一、引言
碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維 。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高,無(wú)蠕變,耐疲勞性好,比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數(shù)小,耐腐蝕性好,纖維的密度低,X射線透過(guò)性好。但其耐沖擊性較差,容易損傷,在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化,與金屬?gòu)?fù)合時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。
目前,大部分醫(yī)療影像設(shè)備,比如單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層裝置(single photon emission computer tomography,SPECT),考慮到低衰減率,大多采用碳纖維床板。
鋁,是一種化學(xué)元素。它的化學(xué)符號(hào)是Al,它的原子序數(shù)是13。鋁元素在地殼中的含量?jī)H次于氧和硅,居第三位,是地殼中含量**豐富的金屬元素。在金屬品種中,僅次于鋼鐵,為第二大類金屬。至19世紀(jì)末,鋁才嶄露頭角,成為在工程應(yīng)用中具有競(jìng)爭(zhēng)力的金屬,且風(fēng)行一時(shí)。一些重要工業(yè)的發(fā)展,要求材料特性具有鋁及其合金的獨(dú)特性質(zhì),這就大大有利于這種新金屬鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用。
核醫(yī)療影像設(shè)備都配置一臺(tái)運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的檢查床,患者躺在床上,進(jìn)行相關(guān)臟器的功能顯像,例如全身骨顯像和心肌斷層顯像。這種顯像,設(shè)備的探測(cè)器將在不同方向上對(duì)打入人體的放射性藥物所發(fā)出的放射線進(jìn)行探測(cè),所以,床板的設(shè)計(jì)不僅要考慮承受患者自身重量問(wèn)題,還要考慮其對(duì)射線的衰減。本文所涉及的試驗(yàn),是在北京濱松光子技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的BHP6601型單探頭SPECT的核醫(yī)療影像設(shè)備上進(jìn)行的。
本文對(duì)這兩種床板從材料、外觀、承重、衰減率、成本和采購(gòu)周期等角度進(jìn)行對(duì)比。
二、床板綜合對(duì)比
(一)材料及外觀
純鋁的密度小,熔點(diǎn)低,具有很高的塑性,易于加工,可制成各種型材、板材,抗腐蝕性能好。但是純鋁的強(qiáng)度很低,故不宜作結(jié)構(gòu)材料。添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能具有較高的強(qiáng)度。
綜合考慮成本、承重以及機(jī)加工性能,鋁床板選用鋁合金型材,保障一定的厚度,外形做成弧形結(jié)構(gòu),外表噴塑處理。
君彰碳纖維床板選用碳纖維表面和硬質(zhì)泡沫材料填充,碳纖維保證低衰減率,泡沫材料保證一定的硬度。
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承重是指物體所承受的重量,對(duì)床板進(jìn)行承重試驗(yàn),主要檢驗(yàn)床板在載荷條件下是否發(fā)生形變,以及形變量有多大。對(duì)兩種床板進(jìn)行荷載試驗(yàn),將床板一端先行固定在床架上,床板可以水平運(yùn)動(dòng),模擬實(shí)際臨床的**,在床板上均勻荷載270kg。經(jīng)測(cè)試得出,因鋁型材強(qiáng)度和厚度偏小,鋁床板的形變量大于碳纖維床板,但鋁床板和碳纖維床板都符合應(yīng)用的需求。因?yàn)樵趯?shí)際使用中,當(dāng)床板伸出到一定距離時(shí),會(huì)搭接在另一側(cè)的機(jī)架圓筒托輪上,起到一定的支撐作用,這樣可以緩解床板的形變程度,提高了可靠性。
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衰減率,又稱衰減系數(shù)、線衰減系數(shù)[1],是指光子經(jīng)過(guò)介質(zhì)的路徑元時(shí),發(fā)生相互作用(相干散射除外)的給定能量的光子數(shù)的份額dI/I,與該路徑元長(zhǎng)度之比值。
使用150mm直徑的有機(jī)玻璃模型[2],加入伽瑪射線放射源99m Tc約40MBq,置于核醫(yī)療影像設(shè)備的探頭視野中心,面源與探頭間隔一定的距離,在加床板和不加床板兩種條件下,觀測(cè)探頭接收到的伽瑪事件數(shù),計(jì)算床板的衰減率。**終計(jì)算結(jié)果為:鋁床板和碳纖維床板的平均衰減率分別約為4%和4.88%,滿足使用要求,且鋁床板的透過(guò)率優(yōu)于碳纖維床板。
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鋁床板運(yùn)用鈑金制品成形工藝,包括切割下料、沖裁加工、彎壓成形等方法,將板材制成毛坯件,再進(jìn)行表面噴塑處理。單獨(dú)加工一塊鋁床板需要約1個(gè)星期,而報(bào)價(jià)約為千元左右。
而碳纖維床板制作工藝更加復(fù)雜一些,況且材料成本比較高,同樣大小的床板,報(bào)價(jià)在萬(wàn)元左右上。而限于材料原因,一塊碳纖維床板至少需要一個(gè)月才能交貨。
由此看來(lái),鋁床板的供貨周期及加工成本與碳纖維床板相差很大。
三、結(jié)論
具體選擇哪種床板還是要看客戶的具體需求.
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