یک مولد یا ژنراتور اشعه ایکس وسیلهای است که انرژی الکتریکی را جهت لامپ اشعه ایکس فراهم مینماید. در واقع این وسیله انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل مینماید. این ژنراتور با یک منبع انرژی الکتریکی شروع میشود و سپس این انرژی را به نحوی تغییر میدهد تا نیاز لامپ اشعه ایکس را مرتفع سازد. در این مطلب، با ژنراتورهای اشعه ایکس بیشتر آشنا میشویم.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:
انرژی فوتونهای اشعه ایکس تولید شده تابع ۱ - انرژی جنبشی الکترون ها، ۲ - اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ است. ابتدا ولتاژی حدود kv ۱۵۰ – ۴۰ به دو قطب تیوپ اشعه ایکس اعمال میشود. الکترون هایی که توسط فیلامان تولید شده اند دراین اختلاف پتانسیل به سمت قطب آند شتاب میگیرند و پس از برخورد به هدف به فوتونهای x. – ray تبدیل میشوند. اختلاف پتانسیل در سر تیوپ، موجب افزایش انرژی جنبشی الکترونها و تولید فوتونهای پر انرژیتر میگردد. هر چه ضخامت عضو بیشتر باشد، فوتونهای پر انرژی تری لازم است. برای به راه اندازی تیوپ و در تولید اشعه ایکس، از ژنراتور استفاده میشود.
- وظایف ژنراتور:
۱ - تأمین اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ اشعه ایکس.
۲ - ملتهب کردن فیلامان برای تولید الکترون.
۳ - کنترل اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ.
ولتاژ مورد استفاده در ژنراتورهای اشعه ایکس از نوع ولتاژ متناوب است.
دو نوع ولتاژ متناوب داریم: ۱ - تکفاز و ۲ - سه فاز.
- نحوة تولید برق تکفاز:
مبنای کار، قانون القای الکترومغناطیسی است. در نتیجه گردش یک سیم پیچ درون میدان مغناطیسی ثابت با القای ولتاژ در سیم پیچ لازم است.
- نحوه تولید برق سه فاز:
در مولدهای سه فاز، سه سیم پیچ به طور همزمان درون میدان مغناطیسی میچرخند. هر سیم پیچ با اختلاف زاویه ˚ ۱۲۰ نسبت به بقیه قرارگرفته است. به علت متفاوت بودن موقعیت سیم پیچ ها، مقدار ولتاژ تولیدی در هر سیم پیچ در یک زمان مشخص متفاوت است.
• ترانسفورماتورها:
وسیله افزایش یا کاهش ولتاژ نسبت به مقدار مبنا هستند و بر دو نوعند:
- ترانسفورماتور افزاینده (step up Transformer).
- ترانسفورماتور کاهنده (step down Transformer).
- اجزای ترانسفورماتور:
۱ - هسته فلزی.
۲ - دو سری سیم پیچ که بر روی هسته فلزی پیچیده میشوند.
سیم پیچ متصل به ولتاژ ورودی سیم پیچ اولیه و سیم پیچی که ولتاژ تغییریافته از آن خارج شده سیم پیچ ثانویه نام دارد. سیم پیچها نسبت به هم عایق بندی شده است. تشکیل میدان مغناطیسی موجب القای مجدد جریان در سیم پیچهای ثانویه و هسته فلزی میشود. برای آنکه در سیم پیچ ثانویه جریانی القا شود، بایستی ولتاژ ورودی متناوب (AC) باشد. ولتاژ متناوب، میدان مغناطیسی متناوبی را در هسته ایجادکرده و شار در واحد زمان تغییرمی کند. بر مبنای قانون القای فارادی، * تغییر در شار مغناطیسی موجب القاء جریان جدید در سیم پیچ ثانویه میگردد.
- انواع ترانسفورماتورها (بر حسب شکل هسته و نحوه پیچیده شدن سیم پیچها)
۱ - ترانسفورماتور با هستة close – core: این هستهها به صورت یک مربع بسته ساخته شده اند که هر سیم پیچ جداگانه بر روی یک طرف هسته پیچیده میشود.
۲ - اتوترانسفورماتور: هستة آنها به صورت میلهای بوده و معمولاً یک سیم پیچ برروی آنها پیچیده میشود. از این ترانسفورماتورها در مدار اشعه ایکس استفاده میشود.
۳ - ترانسفورماتور با هستة shell – type: هسته این ترانسفورماتور به صورت دو حلقه چسبیده به هم میباشد و سیم پیچهای اولیه و ثانویه بر روی هم روی ستون وسط پیچیده میشوند. از این نوع نیز در مدارهای اشعه ایکس استفاده میشود.
- مدار ژنراتور اشعه ایکس از دو قسمت تشکیل شده است:
۱ - مدار ژنراتور اشعه ایکس.
۲ - تیوپ اشعه ایکس.
- مدار ژنراتور اشعه ایکس بر حسب مقدار ولتاژ عبوری دارای دو قسمت است:
۱ - مدار اولیه (Control console): ولتاژ عبوری از مداراولیه در محدوده ولتاژهای معمولی یا فشار ضعیف است. پانل کنترل به عنوان قسمتی از مدار اولیه است.
۲ - مدار ثانویه (فشار قوی High – Voltage): ولتاژ در محدوده ولتاژهای فشار قوی میباشد. • مدار سادة ژنراتور اشعه ایکس:
o. مدار اولیه: فشار ضعیف است و دارای ولتاژ حدود V۲۴۰ تا ۴۱۵ میباشد.
- اجزای مدار اولیه:
فیوزها، کلید اصلی، قطع کنندههای مدار، اتوترانسفورماتور، جبران کنندة ولتاژ اصلی، کنترل kv، کلید کنتاکتور اولیه، اندازه گیر kv، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور فشارقوی، مدار زمان سنج، مدار گرم کنندة فیلامنت، مدارات جبران کننده.
o. مدار ثانویه: فشار قوی است و ولتاژ بیشتر از kvp ۷۵ دارد.
- اجزای مدار ثانویه:
سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، یکسوکنندههای فشارقوی، تیوپ اشعة ایکس، سیم پیچ ثانویه، ترانسفورماتور گرم کننده فیلامنت.
• اتو ترانسفورماتور:
از سیم ضخیمی که به صورت یک سیم پیچ به دور هستة آهنی پیچیده شده تشکیل شده است. تغییرات جریان متناوب در سیم پیچ ۱۰۰ بار در ثانیه است و میدان مغناطیسی نیز به صورت انبساط و تراکم ۱۰۰ بار در ثانیه تغییر میکند. در نتیجه ولتاژی به حلقة سیم پیچ و هستة آهنی القا میشود. با لایه لایه کردن هسته میتوان از ایجاد جریانهای گردابی جلوگیری کرد. با تراکم میدان، ولتاژی به هر حلقة سیم پیچ و در جهت عکس القا میشود.
= ولتاژ اعمالی (ورودی) / ولتاژ به دست آمده (خروجی)
تعداد حلقهها که در ولتاژ اعمالی وجود دارند/ تعداد حلقه هایی که ولتاژ خروجی از آنها گرفته ایم
• جبران کننده ولتاژ:
با ثابت نگه داشتن ولتاژ القایی به هر حلقة سیم پیچ اتوترانسفورماتور اثر تغییرات ولتاژ ورودی را جبران میکند. این عمل با تغییر تعداد حلقه هایی که به آنها ولتاژ اصلی القا شده، صورت میپذیرد. در جبران سازی اتوماتیک تغییرات ولتاژ باعث گردش چرخ دندهای توسط یک میله محوری میشود تا حلقههای بیشتر یا کمتری از سیم پیچ به منبع برق وصل شود.
• کنترل kv:
با اعمال ولتاژ مناسب به سیم پیچ اولیه، از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، میتوان هر kv دلخواهی را به دست آورد. این کار برای انتخاب ولتاژ مناسبِ حرکت کنترل چرخان که تعداد مناسبی از حلقههای اتوترانسفورماتور را در سیم پیچ اولیه انتخاب میکند، لازم است. مقدار kv مورد نظر بوسیله عقربه روی صفحه مدرج (scale) یا صفحة دیجیتالی نشان داده میشود.
• ترانسفورماتور فشار قوی:
از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است و وظیفة آن تأمین ولتاژهای بالا (تا kvp ۱۵۰) برای تولید اشعة ایکس در تیوپ است. در اینجا میدان مغناطیسی از برقراری جریان در سیم پیچ اولیه به وجودآمده و توسط هستة فلزی متمرکز میشود.
o. تنظیم ترانسفورماتور:
افت ولتاژی در ترانسفورماتور به وجود میآید که ناشی از تولید گرما در سیم پیچها و کاهش ولتاژ خروجی از سیم پیچ ثانویه یا ولتاژ دو سر تیوپ اشعه ایکس میباشد. اگر سیم پیچ ثانویه مدار باز و یا بی بار باشد افت ولتاژ نداریم. اما در حالت بار کامل افت ولتاژ حداکثر خواهد بود. تفاوت ولتاژ پیک ثانویه در شرایط بی باری و بار کامل تنظیم ذاتی ولتاژ نامیده میشود. وقتی جریان ولتاژ افزایش یابد باید ولتاژ اعمال شده به دو سر تیوپ اشعة ایکس کاهش یابد.
o. ظرفیت ترانسفورماتور:
در واقع ظرفیت حداکثر، کیلوولت-آمپری (KVA) است که به طور ایمن از سیم پیچ ثانویه میتوان گرفت. مثلاً در فلوروسکوپی از جریان کم با ولتاژ بالا استفاده میشود، ولی در پرتونگاری تشخیصی در مدت بسیار کوتاه از جریان زیاد با ولتاژ بالا استفاده میشود.
- مواردی که ظرفیت ترانسفورماتور فشار قوی در دستگاههای رادیوگرافی تشخیصی دربر میگیرد:
۱. حداکثر ولتاژی (kvp) که ترانسفورماتور میتواند با ایمنی کامل در شرایط بی بار تحویل دهد.
۲. حداکثر جریانی که بیش از یک ثانیه در زمان سرد بودن میتواند عبور دهد که به نام بار لحظهای یا منقطع نامیده میشود و در اکسپوژرهای تشخیصی به کار میرود.
۳. حداکثر جریان ایمنی که بی وقفه میتواند جریان یابد و به نام بار پیوسته موسوم است که در فلوروسکوپی
یا رادیوتراپی استفاده میشود.
۴. تنظیم ذاتی ولتاژ وقتی حداکثر جریان با بار (loading) ناپیوسته برقرار میشود. این حد نباید از ۱۵ % حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
۵. تنظیم ذاتی ولتاژ در حداکثر بار پیوسته که مقدار آن نباید از ۵ % حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
۶. درصد مجاز بار اضافی (over load).
۷. اطلاعات تکنیکی بیشتر در خصوص علایق بندی، حداکثر افزایش مجاز درجه حرارت در شرایط معین و ....
o. جبران افت ولتاژ در کابل تغذیه کننده:
بدیهی است تمام انرژیی که در مدار ثانویه استفاده می¬شود، بایستی توسط مدار اولیه تأمین شود. در مدار ایده¬آل که افت انرژی وجود ندارد، توان ثانویه درست برابر توان اولیه است نه بیش از آن. زمانی که توان ثانویه با افزودن kv و یا mA افزایش مییابد، میبایست جریان مدار اولیه نیز افزایش یابد. این کار موجب افزایش افت توان (به صورت گرما) در کابلهای تغذیه کننده میشود. مقاومت کابل تأمین کننده نباید از مقدار مشخصی بیشتر باشد. افت ولتاژ در کابل برابر حاصل ضرب شدت جریان در مقاومت R) × (I میباشد. زمانی که لازم است توان ثانویه افزایش یابد، بایستی مقدار جریان اولیه نیز افزایش یابد. مقدار مقاومت Z. و نسبت سیم پیچهای x. و y. عواملی هستند که به طور اتوماتیک اتلاف توان در کابلها را جبران کرده و توان صحیح در اولیه و در نتیجه ثانویه ثابت نگه داشته میشوند.
• مدارات فشار قوی تشخیصی:
- مدار خود یکسوکننده (یک پالسی):
یکی از اجزاء مدار ثانویه است. چنین مداری اغلب با تیوب اشعه ایکس با آند ثابت استفاده میشود که این تیوپ به عنوان یکسوکننده نیز عمل میکند.
- تیوپ اشعه ایکس با آند ساکن:
در بعضی دستگاههای متحرک، اغلب دستگاههای دندانی و دستگاههای پرتابل استفاده میشود. این تیوپ از حباب شیشهای که محتوی کاتد و آند است و محفظهای فلزی مملو از روغن که تیوپ در آن است تشکیل شده.
انرژی فوتونهای اشعه ایکس تولید شده تابع ۱ - انرژی جنبشی الکترون ها، ۲ - اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ است. ابتدا ولتاژی حدود kv ۱۵۰ – ۴۰ به دو قطب تیوپ اشعه ایکس اعمال میشود. الکترون هایی که توسط فیلامان تولید شده اند دراین اختلاف پتانسیل به سمت قطب آند شتاب میگیرند و پس از برخورد به هدف به فوتونهای x. – ray تبدیل میشوند. اختلاف پتانسیل در سر تیوپ، موجب افزایش انرژی جنبشی الکترونها و تولید فوتونهای پر انرژیتر میگردد. هر چه ضخامت عضو بیشتر باشد، فوتونهای پر انرژی تری لازم است. برای به راه اندازی تیوپ و در تولید اشعه ایکس، از ژنراتور استفاده میشود.
- وظایف ژنراتور:
۱ - تأمین اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ اشعه ایکس.
۲ - ملتهب کردن فیلامان برای تولید الکترون.
۳ - کنترل اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ.
ولتاژ مورد استفاده در ژنراتورهای اشعه ایکس از نوع ولتاژ متناوب است.
دو نوع ولتاژ متناوب داریم: ۱ - تکفاز و ۲ - سه فاز.
- نحوة تولید برق تکفاز:
مبنای کار، قانون القای الکترومغناطیسی است. در نتیجه گردش یک سیم پیچ درون میدان مغناطیسی ثابت با القای ولتاژ در سیم پیچ لازم است.
- نحوه تولید برق سه فاز:
در مولدهای سه فاز، سه سیم پیچ به طور همزمان درون میدان مغناطیسی میچرخند. هر سیم پیچ با اختلاف زاویه ˚ ۱۲۰ نسبت به بقیه قرارگرفته است. به علت متفاوت بودن موقعیت سیم پیچ ها، مقدار ولتاژ تولیدی در هر سیم پیچ در یک زمان مشخص متفاوت است.
• ترانسفورماتورها:
وسیله افزایش یا کاهش ولتاژ نسبت به مقدار مبنا هستند و بر دو نوعند:
- ترانسفورماتور افزاینده (step up Transformer).
- ترانسفورماتور کاهنده (step down Transformer).
- اجزای ترانسفورماتور:
۱ - هسته فلزی.
۲ - دو سری سیم پیچ که بر روی هسته فلزی پیچیده میشوند.
سیم پیچ متصل به ولتاژ ورودی سیم پیچ اولیه و سیم پیچی که ولتاژ تغییریافته از آن خارج شده سیم پیچ ثانویه نام دارد. سیم پیچها نسبت به هم عایق بندی شده است. تشکیل میدان مغناطیسی موجب القای مجدد جریان در سیم پیچهای ثانویه و هسته فلزی میشود. برای آنکه در سیم پیچ ثانویه جریانی القا شود، بایستی ولتاژ ورودی متناوب (AC) باشد. ولتاژ متناوب، میدان مغناطیسی متناوبی را در هسته ایجادکرده و شار در واحد زمان تغییرمی کند. بر مبنای قانون القای فارادی، * تغییر در شار مغناطیسی موجب القاء جریان جدید در سیم پیچ ثانویه میگردد.
- انواع ترانسفورماتورها (بر حسب شکل هسته و نحوه پیچیده شدن سیم پیچها)
۱ - ترانسفورماتور با هستة close – core: این هستهها به صورت یک مربع بسته ساخته شده اند که هر سیم پیچ جداگانه بر روی یک طرف هسته پیچیده میشود.
۲ - اتوترانسفورماتور: هستة آنها به صورت میلهای بوده و معمولاً یک سیم پیچ برروی آنها پیچیده میشود. از این ترانسفورماتورها در مدار اشعه ایکس استفاده میشود.
۳ - ترانسفورماتور با هستة shell – type: هسته این ترانسفورماتور به صورت دو حلقه چسبیده به هم میباشد و سیم پیچهای اولیه و ثانویه بر روی هم روی ستون وسط پیچیده میشوند. از این نوع نیز در مدارهای اشعه ایکس استفاده میشود.
- مدار ژنراتور اشعه ایکس از دو قسمت تشکیل شده است:
۱ - مدار ژنراتور اشعه ایکس.
۲ - تیوپ اشعه ایکس.
- مدار ژنراتور اشعه ایکس بر حسب مقدار ولتاژ عبوری دارای دو قسمت است:
۱ - مدار اولیه (Control console): ولتاژ عبوری از مداراولیه در محدوده ولتاژهای معمولی یا فشار ضعیف است. پانل کنترل به عنوان قسمتی از مدار اولیه است.
۲ - مدار ثانویه (فشار قوی High – Voltage): ولتاژ در محدوده ولتاژهای فشار قوی میباشد. • مدار سادة ژنراتور اشعه ایکس:
o. مدار اولیه: فشار ضعیف است و دارای ولتاژ حدود V۲۴۰ تا ۴۱۵ میباشد.
- اجزای مدار اولیه:
فیوزها، کلید اصلی، قطع کنندههای مدار، اتوترانسفورماتور، جبران کنندة ولتاژ اصلی، کنترل kv، کلید کنتاکتور اولیه، اندازه گیر kv، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور فشارقوی، مدار زمان سنج، مدار گرم کنندة فیلامنت، مدارات جبران کننده.
o. مدار ثانویه: فشار قوی است و ولتاژ بیشتر از kvp ۷۵ دارد.
- اجزای مدار ثانویه:
سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، یکسوکنندههای فشارقوی، تیوپ اشعة ایکس، سیم پیچ ثانویه، ترانسفورماتور گرم کننده فیلامنت.
• اتو ترانسفورماتور:
از سیم ضخیمی که به صورت یک سیم پیچ به دور هستة آهنی پیچیده شده تشکیل شده است. تغییرات جریان متناوب در سیم پیچ ۱۰۰ بار در ثانیه است و میدان مغناطیسی نیز به صورت انبساط و تراکم ۱۰۰ بار در ثانیه تغییر میکند. در نتیجه ولتاژی به حلقة سیم پیچ و هستة آهنی القا میشود. با لایه لایه کردن هسته میتوان از ایجاد جریانهای گردابی جلوگیری کرد. با تراکم میدان، ولتاژی به هر حلقة سیم پیچ و در جهت عکس القا میشود.
= ولتاژ اعمالی (ورودی) / ولتاژ به دست آمده (خروجی)
تعداد حلقهها که در ولتاژ اعمالی وجود دارند/ تعداد حلقه هایی که ولتاژ خروجی از آنها گرفته ایم
• جبران کننده ولتاژ:
با ثابت نگه داشتن ولتاژ القایی به هر حلقة سیم پیچ اتوترانسفورماتور اثر تغییرات ولتاژ ورودی را جبران میکند. این عمل با تغییر تعداد حلقه هایی که به آنها ولتاژ اصلی القا شده، صورت میپذیرد. در جبران سازی اتوماتیک تغییرات ولتاژ باعث گردش چرخ دندهای توسط یک میله محوری میشود تا حلقههای بیشتر یا کمتری از سیم پیچ به منبع برق وصل شود.
• کنترل kv:
با اعمال ولتاژ مناسب به سیم پیچ اولیه، از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، میتوان هر kv دلخواهی را به دست آورد. این کار برای انتخاب ولتاژ مناسبِ حرکت کنترل چرخان که تعداد مناسبی از حلقههای اتوترانسفورماتور را در سیم پیچ اولیه انتخاب میکند، لازم است. مقدار kv مورد نظر بوسیله عقربه روی صفحه مدرج (scale) یا صفحة دیجیتالی نشان داده میشود.
• ترانسفورماتور فشار قوی:
از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است و وظیفة آن تأمین ولتاژهای بالا (تا kvp ۱۵۰) برای تولید اشعة ایکس در تیوپ است. در اینجا میدان مغناطیسی از برقراری جریان در سیم پیچ اولیه به وجودآمده و توسط هستة فلزی متمرکز میشود.
o. تنظیم ترانسفورماتور:
افت ولتاژی در ترانسفورماتور به وجود میآید که ناشی از تولید گرما در سیم پیچها و کاهش ولتاژ خروجی از سیم پیچ ثانویه یا ولتاژ دو سر تیوپ اشعه ایکس میباشد. اگر سیم پیچ ثانویه مدار باز و یا بی بار باشد افت ولتاژ نداریم. اما در حالت بار کامل افت ولتاژ حداکثر خواهد بود. تفاوت ولتاژ پیک ثانویه در شرایط بی باری و بار کامل تنظیم ذاتی ولتاژ نامیده میشود. وقتی جریان ولتاژ افزایش یابد باید ولتاژ اعمال شده به دو سر تیوپ اشعة ایکس کاهش یابد.
o. ظرفیت ترانسفورماتور:
در واقع ظرفیت حداکثر، کیلوولت-آمپری (KVA) است که به طور ایمن از سیم پیچ ثانویه میتوان گرفت. مثلاً در فلوروسکوپی از جریان کم با ولتاژ بالا استفاده میشود، ولی در پرتونگاری تشخیصی در مدت بسیار کوتاه از جریان زیاد با ولتاژ بالا استفاده میشود.
- مواردی که ظرفیت ترانسفورماتور فشار قوی در دستگاههای رادیوگرافی تشخیصی دربر میگیرد:
۱. حداکثر ولتاژی (kvp) که ترانسفورماتور میتواند با ایمنی کامل در شرایط بی بار تحویل دهد.
۲. حداکثر جریانی که بیش از یک ثانیه در زمان سرد بودن میتواند عبور دهد که به نام بار لحظهای یا منقطع نامیده میشود و در اکسپوژرهای تشخیصی به کار میرود.
۳. حداکثر جریان ایمنی که بی وقفه میتواند جریان یابد و به نام بار پیوسته موسوم است که در فلوروسکوپی
یا رادیوتراپی استفاده میشود.
۴. تنظیم ذاتی ولتاژ وقتی حداکثر جریان با بار (loading) ناپیوسته برقرار میشود. این حد نباید از ۱۵ % حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
۵. تنظیم ذاتی ولتاژ در حداکثر بار پیوسته که مقدار آن نباید از ۵ % حداکثر kvp در شرایط بی بار بیشتر باشد.
۶. درصد مجاز بار اضافی (over load).
۷. اطلاعات تکنیکی بیشتر در خصوص علایق بندی، حداکثر افزایش مجاز درجه حرارت در شرایط معین و ....
o. جبران افت ولتاژ در کابل تغذیه کننده:
بدیهی است تمام انرژیی که در مدار ثانویه استفاده می¬شود، بایستی توسط مدار اولیه تأمین شود. در مدار ایده¬آل که افت انرژی وجود ندارد، توان ثانویه درست برابر توان اولیه است نه بیش از آن. زمانی که توان ثانویه با افزودن kv و یا mA افزایش مییابد، میبایست جریان مدار اولیه نیز افزایش یابد. این کار موجب افزایش افت توان (به صورت گرما) در کابلهای تغذیه کننده میشود. مقاومت کابل تأمین کننده نباید از مقدار مشخصی بیشتر باشد. افت ولتاژ در کابل برابر حاصل ضرب شدت جریان در مقاومت R) × (I میباشد. زمانی که لازم است توان ثانویه افزایش یابد، بایستی مقدار جریان اولیه نیز افزایش یابد. مقدار مقاومت Z. و نسبت سیم پیچهای x. و y. عواملی هستند که به طور اتوماتیک اتلاف توان در کابلها را جبران کرده و توان صحیح در اولیه و در نتیجه ثانویه ثابت نگه داشته میشوند.
• مدارات فشار قوی تشخیصی:
- مدار خود یکسوکننده (یک پالسی):
یکی از اجزاء مدار ثانویه است. چنین مداری اغلب با تیوب اشعه ایکس با آند ثابت استفاده میشود که این تیوپ به عنوان یکسوکننده نیز عمل میکند.
- تیوپ اشعه ایکس با آند ساکن:
در بعضی دستگاههای متحرک، اغلب دستگاههای دندانی و دستگاههای پرتابل استفاده میشود. این تیوپ از حباب شیشهای که محتوی کاتد و آند است و محفظهای فلزی مملو از روغن که تیوپ در آن است تشکیل شده.
تیوپ شیشه ای:
حباب خلاء شیشهای است که از شیشة مخصوص و محکم ساخته شده است و شامل: ۱ - فیلامنت سیمی (از جنس تنگستن)، ۲ - متمرکزکننده از جنس مولیبدنیوم یا فولاد، ۳ - آند مسی که روی آن هدفی از جنس تنگستن است، میباشد.
محفظة تیوپ:
از جنس فولاد بوده که مملو از روغن است و حباب شیشهای را دربرمی گیرد. این محفظه محلی برای اتصال کابلهای فشار قوی داشته و دارای پایهای است که تیوپ را نگه میدارد.
تمام پرتوهایی که از هدف منتشر میشوند به جز پرتوی که از طریق پنجره رادیولوسنت خارج میشود، توسط لایه سربی که به صورت آستری محفظة تیوپ را پوشانیده، به شدت جذب میشوند.
روغن داخل محفظه گرم و منبسط میشود. داخل محفظه وسیلهای بادکنکی است که فضای اضافی بوجود میآورد تا در زمان انبساط فضای لازم را ایجاد کند. وظیفة روغن ایجاد عایق الکتریکی و نیز انتقال گرما از آند به محفظه است. برای انتقال جریان از ترانسفورماتور فشار قوی به تیوپ اشعه ایکس از کابلهای فشار قوی استفاده میشود.
در این دستگاه تیوپ اشعه ایکس ضمن تولید اشعه ایکس به عنوان یکسوکننده نیز عمل میکند.
مزیت این دستگاه نسبت به دستگاههای مجهز به یکسو کننده تمام موج عبارت است از سادگی، کوچکی، قابلیت مانور، ارزان بودن و... و عیب آن محدودیت در درجة حرارت است.
گرمای ایجاد شده در هدف تیوپ اشعه ایکس بر حسب واحد گرمایی (H.V) به این صورت محاسبه میشود:
گرمای ایجاد شده در هدف تیوپ اشعه ایکس بر حسب واحد گرمایی (H.V) به این صورت محاسبه میشود:
(زمان بر حسب ثانیه) T. × (میانگین) mA × KVp = واحد گرمایی در ثانیه
در استفاده از دستگاه خود یکسوکننده، زمان اکسپوژر طولانیتر و مقدار mA کمتر خواهد بود. عیب دیگر این دستگاه پائین بودن کارآیی تیوپ و ضرورت افزایش عایق بندی است که این مشکلات توسط کاهنده ولتاژ مع***** کاهش مییابد.
- کاهنده ولتاژ معکوس
بوسیله کاهنده ولتاژ ، ولتاژ معکوسثانویه را تقریباً به اندازه ولتاژ مثبت میتوان کاهش داد. اجزای این وسیله عبارتند از: لامپ دیود گازی (یا دیود خشک) و یک مقاومت درست شده که به طور سری به مدار اولیه وصل میشود.
- یکسوکننده تمام موج (دو پالس):
با استفاده مناسب از یکسوکنندهها در مدار ثانویه، جریان طی نیم سیکل در همان جهت نیم سیکل مثبت، از تیوپ اشعه ایکس میگذرد. بدین خاطر میتوان گفت: همیشه هدف تیوپ اشعه ایکس مثبت و فیلامنت همیشه منفی خواهد بود. در هر لحظه فقط دو یکسوکننده در مدار قرار می¬گیرد و در هر نیم سیکل جریان نقطه دریک جهت از تیوپ اشعه ایکس عبور میکند.
- مدار پتانسیل ثابت تک فاز جهت switching ثانویه:
اجزای این مدار علاوه بر مدار قرارداری چهار لامپی (valve)، شامل دو خازن و دو لامپ خلاء تریود فشار قوی میباشد. لامپ تریود همان طوری که از نامش پیداست حباب شیشهای خلاء است که شامل سه الکترود یعنی یک آند، یک کاتد و یک شبکه (grid) میباشد.
آماده سازی اکسپوژر:
با فشار دکمة آماده سازی اکسپوژر فیلامنتهای تیوپ اشعه ایکس و لامپها (valve) گرم شوند. آند شروع به چرخش میکند و کنتاکتور مدار اولیه برای بر قراری انرژی به ترانسفورماتور فشار قوی بسته میشود.
تولید اکسپوژر:
با فشار کامل دکمه، اکسپوژر آغاز میشود. ولتاژ مثبت به گرید لامپهای تریود اعمال شده و بار منفی گرید خنثی میگردد. سپس جریان از لامپها و تیوپ اشعه ایکس عبور میکند. اعمال ولتاژ مثبت پس از زمان مشخص شده با تایمر متوقف گشته و با دادن ولتاژ منفی به گریدها، عبور جریان متوقف میشود.
با فشار دکمة آماده سازی اکسپوژر فیلامنتهای تیوپ اشعه ایکس و لامپها (valve) گرم شوند. آند شروع به چرخش میکند و کنتاکتور مدار اولیه برای بر قراری انرژی به ترانسفورماتور فشار قوی بسته میشود.
تولید اکسپوژر:
با فشار کامل دکمه، اکسپوژر آغاز میشود. ولتاژ مثبت به گرید لامپهای تریود اعمال شده و بار منفی گرید خنثی میگردد. سپس جریان از لامپها و تیوپ اشعه ایکس عبور میکند. اعمال ولتاژ مثبت پس از زمان مشخص شده با تایمر متوقف گشته و با دادن ولتاژ منفی به گریدها، عبور جریان متوقف میشود.
طرز کار مدار ثانویه:
در لحظه شروع اکسپوژر مقدار ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور صفر است. زیرا خازنها هنوز تخلیه نشده اند. درنتیجه تخلیه آنها توسط لامپهای تریود و تیوپ شروع میشود و ضمن تخلیه، ولتاژ آنها کاسته شده و کم کم با ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور فشار قوی برابر میگردد. ولتاژ ترانسفورماتور فشار قوی تا مقدار پیک افزایش یافته سپس خازنها مجدداً شارژ میشوند. ولتاژ خروجی ترانسفورماتور که شروع به کاهش میکند خازنها تخلیه شان شروع میشود و باز ولتاژها برابر میشوند سپس ولتاژ ترانسفورماتور خود به حداکثر رسیده و خازنها تخلیه میشوند و سپس با اعمال مجدد بار منفی به گرید لامپها، اکسپوژر خاتمه مییابد. در پایان ولتاژ خروجی ترانسفورماتور صفر است و خازنها تا حدی تخلیه شده اند.
در لحظه شروع اکسپوژر مقدار ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور صفر است. زیرا خازنها هنوز تخلیه نشده اند. درنتیجه تخلیه آنها توسط لامپهای تریود و تیوپ شروع میشود و ضمن تخلیه، ولتاژ آنها کاسته شده و کم کم با ولتاژ یکسوشده ترانسفورماتور فشار قوی برابر میگردد. ولتاژ ترانسفورماتور فشار قوی تا مقدار پیک افزایش یافته سپس خازنها مجدداً شارژ میشوند. ولتاژ خروجی ترانسفورماتور که شروع به کاهش میکند خازنها تخلیه شان شروع میشود و باز ولتاژها برابر میشوند سپس ولتاژ ترانسفورماتور خود به حداکثر رسیده و خازنها تخلیه میشوند و سپس با اعمال مجدد بار منفی به گرید لامپها، اکسپوژر خاتمه مییابد. در پایان ولتاژ خروجی ترانسفورماتور صفر است و خازنها تا حدی تخلیه شده اند.
کنترل kv (با استفاده از تریودهای فشارقوی):
اختلاف پتانسیل (kv) دو سر تیوپ اشعه ایکس را با تغییر ولتاژ اعمالی به گرید لامپهای تریودی میتوان تنظیم کرد. لامپ تریودی را که دارای امپدانس است درنظر میگیریم که مقدارش با بار گرید تغییر میکند. در عمل از اتوترانسفورماتوری استفاده میشود که بتواند کیلوولتاژی بیشتر از حد لازم تولیدکند. پس برای کاهش ولتاژ از لامپ تریودی استفاده میشود.
- مدار سه فاز شش پالس (با شش یکسوکننده):
اختلاف پتانسیل (kv) دو سر تیوپ اشعه ایکس را با تغییر ولتاژ اعمالی به گرید لامپهای تریودی میتوان تنظیم کرد. لامپ تریودی را که دارای امپدانس است درنظر میگیریم که مقدارش با بار گرید تغییر میکند. در عمل از اتوترانسفورماتوری استفاده میشود که بتواند کیلوولتاژی بیشتر از حد لازم تولیدکند. پس برای کاهش ولتاژ از لامپ تریودی استفاده میشود.
- مدار سه فاز شش پالس (با شش یکسوکننده):
ژنراتورهای تک فاز به سیم فاز خنثی کننده یا دو سیم فاز برق شهر وصل میشوند، ولی ژنراتور سه فاز به سه سیم فاز وصل میشود.
مدار اولیه شامل سه اتوترانسفورماتور، سه سر متصل کننده (کنتاکتور) اولیه، سه سیم پیچ اولیه ترنسفورماتور فشار قوی و... میباشد. طرز کار مدار به صورت زیر است:
جریان فقط در یک جهت از تیوپ اشعه ایکس عبور میکند. جریان از یک یکسوکننده عبورکرده و از یک یکسوکننده دیگر باز میگردد و همیشه جهت جریان در تیوپ از فیلامنت به آند است. نحوه کار مشابه مدار پتانسیل چهار لامپی است، اما منبع برق قوی تری دارد. از تیوپ اشعه ایکس مجهز به کنترل گرید هم به عنوان مولد اشعه ایکس و هم به عنوان سوئیچ ثانویه مدار استفاده میشود که این نوع تیوپ تکرار اکسپوژرهای سریع را که برای سینه فلورگرافی ضروری است تأمین میکند.
• مزایای مدار سه فاز نسبت به مدار تک فاز در زمان اکسپوژر معین:
۱ - اشعه ایکس بیشتر
۲ - اشعه ایکس با متوسط طول موج کوتاهتر
• مزایای رادیوگرافیکِ ژنراتورهای اشعه ایکس سه فاز نسبت به تک فاز:
۱ - تولید پرتو نرم کمتر و کاهش دوز پوست بیمار.
۲ - تولید اشعه ایکس بیشتردر mA و kvp مشابه.
۳ - کاهش زمان اکسپوژر.
۴ - به¬دست آمدن ظرفیت تیوب (tube rating) در زمان اکسپوژر کوتاه.
۵ - افزایش عمر تیوپ اشعه ایکس به دلیل تحمل حرارتی آن.
- مدار ۱۲ پالس (با ۱۲ یکسوکننده):
با وجود آنکه ولتاژ موجی شکل حاصل از مدار سه فاز در مقایسه با تک فاز نوسان کمتری دارد، در مدار ۱۲ پالس نوسان کمتر است و ولتاژ همواره مقدار ثابتی دارد.
- مدار گرم کننده فیلامنت تیوب اشعه ایکس:
ولتاژ این مدار با انتخاب تعداد مناسب حلقههای اتوترانسفورماتور به دست میآید. نوسانهای طولانی مدت توسط جبران کننده، جبران میشود. ولی برای جبران نوسانهای لحظهای از ثابت کنندههای استاتیک یا ثابت کننده الکترونیک استفاده میشود.
جریان فقط در یک جهت از تیوپ اشعه ایکس عبور میکند. جریان از یک یکسوکننده عبورکرده و از یک یکسوکننده دیگر باز میگردد و همیشه جهت جریان در تیوپ از فیلامنت به آند است. نحوه کار مشابه مدار پتانسیل چهار لامپی است، اما منبع برق قوی تری دارد. از تیوپ اشعه ایکس مجهز به کنترل گرید هم به عنوان مولد اشعه ایکس و هم به عنوان سوئیچ ثانویه مدار استفاده میشود که این نوع تیوپ تکرار اکسپوژرهای سریع را که برای سینه فلورگرافی ضروری است تأمین میکند.
• مزایای مدار سه فاز نسبت به مدار تک فاز در زمان اکسپوژر معین:
۱ - اشعه ایکس بیشتر
۲ - اشعه ایکس با متوسط طول موج کوتاهتر
• مزایای رادیوگرافیکِ ژنراتورهای اشعه ایکس سه فاز نسبت به تک فاز:
۱ - تولید پرتو نرم کمتر و کاهش دوز پوست بیمار.
۲ - تولید اشعه ایکس بیشتردر mA و kvp مشابه.
۳ - کاهش زمان اکسپوژر.
۴ - به¬دست آمدن ظرفیت تیوب (tube rating) در زمان اکسپوژر کوتاه.
۵ - افزایش عمر تیوپ اشعه ایکس به دلیل تحمل حرارتی آن.
- مدار ۱۲ پالس (با ۱۲ یکسوکننده):
با وجود آنکه ولتاژ موجی شکل حاصل از مدار سه فاز در مقایسه با تک فاز نوسان کمتری دارد، در مدار ۱۲ پالس نوسان کمتر است و ولتاژ همواره مقدار ثابتی دارد.
- مدار گرم کننده فیلامنت تیوب اشعه ایکس:
ولتاژ این مدار با انتخاب تعداد مناسب حلقههای اتوترانسفورماتور به دست میآید. نوسانهای طولانی مدت توسط جبران کننده، جبران میشود. ولی برای جبران نوسانهای لحظهای از ثابت کنندههای استاتیک یا ثابت کننده الکترونیک استفاده میشود.
ثابت کننده استاتیک:
فاقد قسمت متحرک است. از یک ترانسفورماتور و یک خازن تشکیل شده که اتصال آنها به گونهای است که اثرات القایی و خازنی در یک فرکانس معین، ولتاژ خروجی ثابتی خواهد بود.
فاقد قسمت متحرک است. از یک ترانسفورماتور و یک خازن تشکیل شده که اتصال آنها به گونهای است که اثرات القایی و خازنی در یک فرکانس معین، ولتاژ خروجی ثابتی خواهد بود.
ثابت کننده الکترونیکی:
از ترانسداکتور استفاده میشود. (ترانسداکتور، القاکنندهای است که امپدانس آن توسط سیم پیچ جداگانه d.c تغییر پیدا میکند)
- جبران کننده بار الکتریکی فضایی: اثرات بار الکتریکی فضایی را جبران میکند.
از ترانسداکتور استفاده میشود. (ترانسداکتور، القاکنندهای است که امپدانس آن توسط سیم پیچ جداگانه d.c تغییر پیدا میکند)
- جبران کننده بار الکتریکی فضایی: اثرات بار الکتریکی فضایی را جبران میکند.
بار الکتریکی فضایی: تجمع الکترونها در اطراف فیلامنت و مقدار آن زمانی که به دو سرتیوب کیلوولتی اعمال نشود حداکثر است. درصورتی که ولتاژ آند بسیار کمتر از آن باشد که جریان اشباع تولیدکند، الکترونها در اطراف فیلامنت باقی میماند.
برای بازگرداندن جریان به مقدار اولیه اش (که توسط بار فضایی کاهش یافته) میتوان جریان گرمایی فیلامنت را افزایش داد. تغییر جریان فیلامنت بوسیله جبران کننده بار فضایی بوجود میآید.
- کنترل میلی آمپر:
از تعدادی مقاومت تشکیل شده که به دلخواه میتوان به هر کدام ولتاژ فیلامنت تیوپ را اعمال و mA مورد نظر را تولید کرد.
- مقاومت متغیر یا تریمر (Trimmer resistance): مقاومت متغیری است که برای تغییر مقادیر mA به کار میرود. هرگاه تمام مقادیر میلی آمپر از مقدار مورد نظر کمتر باشد، میتوان مقاومت تریمر را کاهش داد تا مقادیر mAs به مقدار اولیه شان بازگردد.
- ترانسفورماتور کاهنده فیلامنت:
شامل دو سیم پیچ اولیه و دو ثانویه میباشد . ولتاژ تغذیه کننده فیلامنت را میتوان به هر دو سیم پیچ اولیه اعمال کرد. تنظیم سوئیچینگ مدار به نحوی است که در یک زمان فقط میتوان به یک سیم پیچ اولیه انرژی داد.
منبع:.p-electric.ir
لینک کوتاه
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.