综评目前携带式工业 X 射线机发展之趋势及应注意的几个问题 近五年来，国内外在携带式工业X射线机的发展方面均作出了相当的努力，有了较明显的改进和发展，国外如比利时ICM公司的SITE-X系列，原ANDREX的SMART系列，SEIFORT的新产品，理学机的新改进，国内如沉阳探伤机厂、中南探伤机厂、大连通海公司等也都推出了新的系列，这些新的发展都各有特点，但综合起来都还是紧紧围绕着用户的要求进行的。 按照用户对携带式工业X射线机的要求，我认为主要是：体积小、重量轻；穿透能力强；可靠性高；使用方便。 现就这几个方面分析一下发展的趋势 一﹑体积小、重量轻 这指的既是射线管头，也指控制台，先看一下八十年代到九十年代初的状况 型号 管头重 控制台重  波涛 GFD 306 36 公斤 23 公斤  理学 300EG-S3 38.5 公斤 25 公斤  国产 XXH3005 XXQ3005 XXG3005 45 公斤 49 - 42 公斤 35 公斤 12 - 19.5 公斤  当时300kV管头为35-38.5公斤，控制台为12-25公斤，再比较一下目前的状况 品种/重量 比利时ICM SITE-X D3006 ANDREX SMART 300 沉海 通海  管头重量 29 29 29 27  控制台重 14 11 12 7.5  管头重为27-29公斤，控制台为7.5-14公斤 在同样的功率条件下管头重量减轻了20%-23% 控制台重量减轻了37%-44% 分析一下重量减轻原因可以看出其趋势，首先分析一下射线管头重量减轻的措施：自五十年代到七十年代当时有一个大的变化，当时比利时波涛公司从三个方面进行革新：以SF6气绝缘代替油绝缘，以铝壳体代替铁皮壳体；用单端接地，使高压线包由三个(正、负高压及灯丝)变为一个；用逆变变频技术减少变压器体积、重量。以后理学也采用这一变革，国产机也相应变更，使定向300kV管头由50多公斤降到了35-36公斤，这一局面维持了10年左右。 九十年代开始，ANDREX及比利时ICM公司均先后进行了改革，他们首先从射线管上进行改革，都把棒状阳极X射线管作为改革方向，一方面使射线管更小﹐另一方面由于射线发射窗口从气绝缘的筒体内移到筒体外，使射线防护用铅大为减少，使X射线机机头的重量大大降低﹐以300kV为例，原波涛的GFD306为36公斤，而ICM的D3006仅29公斤，用铅量的下降是主要原因。国内多家生产企业也有这方面成功的例子，不一一列举，其次对变压器来说,目前主要是提高频率，可以用变频也可以用恒频，甚至通过倍压整流成为恒电位的系统，提高ｆ，可使铁芯体积重量下降，当然ｆ↑也使损耗增大，使变压器发热更为突出，于是选择铁芯材料以降低铁损及提高磁通密度就是必须考虑的因素﹐国内外多家厂商均对此作了研究，ICM 更对变压器的散热冷却作了专门的研究和发展。 在控制台方面﹐自从波涛公司将逆变技术引入X射线机以后，基本上主导了X射线机功率电路的设计，但当时采用的为可控硅 SCR，使控制台重量在20公斤上下，长期未有变化，直到90年代中期，ICM，ANDREX，BALTEAU的改进型定向机均采用了晶闸管，用了IGBT、MOSFET等器件作为逆变电源的功率器件，使电路简化、热损耗大大降低，继而使控制台重量大幅度下降，如 ICM公司的SITE-X系列控制台为14公斤，爬行器用的控制台CCU186仅4公斤，国产的控制台也降到7.5-12公斤，当然用铝合金代替钢板也是一个因子。 二﹑穿透能力提高 X射线机的穿透能力与kV值密切相关，因为kV值影响了X射线的硬度。但电压的波形又决定了最硬射线在全部射线剂量中所占的比例，变频矩形脉冲存在占空比，这就使最大kV出现的时间在总的曝光时间中只占一部份，要提高在某一kV值下的剂量，可以增长mA，也可以缩小占空比，直到100%的恒电位。以ICM的SITE-X及ANDREX的SMART为例，前者用加大mA，为6，7，8 mA，同时主要是延长曝光时间，通过对管端冷却系统的改造及对变压器冷却的改造，使一次曝光时间可以提高，使暂载率达到100%，比起过去的50%暂载率有了很大提高，通过一次曝光20-30%，同时提高kV值，发展320kV系列，350-360kV系列，如 320kV最大穿透69mmFe，后者则用倍压整流的方法形成直流高压，因此在相同的曝光时间内提高射线剂量率，提高穿透能力，但由于倍压整流方式功率不大，因此管电流在3mA以下，管子及高压电源的散热也是一个问题，持续工作时间推荐为10分钟， 300kV的穿透能力在曝光时间为10分钟时可达60mmFe。在这方面进一步的突破则有赖于新的创新意识。 三﹑可靠性高 X射线机的可靠性由三个因子组成，即X射线管、高压变压器、控制系统的可靠性组成。 X射线机的可靠性由X射线管的设计及工艺决定，保护可由机械保护及电器保护组成。 以ICM公司的SITE-X系列为例来进行分析，他们仍采用玻壳管，最长达10万小时，金属陶瓷管及陶瓷管则发展历史较短，寿命提高还有一段路程，从提供文字的参数看﹐陶瓷管的寿命提出为400小时，金属管为600小时，玻壳管为1000小时，但普遍认为金陶管及陶瓷管机械性能好一些，因此改进管子结构是提高管子可靠性的主要途径。 比利时ICM公司与列日大学合作，对X射线管作了改进设计，主要贡献为 A：改进管内电场分布，对300kV管子其管内场强最高为25kV／mm，较过去下降16%以上， 使管子可靠性有显著提高。 B：改进管子与管头的机械联接，提高了抗震性能，从已进口的ICM设备看，尚未发现因机械撞击或运输震动导致X射线管损坏的事例。 C：在周向系列设备中全部采用锥靶管，这种管型在射线均匀度上制作难度较高，国产管一般均匀度达到0.4就不错，进口管较好的也只达到0.2，而ICM 公司开发了新的专利，对X射线管的电子束进行控制，使均匀度≤0.1，并且用户在发现均匀度不良时，可自行调整﹐使周向机工作的可靠性大大提高，在电器保护方面，对X射线管实行自动训压(ICM的训压时间最长为60 分钟)，过电压、过电流、欠电压、欠电流的保护，对X射线管由于冷却系统失灵造成温度过高的温度保护，对SF6气压太低使 SF6气体绝缘性能下降的气压过低保护，这些全面组成对X射线管的保护网，提高了可靠性。 高压变压器，特别是其中的高压线圈也是历来X射线机中易损坏的部件，各生产企业均在这方面下了很大功夫，主要在变压器的结构、线圈的绕制工艺，处理方法，质量控制手段上下工夫，这方面各企业均作为企业的机密来对待，但从评价上则可以用变压器部份的故障率大小来衡量，一个好的企业这部份的故障率占产品总量的比例在5%以内。 控制台的可靠性包含二层意思，一是整个系统的可靠性，这方面各企业都化了不少功夫来改进，主要的是完整的保护系统保证X射线管和高压变压器稳定工作，不易损坏，如采用自动训压，气压保护、温度保护、过压、欠压、欠流等保护﹐扩大适用电压的范围，采取抗击浪涌电压的措施，在低电压时自动调整功率的措施等等，特别采用微处理器控制以后，通过软件编制使这些功能的实现变的容易了，从而国际一流的生产企业如ICM、ANDREX等都采用了微处理器菜单检索、自动训压、自诊断等，使系统的可靠性有了较大提高，第二是控制台本身工作的可靠性，包括机械可靠性与电气可靠性，机械可靠性指印板固定的抗震性能，密封程度，耐气候性，指示仪表等的不易损坏，电气可靠性则是电路工作的稳定性，元器件的可靠性等，ICM公司的控制台密封性好，耐气候性形成封闭自冷却的系统，但在印板固定上已作过二次改进，目前已很少发现在强烈震动时印板脱落的情况，在电气可靠性上一般企业往往早期产品故障较多，特别是在元器件可靠性上较差，但ICM采用了自诊断系统，微处理器经常及时分析各监测点的信息，一但出现故障，能较快发现故障点，可及时排除故障，同时在操作上力求简化，使操作人员只要按一按钮，即可完成曝光拍片的操作，这就大大减轻了误操作的可能，提高了可靠性，电气可靠性受外部环境影响较大如电压变动、外部电压突变的入侵，电源接插的错误，环境温度的变化(高温及低温)这些都会影响电气可靠性，因此电气可靠性是控制电路中各企业的一个难题，但在各企业的努力下，特别是采用微处理器及组件集成程度的提高，可靠性比过去有了提高。 四﹑使用方便 使用微处理器及各种存贮组件，使目前的X射线机在使用方便上提高了一大步，由于采用薄膜开关控制，使用键盘操作与荧光数码显示或液晶显示，这都使操作极大简化，如ICM公司的产品只要按键操作，输入参数，最后只要按一个起动键就完成了曝光操作。kV、mA的调整可以细化到1kV及0.1mA，使用户可以方便确定需参数，以获得最佳的曝光规范，同时又可以贮存起来，将曝光参数细化到kV，mA，T、黑度、材料厚度、焦距、胶片规格、胶片型号等，形成完全确定的规范，存贮后可以检索，可以呼出使用。维修人员可查阅设备的工作档案、曝光记录、自诊断情况使检修工作更为方便，总之微机控制引入X射线机的控制台使使用方便上升到一个全新的水平，当然随着组件的发展，如微处理器的速度加快，存贮组件容量的加大，用户要求更高，使用的方便程度必将会有一个新的提高。 综合起来看，创新意识就体现在提高科技含量，满足用户需求上。科技的发展是无止境的，用户的需求也是有阶段性但又是无止境的，只有不断创新，才能不断发展，而创新的关键是人才，从国内外企业的发展看，老的企业走下坡路，就是人才凋零，缺乏创新的结果，新的企业走上坡路，正是重视人才不断创新的结果，市场竞争是优劣从来没有终身制，失败是成功之母，愿国内企业能奋起投入竞争与国内科技院、所广泛合作，一个新的天地就在前面。