x线结构与原理要点.docx

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x线结构与原理要点

第4节X线成像设备的结构与原理

一、Ｘ线的产生装置

   根据Ｘ线的产生原理，人们研制出了一整套将电能转变为Ｘ线能的装置，该装置是Ｘ线机中最重要的组成部分。

它能根据不同需要产生量和质可以随意控制的Ｘ线束。

   Ｘ线机的结构和形式，随着科学技术的发展和使用要求的不同而有很大差别，但其产生Ｘ线的原理都是一样的。

 Ｘ线机的基本结构如图2-1所示. 

图2-1X线机基本结构框

   现将各部分原理和作用分述如下。

   1.Ｘ线球管

Ｘ线球管可谓Ｘ线机的心脏，它是产生Ｘ线的关键部件。

是一个高真空器件，产生Ｘ线的实质是能量转换，根据产生Ｘ线的条件，高速电子所携带的能量，在遭到急剧阻挡后，大部分转变为热能，很小的一部分能量转变为Ｘ线，Ｘ线球管是一个转换效率极低的能量转换元件，在此过程中大约有９９％左右的能量被转换成热能而被浪费掉，不仅如此，人们为了解决这大量的热带来的问题又投入了较大的精力去研究如何散热，尽管如此，Ｘ线的作用和影响仍然是非常重要的。

   Ｘ线球管从结构上分为固定阳极和旋转阳极2种。

   ⑴固定阳极Ｘ线球管 固定阳极Ｘ线球管的阳极固定不动，电子由热阴极发射，具有Ｘ线量和质可以任意调节的特点。

因其功率小、焦点较大，已满足不了飞速发展的Ｘ线影像技术的要求，目前仅用于小型和部分中型Ｘ线机中。

   ①构造与作用 固定阳极Ｘ线球管的结构主要由阳极、阴极和玻璃壁３部分组成，如图2-2所示。

图2-2固定阳极X线球管的结构

   阳极由靶面、铜体、阳极罩、阳极柱4部分组成。

阳极的作用是产生Ｘ线，散热，吸收二次电子和散射线。

靶面受电子轰击，而电子动能的约99%转换为热能，只有1%左右转换为Ｘ线，故靶面材料多选用高熔点且Ｘ线发射率较高的金属钨制成（熔点为3370℃，原子序数Ｚ＝７４）。

由于钨的导热率小，故一般通过真空熔焊的方法把钨靶焊接在无氧铜体上，以便具有良好的散热能力。

阳极罩在靶外面，也由无氧铜制成，其作用是吸收二次电子和散射线。

高速电子轰击靶面时，会有少量电子从靶面反射回来，称为二次电子，其能量为原来的９０％左右。

二次电子若轰击在玻璃壳上，会使玻璃壳温度升高而渗进气体分子，降低管内真空度，热量不均匀时甚至会使玻璃壳击穿漏气；二次电子也可能再次轰击靶面，辐射出大量的散射线，严重地影响成像质量。

加设阳极罩可以大大减轻上述危害。

   阳极柱由紫铜制成，铜体延伸出管外，通过与外部油液之间的传导作用把热传递出去。

阴极由灯丝和集射罩组成，其作用是发射热电子和聚焦，使打在靶面上的电子束具有一定的形状和大小，形成Ｘ线球管的焦点。

   灯丝由钨制成，绕成螺管状，作用是发射电子。

灯丝通电后，温度逐渐上升，至一定值后开始发射电子，发射电子的能力与灯丝温度（或灯丝消耗的功率）密切相关。

根据W＝I2·R（W为灯丝消耗的功率，I为灯丝电流强度，R为灯丝电阻），R＝ρ·L／S（ρ为灯丝电阻率，L为长度，S为灯丝截面积），温度与灯丝电流密度（单位截面积上的电流强度）之间的关系如图2-3所示。

图2-3灯丝的电流强度与温度之间的关系

   当灯丝温度低于2400Ｋ时，随着电流（或者说电流密度）的升高温度增加较慢；而温度高于２４００Ｋ时，电流稍提高一点，灯丝温度却增加很多。

所以在调试管电流时，应特别注意这一点。

而且，灯丝点燃时间越长，工作温度越高，蒸发越快，灯丝寿命越短。

如果灯丝电流比额定值升高５％，灯丝的寿命可以缩短1倍。

所以灯丝加热电流应严格限制在额定值以下使用，同时应尽量缩短高温点燃时间。

   集射罩的作用是对灯丝发射的电子进行聚集。

当灯丝发射大量电子后，接通高压时，在阳极正电场的作用下，电子将高速飞向阳极。

但由于电子之间的相互排斥作用，致使电子呈散射状，特别是在阳极电压较低的情况下，散射更为显著。

为了能使电子集中成束状飞向阳极，因此将灯丝装入一个用镍或铁镍合金等制成的长方形罩中，该罩称集射罩。

   Ｘ线球管玻璃壳是用来支撑阴阳两极和保持管内真空度的。

它多用耐高温、绝缘强度高、膨胀系数小的钼玻璃制成。

   ②Ｘ线球管的焦点电子轰击在靶面上的面积称为实际焦点。

实际焦点在Ｘ线投照方向上的投影称有效焦点，或称目视焦点。

设靶面与Ｘ线投照方向的夹角为θ，实际焦点的长度为ｂ，宽度为ａ，那么它在θ方向上的投影，其宽度不变，长度为ｂ·sinθ，因此有效焦点为ａ·ｂ·sinθ。

当投照方向与Ｘ线管轴相垂直时，这时的θ角称为靶角或阳极倾角。

实际焦点在与Ｘ线管轴相垂直方向上的投影称为标称有效焦点。

在Ｘ线球管规格中，通常以标称有效焦点来表示其有效焦点。

其关系如图2-4所示。

图2-4阳极靶面的有效焦点与实际焦点 

   Ｘ线球管的阳极之所以设计成倾斜一定的角度，是为了增大实际焦点面，减小有效焦点，这样既能提高Ｘ线球管的热容量，又能改善影像质量，使影像较为清晰。

有效焦点与成像质量有密切联系。

有效焦点尺寸越小，影像清晰度越高。

由图2-5可以看出，当有效焦点为点光源时，胶片上的影像界限分明，清晰度高；当有效焦点具有一定尺寸时，胶片上的影像边界产生了半影，边缘模糊，清晰度降低。

图2-5焦点尺寸与影像的关系

   有效焦点的大小与X线球管的管电流强度（管电流）和电压（管电压）有关。

在管电流一定的条件下，管电压越高，电子间排斥力相对电场力的作用变小，所以有效焦点尺寸略有减小；在管电压一定的条件下，尤其在低压时，管电流增大，电子间的排斥力增大，有效焦点尺寸将明显增加，这种现象称为焦点增涨。

所以在测量有效焦点时既要规定与管轴垂直的投影方向，还应规定相应的管电流和管电压值，一般取管电流的最大值的５０％，管电压为75kV作测量条件。

   （２）旋转阳极Ｘ线球管固定阳极Ｘ线球管因阳极焦点面受温度的影响，限制了功率。

要提高功率就必须增大焦点面积，这又使影像清晰度大大降低，两者不能兼顾。

１９３０年以后出现了旋转阳极Ｘ线球管，其结构如图2-6所示。

 从偏离管中心轴线的阴极灯丝发射出来的电子，轰击在转动的阳极靶面上，由于热量被均匀地分布在一个转动着的圆环面上，使单位面积上的热量大幅度降低，因而能有效地提高Ｘ线球管的功率；或者说，在一定的负载功率下，阳极倾角可以大大减小，从而使有效焦点变小而大大提高了影像清晰度。

所以旋转阳极Ｘ线球管的最大优点是：

功率大、焦点小。

和固定阳极Ｘ线球管相比，旋转阳极Ｘ线球管主要是阳极部分构造不同。

阳极部分主要由靶面、转子、转轴、轴承和定子组成。

图2-6旋转阳极X线球管结构

   靶面具有６°～１８°的倾斜角，镶在一个直径为70～100ｍｍ的圆盘上。

其中心铆接在钼制细杆上，钼杆的另一端与转子相连，转子为一表面黑化的铜管，以提高热辐射能力。

转子内装有滚珠轴承，转动灵活，转子和轴承封闭在高真空的玻璃管内。

定子线圈装在管壁外面，其结构和小型单相异步电机类同。

转子由无氧铜制成，相当于异步电动机的鼠笼转子，转速由下式决定：

        ｎ＝１２０ｆ/ｐ（ｒ/min）

   式中ｎ为理论转速，ｆ为定子中的电源频率，ｐ为定子的极数，一般为２。

由于存在频率差，转子转速约落后磁场转速的１０％左右。

所以对低速管（ｆ＝５０Hz），实际转速约为２７００ｒ/min；对高速管（例如ｆ＝１５０Hz），实际转速为８５００ｒ/min左右。

转速越高，Ｘ线管的功率越大。

   2.高压发生器

   高压发生器是X线机主机系统的重要组成部分。

它的作用，一是将由自耦变压器输入的初级交流低电压升高数百倍，再经整流后输出，为X线管两极提供直流高压；二是将初级电路输入的交流电压降压后输出，为Ｘ线管灯丝提供加热电流；三是完成管电压、灯丝加热电流在不同负载间的切换。

   由上述可知，它应包括下列元件：

高压变压器、灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸等。

   （１）高压变压器

   Ｘ线机的高压变压器的工作原理与普通变压器一样，但由于运行状态较为特殊，在构造上也有其固有的特点。

   ①铁芯多采用闭合式的导磁体，一般用０.３５ｍｍ厚的热轧硅钢片（Ｄ41～Ｄ43）或冷轧硅钢片（Ｄ310～Ｄ340）冲压成不同宽度的矩形片叠成阶梯形状。

为了减少涡流损失，每片表面涂上一层很薄的绝缘漆。

为了减少叠片接合处的磁隙，采取交叉叠片方法以消除明显接合缝隙，最后嵌成闭合“口”字形或“日”字形。

为了使铁芯压紧减少漏磁，多用扁铁或角钢夹持，并用螺栓紧固。

   ②初级绕组由变压器的原理可知，它的初级绕组通过的电流强度很大。

中型以上诊断Ｘ线机在摄影时可达百余安培，但其电压不高，故其绝缘要求不十分严格，一般有０.１～０.２ｍｍ的电容器纸衬垫绝缘即可，但要用较粗的纱包线或玻璃丝包的扁铜线。

有的初级绕成2个绕组，串联或并联使用。

但两线圈的接线方向不能接错，否则因磁通反向抵消而无输出。

   ③次级绕组高压变压器次级通过的电流强度较小，一般在１０００ｍＡ以下，故多采用直径较小的油性或高强度漆包线绕制。

又因为次级电压很高，其总匝数在数万到数十万之间，多绕成匝数相同的2个绕组，套在初级绕组上。

初次级之间必须有良好的绝缘。

为提高层间的绝缘强度，需衬垫数层电容器纸。

图2-7为高压变压器结构示意图。

图2-7高压变压器结构

   ④次级绕组的中心接地诊断Ｘ线机高压变压器都采用2个线圈、中心点接地方式，这样可使高压变压器的绝缘要求降低一半。

高压次级中心点接地后就获得与地相同的零电位，因此次级2输出端的任何一端对中心点的电压等于2输出端间电压的一半。

同时由于中心点是零电位，就可以把指示管电流的电流表（一般以毫安作为电流强度的单位，故又称毫安表）接在中心点处，安装在控制台上使控制台免受高压袭击，保证工作人员安全。

为了防止毫安表断路而使中心点电位升高，设有保护装置，其方法有2种：

其一为在2个中心点接线柱上并联1对放电针或1个纸质电容器，其二为在中心点接线柱上并联1只放电管。

这样中心点电位升高时，以上保护装置导通，接通对地回路，起到保护作用。

   （２）灯丝变压器

图2-8高压真空整流管

   Ｘ线管的灯丝电流的电流强度一般为４～８Ａ，灯丝电压为５～２０Ｖ，故灯丝变压器为１００～１５０Ｗ的降压变压器。

Ｘ线管灯丝变压器的初级输入电压在小型机中多直接由自耦变压器供给，而中型以上还需经过磁饱和稳压器稳压，初级电压多为２２０Ｖ。

主要特点是其次级绕组与高压变压器次级的一端相连，在工作时带有高电位，因此初、次级线圈间应具有良好的绝缘。

   （３）高压整流器

   高压整流器是一种将高压变压器次级输出的交流电整流成脉动直流电的电子元件。

利用这种元件可以使Ｘ线管始终保持在阳极为正、阴极为负的脉动直流高压状态下工作，可充分发挥Ｘ线管的效率。

高压整流元件分为2种。

   ①高压真空整流管常称高压整流管。

高压整流管的结构与工作原理同Ｘ线管基本相似,即有一个能加热而发射电子的阴极，有一个接受电子的传导电流的阳极面，并且管内具有高度真空（图2-8）。

高压整流管具有一般二极管的单向导电特性。

   ②高压硅整流器常称高压硅堆。

使用高压真空整流管时，灯丝需要加热，消耗一定电能，同时压降也大，还需要灯丝变压器，占体积较大。

故目前已用高压硅堆取代了高压真空整流管，它具有体积小、机械强度高、绝缘性高、寿命长、性能稳定、压降小、无需灯丝加热等优点，从而可简化电路，并缩小高压发生装置的体积（图2-9）。

图2-9高压硅整流器

它由许多单晶硅做成的二极管用银丝串联而成，外壳一般用环氧树脂密封。

由于硅和环氧树脂的热膨胀系数差别很大，考虑到耐压，每个硅堆首先用硅胶加以密封，然后充填环氧树脂。

   （４）高压交换闸

   在较大功率的诊断用Ｘ线机上，多配有2个或2个以上的Ｘ线管，以适应一机多用的需要。

但由于几个Ｘ线管共用一个高压发生器，而各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切换装置送到不同用途的Ｘ线管上，这种切换装置称高压交换闸。

它除了把高压输出到各个Ｘ线管外，还将高压发生器内Ｘ线管灯丝变压器的加热电流同时输送到相对应的Ｘ线管。

   高压交换闸不仅要接通高压，还要接通灯丝电流，而且动作十分频繁，因此结构上要求牢固，且有很高的绝缘性能和机械性能，并能承受较大的电流和所连接电路的最高电压值。

目前高压交换闸多为电磁接触器式，其结构包括铁芯、吸合线圈、衔铁和带有触点的高压绝缘臂。

工作原理与普通接触器相同。

   3.高压绝缘电缆

   在中、大型Ｘ线机中，高压发生器和Ｘ线管是分离部件，两者之间通过2根特制的导线连接在一起，这种输送高压的导线称为高压绝缘电缆。

   高压电缆构造上要求除具有一定的耐压性能外，还要尽可能减少截面积，使其轻便和柔软。

按芯线分布位置可分成同轴和非同轴2种，如图2-10所示。

图2-10高压电缆结构

（1）同轴型

（2）非同轴型

   为方便制造加工，目前多用非同轴高压电缆，其组成及功能简述如下。

（1）导电芯线 位于高压电缆的最内层，每根芯线由多股细铜丝组成，外包绝缘橡皮。

（2）高压绝缘层 位于芯线外，由天然橡胶和化学原料配制而成，使芯线的高电压与地之间绝缘。

  （3）半导体层 是用半导体橡皮紧包在绝缘层上，呈灰黑色。

它的作用是消除绝缘层外表面与金属屏蔽层之间的静电场。

   由物理学可知，电介质（绝缘体）受到外电场作用时其分子将被极化，形成电偶极子，并按外电场方向排列，从而使电介质两端与外电场垂直的表面上出现等量的正电荷和负电荷。

这些电荷受原子核的强大束缚，不能离开电介质，称为束缚电荷。

由于高压电缆芯线在直流高压下工作，形成高压静电场，绝缘层被极化，其靠近芯线的内表面层将出现负电荷，外表面层将出现正电荷。

当金属屏蔽层与绝缘层某处接触不良时，接触不良处的正电荷将与金属屏蔽层形成高压静电场，使两者之间的气体产生电离，破坏其绝缘性能。

因而在两层之间加一层半导体层，由于它的层内电子移动，接触不良处不能形成高压静电场。

  （4）金属屏蔽层 由镀锡铜丝编织而成，包在半导体层上，在电缆的两端与插头焊接，作用是防止高压电缆击穿时使操作者和被检者受到伤害。

  （5）保护层 是电缆的最外层，一般用黑色的棉纱和维尼纶线织成，其作用是加强电缆的机械强度。

   为了保证高压绝缘和装卸方便，将高压电缆制成可以拆卸的形式。

高压电缆的两头装有高压插头，在高压变压器和Ｘ线球管上装有相应的插座。

具体结构如图2-11所示。

图2-11高压电缆插头及插座

插座的底部铸有3个铜接线柱。

接线柱中间钻有１ｃｍ深的孔，使插头和插座有良好的吻合。

插头的前端装有与插座相连接的3个铜制插脚，插脚上有接线孔，用来焊接电缆的芯线。

在插头的里端镶有铜制喇叭口，以便与电缆金属屏蔽层相焊接，形成良好的接地。

   4.控制台

   （１）电源电路

   ①自耦变压器 自耦变压器是Ｘ线机各部分电路供电的总枢纽，置于控制台内，其作用是将供电网络单一的输入电压变为数值不同或可调的电压以满足Ｘ线机各部分电路对电源的不同要求。

   自耦变压器是一种单绕组式变压器，由铁芯和线圈组成，初次级共用一个绕组，小功率的多用圆截面的导线，多制成抽头式调压；功率较大的则用矩形截面的导线，多制成滑动式调压。

它的工作原理同普通变压器相同。

   ②电源电压的调节与选择 Ｘ线机的电源输入电压多用３８０Ｖ或２２０Ｖ，但在实际中，外接供电电源常不能恒定在X线机要求的额定工作电压数值上，随供电线路负荷的变化，电压会有较大的波动。

因而在自耦变压器的输入端设有电源电压选择和调节器。

当外电源电压波动时，可随时予以调整。

其方法是选择自耦变压器上的线圈匝数，以使输出端的电压保持稳定。

   （２）高压初级电路 高压初级电路是向高压变压器供电的，这部分主要解决3个问题：

高压调节、高压控制和高压指示。

   ①高压调节方法管电压对Ｘ线诊断和治疗的效果有决定性意义。

由于人体各部位组织的密度、厚度的差异很大，为满足各部位对Ｘ线穿透能力的要求，应有一个范围很宽的管电压调节系统。

一般采用初级调节法。

   根据变压器的原理：

V2=（n2/n１）·V1

   式中V2为次级电压，V1为初级电压，n１、n2分别为初次、级线圈匝数.由此可见，改变初级电压V1及初级线圈匝数n１都可以改变次级电压V2。

   a.调初级电压V1 这是各类Ｘ线机常用的较为简便的方法，即不同的管电压是由不同的初级电压决定的。

自耦变压器输出电压采用抽头式或滑动触点式调节方法。

   b.调初级匝数n１ 通过改变高压变压器初级匝数的办法也可改变管电压。

   c.调初级电压、电流波形 这种方法在自动化程度较高的现代Ｘ线机中应用较广，如通过改变串联在高压初级电路上的主可控硅的导通角来选择管电压，在中频Ｘ线机中通过改变初级电流波形调制的占空比或频率来改变管电压。

   ②高压控制方法

   a.用接触器控制 这种方法是在高压初级供电回路中串接1组以上高压控制接触器的控制接点，而高压控制接触器受限时器或脚闸控制，这种控制高压通断的方法操作简便，实用可靠，为大多数中小型Ｘ线机采用。

   b.用可控硅控制 由于接触器的固有动作时间一般都在10ms以上，不能满足在１s以内多次闭合与断开的要求，尤其是它缺乏对时序和状态的判断能力，以及通断负载时会产生较强的电弧放电。

所以目前已大量采用可控硅组成的交流无触点开关取代接触器，可完全避免电弧放电，且控制敏捷，无噪声，并能在每秒２００个脉冲的范围内与其他控制电路协调工作，以满足对运动器官快速摄影的要求。

   ③高压指示方法 由于管电压较高，直接测量是困难的，故一般都根据高压变压器初级所预调的空载电压来间接求得负载的实际管电压。

但是因为存在电源内阻和各种元器件阻抗，负载时要产生很大的电压降，而且这一电压降随管电流的提高而增大。

为了保证实际管电压达到预定的数值，必须对此电压降进行补偿，此称为kV补偿。

通常采用预先提高高压初级电压的方法，并使得提高的电压数值与电压降数值相等。

如何在电路上恰当地实现这一要求呢？

首先必须了解实际管电压与初级空载电压的关系和kV补偿的具体特性。

   a.进行kV补偿的原因 因为与主电路相比较，其他辅助电路消耗的功率甚小，可以忽略。

所以电压降主要指主电路中的电压降。

又因为Ｘ线管为一阻性负载，由其产生的压降基本上是阻性压降，因此主电路各部分的等效阻抗可用等效电阻代替。

图2-12所示为单相全波桥式整流主电路的等效电路。

图2-12单相全波整流等效电路

  图2-12中，Ｅ0为电源电压，Ｉ1为自耦变压器输入电流强度，Ｒ1为电源内阻，m为自耦变压器变压比（m=m2/m1），Ｒ2为串接在主回路中的自耦变压器绕组m2的等效电阻，Ｉ2为高压变压器初级电流强度，Ｒ3为自耦变压器至高压初级侧等效电阻，Ｒ4为高压变压器次级及整流元件的等效电阻，n为高压变压器变压比（ｎ＝ｎ2/ｎ1），Ｉx为管电流强度有效值，Ｅx为管电压有效值。

Ｖ1为自耦变压器的输入电压，Ｖ2为自耦变压器的输出电压，Ｖ3为高压变压器的输入电压，Ｖ4为高压变压器的输出电压。

   由于：

            Ｅx＝Ｖ4－Ｒ4Ｉx

   而                Ｖ4＝ｎＶ3

                      Ｖ3＝Ｖ2－（Ｒ2＋Ｒ3）Ｉ2

                        Ｖ2＝ｍＶ1

                        Ｖ1＝Ｅ0－Ｒ1Ｉ1

   将（１）～（４）式代入并整理后，得

         Ｅx＝ｎ［m（Ｅ0－Ｒ1Ｉ1）－（Ｒ2＋Ｒ3）Ｉ2］－Ｒ4Ｉx

又                  Ｉ2＝ｎＩx

                    I1＝ｍＩ2＝ｍｎＩx

   代入后得

         Ｅx＝nmE0－m2n2R1Ix－n2R2Ix－n2R3Ix－R4Ix

   上式第1项为空载时管电压，第2项为换算到高压侧的电源内阻电压降，第3项为换算到高压侧的自耦变压器内阻压降，第4项为换算到高压侧的控制台至初级侧低压导线电阻压降，第5项为高压侧电阻的压降。

正是由于存在第2至第5项的压降，使实际管电压随管电流的增大而降低，这就是要进行kV补偿的原因。

   b.2种形式的kV补偿 实验证明，不同负载时，管电压Ｅx与高压变压器初级空载预示电压Ｖ1的关系如图2-13所示。

图2-13管电压Ek与初级空载电压V1的关系

   由图2-13可知，管电流为零时，曲线是过原点的直线（即空载曲线）；管电流越大，曲线越往右移。

在比较小的管电流时，相对空载曲线基本上是平行移动，在较大管电流时除平移外，曲线的斜率也要变小。

在图2-14中，曲线１为管电压空载曲线，曲线2为平移补偿曲线，曲线３为对应一定管电流的负载曲线。

图2-14空载曲线与负载曲线的关系

   对于初级空载电压Ｖ1A对应曲线１的Ａ0点、管电压ＥX0，对应曲线３的Ａ2点、管电压ＥX2。

总kV补偿值为（ＥX0－ＥX2），它可以理解为两部分之和，即曲线１到曲线２所引起的平移补偿（ＥX0－ＥX1）；另一部分为曲线２逆时针旋转一定角度后与曲线３重合而引起的斜率补偿（ＥX1－ＥX2），所以总补偿就是：

           ＥX0－ＥX2＝（ＥX0－ＥX1）＋（ＥX1－ＥX2）

   从物理意义上讲，平移补偿是要补偿由于管电流经高压变压器和整流管所引起的电压降，这是对某一固定管电流而言的。

而斜率补偿主要补偿管电流波形随管电压升高而发生的畸变，和电源阻抗随管电压而变化所引起的电压降。

   （３）管电流电路 管电流调节电路是为Ｘ线管提供加热电流的专用电路，所以也称Ｘ线管灯丝加热电路。

它包括Ｘ线管灯丝变压器初级和次级两部分电路。

   该电路的重要元件有稳压器、空间电荷补偿变压器和Ｘ线管的灯丝变压器，以及大功率电阻和可调电位器等。

   ①磁饱和谐振式稳压器由于Ｘ线管灯丝加热温度与管电流的稳定有密切关系，因此要求灯丝初级电路的电压变化很小，以保持Ｘ线输出剂量的稳定。

当电源发生波动或因Ｘ线管负载时所引起电压降，都会使灯丝初级电压发生变化，使Ｘ线管灯丝加热不稳定，从而影响Ｘ线管管电流的准确性。

因而在中型以上Ｘ线机中多设置了稳压器。

这种稳压器具有当输入电压波动较大的情况下使输出电压不变或变化甚小的作用。

它多利用磁饱和原理制成（图2-15）。

图2-15磁饱和稳压器

磁饱和稳压器的主要部分是一个饱和变压器，它的铁芯和普通变压器不同，初级线圈侧的铁芯截面积大，称为非饱和铁芯，次级线圈侧的铁芯截面积小，称为饱和铁芯。

当输入电压低于正常值时，稳压器和普通变压器一样按初级线圈的匝数比的关系升高或降低电压。

随着输入电压的升高，初级线圈铁芯上的磁通不断增加，而次级线圈铁芯由于截面积小于初级线圈的铁芯，磁通量不能增加而达到饱和，多余的磁通只能通过空气而泄漏，称为磁漏。

由此可见，在次级线圈铁芯的磁通达到饱和之后，初级输入电压在一定范围内变化时，次级线圈铁芯的磁通变化很小，因此次级线圈的输出电压不会再按比例上升，从而起到稳压的作用。

但这种简单的磁饱和稳压器在电源电压变化时，磁通量在饱和点上仍有少量变化，输出电压仍随输入电压的波动而有一定的变化。

为了弥补这一不足，通常在非饱和铁芯上加上补偿线圈Ｌ３，在饱和铁芯上加ＬＣ组成的谐振电路，这就是目前应用较多的谐振式磁饱和稳压器。

如图2-16所示。

   图2-16中，Ｌ１为未饱和线圈，Ｌ２为饱和线圈，Ｌ３为补偿线圈