चिकित्सा इमेजिंग उपकरण (सीटी/एमआरआई) में डायोड की क्या भूमिका है?

一, सीटी उपकरण में डायोड: ऊर्जा रूपांतरण और सिग्नल कैप्चर का मूल
1।
सीटी उपकरण का मुख्य घटक एक्स-रे ट्यूब है, जो उच्च-वोल्टेज विद्युत क्षेत्र के माध्यम से धातु लक्ष्य सामग्री (जैसे टंगस्टन) से टकराने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम को तेज करके काम करता है, जिससे एक्स-रे उत्पन्न होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, उच्च-वोल्टेज डायोड एक "ऊर्जा पुल" की भूमिका निभाते हैं:

सुधार कार्य: सीटी ट्यूब को चलाने के लिए दसियों किलोवोल्ट उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा की आवश्यकता होती है, जबकि मुख्य शक्ति प्रत्यावर्ती धारा होती है। उच्च वोल्टेज डायोड (जैसे तीन चरण बारह तरंग सुधार सर्किट में डायोड) यूनिडायरेक्शनल चालन विशेषताओं के माध्यम से प्रत्यावर्ती धारा को स्पंदित प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करते हैं, जिससे ट्यूब को स्थिर उच्च वोल्टेज शक्ति प्रदान होती है। इसकी कम फॉरवर्ड दबाव ड्रॉप विशेषता ऊर्जा हानि को कम कर सकती है और एक्स - किरण उत्पादन दक्षता में सुधार कर सकती है।
पल्स नियंत्रण: तेजी से निरंतर गतिशील सीटी स्कैनिंग में, डायोड को छोटी अवधि की पल्स उच्च वोल्टेज (जैसे 3 एमएस पल्स एक्सपोजर) का सामना करने की आवश्यकता होती है, और उनकी तेज़ रिकवरी विशेषताएं उच्च आवृत्ति स्विचिंग के तहत स्थिर संचालन सुनिश्चित करती हैं, वोल्टेज उतार-चढ़ाव के कारण होने वाली छवि कलाकृतियों से बचती हैं।
2. डिटेक्टर सिग्नल रूपांतरण: फोटोडायोड का "फोटोइलेक्ट्रिक अनुवादक"।
CT डिटेक्टर कार्य सिद्धांत इस प्रकार है:

ऑप्टिकल सिग्नल रूपांतरण: एक्स किरणें मानव शरीर से गुजरने के बाद, डिटेक्टर में सिंटिलेटर (जैसे सीज़ियम आयोडाइड) द्वारा दृश्य प्रकाश में परिवर्तित हो जाती हैं। फोटोडायोड फोटॉन ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं, और उनकी प्रतिक्रिया गति (नैनोसेकंड स्तर) और उच्च संवेदनशीलता विरूपण मुक्त सिग्नल कैप्चर सुनिश्चित करते हैं।
शोर दमन: फोटोडायोड की कम अंधेरे वर्तमान विशेषताएं थर्मल शोर हस्तक्षेप को कम कर सकती हैं, सिग्नल को {{0} से {{1} तक शोर अनुपात (एसएनआर) में सुधार कर सकती हैं, और उच्च रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग के लिए आधार प्रदान कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, amsOSRAM की AS5950 डिटेक्टर चिप एक ही वेफर पर फोटोडायोड और AD कन्वर्टर्स को एकीकृत करती है, जिससे SNR 30% बढ़ जाती है जबकि बिजली की खपत 40% कम हो जाती है।
3. सुरक्षा सुरक्षा: टीवीएस डायोड का "सर्ज रक्षक"।
सीटी उपकरण को अत्यधिक उच्च शक्ति स्थिरता की आवश्यकता होती है, और बिजली के झटके या ग्रिड में उतार-चढ़ाव क्षणिक उच्च वोल्टेज पल्स उत्पन्न कर सकते हैं, जो संवेदनशील सर्किट को नुकसान पहुंचा सकते हैं। टीवीएस (क्षणिक वोल्टेज दमन) डायोड निम्नलिखित तंत्रों के माध्यम से सुरक्षा प्रदान करते हैं:

नैनोसेकंड प्रतिक्रिया: जब वोल्टेज ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक हो जाता है, तो टीवीएस 1ns के भीतर संचालित होता है, बाद के सर्किट (जैसे माइक्रोप्रोसेसर) को नुकसान से बचाने के लिए वोल्टेज को एक सुरक्षित सीमा (जैसे 6.5V) के भीतर क्लैंप करता है।
एकाधिक सहनशक्ति क्षमता: उच्च गुणवत्ता वाला टीवीएस सैकड़ों उछाल प्रभावों का सामना कर सकता है, जो सीटी उपकरण की दीर्घकालिक संचालन आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त है।
2, एमआरआई उपकरण में डायोड: आरएफ नियंत्रण और सुरक्षा अलगाव का "अदृश्य संरक्षक"।
1. आरएफ पल्स मॉड्यूलेशन: क्रॉस डायोड का "सिग्नल स्विच"।
एमआरआई रेडियो फ्रीक्वेंसी पल्स के साथ रोमांचक हाइड्रोजन नाभिक द्वारा सिग्नल उत्पन्न करता है, और इसके उत्सर्जन और रिसेप्शन के लिए सटीक समय नियंत्रण की आवश्यकता होती है। क्रॉस माउंटेड डायोड ऐरे इस प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है:

पल्स ट्रांसमिशन: जब आरएफ जनरेटर उच्च स्तर के पल्स का उत्पादन करता है, तो डायोड सरणी संचालित होती है, जिससे एंटीना के माध्यम से पल्स को प्रसारित करने की अनुमति मिलती है; पल्स समाप्त होने के बाद, सिग्नल प्रतिबिंब को प्राप्त प्रणाली में हस्तक्षेप करने से रोकने के लिए डायोड उच्च प्रतिबाधा स्थिति में लौट आता है।
अलगाव सुरक्षा: एक चौथाई तरंग दैर्ध्य ट्रांसमिशन लाइन के डिजाइन के माध्यम से, डायोड सरणी प्राप्त छोर पर एक छोटा {0}सर्किट प्रभाव बनाती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि प्रेषित पल्स रिसीवर में प्रवेश न करे और स्वयं उत्तेजित दोलन से बचें।
2. सुपरकंडक्टिंग चुंबक सुरक्षा: डंपिंग डायोड के लिए "ऊर्जा अवशोषक"।
एमआरआई सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट भारी ऊर्जा संग्रहीत करते हैं (जैसे कि 1.5T चुंबक में कई मेगाजूल ऊर्जा), और तरल हीलियम वाष्पीकरण के जोखिम से बचने के लिए आपातकालीन शटडाउन के दौरान तेजी से डीमैग्नेटाइजेशन की आवश्यकता होती है। डंपिंग डायोड निम्नलिखित तंत्रों के माध्यम से सुरक्षित डीमैग्नेटाइजेशन प्राप्त करते हैं:

ऊर्जा अवशोषण: विचुंबकीकरण के दौरान, चुंबक की ऊर्जा को डंपिंग डायोड के माध्यम से थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। इसकी कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप विशेषताएँ कुशल ऊर्जा अवशोषण सुनिश्चित करती हैं और तरल हीलियम के गंभीर वाष्पीकरण के कारण होने वाले उपकरण क्षति को रोकती हैं।
दबाव नियंत्रण: हीलियम पुनः द्रवीकरण प्रणाली के संयोजन में, डंपिंग डायोड दबाव बढ़ने की दर को धीमा कर सकते हैं, जिससे ऑपरेटरों को आपातकालीन प्रतिक्रिया समय मिलता है।
3. विद्युत अलगाव: ऑप्टोकॉप्लर्स का "सुरक्षा अवरोध"।
एमआरआई उपकरण में, बिजली के झटके के जोखिम को रोकने के लिए उच्च {{0}वोल्टेज आरएफ सर्किट और कम -वोल्टेज नियंत्रण प्रणाली को सख्ती से अलग करने की आवश्यकता होती है। ऑप्टोकॉप्लर्स निम्नलिखित विधियों के माध्यम से सुरक्षित अलगाव प्राप्त करते हैं:

ऑप्टिकल सिग्नल ट्रांसमिशन: ऑप्टोकॉप्लर में एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) और एक फोटोडायोड होता है। इनपुट सिग्नल को एलईडी के माध्यम से एक ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है, और फिर फोटोडायोड द्वारा एक विद्युत सिग्नल में बहाल किया जाता है, जिससे पूर्ण विद्युत अलगाव प्राप्त होता है।
हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता: ऑप्टोकॉप्लर्स विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) को दबा सकते हैं, जिससे इमेजिंग डेटा की स्थिरता सुनिश्चित होती है, विशेष रूप से ऑपरेटिंग कमरे जैसे उच्च हस्तक्षेप वाले वातावरण में।