Схемы питания рентгеновских трубок
Разнообразие типов рентгеновских установок, связанное с разнообразием областей их применения, порождает столь же большое число конкретных реализаций схем питания и вспомогательных схем.
Сами принципиальные схемы весьма громоздки, хотя по своим функциональным возможностям достаточно просты, поэтому мы их здесь не приводим. Вместо этого на блок-схеме рис. 2.14 показаны основные узлы, имеющиеся в любом рентгеновском аппарате. В приложении приведены основные закономерности и механизмы прохождения электрического тока в вакууме, которые определяют особенности рентгеновской трубки как нагрузочного элемента соответствующего блока питания.Входной автотрансформатор предназначен в основном для компенсации колебаний напряжения сети и для установки величины входного напряжения высоковольтного трансформатора, чем достигается ступенчатая регулировка анодного напряжения на трубке. На низковольтной стороне высоковольтного трансформатора измеряется и индицируется анодный ток трубки IA. Сам высоковольтный трансформатор обычно размещается в баке с трансформаторным маслом, служащим для охлаждения и изоляции. Чаще всего в этом же баке помещается и выпрямитель.
Рис. 2.14. Упрощенная блок-схема питания рентгеновской трубки
В устаревших аппаратах применяется однополупериодный кенотронный выпрямитель, в современных - мостовые схемы на селеновых диодах. Трансформатор накала предназначен для питания нити накала рентгеновской трубки и регулирования анодного тока. Таймер автоматически отключает высокое напряжение через заданный интервал времени экспозиции.
Приведем более подробное описание весьма распространенного в практике лечебных учреждений отечественного комплекса РУМ-20.
Рентгенодиагностический комплекс средней мощности РУМ-20 (рис. 2.15) предназначен для проведения исследований рутинными и специальными методами на трех рабочих местах и использует два излучателя, работающих поочередно.
В состав комплекса входят устройство рентгеновское питающее ПУР-3, поворотный стол-штатив ПСШ-3, штатив снимков напольно-потолочный ШД-НП, стол с увеличителем снимков СД-Н, устройство для продольной горизонтальной томографии на столе снимков, стойка для вертикальных снимков с поворотной отсеивающей решеткой, рентгеновские излучатели РИД-1.
В состав ПУР-3 входят пульт управления, шкаф с низковольтной коммутационной аппаратурой и генераторное устройство. Аппарат питается от трехфазной сети напряжением 220 – 380 В, частотой 50 Гц и имеет устройство для автоматической коррекции питающего напряжения при изменении напряжения сети в пределах ± 10 % от номинального значения.
Схема выпрямления высокого напряжения мостовая, шестивентильная, на селеновых выпрямителях. Мощность, потребляемая аппаратом в режиме просвечивания, – до 2 кВ?А, в режиме снимков – до 85 кВ?А (кратковременно).
Рис.2.15. Рентгенодиагностический комплекс РУМ-20
Управление режимами просвечивания и снимков раздельное. Напряжение на трубке устанавливается ступенями при просвечивании в диапазоне 40 – 110 кВ, при снимках 40 – 125 кВ. В режиме просвечивания ток трубки регулируется плавно от 0,3 до 3 мА.
В режиме снимков ток трубки устанавливают ступенями в диапазоне 25 – 600 мА. Предусмотрен режим снимков с рентгеноэкспонометром. Выдержки при снимках с неизменной нагрузкой задаются синхронизированным реле времени от 0,01 до 5 с с погрешностью ± 10 %. Длительность непрерывного включения аппарата при киносъемке – 1 мин.
Аппарат снабжен устройствами для учета времени наработки трубки при просвечивании, подсчета числа включений высокого напряжения при снимках, измерения коэффициента нагрузки трубки и защиты трубки при каждом включении. Последнее устройство блокирует включение высокого напряжения при наличии неисправностей в схеме аппарата или превышения допустимой нагрузки трубки.
В пульте управления и низковольтном шкафу сосредоточены пусковые, регулирующие, контрольные и сигнальные цепи питающего устройства.
Генераторное устройство состоит из трехфазного высоковольтного трансформатора, трансформаторов накала трубок, блока селеновых выпрямителей, переключателей высоковольтных кабелей и кабельных выводов. Высоковольтные переключатели, снабженные электромагнитным приводом, осуществляют двухполюсное включение или переключение цепи высокого напряжения для питания одной из трубок или обеих одновременно. Бак генераторного устройства заполнен под вакуумом трансформаторным маслом.В рентгеновских излучателях использованы трубки 14-30БД10-150 или 2-30БД11-150 (см. рис.2.4) с частотой вращения анодов 3000 об/мин.
Поворотный стол-штатив ПСШ-3 состоит из опорно-поворотной рамы и панели, которая может перемещаться продольно и поперечно относительно рамы; экраноснимочного устройства (ЭСУ); диафрагмы с электроприводом перемещения шторок и рентгеновской отсеивающей решетки, установленной в панели штатива. Возможен только односторонний подход пациента слева. Угол поворота опорной стенки с ЭСУ вокруг горизонтальной оси 105°.
Штатив снимков представляет собой колонну, установленную на тележке и перемещаемую вдоль стола снимков по двум рельсам, один из которых прикреплен к полу, а другой – к потолку. Колонна имеет направляющие, по которым перемещается каретка с держателем рентгеновского излучателя. Каретка и держатель подвешены на двух тросах и уравновешены противовесом, перемещающимся внутри колонны.
Рентгеновский излучатель штатива снимков можно перемещать по вертикали на 90 см, по горизонтали на 40 см, поворачивать вокруг продольной оси в сторону колонны на 30° и от колонны на 120°. Торможение перемещений электромагнитное.
Стол снимков предназначен для получения обычных и увеличенных снимков. Он снабжен увеличителем масштаба снимков в комплекте с рентгеновской решеткой. Высота стола 80 см, ширина 72 см, длина 200 см. Дека выполнена из пластика. Кратность масштаба увеличения – до 1,5.
Томографическая приставка состоит из привода с успокоителем, пульта управления, стойки установки высоты среза и штанги, связывающей рентгеновский излучатель с решеткой. Угол качания относительно вертикальной оси 7 — 20°.