Generatore radiologico

� Radiazioni artificiali

� alimentazione: corrente elettrica

oscar fiorucci .

laurea.tecn.radiol@ospedale.perugia.it

www.med.unipg.it/ac/rad/www.etsrm.it

Impianto radiologico

trasformatoretrasformatore

L’operatore dialoga attraverso la consolle con il complesso radiologico.

Un sistema a raggi-x consiste di:Il generatore trasferisce la potenza elettrica P (K W) al tubo araggi-xI parametri U (KV) e I (mA) vengono impostati alla console delgeneratore.Anche lo start e stop dell’esposizione (tempo t) vengono definitialla console del generatoreLa selezione del tempo t (s) e della corrente I (mA), cioè il caricoelettrico Q (mAs) viene fatta in combinazione

Le funzioni basi di un generatore sono quindi lagenerazione dei seguenti parametri:• Alta Tensione U (KV)• Corrente al tubo I (mA)• Start e stop t (s)Il tubo a raggi-X converte l’energia elettrica forn ita in raggi-X

La caratteristica della radiazione generata dipende dai differentilivelli dei tre parametri di energia, ripercuotendosi nella qualitàdella radiografia

U = Il livello di energia dei raggi-x generati dipe nde dallivello dei KV forniti. La penetrazione dei quanta attraverso lamateria è maggiore tanto più alta è il livello della loro energia

I = La densità dei raggi -X è tanto alta quanto alta è la corrente che I = La densità dei raggi -X è tanto alta quanto alta è la corrente che passa attraverso il tubo

T = Il numero totale dei raggi x dipende dal tempo duranteil quale un certo flusso irradia un oggetto, per permettere diesporre un film radiografico o un oggetto ripreso da un tubo di unatelecamera

Il Generatore può essere considerato, come un conve rtitore di tensione con le seguenti funzioni principali:• Trasformare la tensione di alimentazione in Alta Te nsione• Raddrizzare l’Alta Tensione in Tensione Continua• Controllare l’Alta Tensione impostata fra i valori di 40 KV e150 KV

Affinché si possa ottenere uno spettro di emissione adeguatola tensione che deve essere fornita al tubo radioge no deveessere:

•CONTINUA•COSTANTE

TRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICOTRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICO

PrimarioPrimario SecondarioSecondario

Complesso di avvolgimenti PRIMARI e SECONDARI, avvolti Complesso di avvolgimenti PRIMARI e SECONDARI, avvolti e isolati fra di loro.e isolati fra di loro.

TRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICOTRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICO

PrimarioPrimario SecondarioSecondario

Il RAPPORTO fra il numero delle spire dell’avvolgimento Il RAPPORTO fra il numero delle spire dell’avvolgimento primario e il numero delle spire dell’avvolgimento secondario primario e il numero delle spire dell’avvolgimento secondario viene definito come RAPPORTO DI TRASFORMAZIONE.viene definito come RAPPORTO DI TRASFORMAZIONE.

La tensione di alimentazione può variare in seguito ai maggioriconsumi nell’arco di una giornata all’interno dell’ospedale.Questo porta ad una variazione dell’alta tensione e quindidell’energia delle radiazioni con un conseguente variazione dellaqualità radiograficaPer ovviare a questo effetto viene utilizzato un sistema chiamato• Compensazione di linea, attraverso

l’utilizzo di un autotrasformatoreautotrasformatorel’utilizzo di un autotrasformatoreautotrasformatore

L’autotrasformatore vieneinoltre utilizzato perselezionare l’alta tensioneimpostata alla console delgeneratore

La tensione, proveniente dall’autotrasformatore, compensata eregolata in funzione della impostazione effettuata sulla console,viene inviata al trasformatore di Alta Tensione.L’aumento di tensione è proporzionale al rapporto fra il numero dispire dell’avvolgimento secondario rispetto all’avvolgimento primario,mentre il valore della corrente è ridotto proporzionalmente.

Il rapporto può variare da 500:1 fino a 1000:1.

La tensione del primario è misurata in volt (V) volt (V) la tensione del secondario viene misurata in kilovolt (kilovolt (kVkV))

GENERATORE dell’ALTA TENSIONE� Per generatore radiologico si intende la combinazione di

tutti gli elementi per il controllo e la produzionedell’energia elettrica necessari all’alimentazione di untubo radiogeno.tubo radiogeno.

� I componenti, sono immersi in olio minerale, per garantire la migliore dissipazione termica.

� Ultimamente si tende ad utilizzare il fluoruro di zolfo (non carbonizza se presenti scariche elettriche)

GENERATORE dell’ALTA TENSIONEGeneralmente comprende:� un trasformatore di alta tensione;� un sistema di controllo

Per l’uso radiologico, vengono richieste valori di tensionePer l’uso radiologico, vengono richieste valori di tensionecompresi:

� fra 40000-140000 Volts se interessati dall’effettofotografico;

� fra 100 kV - 70 MV se l’interesse è rivolto all’effettoradiobiologico delle radiazioni

Il trasformatore viene usato generalmente per elevare oabbassare la tensionetensione disponibile.

TENSIONE

Due serbatoi collegati con un tuboproducono tensionetensione se i livelli di A e Bsono diversi.sono diversi.

A B

TENSIONE

La tensione negli impianti elettrici è rappresentatadalla correntecorrente elettricaelettrica. La differenza di potenzialeelettrico è quindi la “tensione”.elettrico è quindi la “tensione”.

A B

TENSIONE

Se aumentiamo la differenza di altezza,l’acqua scorre più velocemente.

A B

TENSIONE

Allo stesso modo, se aumentiamo la tensionetensione (V)(V)aumenta l’intensitàl’intensità didi correntecorrente (A)(A).

A B

GRANDEZZE e UNITA’ DI MISURA

GRANDEZZA UNITA’ DI MISURA

Tensione V Volt V

Corrente I ampere A

TRASFORMATOREMacchina elettrica statica, atta a trasferire,

sfruttando il fenomeno della induzioneinduzioneelettromagneticaelettromagnetica, energia elettrica acorrente alternata da un circuito ad un altro,modificandone le caratteristiche.modificandone le caratteristiche.

TRASFORMATORE

� Nucleo magnetico fatto di LAMIERINI di ferro al silicio

TRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICOTRASFORMATORE ELEVATORE RADIOLOGICO

Avvolgimento diAvvolgimento dialta tensionealta tensione

Avvolgimento diAvvolgimento dibassa tensionebassa tensione

Si distingue come avvolgimento dell’ALTA TENSIONE quello Si distingue come avvolgimento dell’ALTA TENSIONE quello con maggiore numero di spire e avvolgimento di BASSA con maggiore numero di spire e avvolgimento di BASSA TENSIONE l’altro.TENSIONE l’altro.

alta tensionealta tensione

TRASFORMATOREL’avvolgimento primario viene alimentato con

la tensione V1 alternata da trasformare pereffetto della quale si genera nel nucleo uncampa magnetico, anch’esso alternato econ la stessa frequenza della tensione V1.con la stessa frequenza della tensione V1.

Nell’avvolgimento secondario si genera unatensione V2 indotta per effettoelettromagnetico e di uguale frequenza.

Il rapporto fra le tensione V1 e quella V2 èdirettamente proporzionale al numero dispire N1 e N2.

RendimentoRendimento� Il rendimento dell’emissione di un tubo a

raggi X è tanto più elevato quanto più la forma d’onda della tensione che lo alimenta tende ad esse continua.La forma d’onda dell’AT è uno dei fattori � La forma d’onda dell’AT è uno dei fattori più importanti per valutare le prestazioni di un generatore.

� GENERATORE Valore di picco

� monofase a due impulsi kV 63,6� trifase a sei impulsi kv 95,5

RendimentoRendimento

� trifase a sei impulsi kv 95,5� trifase dodecafase kV 98,9 � Media frequenza kV 98,9

Poiché il tubo radiogeno può solamente sostenere una corrente chefluisce dal catodo verso l’anodo, cioè continua, la tensione generatadal trasformatore di alta tensione deve essere rettificata. La rettificaè il processo che converte una tensione alternata in tensionecontinua con l’utilizzo di elementi elettronici chiamati diodi

I diodi sono degli elementicostruiti con deisemiconduttori (silicio).Sono denominati diodi allostato solido.In origine i diodi eranocostituiti da valvole

Gli elementi di rettifica, sia a valvole che allo stato solido, sonoassemblati in circuiti elettronici in grado di convertire la correntealternata in corrente continua necessaria per il funzionamento di untubo a raggi x.Durante la porzione positiva dell’onda, il diodo conduce liberamentee permette alla corrente di passare attraverso il tubo. Durante il laporzione negativa dell’onda, il diodo non conduce e quindi noncircola nessuna corrente

La corrente risultante è una serie di impulsi positivi separati da degli spazi duranti i quali non è permessa la circolazione della corrente negativa

Questa metodo di rettifica è chiamata rettifica a semi-onda perchésolo una metà dell’onda alternata appare in uscita. La parte negativadell’onda viene quindi rimossa

Questo tipo di raddrizzamento non viene mai usata nella radiologiadiagnostica in quanto viene persa metà della potenza