X射线管结构范文（精选12篇）
X射线管结构 第1篇
1 实验过程
首先, 连接好实验装置, 将在最大的正电流和正电压处, 从铁的阳极发射出的x射线强度作为布拉格角的函数纪录, 使用Li F作为分析器。其次, 使用KBr单晶体作为分析器。再次计算铁的特征线的能量值, 比较铁的能级的不同的能量。改变阳极材料, 重复上述操作做好数据整理, 总结得出结论。
2 实验数据处理
2.1 Fe的精细结构的分析
当高能电子撞击x射线管的金属板的阳极时, 就会产生持续能量分布的x射线。将铁做为金属板的阳极, 使用单晶体来分析铁的x射线检验高衍射级的Ka线的二重分裂, 研究其对应的精细结构。实验中使用Li F分析器, 在最大正极电流和最大正极电压处, 从铁的阳极发射出的x射线作为布拉格角的函数记录, 如图1, 2所示。
在图1, 2中, 在第2衍射级就有了明显的分裂的迹象, 为了使观察更加清晰我们可以提高记录仪器的每个输入端的灵敏度, 将掠射角的范围缩小, 即在第2衍射级进行光谱记录, 为了明显的区分Ka1和Ka2线, 作如下的设置:扫描范围71°-77°;门电路时间3s。在这种情况下, 记录仪器在使用时要提高每个轴的灵敏度。就可以观察到十分明显的分裂现象, 可以得到主要线θ (Ka1) =74.00°和θ (Ka2) =74.40°, 由公式可以求得:
同理:当使用KBr单晶体分析器时, 可以测n=2时, 对应的掠射角为:θ (Ka1) =36.02°和θ (Ka2) =36.04°, 由公式可得:
2.2 Cu的精细结构分析
Cu的X衍射谱的记录如图3、图4所示。
测得记录所得当用Li F单晶分析器时, 可以测得当n=2时, θ (Ka1) =50.2°, θ (Ka2) =50.5°可以求得:
同理, 用KBr单晶分析器时, 当n=2时θ (Ka1) =28.00°, θ (Ka2) =28.02°, 由公式可以求得:
3 结论
通过x射线分析法, 用单晶体分析器分别对铁和铜的x射线高衍射级的线的二重分裂进行, 研究其对应的精细结构。实验发现, 当KBr单晶体分析器分析时, 实验测得的跃迁能量与理论相比差别较大, 而当使用Li F单晶体分析器时, 实验测得的跃迁能量与理论值相比差别较小, 由此说明:当使用晶格参数越大的单晶体分析器, 对物体精细结构的测量引起的误差越大。
摘要：为了研究衍射晶体对物质精细结构的测量影响, 分别研究了LiF单晶和KBr单晶对Fe和Cu精细结构的测量的影响。研究结果表明, KBr单晶做为衍射晶体能量与标准跃迁能量差别较大, 而当LiF单晶做为衍射晶体时能量与标准跃迁能量差别较小。说明当晶格常数较大时, 误差较大。
关键词：X射线法,衍射晶体,物质精细结构,测量影响
参考文献
[1]陈玉清.x射线法的研究及其应用[J].中国科学研究, 1965:4-5.
[2]熊文杰, 祁先飞康, 念铅.x射线在晶体衍射分析中的应用[J].北京出版社, 2009:17-18.
X射线管结构 第2篇
摘要：X 射线衍射是目前晶体结构研究领域中的一种重要的技术和手段。本文主要介绍了二维 X 射线衍射(2D-XRD)的有关概念，二维 X 射线衍射系统的工作原理、系统构件以及这一先进测量技术在晶体结构测定中的应用研究进展，期望为后续晶体结构的分析和研究提供参考。关键词：二维X射线衍射；晶体结构；进展
Abstract: X-ray diffraction is one of the important means in the field of crystal structure research.This article mainly introduced relevant concepts of two-dimensional(2D-XRD), 2D-XRD system working principle, device composition and its application in crystal structure determination research to provide a reference for further analysis and research of the crystal structure.Key words: two-dimensional X-ray diffraction;Crystal structure;progress
1.引言
X 射线衍射分析法是研究物质的物相和晶体结构的主要方法。当对晶体进行X射线衍射分析时，晶体被 X 射线照射产生不同程度的衍射现象，晶型、分子内成键方式、分子的构型、构象等决定该晶体产生特有的衍射图谱。X 射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量
[1]信息等优点。因此，X 射线衍射分析法已晶体结构的研究中得到广泛应用。
随着探测技术、点光束 X 射线光学和计算机能力的进展以及二维探测器迅猛增加，二维 X 射线衍射技术得以迅速发展。二维X射线衍射技术(2D-XRD)是一种新的技术，二维象比一维线形包含更多的信息，因此，在晶体结构测定中2D-XRD中正得到越来越多的研究，有较好的应用前景。
2.二维X射线衍射(2D-XRD)的概念及原理
2.1 X射线衍射的基本原理
X 射线同无线电波、可见光、紫外线等一样，本质上都属于电磁波，只是彼此之间占据不同的波长范围而已。X 射线的波长较短，大约在10-8～10-10之间。X射线分析仪器上通常使用的X射线源是X射线管，这是一种装有阴阳极的真空封闭管，在管子两极间加上高电压，阴极就会发射出高速电子流撞击金属阳极靶，从而产生 X 射线。当 X 射线照射到晶体物质上，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的 X 射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强 X 射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，不同的晶体物质具有自己独特的衍射花样，这就是 X 射线衍射的基本原理[1]。
2.2 二维X射线衍射(2D-XRD)的定义
在 X 射线衍射中，数据的采集和分析主要是基于点探测器或位敏探测器(PSD)所扫描到的衍射空间。因此，传统 XRD 应用都是以传统的点探测器做一维射线收集，如物相鉴定、织构(取向)、残余应力、晶粒尺寸、点阵常数等。二维面探测器的出现大大的推进了探测技术的发展。二维衍射当然离不开二维探测器，然而仅仅使用二维探测器的衍射实验不一定就是二维衍射。二维面探测技术并不是简单地沿袭了传统的一维衍射理论，它是一种建立在新方法上的新技术，不是简单使用二维探测器的衍射仪。除了2D 探测器技术外，还包括 2D 象处理、2D 衍射花样的处理和解释。因为它所采集的数据更加丰富，所以有必要提出一种新的概念来理解和诠释二维 X 射线衍射数据[2-3]。贺宝平[4]对二维 X 射线衍射作如下定义：在X射线衍射实验中使用二维探测器，并对由二维探测器记录二维象，二维衍射花样的数据进行处理分析和解释的X射线衍射方法称为二维X射线衍射术。2D-XRD 是进行微观结构分析的主要手段。
3．二维X射线衍射仪系统的主要构件
当一束单色 X 射线照射在样品上的时候，除了发生吸收之外，还可观察到散射 X 射线的波长与入射 X 射线相同，称之为相干散射。不同的原子和不同的原子排列周期性，X 射线的强度和空间分布就形成了一个特定的模式，而各种模式反映出来的各种不同的信息就用以研究材料的结构[5]。一种典型的二维 X 射线衍射系统至少包括一个二维探测器、X 射线源、X 射线狭缝、样品台、样品调整与监控装置以及相应的计算机数据还原与分析软件，如图1所示。
图1 二维X射线衍射系统的五个主要组成部分
4.二维X射线衍射技术在晶体结构测定中的应用
由上述 X 射线衍射原理可知，物质的 X 射线衍射花样与物质内部的晶体结构有关。每种结晶物质都有其特定的结构参数，因此，通过分析待测试样的 X 射线衍射花样，不仅可以知道物质的化学成分，还能知道它们的存在状态，即能知道某元素是以单质存在或者以化合物、混合物及同素异构体存在。目前，X 射线衍射技术已经广泛应用于晶体结构的分析与研究工作中。根据二维 X 射线衍射试验可以进行结晶物质的定量分析、晶粒大小的测量和晶粒的取向分析等[6]。下面对2D-XRD 在单晶和多晶结构分析中的应用研究进展分别进行介绍。4.1 二维X射线衍射术在单晶样品结构测定中的应用
按照二维X射线衍射术的定义，用连续X射线入射不动单晶体，并用二维平面探测器(一定大小照相底片)的劳厄法是经典的二维X射线衍射方法[7-8]，劳厄法又分背射劳厄法和透射劳厄法两种方法。
二维 X 射线衍射测定单晶样品时，用的X射线源为点光源或同步辐射光源，探测器为二维探测器（底片、CCD、IP），测定单晶体取向和定向切割。利用同步辐射X射线白光束照射不动单晶的劳厄照相法已成为测定微小单晶、生物大分单晶结构的重要方法。为了衰减较短波长的衍射斑点和覆盖强度的动力学区域，采用带有衰减膜(金属膜或其它)的底片盒，换言之，二维探测器是带有衰减器底片组件。实验时，需在不同ψ角位置拍摄几组底片，每组有若干张，暴光时间为秒量级；用光密度自动扫描仪测量黑度(强度)，并记录磁盘上；调用计算机程序解决谐波斑点重叠及斑点的入射线的波长和强度差别，在获得每个斑点的角参数和强度数据以后便可进入解结构的程序，这使得一些微小单晶体结构测定成为可能，一些例子如下表一：
表一 2D-XRD 测定试样的单晶结构实例
方法
λ=0.90A0,区域探测器 白光束 试样
对二氮己环硅脂 催化剂
对二氮己环硅脂 催化剂
有机金属化合物
晶体尺度（μm3）18×175×8 4×125×8 12×4×125 4×125×8 60×50×320 劳厄法
近些年来，也已发展用（CCD）或成像板(IP)等二维探测器代替底片组件，并把有关数据传送给计算机，实现了数据处理的自动化，这就是单晶样品现代二维X射线衍射术。许多同步辐射光源都建立了生物大分子晶体学光束线和实验站，并已推广到实验室X射线光源上，用于较大单晶体样品的结构测定[9-10]。
单晶样品二维X射线衍射发展趋势是：1)用CCD或成像板(IP)等二维探测器代替劳厄底片，把有劳厄花样的有关数据传送给计算机，实现指标化的计算机化和 自动化；2)用CCD或成像板(IP)等二维探测器代替带有衰减器底片组件，把有几张劳厄花样的有关数据传送给计算机，实现了数据处理和解结构的自动化，并推广到同步辐射光源和一般X射线源上的微小(μm 量级)和小单晶(亚 mm 量级)样品的晶体结构测定。
4.2 二维X射线衍射术在多晶样品结构测定中的应用
二维 X 射线衍射测定多晶样品时，用的 X 射线源为点光源，探测器为二维探测器，多晶样的二维衍射尚属新的实验技术，许多方面还不完善，尚需继续研究和开发，目前主要研究集中于物相的定性分析，应力应变测定及支构测定等方面。
结果
强度数据→结构 强度数据→结构 能大致从底片测量强度数据
强度数据→结构 4.2.1 使用2D-XRD进行物相定性分析
物相分析的原理和方法已有专著[11]介绍，将未知待测样品的粉末衍射谱d、I/I1，通过检索/匹配与已知的PDF数据相比对而作出物相鉴定，那是假定粉末样品的晶粒度足够细(≤lμm)，晶粒取向在样品中分布是完全无序的，因此对一维衍射数据的测量和分析就足以进行物相分析。但当这种多晶样品具有织构—— 晶粒取向的择优分布、大的晶粒尺寸和样品很少时，仅用一维衍射数据就难以进行物相分析，此时用二维衍射系统测量的衍射线形比用普通衍射仪收集的衍射线形有较好统计性，但获得较准确d值和相对强度还有困难，特别是大晶粒和/或织构的样品。因此要在二维测量时需要作2D构架积分和振动。4.2.2 用2D-XRD的织构测量
对于织构测定，二维X射线衍射系统比一维衍射系统有许多优点，因为织构测定是基于极图角度(α，β)与沿衍射环的强度分布之间的基本关系。二维探测器能同时测定几个衍射环，每一个衍射环表明一连续的极密度分布，这样，在根据极图来判断织构类型{hkl}
图二 用1D和2DX射线衍射作极图测量之间的比较
可见，因此，二维X射线衍（2D-XRD）能以高的分辨率和高的速度测定多晶的结构,获得较少的数据收集时间和较好的测量结果。4.2.3 使用2D-XRD的应力测量
应力测量依据的是应力张量和衍射圆锥畸变之间基本关系。2D-XRD 的有利之处是衍射环上所有数据点都用于计算应力，这样用较少数据收集时间获得较好的测量结果。理论上已经证明，普通一维的基本方程是二维基本方程的一个特殊情况。在实验方法上，普通(一维)探测器能考虑为二维探测器的有限部分。在使用的数据上，一维衍射的缺点仅用衍射环的一小部分于应力计算，而二维衍射使用衍射环的全部于应力计算。在进行残余应力测量时，2D-XRD 也具有许多优点，特别是涉及到高度织构的材料，大的晶粒尺度，小的试样面积，弱的衍射，特别是应力作图和应力张量测量[13-15]。
5.结语
综上所述，X 射线衍射技术已经成为人们研究材料尤其是晶体材料最方便、最重要的手段。目前 2D-XRD 技术还处于研究中，缺点是对探测技术及光学研究和计算机能力有很强的依赖性，所以应用相对来说不太广泛。但其具有独特的优点，比一维X 衍射技术包含更多的信息，且在测定时有较高的速度和高分辨率，获得较少的数据收集时间和较好的测量结果。随着探测技术、光学和计算机能力的进展以及二维探测器迅猛增加，二维 X 射线衍射技术必定会迅速发展，在晶体结构测定中2D-XRD中得到越来越多的研究，在晶体结构分析研究领域必将拥有更广阔的应用前景。
参考文献
[1] 田志宏,张秀华,田志广.X射线衍射技术在材料分析中的应用.工程与试验，2009,49（3）：40-41.[2] Rudolf P R and Landes B G．Two-dimensional X-ray Powder Diffraction and Scattering of Microcrystalline and Polymeric Material，Spectroscopy，1994，9：22—33． [3] Sulyanov S N，Popov A N and Kheiker D M，Using a two-dimensional detector for X-ray Powder diffractometry，J．App1．Cryst,1994，27(6)：934—942．
[4] He Bob Baoping and Smith K L．Fundamentals of Two-dimensional X-ray Diffraction(XRD2)，Adv．in X-ray Ana1，1999，Vo1．43，P429—438.[5] 彭真.二维 X 射线衍射仪(XRD2)在金属织构测量上的应用.[6] 杨传铮,汪保国,张建.二维X射线衍射及其应用研究进展.物理学进展,2007,27(1):71-86.[7] Amoree J L，Buerger M J，Amoros M C.The Laue Method，Academic Press，1975，New York,San Francisco，London.[8] 赵正旭．半导体单晶的定向与切割，北京：科学出版社1979，P63—84． [9] Hori T，Moriyama H，et a1．Protein Eng．，2000，13(8)：527—533． [10] Thompson M J，Eisenberg D．J．Mo1．Bio1．，1999，290：595—60.[11] 杨传铮，谢达材，陈癸尊，等．物相衍射分析 北京：冶金工业出版社，1989，P50-77.[12] He Baoping．Powder Diff．，2003，18(2)：71—85．
太空巡警：X射线天文卫星 第3篇
一般来说，天体温度越高，发出的电磁波波长越短。在电磁波谱中，γ射线的波长最短，X射线次之，接下来依次是紫外线、可见光、红外线和射电波。人类可以利用这一特性，通过观测天体发出的电磁波分析它们的类型和特征。
近年来，X射线天文卫星成果颇多，也越来越受天文学家们的青睐。这种卫星又被称为空间高能天文卫星或空间高能望远镜，因为它们主要用于观测宇宙中的高温天体和宇宙中发生的高能物理过程——宇宙中很多极端天体的物理过程都会产生强烈的X射线高温气体，比如白矮星、中子星和黑洞吸收物质的过程。
由于宇宙中许多天体都发射X射线，因此探测宇宙中的X射线对探索宇宙奥秘具有重要意义。又由于X射线极易被介质吸收，介质对X射线的折射率非常低，所以在地面进行高能X射线的收集和聚焦非常困难。即使在太空观测X射线，望远镜的设计也要非常讲究，不能选用普通的折射系统，而要让射线以掠射方式射入镜面才行。
我国研制的首颗天文卫星——“硬X射线调制望远镜”将于2015年正式升空。它是一颗工作于硬X射线能区（1～250千电子伏特）的空间高能天文卫星，用于完成深度巡天，可发现大量巨型黑洞、大批硬X射线天体和一系列天体高能辐射新现象，并绘出高精度的硬X射线天图。
该卫星具有比欧洲“国际γ射线天体物理实验台”、美国“雨燕”更强大的成像能力和独一无二的定向观测能力，能以最高灵敏度和分辨率发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和其他未知类型高能天体，从而对宇宙硬X射线背景的性质做深入研究。
“硬X射线调制望远镜”携带的低能（1～15千电子伏特）、中能（5～30千电子伏特）和高能（20～250千电子伏特）三个望远镜，都是准直型探测器，直接调节扫描数据可以实现高分辨和高灵敏度成像以及对弥散源的成像；而大面积准直探测器又能获得特定天体目标的高统计和高信噪比数据，使“硬X射线调制望远镜”既能实现大天区成像，又能通过宽波段时变和能谱观测研究天体高能过程。
由于X射线空间望远镜不断产生重大天文发现，引发了一些国家争相研制空间高能天文望远镜的浪潮，仅今年就将增加3个。
计划今年发射的俄罗斯“光谱-X-γ”卫星，主要用于探测上千个星系团和星系群中的热星系际介质以及星系团之间的纤维状热气体，从而研究宇宙的结构演化。
印度的“天文卫星”也拟于今年入轨。它是印度首颗天文卫星，主要用于监测宇宙天体源的辐射强度变化，对X射线双星、活动星系核、超新星遗迹和恒星冕进行光谱观测和监视可能出现的瞬变源等。
2013年，日本也将发射“天文-H”高能天文卫星，预计该卫星将在空间高能天文领域获得大批重要的发现，促进对宇宙的极端物理现象，尤其是强引力场和强磁场中的物理过程的理解。
X射线管结构 第4篇
X射线除具有上述的共性外,由于其波长短、光子能量大,它的波长比可见光的波长更短(约在0.001~100 nm,医学上应用的X射线波长约在0.001~0.1 nm之间);它的光子能量比可见光的光子能量大几万倍至几十万倍。同时,它还具有与其他电磁波不同的特殊性质,如物理效应、化学效应和生物效应等。所谓生物效应,就是X射线对生物组织细胞具有破坏和瓦解的作用[2]。凡生长力强和分解活动快的组织细胞,对X射线特别敏感,容易被破坏;X射线停照后,恢复也慢。而软组织对X射线敏感性较差,破坏性也相对小一些。
因此,X射线被广泛的应用于医疗卫生、工农业和国防等各个领域。为了能够更好的产生、有效地控制、安全的利用X射线,根据其原理要求研制成高度真空的X射线管。医疗使用中X射线管是X射线机中必不可少的主要元件。
医用X射线球管按照用途可分为:诊断用X射线球管和治疗用X射线球管。对诊断用X射线球管的基本要求是焦点小、功率大。对治疗用X射线球管的基本要求是焦点大小不是主要问题,但要有较长曝光时间,应为固定阳极。因固定阳极X射线球管焦点受温度影响而限制了功率,要提高功率必须加大焦点,就会影响其清晰度。1927年,旋转阳极X射线球管[2]研制成功。
下面分别介绍固定阳极X射线球管和旋转阳极X射线球管。
1 固定阳极X射线球管
1.1 组成
如图1所示是固定阳极X射线管结构图。它由阳极、阴极和玻璃壳3个部分组成。
阳极由靶面、铜体、阳极罩、阳极柱4部分阻成。
阴极是由灯丝和集射罩组成。
1.2 作用
阳极的作用是产生X射线,散热、吸收二次电子和散射线。
阴极的作用是发射电子和聚焦,使打在靶面上的电子束具有一定的形状和大小,形成X射线的焦点,灯丝绕制成螺旋管状,作用是发射电子[1]。
1.3 工作原理
由阴极发射的电子通过聚焦以电子束形式发射到阳极靶面上,产生X射线。
2 旋转阳极X射线球管
2.1 组成
图2是旋转阳极X射线管结构图。它由阳极、阴极和玻璃壳3部分组成。它与固定阳极相比,主要是阳极构造不同。
阳极部分有靶面转子、转轴、轴承和定子等组成。旋转阳极转子是连接由无氧铜构成的旋转阳极靶,相当于异步电动机笼型转子[1]。
阴极由灯丝、集射罩等组成偏离管子中心轴线的阴极。
2.2 工作原理
从偏离管子中心轴线的阴极发射出来的电子,轰击在转动的旋转阳极靶面上而形成了X射线。由于热被均匀地分布在一个转动着的圆环面上,使单位上的热量大大减少,从而提高了X射线管的功率。
这里对特殊的X射线球管,如三极X射线球管、软组织摄影用X射线球管等,不再一一介绍。它们只是因为使用的场合不同而要求不同,但原理基本是一样的。
3 X射线管的基本特性参数
X射线球管的基本特性参数包括结构参数和电参数2个方面。结构参数是指X射线球管结构所决定的各种参数,如靶面倾斜角度、有效焦点、外形尺寸、质量、管壁的滤过铅当量、阳极转速、工作温度、冷却和绝缘强度等。电参数是指X射线球管电特性的规格参数,如灯丝加热电压和电流,最大管电流、管电压,最长曝光时间,最大允许功率等。
虽然其参数很多,特别要注意以下几项参数[1]。
3.1 最大管电压
是指加于X射线球管两极之间的最高电压值,单位为千伏(k V)。此值由X射线球管长、形状、绝缘介质的种类以及管套的形式等决定。若超过最大管电压值,将导致管壁放电或击穿。
3.2 最大管电流
是指某一管电压和曝光时间内所允许的最大电流平均值,单位为毫安(m A)。在调整管电流时不得超过额定值,否则将导致焦点面过热而损坏或缩短灯丝的寿命。
3.3 最长曝光时间
是指在某一管电压和管电流条件下所允许的最长曝光时间,单位为秒(s)。使用中若超过此值,热量的积累将使焦点面过热而损坏。
4 X射线球管的故障分析与原因
根据X射线球管的结构与原理,结合本人的工作经验,对常见的几种故障分述如下。
4.1 灯丝断
4.1.1 现象
灯丝加电压后不亮。加高压后无X射线产生;测量灯丝变压器,电压很高,但电流很小,几乎为零;用万用表测量灯丝电阻为∝;其管壁上覆盖一层蒸发的钨膜而黑化。
4.1.2 原因
(1)X射线球管受到剧烈震动后使灯丝断开;(2)X射线球管大量进气,灯丝表面被氧化,通电后立即烧断;(3)X射线球管使用年久灯丝蒸发而变细,X射线发射量减少,为使其发射量不变,必须提高灯丝电压,因而烧断灯丝;(4)当灯丝变压器一侧短路电压升高而烧断灯丝;(5)灯丝引线焊接不良或接触不好。
4.2 阳极焦点耙面损坏
4.2.1 现象
在透视或摄影时,因焦点面出现不平或因玻璃壁上附着大量焦点融化后飞溅的金属粉末,使X射线散射或对X射线增大吸收,而使影像清晰度降低。此时当灯丝加热时,其灯丝的亮度较往常变暗。由于阳极金属的蒸发管壁上可见到被镀上的一种灰白暗亮的金属层。
4.2.2 原因
主要是使用过量,曝光间隙的冷却时间不够,致使焦点面热量逐渐积累而超过最高限度,使焦点面熔化或部分蒸发。
4.3 真空度降低
此故障常通常称为漏气或进气。
4.3.1 现象
(1)轻微的真空度降低时,加高压后管内有轻微的淡蓝辉光,透视清晰度降低,摄影效果不好,穿透力不足,加管电压时影像清晰度反而下降;(2)严重的真空度下降时,加高压后管内有明显的淡绿淡黄或蓝紫色辉光,毫安表指示异常;(3)完全进气而引起管内真空度破坏,加高压后两电极间有明显的击穿放电现象。
4.3.2 原因
引起X射线球管真空度降低的主要原因有:(1)生产X射线球管抽真空时有残留气体;(2)由于超负荷使用或散热不好导致旋转阳极过热,使阳极铜柱与玻璃焊缝处胀裂而进气;(3)运输或使用中剧烈震动,玻璃管破裂;(4)使用环境恶劣,忽冷忽热,造成关闭裂缝进气而真空度降低等。
4.4 球管内有荧光
4.4.1 现象
当加高压后,球管内有蓝色或紫蓝色的荧光出现。
4.4.2 原因
原因是一部分低能量的散射电子,冲击玻璃壁后产生波长较长的荧光射线。当管电流越大时,荧光越显著;但是,如果增加管电压时荧光强度减弱,这是因为散射电子能量加大透过玻璃壁而射出管外,管电压增至一定值后,荧光则消失,这是玻壳材料引起的,不影响X射线球管的使用。但这种情况要注意与真空度下降区别开来。
4.5 旋转阳极不转动
4.5.1 现象
这有2种情况:一是启动旋转阳极时没有任何反应;二是启动旋转阳极有异常声响,但不转动。
4.5.2 原因
此种现象除了旋转阳极启动电路故障外,可能是管内阳极转子轴心变形、转子摩擦力增加或使用时间过长、阳极轴承磨损严重所致[1]。
摘要：介绍了X射线球管的结构、工作原理、规格特性和技术参数,指出使用中科学合理的设定X射线机技术参数、保持其处于最佳状态具有重要意义,归纳总结了X线球管故障分析和排除常见方法。
关键词：X射线管,结构,原理,技术参数
参考文献
[1]黄雨三,刘生,谷加力,等.医疗机械设备安装工程质量验收规范与故障诊断及维护维修实务全书(上册)[M].北京:金版电子出版公司,2003:237-246.
X射线管结构 第5篇
作 者：潘晓燕 马学鸣 尤静林 朱丽慧 作者单位：潘晓燕,朱丽慧(上海大学,材料科学与工程学院,上海,72)
马学鸣(上海大学,纳米科学技术研究中心,上海,200072)
尤静林(上海大学,钢铁冶金重点实验室,上海,200072)
X射线元素录井技术的应用研究 第6篇
关键词：X射线元素录井；对比试验；水体指数；脆性指数
0前言
X射线元素分析技术是一门成熟的测定元素含量的分析技术，具有分析速度快、分析准确度高、无损、与化学状态没有关系、制样简单等特点。通过近几年的研究，在胜利油区得到了一定的应用，本文将介绍与测井资料的对比研究，在沉积环境、泥页岩储层评价方面的应用，显示了其广泛的应用价值。
1 与测井资料的对比研究
1.1与自然伽马能谱元素曲线的对比
通过L682井、Y104井、L69井、YX230等井的X射线元素录井与自然伽马能谱测井的K元素曲线的对比，发现不论是两者之间的数值，还是两者之间的曲线形态都十分相似和接近，说明X射线元素录井能够反映地层元素的变化，具有较好地应用价值。
1.2与测井曲线的对比
从YX230井X射线元素曲线与测井曲线对比图上看，有多条X射线元素曲线与2.5m电阻率曲线、自然伽马曲线具有较好的对应关系。如Mg、Ca、Fe等元素曲线与2.5m电阻率曲线呈较好的反相关性，Si、K元素曲線与2.5m电阻率曲线有明显的正相关性。BYP1井Ca、Mg等元素的X射线曲线与测井电阻率曲线具有较好的相似性，Fe、K、Al等元素的X射线曲线与测井自然电位曲线具有一定的相似性，为资料的应用打下了较好的基础。
图1 YX230井X射线元素曲线与测井曲线对比图
2 沉积环境的识别
在地球化学研究中，元素比值法应用非常广泛。比如Al、Ti、Fe是陆源的代表性元素，而Mn则是典型的大洋型沉积元素，锰铁比值则代表了沉积水体的深度。
从YX230井、WG101井的X射线元素录井图上看，Fe、Mn元素曲线变化基本一致，难以发现特殊的物质，但Mn、 Fe元素比值可以发现高比值井段。图中泥岩、灰质泥岩、煤、砂岩、灰岩等不同岩性具有不同的Mn、 Fe元素比值，可以反映了不同的沉积水体深度，由此可帮助识别沉积环境。
砂岩指数、水体指数、元素曲线特征及录井剖面，可以判断沉积水体深度的变化。随着水体深度的变化，岩石中元素的含量也发生了明显的变化。根据这些变化，依据区域地质特征和录井剖面，可依次划分出扇根、扇中、扇端、湖相等沉积相。
图2 YX230井X射线元素录井图
WG101井X射线元素录井可以依据Mn/ Fe比值、灰质指数和Ca、Mg、P的变化，识别上古生界海侵的变化，与区域上海水变化的趋势相一致。上古早期该地区发生了多次海进过程，但持续的时间均不长，随着时间的推移，海进的程度逐次减弱。Mn/ Fe比值曲线能够较好地反映出来。Ca、Mg元素曲线特征明显，P元素曲线也有比较明显的关联性。
3岩性成分分析
造成不同层位同一岩性的X射线元素录井分析谱图或曲线存在明显差别的原因除了与沉积物源有关外，还与沉积物搬运、沉积环境等因素有密切关系（具体原因应结合其它沉积特征分析），因此通过对X射线元素录井分析元素的含量差别分析，还可以进行岩性成分分析。
Y104井井段1600-1971m为大套的砂砾岩体，岩性主要以砾岩、砂砾岩、含砾砂岩为主，夹泥岩薄层。从岩性的颜色、粒度等方面都不能看出该段岩性的成分有什么变化。但从Y104井X射线元素录井图上看，元素Ca、P、Mg曲线和灰质含量在井段1940-2022m发生了明显的变化。井深1940m以上砾石成分以片麻岩岩块为主，井段1940-1971m砾石成分以灰岩、片麻岩岩块为主，两者的岩性成分不同。井段1971-2022m岩性为片麻岩，裂缝较发育，充填次生方解石，引起了元素Ca、P、Mg曲线和灰质含量的异常。
图3 Y104井X射线元素录井图
4 泥页岩储层识别与评价
通过BYP1井X射线元素录井发现Ca、Mg等元素与电阻率曲线具有较好的相似性，Fe、K、Al等元素与自然电位曲线具有一定的相似性。矿物成分是泥页岩油气评价的一项关键因素，BYP1井泥页岩段元素特征分析，气测显示段与Ca、P、Cr、V等元素呈正相关，与Al、Fe等元素呈负相关，说明井区泥页岩段脆性矿物成分与裂缝发育程度最为相关。砂质指数、灰质指数能够比较容易地区分地层中灰质、砂质含量的高低。灰质、砂质含量控制了泥页岩的物性和含油性。
从脆性指数曲线中可以识别出大段泥页岩地层中的有利储层段，可为压裂井段的选择提供参考。
5 结束语
通过与测井资料的对比，验证了X射线元素录井技术可以用于现场录井进行岩性识别等工作，体现出了X射线元素录井及时、快速、准确的优势；利用X射线元素录井的砂质指数、灰质含量、水体指数及特征元素的变化，可以进行沉积环境的分析、识别；利用X射线元素录井的砂质指数、灰质含量、脆性指数的变化，可以进行泥页岩储层物性的识别和评价。
参考文献
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作者简介：
X射线管结构 第7篇
关键词：装卸桥,焊缝,射线照相技术,缺陷分析
1 前言
集装箱装卸桥是我国各集装箱港口主要的装卸机械,在整个集装箱运输过程中,对加速车船周转,提高货运速度,降低整体运输成本,发挥着非常重要的作用。钢结构作为集装箱装卸桥主体框架,是装卸桥一个承载系统,主要由各种钢板焊接而成。焊缝质量对于钢结构能否正常发挥功效以至于集装箱装卸桥能否正常运行和安全生产有着重要的意义。因此必须对即将投入使用的装卸桥主要钢结构件焊缝进行缺陷检测,以便及时发现问题,排除故障,防止严重的生产事故发生。
2 X射线照相检测技术
2.1 X射线照相检测技术的特点
X射线照相检测属于无损检测,它能够在不损伤和不破坏原材料和结构物的前提下,对缺陷的类型、性质、数量、形状、位置做出定量判断和评价。相对于其他检测方式,射线检测还具有如下优势:(1)缺陷定量分析精确。它能够实现对缺陷类型、缺陷形态、缺陷分布区域和缺陷尺寸数量的定量分析,缺陷的判断和评定最准确。(2)检测结果有直接记录———底片。底片上记录的缺陷信息全面、直观,且可以长期保存,追踪性较好。
2.2 X射线照相检测基本原理
X射线属于电磁辐射,是一种波长很短的电磁波。X射线具有很强的穿透力,能穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质。当射线射入物体后,将和物质发生复杂的相互作用。这些作用从本质上来说是光子与物质原子的相互作用,包括光子与原子,原子的电子及自由电子,原子核的相互作用。入射射线经过这些相互作用后,在出射的射线中包括一次射线(未和物质发生作用,直接穿透物体)、散射线和电子。也就是说入射射线的能量除了透射一次射线之外,一部分转移到能量或方向改变了的光子那里,另一部分射线转移到电子或产生的电子里。由于电子可以和物质相互作用使得部分能量损失在物体之中,前一个过程叫散射,后一过程叫做吸收。在射线实际检测过程中,出射射线只含一次射线被称为窄束射线,而除了一次射线还有散射线被称为宽束射线。综上所述,入射射线一部分被物质吸收,一部分射线被散射,使得穿透物质的射线强度减弱,即强度发生了衰减[1]。实验表明,射线穿透物体时其强度的衰减与吸收体的性质、厚度及射线光子的能量相关。
单色窄束射线的衰减规律:I=I0e-μT
宽束连续谱射线的衰减规律:I=(I+n)I0e-μT
式中:I0——入射射线强度,I——透射射线强度,T——吸收体厚度,μ——线衰减系数,n——散射比,μ-等效线衰减系数
根据这一规律,在同一强度均匀的射线透照下,物体缺陷区域和无缺陷区域对射线的衰减程度不同,最终两个区域透照出来的射线强度不同。此时把工业胶片放在适当的位置,使其在透过射线的作用下感光,经过暗室处理后得到射线底片,由于缺陷部位和完好部位的透过射线的强度不同,底片上相应部位就会出现黑度差异。这样评片人员把底片放在观片灯上,可以看到由黑度差异构成的不同形状的影像,根据影像的形状和黑度的情况就能够评定材料中有无缺陷以及缺陷的形状和位置。射线照相检测基本原理如图1所示:
2.3 X射线照相检测主要设备
目前市场上基于X射线照相技术的设备很多,但基本结构大同小异,都是由射线发生器、控制箱、工业胶片等组成,现以日本理学/工业用便携式射线探伤机RADIOFLE-300EG-S3为例进行介绍。
2.3.1 射线发生器
该设备采用组合式射线发生器,由射线管,高压变压器,冷却系统共同安装在一个密闭的金属壳体中并使其处于绝缘气体的环境之中,射线发生器和控制器之间用低压电缆连接。其基本结构如图2所示:
2.3.2 控制箱
射线机电路接通的基本步骤是:接通电源和散热器→接通射线管的灯丝加热电路和整流加热电路→接通高压电路。这些步骤的正确执行是依靠射线机控制箱的基本控制电路来实现的。此外,控制箱的控制电路还包括电压和电流调整电路,冷却控制电路等。
2.3.3 工业胶片
射线胶片主要由保护层、感光乳剂层、结合层和片基构成。其核心部分是感光乳剂层,它决定了胶片的感光性能。其厚度约为10～20μm,主要成分是卤化银感光物质极细颗粒,明胶和增感剂。卤化银主要采用溴化银,其颗粒尺寸一般不超过1μm。明胶可以使卤化银颗粒均匀悬浮在感光乳剂层中,具有多孔性,对水有极大的亲和力,使暗室处理药液能均匀地渗透到感光乳剂层中完成处理。片基是透明塑料,作为感光乳剂层的支持体。结合层是一层胶质膜,它将感光乳剂层牢固地粘结在片基上。保护层是一层明胶层,涂布在感光乳剂层上,避免感光乳剂层直接和外界接触,产生破坏[2]。
3 集装箱装卸桥常见焊接缺陷及其分析
常见并严重影响装卸桥机械性能的焊缝缺陷有气孔、裂纹、熔合不良、夹杂物和成形不良这五类[3]。缺陷的形成机理及对焊缝强度的影响各不相同,在射线探伤底片上的缺陷特征也有明显区别。
3.1 气孔
气孔是焊缝中的常见缺陷,它是气体在熔池结晶过程中未能逸出而残留在焊缝金属中形成孔洞[4]。当单个大气孔或比较密集气孔的总和使焊截断面积的减少达10%及以上时,可以使焊缝强度降低20%以上,对疲劳强度的影响更大。而且气孔的存在对弯曲和冲击韧性的影响特别大,同时也破坏了焊缝的致密性。
气孔在底片上呈现的是黑度大于背景黑度的斑点状影像,黑度比较大,影像清晰,容易识别。常见的主要分布形态有密集气孔、孤立气孔、链状气孔和虫孔这四种形态。如图3为链状气孔底片特征图:
3.2 裂纹
裂纹是危害最严重的焊接缺陷,焊接过程中产生的裂纹多种多样,可分布在接头的各个部位。焊接裂纹主要分为热裂纹和冷裂纹。焊缝金属在由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹,其特征是焊后立即可见,且多发生在焊缝中心,沿焊缝长度方向分布。焊缝金属在冷却过程或冷却以后,在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。热裂纹产生的原因主要是焊接熔池中存有低熔点杂质。冷裂纹产生的原因主要是:在焊接热循环的作用下,热影响区生成了淬硬组织;焊缝中存在有过量的扩散氢,且具有浓集的条件;接头承受有较大的拘束应力。
裂纹在射线底片上影像的基本形态为黑色的细线条,多数弯曲且两端细,黑度由中间向两端逐渐变低,容易与其它缺陷的影像区别。常见的裂纹线条有纵向裂纹(沿焊缝方向)和横向裂纹(垂直焊缝方向)。如图4所示纵向裂纹底片特征图:
3.3 未熔合
未熔合是指焊缝金属与母材之间未完全熔化成一体。其产生的原因有:焊接规范(电压、电流、预热等)不适当,或焊接操作不正确,坡口角度小、清理不符合要求等。未熔合使焊缝形成分层状态,在焊缝受力时会延伸、扩展、形成裂纹,对脆性破坏有极大的敏感性,未熔合的存在严重降低焊缝的强度。
未熔合一般是在边缘处(即坡口处)未熔合,易在焊缝坡口的一边或两边存在。其位置偏离焊缝中心,宽度不一,呈断续分布的条纹,总是在同一直线上,黑度不均匀。靠母材一侧黑度较高且成直线,而另一侧较淡,轮廓线不直,略有弯曲,如图5所示:
3.4 未焊透
未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透,或称作是焊缝截面积不够。未焊透产生的原因主要有:焊接电流过小或焊接速度太大,装配间隙或坡口角度过小,打底焊用的焊条直径太小,自动焊焊接参数不适当,焊偏等。未焊透的存在使焊缝的强度严重降低,容易引起裂纹,延伸率急剧下降,使结构破坏。
由于坡口存在直的机械加工边,而且坡口直边又位于焊缝中心,所以影像大部分呈清晰的黑直线条带,宽度依间隙而定,长短不一。出现于自动焊中一般较长,缺陷平行于焊道,线上总是或多或少的分布有链状夹杂,易产生在双面坡口(双面焊时)的钝边处,即在焊缝的中心处,如图6所示:
3.5 夹渣物
夹渣是指夹杂在焊缝金属内部的固体物质,是焊缝金属中最常见的缺陷之一。焊缝中夹杂物的存在会降低焊缝强度,当它与其焊缝断面之比达10%及以上时,可使焊缝强度降低30%～40%甚至50%。夹杂物一般分两类:夹渣和夹钨[5]。夹渣是焊接后残留在焊缝内的熔渣和环节过程中产生的各种非金属杂质,如氧化物、氮化物、硫化物等。夹钨是钨丝惰性气体保护焊时,钨极熔入焊缝中的钨粒。
夹渣在射线底片主要呈现出两种形态:点状夹渣和密集夹渣。底片影像的主要特点是形状不规则,边缘不整齐,黑度较大而均匀。由于钨的原子序数很高、密度很大,所以在底片上夹钨的影像总是呈现为黑度远低于背景黑度的影像,常常为透明状。如图7所示点状夹渣底片特征图:
4 结束语
X射线照相检测由于其在无损、准确、便携等方面的突出优点,越来越受到人们的青睐。随着研究的深入,自动X光线照相技术的应用将给人们带来诸如降低成本,不用专门的胶片处理设备,降低危险废弃物处理成本等更多方面的益处,给我们提供更为及时、全面、准确的焊缝信息,使集装箱装卸桥更加安全有效的运行。
参考文献
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X射线管结构 第8篇
乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤之一。目前乳腺癌发病率已跃居女性恶性肿瘤首位,且发病年龄趋于年轻化。乳腺癌对人类健康的严重危害引起了世界卫生组织和医疗界人士的高度重视,乳腺癌早期发现、早期诊断、早期治疗是降低乳腺癌死亡率的关键[1,2]。
乳腺癌的诊断方法很多,乳腺癌病变在发生浸润前,其X射线图像就会有比较明显的特征,故乳腺癌X射线诊断被医院广泛采用,是乳腺癌诊断的常用方法[3,4,5]。用于乳腺癌X射线诊断的医疗器械主要为高频乳腺X射线机,该类产品主要由C形臂和立柱两大部分组成,由转轴将两部分连接在一起。目前大部分高频乳腺X射线机的C形臂旋转机构大概有两种:一种通过“电机-蜗杆蜗轮传动-同步带轮传动”带动C形臂及X射线源组件[6];另一种通过“蜗杆减速电机-同步带轮传动”带动C形臂及X射线源组件[7]。前者的优点是结构紧凑、支臂宽度小、简洁美观,但蜗杆蜗轮传动对加工和装配的要求较高,因此总的制造成本反而比购买专业厂家大批量生产的标准规格减速器的成本高;后者使用标准蜗杆减速器,对加工和装配的要求较低,总的制造成本也较低,但由于减速器的宽度尺寸比单独的蜗轮宽度尺寸大,因此传动机构总的横向尺寸也大,会造成支臂宽度尺寸大或者支臂的一侧因装减速器而鼓出一大块,使得支臂与整机的组合不协调、不简洁、不美观。
近几年,一种新兴的传动技术——丝传动技术迅速发展起来[8]。丝传动技术相对于传统的机械传动系统具有如下优点:适用于远距离传递动力,能够将动力源布置在远离执行部件的地方,从而简化运动结构;在长距离传动中易于改变传动方向;传动结构简单、紧凑,适用于在小空间内多自由度布置;对结构加工精度误差不敏感;张紧的情况下无回差;可以缓冲减震,使末端工具的运动更平稳等。
本文提出了一种结构紧凑易于安装调节的,用于一种乳腺机C形臂回转的丝传动机构,可实现丝传动系统中的钢丝绳始终在所需预紧力状态下运行;并且可采用粗调和微调两种调节方式对钢丝绳进行调节,从而提高调节精度。
1 乳腺机结构
乳腺机整机结构示意图,见图1、其内部龙骨架主要由方钢焊接而成,用以支撑整个机器的结构;平面导轨用以辅助C形臂垂直运动;筋板部分为C形臂上X射线仪器支撑骨架;检查台即成像托盘是病人检查接触部分;配重块用以保证机器整体的支撑平衡;链轮、平带、张紧轮等组成C形臂整体垂直运动系统;丝传动配合电磁制动器用以控制C形臂回转动作。
注:1:内部龙骨架;2:平面导轨;3:筋板部分;4:检查台;5:配重块;6:链轮;7:平带;8:丝传动;9:张紧轮。
2 C形臂结构方案设计
乳腺机C形臂一般可实现上下运动和左右运动,即从各个方向对乳房进行扫描检测,以便更详细地检测患者病灶所在[9]。为了使受检者以舒适的身姿查体及全方位进行检测,C形臂除了保证传统的上下运动和左右运动,还应实现倾斜体位摄像。故而乳腺机C形臂还需实现垂直运动和回转动作,其中回转动作为等轴回转,即C形臂与成像托盘的整体回转和C形臂独立回转。
对于C形臂垂直运动,相比于带传动和齿轮传动,链传动具有能保持平均传动比不变,传动效率高;张紧小,作用于轴上的压力较小;可用于中心距较大的场合,对制造精度要求较低,成本小等优点。因而本文采用链传动方式辅以平面导轨实现C形臂的垂直运动
传动链有齿形链和滚子链两种齿形链是利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的。齿形链制造成本高,重量大。为降低成本,本文采用应用最广泛的套筒滚子链传动,带减速器的交流电机驱动,使C形臂传动小车行驶在平面导轨之间,小车内安装丝传动机构。
传统的C形臂回转运动传动结构不是制造成本较高,就是整体尺寸较大,难以达到理想效果。而丝传动方式传动结构简单、紧凑、安装调节简便,故本文采用钢丝绳传动方式以实现C形臂回转运动。为提高钢丝绳的承载力,防止出现打滑现象,钢丝绳以8字缠绕两轮。同时,采用具有蜗轮蜗杆减速器的直流电机实现成像托盘等轴回转和二级防护。再通过电磁制动器的控制实现C形臂与成像托盘的整体回转和C形臂独立回转两种模式的切换。C形臂结构方案以及整体示意图,见图2～3。
3 C形臂回转结构
3.1 丝传动组件结构
3.1.1 钢丝绳摩擦传动结构
该结构由驱动轮(主动轮)和从动轮以及连接两轮的钢丝绳组成,两轮上分别开有钢丝绳导向凹槽[10]。8字缠绕方式具体是指钢丝绳在主动轮上缠绕n周,然后交叉固定在从动轮上,使钢丝绳与传动轴的包角近似于4π×nrad。在缠绕时要顺着有绳槽的方向,同时保证钢丝绳在两轮上的旋向是相反的。由于丝传动承载的是C形臂检测台,C形臂的回转扭矩能达到170 Nm,钢丝绳传动机构从动轮直径为160 mm,则作用于钢丝绳上的力即2125 N[11]。因而钢丝绳的最小直径为:
钢丝绳捻向为右捻向,则绳槽应为左旋,由右手定则判定。
3.1.2 钢丝绳固定及张紧调节机构
钢丝绳固定方法较多,如编结法、绳卡固定法、压套法、斜铁固定法等。这些方法虽普遍使用,但是对于C形臂结构来说,方法仍较为繁琐,安装尺寸也偏大,运行安全可靠性无法得到较好保证。本结构对钢丝绳采用三级固定,以最大程度保证系统结构的安全性。钢丝绳固定及张紧力调节机构示意图,见图4。
注:1:丝传动从动轮;2:钢丝绳锁紧块定位销;3:钢丝绳固定销;4:钢丝绳锁紧块;5:钢丝绳压板。
钢丝绳固定销采用螺纹连接,锁紧固定在丝传动从动轮上,钢丝绳穿过钢丝绳固定销,通过螺栓对钢丝绳进行初步固定。经过初步固定的钢丝绳穿过钢丝绳锁紧块端面处的L形通孔,打结锁紧,进行再次固定。最后钢丝绳还可将末端打结固定于钢丝绳锁紧块上,使钢丝绳末端不至脱离从动轮,导致前端C形臂失控,发生危险。
丝传动系统张紧力调节过程如下:钢丝的起始端打结后压于钢丝绳压板下,由螺栓锁紧固定,将钢丝绳反复缠绕在丝传动从动轮与主动轮外壁的饲槽内,钢丝绳的末端穿过钢丝绳固定销的通孔,经钢丝绳锁紧块侧壁的穿丝孔,由顶端面穿出,打结固定。钢丝绳锁紧块侧壁开有12个定位孔,通过不同孔位的设定,可对钢丝绳进行张紧力粗调节。然后将钢丝绳固定好后,通过转动调节钢丝绳锁紧块的位置,可对钢丝绳的张紧力进行细调节,调节好后由钢丝绳锁紧块定位销将其固定于丝传动从动轮上。
3.1.3 螺旋形绳槽
设主轮螺旋槽螺距为p1,从轮螺旋槽螺距为p2,则主从轮的绳槽螺距关系为:p2=i×p1(其中i为减速比,本文取值为2)。因为大轮转动一圈,小轮转动的圈数是i,这样绳在小轮轴就向上前进了i×p1的距离[12]。
若选择的钢丝绳的直径为6 mm,将主轮螺距p1设置为6 mm,则从动轮的螺距p2为2×6=12 mm。主动轮接在减速器上,本文设置的主动轮转速为35 rpm,则从动轮的转速为35 rpm/2=17.5 rpm,具体转速可通过调速器调节电机实现。螺旋槽典型槽形示意图,见图5。
根据经验,钢丝绳绳槽夹角的最佳角度β为30°～45°,本文采用图5(b)所示深槽的开槽方法。钢丝绳与绳槽底部接触可以有效防止脱槽,同时也不像图5(a)那样容易磨损钢丝绳。
基于上述设计,螺旋升角为:
国家标准规定:α≤1°30',对光面卷筒放宽到α≤2°。但在具体传动机构中,为了使机械结构紧凑或因加工制造及工艺问题,有时不能严格保证α≤1°30',通常α的角度增大,其后果是钢丝绳上的有害分力Fr增大,钢丝绳的寿命降低。在钢丝绳摩擦传动中的设计中,要严格保证偏角α≤1°30',必要时可以减小钢丝绳的直径。
3.2 丝传动整体结构
丝传动整体结构示意图,见图6。该结构采用减速齿轮箱对步进电机输出的动力进行减速,具有结构紧凑、输出扭矩大和转动平稳等优点,丝传动主动轮与减速器锁紧固定并且在主动轮外侧壁开有右旋,螺距8 mm,槽深3mm,螺纹长度32 mm的螺旋圆弧丝槽,将钢丝绳缠绕在丝槽内,起到导向固丝的作用。钢丝绳的另一端缠绕在开有同样丝槽的丝传动从动轮上,丝传动从动轮与丝传动从动回转轴采用双键连接,避免了轮与轴间间隙的产生,提高了轮与轴间的传递扭矩,即使在超过动载载荷的情况下,也不会对动载荷稳定产生影响,延长了整机的使用寿命。丝传动从动回转轴安装在带方形座轴承内,可以提高承载能力。丝传动从动回转轴与C形臂回转轴通过电磁制动器连接在一起,正常工作状态下,电磁制动器吸合,将动力传递到C形臂回转轴,当系统过载或急停按钮按下时,电磁制动器失电,从而可最大限度地保证人身安全。
注:1:钢丝绳固定销;2:丝传动从动轮;3:钢丝绳锁紧块;4:丝传动从动回转轴;5:电磁制动器;6:带方形座轴承;7:步进电机;8:减速器;9:丝传动主动轮。
4 结论
本文介绍了一种基于丝传动技术的C形臂回转结构,并简单阐述了可适用的乳腺机的整体构架。该结构采用丝传动技术,配合电磁制动器,实现了C形臂与成像托盘的整体回转和C形臂独立回转两种模式的切换;采用粗细调结合的调节方式对钢丝绳进行调节中,并采用三级固定对钢丝绳进行固定,安全性能和调节精度较高,且结构紧凑,易于安装调节;相较于传统乳腺机C形臂回转传动机构,简化了传动过程,提高了传动效率,优化了整体结构。
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X射线管结构 第9篇
故障现象:电动诊视床Ⅰ球管透视正常,平床Ⅲ球管普通摄影、滤线器摄影m A表均无指示,无X射线产生。
故障分析:无X射线产生主要有如下原因:(1)球管灯丝未燃亮,不能增温;(2)高压未加在球管两端。设备电路图见图1,该机的工作过程是(以平床Ⅲ球管普通摄影200mA为例):按下QA6及HA3,高压交换闸GB3工作,球管与高压次级灯丝电路接通,X射线管灯丝燃亮。按下曝光手闸SK1,摄影准备继电器FJa、FJb工作,球管灯丝增温,同时,定子保护继电器LJ工作,接通旋转阳极启动电路,电压保护继电器UJ、延时继电器TJ、延时辅助继电器HJ、延时保护继电器KJ相继工作,旋转阳极达到正常转速。当按下SK2时,曝光辅助继电器SJ工作,接通限时电路,主可控硅SCR105、SCR106触发导通,高压初级得电,曝光开始,至预置时间,振荡电路VJT101停振,曝光停止。
故障检修:(1)灯丝燃亮正常。(2)按下SK1,观看球管灯丝不能增温,也听不到旋转阳极转动声。(3)按下SK1,观察控制台内各继电器工作情况,发现继电器FJa、FJb不工作。继电器不工作,故障就在它的回路之中,但回路与多个电路相联系:容量保护电路和可控硅短路保护电路等,均需考虑。虽然此继电器不工作,通过如下观察或操作,可得知上述两个电路是否正常。(4)观察控制台面黄灯(为故障指示)和白灯(为可控硅短路保护指示)均未亮,说明保护电路基本为正常状态。(5)开机按下QA6或HA3,按下SK1,观察容量保护继电器WJ和可控硅短路保护继电器XJ,均未工作,则为正常。(6)进行点片摄影操作,看继电器FJa、FJb是否工作,结果发现该继电器工作,并听到电动诊视床Ⅰ球管的转动声。根据电路分析,此时只考虑继电器FJa、FJb的部分回路(即a10→GJ3(常开)→a13→708→QA6→711→C9→SK1→C10)有断路现象。(7)开机按下QA6及HA3,测量上述回路中a10~c10间的电压。将万用表的黑表笔固定在线号604端,红表笔放在控制台后接线排,分别测量上述线号间的电压,当测量到a13线柱时,电压表的指示突然下降数十伏电压,判断高压交换闸触点GJ3断路。(8)抬出高压发生器,发现高压交换闸触点连接的有机玻璃折断,球管阳极端断开。用胶粘接,待胶凝固后将高压发生器放入油箱。接上P1、P2,再用平床Ⅲ球管进行曝光,机器恢复正常。
2 故障二
故障现象:Ⅰ球管透视无荧光,无X射线产生。
故障分析:Ⅰ球管透视无X射线产生,其透视控制电路的工作程序是:(1)按下技术选择按钮QA2-1(或QA1-1),球管高压交换闸GB1线圈得电,常开触点GJ1闭合,控制电路、X射线管灯丝加热电路全部交换至Ⅰ球管,为透视(或点片)做好准备工作。(2)透视时,踩下脚闸JK(或按下手开关K21或SW),透视曝光辅助继电器Jca工作,透视高压接触器TC工作,接通高压电路,产生X射线。(3)松开JK(或K21或SW),继电器Jca、接触器TC相继断电,曝光停止。
故障检修:(1)打开控制台后盖,断开P1、P2。(2)按下技术选择按钮QA2-1,听到高压交换闸GB1的吸合声,说明控制电路的整流桥输出电压正常。(3)踩下脚闸JK(或按下开关K21或SW),观察Jca发现此继电器不工作,断定Jca工作电路中出现断路。(4)继电器Jca线圈的工作电路为:整流桥(+)→611→713→a10→GJ1(常开)→a11→703→HA2-5→HA5-5→HA6-5→738→QA1-1(QA2-1)→704→b7→J0(常闭)→K20(匣盘在原始位闭合)→b5→SW/JK/K21→b6→705→Jca(线圈)→604→整流桥(—)。对于开关JK、K21、SW不需要检测,因三个开关同时损坏的可能性很小。匣盘是否在原始位(即K20正常为闭合状态),可在控制台后端接线排上用表笔线或导线夹将b7~b5短路,然后踩下脚闸JK观察继电器Jca是否工作,若Jca仍不工作,就不需怀疑开关K20或触点J0的问题。用表笔线或导线夹将703~704间直接短路,在踩下脚闸JK后Jca仍不工作,就不必怀疑703~704间有断路问题。用导线将713~703间直接短路,踩下脚闸JK后,继电器Jca仍不工作,此时判断继电器Jca有问题。经测试确定Jca线圈断路,更换同规格继电器,透视正常。
3 故障三
故障现象:在椎管造影检查时,点了一张正位片后,踏下脚开关继续透视,电视上无图像,再次点片也无X射线产生,随后看到控制台故障指示灯亮。
故障检修:打开控制台,拆除高压初级,检查保险丝,发现RD3熔断,考虑是控制台电路整流部分出了问题(曾多次出现整流二极管击穿),对整流二极管逐个检查测量,D4、D2击穿。更换新品后,RD3不再熔断,故障指示不再出现。开机进行透视,仍无X射线,发现透视接触器TC不工作,测量TC线圈两端在踩下脚开关时无电压,用Ⅲ台摄影,按下手开关,SC不工作,线圈两端无电压,用Ⅱ台摄影时SC工作。在进行台次交换时,仔细听声音,交换到Ⅱ台时,听到继电器动作声,声音轻微,这在正常情况下交换台时都能听到。当交换到Ⅰ台或Ⅲ台时,听到嘟嘟冒泡声,考虑是高压箱内出了问题,为了避免盲目打开高压发生箱,对电路进行了认真分析。供给GB1、GB2、GB3台次交换继电器的电压是115V,用万用表测量,604~606两端直流电压100V,GB2能吸合,604~607两端直流电压为50V,604~605两端直流电压为50V,Ⅰ台和Ⅲ台直流电压减半,仍考虑是电流整流电路有问题,对照图纸认真检查,发现维修人员换整流二极管时,把D2的一端错焊在606线号上,造成半波整流,电压减半,GB1、GB2不能吸合,发生抖动,高压发生箱内出现嘟嘟声。将二极管重新焊好,机器恢复正常。
4 故障四
故障现象:透视正常,点片摄影时无X射线产生。
故障检修:(1)通过操作,平床球管摄影有X射线产生,这就排除了有关高压部分的电路元件以及有关低压绝大部分的电路故障问题,应重点检查点片控制电路。(2)断开高压初级P1、P2,打开墙上的控制箱,进行“全片”摄影操作,并观察有关元器件的工作情况。按下K2时,继电器J0工作,点片准备继电器WC工作,球管灯丝切换正常,控制电磁铁DC2动作正常,摄影准备继电器Fja、FJb工作正常,旋转阳极启动正常,但发现墙上控制箱内的匣盘前进控制继电器J4和匣盘慢速前进控制继电器J5均不工作。正常的工作程序是:按下K2→J0工作→DC2工作→K3切换→J4工作→D4工作→K16(1、2)闭合→J5工作并自锁。(3)由于匣盘脱钩控制电磁铁DC2动作正常,根据电路分析,首先解决继电器J4线圈得电工作问题。继电器J4工作电路是:+24V→J8(常闭)→K2(1、2)→J4(线圈)→K1(1、3)→BG19→K4(1、2)→K3(1、3)→K9(1、3)→K1(1、3)→0V,为快速检修,使用控制箱内同型号的继电器临时代替J4,发现继电器J4、J5相继工作,匣盘前进正常,点片摄影指示灯全部点亮;松开K2,控制继电器J7、匣盘返回控制继电器J8相继工作均正常。将高压初级P1、P2接上,进行点片摄影,机器恢复正常工作。
摘要：本文介绍了KB500型X射线机的工作原理、无X射线产生等故障的分析与检修过程。
关键词：X射线机,球管,医疗设备维修
参考文献
[1]王德华.医用X线机构造和维修[M].北京:人民卫生出版社,2003.
[2]徐栋国,齐伟光,何贤国,等.X线影像设备原理与应用[M].南京:南京大学出版社,1996.
[3]韩丰谈,郑浩,林庆德,等.KB-500型X线机主可控硅损坏保护电路的改进研究[J].中华放射学杂志,2003(4):83-84.
管道X射线屏蔽箱 第10篇
管道X射线屏蔽箱, 属于X射线机对管道探伤用防护工具。通过屏蔽箱, 能够有效地屏蔽X射线辐射, 保证辐射场内人员的健康和安全, 提高射线探伤效率。屏蔽箱由管箱、母箱和机箱顺次套接而成, 使整个屏蔽箱的拆装变得方便易行, 并能够根据需要有效地调节X射线探伤焦距。
屏蔽箱可选用多种材料, 任何材料对射线强度都有程度不同的防护, 而原子序数高的或者密度大的防护材料的防护效果更好, 铅和混凝土是最常用的防护材料, 但十几厘米厚混凝土的防护效果相当于2 mm厚铅板的防护效果, 因此, 屏蔽箱中的管箱、母箱和机箱等应选内衬铅板的铝合金板, 整个屏蔽箱保持全封闭状态, 即管箱与母箱、母箱与机箱之间均紧密连接。
使用前, 先根据待测管道的外径、X射线探伤机机头的型号选择合适的管箱和机箱, 将待测管道和X射线探伤机分别装入管箱和机箱中, 并用扣鼻将上、下箱扣紧, 然后根据需要调节合适的焦距, 即通过调节板条与母箱孔板的相对位置来调节母箱的具体位置。为达到对周围环境和人员的更安全屏蔽和操作上的方便, 本X射线屏蔽箱可结合管道X射线屏蔽探伤架。
关于医用X射线受检者的防护探讨 第11篇
【关键词】X射线 ;透视; 摄片
【中图分类号】R142【文献标识码】A【文章编号】1044-5511（2011）11-0352-01
X射线用于医学诊断已有悠久的历史,近半个世纪以来,放射诊断学、核医学和放射治疗学有了迅速的发展,电离辐射在疾病诊治中广泛应用,使众多的人受到辐射的影响,医用辐射成为人类受电离辐射的最大来源,医用辐射防护日益引起社会各界的极大关注。对于放射科医生来说，随着对X射线认知的不断深入，防护意识以及防护措施也在不断的改进；但对于受检者来说，虽然也有一套规范的防护法规，但是在日常工作中出现的"废片率"增高及X射线照射次数明显增多，可以看出当前医护人员并没有对受检者的辐射防护引起足够的重视。为此，本文对关于医用X射线受检者的防护，这一问题展开探讨
1 医用X射线应用现状及存在的问题
根据最新资料显示，在大城市中我国拥有医用X射线诊断装置远高于全球平均水平,比如：人口仅1 000多万的北京地区拥有的CT机数量已超过人口6 000多万的英国全国拥有量。在这些X射线装置的实际使用中严重存在滥用现象。
（1）对透视的滥用:在目前医院中，对于有呼吸道症状患者，不论有什么特殊情况，透视都成为医生检查的首选手段。这种状况在基层医院中更为严重，对于受检者采取一刀切的手段，不论什么病，都需要过胸透关，而这些人大部分都是初中、高中学生以及大学毕业生，但是因为透视照射剂量大、清晰度与分辨率低对结果又无法得到客观的记录，所以在目前很多国家中，透视已经被淘汰，据可靠的统计显示，英国对透视的使用率为0.2%，而我国则高达61.8%，这也显示了，我国在透视使用上存在着滥用现象，给受检者的身体健康带来了严重的损害。
（2）对摄片的滥用:尽管摄片的X射线剂量相当小，但是如果存在滥用情况，依然会给受检者带来不小的损害。在当前医院中，摄片滥用的现象也广泛存在，在一些医院中，医生对患者一律摄片，甚至应用于婴幼儿，有的新生儿出生后不久就被反复的摄片，给患者带来了健康隐患。摄片的另一表现就是点片过多，如肋骨点片,有些医生为迎合部分患者对外伤的诊断越早越准确越好的心理,片面对待X射线检查结果,为验证或排除极细微的肋骨骨折,在大容量X射线机上反复透视并摄片，被照射了大量X射线后，才找出了不需要做任何处理的细微骨折，甚至在经过多次的点片之后仍然无法做出准确的判断。
（3）重复检查过多过滥:一些医院片面的为了追求经济利益，不依据其他医院做的CT、X射线片以及患者的身体健康承受力，一律要求患者做整套全新检查，不仅严重的违背了医院职业道德，而且忽视了患者的身体健康。
2 防护措施分析
（1）加强职业培训，提高防护意识:强化放射工作人员培训,提高他们的防护意识,防护技能和X射线检查诊断水平。医用诊断X射线工作人员在放射工作中扮演着三重角色,既是人工辐射的实施者,又是辐射危害的受害者,更是辐射防护的直接执行者,他们在放射防护工作中起着举足轻重的作用,其他任何人无法替代。因此,必须加强他们的放射防护法规、放射防护知识、医用X射线检查诊断业务技术的培训,改变那种受检者偶尔照射一次,防护不防护无关紧要的错误认识。最近几年，我院每年将全体医用X射线诊断工作人员送到上级卫生监督管理所进行放射防护法规、放射防护知识的培训。
（2）贯彻X射线应用的正当性原则:临床医师在判断放射学检查的正当性时，应严格掌握适应证，正确合理的使用X线，注意避免不必要的照射。绝不能因为某些利益的驱动而违反正当性原则。对于妇女和儿童的X线检查更应慎重而行。一般来说，对育龄妇女要严格掌握"十天原则"；对孕妇应尽量避免下腹部及盆腔的照射，必要进行时要严格掌握射线束的准直；对儿童，因其具有较高的辐射敏感性，所以应避免一切不必要的照射。同时，在我国群体检查中常用的X线照射多为胸部透视。也应该按照X线应用的正当性原则。应考率普查可能查出的疾病使公众获得的利益，只有这些受益足以補偿在经济和社会方面所付出的代价时，这种检查才被认为是正当的。对于X线诊断的筛选性普查应避免使用透视，对于幼儿入托、学生入学更应取消健康查体中的常规胸透。
（3）选用最优设备，并做好设备的维护工作:目前，许多医疗单位的X射线机比较陈旧,自身防护效果差,影像质量不符合要求。为此，监管部门要加强监督检查，确保实施X线诊断的医疗单位必须保证所使用的诊断设备各项指标均符合国家有关规定及标准，使诊断设备在获得足够信息的同时，其照射量率保持在可合理达到的最低水平。同时，对X线诊断设备定期进行维护、保养及调试，并及时进行剂量的测定以及监测仪器的校准等各项工作，确保机器安全有效，避免一切可能由设备因素导致的不必要照射。
（4）加强对公众的宣传教育:对广大居民进行X射线相关知识的宣传教育。可通过发放宣传材料或制作宣传展版的形式，让公众认识到X线在给人类带来利益的同时也对人类健康造成一定危害。尤其要让公众了解辐射损害效应中的随机性效应，即任何剂量的照射都有可能导致辐射损害效应。因此，广大居民切不可存在有病就要"照一照"的思想，只需在诊疗时与医生密切配合，接受与受检者的一致的最低照射。
参考文献
［1］ 范瑶华,岳保荣,刘澜涛.医学放射设备现状及分析［J］.中国医疗装备, 2005（02）
浅谈小径管X射线探伤 第12篇
1小口径管焊缝椭圆成像对焦方法选择
NB/T47013-2015标准规定, 外径Do≤100mm管子称小径管。一般采用双壁双影法透照其对接环缝。按焊缝在底片上的影像特征, 又分椭圆成像和重叠成像两种方法。同时满足下列两个条件, 即T (壁厚) ≤8mm;g (焊缝宽度) ≤DO/4时, 采用倾斜透照方式椭圆成像。不满足上述条件, 或椭圆成像有困难, 或为适应特殊需要 (如特意要检出焊缝根部的面状缺陷) 时, 可采用垂直透照方式重叠成像。
当选择椭圆成像时, 射线的方向应使上下焊缝的影像在底片上呈现椭圆显示, 此时应控制椭圆影像的开口宽度在一倍焊缝宽度左右。如偏心距或者透照倾斜角度太大, 椭圆开口宽度过大。窄小的根部缺陷 (裂缝未焊透等) 有可能漏检, 或者因影像畸变过大, 难于判断。椭圆开口宽度过小, 又会使源侧焊缝与片侧焊缝根部缺陷不易分开。在实际工作中选择对焦有两种方式, 如图所示:从几何原理, 图1选择采用平移射线机 (调焦距、调偏心距) 对焦, 图2选择采用倾斜射线机机头 (调射线倾角) 对焦。
用平移射线机透照时, 为了使焊缝椭圆影像开口为一定值, 要同时调节射线机焦点至管子表面的距离及射线机焦点的偏心距, 并且还要考虑射线机的辐射角度, 否则椭圆影像开口值将发生变化, 这种操作在实际工作中比较麻烦。采用倾斜机头法, 影响椭圆影像开口值的主要是射线倾角, 只要控制射线倾角不变, 开口值就不会变化。但选择对焦的方法时也需要考虑影像几何不清晰度对小缺陷检测率的影响, 此时通常优先选用平移法。
2透照焦距和透照范围的选择
在选用平移法时, 首先应保证透照范围符合技术要求, 检测不留死角, 保证检测质量 (焦距对射线照相灵敏度的影响主要表现在几何不清晰度上) 。如果焦距选择不当, 或者偏心距过大, 有可能造成透照范围未覆盖整张胶片, 致使底片不合格。以丹东XXG2505射线机为例, X射线机的辐射角度θ=40°+5°, 当焦距F=700mm时, 透照直径大约为500mm, 即按照实际焦距与二分之一辐射角正切值乘积的两倍判断透照范围是否超出要求。
其次最小焦距必须符合NB/T47013-2005的规定。在X射线检测过程中, 小径管射线检测通常技术等级为AB级, 射线源透照焦距F应该符合F≥10dfL22/3 (df:焦点尺寸;L2:工件表面至胶片的距离) , 根据此标准要求通过诺谟图查出最小焦距。
3透照厚度差照相技术的处理
射线透照通常允许工件有一定的厚度差异, 在射线底片上所能显示的厚度范围 (符合标准规定的黑度上下限范围) , 就称为RT厚度容度。但若工件厚度差过大, 就会使透照质量失效, 要解决此问题, 必须采用一些特殊工艺或技术措施。大厚度比工件对射线照相质量的不利影响主要表现在两个方面:一是因工件厚度差较大导致底片黑度差较大, 而底片黑度过低或过高都会影响射线照相灵敏度:二是因工件厚度变化导致散射比增大, 产生边蚀效应。对大厚度比工件透照的特殊技术措施包括适当提高管电压技术, 还有双胶片技术和补偿技术。
3.1适当提高管电压
随着管电压的提高, 底片上不同部位的黑度差将减小, 这样, 在规定的黑度范围内, 可以容许更大的工件厚度变化范围, 即提高管电压可以获得更大的透照厚度宽容度。此外, 对厚度变化的工件透照, 提高管电压可以减少散射比, 降低边蚀效应。但是射线能量提高后, 衰减系数减小, 从而会导致对比度减小, 对射线照相灵敏度不利。因此, 管电压不能任意提高。
3.2双胶皮技术
对厚度差较大的工件, 可以采用在一只暗盒里放两张胶片同时透照的技术。暗盒里放置的两张胶片一般应选用感光度不同的两种胶片 (异速双片法) , 其中感光度较大的胶片适用于透照厚度较大部位的观察评定。另一种是在暗盒中放置感光速度相同的两张胶片 (同速双片) , 观片方法是对黑度较小部位重叠观察评定, 对黑度较大部位, 用单片观察评定。
3.3补偿技术
补偿技术是指用补偿块、补偿粉、补偿泥、补偿液等填补工件较薄部分, 使透照厚度差减小的方法。
4曝光条件的选择
在小径管对接接头照相检验中, 所选用的焦距都远大于小径管的直径, 可近似认为射线平行入射, 在不考虑焊缝余高的情况下, 透照厚度最小值为管壁厚度的2倍。如果考虑焊缝余高, 则最小透照厚度为2倍管壁厚度加2倍焊缝余高, 最大厚度近似射线与管内圆相切时的射线行程。
如:流化床水冷壁管φ57×4mm焊口, 在不考虑焊缝余高时, 最小透照厚度为8mm, 最大透照厚度近似为28mm, 厚度差较大, 所以在小径管透照时曝光参数应适度增加管电压, 以满足透照厚度宽容度的要求。具体做法为:
4.1根据焦距计算所需最小曝光量:NB/T47013-2015标准规定700mm焦距时, AB级检测曝光量应不小于15m A.min, 当焦距改变时按平方反比定律进行换算;
4.2查找曝光曲线, 选取符合曝光量的管电压, 如果有多组曝光参数满足要求, 取管电压高的一组:
4.3考虑到焊缝余高及焊缝厚度宽容度要求, 适当增加管电压20KV左右 (经验值) 。
5结论
从实际工作中学习了一些小径管曝光参数的选用方法, 为以后更好更快从事类似工作提供了实践依据。
摘要：小口径管道越来越被广泛应用, 其焊缝质量事关整个系统安全。本文主要论述了小管径焊缝射线检测中对焦的方法、焦距及透照范围的选择、曝光参数的选择及小管径因透照厚度差的一些处理技巧等。对日常检验工作有一定借鉴意义。
关键词：小管径,椭圆成像,管电压,焦距
参考文献
[1]NB/T47013-2015, 承压设备无损检测:射线检测.
[2]JB/T4730-2005, 承压设备无损检测:射线检测.
[3]强天鹏.射线检测[M].昆明:云南科技出版社.