5.4.2. Технические средства рентгеновской компьютерной томографии
5.4.2.1. Рентгеновские излучатели компьютерной томографии (кт)
Эти устройства отличаются от излучателей к обычным РДА более высокими требованиями к стабильности интенсивности и спектрального состава, а также большим уровнем средней мощности и удельной тепловой нагрузки. В зависимости от типа томографа различают излучатели со следующими типовыми режимами работы.
Непрерывный, при мощности от 4 до 6 кВт (Va = 120 140 кВ, Ja =25 40 ма), длительностью 1 – 4 мин с перерывами, необходимыми для перемещения пациента и подготовки его к сканированию следующего слоя. Используются рентгеновские трубки с неподвижным анодом. В таком режиме работают излучатели томографов второго поколения.
Импульсный режим с длительностью импульса 1 – 10 мс и частотой следования импульсов 50 – 60 Гц при длительности сканирования 2 –10 с. Используются трубки с вращающимся анодом мощностью 100 – 150 кВт. Применяется в томографах третьего поколения.
Непрерывный режим работы длительностью 2 – 10 с и с перерывами на перемещение больного. Используются трубки с вращающимся анодом мощностью до 100 кВт. Применяются в томографах четвертого поколения.
5.4.2.2. Рентгеновские питающие устройства (кт)
К параметрам этих устройств предъявляются значительно более высокие требования по стабильности анодного напряжения и анодного тока, стабильности амплитуды, формы и длительности импульсов анодного напряжения по сравнению с аналогичными устройствами обычных РДА. Питающие устройства для компьютерной томографии можно разделить на две группы.
К первой группе относятся устройства, работающие в непрерывном режиме, со стабилизацией напряжения по первичной стороне высоковольтного трансформатора (рис. 73).
Рис. 73. Принцип работы РПУ со стабилизацией:
а – по первичной стороне; 1 – двигатель; 2 – генератор переменного напряжения; 3 – блок стабилизации напряжения; 4 – автотрансформатор; 5 – блок стабилизации анодного тока трубки: 6 – высоковольтный трансформатор; 7 – высоковольтный выпрямитель; 8, 9 – фильтры; 10 – рентгеновская трубка; 11 – бок питания цепи накала; б – по вторичной стороне; 1 – высоковольтный трансформатор; 2, 3 – высоковольтные выпрямители; 4, 5 – сглаживающие фильтры; 6, 7 – высоковольтные вакуумные приборы; 8,9 – устройства управления приборами 6, 7; 10, 11 – усилители; 12, 13 – источники опорного напряжения; 14, 15 – узлы сравнения; 16 – высоковольтный делитель; 17 – рентгеновская трубка
Нестабильность анодного напряжения в этой схеме не превышает 0,5 %. Постоянство входного напряжения высоковольтного генератора поддерживается стабилизатором 3 напряжения, а ток трубки 10 – стабилизатором 5. При малой величине выходного сопротивления высоковольтного генератора точность поддержания напряжения на трубке достаточно высока. В качестве источника напряжения для питания высоковольтного генератора используют одноякорный преобразователь – мотор-генератор с частотой 175 Гц. Его выходное напряжение стабилизируются отрицательной обратной связью, воздействующей на обмотку возбуждения генераторной секции. На выходе высоковольтного генератора установлены индуктивно-емкостные фильтры 8 и 9.
Ко второй группе относятся питающие устройства со стабилизацией и управлением величиной анодного напряжения по вторичной (высоковольтной) стороне (рис. 74). В этой схеме применен принцип электронного регулирования при помощи высоковольтных тетродов (лампы, имеющей подогреваемый катод, анод и 2 сетки – управляющую и экранирующую) используемых в качестве регулирующих и стабилизирующих элементов. Тетроды осуществляют три функции: определяют величину, стабилизируют и коммутируют анодное напряжение.
Величина Vа делится и измеряется прецизионным высоковольтным делителем 15, выходное напряжение с которого в блоках 13 и 14 сравнивается с эталонным напряжением источников 11 и 12. Сигнал рассогласования – разность между эталонным и измерительным напряжениями – усиливается элементами 9 и 10 и через устройства управления 7 и 8 подается на управляющие сетки тетродов 4 и 6.
Для обеспечения быстродействия томографов, работающих в импульсном режиме, созданы питающие устройства, формирующие короткие импульсы напряжения с высокой стабильностью по амплитуде. Такие питающие устройства работают совместно с трехэлектродными рентгеновскими трубками, снабженными управляющей сеткой.
Рис. 74. Функциональная схема рентгеновского питающего устройства со стабилизацией и управлением во вторичной стороне:
1 – высоковольтный трансформатор; 2 – высоковольтный выпрямитель; 3, 5 – фильтры; 4, 6 – высоковольтные тетроды; 7, 8 – устройства управления сеткой тетрода; 9, 10 – усилители; 11, 12 – источники эталонного напряжения; 13, 14 – блоки сравнения; 15 – высоковольтный делитель; 16 – рентгеновская трубка; 17 – блок питания накала рентгеновской трубки; 18 – блок стабилизации тока трубки