CT球管结构、原理及故障维修诊断

CT,即计算机体层摄影,是对人体内部的组织器官进行影像化的主要手段,主要由扫描装置和计算机系统组成。其中,扫描装置由X线束
CT,即计算机体层摄影,是对人体内部的组织器官进行影像化的主要手段,主要由扫描装置和计算机系统组成。其中,扫描装置由X线束发生器、球管、探测器(接收、检测X线)组成,是整个CT机的核心部位。了解球管的结构原理,掌握正确的使用方法,能够处理小的故障并且精心养护,是提高工作质量、延长使用寿命的有效途径。

一、CT球管概述
1.1 CT球管的结构
CT球管主要由管芯、管套、绝缘油、散热器、附属配件组成。这其中,核心部分是管芯,分为阴极和阳极。管芯的制造具有复杂的工艺,在世界范围而言,只有不多的厂家能够生产功率较大的管芯。在CT机上应用的管芯是旋转阳极管芯,主要由轴承、靶面、转子组成。这种管芯的特点是,能够在小的焦点下,使用更大的电流来工作运行。众所周知,金属能够传导热量,同时也具有热阻力,管芯工作在小焦点、大电流的条件下,会在靶面产生高温。电子束的轰击位置如果是处于变化中的,变点环就能够在电流更大的情况下工作,靶面产生的热量就有时间向金属内部传导,曝光时的功率能够达到100KW以上。这其中,99%的功率转化为热能,1%的功率转化为X射线,热能留在阳极上。因此,对于管芯来说,散热非常重要。
1.2 CT球管的工作原理
CT球管的本质是一个高度真空的阴极射线二极管,能够产生X线。它的工作过程可以简单描述为:阴极灯丝在12V电流下被加热,产生自由电子并不断聚集。此时将高电压(40-150KV)作用在阴阳两极,由于电势差很大,就会在强电场下使自由电子束由阴极向阳极撞击,同时产生能量交换,将1%的电能转化为X线,由窗口进行发射。其余99%转化为热能进行散热。
二、CT球管的故障和维修措施
2.1 灯丝开路、半开路
故障表现:扫描时有高压,但无管电流电压不稳定。
故障原因:对X线管的阴极灯丝进行加热,有电子发射能力时,在两极加载正向电压就会有电流通过。因此如果扫描时有电压、无管电流、灯丝供电正常,一般可断定为灯丝开路。
维修措施:测量灯丝电阻,测量的电阻值应该小于2Ω。若灯丝断开,开机时、进行JEDI generator heater测试时会有灯丝开路的提示。另外需要注意,灯丝如果处于半开路的状态,就会导致通电时开路、断电时连通,需要多次测量,防止误判。
2.2 管芯真空度下降
故障表现:启动扫描时会出现过载报警。
故障原因:第一,金属靶面汽化或损伤,导致真空度降低;第二,由于球管长时间不用导致气体渗入,或者管芯玻壳有裂纹导致油渗入,高温碳化后产生油气,致使真空度下降。
故障判定:一旦出现这种情况,扫描时就会出现XG FAIL的报警信号;在进行generator test的No load测试时,不卸高压电缆的情况下40kV就会导致阴阳极打火。维修措施:直接更换球管。
2.3 旋转阳极无法运行
故障表现:CT机无法执行扫描指令,出现旋转阳极报警。
故障原因:第一,旋转阳极定子线圈损坏,如出现短路或开路;第二,旋转阳极转子卡死;第三,轴承磨损导致间隙过大,在通电的情况下磁场分布不均导致吸死。
故障判定:进行generator test中的rotor测试,仔细听球管的运行、加速、刹车的声音,测量两相线包电压,同时根据报错代码来综合分析判定。
2.4 油循环停止、球管温度过高
故障表现:管套内部温度过高,管壳出现温度报警,甚至工作终止,当温度下降后又能够继续工作运行。
故障原因:当CT球管工作运行时,靶面上会产生很多热量,在冷却油的循环系统,以及风扇散开油温的帮助下,从而确保工作的连续性、稳定性。如果油循环故障,或者风扇不能散开油温,就会造成以上故障。
 
三、 CT球管的日常保养
CT球管在长期工作运行中,其一,阳极蒸发的金属会附着在管壁上;其二,阴极灯丝逐渐变细导致阻力增大,会降低发射电子的能力;其三,球管曝光的次数也有限制,一般在10-20万次之间。如果日常保养工作做得好,就能够延长球管的寿命。
3.1 日常保养
第一,定期检查油循环是否正常,清除散热片上的灰尘。第二,定期检测电源的状态,看电源的相位是否稳定,测量地线的阻值,检查接地线是否良好接地,电压在额定电压的±15%以内。第三,保证高压电缆和球管良好接触,确保电缆插头硅垫和高压硅脂完好无损,接触零部件没有杂质。第四,定期查看各种工作参数,例如电流值、管电压、曝光时间等。另外,校正过载保护装置,使其在正常负荷内运行,不要超出散热比率和热容量。第五,制订维修计划,维修记录和故障排除都要建立档案保存。
3.2 预防措施
第一,扫描工作停止5小时以上,对球管进行预热后再扫描,能够延长使用寿命。第二,不要采用长时间连续扫描的形式,保证每次扫描之间有一定的间隔时间,使球管冷却之后再进行下一次扫描。第三,球管老化之后,根据实际使用情况调整扫描参数,重新建立参数表。第四,在仪器操作时注重检查冷却系统,如果出现问题或故障,及时排除。
四、维修总结
如何提高医院的服务质量,实现科学高效的管理,就要从小事入手。CT机的球管价格昂贵,定期更换占据了整台设备运转的大部分费用。因此,操作与维修人员在掌握球管结构原理的基础上,能够处理常见的故障,掌握一定的维修保养技术,既延长了设备的使用寿命,也降低了管理费用,因此意义重大。

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