يوفر مولد الأشعة السينية جميع مصادر الطاقة الكهربائية والإشارات اللازمة لتشغيل أنبوب الأشعة السينية ويتحكم في الظروف التشغيلية لإنتاج الأشعة السينية وتسلسل التشغيل للتعرض أثناء الفحص، إن المكونات الأساسية هي دائرة تسخين خيطية لتحديد تيار الأنود وإمداد الجهد العالي ودائرة محرك ولفات الجزء الثابت المطلوبة لأنبوب الأنود الدوار والتحكم في التعريض الذي يوفر جرعة مستقبلات الصورة المطلوبة والتحكم التشغيلي.
كيفية تنشيط أنبوب الأشعة السينية
غالبًا ما يتم تحقيق التحكم التشغيلي بواسطة نظام معالج دقيق، ولكن الأجهزة الكهروميكانيكية لا تزال قيد الاستخدام، كما توفر المولدات الحديثة التحكم في درجة حرارة الأنود من خلال مراقبة الطاقة المطبقة على الأنبوب وحساب أوقات التبريد المطلوبة وفقًا لمخططات تصنيف الأنود.
دائرة الفتيل
- يوفر المحول المعزول تيار تسخين الشعيرة، كما يتم برمجة المولد لضبط تيار التسخين وفقًا لخصائص الأنبوب، تتراوح تيارات التسخين حتى 10 أمبير بجهد <15 فولت تيار متردد، لتقليل الإجهاد الحراري وزيادة المتانة، يتم تسخين الفتيل بشكل دائم إلى درجة حرارة يكون عندها انبعاث حراري لا يكاد يذكر.
- يحد القصور الذاتي الحراري للفتيل من سرعة التغيير في تيار الأنبوب (مثل الحمل الساقط)، كما تتراوح الثوابت الزمنية الحرارية من 50 إلى 200 مللي ثانية. بالنسبة لتردد تيارات التسخين 100 أو 120 هرتز، يكون بعض تموج تيار الأنبوب نتيجة للتغيرات في درجة الحرارة الناتجة. بالنسبة للمولدات عالية التردد، يمنع القصور الذاتي الحراري للخيوط تقلبات الانبعاث الحراري.
توليد جهد الأنبوب
بصرف النظر عن شكل الموجة، يتم تعريف جهد الأنبوب على أنه جهد الذروة، kVp لقطار الجهد، يتم إعطاء تموج الجهد( R ) على أنه الفرق النسبي للجهد الأدنى. في وحدات الأشعة السينية، يتم توفير جهد الأنبوب بشكل متماثل للأنبوب أي أن صافي فرق الجهد يبلغ 150 كيلو فولت يتم تحقيقه عن طريق تغذية –75 كيلو فولت إلى الكاثود و +75 كيلو فولت إلى الأنود، كما يتم تحقيق ذلك كهربائيًا عن طريق تأريض صنبور المركز للملف الثانوي لمحول الجهد العالي.
وبالتالي تكون متطلبات العزل الكهربائي أقل صرامة. في التصوير الشعاعي للثدي بجهد أنبوب أقل من 40 كيلو فولت ومع بعض الأنابيب عالية الأداء، يتم الاحتفاظ بقطب كهربائي واحد في الأرض المحتملة، باستثناء الأنابيب التي يتم التحكم فيها بالشبكة، كما يتم تحديد طول التعرض من خلال توفير الجهد العالي للأنبوب عن طريق التبديل في المرحلة الأولية دائرة كهربائية.
تستخدم المرحلات الكهروميكانيكية في المولدات أحادية الطور وثلاثية الطور ولكن يتم الآن استخدام مكونات التبديل الإلكترونية، مثل الثايرستور. في المولدات أحادية الطور، يكون التوقيت ممكنًا فقط في مضاعفات النبضات، مما يعطي توقيتًا غير دقيق للتعرضات القصيرة، كما تستخدم المولدات ثلاثية الطور نبضة تيار منخفض لتجنب التشبع المغناطيسي لنواة المحول، عندما يتم إيقاف تشغيل الجهد العالي، يتم تفريغ الشحنة المخزنة في سعة الكابل والدائرة عبر أنبوب الأشعة السينية. لذلك، تظهر نهاية شكل موجة الجهد بعض الذيل وهو تأثير يضعف إنتاج نبضات قصيرة.
مولدات أحادية الطور
تستخدم المولدات أحادية الطور مصدرًا رئيسيًا أحادي الطور ومحولًا تصاعديًا بنسبة لف ثابتة، كما يتم ضبط الجهد العالي من خلال تباين في الجهد الأساسي باستخدام محول ذاتي بتبديل، حيث يعطي التصحيح نصف الموجي للجهد المحول شكلاً موجيًا واحدًا، حيث تكون النبضة عبارة عن نصف موجة لكل فترة من تردد التيار الرئيسي (50 أو 60 هرتز)، كما تستخدم بعض وحدات الأشعة السينية منخفضة الطاقة الأنبوب كديود ذاتي التصحيح مع تيار يتدفق فقط من الكاثود إلى القطب الموجب، لكن تدفق التيار العكسي نتيجة للأنود الساخن، هو عامل مقيد.
في الوقت الحاضر، تستخدم الثنائيات الصلبة كمعدلات، كما ينتج عن تصحيح الموجة الكامل موجتان نصفيتان في كل فترة (شكل موجة من نبضتين)، تموج الجهد من 1 و 2 نبضة موجية 100٪.
مولدات ثلاثية الطور
مع إمداد التيار الكهربائي ثلاثي الطور، تتوفر ثلاثة جهد كهربائي للتيار المتردد لكل منها تحول طور 120 درجة، كما يعطي التصحيح الكامل للموجة ستة موجات نصفية لكل فترة (شكل موجة 6 نبضات)، مع تموج اسمي بنسبة 13.4٪، بسبب الاختلالات في لفات المحولات والفولتية، قد يقترب التموج في الممارسة العملية من 25 ٪.
إضافة ملف ثانوي آخر إلى المحول يعطي جهدين ثانويين، كما يؤدي الجمع بين الفولتية الثانوية المصححة ذات الموجة الكاملة باستخدام وصلات دلتا والشبكة إلى ما مجموعه ست مراحل مع تحول طور قدره 60 درجة لكل منهما، يعطي التصحيح الكامل للموجة ما مجموعه 12 نبضة لكل فترة، مع تموج اسمي بنسبة 3.4٪ (في الممارسة العملية، يتم تحقيق أقل من 10٪)، كمت تعد المولدات ثلاثية الطور أكثر كفاءة وتسمح بإخراج أنبوب أعلى بكثير من المولدات أحادية الطور.
مولدات عالية التردد
يشتمل هذا النوع من المولد على مصدر طاقة ثابت في الواجهة الأمامية للجهاز. أولاً، يتم تصحيح مصدر التيار الكهربائي وتصفيته لإنتاج جهد إمداد تيار مباشر مطلوب لدائرة العاكس، كما يولد العاكس نبضات يتم تحويلها وتصحيحها وتجميعها في مكثف لإعطاء الجهد العالي للأنبوب، يتم استخدام معدل نبض العاكس للتحكم في جهد الأنبوب.
يتم استشعار الجهد الفعلي على الأنبوب بواسطة المولد ومقارنته بالجهد الموجود على وحدة التحكم، ثم يتم استخدام الفرق لتغيير معدل نبض العاكس حتى يتم تحقيق الجهد المحدد. وبالمثل، يتم استخدام نظام عاكس منفصل لتيار الأنبوب.
يشبه شكل النبضة لنبضة تعريض واحدة للأشعة السينية ترددًا أساسيًا يبلغ عدة عشرات من الكيلوهرتز، مما أدى إلى ظهور اسم المولد، كما تكون المحولات الخاصة بهذه الترددات أصغر بكثير من تلك الخاصة بجهد 50/60 هرتز، مما يقلل الوزن بشكل كبير. في المولدات منخفضة الطاقة، يمكن تضمين المولد بالكامل في غلاف الأنبوب، لتجنب أي كابلات ذات جهد عالٍ.
يعتمد تموج الجهد على العديد من العوامل التقنية ولكن بالنسبة لتطبيقات الطاقة المنخفضة يكون عادةً ~ 13٪ وينخفض إلى ~ 4٪ في التيارات العالية. عادةً ما تكون ثوابت الوقت ذات الصلة بالتحكم في الجهد والتيار أقل من 250 ميكرو ثانية، مما يتيح تحكمًا أفضل في توقيت التعريض مقارنة بالمولدات أحادية وثلاثية الطور.
استخدام مولدات تفريغ المكثفات
في الأماكن التي يوجد بها إمداد غير كافٍ من التيار الكهربائي أو في الأماكن النائية، تكون مولدات تفريغ المكثف مفيدة، كما يتم شحن المكثف لجهد عالي قبل التعرض مباشرة، يتم توصيل المكثف بأنبوب الأشعة السينية مع التحكم في بداية وطول التعريض بواسطة شبكة، كما يمكن الحصول على التيارات عالية الأنبوب وأوقات التعرض القصيرة.
ومع ذلك، فإن تفريغ مكثف يعني انخفاض جهد الأنبوب أثناء التعرض. عادةً ما يكون انخفاض الجهد بمقدار 1 كيلو فولت / مللي أمبير أمر معتاد، عندما تنخفض الكرمة بالجهد قد يكون التعرض المناسب لأجزاء الجسم السميكة مشكلة، حيث تحقق مولدات الجهد الثابت جهدًا عاليًا للتيار المستمر مع الحد الأدنى من التموج من خلال استخدام وحدة تحكم الجهد الخطي ذات الحلقة المغلقة (مثل الصمامات الثلاثية ذات الجهد العالي) بالتسلسل مع الأنبوب.
يتم تحقيق معدلات إطار عالية واستقرار جهد، كما تستخدم المولدات ذات الإمكانات الثابتة تقنية معقدة مع ارتفاع تكاليف الاستثمار والتشغيل ونتيجة لذلك، فقدت الشعبية.
