- انرژی جنبشی الکترون ها، ۲- اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ است. ابتدا ولتاژی حدود kv ۱۵۰ – ۴۰ به دو قطب تیوپ اشعه ایکس اعمال می شود. الکترون هایی که توسط فیلامان تولید شده اند دراین اختلاف پتانسیل به سمت قطب آند شتاب می گیرند و پس از برخورد به هدف به فوتون هایx – ray تبدیل می شوند.
اختلاف پتانسیل در سر تیوپ، موجب افزایش انرژی جنبشی الکترون ها و تولید فوتون های پر انرژی تر می گردد. هر چه ضخامت عضو بیشتر باشد، فوتون های پر انرژی تری لازم است. برای به راه اندازی تیوپ و در تولید اشعه ایکس، از ژنراتور استفاده می شود.
انرژی فوتون های اشعه ایکس تولید شده تابع انرژی جنبشی الکترون ها، اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ است.
انرژی فوتون های اشعه ایکس تولید شده تابع
● وظایف ژنراتور:
۱) تأمین اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ اشعه ایکس.
۲) ملتهب کردن فیلامان برای تولید الکترون.
۳) کنترل اختلاف پتانسیل دو سر تیوپ.
ولتاژ مورد استفاده در ژنراتورهای اشعه ایکس از نوع ولتاژ متناوب است.
دو نوع ولتاژ متناوب داریم: ۱- تکفاز و ۲- سه فاز.
● نحوه تولید برق تکفاز:
مبنای کار، قانون القای الکترومغناطیسی است. در نتیجه گردش یک سیم پیچ درون میدان مغناطیسی ثابت با القای ولتاژ در سیم پیچ لازم است.
● نحوه تولید برق سه فاز:
در مولدهای سه فاز، سه سیم پیچ به طور همزمان درون میدان مغناطیسی می چرخند. هر سیم پیچ با اختلاف زاویه &#۷۳۰;۱۲۰ نسبت به بقیه قرارگرفته است. به علت متفاوت بودن موقعیت سیم پیچ ها، مقدار ولتاژ تولیدی در هر سیم پیچ در یک زمان مشخص متفاوت است.
● ترانسفورماتورها:
وسیله افزایش یا کاهش ولتاژ نسبت به مقدار مبنا هستند و بر دو نوعند:
▪ ترانسفورماتور افزاینده (step up Transformer).
▪ ترانسفورماتور کاهنده (step down Transformer).
● اجزای ترانسفورماتور:
۱) هسته فلزی.
۲ دو سری سیم پیچ که بر روی هسته فلزی پیچیده می شوند.
سیم پیچ متصل به ولتاژ ورودی سیم پیچ اولیه و سیم پیچی که ولتاژ تغییریافته از آن خارج شده سیم پیچ ثانویه نام دارد. سیم پیچ ها نسبت به هم عایق بندی شده است. تشکیل میدان مغناطیسی موجب القای مجدد جریان در سیم پیچ های ثانویه و هسته فلزی می شود. برای آنکه در سیم پیچ ثانویه جریانی القا شود، بایستی ولتاژ ورودی متناوب(AC) باشد. ولتاژ متناوب، میدان مغناطیسی متناوبی را در هسته ایجادکرده و شار در واحد زمان تغییرمی کند. بر مبنای قانون القای فارادی، تغییر در شار مغناطیسی موجب القاء جریان جدید در سیم پیچ ثانویه می گردد.
● انواع ترانسفورماتور ها (بر حسب شکل هسته و نحوه پیچیده شدن سیم پیچها)
۱) ترانسفورماتور با هستهclose – core:
این هسته ها به صورت یک مربع بسته ساخته شده اند که هر سیم پیچ جداگانه بر روی یک طرف هسته پیچیده می شود.
۲) اتوترانسفورماتور:
هسته آنها به صورت میله ای بوده و معمولاً یک سیم پیچ برروی آنها پیچیده می شود. از این ترانسفورماتورها در مدار اشعه ایکس استفاده می شود.
۳) ترانسفورماتور با هسته shell – type:
هسته این ترانسفورماتور به صورت دو حلقه چسبیده به هم می باشد و سیم پیچ های اولیه و ثانویه بر روی هم روی ستون وسط پیچیده می شوند. از این نوع نیز در مدارهای اشعه ایکس استفاده می شود.
مدار ژنراتور اشعه ایکس از دو قسمت تشکیل شده است:
▪ مدار ژنراتور اشعه ایکس.
▪ تیوپ اشعه ایکس.
▪ مدار ژنراتور اشعه ایکس بر حسب مقدار ولتاژ عبوری دارای دو قسمت است:
۱) مدار اولیه(Control console):
ولتاژ عبوری از مداراولیه در محدوده ولتاژهای معمولی یا فشار ضعیف است. پانل کنترل به عنوان قسمتی از مدار اولیه است.
۲) مدار ثانویه(فشار قویHigh – Voltage):
ولتاژ در محدوده ولتاژهای فشار قوی می باشد.
● مدار ساده ژنراتور اشعه ایکس:
▪ مدار اولیه: فشار ضعیف است و دارای ولتاژ حدود V۲۴۰ تا ۴۱۵ می باشد.
- اجزای مدار اولیه:
فیوزها، کلید اصلی، قطع کننده های مدار، اتوترانسفورماتور، جبران کننده ولتاژ اصلی، کنترل kv، کلید کنتاکتور اولیه، اندازه گیر kv، سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور فشارقوی، مدار زمان سنج، مدار گرم کننده فیلامنت، مدارات جبران کننده.
▪ مدار ثانویه: فشار قوی است و ولتاژ بیشتر از kvp ۷۵ دارد.
- اجزای مدار ثانویه:
سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، یکسوکننده های فشارقوی، تیوپ اشعه ایکس، سیم پیچ ثانویه، ترانسفورماتور گرم کننده فیلامنت.
● اتو ترانسفورماتور:
از سیم ضخیمی که به صورت یک سیم پیچ به دور هسته آهنی پیچیده شده تشکیل شده است. تغییرات جریان متناوب در سیم پیچ ۱۰۰ بار در ثانیه است و میدان مغناطیسی نیز به صورت انبساط و تراکم ۱۰۰ بار در ثانیه تغییر می کند. در نتیجه ولتاژی به حلقه سیم پیچ و هسته آهنی القا می شود. با لایه لایه کردن هسته می توان از ایجاد جریان های گردابی جلوگیری کرد. با تراکم میدان، ولتاژی به هر حلقه سیم پیچ و در جهت عکس القا می شود.
= ولتاژ اعمالی (ورودی)/ ولتاژ به دست آمده (خروجی)
تعداد حلقه ها که در ولتاژ اعمالی وجود دارند/ تعداد حلقه هایی که ولتاژ خروجی از آنها گرفته ایم
▪ جبران کننده ولتاژ:
با ثابت نگه داشتن ولتاژ القایی به هر حلقه سیم پیچ اتوترانسفورماتور اثر تغییرات ولتاژ ورودی را جبران می کند. این عمل با تغییر تعداد حلقه هایی که به آنها ولتاژ اصلی القا شده، صورت می پذیرد. در جبران سازی اتوماتیک تغییرات ولتاژ باعث گردش چرخ دنده ای توسط یک میله محوری می شود تا حلقه های بیشتر یا کمتری از سیم پیچ به منبع برق وصل شود.
▪ کنترل kv:
با اعمال ولتاژ مناسب به سیم پیچ اولیه، از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور فشار قوی، می توان هر kv دلخواهی را به دست آورد. این کار برای انتخاب ولتاژ مناسبِ حرکت کنترل چرخان که تعداد مناسبی از حلقه های اتوترانسفورماتور را در سیم پیچ اولیه انتخاب می کند، لازم است. مقدار kv مورد نظر بوسیله عقربه روی صفحه مدرج (scale) یا صفحه دیجیتالی نشان داده می شود.
▪ ترانسفورماتور فشار قوی:
از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است و وظیفه آن تأمین ولتاژهای بالا (تا kvp ۱۵۰) برای تولید اشعه ایکس در تیوپ است. در اینجا میدان مغناطیسی از برقراری جریان در سیم پیچ اولیه به وجودآمده و توسط هسته فلزی متمرکز می شود.
● تنظیم ترانسفورماتور:
افت ولتاژی در ترانسفورماتور به وجود می آید که ناشی از تولید گرما در سیم پیچ ها و کاهش ولتاژ خروجی از سیم پیچ ثانویه یا ولتاژ دو سر تیوپ اشعه ایکس می باشد. اگر سیم پیچ ثانویه مدار باز و یا بی بار باشد افت ولتاژ نداریم. اما در حالت بار کامل افت ولتاژ حداکثر خواهد بود. تفاوت ولتاژ پیک ثانویه در شرایط بی باری و بار کامل تنظیم ذاتی ولتاژ نامیده می شود. وقتی جریان ولتاژ افزایش یابد باید ولتاژ اعمال شده به دو سر تیوپ اشعه ایکس کاهش یابد.
● ظرفیت ترانسفورماتور:
در واقع ظرفیت حداکثر، کیلوولت-آمپری (KVA) است که به طور ایمن از سیم پیچ ثانویه می توان گرفت. مثلاً در فلوروسکوپی از جریان کم با ولتاژ بالا استفاده می شود، ولی در پرتونگاری تشخیصی در مدت بسیار کوتاه از جریان زیاد با ولتاژ بالا استفاده می شود.