4_Generatore_AT [modalità compatibilità]

Generatore radiologico
Radiazioni artificiali
alimentazione: corrente elettrica
www.med.unipg.it/ac/rad/
www.etsrm.it
oscar fiorucci
.
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Impianto radiologico
trasformatore
L’operatore dialoga
attraverso la consolle
con il complesso
radiologico.
Un sistema a raggi-x consiste di:
Il generatore trasferisce la potenza elettrica P (KW) al tubo a
raggi-x
I parametri U (KV) e I (mA) vengono impostati alla console del
generatore.
Anche lo start e stop dell’esposizione (tempo t) vengono definiti
alla console del generatore
La selezione del tempo t (s) e della corrente I (mA), cioè il carico
elettrico Q (mAs) viene fatta in combinazione
Le funzioni basi di un generatore sono quindi la
generazione dei seguenti parametri:
• Alta Tensione U (KV)
• Corrente al tubo I (mA)
• Start e stop t (s)
Il tubo a raggi-X converte l’energia elettrica fornita in raggi-X
La caratteristica della radiazione generata dipende dai differenti
livelli dei tre parametri di energia, ripercuotendosi nella qualità
della radiografia
U = Il livello di energia dei raggi-x generati dipende dal
livello dei KV forniti. La penetrazione dei quanta attraverso la
materia è maggiore tanto più alta è il livello della loro energia
I = La densità dei raggi-X è tanto alta quanto alta è la corrente che
passa attraverso il tubo
T = Il numero totale dei raggi x dipende dal tempo durante
il quale un certo flusso irradia un oggetto, per permettere di
esporre un film radiografico o un oggetto ripreso da un tubo di una
telecamera
Il Generatore può essere considerato, come un convertitore
di tensione con le seguenti funzioni principali:
• Trasformare la tensione di alimentazione in Alta Tensione
• Raddrizzare l’Alta Tensione in Tensione Continua
• Controllare l’Alta Tensione impostata fra i valori di 40 KV e
150 KV
Affinché si possa ottenere uno spettro di emissione adeguato
la tensione che deve essere fornita al tubo radiogeno deve
essere:
•CONTINUA
•COSTANTE
TRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICO
Primario
Secondario
Complesso di avvolgimenti PRIMARI e SECONDARI, avvolti
e isolati fra di loro.
TRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICO
Primario
Secondario
Il RAPPORTO fra il numero delle spire dell’avvolgimento
primario e il numero delle spire dell’avvolgimento secondario
viene definito come RAPPORTO DI TRASFORMAZIONE.
La tensione di alimentazione può variare in seguito ai maggiori
consumi nell’arco di una giornata all’interno dell’ospedale.
Questo porta ad una variazione dell’alta tensione e quindi
dell’energia delle radiazioni con un conseguente variazione della
qualità radiografica
Per ovviare a questo effetto viene utilizzato un sistema chiamato
• Compensazione di linea, attraverso
l’utilizzo di un
autotrasformatore
L’autotrasformatore viene
inoltre utilizzato per
selezionare l’alta tensione
impostata alla console del
generatore
La tensione, proveniente dall’autotrasformatore, compensata e
regolata in funzione della impostazione effettuata sulla console,
viene inviata al trasformatore di Alta Tensione.
L’aumento di tensione è proporzionale al rapporto fra il numero di
spire dell’avvolgimento secondario rispetto all’avvolgimento primario,
mentre il valore della corrente è ridotto proporzionalmente.
Il rapporto può variare da 500:1 fino a 1000:1.
La tensione del primario è misurata in volt
(V)
la tensione del secondario viene misurata in kilovolt (kV
(kV))
GENERATORE dell’ALTA
TENSIONE
Per generatore radiologico si intende la combinazione di
tutti gli elementi per il controllo e la produzione
dell’energia elettrica necessari all’alimentazione di un
tubo radiogeno.
I componenti, sono immersi in olio minerale, per
garantire la migliore dissipazione termica.
Ultimamente si tende ad utilizzare il fluoruro di zolfo (non
carbonizza se presenti scariche elettriche)
GENERATORE dell’ALTA
TENSIONE
Generalmente comprende:
un trasformatore di alta tensione;
un sistema di controllo
Per l’uso radiologico, vengono richieste valori di tensione
compresi:
fra
40000-140000 Volts se interessati dall’effetto
fotografico;
fra 100 kV - 70 MV se l’interesse è rivolto all’effetto
radiobiologico delle radiazioni
Il trasformatore viene usato generalmente per elevare o
abbassare la tensione disponibile.
TENSIONE
Due serbatoi collegati con un tubo
producono tensione se i livelli di A e B
sono diversi.
A
B
TENSIONE
La tensione negli impianti elettrici è rappresentata
elettrica. La differenza di potenziale
dalla corrente elettrica
elettrico è quindi la “tensione”.
A
B
TENSIONE
Se aumentiamo la differenza di altezza,
l’acqua scorre più velocemente.
A
B
TENSIONE
Allo stesso modo, se aumentiamo la tensione (V)
aumenta l’intensità di corrente (A)
(A).
A
B
GRANDEZZE e
UNITA’ DI MISURA
GRANDEZZA
UNITA’ DI MISURA
Tensione V
Volt
V
Corrente I
ampere
A
TRASFORMATORE
Macchina elettrica statica, atta a trasferire,
sfruttando il fenomeno della induzione
elettromagnetica,
elettromagnetica
energia
elettrica
a
corrente alternata da un circuito ad un altro,
modificandone le caratteristiche.
TRASFORMATORE
Nucleo magnetico fatto di LAMIERINI di
ferro al silicio
TRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICO
Avvolgimento di
bassa tensione
Avvolgimento di
alta tensione
Si distingue come avvolgimento dell’ALTA TENSIONE quello
con maggiore numero di spire e avvolgimento di BASSA
TENSIONE l’altro.
TRASFORMATORE
L’avvolgimento primario viene alimentato con
la tensione V1 alternata da trasformare per
effetto della quale si genera nel nucleo un
campa magnetico, anch’esso alternato e
con la stessa frequenza della tensione V1.
Nell’avvolgimento secondario si genera una
tensione
V2
indotta
per
effetto
elettromagnetico e di uguale frequenza.
Il rapporto fra le tensione V1 e quella V2 è
direttamente proporzionale al numero di
spire N1 e N2.
Rendimento
Il rendimento dell’emissione di un tubo a
raggi X è tanto più elevato quanto più la
forma d’onda della tensione che lo
alimenta tende ad esse continua.
La forma d’onda dell’AT è uno dei fattori
più importanti per valutare le prestazioni di
un generatore.
Rendimento
GENERATORE
Valore di picco
monofase a due impulsi
trifase a sei impulsi
trifase dodecafase
Media frequenza
kV 63,6
kv 95,5
kV 98,9
kV 98,9
Poiché il tubo radiogeno può solamente sostenere una corrente che
fluisce dal catodo verso l’anodo, cioè continua, la tensione generata
dal trasformatore di alta tensione deve essere rettificata. La rettifica
è il processo che converte una tensione alternata in tensione
continua con l’utilizzo di elementi elettronici chiamati diodi
I diodi sono degli elementi
costruiti con dei
semiconduttori (silicio).
Sono denominati diodi allo
stato solido.
In origine i diodi erano
costituiti da valvole
Gli elementi di rettifica, sia a valvole che allo stato solido, sono
assemblati in circuiti elettronici in grado di convertire la corrente
alternata in corrente continua necessaria per il funzionamento di un
tubo a raggi x.
Durante la porzione positiva dell’onda, il diodo conduce liberamente
e permette alla corrente di passare attraverso il tubo. Durante il la
porzione negativa dell’onda, il diodo non conduce e quindi non
circola nessuna corrente
La corrente risultante è una
serie di impulsi positivi
separati da degli spazi
duranti i quali non è
permessa la circolazione
della corrente negativa
Questa metodo di rettifica è chiamata rettifica a semi-onda perché
solo una metà dell’onda alternata appare in uscita. La parte negativa
dell’onda viene quindi rimossa
Questo tipo di raddrizzamento non viene mai usata nella radiologia
diagnostica in quanto viene persa metà della potenza