Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm máy chụp x quang công nghiệp

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM



BÁO CÁO TÓM TẮT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NĂM 2008-2009






NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ
NGHIỆM MÁY CHỤP X QUANG CÔNG NGHIỆP


(Mã số ĐT/02-08/NLNT)

Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS.NCVC Nguyễn Phúc





8356


HÀ N
Ộ
I, THÁNG 12/2010



BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ
NĂM 2008-2009






NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ
NGHIỆM MÁY CHỤP X QUANG CÔNG NGHIỆP


(Mã số ĐT/02-08/NLNT)









Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân
Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS.NCVC Nguyễn Phúc

8356


HÀ N
Ộ
I, THÁNG 9/2010


DANH SÁCH THAM GIA ĐỀ TÀI


1. Nguyễn Phúc PGS.TS. NCVC Viện KH&KTHN(TTGT&DT)
2. Nguyễn Văn Sĩ KS Viện KH&KTHN(TTKTHN)
3. Lê Tiến Quân KS NCVC Viện KH&KTHN(TTKTHN)
4. Trịnh An Tuấn KS NCV Viện KH&KTHN(TTGT&DT)
5. Nguyễn Mạnh Hùng KTV Viện KH&KTHN(TTGT&DT)
6. Trịnh Đình Trường KS NCV Viện KH&KTHN(TTGT&DT)
7. Đặng Quang Thiệu TS NCV Viện KH&KTHN(TTGT&DT
)

MỤC LỤC

Mục Trang
Tóm tắt
Abstract
Phần I Mở đầu
Phần II Lý thuyết tổng quan
II.1 Tình hình nghiên cứu ở nức ngoài và trong nước có liên quan trực
tiếp đến nội dung của đề tài

II.2 Tổng quan máy chụp X quang công nghiệp
Phần III Thực nghiệm thiết kế, chế tạo thiết bị
III.1 Phân tích ưu nhược điểm lựa chọn mô hình
III.2 Thiết kế chi tiết một thiết bị chụp ảnh X quang công nghiệp theo
hướng kh
ả thi nhất
III.3 Chế tạo thiết bị chụp ảnh X quang công nghiệp
III.3.1 Chế tạo thử nghiệm ống phát tia x
III,3.2 Chế tạo khối điều khiển
III.3.3 Ghép nối tổng thể các bộ phận của thiết bị, đo đạc, điều chỉnh
thiết bị
III.4 Kiểm tra thử nghiệm thiết bị tại phòng thí nghiệm NDT
III.5 Thử nghiệm ứng dụng máy chụp X quang công nghi
ệp tại hiện
trường
III.6 Đánh giá các ưu nhược điểm của thiết bị thử nghiệm
IV Kết luận
Phụ lục

1
2
3
5
5

6
26
26
31

40
40
45

57
59

60
61
64
65

CÁC TỪ KHÓA

1. NDT Kiểm tra không phs hủy.
2. Máy chụp X quang công nghiệp Là thiết bị phát tia X được sử dụng để chụp
ảnh khuyết tật các vật liệu và các mối hàn kim loại.
3. Khối biến đổi AC-DC-AC là khối biến đổi dòng điện xoay chiều 220 v tần số
50 Hz thành dòng DC trung gian sau đó phát ra dòng điện xoay chiều có điện áp
và tần số theo nhu cầu sử dụng.

1




TÓM TẮT

Mục đích chính của đề tài là trên cơ sở nhập ngoại ống phát tia X và biến thế
cao áp thiết kế, chế tạo một máy phát tia X công nghiệp, với điện áp gia tốc
200 kV sai số ±2% dòng chiếu 5 mA và thử nghiệm triển khai hiện trường
chụp ảnh khuyết tật, kiểm tra chất lượng mối hàn.
Chúng tôi đã thiết kế, chế tạo thử nghi
ệm và triển khai hiện trường máy phát
tia X công nghiệp loại tương tự như kiểu Trung Quốc và Nhật Bản đang chế
tạo.
Thiết bị này gồm đầu phát tia X và khối điều khiển. Đầu phát tia X bao gồm
ống phát tia, biến thế cao áp đặt trong một hình trụ kín bằng nhôm chứa đầy
khí SF6 đưới áp suất khoảng 5 at, có quạt và bộ tản nhiệt làm nguội ống phát.
Khối điều khiể

n có cấu trúc hộp, bên trong có các bản mạch điện tử, các linh
kiện điện tử công suất, trên mặt hộp có các phím vận hành, chuyển mạch và
các đèn chỉ thị.
Khối điều khiển sử dụng cầu chỉnh lưu silic điều khiển tín hiệu pha. Thế
chỉnh lưu được làm bằng thành thế một chiều nhờ mạch lọc LC. Thế DC này
nuôi máy phát xung đơn cực công xuấ
t có tần số thay đổi được bằng mạch
tích thoát trên linh kiện silic. Xung này được gửi đến biến thế xung cao thế.
Việc thay đổi tự động tần số xung đơn cực làm ổn định dòng phát tia X.
Chúng tôi đã hoàn thành thiết kế và chế tạo thiết bị phát tia X công nghiệp.
Thiết bị gồm khối điều khiển (phần cứng - thiết kế, chế tạo các bản mạch điện
tử: bản CPU trên mạch vi điều khiển, bản mạch điều khiển thế, bản mạch điều
khiển dòng, bản mạch ghép nối vào /ra. Phần mềm - đã viết tất cả các chương
trình điều hành cần thiết); đã thiết kế chế tạo bộ đầu phát tia X).
Sau khi lắp đặt chúng tôi đã tiến hành đánh giá các thông số cơ bản của thiết
b
ị ( cao thế ra cực đại 200 kV với sai số ±2%, dòng ra 5mA).
Chúng tôi cũng sử dụng thành công thiết bị để chụp ảnh các mối hàn hồ
quang trong công nghiệp.










2

Abstract
The main purposes of the project are the supporting to design and
construction of the Portable Industrial X-Ray Equipment; with the accuracy
±2% of Output High Voltage 200 kV and Tube current 5 mA, base on import
of X-ray generator tube and H.V.transformer
The Equipment is composed of control unit, X-ray generator, and power
cable, connection cable.
X-ray generator is assembling construction X-ray tube, H.V.transformer
together with gas insulation (SF6) are sealed up in aluminum bucked cabinet,
fan and heat-sink are mounted in the end of X-ray generator as cooling, SF6 is
a gas electrical performance to H.V. Alarm lamp is used to warn,
flashing,show generating X-ray.
Control unit is box construction. Four printed circuit boards (PCB) and
electronic device are mounted in it. All operating buttons switches and
displays are equipped on the panel.
The control unit adopts silicon-controlled signal-phase bridge
rectifier.Rectified voltage changes into smoothing D.C.voltage through LC
filter loop, which changes into unidirectional pulse with changeable
frequency through silicon-controlled carrier loop, sent to H.V.pulse
transformer as supply of generator. Ma stabilization unit can rise or reduce
with filament voltage of tube. Change the frequency of unidirectional pulse to
make tube current stable. Kv adjustment unit can adjust continuously to meet
the request of the different material.
We have completed to design and construct the Portable Industrial X-Ray
Equipment. The Equipment is composed of control unit ( Hardware- CPU

board, PC Board for H.V. control, PCBoard for tube current stable, Interface
Board for all operating buttons, time setting, displays and Software- program)
and head of X-ray generator.
We have tested the electronic parameters of all test points and the main
parameters of equipment
(the accuracy ±2% of Output High Voltage 200 kV
and Tube current 5 mA).
We also have successful used the Portable Industrial X-Ray Equipment to
evaluate the welds in industry.






3


Các nội dung chính của báo cáo

Phần I- Mở đầu

Đặt vấn đề xuất xứ đề tài
Cho đến nay máy chụp X quang công nghiệp chưa có cơ sở nghiên cứu và
công ty nào trong nước, hoặc công ty ngoại quốc nào ở trên lãnh thổ Việt
Nam nghiên cứu, chế tạo.
Hiện nay tại Việt Nam sử dụng khoảng hai trăm máy chụp X quang công
nghiệp của hai thế hệ. Tuy nhiên do thiếu kinh nghiệm trong khâu chuyển
giao công ngh
ệ cũng như khả năng tự bảo dưỡng và sửa chữa của các cơ sở,

phần nửa thiết bị bị hỏng vì khâu sửa chữa, bảo dưỡng kém, thiếu sự trợ giúp
về công nghệ của hãng chế tạo. Nếu sửa chữa qua hãng giá thành tương
đương với giá mua máy mới. Hiện tại ở các máy hỏng, đèn phát tia X còn có
khả năng sử dụng.
Nhu cầu sử
dụng các máy chụp X quang công nghiệp phát triển mạnh. Cần
có một cơ sở có khả năng chế tạo và bảo dưỡng máy chụp X quang công
nghiệp tại Việt nam đó là mục đích của đề tài này.

Mục tiêu đề tài
Mục tiêu trước mắt hoàn thành việc thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy chụp X
quang công nghiệp với cao áp 200KV, dòng 5mA.
Mục tiêu lâu dài là xây dựng cơ sở nghiên cứu và chế tạ
o chụp X quang công
nghiệp. Đáp ứng cung cấp thiết bị cho các trung tâm kiểm tra không phá huỷ,
trong đó có máy chụp X quang công nghiệp. Tăng cường khả năng bảo
dưỡng, sửa chữa các thiết bị X quang công nghiêp.

Những nội dung nghiên cứu chính ( theo hợp đồng nghiên cứu)
Nội dung 1: Khảo sát ba thế hệ máy chụp X quang công nghiệp
- Nghiên cứu công nghệ chế tạo các máy chụp X quang công nghiệp thế hệ
cũ.
- Nghiên cứu công ngh
ệ chế tạo các máy chụp X quang công nghiệp thế hệ
mới.
- Nghiên cứu công nghệ chế tạo các máy chụp X quang công nghiệp thế hệ
trung gian đã và đang được chế tạo bởi Nhật bản và Trung Quốc.
Trên cơ sở kết quả trên phân tích đánh giá ưu nhược điểm từng loại, xét khả
năng nội địa hoá, các nhu cầu công nghệ chụp ảnh Việt nam, xây dựng một
cấ

u hình tối ưu, khả thi để chế tạo một máy chụp X quang công nghiệp.
Nội dung 2: Thiết kế chi tiết một máy chụp X quang công nghiệp theo
hướng khả thi nhất.
- Thiết kế chi tiết khối điều khiển.

4
- Thiết kế chi tiết bộ đầu phát
Nội dung 3: Chế tạo một máy chụp X quang công nghiệp với các chức năng
cơ bản nhất đáp ứng được yêu cầu của phép chụp ảnh công nghiệp, gồm các
công việc sau
- Chế tạo khối đầu phát.
- Chế tạo khối điều khiển trung tâm.
- Chế tạo khối ổn thế, ổn dòng công suất cao.
- Chế tạo kh
ối ghép nối trung gian để đo đạc, điều khiển và chỉ thị các thông
số của thiết bị.
Ghép nối tổng thể các bộ phận của thiết bị, đo đạc điều chỉnh thiết bị.
Nội dung 4: Thử nghiệm thiết bị gồm các bước sau:
- Thử nghiệm đánh giá thông số thiết bị tại phòng thí nghiệm.
- Thử nghiệm ứng d
ụng máy chụp X quang công nghiệp tại hiện trường.
Đánh giá các ưu, nhược điểm của thiết bị thử nghiệm được chế tạo, đưa ra
các giải pháp tăng cường chất lượng thiết bị , chuẩn bị cơ sở cho dự án sản
xuất thử.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, thời gian thực hiện
Thực chất đây là hoạ
t động chuyển giao công nghệ, nội địa hóa máy chụp X
quang công nghiệp, so với quốc tế không mới nhưng ở Việt nam là sản phẩm
mới, chưa ai nghiên cứu chế tạo.

Đề tài có ý nghĩa thực tiễn đáp ứng nhu cầu thị trường rất lớn về thiết bị chụp
ảnh X quang trong công nghiệp đóng tàu thủy, công nghệ khai thác đầu
khí, Đào tạo được nhóm cán bộ của Viện KH&KTHN v
ề lĩnh vực chế tạo,
bảo dưỡng, sửa chữa các máy chụp X quang công nghiệp; Nội địa hoá và tăng
khả năng đáp ứng yêu cầu của xã hội.
Thời gian thực hiện: Hai năm 2008-2009

Đơn vị thực hiện
Cơ quan chủ quản: Viện Năng lượng Nguyên tử Việt nam
Cơ quan chủ trì: Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân

Nguồn kinh phí và m
ức kinh phí được cấp: 450 triệu từ ngân sách sự
nghiệp khoa học










5


Phần II- LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

II.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài và trong nước có liên quan trực
tiếp đến nội dung nghiên cứu của đề tài

II.1.1. Ngoài nước
Máy phát tia X và ứng dụng nó vào nghiên cứu và đời sống đã có từ năm
1896, tuy nhiên hoàn thiện các máy phát tia X và các lĩnh vực ứng dụng nó
được phát triển không ngừng. Cho đến nay nhiều kỹ thuật vẫn được nghiên
cứu phát triển, nhiều công nghệ đã được thương mại hóa như
máy chụp X
quang y tế (các máy chụp phim phẳng, máy chụp cắt lớp); máy chụp X quang
công nghiệp và các máy phân tích huỳnh quang, nhiễu xạ tia X. Đối tượng
của đề tài này là chế tạo máy chụp X quang công nghiệp, về nguyên tắc
không khác máy chụp X quang y tế và các máy phân tích huỳnh quang, nhiễu
xạ tia X, tuy nhiên nó có các thông số kỹ thuật rất khác nhau và các yêu cầu
ổn định khác nhau.
Cho đến nay các máy X quang công nghiệp có thể chia ra hai thế hệ
Thế hệ cũ: Biến thế cao thế bằng lõi s
ắt từ, nâng thế từ nguồn điện 50 Hz,
cách điện bằng đầu, làm nguội bằng nước, cấu trúc cồng kềnh, không có bộ
CPU thông minh, không có phần mềm. Tuy nhiên thiết bị bền, dễ bảo dưỡng.
Thế hệ mới: Biến thế cao thế bằng lõi ferit, kết hợp các mạch nhân thế nâng
thế từ nguồn điện cao tần khoảng 20 kHz, cách điện bằng khí, làm nguội bằ
ng
quạt, cấu trúc gọn nhẹ, có bộ CPU thông minh, có phần mềm điều khiển, bảo
vệ. Tuy nhiên khó bảo dưỡng vì không có trợ giúp của hãng chế tạo.
Việc phân chia các thế hệ như trên cũng chỉ là tương đối, ngoài các thế hệ
theo phân chia ở trên còn có
một dòng máy được sản xuất bởi các nước đi sau
như Nhật Bản, Trung Quốc: Dòng máy này có cấu trúc phần cứng thừa hưởng
của thế hệ cũ, nhưng có những cải tiến như sử dụng biến thế lõi Ferit, làm mát

bằng khí, có sử dụng các phần mềm điều khiển và bảo vệ đơn giản.
Trên thế giới máy chụp X quang công nghiệp đã thương mại hóa b
ởi nhiều
hãng chế tạo nổi tiếng, với giá thành xuất xưởng từ 20.000USD đến 50.000
USD. Riêng các máy từ Trung Quốc có giá khoảng 10.000USD đến 15.000
USD.

II.1.2. Trong nước
Tình hình hiện tại ở Việt nam: Cho đến nay máy chụp X quang công nghiệp
chưa có cơ sở nghiên cứu và công ty nào trong nước, hoặc công ty ngoại quốc
nào ở trên lãnh thổ Việt nam nghiên cứu, chế tạo.

6
Hiện nay tại Việt nam sử dụng cỡ hai trăm máy chụp X quang công nghiệp
của hai thế hệ. Tuy nhiên do thiếu nghiêm túc trong khâu chuyển giao công
nghệ cũng như khả năng tự bảo dưỡng và sửa chữa của các cơ sở, phần nửa số
thiết bị bị hỏng vì khâu sửa chữa, bảo dưỡng kém, thiếu sự trợ giúp về công
nghệ của hãng chế tạo. Nếu sửa ch
ữa qua hãng giá thành tương đương với giá
mua máy mới. Hiện tại ở các máy hỏng, đèn phát tia X còn có khả năng sử
dụng.
Nhu cầu sử dụng các máy chụp X quang công nghiệp phát triển mạnh. Cần
có một cơ sở có khả năng chế tạo và bảo dưỡng máy chụp X quang công
nghiệp tại Việt nam đó là mục đích của đề tài này.

II.2. Tổng quan máy chụp X quang công nghiệp

II.2.1. Máy chụp X quang thế hệ c
ũ

II.2.1.1. Khái quát

Thế hệ cũ của máy phát tia X được đánh dấu bằng việc phát minh ra đèn phát
tia X và máy biến thế thông thường sử dụng lõi biến thế sắt từ, dây emay và
vật liệu cách điện thông thường.
Chính vì vậy máy phát tia X thế hệ cũ rất to, cồng kềnh và nặng. Nó được sử
dụng chủ yếu trong y tế, tại các bệnh viện máy phát tia X được lắp cố định,
được sử dụng ch
ụp ảnh X quang cho người. Máy phát tia X thế hệ cũ được
chế tạo nửa đầu thế kỷ 20, đặc biệt phát triển trong chiến tranh thế giới thư 2.
Tuy máy phát tia X thế hệ cũ còn nhiều yếu điểm như quá cồng kềnh và khả
năng xuyên tia kém, song nó cũng đáp ứng được các yêu cầu trong việc chuẩn
đoán chức năng hình ảnh và được lắp đặt rộng rãi trong các bệnh viện l
ớn.

II.2.1.2. Nguyên lý cơ bản máy phát tia X thế hệ cũ
Máy phát tia X thế hệ cũ có cấu tạo rất đơn giản, áp dụng công nghệ chế tạo
rất thô sơ và đây không phải là đối tượng nghiên cứu kỹ của đề tài, chính vì
vậy chúng tôi chỉ trình bày sơ lược.
Máy phát tia X thế hệ cũ bao gồm các khối cơ bản : Khối 1 là máy biến thế
có thể đưa điện áp hạ th
ế (100V-220V tần số 50Hz-60Hz) lên điện áp từ vài
chục đến vài trăm kV để cung cấp cho đèn phát tia X, khối 2 là máy biến thế
cung cấp điện áp cho sợi đốt đèn phát tia X, khối 3 là đèn phát tia X và khối 4
các thiết bị bảo vệ.

Biến thế cao thế gồm hai cuộn dây, cuộn vào sơ cấp có thể thay đổi được,
cuộn ra thứ cấp cố định là lối ra cao áp cung cấp cho đèn phát tia X. Để thay
đổi cao áp cấp cho đèn phát người ta thay đổi số vòng dây cuộn sơ cấp. Lõi
biến thế là thép sắt từ chất lượng cao có độ từ thẩm trung bình nên đòi hỏi

kích thước lớn, rất nặng.
Khối điều khiển dòng s
ợi đốt

7
Để thay đổi suất liều phóng xạ và năng lượng tia X phát ra từ đèn cho các
mục đích khác nhau ngoài việc thay đổi cao áp đưa vào Anot đèn phát, người
ta còn thay đổi cường độ dòng đốt bằng cách thay đổi thế đốt của đèn phát
(dùng biến thế nhỏ riêng biệt cho dây đốt).
Đèn phát tia X là đèn điện tử vỏ thuỷ tinh chịu nhiệt, cách điện tốt. Anot chế
tạo bằng Vonfram nối ra ngoài bằng m
ột thanh dẫn nhiệt mục đích toả nhiệt
cho đèn. Để làm nguội, người ta dùng ống kim loại quấn quanh thanh dẫn
nhiệt và cho dòng nước lạnh chảy qua tải nhiệt ra ngoài và dẫn vào dàn toả
nhiệt có quạt. Do công nghệ và vật liệu cách điện kém nên kích thước của đèn
cũng khá lớn.
Sơ đồ khối của thiết bị như hình 2.1





Khối điều khiển

Đầu phát tia X
Hình 2.1 Sơ đồ khối thiết bị phát tia X thế hệ cũ

Khối điều khiển (Bàn điều khiển)
Bàn điều khiển gồm: Nguồn điện, biến thế trung thế tự ngẫu, biến áp cao thế,
biến áp điều khiển dòng đốt đèn phát, các rơle bảo vệ, các đồng hồ báo dòng,

cao áp, đồng hồ thời gian, các núm chức năng điề
u khiển và các đèn chỉ thị.
- Nguồn điện: Lấy từ nguồn điện lưới 110V-220V tần số 50Hz-60Hz được
đưa vào biến thế và cấp điện cho toàn bộ máy hoạt đông thông qua cầu chì
tổng, cầu chì tự động, khởi động từ nhiệm vụ cắt /đóng nguồn khi có tín hiệu
điều khiển.
- Biến thế trung thế tự ngẫu: Từ đ
iện áp lưới, bằng quay con trượt trên biến
thế tự ngẫu biến thành điện áp thay đổi được từ 0V đến cỡ 1000V cung cấp
cho biến thế cao áp.
- Đồng hồ đo cao áp: Để đo điện áp cao thế trong ống phóng người ta đo gián
tiếp điện áp lối ra của biến thế tự ngẫu trung gian và nhân hệ số biến đổi của
biến thế cao thế.
- Bi
ến thế cấp dòng cho sợi đốt đèn phát tia: Cường độ chùm tia X phụ thuộc
dòng điện tử được gia tốc trong điện trường Anot và Catot của đèn. Dòng
điện tử này lớn hay bé tuỳ thuộc mật độ đám mây điện tử được tạo ra ở katot,
tức là phụ thuộc dòng trên sợi đốt. Do đó biến thế sợi đốt điều khiển cường độ

tia X.
- Đồng hồ đo dòng phát tia là đo dòng điện tử đi từ Catot đến Anot
- Bộ đếm đặt thời gian phát tia: Một đồng hộ cơ được gắn vào bàn điều khiển,
trong mỗi lần phát tia người ta xoay kim đồng hồ đến một giá trị thời gian nào
đó và đồng hồ sẽ đếm ngược trong quá trình phát tia, khi đến 0 (hết thời gian)
tạo ra tín hiệu điều khiển cắt khở
i động từ cấp điện cho các biến thế. Máy

8
chuyển sang trạng thái dừng, các phần khác của thiết bị vẫn lầm việc để làm
mát thiết bị.

- Các phím chức năng, các đèn chỉ thị: Trên bàn điều khiển còn có các đèn chỉ
thị (đèn báo có nguồn vào, đèn báo đang phát tia) các phím điều khiển (khởi
động, dừng, dừng khẩn cấp, khoá an toàn).
Đầu phát tia X
Đầu phát tia X gồm: Biến thế cao thế, đèn phát tia, dầu cách điện, bộ phận
toả nhiệt, bộ phận cản tia tán xạ ngược, các rơle bảo vệ.
- Biến thế cao th
ế nằm trọn trong đầu phát, gồm 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
được cách nhau bằng vật liệu cách điện tốt. Cuộn sơ cấp nhận điện áp từ biến
thế trung thế và cuồn thứ cấp cung cấp điện cao áp cho ống phát tia X.
- Dầu cao thế: Để tăng khả năng cách điện và chống tia lửa điện người ta đặt
biến th
ế trong hộp dầu cao thế. Đầu cao thế phải được làm khô hoàn toàn và
loại bỏ các bọt khí lẫn trong dầu. Khi nạp dầu cho biến thế phải làm khô dầu
bằng công nghệ đặc biệt và nạp dầu trong môi trường khô tuyệt đối và trong
chân không, sau khi nạp xong dầu vẫn phải hút chân không trong nhiều ngày
để loại bỏ hoàn toàn các bọt khí còn lại.
- Rơle bảo vệ quá áp lực: Khi máy hoạt động, biến thế và đèn phát tia nóng
lên, đầu bi
ến thế ngoài làm nhiệm vụ cách điện còn làm nhiệm vụ tải nhiệt ra
vỏ làm nguội biến thế. Thể tích của dầu tăng lên gây áp lực lớn trong ống
phóng dễ gây nổ và hỏng đèn. Để bảo vệ ống phóng người ta lắp vào vỏ ống
phóng một rơle áp lực. Rơle áp lực sẽ đóng khi quá áp và gửi tín hiệu điều
khiển để khởi động từ
cắt điện.
- Rơle quá nhiệt biến thế: Để bảo vệ biến thế quá nóng khi làm việc quá lâu,
quá công suất, hoặc sự toả nhiệt không đảm bảo, người ta gắn một rơle nhiệt
vào lõi biến thế. Rơle này sẽ đóng khi biến thế quá nhiệt, tín hiệu gửi về khởi
động từ làm ngắt điện, khi máy nguội Rơle quay về trạng thái cho phép máy

hoạt đông tr
ở lại.
- Đèn phát tia X: Toàn bộ đèn phát tia X nằm gọn trong ống phóng và gắn
chặt với vỏ ống. Cửa phát tia hướng ra ngoài thông qua cửa ống phóng. Cửa
ống phóng làm từ vật liệu nhẹ như Plastics hay nhôm mỏng giúp cho tia X đi
qua dễ dàng.
- Hệ thống toả nhiệt cho đèn phát tia X: Khi đèn phát hoạt động, 90% năng
lượng của nguồn điện sinh nhiệt gây nóng Anot của đèn, để toả nhiệt người ta
gắn vào Anot đèn phát thanh dẫn nhiệt tốt có khả năng chịu nhiệt. Thanh dẫn
nhiệt này được kéo dài từ Anot ra ngoài vỏ đèn và được gắn với bộ tản nhiệt.
- Bộ tản nhiệt của đèn là những cánh tản nhiệt nằm trọn vẹn trong ống phóng
và truyền nhiệt ra ngoài vỏ thông qua dầu biến thế. Về sau người ta gắn vào
tấm tản nhiệt đường ống kim loại hình xo
ắn ruột gà và đường ống này được
dẫn ra ngoài. Để làm nguội nhanh chóng người ta dùng bơm nhỏ bơm nước
vào đường ống để tải nhiệt ra ngoài. Việc toả nhiệt bằng nước tuy cồng kềnh
nhưng người ta nối bơm vào dàn ống toả nhiệt bằng đường ống mềm nên
cũng đảm bảo cho máy di chuyển linh hoạt.

9
- Hệ thống toả nhiệt bằng nước làm cho máy hoạt động tốt và hiệu quả phát
tia cao, máy có thể phát tia liên tục trong thời gian dài
.
- Rơle bảo vệ quá nhiệt: Để bảo vệ đèn phát tia người ta gắn một rơle nhiệt
vào cánh tản nhiệt của đèn, khi quá nhiệt phát tín hiệu để khởi động từ cắt
điện, khi nhiệt độ hạ thấp rơle này lại cho phép đóng điện cho máy.
- Hệ thống bảo vệ phóng xạ ngược hướng: Để chặn tia phóng xạ ngược hướng
phát, làm giảm suấ
t liều cho người vận hành thiết bị, người ta lót một lớp chì
xung quanh thành ống trong đoạn đặt đèn phát tia chỉ để lại một lỗ nhỏ theo

hướng phát. Biện pháp này làm giảm suất liều ngược hướng chỉ còn nhỏ hơn
100 µSv/h khi đèn hoạt động ở cao áp và dòng cao nhất.
- Đèn cảnh báo phóng xạ: Khi máy bắt đầu có cao áp, một rơle trên bàn điều
khiển đóng mở liên tụ
c làm đèn cảnh báo nhấp nháy.

II.2.2. Máy chụp ảnh X quang công nghiệp thế hệ mới
Phần này sẽ đi sâu trình bày cấu trúc chung của các máy chụp X-quang công
nghiệp thế hệ mới và nêu một vài thiết bị điển hình của các hãng chế tạo nổi
tiếng trên thế giới.
Thiết bị chụp X quang công nghiệp thế hệ mới có cấu hình như hình 2.2,
gồm có hai phần chính: Đầu phát tia X và khối điều khiển.

Hình 2.2 Sơ đồ khối thiết bị phát tia X thế hệ mới
Ảnh một thiết bị phát tia X thế hệ mới trên hình 2.3
Đầu phát tia X: Là thiết bị công nghệ cao phát ra tia X ổn định vùng năng
lượng (từ 100 KeV đến 400 KeV), cường độ hàng chục mA đáp ứng với bài
Tia
X
AC 220 v
Điện công suất
Biến thế
cao áp
Đầu phát
SF6
Biến đổi
AC-DC
Điều khiển
Thế
Điều khiển
Dßng
Điều khiển
trung tâm
Bàn phím
và chỉ thị
Điều khiển
từ xa
Katot
Bi
a
-An

ot
Quạt
Tản nhiệt

10
toán chụp ảnh khuyết tật trong công nghiệp ví dụ như chụp ảnh các mối hàn
kim loại;
Khối điều khiển: Là một khối điều khiển điện tử, trung tâm là một SBC
(Single Board Computer) trên Microprocessor tiếp nhận thông tin điều khiển
từ người vận hành, từ các sensor cảnh báo quá dòng, quá thế, quá nhiệt, áp
xuất điều khiển vận hành của toàn thiết bị, cung cấp điện thế
và dòng công
suất cho đầu phát tia X.


Hình 2.3 Ảnh của thiết bị phát tia X thế hệ mới

II.2.2.1 Đầu phát tia X
Gồm hai phần chức năng chính: Khối tạo cao thế gia tốc và điện áp đốt cho
ống phóng; Ống gia tốc điện tử và bia hãm để phát tia X; Hai bộ phận chức
năng này được đặt trong ống nhôm hình trụ kín chứa khí cách điện SF6 áp
suất khoảng 5 at, phần tản nhiệt và quạt và các Sensor bảo vệ
nhiệt độ, áp suất
Khối tạo cao thế và điện áp đốt cho ống phát
Có hai loại cao áp cung cấp thế gia tốc cho ống phóng, loại xung AC và loại
DC.
Loại xung AC: Dùng biến thế xung trên xuyến Ferit tăng thế trực tiếp từ đầu
vào xung tần số cực đại 20 KHz, biên độ cực đại 400V, công suất khoảng
400 watt thành xung cao thế tần số cực đại 20 KHz, biên độ cực đại 400 KV,
dòng vùng 10mA đáp trực tiế

p lên Katot của đèn phát tia X. Đồng thời từ lối
ra của biến thế này có trích phần điện áp cần thiết để đốt Katot của ống phóng
tạo ra nguồn điện tử, thế đốt này nằm trên nền cao thế gia tốc điện tử. Trong

11
chu kỳ âm của cao thế (phía Catot), các điện tử được bật ra khỏi Catot và
được gia tốc thẳng trên cao áp khoảng 300KV.
Loại cao áp DC: Dùng biến thế xung trên xuyến Ferit tăng thế từ đầu vào,
xung tần số khoảng 20 KHz, biên độ khoảng 300V công suất khoảng 400 watt
thành xung cao thế tần số khoảng 20 KHz biên độ khoảng vài chục KV, đồng
thời trích thế từ biến thế để đốt Katot ống phóng (lưu ý thế đốt trên nền cao áp
DC). Từ điện áp xung ra của biến thế này được chỉnh lưu và nhân thế đến cao
thế DC khoảng 300 KV bằng các diot chỉnh lưu và các tụ lọc cao áp. Cao thế
này liên tục gia tốc điện tử từ Katot ống phóng. Cấu trúc kiểu này có phức tạp
hơn cấu trúc gia tốc cao thế AC nhưng có nhiều tiện lợi hơn trong việc chế
tạo cách điện cao thế và dòng gia tốc liên tục hơn.
Ống phát tia X
Thực chất là ống gia tốc điện tử thẳng, ống phát tia X có thể bằng thuỷ tinh
hay bằng gốm chân không cao, nhờ hệ đốt Catot phát ra đám mây điện tử,
dưới tác dụng của cao áp gia tốc, đám mây điện tử được bứt ra khỏi Catot và
được tăng tốc, đến năng lượng khoảng 300 KV và bị bia chặn lại và phát bức
xạ hãm đó là tia X. Bia chính là Anot của ống phát tia X th
ường làm bằng
Wonfram và được nối với đất và các tấm tỏa nhiệt có khả năng tiếp cận ra
ngoài không khí.
Các bộ phận phụ
- Đầu đo áp suất: gồm sensor áp suất khi SF6 và bộ chỉ thị;
- Rơle áp suất: Rơle áp suất này sẽ phát tín hiệu ngắt khi áp suất khí trong
ống gia tốc thấp hơn một gíá trị danh định;
- Rơle nhiệt tại hai vùng trong ống gia tốc: Vùng biến thế cao th

ế giá trị ngắt
khoảng 60
o
C, vùng bia phát tia X giá trị ngắt khoảng 110
o
C;
- Kênh lấy tia X có ống dẫn, cửa sổ Berili và màng lọc,
- Gần bộ tản nhiệt (phía ngoài) có hệ thống quạt gió làm nguội;
- Đầu phát tia X có hệ khung bảo vệ và vận chuyển.

II.2.2.2. Khối điều khiển
Gồm khối điện tử điều khiển, mạch công suất, mạch nguồn thấp áp và ghép
nối ngoại vi đặt trong hộp, trên mặt hộp phía trước và sau có hệ thống chỉ
thị,
hệ bàn phím điều khiển và các connector liên hệ với đầu phát tia X, nguồn
điện nuôi và bộ điều khiển từ xa. Trên hình 2.4 là ảnh của mặt trước và sau
của khối điều khiển máy phát X quang của hãng GE. Phía mặt máy là màn
hình, dèn chỉ thị, bàn phím lập trình, các phím điều khiển và chuyển mạch;
Mặt sau máy là các ổ cắm liên kết.
Khối điện tử điều khiển
Sơ
đồ khối của khối điện tử điều khiển trình bày trên hình 2.5.Gồm các bộ
phận chính sau đây: Khối điều khiển trung tâm (CPU trên SBC) có cấu trúc
như một máy tính hoàn chỉnh có Microprocessor, bộ nhớ ROM và RAM, I/O
vào ra nối tiếp và song song, có màn hình và bàn phím, có thể lập trình cho
các hoạt đông của toàn thể thiết bị; Khối điều khiển thế tạo ra chuổi xung điều

12
khiển thời gian đóng mở cầu chỉnh lưu trên các Thyristor để tạo ra nguồn thế
DC thay đổi được và có khả năng cung cấp dòng lớn, mạch này cung cấp thế

gia tốc ổn định cho ống phát tia X; khối điều khiển dòng tạo ra chuổi xung
điều khiển tần số và độ rộng xung thế công xuất cung cấp cho biến thế cao áp
ống phóng tia X; Bộ công suât biến đổi AC-DC-AC-DC công xuất cung cấp
cho biế
n thế cao thế; Bộ tạo các nguồn thấp áp nuôi toàn bộ hệ thống.



Hình 2.4 Ảnh mặt trước và sau của khối điều khiển máy phát X của hãng GE

Sau đây xin trình bày chi tiết các khối kể trên.
Khối CPU
Thông thường đây là SBC hoàn chỉnh (xem hình 2.6 ) Gồm vi mạch vi xử lý
(Microprocessor) hoặc vi điều khiển (Microcontroller), bộ nhớ chương trình
ROM, bộ nhớ số liệu RAM, dung lượng tuỳ yêu cầu cụ thể, BUS song song
tín hiệu ra điều khiển, BUS song song tín hiệu vào từ các trạng thái và điều

13
khiển từ ngoại vi, ghép nối bàn phím để lập trình, ghi và gọi chương trình, số
liệu với bộ nhớ, in kết quả và có khả năng kết nối với các thiết bị ngoại vi mở
rộng như màn hình , BUS nối tiếp để đưa số liệu ra chỉ thị, bộ phát nhịp, bộ
kiểm soát hoạt động hệ thống Khối CPU hoạt động như sau: Khi chuyển
mạch
điện cung cấp vào vị trí “ON” cung cấp các nguồn điện thấp áp cần
thiết cho các bản mạch, mạch vi điều khiển bắt đầu hoạt động nhờ máy phát
nhịp thạch anh và hệ thống CPU nhờ tín hiệu “ Reset” từ mạch kiểm soát hệ
thống Max813 đưa hệ thống vào trạng thái xuất phát, sẳn sàng nhận lệnh;

Hình 2.5 Sơ đồ khối bộ
điều khiển
CPU sẽ gọi các chương trình con trong các bộ nhớ ROM và các tham số trong
bộ nhớ RAM để thực thi các chức năng của thiết bị phát tia X.












Hình 2.6 Sơ đồ khối CPU
Chỉ thị LCD
lLLLCD
Đèn trạng thái
Ghi đệm
Máy in
Đ/K

dòn
g
Đ/K
thế
AC
DC
AC
Ghi
đ
ệm

Nhớ ROM
Nhớ RAM
Vi mạch trung tâm
Phát nhịp
Vi mạch
kiể
m
soát
Ghi đệm
Phím khởi động,dừng
Bàn phím
AC 220 v Điện công suất
Biến đổi
AC-DC
Điều khiển
Thế
Điều khiển
Dßng
Điều khiển

trung tâm
Bàn phím
và chỉ thị
Điều khiển
từ xa
Đ
Â
U



P
H
A
T

14
Nếu các lối vào về các trạng thái ngoại vi (bộ điều khiển thế, bộ điều khiển
dòng, nhiệt độ, áp suất bình thường thì CPU phát tín hiệu sẳn sàng chiếu bằng
đèn chỉ thị “ Ready”; trong trạng thái này người vận hành có thể cho máy phát
tia x hoặc các hoạt động lập trình, gọi, điều chỉnh, ghi chương trình, số liệu.
Sau khi người vận hành lập các thông số như điện áp chiếu, dòng chiế
u và
thời gian chiếu hoặc gọi các thông số này từ một chương trình chiếu đã lập
trước trong bộ nhớ ra thì quá trình chiếu được bắt đầu bằng cách ấn bằng tay
trực tiếp phím “ON” trên mặt máy hoặc từ bộ điều khiển từ xa. Thiết bị phát
tín hiệu cảnh báo bằng loa và đèn KV sáng, sau một khoảng chậm tuỳ chọn
máy sẽ phát tia X đồng thời đèn chỉ thị
dòng mA sáng và đèn cảnh báo có
nguồn tia X nhấp nháy, bộ đếm thời gian chạy ngược từ giá trị đặt. Thiết bị sẽ

dừng phát tia X bằng cách ấn phím “Stop” trực tiếp trên máy hoặc từ phím
điều khiển từ xa (dừng tức thì) hoặc khi bộ đếm thời gian về không. Có thể
lập trình chế độ luyện ống phóng, chế độ luân phiên chiếu và nghỉ. Trong quá
trình chiếu thiết bị luôn luôn kiểm tra các trạng thái ho
ạt động bình thường
của máy, nếu có sự cố máy sẽ dừng phát tia x ngay lập tức.
Khối bàn phím, chỉ thị
Đây là hệ thống giao diện giửa thiết bị và người vận hành. Hệ bàn phím và
các nút bấm riêng rẽ để lập trình và đưa các lệnh vào thiết bị; hệ chỉ thị gồm
màn hình tinh thể lỏng và các đèn cảnh báo. Sơ đồ khối hình 2.7, gồm khối
điều khiển quét bàn phím và
điều khiển đồng bộ ra màn hình tinh thể lỏng.
Bộ điều khiển quét bàn phím hoạt động như sau
Các phím Khởi động và dừng vào trực tiếp không qua khối quét. Để lấy
thông tin từ bàn phím khối điều khiển tuần hoàn phát 4 xung quét lệch nhau
để quét 4 hàng của bàn phím; trạng thái bàn phím từng nhịp một đưa trạng
thái của 8 cột của hàng tương ứng vào thanh ghi đệm, CPU nhờ giải mã mà
nhận biết

Hình 2.7 Sơ đồ khối bộ quét bàn phím và chỉ thị
Ch
ỉ thị
LCD
Đèn trạng thái
Điều khiển chỉ thị
Điều khiển bàn phím
Phím khởi động,dừng
Bàn phím
BUS chung CPU

15
phím nào được ấn trong số 32 núm của bàn phím. Mỗi một núm bàn phím
tương ứng với một con số hoặc một chức năng.
Hoạt động bộ điều khiển chỉ thị: Số liệu đưa ra chỉ thị được mã hóa dạng số 4
bit. Các chỉ thị trực tiếp trên đèn được ghi vào các Triger nhớ tương ứng để
điều khiến ON/OFF của đèn; số liệu chỉ
thị trên màn hình tinh thể lỏng được
mã hóa thành từ 4 bít và cứ một nhịp xung phát ra từ khối điều khiển thì một
từ 4 bít được gửi vào bộ chỉ thị và tùy theo tín hiệu đồng bộ ngang và dọc mà
ghi vào điểm chỉ thị tương ứng trên màn hình. Ngoài ra để tăng cường độ
sáng của màn hình tinh thể lỏng còn bổ sung phần chiếu sáng nền.
Khối điều khiển thế
Chức n
ăng khối này đặt cao thế và ổn định giá trị cao thế, sơ đồ khối trên
hình 2.8. Cấu trúc có các phần chính sau:
Bộ đặt giá trị cao thế (có thể bằng phần cứng cũng có thể bằng phần mềm)

đặt thế điều khiển; bộ biến đổi F-V; bộ cộng tương tự; các mạch so sánh; bộ
chọn pha mở các thiristor chỉnh lưu; mạch vi sai; mạch tích phân và bộ phát
xung điề
u khiển cho bộ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ trên thyristor công suất.
Bộ này hoạt động như sau: Khi đặt một giá trị thế Vo ứng với thế cao áp trên
ống phóng tia X giá trị KVo; nếu giá trị lối ra của bộ tổng tương tự còn nhỏ
hơn giá trị đặt Vo thì qua mạch so sánh gửi tín hiệu về CPU báo cho CPU
tăng tần số phát, tần số này được bộ biến đổi F-V biến thành thế, tần số
tăng
nên mức thế này tăng và đến khi thế ra của bộ tổng bằng giá trị Vo CPU giử
nguyên tần số đó và ngược lại nếu giá trị này lớn quá thì CPU giảm tần số.
Giá trị thế này được so sánh với giá trị thực DC trên lối ra bộ chỉnh lưu bằng
bộ vi sai; lối ra bộ vi sai được tích phân để tránh các tín hiệu nhiễu có biên độ

Hình 2.8 Sơ đồ khối bộ điều khiển thế
Đến bộ điều khiển trung tâm (CPU)
Bộ
biến đổi
F→ V
AC
Chọn pha mở
Mạch so sánh
Thisistor chỉnh
lưu
V
Đến khối cao thế công suất
AC-DC-AC

Phát xung Đ/K
Thisistor chỉnh lưu
Mạch tổng
Mạch
tích
phân
Mạch
vi sai
Đặt cao thế

16
cao nhưng độ rộng nhỏ (tần số cao); độ lớn của thế này quyết định thời gian
mở (độ rộng xung điều khiển) vì độ rộng xung điều khiển quyết định giá trị
thế một chiều sau chỉnh lưu; còn pha mở (thời điểm mở) hai thiristor do bộ so
sánh chọn pha quyết định.

Nếu do một lý do nào đó mà điện áp DC trên lối ra chỉnh l
ưu quá lớn thì một
mạch so sánh khác báo cho CPU biết để xử lý sự cố.
Trên đây là trình bày nguyên lý, trong thực tế để tránh các can nhiễu vì đây là
hệ phát xung tần số khá cao và công suất lớn đòi hỏi rất kỳ công và kinh
nghiệm. Ví dụ như để trích phần thế cao DC sau chỉnh lưu khoảng vài trăm
von có thiết bị ngoài dùng cách chia thế còn dùng các thủ tục số hóa (biến đổi
V-F) tại vùng thế cao công suất rồi gửi
đến bộ điều khiển thế, tại đây lại biến
đổi ngược lại (biến đổi V-F) rồi mới sử dụng.
Khối điều khiển dòng
Trên hình 2.9 là sơ đồ khối khối điều khiển dòng, bao gồm những phần cơ
bản sau: Mạch điều khiển ON/OFF phát tia X, mạch kiểm tra, chỉ thị dòng tia
X, mạch đặt dòng tia X, mạch tích phân, mạch phát xung điề
u khiển thiristor
phát cao thế cho ống phóng.
Hoạt động của bộ điều khiển dòng như sau: Khi người vận hành ấn phím bắt
đầu chiếu “ON”, sau một thời gian trễ cần thiết CPU phát tín hiệu HV close
đến khối điều khiển dòng cho phép hệ điều khiển dòng làm việc và gửi tín
hiệu làm sáng đèn cảnh báo có nguồn ở đầu phát. Cho phép bộ định mức
dòng đưa tín hiệu định mức từ b
ộ chia thế vào bộ tổng dòng vi sai; mức thế
này được tích phân để tránh các can nhiễu và đưa hệ thống điều khiển tăng
dòng từ từ đến giá trị đặt. Mức tìn hiệu này đưa vào bộ phát tín hiệu điều
khiển dòng trên vi mạch thời gian LM 555; tần số và độ rộng xung này quyết
định dòng tia X của đầu phát. Việc ổn định dòng tia X bằng mạch lấy dòng
phản hồi và mạch khuế
ch đại vi sai.

Hình 2.9 Sơ đồ khối bộ điều khiển dòng
Đến khối
AC-DC-AC
Phát xung
Điều khiển
Đặt dòng
Vcc
ON/OFF
Điều khiển
Đóng/ mở
Từ CPU
Từ ống phát tia X
Điều khiển
kiểm tra dòng

Dòng thấp đòng cao
Ma

Tích phân

17
Khối biến đổi AC-DC-AC công suất
Sơ đồ khối bộ biến đổi AC-DC-AC trên hình 2.10, gồm có các mạch sau:
Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ trên hai Thiristor chỉnh lưu; tụ và mạch lọc
thế DC và bộ phát tần số khoảng 20 KHz công suất trên hai Thiristor phát.












Hình 2.10 Sơ đồ khối biến đổi AC-DC-AC công suất

Hoạt động của bộ biến đổi như sau
Xung điều khi
ển đồng bộ với pha điện AC từ khối điều khiển thế lần lượt mở
hai Thyristor chỉnh lưu; tùy theo thế đặt và thế trên tụ lọc mà mở nhiều hay ít,
sớm hay muộn pha điện AC lối vào; Sau chỉnh lưu là mạch lọc trên LC, điện
áp cao DC khoảng vài ba trăm von khá ổn định được phản hồi về khối điều
khiển thế để
ổn thế. Điện thế DC công suất này cung cấp trực tiếp cho bộ phát
cho biến áp cao thế.

Quá trình phát như sau: Thực chất là quá trình tích thoát của tụ dầu khoảng
10µF chịu điện áp cao. Quá trình tích thoát qua hai Thyristor phát độ rộng và
tần số của xung điều khiển từ khối ổn dòng quyết định dòng phát tia X của
thiết bị.

II.2.3. Máy chụp ảnh X quang công nghiệp thế hệ (Công nghệ) trung gian
So với máy phát X công nghi
ệp thế hệ cũ, các máy thế hệ mới gọn nhẹ, chắc
chắn, đa chức năng. Thiết bị đã được vi mạch hóa tối đa, vi tính hóa nên thay
đổi và bổ sung chức năng rất tiện lợi, mềm dẻo; biến thế cao thế bằng lõi ferit,
kết hợp các mạch nhân thế nâng thế từ nguồn điện cao tần khoảng 20 kHz,
cách điện bằng khí, làm nguội b
ằng quạt, cấu trúc gọn nhẹ, có bộ CPU thông
minh, có phần mềm điều khiển, bảo vệ. Tuy nhiên thiết bị có giá thành cao,
có nhiều chức năng trong thực tế ít sử dụng, máy thế hệ mới chưa phù hợp với
các ứng dụng hiện trường đặc biệt các nước nghèo.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều chủng loại, tùy theo nhu cầu mà lựa
chon thích ứng. Tại Trung Quốc và Nhật B
ản đã chế tạo thiết bị phát tia X
công nghiệp tối giản nhất có giá thành hạ. Sau đây ta khảo sát loại thiết bị
này.
AC

Điều
Khiển
thế

Thiristor L
chỉnh lưu
Thiristor

chỉnh lưu
Biến thế
Cao thế
Điều khiển
dòn
g
Thiristor phát
Thiristor phát

18
II.2.3.1. Máy chụp ảnh X quang model 200EG-S3 của Nhật bản (Hình
2.11)
Thông tin chung
Thiết bị 200EG-S3 là máy chụp ảnh X quang công nghiệp xách tay hoàn toàn
tự động. Thiết bị có ống phát tia X bằng gốm, cách điện bằng khí và anode
nối đất. Được thiết kế gọn, nhẹ, hoàn toàn tự động, rất thích hợp cho việc
chụp ảnh tia X tại hiện trường. Khi cao thế cho ống phát và thời gian chiếu
được thiết lập, người sử dụng có th
ể vận hành máy liên tục chỉ cần một lần
nhấn nút. Như vậy nên năng suất và hiệu quả rất cao.
Cấu trúc của hệ máy gồm những thành phần chính sau: Ống phát tia X, bộ
điều khiển, khối điều khiển từ xa và các phụ kiện.
1.Ống phát tia X
Trong ống phát tia X có một đèn phát tia X bằng gốm, một biến thế cao thế
và một số linh kiện khác như sensor và rơle nhi
ệt, đầu đo và rơle áp suất. Việc
cách điện được thực hiện bằng khí SF6 có sức bền điện môi cực kỳ tốt với
điện thế cao. Một bộ toả nhiệt có quạt được gắn ở đuôi ống phát để làm nguội
máy. Ngoài ra trong ống phát tia X còn có mạch chỉ thị đèn nháy để cảnh báo
khi máy đang phát tia X.

2. Bộ điều khiển
Bộ
điều khiển điều khiển tất cả các hoạt động của thiết bị, bao gồm các linh
kiện tích hợp rời rạc loại trung bình. Các chuyển mạch, công tắc điều khiển
được đặt ở mặt trước và mặt sau máy.



Hình 2.11a Ảnh tổng thể thiết bị phát tia X Rigaku

Mặt trước máy đặt các thiết bị điều khiển sau: Chỉ thị giá trị điện lưới, phím
on/of phát tia, phím đặt thế ống phát, phím đặt thời gian chiếu, chuyển mạch
đóng/ngắt nguồn điện, đèn chỉ thị phát tia X, đèn chỉ thị đang sấy máy, đèn
chỉ thí quá thế ống phát, đèn chỉ thị dòng phát, đèn chỉ thị trạng thái sẵn sàng
phát tia X.

19
Mặt sau máy có các bộ phận sau: Ổ cắm cáp công xuất, ổ cắm cáp thấp áp,
chốt đất, ổ cắm chuyển mạch khoá cửa liên động, chuyển mạch công suất
15A, còi cảnh báo, các cầu chì và khoá.



Hình 2.11b Ảnh bàn điều khiển máy phát tia X Rigaku

3. Một số tính năng, số liệu kỹ thuật của thiết bị
Đèn phát tia X: Vỏ gốm có cử sổ Berili,
Tấm lọc: Nhôm dày 2mm
Thế phát: Tăng theo bước 5kV từ 70kV đến 200kV,
Dòng phát: 5mA

Kích thước chùm tia: 2mm x 2mm
Phim chụp: Có độ đen D=1,5
Ổn định thế: Trong vùng ±2%
Ổn định dòng: Trong vùng ±5%

20
Công suất tiêu thụ: 2,4 kVA, với nguồn từ 190V đến 240V tần số 50/60Hz
Nhiệt độ môi trường từ −10
o
C đến +40
o
C
Khí cách điện: SF6 áp suất 5at.
Máy còn có hệ khoá liên động và điều khiển từ xa.
4. Mạch điện tử của máy
Sơ đồ khối của máy trên hình 2.12 trang sau, thiết bị có ba khối điện tử
chính: Các khối điều khiển cao thế KV1 và KV2, khối điều khiển và ổn định
dòng phát CS và khối đặt và chỉ thị thời gian. Ngoài ra máy còn có mạch nuôi
thấp áp, các biến thế công suất, các đèn chỉ thị và quạt làm mát đặt trên và
trong vỏ máy.
Việc điều khiển cao thế cho ống phóng tia X, ổn định dòng phát của ống
phóng d
ựa trên việc điều khiển thời gian đóng mở của thyristor SCR ( Silicon
Controlled Rectifier), khối điều khiển sẽ điều khiển bộ nắn dòng hai nửa chu
kỳ dùng SCR. Thế xoay chiều của điện lưới sẽ biến đổi thành thế một chiều
có mấp mô được lọc qua mạch lọc LC. Độ lớn của điện thế phụ thuộc vào các
mạch điề
u khiển KV. Điện thế một chiều này sẽ nuôi cho hệ tạo xung một
phân cực. Xung này có độ rộng thay đổi được, điều khiển qua mạch ổn định
dòng phát của ống phát tia X. Việc điều khiển cũng qua các linh kiện SCR.

Cao thế được điều chỉnh từng bước 5kV qua các chuyển mạch đặt ở mặt máy.
Mạch đặt thời gian chiếu dựa trên mạch phát NE555, các linh kiện chia, các
thanh ghi dịch, các bộ giải mã và chỉ thị để định thời gian các phép chiếu.
Máy còn bộ đo và chỉ thị thế lưới trên vi mạch LM3914.