X線管（課堂PPT）

1、121、X線管的作用線管的作用和分類2、固定陽極球管的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和功能3、旋轉(zhuǎn)陽極球管的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和功能旋轉(zhuǎn)陽極球管的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和功能4、衡量X線管的主要參數(shù)：功率、焦點(diǎn)5、大功率大功率X線管的實(shí)現(xiàn)線管的實(shí)現(xiàn)6、特殊、特殊X線管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用線管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用7、X線管的基本特性8、X線強(qiáng)度的空間分布特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)用線強(qiáng)度的空間分布特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)用9、瞬時(shí)負(fù)載曲線、瞬時(shí)負(fù)載曲線10、熱容量的一般表示方式：HU11、X線管的檢驗(yàn)和使用3l產(chǎn)生并輸出產(chǎn)生并輸出X射線射線lX線機(jī)的心臟4l診斷用X線管：透視、攝影焦點(diǎn)小，功率大、散熱器散熱l治療用X線管：淺表治療、深層治療大焦點(diǎn)、長時(shí)間曝光、風(fēng)冷水冷

2、或油冷5（一）構(gòu)造和作用（一）構(gòu)造和作用 由陽極、陰極和玻璃殼組成61、陽極由陽極頭、陽極罩、陽極柄組成作用：產(chǎn)生X線、散熱、吸收二次電子和散射線2、陰極由燈絲、陰極頭、陰極套、玻璃芯柱組成作用：發(fā)射電子、對(duì)電子聚焦3、玻璃殼作用：支撐陰陽兩極、保持管內(nèi)真空度71、實(shí)際焦點(diǎn)：電子轟擊在靶面上的面積2、有效焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)：實(shí)際焦點(diǎn)在X線投照方向線投照方向上的投影3、標(biāo)稱（有效）焦點(diǎn)標(biāo)稱（有效）焦點(diǎn)： X線投照方向 X線管軸 時(shí)的有效焦點(diǎn)8（1）X線投照方向 X線管軸垂直 時(shí)，靶面與X線投照方向的夾角Q稱為陽極傾角陽極傾角/靶角靶角。（2）有效焦點(diǎn)S有、實(shí)際焦點(diǎn)S實(shí)和陽極傾角Q的關(guān)系： a、S有=S

3、實(shí)sin Q b、S有一定時(shí)，Q越小， S實(shí)越大，熱容量P越大 c、為減少幾何模糊，要求S有盡量小（3）（標(biāo)稱）有效焦點(diǎn)一般用 容許長 容許寬 標(biāo)注9（標(biāo)稱）有效焦點(diǎn)的容許值變化范（標(biāo)稱）有效焦點(diǎn)的容許值變化范圍圍標(biāo)稱（標(biāo)稱（mm）容許寬（容許寬（mm）容許長（容許長（mm）0.60.60.90.91.30.80.81.21.11.61.01.01.41.31.81.21.21.71.72.4104、有效焦點(diǎn)同成像質(zhì)量的關(guān)系、有效焦點(diǎn)同成像質(zhì)量的關(guān)系 *有效焦點(diǎn)越小，圖像清晰度越高有效焦點(diǎn)越小，圖像清晰度越高115、X線輻射強(qiáng)度分布線輻射強(qiáng)度分布對(duì)成像質(zhì)量的影響對(duì)成像質(zhì)量的影響（1）醫(yī)學(xué)診斷用

4、X線管的焦點(diǎn)一般是雙峰分布 （2）高斯分布影像分辨率最高 （理想情況）（理想情況）（實(shí)際情況）（實(shí)際情況）12 投影方位愈靠近陽極靠近陽極，Q角愈小小，有效焦點(diǎn)愈小??； 愈靠近陰極靠近陰極，Q角愈大大，有效焦點(diǎn)愈大大。（2）若投影方向偏離管軸線管軸線和電子入射方向電子入射方向組成的平面，有效焦點(diǎn)的形狀還會(huì)出現(xiàn)失真，故應(yīng)使 X線中心線對(duì)準(zhǔn)線中心線對(duì)準(zhǔn)影像中心影像中心即保持實(shí)際焦點(diǎn)中心、實(shí)際焦點(diǎn)中心、X線輸出窗中心、投影中心線輸出窗中心、投影中心 三點(diǎn)一線三點(diǎn)一線（1）焦點(diǎn)尺寸同投影方向有關(guān)）焦點(diǎn)尺寸同投影方向有關(guān) 由于X線呈錐形輻射，故13有效焦點(diǎn)的尺寸同kV和mA有關(guān)： kV增大，增大， S有

5、有稍?。ㄉ孕。朔娮映饬Γ?mA增大，增大， S有有明顯增大（明顯增大（增加熱電子）焦點(diǎn)增漲焦點(diǎn)增漲： kV一定，mA增大， S有明顯增加（低壓時(shí)較明顯）14151、特點(diǎn)： 偏陰極、陽極靶面高速旋轉(zhuǎn)2、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)： 功率大、焦點(diǎn)小功率大、焦點(diǎn)小161、組成：陽極陽極、（偏）陰極和玻璃殼2、陽極陽極：靶面靶面、轉(zhuǎn)子、軸承和定子3、鑲在鉬基或石墨基上的錸鎢合金靶錸鎢合金靶：（1）晶粒細(xì)，抗熱脹性好，再結(jié)晶溫度高，不易龜裂（2）X線輻射率下降較慢（3）熱容量大大提高 取代純鎢靶取代純鎢靶17l啟動(dòng)原理啟動(dòng)原理：類似單相異步（鼠籠式）電動(dòng)機(jī)l轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：n=120f/p f ，n l功率功率

6、：P=K（nd ）1/2 n ，P （中頻機(jī)中頻機(jī)）l陽極制動(dòng)陽極制動(dòng)：減少空轉(zhuǎn)磨損 高速管避開臨界轉(zhuǎn)速 低速管通過靜轉(zhuǎn)時(shí)間反映軸承磨損度l軸承：耐熱合金鋼制成，耐高溫 l軸承的潤滑：固體潤滑材料，二硫化鉬、銀、鉛l需配有啟動(dòng)啟動(dòng)、延時(shí)延時(shí)、降壓降壓、制動(dòng)制動(dòng)、保護(hù)保護(hù)電路4、旋轉(zhuǎn)陽極X線管各要素18 1、固定陽極X線管：熱傳導(dǎo) 2、旋轉(zhuǎn)陽極X線管：熱輻射 黑化轉(zhuǎn)子表面，增大熱輻射 曝光間隔較長，保證熱輻射19 共性共性：l靶面直徑大（120mm） d P l轉(zhuǎn)速高 n P l靶角?。?14） S有有一定時(shí)，一定時(shí)，Q ， S實(shí)實(shí) ，P l與熱交換器配合使用 油冷油冷 用于大負(fù)載短時(shí)間曝光用于

7、大負(fù)載短時(shí)間曝光201、金屬外殼代替玻璃外殼：加大強(qiáng)度加大強(qiáng)度2、陶瓷電極支座：提高絕緣性能提高絕緣性能3、液態(tài)金屬代替軸承：增加熱傳導(dǎo)，提高冷卻能力增加熱傳導(dǎo)，提高冷卻能力4、熱容量達(dá)5.2MHU以上，且能在1秒內(nèi)快速啟動(dòng) 用于連續(xù)攝影、斷層攝影、電影攝影等用于連續(xù)攝影、斷層攝影、電影攝影等211、特點(diǎn)：功率極大，陽極在短時(shí)間內(nèi)將積聚巨大的熱量2、解決：靶面：大直徑、厚鉬基或石墨基、小靶角 軸承及潤滑劑：提出了更高的要求，并外加散熱系統(tǒng)。 3、飛焦點(diǎn)： 加入偏轉(zhuǎn)磁場，電子轟擊靶面位置動(dòng)態(tài)可控22 雙軸承設(shè)計(jì)： 提高旋轉(zhuǎn)陽極的轉(zhuǎn)速及牢固程度，球管的壽命和散熱速度大大提高，熱容量提高。 23 采

8、用單極設(shè)計(jì)：陰極接負(fù)高壓，而陽極和球管的金屬外殼接地大大提高球管的壽命和散熱速度，提高熱容量。24又稱Straton球管，由SIMENS公司發(fā)明25 陽極和陰極固定在旋轉(zhuǎn)軸上，直接浸泡在絕緣油中； 球管工作時(shí)，馬達(dá)帶動(dòng)整個(gè)球管旋轉(zhuǎn)；陽極直接背靠在管壁上，故極易散熱；冷卻油通過進(jìn)出循環(huán)將熱量直接帶走 。26目的目的：使電子束打到陽極適當(dāng)?shù)奈恢?，轟擊靶面而產(chǎn)生X線，形成飛焦點(diǎn)飛焦點(diǎn)。原理原理：由于采用先進(jìn)的電磁控制系統(tǒng)進(jìn)行X線聚焦，即在偏轉(zhuǎn)線圈上加上一定的控制信號(hào)，達(dá)到改變焦點(diǎn)位置的目的，實(shí)現(xiàn)飛焦點(diǎn)飛焦點(diǎn)。 作用作用：高速電子均勻轟擊陽極靶面，有效焦點(diǎn)面增大，球管功率得到大幅提升。27（1）陽極直

9、接冷卻，且冷卻效率極高（5 MHU/min），陽極上不再有熱積累。（2）陽極熱容量近于零（0兆球管），即使在最大負(fù)荷條件下，球管也可即時(shí)冷卻?？尚锌焖俨婚g斷曝光?？尚锌焖俨婚g斷曝光。（3）陽極和內(nèi)置球管組件要比常規(guī)球管小得多，球管壽命大大延長，成本降低。 281、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 陽極與陰極之間再加一個(gè)控制柵極 通過脈沖控制柵極上負(fù)電位或負(fù)脈沖電壓的通斷，控制X線的快速導(dǎo)通與截止。2、應(yīng)用、應(yīng)用 由于脈沖電源無機(jī)械運(yùn)動(dòng)的慣性，因此三極X線管能實(shí)現(xiàn)快速斷續(xù)實(shí)現(xiàn)快速斷續(xù)X線攝影線攝影。 通過調(diào)節(jié)柵極負(fù)偏壓，可以控制電子聚焦面積，得到微焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)放大攝影放大攝影。（一）三極（一）三極X線管線管29（1）燈

10、絲發(fā)射特性）燈絲發(fā)射特性 柵極負(fù)電位阻礙電子流運(yùn)動(dòng)，三極X線管的燈絲發(fā)射特性差燈絲發(fā)射特性差。 為獲得相同的管電流，三極X線管需要更大更大的燈絲加熱電流的燈絲加熱電流。 為獲得更大的管電流，將燈絲與陰極頭絕緣，并在陰極頭上加負(fù)電位，陰極頭成為聚焦柵極聚焦柵極。 為改善燈絲發(fā)射特性，陰極裝有兩組燈絲兩組燈絲，同時(shí)發(fā)射，焦點(diǎn)近似高斯分布。30管電壓增大，控制柵極截止電壓需相應(yīng)增加?xùn)艠O電壓柵極電壓（kV）31 在柵極和陰極之間加一矩形負(fù)脈沖電壓，可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)曝光。 4、三極、三極X線管的局限性線管的局限性 管電流小，不適用于大功率X線機(jī)321、應(yīng)具備的條件 （1）放射窗固有濾過小，以減少軟線吸收。（2

11、）能以較低管電壓產(chǎn)生較大管電流，以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間曝光。（3）焦點(diǎn)要小，以減少幾何模糊度。 332、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）鈹窗鈹窗 （Z=4 濾過吸收小濾過吸收小）（2）鉬靶鉬靶（產(chǎn)生長波軟線多產(chǎn)生長波軟線多）（3）短極距短極距（彌補(bǔ)燈絲發(fā)射特性彌補(bǔ)燈絲發(fā)射特性）3、應(yīng)用 用于軟組織攝影軟組織攝影，主要是乳腺攝影 皮膚吸收劑量大341、結(jié)構(gòu)參數(shù) 靶角Q、有效焦點(diǎn)S有、外形尺寸、重量、管壁濾過當(dāng)量、轉(zhuǎn)速n、燈絲溫度T2、電參數(shù) 燈絲加熱電壓和電流（Vf/If）、最大管電壓（Va）、管電流（Ia）、最長曝光時(shí)間（s）、最大允許功率P、代表容量353、在調(diào)整和使用X線管時(shí)，特別要注意：（1）最大管電壓（

12、峰值最大管電壓（峰值 kV） 避免高壓擊穿（2）最大管電流（平均值最大管電流（平均值 mA） 管電壓和曝光時(shí)間一定（3）最長曝光時(shí)間（最長曝光時(shí)間（s） 管電壓和管電流一定361、陽極特性曲線陽極特性曲線 If一定時(shí)，Va與Ia的關(guān)系曲線空間電荷效應(yīng)：空間電荷效應(yīng)： 燈絲后端滯留電子（燈絲后端滯留電子（電子云電子云），跟隨），跟隨管電壓升高而陸續(xù)飛向陽極，形成曲線比管電壓升高而陸續(xù)飛向陽極，形成曲線比例區(qū)和飽和區(qū)。例區(qū)和飽和區(qū)。372、燈絲發(fā)射特性曲線燈絲發(fā)射特性曲線 Va 一定時(shí)， Ia與If 的關(guān)系曲線383、燈絲加熱特性 Vf同If的關(guān)系曲線 一般成正比關(guān)系391、薄靶周圍X線的空間分布

13、 （1）薄靶 （a）X線的產(chǎn)生限于靶面 （b）電子直接透過而不偏轉(zhuǎn) “穿透式穿透式”靶靶40（2）薄靶薄靶X線強(qiáng)度的空間分布線強(qiáng)度的空間分布 隨著Va的升高，X線集中向電子運(yùn)動(dòng)方向輻射。41（1）厚靶 （a）X線的產(chǎn)生不局限于靶面 （b）入射高速電子全部被阻止 “反射式反射式”靶靶42（2）厚靶）厚靶X線強(qiáng)度分布特點(diǎn)線強(qiáng)度分布特點(diǎn) 厚靶X線管近陽極端的X線強(qiáng)度弱，近陰極端的X線強(qiáng)度強(qiáng)。 -陽極效應(yīng)陽極效應(yīng)43（3）厚靶X線強(qiáng)度的空間分布44（4）厚靶強(qiáng)度分布曲線在投照上的應(yīng)用厚靶強(qiáng)度分布曲線在投照上的應(yīng)用（a）將陽極效應(yīng)同體層厚度相對(duì)應(yīng) ：腰椎上部體層薄，近陽極；腰椎下部體：腰椎上部體層薄，近

14、陽極；腰椎下部體層厚，近陰極層厚，近陰極到射到射X線等強(qiáng)度線等強(qiáng)度膠片濃度均勻膠片濃度均勻（b）焦片距較大時(shí)陽極效應(yīng)不明顯 照射野邊緣近陰極，強(qiáng)度大；邊緣衰減快照射野邊緣近陰極，強(qiáng)度大；邊緣衰減快陽極效應(yīng)陽極效應(yīng)被抵消被抵消（c）焦片距相同時(shí)小照射野受陽極效應(yīng)的影響小 照射野越小，射線到片距離越接近，陽極效應(yīng)越不明顯照射野越小，射線到片距離越接近，陽極效應(yīng)越不明顯（d）盡量利用中心線附近X線束來攝片 利用強(qiáng)度最大線曝光，提高利用強(qiáng)度最大線曝光，提高X線利用率線利用率451、負(fù)載的分類、負(fù)載的分類（1）瞬時(shí)負(fù)載負(fù)載（數(shù)毫秒-數(shù)秒 ） 單次攝影、單組連續(xù)攝影等 由靶面熔點(diǎn)靶面熔點(diǎn)決定 功率功率/容

15、量容量/瞬時(shí)負(fù)載曲線（2）連續(xù)負(fù)載（10秒以上） 透視、點(diǎn)片攝影等 由陽極某處溫升極限陽極某處溫升極限決定 熱容量熱容量/直接標(biāo)明連續(xù)使用的最大功率46 P=IU/1000 其中P：功率/容量 kW U：管電壓有效值有效值 kV I： 管電流有效值有效值 mA *：對(duì)應(yīng)陽極某薄弱部分的溫升：對(duì)應(yīng)陽極某薄弱部分的溫升極限，陽極整體所積累的全部熱能極限，陽極整體所積累的全部熱能47（1）代表容量：某X線管在一定整流方式和曝光時(shí)間條件下的最大容量。固定陽極：單相全波整流、1s旋轉(zhuǎn)陽極：三相六管全波整流、0.1s（2）代表容量不是固定值，它與焦點(diǎn)尺寸、整流方式、曝光時(shí)間、陽極轉(zhuǎn)速、Q、焦點(diǎn)面直徑等有關(guān)

16、。48（1）表示某焦點(diǎn)在某種整流方式下，對(duì)應(yīng)一定的管電壓（峰值）管電壓（峰值）時(shí)，允許的最大管最大管電流（平均值）電流（平均值）與曝光時(shí)間之間的關(guān)系曲線。一般取極限值的一般取極限值的85%90%。（2）實(shí)際操作要增加一個(gè)低kV、小mA的預(yù)熱過程。49瞬時(shí)負(fù)載曲線（大焦點(diǎn)）瞬時(shí)負(fù)載曲線（大焦點(diǎn)）501、熱容量的計(jì)算、熱容量的計(jì)算（1）連續(xù)負(fù)載：作用時(shí)間在數(shù)秒以上（2）生熱過程：在連續(xù)負(fù)載作用下，擴(kuò)散到陽極各部分的溫度將不斷上升的過程 冷卻過程：通過熱傳導(dǎo)和熱輻射方式使熱量不斷散失的過程（3）連續(xù)負(fù)載允許的最大熱容量： ：單相全波整流/高壓電纜少于6米/1kV（峰值）/1mA（平均值）/1s時(shí)，陽極所產(chǎn)生的熱量。 即：即：1HU=1kV1mA1s51* 不允許球管長期工作在極限條件下不允許球管長期工作在極限條件下500HU/s425HU/s340HU/s52最大熱容量大大增加、最大冷卻速率下降531、外觀檢驗(yàn)、外觀檢驗(yàn) 管壁 陰極 陽極 管內(nèi)2、冷高壓試驗(yàn)、冷高壓試驗(yàn) 在燈絲不加熱的情況下，加高壓于X線管兩極以檢查其真空度。 如真空不良，會(huì)出現(xiàn)電離輝