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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 低輻射便攜式高頻X射線機(jī)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 低輻射便攜式高頻X射線機(jī)具有低輻射、高清晰、高穩(wěn)定、成本低、用途廣、體積小而便攜等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療檢查、文物探測(cè)、文物鑒定、食品安全檢測(cè)、種子活力檢測(cè)、電路板故障檢測(cè)、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救治檢查等眾多領(lǐng)域。特別是在牙科檢測(cè)方面，其指標(biāo)系數(shù)相比工頻機(jī)有明顯的突破。其精確控制取得了技術(shù)上的突破，可精確控制管電流波動(dòng)在3%以內(nèi)，管電壓波動(dòng)在1%以內(nèi)。
- 詳細(xì)介紹：
- 低輻射便攜式高頻X射線機(jī)采用IGBT開關(guān)控制高頻率逆變結(jié)構(gòu)，將電源板上220V高頻交流電升高到6KV高頻交流電。將該高頻交流電倍增整流（12倍），形成72KV的直流高壓。從而在拍攝照片時(shí)不產(chǎn)生軟射線，拍攝與工頻機(jī)等質(zhì)量的照片所需曝光時(shí)間縮短50%，相比之下，減少了50%以上的輻射劑量。且清晰度高，可以清楚拍攝小至20um的結(jié)構(gòu)。 由變壓器原理：電壓／[頻率×（匝數(shù)×鐵芯截面）]＝常數(shù)。得到同樣電壓，若電源頻率增大若干倍（由50HZ到30KHZ），則匝數(shù)與鐵芯截面的乘積就可以縮小若干倍。這使得高壓和燈線變壓器大大減小，故該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的X射線相當(dāng)便攜，可推廣應(yīng)用于醫(yī)療檢查、文物探測(cè)、文物鑒定、食品安全檢測(cè)、種子活力檢測(cè)、電路板故障檢測(cè)、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救治檢查等眾多領(lǐng)域。特別是在牙科檢測(cè)方面，其指標(biāo)系數(shù)相比工頻機(jī)有明顯的突破。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)：包括電源板、球管、控制板、液晶顯示板四部分 發(fā)明目的：（1）改進(jìn)當(dāng)前工頻機(jī)研發(fā)出性能好的高頻X射線機(jī)。(2) 降低醫(yī)療器械成本。 基本思路：（1）將高頻變壓器、X射線發(fā)射管、整流倍增、管電流（壓）檢測(cè)電路等集成在高頻球管內(nèi)。（2）采用PIC單片機(jī)做控制系統(tǒng)。管電流、管電壓用TL494作PWM控制。 創(chuàng)新點(diǎn)：（1）低輻射：相比工頻機(jī)減少了50%以上的輻射量。（2）體積小、高清晰、應(yīng)用廣。（3）高穩(wěn)定性：精確控制管電流波動(dòng)在3%以內(nèi)，管電壓波動(dòng)在1%以內(nèi)。 （4）國(guó)產(chǎn)化、低成本：成本可控制在0.6萬(wàn)元內(nèi)，同功能的進(jìn)口機(jī)（3—6萬(wàn)）。 技術(shù)關(guān)鍵： （1）制作無(wú)軟射線產(chǎn)生的高品質(zhì)直流電源。 （2）如何做到X射線發(fā)生器（高頻球管）體積小，而又有較高的高壓耐電及良好的散熱性能。 （3）完善球管、電源的保護(hù)措施，應(yīng)該具備過(guò)輸入電壓、過(guò)管電流、過(guò)燈絲電流、過(guò)功率的保護(hù)。 （4）實(shí)現(xiàn)高效率與高可靠性,維持陽(yáng)極高壓的穩(wěn)定性。 主要技術(shù)指標(biāo)： 輸入電源（V）：220V，50Hz 輸出陽(yáng)極高壓（KV）：65 -120 （根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整） 輸出管電流（mA）：3-5 （根據(jù)發(fā)射管可調(diào)大） 曝光時(shí)間（S）：0.01-5 高壓部分工作頻率（KHz）：20-40 整機(jī)效率：92% 功率因數(shù)：0.95 瞬時(shí)功率 w:1600 尺寸(L×W×H)(mm):260×160×70 重量（kg）:2
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 1、低輻射的實(shí)現(xiàn)拍攝照片時(shí)基本不產(chǎn)生軟射線，，相比工頻機(jī)可減少了50%以上的輻射量。 2、清晰度的提高：可清楚拍攝小至20um的結(jié)構(gòu)。 3、應(yīng)用面的拓展：可應(yīng)用于醫(yī)療檢查、文物探測(cè)與鑒定、食品安全檢測(cè)、種子活力檢測(cè)、電路板故障檢測(cè)、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救治檢查等眾多領(lǐng)域。 4、穩(wěn)定性的保障：采用PIC單片機(jī)做控制系統(tǒng)，用TL494作管電流、管電壓的PWM控制，整個(gè)控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)良好，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好且易維護(hù)。 先進(jìn)性： 1、低輻射、高清晰、應(yīng)用廣。 2、實(shí)質(zhì)性設(shè)計(jì)問(wèn)題的突破：解決了高頻逆變的監(jiān)控、倍壓整流的匹配、高頻高壓變壓器、球管的絕緣散熱、管電流的精確控制等設(shè)計(jì)問(wèn)題。 3、低成本的突破。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月于江西省贛南師范學(xué)院獲得省三等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段 實(shí)驗(yàn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 圖片 樣機(jī) 演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1、使用說(shuō)明： （1）接上AC220V電源，閉合開關(guān)。選擇“開始”鍵，選擇“曝光時(shí)間”，按“曝光”鍵，曝光完成，關(guān)閉。 2、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： （1）總攝入量減少50%以上。 （2）體積小而便攜，且清晰度高、用途廣。 （3）精確控制結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好且易維護(hù)。 （5）成本低。 3、作品的適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明： （1）適應(yīng)范圍及推廣前景： 主要用于醫(yī)療檢查，還可文物探測(cè)、文物鑒定、食品安全檢測(cè)、種子活力檢測(cè)、電路板故障檢測(cè)、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救治檢查等眾多領(lǐng)域。 （2）技術(shù)性說(shuō)明： 1、低輻射的實(shí)現(xiàn)。 2、高清晰的實(shí)現(xiàn)：清楚拍攝約20um結(jié)構(gòu)的照片。 3、體積小的實(shí)現(xiàn)。 4、高穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)。 4、市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：國(guó)內(nèi)牙科X線機(jī)市場(chǎng)年需求達(dá)2萬(wàn)臺(tái)左右，目前我國(guó)市場(chǎng)上的高頻直流牙科X線機(jī)都是進(jìn)口，價(jià)格多在3-6萬(wàn)元/臺(tái)。我們的生產(chǎn)成本可控制在0.6萬(wàn)元以內(nèi)?？梢娖淝熬皬V、市場(chǎng)大，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。
同類課題研究水平概述
- 口腔X線機(jī)是一種專用X線機(jī)，用于牙齒與牙周的攝片，通常分為口內(nèi)牙科X線機(jī)和口腔全景機(jī)。牙科X線機(jī)（又稱牙片機(jī)）用來(lái)拍攝單顆牙齒，而全景機(jī)則用于口腔平面體層攝影和曲面體層攝影。牙片機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在我國(guó)使用非常廣泛，但以單相50Hz交流電為高壓發(fā)生器電源的X線機(jī)（即工頻牙片機(jī))居多，產(chǎn)生的X射線（即軟射線）對(duì)攝影毫無(wú)幫助，且增加病人的輻射吸收劑量。 我國(guó)在牙科X射線機(jī)方面已經(jīng)取得一定成果，有十多家生產(chǎn)牙科X射線機(jī)廠家，主要代表有福建梅生、天津精工、青島中聯(lián)海諾，還有青島、南昌、佛山等地均有醫(yī)療器械公司生產(chǎn)。我國(guó)自主生產(chǎn)X射線發(fā)射管，目前國(guó)內(nèi)牙科X射線機(jī)的產(chǎn)量居世界首位，但以單相50Hz交流電為高壓發(fā)生器電源的X射線機(jī)（即工頻牙科X射線機(jī)、工頻機(jī))居多。質(zhì)量明顯落后與國(guó)外，主要采用微焦點(diǎn)技術(shù)來(lái)提高牙片的圖片質(zhì)量，如福建梅生生產(chǎn)的 MS-IV微焦點(diǎn)牙科X光機(jī)，球管頭內(nèi)裝有微小焦點(diǎn)的球管（0.3×0.3mm）。 為了減少輻射，牙科X線機(jī)朝著高頻化方向發(fā)展。目前世界上主要的牙科X線機(jī)生產(chǎn)廠家已將研發(fā)重點(diǎn)放到數(shù)字高頻牙科X線機(jī)，淘汰了工頻牙科X光機(jī)。高頻直流牙科X線機(jī)，是將50Hz電源經(jīng)過(guò)直流逆變成頻率大于20kHz的矩形波，經(jīng)過(guò)倍增整流之后，形成直流高壓加在X射線發(fā)射管上，其高壓波動(dòng)在1%以內(nèi)。高頻機(jī)出線波譜單純，雜散射線少，成像清晰，在同等條件下比工頻機(jī)減少50％以上的總出線量。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還沒(méi)有國(guó)產(chǎn)化的高頻直流牙科X射線機(jī)，只有韓國(guó)威泰、日本吉田等國(guó)外產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)天津精工、福建梅生、浙江藍(lán)野等生產(chǎn)廠家正在試制階段口腔全景機(jī)，由于沒(méi)有掌握高頻逆變的監(jiān)控、倍壓整流的匹配、高頻高壓變壓器、球管的絕緣散熱、管電流的精確控制等設(shè)計(jì)方法，目前還沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性突破。我國(guó)從事研制適合牙科用的小劑量高頻球管、小容量高頻直流X射線電源的研究少。
