主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
低辐射便携式高频X射线机
小类:
信息技术
简介:
低辐射便携式高频X射线机具有低辐射、高清晰、高稳定、成本低、用途广、体积小而便携等特点,可广泛应用于医疗检查、文物探测、文物鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。特别是在牙科检测方面,其指标系数相比工频机有明显的突破。其精确控制取得了技术上的突破,可精确控制管电流波动在3%以内,管电压波动在1%以内。
详细介绍:
低辐射便携式高频X射线机采用IGBT开关控制高频率逆变结构,将电源板上220V高频交流电升高到6KV高频交流电。将该高频交流电倍增整流(12倍),形成72KV的直流高压。从而在拍摄照片时不产生软射线,拍摄与工频机等质量的照片所需曝光时间缩短50%,相比之下,减少了50%以上的辐射剂量。且清晰度高,可以清楚拍摄小至20um的结构。 由变压器原理:电压/[频率×(匝数×铁芯截面)]=常数。得到同样电压,若电源频率增大若干倍(由50HZ到30KHZ),则匝数与铁芯截面的乘积就可以缩小若干倍。这使得高压和灯线变压器大大减小,故该团队研发的X射线相当便携,可推广应用于医疗检查、文物探测、文物鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。特别是在牙科检测方面,其指标系数相比工频机有明显的突破。

作品图片

  • 低辐射便携式高频X射线机
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

作品设计:包括电源板、球管、控制板、液晶显示板四部分 发明目的:(1)改进当前工频机研发出性能好的高频X射线机。(2) 降低医疗器械成本。 基本思路:(1)将高频变压器、X射线发射管、整流倍增、管电流(压)检测电路等集成在高频球管内。(2)采用PIC单片机做控制系统。管电流、管电压用TL494作PWM控制。 创新点:(1)低辐射:相比工频机减少了50%以上的辐射量。(2)体积小、高清晰、应用广。(3)高稳定性:精确控制管电流波动在3%以内,管电压波动在1%以内。 (4)国产化、低成本:成本可控制在0.6万元内,同功能的进口机(3—6万)。 技术关键: (1)制作无软射线产生的高品质直流电源。 (2)如何做到X射线发生器(高频球管)体积小,而又有较高的高压耐电及良好的散热性能。 (3)完善球管、电源的保护措施,应该具备过输入电压、过管电流、过灯丝电流、过功率的保护。 (4)实现高效率与高可靠性,维持阳极高压的稳定性。 主要技术指标: 输入电源(V):220V,50Hz 输出阳极高压(KV):65 -120 (根据需求进行调整) 输出管电流(mA):3-5 (根据发射管可调大) 曝光时间(S):0.01-5 高压部分工作频率(KHz):20-40 整机效率:92% 功率因数:0.95 瞬时功率 w:1600 尺寸(L×W×H)(mm):260×160×70 重量(kg):2

科学性、先进性

科学性: 1、低辐射的实现拍摄照片时基本不产生软射线,,相比工频机可减少了50%以上的辐射量。 2、清晰度的提高:可清楚拍摄小至20um的结构。 3、应用面的拓展:可应用于医疗检查、文物探测与鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。 4、稳定性的保障:采用PIC单片机做控制系统,用TL494作管电流、管电压的PWM控制,整个控制结构系统良好,稳定性和重现性好且易维护。 先进性: 1、低辐射、高清晰、应用广。 2、实质性设计问题的突破:解决了高频逆变的监控、倍压整流的匹配、高频高压变压器、球管的绝缘散热、管电流的精确控制等设计问题。 3、低成本的突破。

获奖情况及鉴定结果

2011年5月于江西省赣南师范学院获得省三等奖

作品所处阶段

中试阶段 实验阶段

技术转让方式

技术转让

作品可展示的形式

图片 样机 演示

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

1、使用说明: (1)接上AC220V电源,闭合开关。选择“开始”键,选择“曝光时间”,按“曝光”键,曝光完成,关闭。 2、技术特点和优势: (1)总摄入量减少50%以上。 (2)体积小而便携,且清晰度高、用途广。 (3)精确控制结构,稳定性和重现性好且易维护。 (5)成本低。 3、作品的适应范围及推广前景的技术性说明: (1)适应范围及推广前景: 主要用于医疗检查,还可文物探测、文物鉴定、食品安全检测、种子活力检测、电路板故障检测、灾害现场救治检查等众多领域。 (2)技术性说明: 1、低辐射的实现。 2、高清晰的实现:清楚拍摄约20um结构的照片。 3、体积小的实现。 4、高稳定性的实现。 4、市场分析和经济效益预测: 经济效益预测:国内牙科X线机市场年需求达2万台左右,目前我国市场上的高频直流牙科X线机都是进口,价格多在3-6万元/台。我们的生产成本可控制在0.6万元以内。可见其前景广、市场大,经济效益相当可观。

同类课题研究水平概述

口腔X线机是一种专用X线机,用于牙齿与牙周的摄片,通常分为口内牙科X线机和口腔全景机。牙科X线机(又称牙片机)用来拍摄单颗牙齿,而全景机则用于口腔平面体层摄影和曲面体层摄影。牙片机结构相对简单,价格低廉,在我国使用非常广泛,但以单相50Hz交流电为高压发生器电源的X线机(即工频牙片机)居多,产生的X射线(即软射线)对摄影毫无帮助,且增加病人的辐射吸收剂量。 我国在牙科X射线机方面已经取得一定成果,有十多家生产牙科X射线机厂家,主要代表有福建梅生、天津精工、青岛中联海诺,还有青岛、南昌、佛山等地均有医疗器械公司生产。我国自主生产X射线发射管,目前国内牙科X射线机的产量居世界首位,但以单相50Hz交流电为高压发生器电源的X射线机(即工频牙科X射线机、工频机)居多。质量明显落后与国外,主要采用微焦点技术来提高牙片的图片质量,如福建梅生生产的 MS-IV微焦点牙科X光机,球管头内装有微小焦点的球管(0.3×0.3mm)。 为了减少辐射,牙科X线机朝着高频化方向发展。目前世界上主要的牙科X线机生产厂家已将研发重点放到数字高频牙科X线机,淘汰了工频牙科X光机。高频直流牙科X线机,是将50Hz电源经过直流逆变成频率大于20kHz的矩形波,经过倍增整流之后,形成直流高压加在X射线发射管上,其高压波动在1%以内。高频机出线波谱单纯,杂散射线少,成像清晰,在同等条件下比工频机减少50%以上的总出线量。国内市场上还没有国产化的高频直流牙科X射线机,只有韩国威泰、日本吉田等国外产品。国内天津精工、福建梅生、浙江蓝野等生产厂家正在试制阶段口腔全景机,由于没有掌握高频逆变的监控、倍压整流的匹配、高频高压变压器、球管的绝缘散热、管电流的精确控制等设计方法,目前还没有取得实质性突破。我国从事研制适合牙科用的小剂量高频球管、小容量高频直流X射线电源的研究少。
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