第一章 模拟X线设备维护

第一节 高压部分

一、高压变压器的原理与常见故障

（一）高压变压器的工作原理

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

（二）高压变压器的常见故障

高压变压器是高压电路中最主要的部件，工作电压很高，常见故障有下列几种：

1．对地高压击穿或两线圈之间高压击穿

故障现象：高压变压器一般分两个线圈，由于一个线圈始端直接接地，另一个线圈始端经毫安表之后才接地，所以故障现象有所不同。

（1）经毫安表后接地线圈的末端（称高压端）对地高压击穿时，全波整流电路内，毫安表指针冲至满刻度；自整流X线机内，毫安表指针在零附近颤动，毫安表很容易因大电流通过而烧毁；同时电压表和管电压表指针下降，机器过载声很大，保险丝熔断，无X线产生或X线甚微。

（2）直接接地线圈的末端对地高压击穿时，故障现象同上，但毫安表无指示或指示甚微。

2．高压变压器次级线圈局部短路

故障现象：高压线圈局部短路后，透视时荧光屏亮后慢慢暗下来，X线穿透力不足，毫安表指示比正常稍低或无异常，高压初级电流增大，机器过载“嗡嗡”声大，短路严重时，保险丝熔断，无X线产生。

3．高压变压器次级线圈断路

故障现象：高压变压器次级线圈断路后，工作时高压通过断线头放电，可有“吱吱”响声，荧光屏荧光闪动，毫安表指示不稳；若断口距离较大，则无X线产生，毫安表无指示。

二、灯丝变压器的原理与常见故障

（一）灯丝变压器的工作原理

X线机中的灯丝变压器，分为X线管灯丝变压器和高压真空整流管灯丝变压器两种。其工作原理与结构相同，只是容量和体积有所区别，它们都是降压变压器，一般功率为100W左右。灯丝变压器的次级绕组与X线管的阴极相连，当X线管工作时，灯丝变压器次级绕组的电位与阴极千伏高压等电位，这就要求灯丝变压器初、次级间具有良好的绝缘，绝缘程度不能低于高压变压器最高输出电压的一半。

（二）灯丝变压器的常见故障

X线管灯丝变压器的次级线圈与高压连线，使用中常出现高压击穿等故障。

1．灯丝变压器次级线圈对地或对初级线圈击穿

故障现象：击穿时，高压初级电流增大，主电路电流增大，电源电压表、管电压表指针下降，机器过载“嗡嗡”声很大，保险丝熔断，毫安表指针冲至满刻度。

2．灯丝变压器次级线圈引出线接触不良或断路

故障现象：①接触不良时，可见X线管灯丝亮度不够，灯丝电压低于正常值，严重接触不良可致断路，灯丝不亮；②如X线管灯丝变压器次级公用线断路，则X线管大、小焦点同时点亮。

3．灯丝变压器次级线圈短路

故障现象：灯丝变压器次级线圈轻微短路，灯丝亮度不足；变压器初级电流增大，毫安调节电阻压降增大，温度升高，初级电压降低。若严重短路，则灯丝电路保险丝熔断，灯丝不亮。

4．灯丝变压器初级线圈断路

故障现象：X线管灯丝变压器初级线圈断路，可见X线管灯丝不亮，无X线产生。

5．灯丝变压器初级线圈短路

故障现象：灯丝变压器初级线圈严重短路，保险丝立即熔断；如为局部短路，即初级线圈匝数减少，而变压器初级电压未变，灯丝变压器次级电压可升高很多，灯丝亮度增加，有烧毁X线管灯丝的危险。

三、高压整流元件的工作原理与常见故障

（一）高压整流元件的工作原理

高压整流器是一种将高压变压器次级输出的交流高压变成脉动直流高压的电子元件。

高压变压器次级输出的交流高压，如果直接加到X线管两端，那么在正半周时，灯丝发射的电子能飞向阳极产生X线；在负半周时，阳极比阴极电位低，灯丝发射的电子飞不到阳极X线管，不产生X线。这种利用X线管本身的整流作用整流的X线机，称为自整流X线机。显然，自整流X线机不能充分发挥X线管的额定容量。同时，因负半周无X线产生，逆电压很高，容易导致高压元器件的击穿损坏。除小型X线机采用自整流方式外，现代大、中型X线机都设有高压整流电路，利用高压整流元件将高压变压器输出的交流高压变成脉动直流高压的正极加到X线管的阳极，而其负极加到X线管的阴极。这样，无论正半周还是负半周，X线管都能产生X线，克服了自整流X线机仅在正半周产生X线的缺点。

（二）高压整流元件的常见故障

1．高压整流硅堆断路

（1）全波整流X线机，若一只高压整流硅堆断路，即变成半波整流，控制台毫安表指示减半，透视荧光屏暗淡。

（2）若两只高压整流硅堆断路，则这两只高压整流硅堆由于所处位置的不同而有不同现象，如图1-1所示，若D1、D3（或D2、D4）高压整流硅堆断路，则毫安表无指示，无X线产生。

2．高压整流硅堆击穿

故障现象：在全波整流电路中，如一只高压整流硅堆击穿，加高压后，由于击穿后的高压整流硅堆内阻很小、电流很大，这时发生与X线管真空度降低时相同的现象，毫安表指针满刻度，无X线产生。当高压整流硅堆损坏时，可用2500V摇表（MΩ表）进行检查，也可用拆下硅堆互相替换位置的方法确定已损坏的硅堆。

四、高压电缆的工作原理与常见故障

（一）高压电缆的工作原理

大、中型X线机的高压发生装置和X线管是分开组装的，两者之间通过两根特制的电缆线连接在一起，即高压电缆。它的作用是将高压发生装置产生的高压输送到X线管的两端，同时把灯丝加热电压输送到X线管的阴极。高压电缆的结构为导电芯线、高压绝缘层、半导体层、金属屏蔽层以及保护层。

（二）高压电缆的常见故障

1．电缆击穿

电缆击穿是指高压电缆线的绝缘层被高压击穿，使电缆芯线的高压与接地的金属屏蔽层短路。击穿部位多发生在高压插头附近。

故障现象：①击穿时高压次级电路的电流增大，毫安表根据不同的接线情况、不同的整流电路可出现指针满刻度、不稳或倒退现象；②由于高压初级电流相应增大，电源压降增大，管电压表指针下跌，机器过载“嗡嗡”声过大，电源过载保护继电器可能工作，保险丝熔断；③透视时荧光屏荧光暗淡，摄影时影像清晰度和对比度显著降低，甚至出现白片；④在电缆附近可闻到臭氧或橡胶烧焦的气味。

2．高压电缆插头击穿

故障现象：当电缆插头击穿时，故障现象与电缆击穿相同。

3．高压电缆芯线短路

故障现象：芯线短路的高压电缆，在阳极端可正常使用，在阴极端则依短路情况的不同而有不同的现象。轻微短路可使X线管灯丝加热电压降低，曝光时毫安表指示偏低或不稳定；严重短路可使X线管灯丝不亮，无X线产生。用万用表测量，灯丝变压器初级电压比正常值低，毫安调节电阻温度异常升高。拔出高压电缆，用万用表测量，可见短路芯线的两个插脚导通。

4．高压电缆芯线断路

故障现象：电缆三根芯线同时断路的故障很少见，多是一根芯线断路。若小焦点芯线断路，则透视时X线管灯丝不亮，无X线产生；若大焦点芯线断路，则大焦点摄影时X线管灯丝不亮，无X线产生；若公用线断路，则X线管大、小焦点灯丝同时亮，但亮度很暗，无X线产生。此时，若测量灯丝变压器次级，大、小焦点均有电压。若芯线断路不完全，时接时断，则可见荧光屏荧光闪动，毫安表指示不稳。

五、高压交换闸的工作原理与常见故障

（一）高压交换闸的工作原理

在较大功率的诊断X线机中，多备有两个或两个以上的X线管，以适应一机多用的需要。但由于几个X线管又不能同时工作，所以高压变压器产生的高压必须经过交换装置分别送到不同用途的X线管上，这种交换装置称为高压交换闸。

（二）高压交换闸的常见故障

1．触点接触不良

由于提供灯丝的加热电压较低，若触点接触不良，将发生毫安表不稳或X线管灯丝不亮，荧光屏亮度降低、闪烁或无X线产生的现象。

2．引线断路

阴极端引线断路时的故障现象与灯丝加热变压器引线断路相同。当阳极端引线断路时，无X线产生。

六、高压电路元件故障及维修

在高压电路中，各元件在产生X线时，都要承受很高的电压，虽然元件出厂时都经过严格的耐压试验，但在长期使用时，由于自然寿命、元件质量和技术操作方面的问题，其故障时有发生。

在高压电路元件故障的检修中，应特别谨慎，防止故障扩大和发生高压电击事故。

（一）X线管灯丝断路

1．故障现象

（1）曝光继电器工作时，无X线产生，毫安表无指示。

（2）检查中可见X线管灯丝不亮。

（3）对X线管灯丝变压器初级线圈进行测量，其电流很小，但电压高于正常值。

2．原因分析

（1）灯丝加热电压过高：如灯丝变压器初级线圈局部短路，或电流调节电阻短路，造成加热电压过高。

（2）错误地调节灯丝加热电压：如电缆插头插座接触不良，摄影电流不足时，为了获得足够的电流（mA），盲目地调高初级电压，而在工作过程中，一旦插头插座恢复良好的接触，灯丝就会因电压过高而烧断。又如，更换高压电缆插头时，大、小焦点连线错误，把大焦点灯丝变压器的电压引至小焦点灯丝，使小焦点灯丝烧断。

（3）灯丝老化：X线管经长期使用后，由于灯丝蒸发变细、电子发射率降低，要想达到原来的电流（mA），必然要提高灯丝加热电压，这样，灯丝也易烧断。

（4）X线管进气：X线管大量进气，通电后灯丝迅速氧化烧断，形成淡黄色氧化物粉末。

（二）X线管阳极靶面损坏

1．故障现象

（1）X线输出量显著下降，胶片感光不足。

（2）靶面有各种痕迹，如龟裂、熔蚀、裂纹等，如图1-2所示。

（3）由于阳极金属蒸发，使玻璃管内壁镀上薄薄的金属层，增大对X线的吸收，使影像的清晰度降低。

（4）靶面严重熔化，会使金属钨滴落在玻璃管壁上，造成X线管爆裂损坏。

2．原因分析

（1）超负荷使用：如过载保护装置失灵，使用时电压（kV）、电流（mA）、时间（s）超过安全使用范围，造成X线管瞬间负荷过载，阳极过热；另一种情况是，使用时X线管每次曝光量虽在安全使用范围内，但当连续曝光、冷却间隔时间不足时，焦点面热量逐渐累积而超过其允许限度，致使焦点面熔化蒸发。

（2）旋转阳极启动电路故障：如果延时启动保护电路出现故障或转子卡死，在阳极不转动或转速过低的情况下进行曝光，瞬间即可使阳极靶面损坏。

（3）散热装置故障：如散热体与阳极铜体接触不良或油垢过多，阳极热量不能及时传导到绝缘油中，造成阳极过热，损毁焦点面。

（三）X线管真空度降低

这是X线管常见故障，常称为漏气或进气。X线管真空度的降低可能是管外气体进入管内，也可能是由于管内金属材料气体逸出造成的。根据真空度降低程度的不同，可分为真空度轻微降低和严重降低两种。

1．真空度轻微降低

当X线管通电时，毫安表指示偏高，加高压数次之后，毫安表指示才恢复正常；提高电压（kV值）后，毫安表指示又偏高，保持kV值通高压数次，毫安表指示又恢复正常；再提高kV值，又出现上述情况。冷高压试验时，管内没有明显的辉光。这种情况多是制造时管内有气体残留造成的。经过适当训练后，X线管仍可继续使用。

如X线管真空度比上述情况再稍微降低，则透视荧光屏上影像清晰度降低，X线穿透力不足，增加kV值影像反而不清晰，摄影时影像过淡或不显影。这是由于管内气体分子电离后，正离子与射向阳极的电子束发生碰撞，一方面使电子速度降低，另一方面干扰了聚射方向。这时X线管已不能正常使用，冷高压下可见微弱光辉。

2．真空度严重降低

在X线管真空度严重降低时使用可出现以下现象：

（1）毫安表指示异常：如为全波整流X线机毫安表指示针冲至满刻度，可能撞坏指针、烧坏表头，这是因为管内有气体电离，增加了高压次级负载电流。自整流X线机中，因电离电流系交流成分，指针在零附近颤动，或使指针倒退、向上跳动或极不稳定，这样容易烧坏表头。

（2）由于高压次级电流增大，初级电流相应增大，高压变压器、控制台等负载“嗡嗡”声很大，电源电压表和千伏表指针下降，过载装置可能工作，保险丝熔断。

（3）冷高压试验时，X线管内有明显的淡红、淡黄或蓝、紫色辉光。如管内气压与大气压相等，则可产生弧光放电，灯丝点亮时将立即氧化烧断。

3．原因分析

在X线管使用中，如果阳极过热，金属内部有气体逸出或阳极铜体与玻璃焊接处产生微小裂隙造成进气；运输或使用过程中遭受强烈的震动，也可能造成裂隙。X线管工作时，由于二次电子的影响，管内玻璃壁可附着电子层，若管套内有金属尖端或气泡，绝缘油耐压性能又不符合要求，则管套可通过金属尖端或气泡向X线管内电子层放电，击穿玻璃，形成微小的针孔，使X线管内进气进油。

（四）旋转阳极转子的故障

1．故障现象

（1）旋转阳极转子的故障通常有两种，即转速降低或卡死，故障形成后，在延时、启动电路正常状况下曝光时，旋转阳极转子转速明显下降，曝光结束后，阳极很快停转（无制动电路）或曝光时阳极不转动。

（2）在延时、启动电路正常状况下曝光时，因工作电路均正常，X线照常产生，但由于旋转阳极停转，在阳极靶面某一点过负荷，致使该点靶面熔化，管电流剧增，电源保险丝熔断。

2．原因分析

转子封装于旋转阳极X线管管壁内，阳极靶固定在转子上。为了提高转子的润滑性能，在转子内部有高速耐高温的滚珠轴承，并在滚珠上涂有固体润滑剂，制作工艺较为复杂。旋转阳极X线管在长期使用中，转子工作温度很高，轴承磨损变形及间隙发生变化，同时固体润滑剂的分子结构也要改变。由于存在上述两种变化，有时在旋转阳极电路工作正常的情况下，也会发生转速下降或转子卡死现象。

X线管是高压真空元件，上述任一故障都意味着X线管不能使用，需要更换新品。在更换X线管时，不仅需要注意X线管的电气规格，而且应注意X线管的几何尺寸。

（五）X线管管头的故障及检修

1．管头漏油

管头漏油是X线管的常见故障之一，必须及时发现、及时修理；否则，将使故障扩大化，进而引起绝缘油绝缘性能下降，使高压部件击穿。

（1）故障现象：使用中管头有油渗出，摇晃管头从透明窗可见到管头内有气泡。如漏油严重，通高压时可引起高压放电。为确定管头漏油的部位，可将管头擦干净，置于烤箱内，温度控制在60℃左右，保持一段时间，取出后再做认真检查。

（2）原因分析及整理：管套铸造或焊接有砂眼或缝隙。对薄钢板管套的砂眼或缝隙，可用焊接处理；对铸铝管套的砂眼可用环氧树脂封补，涂环氧树脂后应将管套置于60℃的烤箱内烘烤24h。

窗口裂缝或窗口密封的垫圈失效：应更换新品或更换窗口下的耐油橡皮。

（3）管套内X线管的拆卸：中型以上X线机，其X线管一般都装于单独的管套内，拆卸时根据管子的不同采取不同的方式。

①拆卸固定阳极X线管：在拆卸固定阳极X线管管套时，要先拧脱管套两端的金属盖，将膨胀器的固定螺丝松开，将油从套内倒出。固定阳极X线管的阳极体较重，并在阳极柄上装有铝制散热体，故管体主要是从阳极经散热体与阳极侧高压电缆插座固定，但也有的在其阴极侧加以辅助固定。在取管时先卸下阴极端的灯丝引线，并记下接线方式与位置。然后，再从阳极端拧开散热体与高压插座的连接固定螺丝，即可将原管取出。

②拆卸旋转阳极X线管：旋转阳极X线管因为管套内有定子线圈，所以固定结构较为复杂，一般阳极端都有固定装置，但大部分固定装置是用卡销在一定的方向上，固定于阳极的高压插座上；也有在管壁的阴极侧粘贴一个有缺口的绝缘筒，绝缘筒再与管套固定。取管时要根据管套的具体结构，将固定机件逐渐取下，并记住机件原来的位置，不可丢失。

2．新管的安装

（1）将所有拆卸下来的零件，用乙醚或四氯化碳擦拭干净放于一个干燥洁净的器皿内。

（2）对于组合机头，将X线管取下后，要立即将机头内部的机件整体（主要是高压变压器、灯丝变压器）放于装有标准性能的绝缘油内或原机头筒内用油浸泡，并加以适当遮盖，防止高压机件长时间暴露于空气中吸收水分和灰尘污染而导致绝缘性能受到影响。

（3）管套或机头的内部必须用乙醚或四氯化碳反复擦拭干净。

（4）在安装管套前，应对新管进行必要的性能试验，主要是保证其灯丝完整、燃点均匀、管内真空度符合使用要求。

（5）装管时先将旧管阳极柄上的散热体拆下，换装到新管阳极柄上后，再把X线管放入管套中（组合机头式放在原管位置），在管子下方垫上多层纱布，以防止碰坏管子。

七、高压变压器初级电路的常见故障

（一）高压变压器初级电路的特点

高压变压器初级线圈的匝数较少，一般为数百匝；所加的电压不高，一般在500V以下，但流过的电流很大，摄影时可达数百安培。因此，高压变压器初级导线多采用纱包或玻璃丝包的扁铜线，分若干层直接绕在铁芯或绝缘纸筒上。由于线径特粗，匝数又少，所以直流电阻很小，一般在1Ω以下。

（二）常见故障现象及处理

高压变压器初级电路常见故障主要有以下两个方面（在控制电路工作正常的情况下）：

1．高压变压器不得电

主要检查自耦变压器的输出、摄影（或透视）熔断器、高压接触器的触点以及回路中的导线等。检查的方法是：拆下控制台内高压变压器初级连线，短接对地，换接两个串联的220V、100W的灯泡代替高压变压器初级绕组，从灯泡是否亮和亮度变化，判断电路工作是否正常。

2．千伏表预示异常

这往往是由于千伏表本身损坏或串联电阻故障，检查相应的挡位以及连线即可。

八、高压变压器次级及管电流测量电路工作原理与常见故障

（一）半波自整流高压变压器次级及管电流测量电路的工作原理

图1-3是半波自整流高压变压器次级电路。其原理是：将X线管两极直接与高压变压器次级输出端连接，当X线管阳极处于交流电的正半周时，X线管内有管电流流过，产生X线；当X线管阴极处于交流电的正半周时，X线管内无管电流流过，无X线产生。所以，X线管不仅产生X线，同时也起整流的作用，这种电路称为自整流电路。该整流电路中，流过X线管和高压变压器的次级电流是同一脉动直流，因此，用一只直流毫安表串接在高压变压器次级两个中心抽头之间，即可直接指示管电流。为了防止因为电流表损坏导致高压变压器次级中心点电位升高，发生危险，常在电流表两端并联一只电容，一旦中心点电位升高，电容被击穿导通，保证安全。

（二）单相全波整流高压变压器次级及管电流测量电路的工作原理

高压变压器次级电压经整流后加至X线管两端，如图1-4所示。

整流原理是当高压变压器次级下端为正、上端为负时，其电流走向为：

T2（下）→D4→X线管阴极→X线管阳极→D1→T2（上）

当高压变压器次级上端为正、下端为负时，其电流走向为：

T2（上）→D3→X线管阳极→X线管阴极→D2→T2（下）

这样，交流电的正负半周都有X线产生，既增加了X线输出量，又提高了X线管的使用效率。

在这种高压整流方式中，流过X线管的电流是脉动直流，而流过高压变压器次级的电流却是交流电，因此不能直接串入直流毫安表来测量，而应当用交流毫安表测量；但交流毫安表在低量程范围内是非线性的，读数准确性较差，故将高压变压器次级中心点的交流电流经全波整流后再用直流毫安表来测量管电流。

（三）高压变压器次级及管电流测量电路的常见故障

（1）千伏表预示正常，但按下曝光按钮，无X线产生，毫安表无指示。这种故障往往是由于X线管两端无高压或X线管灯丝未正常加热。

（2）各种仪表预示正常，曝光时电压表指针大幅度下跌，毫安表指数上冲，高压发生器内有超负荷声音，此时表明有短路故障，是由高压元件击穿而造成的。一般采用切除法逐一进行试验。

（3）透视时温升很快，管套过热。温升快，一般是透视管电流过大、产热所致。