng ph¸t tia ®îc tÝnh b»ng béi sè thêi gian nöa chu kú dßng AC. 1 T=n. 2 f Trong ®ã f lµ chu kú dao ®éng cña nguån ®iÖn líi (gi¸ trÞ danh ®Þnh 50Hz), n lµ sè nguyªn d¬ng. Kü thuËt t¹o ¶nh X Quang øng dông 3 trÞ sè ®Æt KVp, mA vµ s cßn ®îc gäi lµ kü thuËt 3 ®iÓm. ¦u ®iÓm cña m¹ch ph¸t tia X theo kho¶ng thêi gian: 19  CÊu tróc ®¬n gi¶n, ®é chÝnh x¸c vµ ®é æn ®Þnh kh¸ cao. Nhîc ®iÓm:  Phô thuéc vµo tÇn sè líi ®iÖn: theo c«ng thøc trªn, nÕu tÇn sè líi ®iÖn thay ®æi thêi kho¶ng ph¸t tia X thay ®æi.  ViÖc sö dông phøc t¹p: mËt ®é quang cÇn thiÕt ®Ó t¹o ¶nh Q phô thuéc vµo dßng cao thÕ IA (mA) vµ thêi gian ph¸t tia T(s). Q=IA.T (mAs). V× hai gi¸ trÞ nµy ®îc ®Æt ®éc lËp víi nhau nªn ngêi sö dông ph¶i tra b¶ng ®Ó x¸c ®Þnh Q. BÊt kú sù sai lÖch nµo gi÷a gi¸ trÞ thùc vµ gi¸ trÞ ®Æt cña mét trong hai th«ng sè trªn ®Òu ¶nh hëng ®Õn mËt ®é quang.  Thêi kho¶ng ph¸t tia ng¾n nhÊt cßn kh¸ dµi, víi n=1 thêi gian ph¸t tia ng¾n nhÊt sÏ lµ 10 ms. Trong thùc tÕ cã nh÷ng trêng hîp thêi gian ph¸t tia 1ms nh kiÓu chôp nhiÒu ¶nh liªn tiÕp trong m¸y X Quang chôp m¹ch... 20