• Bóng X quang chỉ dẫn dòng theo một chiều từ Anốt đến Catốt. Vì vậy, cần phải chỉnh lu nguồn điện cao thế xoay chiều, dù là nguồn điện lới tần số thấp hay là nguồn cao tần, thành nguồn một chiều để cung cấp cho bóng hoạt động:
• Các loại chỉnh lu cao thế: 3 loại
o Chỉnh lu một pha nửa sóng.
o Chỉnh lu một pha cả sóng.
Hình 3.16 Ba loại chỉnh lu và các dạng sóng điện áp, cờng độ bức xạ tia X a) Chỉnh lu một pha nửa sóng
• Đây là loại chỉnh lu đơn giản nhất sơ đồ mạch điện và các dạng sóng đặc trng cho điện áp chỉnh lu, dòng điện và năng lợng tia X đợc minh hoạ trên hình 3.16 a . Thực chất đây là loại tự chỉnh lu - bóng X quang kiêm luôn chức năng điốt chỉnh lu, chỉ có dòng điện trong nửa chu kì dơng (nửa sóng) khi điện thế Anốt là dơng so với Catốt, trong nửa chu kì âm còn lại, không có dòng qua bóng.
Ưu điểm:
• Kích thớc nhỏ • Khối lợng nhỏ • Dễ chế tạo
• Giá thành thấp
Nhợc điểm:
• Trị số điện áp tối đa kVp trong nửa chu kì dơng nhỏ hơn trị số kVp trong nửa chu kì âm một lợng là ∆kV = IAR
• Trong đó IA là dòng cao thế, R là điện trở trong của các cuộn dây biến áp cao thế. Khi IA tăng thì ∆kV cũng tăng, ∆kV có thể lên tới 20-30kV.
• Do vậy công suất của bóng X quang phụ thuộc vào kVp trong nửa chu kì dơng, còn các vấn đề cách điện kèm theo là kích thớc, trọng lợng của khối cao thế lại liên quan đến nửa chu kì âm (không tải), điều này làm giảm hiệu suất của khối cao thế. Để giảm ∆kV phải giảm dòng cao thế vì vậy trị số dòng cao thế lớn nhất trong kiểu chỉnh lu này bị giới hạn trong phạm vi dới 50 mA.
• Trị số dòng đỉnh Iđ và trị số dòng trung bình Itb của bóng X quang chênh lệch lớn Id = 3 Itb
• Dòng trung bình là dòng quyết định công suất phát xạ tia X và nhiệt toả ra trong quá trình phát tia. Trong khi đó dòng đỉnh Iđ lại quyết định nhiệt độ của điểm hội tụ. Sự chênh lệch này đã hạn chế dòng Itb của bóng X quang để sao cho dòng đỉnh của nó không quá cao có thể làm cho điểm hội tụ quá nóng tới mức tạo ra bức xạ điện tử thứ cấp hoặc bị nóng chảy, nghĩa là phải giới hạn công suất phát xạ tia X.
• Nếu phải dùng cáp cao thế để nối giữa biến thế và bóng, thì điện áp giữa ruột và vỏ cáp ở giữa hai giá trị đỉnh, do vậy cáp cao thế phải có độ cách điện cao hơn so với cáp trong các kiểu chỉnh lu khác. Để loại bỏ nhợc điểm này, thờng không dùng cáp cao thế mà bố trí biến thế cao thế và bóng liền kề nhau trong một thùng cao thế.
Phạm vi ứng dụng:
• Trong các máy X quang công suất nhỏ (P<2kW), di động hoặc máy X quang răng.
• Loại chỉnh lu một pha cả sóng đợc ứng dụng nhằm khắc phục những nhợc điểm cơ bản của loại chỉnh lu một pha nửa sóng. Sơ đồ mạch điện và các dạng sóng đặc trng cho điện áp chỉnh lu, dòng điện và năng lợng tia X đợc minh hoạ trên hình 3.17. Trong loại chỉnh lu này, cả hai nửa chu kì dơng và âm của dòng điện xoay chiều đều đợc sử dụng. Nhờ vậy đã tăng đáng kể công xuất phát xạ tia X, hiệu suất của khối cao thế và mở rộng phạm vi ứng dụng của thiết bị.
Hình 3.17 Nguyên lý hoạt động của loại chỉnh lu 1 pha cả sóng
• Các đặc trng cơ bản:
Bóng X quang dẫn dòng trong cả hai nửa sóng do vậy kVp trong cả hai nửa sóng biến thiên nh nhau và trị số sụt áp ∆kV cũng giống nhau. Sự chênh lệch giữa trị số dòng cao thế đỉnh Iđ trị số dòng cao thế Itb giảm đi 2 lần so với sự khác biệt trong kiểu chỉnh lu nửa sóng. Iđ = 1,5 Itb nên có thể tăng công suất phát xạ tia X.
Giảm yêu cầu về độ cách điện giữa ruột và vỏ cáp cao thế, nên có thể dùng cáp cao thế nối giữa nguồn cao thế và bóng.
• Ưu điểm:
Công suất phát xạ tia X cao hơn.
Hiệu suất sử dụng bóng X quang lớn hơn. • Nhợc điểm:
Cấu tạo phức tạp hơn.
Kích thớc và trọng lợng lớn hơn. Giá thành cao hơn.
• Ưng dụng:
Trong các máy X quang loại công suất thấp và trung bình (P≤ 50 kW). Dòng điện cao thế cực đại của máy X quang trong kiểu chỉnh lu này đạt tới khoảng 500 mA với 80 kVp.
c) Chỉnh lu cao thế ba pha (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Liều lợng tia X tỷ lệ với mAs. Trong hai loại chỉnh lu trên vì dòng cao thế (mA) còn thấp nên phải kéo dài thời gian chụp dẫn tới nhoè ảnh trong những trờng hợp có sự cử động tự nhiên của một số bộ phận cơ thể nh tim, phổi đặc biệt đối với trẻ em. Hơn nữa trong những thủ thuật xét nghiệm quang tuyến X đặc biệt nh chụp mạch số lợng ảnh cần thiết có thể lên tới vài chục ảnh trong một giây. do vậy cần phải rút ngắn thời gian chụp và tăng cờng độ dòng chụp.
Hình 3.18 Dạng sóng nguồn 3 pha và sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh l u 3 pha
Pha B(+) và C (-) hoạt động, pha A - nghỉ
Nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lu cao thế 3 pha 6 xung.
• Trong nguồn cấp điện ba pha, điện áp tại các pha biến đổi không đồng bộ. Giả sử trong nửa chu kì dơng khi điện áp trên pha A đạt giá trị cực đại, thì điện áp trên pha B mới đạt giá trị lớn nhất, rồi sau đó tới điện áp trên pha C (pha C chậm 120o so với pha B và chậm 240o so với pha A). Trong nửa chu kì âm sự biến đổi cũng diễn ra tơng tự, nhng lúc này cực tính của điện áp là âm so với điểm trung tính.
• Do vậy trong cả hai chu kì sẽ xuất hiện 6 đỉnh điện áp dơng hoặc âm, mỗi đỉnh cách nhau một pha bằng 60o.
Pha A(+) và B (-) hoạt động, pha C - nghỉ
Pha B(+) và A (-) hoạt động, pha C - nghỉ
Pha C(+) và A (-) hoạt động, pha B - nghỉ
Pha C(+) và B (-) hoạt
động, pha A - nghỉ Pha động, pha C - nghỉA(+) và B (-) hoạt
• Tổng hợp hoạt động của các mạch chỉnh lu tơng ứng với các cặp pha trong cả chu kỳ, có thể đi tới kết luận: mạch chỉnh lu ba pha có thể đợc xem nh là tổ hợp của 3 mạch chỉnh lu cầu:
o Pha A, B với cầu chỉnh lu D1,D2,D3,D4
o Pha B, C với cầu chỉnh lu D3,D4,D5,D6
Chỉnh lu cao thế 3 pha 12 xung
• Mạch
điện chỉnh lu cao thế 3 pha cải tiến hình 3.19 tạo ra điện áp cao thế 12 đỉnh xung với mục đích giảm độ gơn sóng của điện áp chỉnh lu xuống thấp hơn tăng công suất phát xạ.
• Phía thứ cấp của biến thế cao thế có thêm một 1 tổ hợp 3 pha. Những tổ hợp này có thể đợc cấu thành hình sao hoặc phối hợp giữa hình sao và hình tam giác. Trong mạch sử dụng 12 điốt chỉnh lu. Những mạch chỉnh lu nói trên sẽ tạo ra 12 đỉnh xung trong một chu kì điện áp.
• Trong một chu kỳ điện áp xoay chiều 3 pha, sẽ có 6 hoặc 12 nửa sóng điện áp chỉnh lu cấp cho bóng X quang. Hơn nữa, những nửa sóng này không kế tiếp nhau nh trong kiểu chỉnh lu một pha cả sóng mà đặt chồng một phần lên nhau tạo điện áp cao thế có 6 hoặc 12 đỉnh sóng trong một chu kỳ dòng điện. Đây là một điểm khác biệt cơ bản giửa hai kiểu dòng chỉnh lu. Do vậy khi hoạt động, điện áp tại Anốt bóng X quang không bao giờ sụt
Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý 2 loại mạch chỉnh lu 3 pha tạo điện áp cao thế 1 đỉnh xung
xuống giá trị 0 V nh trong kiểu chỉnh lu một pha, mà chỉ biến đổi từ cực đại xuống một giá trị nhất định nào đó.
• Độ gợn sóng ∆kV phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nh: điện trở trong, cấu tạo biến thế cao thế, sự cân bằng giữa các pha, độ méo dạng của điện áp pha... Thông thờng ∆kV bằng khoảng 25% giá trị đỉnh đối với kiểu 3 pha 6 xung và khoảng 10% giá trị đối với kiểu 3 pha 12 xung.
Hình 3.20 Chỉnh lu ba pha-dạng 6 xung và 12 xung
• Khi độ gợn sóng của điện áp chỉnh lu cao thế giảm, sự khác biệt giữa trị số dòng đỉnh Iđ và dòng trung bình Itb trong kiểu chỉnh lu 3 pha thấp hơn trong kiểu chỉnh lu một pha cả sóng rất nhiều (Iđ = 1,2 Itb và Iđ = 1,05 Itb tơng ứng với điện áp 6 xung và 12 xung.
Ưu điểm
• So với kiểu chỉnh lu một pha, trong kiểu chỉnh lu ba pha, dòng tải phân phối đều trong cả 3 pha, sự chênh lệch giữa Iđ và Itb ít hơn do vậy có thể chế tạo những máy X quang có công suất phát xạ lớn và dòng cao thế lên tới cỡ 1000 – 1500 mA. Nhờ vậy có thể giảm thời gian phát tia (xuống cỡ ms) để nâng cao chất luợng ảnh nhất là khi cần chụp những đối tợng vận động nh phổi, tim...
• Cấu tạo của máy bao gồm biến thế, chỉnh lu...phức tạp • Khối tích và trọng lợng lớn
• Chi phí cao