PESAWAT RONTGEN FREKWENSI
TINGGI.
DISAMPAIKAN PADA
PELATIHAN KEMAMPUAN
PENGAJARAN BAGI DOSEN DAN
INSTRUKTUR KLINIK JURUSAN TEKNIK ELEKTROMEDIK.
BANDUNG 4 – 6 JUNI 2007
Oleh
PESAWAT RONTGEN FREKWENSI
TINGGI.
PESAWA T RONTGEN FREKWENSI TINGGI ADALAH PESAWAT UNTUK MEMBANGKITKAN SINAR – X DENGAN MENGGUNAKAN TEHNOLOGI FREKWENSI TINGGI .
CARA KERJANYA ADALAH : TEGANGAN BOLAK-BALIK DARI PLN YANG MEMPUNYAI FREKWENSI 50 HZ DIRUBAH MENJADI
TEGANGAN SEARAH DAN DIFILTER DENGAN KONDENSATOR KEMUDIAN DIBUAT MENJADI TEGANGAN BOLAK-BALIK
FREKWENSI TINGGI ANTARA 7 KHZ – 13 KHZ KEMUDIAN DIPROSES MENJADI TENGAN TINGGI DAN DISERAHKAN UNTUK DIBERIKAN KE TABUNG SINAR-X.
DEMIKIAN JUGA PADA BAGIAN PEMANAS FILAMENT TABUNG SINAR-X PROSESNYA MENGGUNAKAN TEGANGAN FREKWENSI TINGGI.
BLOK DIAGRAM PESAWAT RONTGEN
FREKWENSI TINGGI.
• GBR.1 MEMPERLIHATKAN BLOK DIAGRAM PESAWAT RONTGEN FREKWENSI TINGGI.
CARA KERJA PESAWAT RONTGEN
FREKWENSI TINGGI.
1. PROSES PEMANASAN FILAMEN.
-Tegangan AC 50 Hz (U0) dari pln disearahkan pada blok 1A, kemudian difilter dengan kondensator pada blok 2a terus diubah menjadi tegangan bolak-balik
frekwensi tinggi oleh inverter pada blok 3a kemudian diturunkan tegangannya menjadi 6 – 16 volt dan
diberikan kefilamen tabung rontgen.
- Pengaturan arus tabung rontgen menggunakan
regulator yang menghasilkan tegangan searah dan di ubah menjadi tegangan bolak –balik frekwensi tinggi oleh VCO untuk mentriger inverter.
2.PROSES PEMBANGKITAN TEGANGAN
TINGGI.
Tegangan AC frekwensi 50 Hz ( UO ) dari PLN disearahkan di blok 1 dan difilter di blok 2
menjadi tegangan searah (U1) terus diubah lagi menjadi tegangan bolek-balik frekwensi tinggi antara 7 – 13KHz (U2) di blok 3. Setelah itu
kemudian di naikkan tegangannya oleh
transformator tegangan tinggi di Blok 4 menjadi tegangan tinggi frekwensi tinggi (U3). Kemudian disearahkan di blok 5 menjadi (UH) terus difilter di blok 6 yang selanjutnya diberikan ke tabung rontgen.
PENGATURAN TEGANGAN TINGGI.
• Pengaturan tegangan tinggi dengan cara : Tegangan referensi (kV soll ) diberikan pada regulator dan dibandingkan dengan tegangan
feedback dari rangkaian tegangan tinggi ( kV ist ). tegangan referensi ( kV soll) pada regulator dan Hasilnya berupa tegangan DC yang diubah oleh VCO menjadi frekwensi tinggi untuk mentriger INVERTER. kV ist naik dari nol sampai mencapai tegangan yang diinginkan. Kalau tegangan
feedback telah sama dengan tegangan referensi maka tegangan tinggi tidak naik lagi.
ON LINE ADJUSMENT.
•
Pada pesawat rontgen frekwensi tinggi ini,
pengaturan tegangan tinggi dan pengaturan
arus tabung rontgen dilakukan pada saat
Exposure berlangsung atau disebut ON LINE
ADJUSTMENT.
BAGIAN-BAGIAN PESAWAT RONTGEN
FREKWENSI TINGGI.
1. RANGKAIAN POWER SUPPLY.
2. RANGKAIAN INVERTER
3. RANGKAIAN TRANFORMATOR TEGANGAN
TINGGI.
4. RANGKAIAN PENGATUR TEGANGAN TINGGI.
5. RANGKAIAN PEMANAS FILAMEN
6. RANGKAIAN PENGATUR ARUS TABUNG
RONTGEN.
1. RANGKAIAN POWER SUPPLY.
Gambar 2 adalah gambar rangkaian power supply.
Cara kerja rangkaian power supply.
•
Tegangan bolak balik frekwensi 50 Hz dari PLN
disearahkan dan difilter dengan kondensator
menjadi tegangan searah sebesar:
220 V X V2 X 2 = 622 Volt.
Untuk tegangan 3 phase rangkaiannya seperti
pada gambar sebelah kiri dan besarnya
2.RANGKAIAN INVERTER .
A. RANGKAIAN DASAR OSCILATOR.
Gambar 2.1 menunjukkan gambar rangkaian R, L, C yang dihubung seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan DC melalui sebuah saklar S.
•
PRINSIP KERJA OSCILATOR.
•
1. Apabila rangakaian R,L,C dihubungkan
dengan sumber tegangan DC melalui saklar S
maka akan terjadi pengisian Kondensator C
sampai penuh.
2. Saklar S kemudian dipindah menjadi 1-3.
maka akan terjadi oscilasi yang makin lama
makin kecil amplitudonya atau disebut
teredam karena energinya hilang di Rs seperti
pada gambar 2.2.
INVERTER
• Untuk Membuat agar oscilasi tidak teredam maka perlu diberikan tegangan DC secara periodik
untuk mengatasi hilangnya energi.
• Dengan prinsip tersebut , saklar S diganti
Thyristor dan dirangkai seperti pada gambar 2.3.
Komponen pada inverter.
•
- Thyristor Th1, Th2, Th3 dan Th4 sebagai
pengganti saklar S.
•
- Diode V1, V2, V3 dan V4 dihubungkan
berlawanan arah dengan Thyristor.
•
- Oscilator terdiri dari Cs, Ls dan Rs yang
dihubung Seri.
CARA KERJA INVERTER.
• 1. Th1 berpasangan dengan Th2, bekerja bergan-tian dengan Th3 yang berpasangan dengan Th4. • 2. Pada setengah periode pertama, Th1 dan Th2
firing karena diberi signal triger pada gate nya. Arus mengalir dari sumber tegangan positif ke negatif seperti pada gambar 2.4 :
• Dari positif lewat Th 1, Cs, Ls, Rs terus lewat Th2 terus ke Negatif. Terjadi pengisian Kondenstor Cs hingga penuh.
• Karena rangkaian oscilator membangkitkan arus balik setelah setengah periode, maka arus balik ini mengalir lewat V2, Rs, Ls dan V1 terus ke
terminal positif seperti pada gambar 2.4.
• Arus bailk ini digambarkan arah negatif seperti pada gambar 2.5. Pada saat ini kondenstor Cs discharge hingga kosong (t2). Dan arus balik ini berfungsi juga untuk mematikan firingnya Th 1 dan Th2.
ARAH ARUS PADA INVETER
Gambar 2.4
Setengah periode berikutnya.
• 1. Pada setengah periode berikutnya, Th3 dan Th4 firing
oleh signal triger. Arus mengalir dai positif lewat Th3, Rs, Ls, Cs terus Th4 terus ke negatif sperti pada gambar 2.5.
Terjadi pengisisan kondenstor sampai penuh dengan polaritas kebalikan dari pengisian pertama.
• 2. Pada saat terjadi arus balik dari rangkaian oscilator terjadi discharge kondensator Cs dengan arah arus sbb. Dari terminal Negatif, V4, terus Kondensator negatif Cs
terus ke positif, terus ke Ls, Rs, V3 terus ke terminal positif. Gambar Pulsanya seperti pada gambar 2.6. Arus balik ini berfungsi juga untuk mematikan Th3 dan Th4 yang sedang firing.
•
•
MENCEGAH TERJADINYA HUBUNG
SINGKAT PADA INVERTER.
• 1. Oscilasi pada inverter terjadi terus menerus selama signal triger diberikan ke Gate thyristor yang berpasangan secara bergantian.
• 2. Untuk mencegah terjadinya short circuit yang disebabkan oleh kedua pasangan thyristor firing secara bersamaan maka perlu diberi wktu
tenggang antara matinya thyristor Th1 dan Th2 dengan mulainya firing thyristor Th3 dan Th4 minimal 30 Ms ( Micro second ). Seperti pada gambar 2.7.
GAMBAR PULSA PADA INVERTER
INVERTER PADA RANGKAIAN
TEGANGAN TINGGI.
• Inverter pada rangkaian tegangan tinggi seperti pada gambar 2.8.
1. Ls sebagai komponen oscilator merupakan
gulungan primer trafo tegangan tinggi.
•
2. Signal triger thyristor didapat dari rangkaian
triger yang menggunakan VCO ( Voltage
Control Oscilator ). Out put nya melalui trafo
triger diberikan ke Th1, Th2 dan Th3 dan Th4.
•
3. Secara sederhana wiring diagram inverter
pada rangkaian tegangan tinggi seperti pada
gambar 2.8.
3. RANGKAIAN TEGANGAN TINGGI.
• 1. Rangkaian tegangan tinggi adalah rangkaian yang menaikkan dari tegangan rendah menjadi tegangan tinggi kemudian disearAhkan dan
diberikan ke tabung rontgen.
• 2. Rangkaian tegangan tinggi terdiri dari :
• 1). Transformator tegangan tinggi 2 buah. • 2). Rangkaian voltage doubler 2 buah dan
dihubungkan seri. Tegangan out put yang
diperoleh adalah 4 kali tegangan A-B. Seperti pada gambar 3.1.
Gambar wiring diagram rangkaian
tegangan tinggi.
Cara kerja rangkaian tangangan tinggi.
Cara kerja rangkaian tegangan tinggi.
1. Trafo tegangan tinggi Tr1 dan Tr 2 bekerja secara bersamaan karena dihub ungkan paralel.
2. Pada setengah periode pertama : A positif dan B negatif.
Arus dari A terus ke V1, C1, B dan kembali ke A. Kondensator C1 diisi tegangan.
3. Pada setengan periode berikutnya : A negatif
dan B positif. Arus dari B mengalir lewat C2, V2, A dan kembali ke B. Kondensator C2 diisi
Pengisian kondensator C3 dan C4 bersamaan
dengan pengisian C1 dan C2.
C1 , C2, C3 dan C4 dihubung seri menjadi
tegangan tinggi. Kutub positif C1 di hubungkan
ke Anode dan kutub negatif C4 dihubungkan ke
katode untuk memberikan beda potensial
tabung rontgen hingga elektron2 ditarik dari
katode ke anode yang kemudian akan terproses
terjadinya sinar-x.
Hubungan antara tegangan tabung
rontgen dan arus rangkaian inverter.
• Hubungan antara tegangan tinggi tabung rontgen dan arus inverter seperti pada gambar 3.2.
•
Pada saat tabung rontgen mendapat tegangan
dari nol sampai tegangan tinggi, frekwensi
pada inverter tinggi. Setelah tegangan tinggi
tercapai , frekwensi inverter berkurang.
•
Hal ini karena hanya mensuply energy yang
diperlukan beban.
4. RANGKAIAN PENGATUR TEGANGAN
TINGGI
•
Pengaturan tegangan tinggi tabung rontgen
dikerjakan dengan cara membandingkan
tegangan referensi (kV soll) sebagai
pengaturan tegangan tinggi yang diminta,
dengan tegangan feedback ( kV ist) tegangan
tinggi yang dihasilkan.
•
Rangkaian pengatur tegangan tinggi seperti
ditunjukkan pada gambar 4.1.
GAMBAR 4.1 PENGATURAN
TEGANGAN TINGGI
CARA KERJA PENGATURAN TEGANGAN
TINGGI.
• 1. Tegangan tabung rontgen yang diinginkan (kV)
disebut kV soll, dibandingkan dengan tegangan tabung rontgen yang ada (kVist) di regulator. Hasilnya
merupakan tegangan dc yang kemudian diubah menjadi pulsa frekwensi tinggi oleh VCO .
• 2. Pulsa frekwensi tinggi untuk mentriger inverter sehingga trafo tegangan tinggi primer mendapat tegangan bolak-balik frekwensi tinggi dan diubah menjadi tegangan tinggi.
• 3. Setelah tegangan tinggi mencapai nilai yang diminta, atau kV ist sama dengan kVsoll, tegangan tinggi
5. RANGKAIAN PEMANAS FILAMEN
DAN PENGATUR ARUS TABUNG.
• Rangkaian pemanas filamen tabung rontgen prinsip kerjanya seperti pada gambar 5.
• Pada waktu standby heating sama dengan Fluoroscopi Heating.
• Arus tabung besarnya berdasarkan pembagian Kapasitas Power Pesawat rontgen dengan
tegangn tinggi (kV) yang dipergunakan. ( P soll per ksoll = I.)
• Filamen mendapat tegangan dari Trafo filamen frekwensi tinggi yang mendapat tegangan dari inverter yang ditriger oleh VCO . Pulsa VCO ini diatur oleh regulator.
CARA KERJA RANGKAIAN PEMANAS FILAMEN
DAN ARUS TABUNGNYA
.
• 1. Iro soll untuk fluoroscopi diberikan ke regulator kemudian ke VCO yang mengubah tegangan dc menjadi pulsa frekwensi tinggi .
• 2. Pulsa dari VCO diberikan ke Gate inverter sehingga filamen trafo mendapat tegangan bolak-balik frekwensi tinggi dan tegangan out punya diberikan ke filament tabung rontgen dan filamen menyala.
• 3. Karena tabung rontgen belum mendapat tegangan tinggi maka belum ada arus tabung Iro.
Untuk menggantikan arus tabung ini tegangan filamen diberikan ke lampu kecil . Melalui photo transistor sinar lampu diubah menjadi tegangan dan dibandingkan dengan Iro soll. Hsilnya dipergunakan untuk mengatur tegangan filament sehingga pada saat standby heating, tegangan filament konstan.
• 3. Pada waktu preparation, Iro soll pindah dari
standby heating ke Iro soll exposure yang didapat dari perhitungan otomatis yaitu Power Max
(Psoll) dibagi dengan tegangan tabung kVsoll .
• I = P soll / kVsoll.
• Iro ist belum ada dan tetap diambil dari lampu kecil tadi. Karena tegangan filamen naik maka lampu kecil menjadi terang ( boosting ).
•
Pada saat exposure dimulai arus tabung ini
diberikan ke Regulator melalui switch S1 yang
pindah saat start exposure dan dibandingkan
dengan Isoll.
•
Setelah Iro ist = Iro soll, maka arus tabung
berhenti sesuai dengan kebutuhan.
•
Wiring diagram pengaturan arus tabung
rontgen seperti pada gambar 4.3.
KELEBIHAN PESAWAT RONTGEN FREKWENSI TINGGI DIBANDING PESAWAT RONTGEN BIASA.
• Dibanding pesawat rontgen biasa, pesawat rontgen frekwensi tinggi mempunyai kelabihan antara lain : • 1. Volume transformator tegangan tinggi lebih kecil
karena penampang nya berbanding terbalik dengan frekwensi sesuai rumus :
U = K.f.n.A U : Tegangan induksi.
K : Konstanta. F : Frekwensi.
n : Jumlah gulungan
• 2. Tidak diperlukan Ototrafo dan Isostat ( Voltage
stabilisator ) seperti pesawat rontgen konvensional yang besar dan berat.
• 3. tidak menggunakan komponen elektromekanik seperti motor, relai dan kontaktor yang besar, tetapi menggunakan komponen elektronik semiconduktor , IC yang lebih cepat dan kompak sehingga hasil pengaturan lebih teliti.
• 4. Hasil ripple tegangan tinggi mendekati generator 12 pulsa meskipun menggunakan jala-jala listrik satu phase. Dosis yang dihasilkan hampir 1 ½ - 2 kali generator 2 pulsa. • Contoh : Generator Frekwensi tinggi dengan kapasitas
100kV, 300 mA setera dengan generator 2 pulsa dengan kapasitas 100 kV, 500 mA.
• 5. Proses pengaturan tegangan tinggi terjdi pada saat pemberian tegangan tinggi pada tabung rontgen atau selama waktu penyinaran ( On line )
• 6. Proses pengaturan tegangan tinggi dan arus tabung terpisah
sehingga tidak saling mempengaruhi seperti pada pesawat rontgen konvensional yang saling mempengaruhi satu sama lain.
• 7. Dengan adanya micro prosessor pada generator frekwensi tinggi konstruksi konsul menjadi kecil dan kompak.
• 8. Trafo tegangan tinggi dapat dijadikan satu dengan tabung rontgen ( Single tank ) sehingga tidak memerlukan kable tengangan tinggi. • 9. Menghemat ruangan karena bentuknya yang kecil dan kompak.
