供电电源性能的好坏是X射线机能否充分发挥设计性能的重要条件, X射线机在使用时, 对供电电源电阻有严格的要求。笔者就不同电源电阻对X射线机辐射输出线性的影响作一比对, 以便在机器安装调试时引起足够的重视, 找出最佳使用性能的规律, 以弥补电源条件不足的影响。

电源电阻是指电力变压器的内阻, 连接X射线机的专用导线, 控制器件等机外设施的电阻之和。不同型号的X射线机要求不同。但都有严格的规定。200 mA X射线机220 V供电时一般要求在0.3Ω以下, 但在实际安装中, 大多数地区的电源电阻都要大于规定值, 尤其在农村地区更为严重。导致X射线机的特性变差, 在负载时电源电压降严重, 辐射能量输出严重不足。在安装调试时, 虽然可以对(高压)仟伏进行补偿。对高压(kVp), 管电流(mA), 曝光时间(s), 三参量进行合理调整, 但要对辐射能量输出的线性进行测量是困难的。所以在高压(kVp)的一些预示值调整正确后, 仍不能保证辐射输出量的线性度是否符合要求。

1 评价依据 1.1 X射线机辐射输出线性的要求与评定

X射线机的辐射输出线性是指在同一管电压(kVp)下, 管电流(mA), 曝光时间(s)任意组合时, 单位电流时间的乘积(mAs)有相同的辐射输出量。根据GB4505 —88医用诊断X射线机通用技术条件规定, 测得的空气比释动能的非线性不允许大于20 %^[1]。采用三参数组合的X射线机在临床使用时, 管电压, 管电流, 曝光时间可分别预选, 在规定的曝光条件下, 管电流和曝光时间可任意组合, 辐射输出以管电流和曝光时间乘积表示, 它决定了胶片的密度, 因而对辐射输出线性影响的评定是极其重要的。

1.2 在符合规定范围内的输出线性要求

以间歇方式工作的X射线管电压在标称管电压40 %至100%之间时测得的空气比释动能平均值与电流, 曝光时间乘积示值之比, 与在基准电流时间乘积下测得的空气比释动能平均值与基准电流时间乘积之比, 两比值的差的绝对值不允许大于后者的20 %。数学表达式为:

式中: K—测得的空气比释动能平均值(Gy): Q—电流时间乘积(mAs); i—第i次测量值或指示值; R—表示与基准电流时间乘积有关的测得的平均值记号。

1.3 在加载因素限定间隔上的辐射输出线性要求

在规定的符合标准的范围内, 以间歇方式工作的X射线机管电压为标准管电压的40%至100%之间时, 在辐射时间, 管电流或电流时间乘积的任意连续两档, 加载因素的预选值之比不大于2的任意两档, 测得的空气比释动能平均值除以电流时间乘积预选值或指示值的商的差的绝对值, 不允许大于对应商的平均值20 %, 数学表达式为

式中: K₁, K₂———测得的空气比释动能平均值(Gy)Q₁, Q₂—与加载因素的预选值或指示值相对应的电流时间乘积(mAs)。

2 辐射输出量线性的测量与结果

在符合规定条件下, 对同一台F30— IID型200 mA X射线机在不同的供电条件下进行实测。管电压用kV-201D数字X射线管电压峰值电压测试仪测量, 精度为±0.5% ±1DGT, 电流时间乘积指示值用mAs— 301保持型毫安秒测试仪测量, 精度为±3%;空气比释动能用FARMER 2570 -1型剂量仪, 600 cm³电离室距离X射线管焦点1 m处测量, 仪器精度为二级: 电源波形用Hp1740A— 100M存储型示波器测量, 精确度为± 5%;电源电阻用德国西门子在线电阻仪测量。总滤过按规定的滤过曲线, 70 kVp时取23.5 mmAl; 100 kVp时取36.5 mmAl。变异系数每组10次测定, 取其平均值^[2]。辐射输出线性测试结果见表 1。

3 讨论

测试结果表明, 当电源电阻符合要求时, 测得的辐射输出线性误差均不超过规定值的20%, 由于管电压, 管电流和曝光时间在出厂时已调整到标准规定的允许误差范围内, 所以加载因素任意组合时, 输出量的线性不会偏离基准值的20%。当电源电阻超过规定值时, 随着电阻的增大, 超过规定值20 %的几率大大增加, 尤其是管电流大于150 mA时偏移范围更为明显。这是因为随着管电流的增加, 机器所输入的功率也随着增加。电网的电流增大, 初级电压降也随之加大。在管电流较大(150 mA以上)档次, 电源电压的跌落可使磁饱和稳压器的工作点漂移而不能充分饱和, 导致X射线管灯丝加热电压不稳, 在与曝光时间组合时, 同样的电流时间乘积(mAs)不能获得相同的辐射输出量, 因而输出线性变差。尤其是曝光时间较长的档次, 偏离标准值更为严重。

电源电阻对X射线机辐射输出线性的影响很大。在电源电阻偏小时, 一般通过调整可达到要求。对电源电阻值偏大的网络, 即使通过调整, X射线机的性能指标仍达不到规定要求, 其辐射输出线性变差, 甚至出现仟伏逆转。严重时, 高负载值时无法正常使用, 只能降低条件使用(用100 mA甚至50 mA)。在电网条件较差的地区, 解决的方法可采用380 V供电, 增大馈线截面积, 有条件的可备配专用电源变压器, 使电源电阻尽量达到规定值, 保证机器工作在最佳状态。降低X射线机辐射输出线性的影响。