超小型X光机的实用化研究

论文摘要

超小型X光机广泛应用于无损检测领域，它适用于邮局、车站、及大型活动等场所的安全检测，也可以应用于城镇和社区的基层医院进行医疗检测。笔者在文中结合小型X光机的发展现状及趋势，对一种便携式小型X光机进行了研究和改进。首先，阐述了研究的背景和研究的目的与意义。目前在世界范围安全问题受到各国的广泛重视，采用X射线进行安全检测成为必不可少的手段之一。本课题致力于研究一种更加易于应用的便携式小型X光机，为工程应用、安全检测等领域提供有力的支持。其次，从原理的角度简要介绍了X射线的特性、防护；X射线的产生；X光机的组成；以及X射线管和直流高压。并介绍了控制电路中用到的单片机的特点。然后，分别描述了直流高压发生器控制电路的设计和灯丝控制电路的设计。控制电路采用以单片机为核心的嵌入式系统，不仅减小了系统的体积，也为整个系统的进一步智能化奠定了基础。在实验中，重点对几种高压发生器的驱动电路的实验数据及应用效果进行了细致比较。最终采用的驱动电路已达到X光机实际应用的要求。最后，按照模块化的设计思想，对本课题研究的超小型X光机进行模块化的结构设计。依据控制电路的实验数据对该产品进行调试。针对系统的调试结果，对控制电路以及超小型X光机的机构进行了改进和完善。这些结构和工艺上的改进简化了系统的布局，使系统组成更为紧凑，极大地提高了它的便携性能。在整个研究过程中，获得了一项实用新型专利。开发成功的产品样机已经被一直支持此项研究的日立公司试用，取得了很好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 序论
• 1.1 研究的相关背景、目的及意义
• 1.1.1 小型X光机的相关背景
• 1.1.2 国内外的研究现状
• 1.1.3 课题研究的目的及意义
• 1.2 论文的构成
• 参考文献
• 第二章 X光机的构成及原理
• 2.1 X射线基础
• 2.1.1 X射线的光谱
• 2.1.2 X射线的衰减和吸收
• 2.1.3 X射线的散射
• 2.1.4 X射线的检测
• 2.2 X射线的计量和防护
• 2.2.1 X射线的计量
• 2.2.2 X射线的防护
• 2.3 X光机的构成
• 2.3.1 X光机的基本构成
• 2.3.2 本课题所研究的小型X光机的构成
• 2.4 X射线的产生
• 2.4.1 X射线管
• 2.4.2 直流高压
• 2.5 单片机概要
• 2.5.1 单片机的特点
• 2.5.2 单片机的应用范围
• 2.5.3 高速C8051F330单片机
• 2.6 小结
• 参考文献
• 第三章 控制电路的设计和实现
• 3.1 设计思路
• 3.2 开关器件的比较和选择
• 3.2.1 双极型晶体管
• 3.2.2 功率场效应管
• 3.2.3 绝缘栅双极晶体管
• 3.2.4 开关器件的选择
• 3.3 高压发生器的单片机控制电路
• 3.3.1 控制电路的实现
• 3.3.2 控制电路中的电源
• 3.3.3 控制电路的改进
• 3.4 开关管驱动电路的设计
• 3.4.1 直接驱动存在的问题
• 3.4.2 射极输出驱动电路
• 3.4.3 源极输出驱动电路
• 3.4.4 推挽驱动电路
• 3.4.5 几种驱动方式的比较
• 3.5 灯丝电流控制电路设计
• 3.6 小结
• 参考文献
• 第四章 结构设计、调试和完善
• 4.1 小型X光机的模块化设计
• 4.1.1 模块化设计思想
• 4.1.2 高压模块的制作
• 4.1.3 制作目标及工艺流程
• 4.1.4 系统集成
• 4.2 X光机的调试和应用
• 4.2.1 实用条件下的应用效果
• 4.2.2 极限条件下的应用效果
• 4.2.3 检测人体部位的效果
• 4.2.4 效果分析
• 4.3 系统完善
• 4.3.1 直流高压发生器的改进
• 4.3.2 直流高压发生系统的进一步完善
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 5.1 本文的主要工作
• 5.2 进一步的研究目标
• 致谢
• 攻读学位期间已录用学术论文