計算機斷層掃描（Computed Tomography,CT）球管是計算機斷層掃描設備中的X射線源,管內真空度直接影響了球管的性能和使用壽命,而對球管進行排氣是提高管內真空度的重要步驟。目前國內大部分CT球管生產(chǎn)廠家采用的排氣設備較為落后,許多關鍵工序需要工人手動完成,產(chǎn)品質量受人為因素影響較大,產(chǎn)品性能的一致性和穩(wěn)定性難以得到保證。本文從CT球管實際排氣加工情況出發(fā),以電真空管排氣控制系統(tǒng)的研究成果為基礎,采用“工控機+可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC）”的控制方案,搭建電控柜,設計了CT球管排氣臺的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)對底層設備的控制,上位機提供友好的操作界面,實現(xiàn)對排氣流程的控制以及排氣參數(shù)的設置與調節(jié),記錄排氣過程中的狀態(tài)參數(shù)。運行結果表明:通過上位機界面,用戶能夠對排氣流程進行控制,同時監(jiān)測真空度、燈絲電流等狀態(tài)參數(shù)以及主要設備的工作狀態(tài),了解排氣流程的進展。此外,用戶還可以方便地修改排氣步驟和工藝參數(shù),對不同的CT球管進行排氣,實現(xiàn)了排氣流程的全自動化,提高了系統(tǒng)的通用性與靈活性。 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CT 球管結構示意圖

浙江大學碩士學位論文第1章緒論11緒論1.1課題背景及研究意義1.1.1CT球管計算機斷層掃描是利用精確準直的X射線，與靈敏度極高的探測器一同圍繞人體的某一部位作一個接一個的斷面掃描，具有掃描時間快、圖像清晰等特點，已成為現(xiàn)代醫(yī)學診斷不可缺少的重要手段[1-2]。CT球管作為計算機斷層掃描設備中的X射線源，本質上是一個高度真空的電子管，主要由管芯、管套、散熱器、絕緣油以及附屬配件構成[3-4]，球管的結構示意圖和實物圖分別如圖1-1和圖1-2所示。管芯是球管的核心部件，包括球管的陰極和陽極。陰極設置有燈絲和吸氣劑，燈絲采用鎢絲繞制而成，球管工作時燈絲通電，吸氣劑則用于維持管內真空度；陽極由軸承、靶面和轉子組成，轉子與套在管殼外的定子線包構成異步電動機，線包通電后轉子帶動靶面旋轉，使得電子撞擊陽極所產(chǎn)生的熱量分布在一個連續(xù)轉動的環(huán)狀面上，有利于散熱[5]。圖1-1CT球管結構示意圖圖1-2CT球管實物圖CT球管的工作過程如下：陰極燈絲通電后被加熱，達到一定溫度時，鎢原子的軌道電子脫離原子核的束縛溢出到燈絲表面。這時向陰陽兩極施加40～150kV的直流高壓，在強電場的驅動下，處在活躍狀態(tài)的自由電子，由陰極高速撞擊陽極錸鎢或鉬鎢基石墨靶，發(fā)生能量轉換[6-7]。絕大部分動能轉化為熱能，由散熱系統(tǒng)散發(fā)；約1％的能量轉化成X射線，由窗口發(fā)射，用于掃描診斷[8]。球管正常工作時，管內必須維持超高真空度，如果真空度過低，未能及時抽出的氣體物質就會附著在陰極表面，使陰極發(fā)生不可逆轉的變化，造成“陰極中毒”，大大降低陰極的活性，導致陰極發(fā)射電子的能力不足，極端情況下甚至會發(fā)生打火、部件氧化等故障，嚴重影響了球管的性能、縮短了球管的使用壽命。

浙江大學碩士學位論文第3章系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)12圖3-2CT球管排氣臺實物圖3.2電控柜的設計與搭建電控柜是底層設備控制的核心，也是整個排氣臺控制系統(tǒng)的基礎，決定了排氣流程能否被正確執(zhí)行，搭建電控柜，首先要根據(jù)控制要求選用合適的器件，設計電路圖。3.2.1吸氣劑/燈絲電源不管是吸氣劑激活還是陰極除氣，抑或是陽極打靶，進行排氣操作時，吸氣劑電流或者相應的燈絲電流都要在一定范圍內連續(xù)可調，由于吸氣劑和燈絲共用電源，而燈絲的電流和功率要求都高于吸氣劑，因此電源選型從燈絲角度考慮即可。常溫下工作燈絲和工藝燈絲的伏安特性曲線分別如圖3-3和圖3-4所示。

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