一、引言
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维 。碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。
目前,大部分医疗影像设备,比如单光子发射计算机断层装置(single photon emission computer tomography,SPECT),考虑到低衰减率,大多采用碳纤维床板。
铝,是一种化学元素。它的化学符号是Al,它的原子序数是13。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量**丰富的金属元素。在金属品种中,仅次于钢铁,为第二大类金属。至19世纪末,铝才崭露头角,成为在工程应用中具有竞争力的金属,且风行一时。一些重要工业的发展,要求材料特性具有铝及其合金的独特性质,这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。
核医疗影像设备都配置一台运动相关联的检查床,患者躺在床上,进行相关脏器的功能显像,例如全身骨显像和心肌断层显像。这种显像,设备的探测器将在不同方向上对打入人体的放射性药物所发出的放射线进行探测,所以,床板的设计不仅要考虑承受患者自身重量问题,还要考虑其对射线的衰减。本文所涉及的试验,是在北京滨松光子技术股份有限公司生产的BHP6601型单探头SPECT的核医疗影像设备上进行的。
本文对这两种床板从材料、外观、承重、衰减率、成本和采购周期等角度进行对比。
二、床板综合对比
(一)材料及外观
纯铝的密度小,熔点低,具有很高的塑性,易于加工,可制成各种型材、板材,抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低,故不宜作结构材料。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度。
综合考虑成本、承重以及机加工性能,铝床板选用铝合金型材,保障一定的厚度,外形做成弧形结构,外表喷塑处理。
君彰碳纤维床板选用碳纤维表面和硬质泡沫材料填充,碳纤维保证低衰减率,泡沫材料保证一定的硬度。
(二)承重
承重是指物体所承受的重量,对床板进行承重试验,主要检验床板在载荷条件下是否发生形变,以及形变量有多大。对两种床板进行荷载试验,将床板一端先行固定在床架上,床板可以水平运动,模拟实际临床的**,在床板上均匀荷载270kg。经测试得出,因铝型材强度和厚度偏小,铝床板的形变量大于碳纤维床板,但铝床板和碳纤维床板都符合应用的需求。因为在实际使用中,当床板伸出到一定距离时,会搭接在另一侧的机架圆筒托轮上,起到一定的支撑作用,这样可以缓解床板的形变程度,提高了可靠性。
(三)衰减率
衰减率,又称衰减系数、线衰减系数[1],是指光子经过介质的路径元时,发生相互作用(相干散射除外)的给定能量的光子数的份额dI/I,与该路径元长度之比值。
使用150mm直径的有机玻璃模型[2],加入伽玛射线放射源99m Tc约40MBq,置于核医疗影像设备的探头视野中心,面源与探头间隔一定的距离,在加床板和不加床板两种条件下,观测探头接收到的伽玛事件数,计算床板的衰减率。**终计算结果为:铝床板和碳纤维床板的平均衰减率分别约为4%和4.88%,满足使用要求,且铝床板的透过率优于碳纤维床板。
(四)成本及加工周期
铝床板运用钣金制品成形工艺,包括切割下料、冲裁加工、弯压成形等方法,将板材制成毛坯件,再进行表面喷塑处理。单独加工一块铝床板需要约1个星期,而报价约为千元左右。
而碳纤维床板制作工艺更加复杂一些,况且材料成本比较高,同样大小的床板,报价在万元左右上。而限于材料原因,一块碳纤维床板至少需要一个月才能交货。
由此看来,铝床板的供货周期及加工成本与碳纤维床板相差很大。
三、结论
具体选择哪种床板还是要看客户的具体需求.
/:
新闻中心