X-Ray Systems

โครงสร้างของเครื่องกำเนิดรังสีเอ็กเรย์ kVp หม้อแปลง Transformer แหล่งจ่ายไฟ Power Supply Switch วงจรแปลงไฟฟ้า กระแสสลับเป็น กระแสตรง Rectifier mA วงจรควบคุม Control Circuit หลอดเอ็กเรย์ X-Ray Tube

ส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดรังสีเอ็กเรย์ แหล่งจ่ายไฟฟ้า (Power supply) หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง (High voltage transformer) วงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง (Rectifier circuit) วงจรควบคุม (Control circuit) วงจรตั้งเวลา (Timer) วงจรปรับแรงดันไฟฟ้ากิโลโวลต์ (kVp control circuit) วงจรจ่ายกระแสไฟฟ้าของไส้หลอดเอ็กเรย์ (Filament power supply) หลอดเอ็กเรย์ (X-Ray tube)

ไฟฟ้าเบื้องต้นสำหรับเครื่องกำเนิดรังสีเอ็กเรย์ 1. หลักการของไฟฟ้า - แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทาน - แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้า 2. ไฟฟ้ากระแสตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ - การคำนวณกำลังไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสสลับ 3. หลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า 4. หลักการของวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง

หลักการของไฟฟ้า: ความสัมพันธ์ระหว่่าง แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทาน + - I V + - R วงจรไฟฟ้ากระแสตรง V = Voltage (แรงดันไฟฟ้า, Volt) I = Current (กระแสไฟฟ้า, Ampere) R = Resistance (ความต้านทาน, Ohm)

หลักการของไฟฟ้า: ความสัมพันธ์ระหว่าง แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทาน I V + - R - แรงดันไฟฟ้า (V) มาก ทำให้กระแสไฟฟ้าไหล (I) มาก - ความต้านทาน ( R ) มาก ทำให้กระแสไฟฟ้า ( I )ไหลได้น้อย

หลักการของไฟฟ้า: ความสัมพันธ์ระหว่่าง แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้า I V + - R P = Power (กำลังไฟฟ้า, Watt) V = Voltage (แรงดันไฟฟ้า) I = Current (กระแสไฟฟ้า) R = Resistance (ความต้านทาน) ในกรณีที่ R คงที่ กำลังไฟฟ้าแปรผันตรงกับแรงดันไฟฟ้ายกกำลังสอง หรือ กระแสไฟฟ้ายกกำลังสอง

(Alternating current) ไฟฟ้ากระแสตรง VS ไฟฟ้ากระแสสลับ I V + - R I V R วงจรไฟฟ้ากระแสตรง (Direct current) วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating current) ไฟฟ้ากระแสตรง: แรงดันไฟฟ้าคงที่ตลอดเวลา กระแสไฟฟ้าไหลไปทางเดียวตลอด ไฟฟ้ากระแสสลับ: แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนตามเวลา กระแสไฟฟ้าไหลไป-กลับตามแรงดัน

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ: A = Amplitude (Volt) f = Frequency (ความถี่) (Hertz = cycle/second) 1 Period (T) 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 V Amplitude or Peak Time (t)

ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า ไฟฟ้ากระแสสลับ ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า V Time + - V + Time - I V R I V R

ไฟฟ้ากระแสตรง VS ไฟฟ้ากระแสสลับ 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1 ไฟฟ้ากระแสตรง ไฟฟ้ากระแสสลับ

การคำนวณกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ เนื่องจากว่าไฟฟ้ากระแสสลับมีค่าไม่คงที่ตลอดเวลา เราจึงต้องใช้ค่าเฉลี่ย ของกำลังไฟฟ้าแทน เราให้ค่า Root Mean Square Voltage (Vrms) เป็น เราจะได้

การคำนวณกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ โดยทั่วไปเมื่อเราพูดถึงไฟฟ้ากระแสสลับ ค่าแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ที่เราใช้กันจะหมายถึงค่า Root Mean Square เช่น ไฟฟ้า 220 V จะหมายถึง ค่า Vrms = 220 Volt ส่วนค่า Peak จะเป็น Volt. กำลังไฟฟ้าของไฟฟ้ากระแสสลับสามารถคำนวณได้จากสูตร

หลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดรังสีเอ็กเรย์มีหน้าที่แปลงไฟฟ้าจากไฟฟ้า แรงดันต่ำเป็นไฟฟ้าแรงดันสูงเพื่อใช้ในการขับหลอดเอ็กเรย์ หม้อแปลงโดยทั่งไปประกอบด้วย 1. ขดลวด 2 ขดคือ - ขดลวดปฐมภูมิ (Primary coil) - ขดลวดทุติยภูมิ (Secondary coil) 2. แกนเหล็ก ( Core ) Primary coil Secondary coil Core

หลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า เมื่อเราป้อนไฟฟ้ากระแสสลับให้ขดลวดปฐมภูมิ (Primary coil) กระแส ไฟฟ้าที่ไหลในขดลวดจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนตามเวลาขึ้น I Primary coil Secondary coil V1 V2 สนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะเหนี่ยวให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขึ้นในขดลวดทุติยภูมิ (Secondary coil)

หลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่ขดลวดปฐมภูมิและ ขดลวดทุติยภูมิ I2 I1 Load N1 N2 V1 V2 Primary coil Secondary coil V1 = แรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดปฐมภูมิ N1 = จำนวนขดของขดลวดปฐมภูมิ I1 = กระแสไฟฟ้าที่ขดลวดปฐมภูมิ V2 = แรงดันไฟฟ้าที่ขดลวดทุติยภูมิ N2 = จำนวนขดของขดลวดทุติยภูมิ I2 = กระแสไฟฟ้าที่ขดลวดทุติยภูมิ

หลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า กำลังไฟฟ้าที่ส่งผ่านหม้อแปลง I2 I1 Load N1 N2 V1 V2 Vmax Primary coil Secondary coil กำลังไฟฟ้าที่ขดลวดปฐมภูมิมีค่าเท่ากับกำลังไฟฟ้าที่ขดลวดทุติยภูมิ

หลักการของวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง (Rectifier) กระแสตรงเพื่อใช้ในการขับหลอดเอ็กเรย์ วงจร Rectifier ประกอบด้วยไดโอด (Diode) และตัวเก็บประจุ (Capacitor) Diode เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ยอมให้ไฟฟ้าไหลผ่านได้ทางเดียว Vin Vout Vin Time + - Vout + + Time Half wave rectifier

หลักการของวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง (Rectifier) วงจร Full Wave Rectifier Bridge Diode - + Vin VOUT Time + + Time - -

หลักการของวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง (Rectifier) Output ที่ได้จาก Full wave rectifier ยังมีลักษณะกระเพื่อม (Ripple) อยู่ Time V Vmax Ripple factor = 100% Vmin= 0 Ripple factor เป็นตัวบอกถึงคุณภาพของไฟฟ้ากระแสตรง โดยทั่วไป เราต้องการให้ Ripple factor มีค่าน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

หลักการของวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง (Rectifier) เราสามารถลด Ripple factor ลงได้โดยการต่อตัวเก็บประจุเพื่อเข้า ไปที่วงจร Rectifier + - Capacitor หลังเพื่อตัวเก็บประจุ V ก่อนเพื่อตัวเก็บประจุ V Time Time

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า DC + - AC D1 D2 D3 D4 VIN Time VOUT + - Capacitor D1 D2 D3 D4 แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า กระแสสลับ Load