X射線球管工作原理

1、X射線球管工作原理分析文檔目錄 文檔說明4一X射線的產(chǎn)生5二固定陽極管5三旋轉(zhuǎn)陽極管6四X線管的基本特性7五特殊X線管81.三級X線管92.金屬陶瓷大功率X線管93.軟組織攝影用X線管9文檔說明一X射線的產(chǎn)生在高度真空的X射線管中產(chǎn)生的，是高速電子與陽極靶面相互作用的結(jié)果。高速電子與核電場作用形成輻射，產(chǎn)生一束連續(xù)X線，X線由于波長短、能量大，穿透作用強，將穿過X管壁、油層、濾過板而射向人體，用作治療或診斷。 高速電子與帶有一定夾角的陽極靶面撞擊，產(chǎn)生的X射線通過X射線出口進入束光器供醫(yī)療使用，如圖所示。 束光器又稱縮光器，主要作用：（1）指示投照中心和照射野的大小。（2）避免不必要的X線照射

2、。（3）吸收散射線，提高影像清晰度。X線的產(chǎn)生效率隨管電流和靶材料原子序數(shù)的增加而成正比例增加。管電壓不僅影響X線的量，也影響X線的質(zhì)。X線產(chǎn)生的效率比較低，同時X線的利用率也比較低。通常，在X線診斷和治療中，從X線管窗口射出被利用的那一部分射線，僅占陽極靶面產(chǎn)生X線額10%以下，其余90%以上的X線都被X線管的管壁和管套吸收或散射掉了。通常，X線管可分為固定陽極管和旋轉(zhuǎn)陽極管。二固定陽極管固定陽極管X線管的結(jié)構(gòu)由（陽極）、（陰極）和（玻璃殼）三個部分組成，如圖所示：陽極由靶面、銅體、陽極罩、陽極柱4部分組成。作用是產(chǎn)生X射線、散熱、吸收二次電子和散射線。陽極柱由紫銅制成，將銅體引出管外，通過

3、與油之間的熱傳導把熱量傳導出去。陰極由燈絲和集射罩組成。作用：發(fā)射電子和聚焦，使打在靶面的電子束具有一定的形狀和大小，形成X線管的焦點。燈絲由鎢制成，用來發(fā)射電子。調(diào)節(jié)燈絲溫度即可調(diào)節(jié)管電流，從而調(diào)節(jié)X射線的量。但是燈絲點燃時間越長，工作溫度越高，蒸發(fā)速度越快，燈絲壽命越短。 為了適應同一個X線管不同使用功率的要求，現(xiàn)代球管一般裝配長短兩根燈絲，形成雙焦點X線管。（陰極具有三根線，其中一根為公用線，其余為大小燈絲的另一根引線。）集射罩與燈絲的一端相接，從而獲得與燈絲相同的負電位，并借其幾何形狀，迫使電子成束狀飛向陽極，到達聚焦效果。玻璃壁也稱管殼或管壁，作用是支撐陰陽兩級和保持管內(nèi)真空度。電子

4、轟擊在靶面上的面積成為實際焦點。實際焦點在X線投照方向上的投影稱為有效焦點或目視焦點。有效焦點尺寸越小，影像清晰度越高，焦點中央輻射強度越強，其影像分辨率越高，高斯矩形雙峰。醫(yī)學用X線的焦點一般是雙峰。 有效焦點的大小與X線管的管電流和管電壓有關(guān)。管電流一定，管電壓越高，焦點尺寸越??；管電壓一定，管電流越小，焦點尺寸越小。三旋轉(zhuǎn)陽極管 工作原理：從偏離管子中心軸線的陰極發(fā)射出來的電子，轟擊在轉(zhuǎn)動的靶面上而形成X射線。高壓直流電源直接加于球管的陽極和陰極之間，用來產(chǎn)生電場，為電子加速；燈絲電源加于球管陰極，使燈絲加熱，為高壓提供電子；旋轉(zhuǎn)陽極電源加于球管陽極，提供球管陽極的啟動和維持電壓，使陽極

5、旋轉(zhuǎn)，避免損傷球管陽極。旋轉(zhuǎn)陽極的最大優(yōu)點是功率大，焦點小。組成：陽極、陰極和玻璃殼陽極：靶面、轉(zhuǎn)子、軸承和定子。散熱方式：熱輻射優(yōu)點：由于熱量被均勻地分布在一個轉(zhuǎn)動的圓環(huán)面積上，使單位面積上的熱量大大減小，因而大大提高了X線管的功率，同時，在一定的負載功率下，陽極傾角可以大大減小，從而有效焦點變小而大大提高了影像清晰度。四X線管的基本特性陽極特性曲線：燈絲電流一定時，管電流與管電壓的關(guān)系曲線。如圖所示燈絲發(fā)射特性曲線：指在一定管電壓下，管電流同燈絲加熱電流的關(guān)系曲線。燈絲加熱特性：是指燈絲加熱電壓同加熱電流的關(guān)系，一般成正比關(guān)系。1. 最大管電壓指加于陰陽兩極的最高電壓，和球管長度、形狀、介

6、質(zhì)等有關(guān)。2. 球管容量負荷量，是X射線管在安全使用條件下，一次曝光或積累曝光而無任何損壞時候能承受最大負荷量。P=UI/1000式中P為功率（KW）,U為管電壓有效值（KV），I為管電流有效值（mA）。在不同整流方式對應不同的換算關(guān)系。比如單相全波整流電路，管電壓有效值為峰值的0.707倍，管電流有效值為平均值的1.1倍。X線管的負載特性負載的分類：瞬時負載和連續(xù)負載瞬時負載：作用數(shù)毫秒到數(shù)秒，受靶面熔點決定。連續(xù)負載：作用時間10s以上。瞬時負載功率或容量表示，也常用瞬時負載曲線來表示。連續(xù)負載用熱容量來表示，或直接標明連續(xù)使用的最大功率。3. 熱容量連續(xù)敷在：作用時間在數(shù)秒以上長時間的負

7、載。生熱過程：在連續(xù)負載的作用下，擴散到陽極各部分的溫度將不斷上升。冷卻過程：同時通過熱傳導和熱輻射方式使熱量不斷散失的過程。連續(xù)負載允許的最大熱容量用熱單位（HU）表示：一熱單位為單相全波整流，高壓電纜少于6米，1KV（峰值）、1Ma（平均值）、1s時，陽極所產(chǎn)生的熱量。即：1HU=1KV×1mA×1s=0.77J五特殊X線管與普通旋轉(zhuǎn)陽極X線管基本相似，但有其特殊性：a.陽極靶盤直徑大（120mm）b.轉(zhuǎn)速高c.靶角?。?°14°）d.常與一個熱交換器配合使用1.三級X線管三極X線管是在X線管的陽極與陰極之間加一個控制柵極，當控制柵極加上一個對陰極而言的負電位（25kv）或負脈沖電壓時，管電流被截止。當負電位或負脈沖消失，管電流導通，X射線發(fā)生。優(yōu)點：由于脈沖電源無運動的慣性，因此三極X線管能實現(xiàn)快速斷續(xù)X線攝影。用途：不僅應用于電影攝影X線機，還用于電容充電式X線機。2.金屬陶瓷大功率X線管a.用金屬外殼代替玻璃外殼，加大外殼強度;b.用陶瓷作電極支座，提高了絕緣性；c.采用特殊的液態(tài)金屬代替陽極的錕球軸承，增加了熱傳導面積，提高了冷卻能力；d.熱容量可達5.2MHU以上，而且能在1秒沒快速啟動。3.軟