第一章 模擬X線設備維護

第一節 高壓部分

一、高壓變壓器的原理與常見故障

（一）高壓變壓器的工作原理

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。

變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。

（二）高壓變壓器的常見故障

高壓變壓器是高壓電路中最主要的部件，工作電壓很高，常見故障有下列幾種：

1．對地高壓擊穿或兩線圈之間高壓擊穿

故障現象：高壓變壓器一般分兩個線圈，由于一個線圈始端直接接地，另一個線圈始端經毫安表之后才接地，所以故障現象有所不同。

（1）經毫安表后接地線圈的末端（稱高壓端）對地高壓擊穿時，全波整流電路內，毫安表指針沖至滿刻度；自整流X線機內，毫安表指針在零附近顫動，毫安表很容易因大電流通過而燒毀；同時電壓表和管電壓表指針下降，機器過載聲很大，保險絲熔斷，無X線產生或X線甚微。

（2）直接接地線圈的末端對地高壓擊穿時，故障現象同上，但毫安表無指示或指示甚微。

2．高壓變壓器次級線圈局部短路

故障現象：高壓線圈局部短路后，透視時熒光屏亮后慢慢暗下來，X線穿透力不足，毫安表指示比正常稍低或無異常，高壓初級電流增大，機器過載“嗡嗡”聲大，短路嚴重時，保險絲熔斷，無X線產生。

3．高壓變壓器次級線圈斷路

故障現象：高壓變壓器次級線圈斷路后，工作時高壓通過斷線頭放電，可有“吱吱”響聲，熒光屏熒光閃動，毫安表指示不穩；若斷口距離較大，則無X線產生，毫安表無指示。

二、燈絲變壓器的原理與常見故障

（一）燈絲變壓器的工作原理

X線機中的燈絲變壓器，分為X線管燈絲變壓器和高壓真空整流管燈絲變壓器兩種。其工作原理與結構相同，只是容量和體積有所區別，它們都是降壓變壓器，一般功率為100W左右。燈絲變壓器的次級繞組與X線管的陰極相連，當X線管工作時，燈絲變壓器次級繞組的電位與陰極千伏高壓等電位，這就要求燈絲變壓器初、次級間具有良好的絕緣，絕緣程度不能低于高壓變壓器最高輸出電壓的一半。

（二）燈絲變壓器的常見故障

X線管燈絲變壓器的次級線圈與高壓連線，使用中常出現高壓擊穿等故障。

1．燈絲變壓器次級線圈對地或對初級線圈擊穿

故障現象：擊穿時，高壓初級電流增大，主電路電流增大，電源電壓表、管電壓表指針下降，機器過載“嗡嗡”聲很大，保險絲熔斷，毫安表指針沖至滿刻度。

2．燈絲變壓器次級線圈引出線接觸不良或斷路

故障現象：①接觸不良時，可見X線管燈絲亮度不夠，燈絲電壓低于正常值，嚴重接觸不良可致斷路，燈絲不亮；②如X線管燈絲變壓器次級公用線斷路，則X線管大、小焦點同時點亮。

3．燈絲變壓器次級線圈短路

故障現象：燈絲變壓器次級線圈輕微短路，燈絲亮度不足；變壓器初級電流增大，毫安調節電阻壓降增大，溫度升高，初級電壓降低。若嚴重短路，則燈絲電路保險絲熔斷，燈絲不亮。

4．燈絲變壓器初級線圈斷路

故障現象：X線管燈絲變壓器初級線圈斷路，可見X線管燈絲不亮，無X線產生。

5．燈絲變壓器初級線圈短路

故障現象：燈絲變壓器初級線圈嚴重短路，保險絲立即熔斷；如為局部短路，即初級線圈匝數減少，而變壓器初級電壓未變，燈絲變壓器次級電壓可升高很多，燈絲亮度增加，有燒毀X線管燈絲的危險。

三、高壓整流元件的工作原理與常見故障

（一）高壓整流元件的工作原理

高壓整流器是一種將高壓變壓器次級輸出的交流高壓變成脈動直流高壓的電子元件。

高壓變壓器次級輸出的交流高壓，如果直接加到X線管兩端，那么在正半周時，燈絲發射的電子能飛向陽極產生X線；在負半周時，陽極比陰極電位低，燈絲發射的電子飛不到陽極X線管，不產生X線。這種利用X線管本身的整流作用整流的X線機，稱為自整流X線機。顯然，自整流X線機不能充分發揮X線管的額定容量。同時，因負半周無X線產生，逆電壓很高，容易導致高壓元器件的擊穿損壞。除小型X線機采用自整流方式外，現代大、中型X線機都設有高壓整流電路，利用高壓整流元件將高壓變壓器輸出的交流高壓變成脈動直流高壓的正極加到X線管的陽極，而其負極加到X線管的陰極。這樣，無論正半周還是負半周，X線管都能產生X線，克服了自整流X線機僅在正半周產生X線的缺點。

（二）高壓整流元件的常見故障

1．高壓整流硅堆斷路

（1）全波整流X線機，若一只高壓整流硅堆斷路，即變成半波整流，控制臺毫安表指示減半，透視熒光屏暗淡。

（2）若兩只高壓整流硅堆斷路，則這兩只高壓整流硅堆由于所處位置的不同而有不同現象，如圖1-1所示，若D1、D3（或D2、D4）高壓整流硅堆斷路，則毫安表無指示，無X線產生。

2．高壓整流硅堆擊穿

故障現象：在全波整流電路中，如一只高壓整流硅堆擊穿，加高壓后，由于擊穿后的高壓整流硅堆內阻很小、電流很大，這時發生與X線管真空度降低時相同的現象，毫安表指針滿刻度，無X線產生。當高壓整流硅堆損壞時，可用2500V搖表（MΩ表）進行檢查，也可用拆下硅堆互相替換位置的方法確定已損壞的硅堆。

四、高壓電纜的工作原理與常見故障

（一）高壓電纜的工作原理

大、中型X線機的高壓發生裝置和X線管是分開組裝的，兩者之間通過兩根特制的電纜線連接在一起，即高壓電纜。它的作用是將高壓發生裝置產生的高壓輸送到X線管的兩端，同時把燈絲加熱電壓輸送到X線管的陰極。高壓電纜的結構為導電芯線、高壓絕緣層、半導體層、金屬屏蔽層以及保護層。

（二）高壓電纜的常見故障

1．電纜擊穿

電纜擊穿是指高壓電纜線的絕緣層被高壓擊穿，使電纜芯線的高壓與接地的金屬屏蔽層短路。擊穿部位多發生在高壓插頭附近。

故障現象：①擊穿時高壓次級電路的電流增大，毫安表根據不同的接線情況、不同的整流電路可出現指針滿刻度、不穩或倒退現象；②由于高壓初級電流相應增大，電源壓降增大，管電壓表指針下跌，機器過載“嗡嗡”聲過大，電源過載保護繼電器可能工作，保險絲熔斷；③透視時熒光屏熒光暗淡，攝影時影像清晰度和對比度顯著降低，甚至出現白片；④在電纜附近可聞到臭氧或橡膠燒焦的氣味。

2．高壓電纜插頭擊穿

故障現象：當電纜插頭擊穿時，故障現象與電纜擊穿相同。

3．高壓電纜芯線短路

故障現象：芯線短路的高壓電纜，在陽極端可正常使用，在陰極端則依短路情況的不同而有不同的現象。輕微短路可使X線管燈絲加熱電壓降低，曝光時毫安表指示偏低或不穩定；嚴重短路可使X線管燈絲不亮，無X線產生。用萬用表測量，燈絲變壓器初級電壓比正常值低，毫安調節電阻溫度異常升高。拔出高壓電纜，用萬用表測量，可見短路芯線的兩個插腳導通。

4．高壓電纜芯線斷路

故障現象：電纜三根芯線同時斷路的故障很少見，多是一根芯線斷路。若小焦點芯線斷路，則透視時X線管燈絲不亮，無X線產生；若大焦點芯線斷路，則大焦點攝影時X線管燈絲不亮，無X線產生；若公用線斷路，則X線管大、小焦點燈絲同時亮，但亮度很暗，無X線產生。此時，若測量燈絲變壓器次級，大、小焦點均有電壓。若芯線斷路不完全，時接時斷，則可見熒光屏熒光閃動，毫安表指示不穩。

五、高壓交換閘的工作原理與常見故障

（一）高壓交換閘的工作原理

在較大功率的診斷X線機中，多備有兩個或兩個以上的X線管，以適應一機多用的需要。但由于幾個X線管又不能同時工作，所以高壓變壓器產生的高壓必須經過交換裝置分別送到不同用途的X線管上，這種交換裝置稱為高壓交換閘。

（二）高壓交換閘的常見故障

1．觸點接觸不良

由于提供燈絲的加熱電壓較低，若觸點接觸不良，將發生毫安表不穩或X線管燈絲不亮，熒光屏亮度降低、閃爍或無X線產生的現象。

2．引線斷路

陰極端引線斷路時的故障現象與燈絲加熱變壓器引線斷路相同。當陽極端引線斷路時，無X線產生。

六、高壓電路元件故障及維修

在高壓電路中，各元件在產生X線時，都要承受很高的電壓，雖然元件出廠時都經過嚴格的耐壓試驗，但在長期使用時，由于自然壽命、元件質量和技術操作方面的問題，其故障時有發生。

在高壓電路元件故障的檢修中，應特別謹慎，防止故障擴大和發生高壓電擊事故。

（一）X線管燈絲斷路

1．故障現象

（1）曝光繼電器工作時，無X線產生，毫安表無指示。

（2）檢查中可見X線管燈絲不亮。

（3）對X線管燈絲變壓器初級線圈進行測量，其電流很小，但電壓高于正常值。

2．原因分析

（1）燈絲加熱電壓過高：如燈絲變壓器初級線圈局部短路，或電流調節電阻短路，造成加熱電壓過高。

（2）錯誤地調節燈絲加熱電壓：如電纜插頭插座接觸不良，攝影電流不足時，為了獲得足夠的電流（mA），盲目地調高初級電壓，而在工作過程中，一旦插頭插座恢復良好的接觸，燈絲就會因電壓過高而燒斷。又如，更換高壓電纜插頭時，大、小焦點連線錯誤，把大焦點燈絲變壓器的電壓引至小焦點燈絲，使小焦點燈絲燒斷。

（3）燈絲老化：X線管經長期使用后，由于燈絲蒸發變細、電子發射率降低，要想達到原來的電流（mA），必然要提高燈絲加熱電壓，這樣，燈絲也易燒斷。

（4）X線管進氣：X線管大量進氣，通電后燈絲迅速氧化燒斷，形成淡黃色氧化物粉末。

（二）X線管陽極靶面損壞

1．故障現象

（1）X線輸出量顯著下降，膠片感光不足。

（2）靶面有各種痕跡，如龜裂、熔蝕、裂紋等，如圖1-2所示。

（3）由于陽極金屬蒸發，使玻璃管內壁鍍上薄薄的金屬層，增大對X線的吸收，使影像的清晰度降低。

（4）靶面嚴重熔化，會使金屬鎢滴落在玻璃管壁上，造成X線管爆裂損壞。

2．原因分析

（1）超負荷使用：如過載保護裝置失靈，使用時電壓（kV）、電流（mA）、時間（s）超過安全使用范圍，造成X線管瞬間負荷過載，陽極過熱；另一種情況是，使用時X線管每次曝光量雖在安全使用范圍內，但當連續曝光、冷卻間隔時間不足時，焦點面熱量逐漸累積而超過其允許限度，致使焦點面熔化蒸發。

（2）旋轉陽極啟動電路故障：如果延時啟動保護電路出現故障或轉子卡死，在陽極不轉動或轉速過低的情況下進行曝光，瞬間即可使陽極靶面損壞。

（3）散熱裝置故障：如散熱體與陽極銅體接觸不良或油垢過多，陽極熱量不能及時傳導到絕緣油中，造成陽極過熱，損毀焦點面。

（三）X線管真空度降低

這是X線管常見故障，常稱為漏氣或進氣。X線管真空度的降低可能是管外氣體進入管內，也可能是由于管內金屬材料氣體逸出造成的。根據真空度降低程度的不同，可分為真空度輕微降低和嚴重降低兩種。

1．真空度輕微降低

當X線管通電時，毫安表指示偏高，加高壓數次之后，毫安表指示才恢復正常；提高電壓（kV值）后，毫安表指示又偏高，保持kV值通高壓數次，毫安表指示又恢復正常；再提高kV值，又出現上述情況。冷高壓試驗時，管內沒有明顯的輝光。這種情況多是制造時管內有氣體殘留造成的。經過適當訓練后，X線管仍可繼續使用。

如X線管真空度比上述情況再稍微降低，則透視熒光屏上影像清晰度降低，X線穿透力不足，增加kV值影像反而不清晰，攝影時影像過淡或不顯影。這是由于管內氣體分子電離后，正離子與射向陽極的電子束發生碰撞，一方面使電子速度降低，另一方面干擾了聚射方向。這時X線管已不能正常使用，冷高壓下可見微弱光輝。

2．真空度嚴重降低

在X線管真空度嚴重降低時使用可出現以下現象：

（1）毫安表指示異常：如為全波整流X線機毫安表指示針沖至滿刻度，可能撞壞指針、燒壞表頭，這是因為管內有氣體電離，增加了高壓次級負載電流。自整流X線機中，因電離電流系交流成分，指針在零附近顫動，或使指針倒退、向上跳動或極不穩定，這樣容易燒壞表頭。

（2）由于高壓次級電流增大，初級電流相應增大，高壓變壓器、控制臺等負載“嗡嗡”聲很大，電源電壓表和千伏表指針下降，過載裝置可能工作，保險絲熔斷。

（3）冷高壓試驗時，X線管內有明顯的淡紅、淡黃或藍、紫色輝光。如管內氣壓與大氣壓相等，則可產生弧光放電，燈絲點亮時將立即氧化燒斷。

3．原因分析

在X線管使用中，如果陽極過熱，金屬內部有氣體逸出或陽極銅體與玻璃焊接處產生微小裂隙造成進氣；運輸或使用過程中遭受強烈的震動，也可能造成裂隙。X線管工作時，由于二次電子的影響，管內玻璃壁可附著電子層，若管套內有金屬尖端或氣泡，絕緣油耐壓性能又不符合要求，則管套可通過金屬尖端或氣泡向X線管內電子層放電，擊穿玻璃，形成微小的針孔，使X線管內進氣進油。

（四）旋轉陽極轉子的故障

1．故障現象

（1）旋轉陽極轉子的故障通常有兩種，即轉速降低或卡死，故障形成后，在延時、啟動電路正常狀況下曝光時，旋轉陽極轉子轉速明顯下降，曝光結束后，陽極很快停轉（無制動電路）或曝光時陽極不轉動。

（2）在延時、啟動電路正常狀況下曝光時，因工作電路均正常，X線照常產生，但由于旋轉陽極停轉，在陽極靶面某一點過負荷，致使該點靶面熔化，管電流劇增，電源保險絲熔斷。

2．原因分析

轉子封裝于旋轉陽極X線管管壁內，陽極靶固定在轉子上。為了提高轉子的潤滑性能，在轉子內部有高速耐高溫的滾珠軸承，并在滾珠上涂有固體潤滑劑，制作工藝較為復雜。旋轉陽極X線管在長期使用中，轉子工作溫度很高，軸承磨損變形及間隙發生變化，同時固體潤滑劑的分子結構也要改變。由于存在上述兩種變化，有時在旋轉陽極電路工作正常的情況下，也會發生轉速下降或轉子卡死現象。

X線管是高壓真空元件，上述任一故障都意味著X線管不能使用，需要更換新品。在更換X線管時，不僅需要注意X線管的電氣規格，而且應注意X線管的幾何尺寸。

（五）X線管管頭的故障及檢修

1．管頭漏油

管頭漏油是X線管的常見故障之一，必須及時發現、及時修理；否則，將使故障擴大化，進而引起絕緣油絕緣性能下降，使高壓部件擊穿。

（1）故障現象：使用中管頭有油滲出，搖晃管頭從透明窗可見到管頭內有氣泡。如漏油嚴重，通高壓時可引起高壓放電。為確定管頭漏油的部位，可將管頭擦干凈，置于烤箱內，溫度控制在60℃左右，保持一段時間，取出后再做認真檢查。

（2）原因分析及整理：管套鑄造或焊接有砂眼或縫隙。對薄鋼板管套的砂眼或縫隙，可用焊接處理；對鑄鋁管套的砂眼可用環氧樹脂封補，涂環氧樹脂后應將管套置于60℃的烤箱內烘烤24h。

窗口裂縫或窗口密封的墊圈失效：應更換新品或更換窗口下的耐油橡皮。

（3）管套內X線管的拆卸：中型以上X線機，其X線管一般都裝于單獨的管套內，拆卸時根據管子的不同采取不同的方式。

①拆卸固定陽極X線管：在拆卸固定陽極X線管管套時，要先擰脫管套兩端的金屬蓋，將膨脹器的固定螺絲松開，將油從套內倒出。固定陽極X線管的陽極體較重，并在陽極柄上裝有鋁制散熱體，故管體主要是從陽極經散熱體與陽極側高壓電纜插座固定，但也有的在其陰極側加以輔助固定。在取管時先卸下陰極端的燈絲引線，并記下接線方式與位置。然后，再從陽極端擰開散熱體與高壓插座的連接固定螺絲，即可將原管取出。

②拆卸旋轉陽極X線管：旋轉陽極X線管因為管套內有定子線圈，所以固定結構較為復雜，一般陽極端都有固定裝置，但大部分固定裝置是用卡銷在一定的方向上，固定于陽極的高壓插座上；也有在管壁的陰極側粘貼一個有缺口的絕緣筒，絕緣筒再與管套固定。取管時要根據管套的具體結構，將固定機件逐漸取下，并記住機件原來的位置，不可丟失。

2．新管的安裝

（1）將所有拆卸下來的零件，用乙醚或四氯化碳擦拭干凈放于一個干燥潔凈的器皿內。

（2）對于組合機頭，將X線管取下后，要立即將機頭內部的機件整體（主要是高壓變壓器、燈絲變壓器）放于裝有標準性能的絕緣油內或原機頭筒內用油浸泡，并加以適當遮蓋，防止高壓機件長時間暴露于空氣中吸收水分和灰塵污染而導致絕緣性能受到影響。

（3）管套或機頭的內部必須用乙醚或四氯化碳反復擦拭干凈。

（4）在安裝管套前，應對新管進行必要的性能試驗，主要是保證其燈絲完整、燃點均勻、管內真空度符合使用要求。

（5）裝管時先將舊管陽極柄上的散熱體拆下，換裝到新管陽極柄上后，再把X線管放入管套中（組合機頭式放在原管位置），在管子下方墊上多層紗布，以防止碰壞管子。

七、高壓變壓器初級電路的常見故障

（一）高壓變壓器初級電路的特點

高壓變壓器初級線圈的匝數較少，一般為數百匝；所加的電壓不高，一般在500V以下，但流過的電流很大，攝影時可達數百安培。因此，高壓變壓器初級導線多采用紗包或玻璃絲包的扁銅線，分若干層直接繞在鐵芯或絕緣紙筒上。由于線徑特粗，匝數又少，所以直流電阻很小，一般在1Ω以下。

（二）常見故障現象及處理

高壓變壓器初級電路常見故障主要有以下兩個方面（在控制電路工作正常的情況下）：

1．高壓變壓器不得電

主要檢查自耦變壓器的輸出、攝影（或透視）熔斷器、高壓接觸器的觸點以及回路中的導線等。檢查的方法是：拆下控制臺內高壓變壓器初級連線，短接對地，換接兩個串聯的220V、100W的燈泡代替高壓變壓器初級繞組，從燈泡是否亮和亮度變化，判斷電路工作是否正常。

2．千伏表預示異常

這往往是由于千伏表本身損壞或串聯電阻故障，檢查相應的擋位以及連線即可。

八、高壓變壓器次級及管電流測量電路工作原理與常見故障

（一）半波自整流高壓變壓器次級及管電流測量電路的工作原理

圖1-3是半波自整流高壓變壓器次級電路。其原理是：將X線管兩極直接與高壓變壓器次級輸出端連接，當X線管陽極處于交流電的正半周時，X線管內有管電流流過，產生X線；當X線管陰極處于交流電的正半周時，X線管內無管電流流過，無X線產生。所以，X線管不僅產生X線，同時也起整流的作用，這種電路稱為自整流電路。該整流電路中，流過X線管和高壓變壓器的次級電流是同一脈動直流，因此，用一只直流毫安表串接在高壓變壓器次級兩個中心抽頭之間，即可直接指示管電流。為了防止因為電流表損壞導致高壓變壓器次級中心點電位升高，發生危險，常在電流表兩端并聯一只電容，一旦中心點電位升高，電容被擊穿導通，保證安全。

（二）單相全波整流高壓變壓器次級及管電流測量電路的工作原理

高壓變壓器次級電壓經整流后加至X線管兩端，如圖1-4所示。

整流原理是當高壓變壓器次級下端為正、上端為負時，其電流走向為：

T2（下）→D4→X線管陰極→X線管陽極→D1→T2（上）

當高壓變壓器次級上端為正、下端為負時，其電流走向為：

T2（上）→D3→X線管陽極→X線管陰極→D2→T2（下）

這樣，交流電的正負半周都有X線產生，既增加了X線輸出量，又提高了X線管的使用效率。

在這種高壓整流方式中，流過X線管的電流是脈動直流，而流過高壓變壓器次級的電流卻是交流電，因此不能直接串入直流毫安表來測量，而應當用交流毫安表測量；但交流毫安表在低量程范圍內是非線性的，讀數準確性較差，故將高壓變壓器次級中心點的交流電流經全波整流后再用直流毫安表來測量管電流。

（三）高壓變壓器次級及管電流測量電路的常見故障

（1）千伏表預示正常，但按下曝光按鈕，無X線產生，毫安表無指示。這種故障往往是由于X線管兩端無高壓或X線管燈絲未正常加熱。

（2）各種儀表預示正常，曝光時電壓表指針大幅度下跌，毫安表指數上沖，高壓發生器內有超負荷聲音，此時表明有短路故障，是由高壓元件擊穿而造成的。一般采用切除法逐一進行試驗。

（3）透視時溫升很快，管套過熱。溫升快，一般是透視管電流過大、產熱所致。