醫(yī)學(xué)射線影像設(shè)備線及其產(chǎn)生原理

醫(yī)學(xué)射線影像設(shè)備線及其產(chǎn)生原理第一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線的本質(zhì);

X線的特性；

X線與物質(zhì)的相互作用;

X線的產(chǎn)生機(jī)理；

X線管結(jié)構(gòu)與工作原理；

；第二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

X射線的本質(zhì)------電磁波

波長(zhǎng)介于紫外線、γ射線之間,波長(zhǎng)范圍 ：0.01-100A，醫(yī)學(xué)應(yīng)用波長(zhǎng)為0.01-1A,其中用于成像的波長(zhǎng)為0.1-1A,用于治療的波長(zhǎng)為0.01-0.1A.

由于X線光子能量大，能使物質(zhì)電離，屬于電離輻射。X線同時(shí)具有波動(dòng)性和微粒性。即波粒二象性。第三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線的波動(dòng)性表現(xiàn)在具有干涉、衍射和偏振等波動(dòng)特性；并以一定的波長(zhǎng)和頻率在空間傳播；在真空中的傳播速度與光速相同。X線的波長(zhǎng)(λ)頻率(ν)和波速(c)的關(guān)系為λ=c/νX線的粒子性主要表現(xiàn)為，以光子形式在輻射和吸收時(shí)具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量。

E=h×νE:光子能量h：普郎克常數(shù)

mφ=E/c2第四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線的特性

由于X線光子能量大，使它具有一系列特殊性質(zhì)。醫(yī)學(xué)上正是利用X線的這些個(gè)性實(shí)現(xiàn)X線成像或做治療。X線的特性一物理特性穿透作用電離作用熒光作用熱作用二化學(xué)作用感光作用著色作用三生物效應(yīng)第六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線的穿透作用

X線波長(zhǎng)很短，x線光子能量很大（x線能量E=h*v=hc/λ)具有很強(qiáng)的穿透力，能穿透一般可見(jiàn)光不能穿透的各種不同密度的物質(zhì)，穿透過(guò)程中受到一定程度的吸收即衰減。X線的穿透力與X線光子能量密切相關(guān)，光子能量愈大，穿透力也愈強(qiáng)；反之，其穿透力愈弱。另一方面，X線的穿透力還與被照體的密度和厚度相關(guān)，密度越大，對(duì)X線吸收越多，X線穿過(guò)的越少，X線穿透性是X線成像的基礎(chǔ)。第七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線的電離作用物質(zhì)受X線照射時(shí)，是核外電子脫離原子軌道，這種作用叫做電離。在固體和液體中電離后的正、負(fù)離子將很快復(fù)合，不易收集。但在氣體中的電離電荷卻很容易收集起來(lái)，利用電離電荷的多少來(lái)測(cè)定X線的照射量，多種X線測(cè)量?jī)x器正是根據(jù)這個(gè)原理制成的。由于電離作用，使氣體能夠?qū)щ?、某些物質(zhì)可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；在有機(jī)體內(nèi)可以誘發(fā)各種生物效應(yīng)。電離作用是X線損傷和治療的基礎(chǔ)。第八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五熒光作用有些物質(zhì)如磷、鉑氫化鋇、硫鋅化鎘、鎢酸鈣等，受X線照射后，由于電離或激發(fā)使原子處于激發(fā)狀態(tài)，在回到基態(tài)過(guò)程中，由價(jià)電子的能級(jí)躍遷而輻射出可見(jiàn)光或紫外線光譜，這種光譜就是熒光，而X線使物質(zhì)發(fā)生熒光的作用叫做熒光作用。熒光強(qiáng)弱取決于X線的強(qiáng)弱。在X線成像設(shè)備中利用這種熒光作用制成了熒光屏、增感屏、影像增強(qiáng)器中的輸入屏和輸出屏等。第九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五熱作用物質(zhì)吸收的X線能量最終絕大部分轉(zhuǎn)換為熱量，使物體溫度升高，這就是熱作用。第十頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五化學(xué)作用

（一）感光作用當(dāng)X線照射到膠片的溴化銀上的時(shí)候，由于電離作用，使溴化銀藥膜起化學(xué)變化，出現(xiàn)銀粒沉淀，這就是X線的感光作用。銀粒沉淀的多少，由膠片受X線照射量而定，再經(jīng)化學(xué)顯影，變成黑色的金屬銀，構(gòu)成X線圖像，未感光的溴化銀則被定影液溶去。X線攝影就是利用這種X線化學(xué)感光作用，使組織影像出現(xiàn)在膠片上。第十一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五化學(xué)作用（二）著色作用某些物質(zhì)如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等，經(jīng)X線長(zhǎng)期照射后，其結(jié)晶體脫水而改變顏色，這就叫著色作用。第十二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物效應(yīng)X線對(duì)生物組織細(xì)胞具有破壞、瓦解的作用，稱為X線的生物效應(yīng)。第十三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線與物質(zhì)的相互作用診斷用X線領(lǐng)域內(nèi)，X線與物質(zhì)的相互作用形式主要為光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。（一）光電效應(yīng)（1）光電效應(yīng)的定義：X線與物質(zhì)相互作用時(shí)，X線光子的能量全部給與了物質(zhì)原子的殼層電子。原子中獲得能量的電子擺脫原子核的束縛，成為自由電子。而X線光子則被物質(zhì)的原子吸收。這一過(guò)程稱為光電效應(yīng)。第十四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）光電效應(yīng)的產(chǎn)物：光電效應(yīng)，在攝影用X線能量范圍內(nèi)，是和物質(zhì)作用的主要形式之一嗎，它是以光子擊脫原子的內(nèi)層軌道電子而發(fā)生，光電效應(yīng)有三個(gè)產(chǎn)物：特征放射、光電子（也叫負(fù)離子）和正離子（既缺少電子的原子）。第十五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五光電效應(yīng)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件：光子能量與電子結(jié)合能必須接近相等才能產(chǎn)生光電效應(yīng)。光電效應(yīng)發(fā)生的幾率與光子能量的三次方成反比，與被照物的原子序數(shù)的三次方成正比。光電效應(yīng)在X線攝影中的實(shí)際意義:光電效應(yīng)不產(chǎn)生有效的散射，對(duì)膠片不產(chǎn)生灰霧.光電效應(yīng)可增加影像的對(duì)比度。X線影像的對(duì)比，產(chǎn)生于不同組織的吸收差異，這種吸收差別愈大，則對(duì)比度愈高，因?yàn)楣怆娦?yīng)的幾率和原子序數(shù)的三次方成正比，所以光電效應(yīng)可擴(kuò)大不同元素所構(gòu)成的組織的影像對(duì)比。在光電效應(yīng)中，光子的能量全部被吸收，增加了受檢者的輻射劑量。第十六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)也稱散射效應(yīng)或康普頓散射。它是X線診斷能量范圍內(nèi)，X線與物質(zhì)相互作用的另一種主要形式。當(dāng)一個(gè)光子擊脫外層軌道上的電子時(shí)，入射光子就會(huì)偏轉(zhuǎn)以新的方向散射出去。光子的能量一部分作為反跳電子的動(dòng)能，而絕大部分是作為光子散射，一個(gè)光子偏轉(zhuǎn)以后，能保留多大能量由它的原始能量和偏轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定。偏轉(zhuǎn)的角度愈大，能量的損失就愈多。

散射光子的方向是任意的，光子的能量愈大，它的偏轉(zhuǎn)角度就愈小。X線診斷能量范圍內(nèi)，散射光子仍保留大部分能量，只有很少的能量傳給電子。在X線攝影中所遇到的散射線，幾乎都是來(lái)自這種散射。第十七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五產(chǎn)生條件1.產(chǎn)生自由電子；2.使電子作定向的高速運(yùn)動(dòng);3.在其運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)置一個(gè)障礙物使電子突然減速或停止。第十八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五產(chǎn)生原理

在醫(yī)學(xué)X線成像設(shè)備中，X線是在高度真空的X線管中產(chǎn)生的。

在X線管中，高速運(yùn)動(dòng)的電子與物體碰撞時(shí)，電子的速度驟然降低，在這一過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換，電子的運(yùn)動(dòng)受阻失去動(dòng)能，其中一小部分（1％左右）能量轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線，而絕大部分（99％左右）能量轉(zhuǎn)變成熱能使物體溫度升高。第十九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

高速電子與靶原子相互作用存在以下四個(gè)物理過(guò)程。第二十頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電離原子外層價(jià)電子或內(nèi)層電子在高速電子作用下完全脫離了原子軌道，使原子變成離子，這一過(guò)程稱為電離。高速電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為以下三部分：一部分能量消耗在內(nèi)、外層電子的脫出功，這部分能量見(jiàn)伴隨著發(fā)射光學(xué)光譜（由外層電子軌道躍遷產(chǎn)生）和標(biāo)識(shí)X射線（有內(nèi)層電子軌道躍遷產(chǎn)生）以光能的形式釋放出來(lái)；另一部分轉(zhuǎn)化為二次電子（被擊出的軌道電子）得動(dòng)能；第三部分轉(zhuǎn)化為出射電子的動(dòng)能，出射電子以較低的能量，并改變方向射出，然后與其他原子或原子核發(fā)生作用……第二十一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

電離過(guò)程中向外發(fā)射的光譜有兩種：一種是由于外層價(jià)電子脫離原子軌道，離子結(jié)合自由電子變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的原子，再回到基態(tài)過(guò)程中發(fā)射出可見(jiàn)光普，另一種發(fā)射光譜是由于內(nèi)層電子脫離軌道，使原子處于激發(fā)狀態(tài)，通過(guò)內(nèi)層電子的躍遷而輻射標(biāo)識(shí)射線。

第二十二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（二）激發(fā)

高速電子（或二次電子）撞擊原子外層電子，由于作用較弱，不足以使其電離，僅將其推入高能級(jí)的空殼層，使原子處于激發(fā)狀態(tài)，這種作用叫做激發(fā)。

入射電子的動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為方向改變、速度變小的出射電子的動(dòng)能,另一部分是被原子吸收的激發(fā)能。處在激發(fā)態(tài)的原子將發(fā)射光學(xué)光譜。這部分光能最終導(dǎo)致固體分子熱運(yùn)動(dòng)加快；溫度上升，全部轉(zhuǎn)化為熱能。

第二十四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）彈性散射

高速電子受原子核的作用而改變運(yùn)動(dòng)方向但是能量不變，稱為彈性散射。這種作用沒(méi)有光譜輻射，也沒(méi)有能量損失。由于陽(yáng)極靶內(nèi)，物質(zhì)的密度很高，散射的距離很短，高速電子將很快在改變的方向上與其他原子或原子核相遇，發(fā)生新的作用。

第二十五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（四）軔致輻射高速電子在原子核的電場(chǎng)作用下，速度突然變小時(shí)，它的一部分能量轉(zhuǎn)變成電磁波發(fā)射出來(lái)，這種情況叫做軔致輻射。 第二十六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

在軔致輻射中，入射電子的能量一部分轉(zhuǎn)化為輻射電磁波的能量hv,其波長(zhǎng)在X線范圍內(nèi)，在醫(yī)用X線中占有特別重要的地位；另一部分轉(zhuǎn)化為出射電子的動(dòng)能，出射電子的方向?qū)l(fā)生改變。軔致輻射的特點(diǎn)：（1）軔致輻射是在核電場(chǎng)作用下的一種能量轉(zhuǎn)化形式。（2）軔致輻射所產(chǎn)生的X線是一束波長(zhǎng)不等的連續(xù)光譜。第二十七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五造成軔致輻射產(chǎn)生的X線是一束波長(zhǎng)不等的連續(xù)光譜的原因（一）加在X線管兩端的高壓是脈動(dòng)直流電壓，使得到達(dá)陽(yáng)極的各個(gè)高速電子的動(dòng)能并不相同；（二）高速電子在進(jìn)入核電場(chǎng)前通過(guò)電離或激發(fā)所失去的動(dòng)能并不相同；（三）各個(gè)高速電子在原子核電場(chǎng)中被阻止的情形不一樣，離核越近，受核電場(chǎng)組織作用越強(qiáng)，由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為光能的部分能量越多，輻射X線的波長(zhǎng)越短，反之波長(zhǎng)就越長(zhǎng)。第二十八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五連續(xù)X線1.連續(xù)譜線的最短波長(zhǎng)從強(qiáng)度分布曲線看出，每一種電壓條件下連續(xù)譜線都有一個(gè)最短波長(zhǎng)極限，且隨電壓的升高而變小。第三十頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)一定KV值的連續(xù)X線譜的強(qiáng)度是隨波長(zhǎng)的變化而連續(xù)變化，除在短波長(zhǎng)方向上有一個(gè)最短波長(zhǎng)極限外，每一條曲線都有一個(gè)強(qiáng)度最大值，在連續(xù)譜中最大強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)叫中心波長(zhǎng)。第三十一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五位移規(guī)則 由連續(xù)X線譜看出，隨著管電壓升高，各種波長(zhǎng)的強(qiáng)度均相應(yīng)地增加,同時(shí)，各曲線所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度最大值和最小波長(zhǎng)均向短波方向移動(dòng)，即最短波長(zhǎng)和中心波長(zhǎng)隨管電壓升高而向短波移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為連續(xù)X線譜的位移規(guī)則。連續(xù)X線的總強(qiáng)度X線強(qiáng)度的定義：X線強(qiáng)度是垂直于X線束的單位面積上，在單位數(shù)間內(nèi)通過(guò)的光子數(shù)和每個(gè)光子能量的乘積。經(jīng)驗(yàn)公式：

I=k1IZVV

式中I為管電流；Z為靶面焦點(diǎn)材料原子序數(shù)；K1為常數(shù)。約等于1.1；此式說(shuō)明，X線強(qiáng)度分別與靶物質(zhì)的原子序數(shù)Z與X線管管電流I成正比。這是由于原子序數(shù)越高，核電場(chǎng)作用越強(qiáng)，因而軔致輻射產(chǎn)生的X線強(qiáng)度也越大；而管電流越大，說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)撞擊靶面的電子數(shù)目越多，故產(chǎn)生的X線強(qiáng)度也越大。（這兩個(gè)因素只影響X線的量，而不影響X線的質(zhì)。）第三十二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線的總強(qiáng)度與管電壓的平方成正比，但管電壓的變化不僅影響X線的量，也影響X線的質(zhì)。隨著管電壓升高，最短波長(zhǎng)與中心波長(zhǎng)均向短波方向移動(dòng)，X線束中高能成分相對(duì)于低能成分增加要顯著得多。第三十三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五342.標(biāo)識(shí)(特征)X線譜特征譜線特點(diǎn)：①電壓↑到一定值(同一材料),出現(xiàn)線狀譜②不同材料線狀譜形狀和位置均不同(1).物理過(guò)程第三十四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五產(chǎn)生機(jī)理

標(biāo)識(shí)X射線譜的產(chǎn)生相理與陽(yáng)極物質(zhì)的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的。標(biāo)識(shí)（特征）X線是高能電子沖擊把物質(zhì)內(nèi)層軌道電子而產(chǎn)生的。一個(gè)常態(tài)的原子處于最低能級(jí)狀態(tài)，也就是說(shuō)，它要永遠(yuǎn)保持其內(nèi)層軌道電子是滿員的。如果從鎢原子移去一個(gè)電子，就會(huì)造成這個(gè)原子有剩余的正電荷，而成為正離子。原子恢復(fù)正常狀態(tài)時(shí)，K層電子空位常由L層電子補(bǔ)充，這是因?yàn)長(zhǎng)層電子的能量多。當(dāng)電子從L層轉(zhuǎn)換到K層時(shí)，將把多余的能量作為X線光子放出。這種放射就稱為K特性放射。第三十五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五L層電子的空位，可由M層電子補(bǔ)充，多余的能量的放出，又產(chǎn)生一個(gè)X線光子，稱為L(zhǎng)特性放射，但其能量要比K特性放射小得多。外層軌道電子的躍遷也會(huì)產(chǎn)生特性放射，它的能量就會(huì)更小，多屬于熱波或被X線管壁吸收掉的長(zhǎng)波X線。第三十六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五37鎢靶原子的特征輻射示意圖原因：原子中內(nèi)層電子躍遷所產(chǎn)生.需要指出：在X線產(chǎn)生中，特征X線很少部分診斷、治療中，主要是連續(xù)X線。

第三十七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五標(biāo)識(shí)X線的特點(diǎn)任何元素的特征X線的波長(zhǎng)是固定不變的它只與靶原子的結(jié)構(gòu)有關(guān)，不同的靶原子有不同波長(zhǎng)的特征X線。在醫(yī)用診斷X線中，僅K系標(biāo)識(shí)X線有用，其他各系如L、M、N……各系。由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量低均被X線管壁和濾過(guò)層所吸收。標(biāo)識(shí)X線只有在一定管電壓下才能出現(xiàn)，第三十八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五標(biāo)識(shí)X射線的強(qiáng)度特征

K系標(biāo)識(shí)X射線的強(qiáng)度與管電壓、管電流的關(guān)系為：當(dāng)I標(biāo)/I連最大，工作電壓為K系激發(fā)電壓的3~5倍時(shí)，連續(xù)譜造成的衍射背影最小。第三十九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第一節(jié)：固定陽(yáng)極X線管一、結(jié)構(gòu)（一）陽(yáng)極:陽(yáng)極的主要作用是阻擋高速運(yùn)動(dòng)的電子流而產(chǎn)生X線，同時(shí)將曝光時(shí)產(chǎn)生的熱量輻射或傳導(dǎo)出去；其次是吸收二次電子和散亂射線，陽(yáng)極由靶面、銅體、陽(yáng)極罩和陽(yáng)極柱四部分組成。靶面：接受高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊，產(chǎn)生X線（曝光）靶面材料一般都選用鎢（Z=74），鎢的特點(diǎn):：熔點(diǎn)高（3370℃），蒸發(fā)率低，原子序數(shù)大，又有一定的機(jī)械強(qiáng)度，易于機(jī)械加工。鎢的缺點(diǎn)是導(dǎo)熱率小，受電子轟擊后產(chǎn)生的熱量不能很快地傳導(dǎo)出去銅體：使用真空熔焊方法將靶面焊接在無(wú)氧銅體上，借助銅體良好的散熱性能提高靶面散熱能力。第四十頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四十一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五陽(yáng)極罩：由無(wú)氧銅制成，裝在靶外面，它的作用是吸收二次電子，并吸收部分散亂X線。

⑴結(jié)構(gòu)：頭部圓口面對(duì)陰極，是高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊靶面的通道；側(cè)下部圓口向外，是X線的輻射通道，⑵二次電子:高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊靶面時(shí)，會(huì)有少量的電子從靶面反射和釋放出來(lái)，這部分電子稱為二次電子.⑶危害：①其能量較大（約為原來(lái)的99%），轟擊到玻璃殼內(nèi)壁上，將使玻璃殼溫度升高而釋放氣體，降低管內(nèi)真空度或使玻璃殼擊穿；②二次電子再次被陽(yáng)極吸引轟擊到靶面上時(shí)，由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)聚焦，將輻射出非焦點(diǎn)散射X線，使X線影像質(zhì)量降低；③二次電子還會(huì)附著在玻璃壁上，造成整個(gè)管壁電位分布極不均勻，產(chǎn)生縱向應(yīng)力，易致玻璃壁損壞。陽(yáng)極柱：由紫銅制成，將銅體引出管外，通過(guò)與油之間的熱傳導(dǎo)將熱量傳導(dǎo)出去。第四十二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四十三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）陰極：

陰極由燈絲和集射罩組成，其作用是發(fā)射電子與對(duì)電子聚焦。

1．燈絲：由鎢制成，繞成螺管狀，作用是發(fā)射電子。燈絲通電后，溫度將逐漸上升，至一定溫度后開(kāi)始發(fā)射電子。接到燈絲兩端的電壓一般為交流5～10V、50Hz，燈絲電流一般為2～9A，3～6A的占多數(shù)。調(diào)節(jié)燈絲的加熱電壓即可改變燈絲發(fā)射的電子數(shù)量；燈絲溫度與發(fā)射電子的數(shù)量關(guān)系是呈指數(shù)的非線性關(guān)系燈絲點(diǎn)燃時(shí)間越長(zhǎng)，工作溫度越高，鎢的蒸發(fā)越快，燈絲壽命越短。2．集射罩（聚焦罩）：由鎳或鐵鎳合金制成，其作用是對(duì)燈絲發(fā)射的電子進(jìn)行聚焦。當(dāng)燈絲發(fā)射大量電子后接通管電壓時(shí)在電場(chǎng)作用下電子將以高速飛向陽(yáng)極。但由于電子之間相互排斥致使電子呈散射狀，特別是在管電壓較低時(shí)散射更顯著。為使電子集中成束狀飛向陽(yáng)極，將燈絲裝入集射罩內(nèi)，集射罩與燈絲一端相接，從而獲得與燈絲相同的負(fù)電位，并借助其幾何形狀，迫使電子成束狀飛向陽(yáng)極，達(dá)到聚焦的目的。

第四十四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四十五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四十六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、X射線管的陰極——產(chǎn)生電子類(lèi)型：圓焦點(diǎn)型線焦點(diǎn)型1）結(jié)構(gòu)與類(lèi)型結(jié)構(gòu)：燈絲、聚焦杯第四十七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）玻璃殼：

多采用耐高溫、絕緣強(qiáng)度高

、膨脹系數(shù)小的鉬玻璃制成，它的作用是支撐陰陽(yáng)兩極和保持管內(nèi)真空度。真空度為防止X線管管內(nèi)氣體放電，保證陰極發(fā)射的電子能暢通無(wú)阻擋地高速飛向陽(yáng)極，管內(nèi)的真空度應(yīng)保持在133.3×10-7Pa(10-7mmHg)以下。第四十八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、X線管的焦點(diǎn)（一）實(shí)際焦點(diǎn)陽(yáng)極靶面上電子撞擊的面積稱為實(shí)際焦點(diǎn)。即燈絲發(fā)射的電子經(jīng)聚焦后在靶面上的瞬間轟擊面積。實(shí)際焦點(diǎn)的寬度取決于聚焦罩的形狀、寬度和深度（二）有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)在X線投照方向上的投影稱為有效焦點(diǎn)或目視焦點(diǎn)，設(shè)靶面與投射方向夾角為Q，實(shí)際焦點(diǎn)的長(zhǎng)度為b,寬度為a,那么在Q方向上投影后，其寬度不變，而長(zhǎng)度變?yōu)閎sinQ,因此有效焦點(diǎn)為absinQ.顯然有效焦點(diǎn)與X線投照方向有關(guān)，愈近陽(yáng)極端，Q角愈小，有效焦點(diǎn)愈小，這就是有效焦點(diǎn)的方位特性。當(dāng)投照方向與X線管軸相垂直時(shí)，這時(shí)的Q角稱為靶角或陽(yáng)極傾角。實(shí)際焦點(diǎn)在與X線管軸相垂直方向上的投影稱為標(biāo)稱有效焦點(diǎn)（簡(jiǎn)稱標(biāo)稱焦點(diǎn)）。

第四十九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第五十頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第五十一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五（四）焦點(diǎn)的方位性第五十二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

阻礙影像清晰度提高的主要原因是運(yùn)動(dòng)模糊和幾何模糊。克服運(yùn)動(dòng)模糊需要縮短曝光時(shí)間，但為了有足夠的能量成像就需要增加X(jué)線管的功率，就需要增大焦點(diǎn)尺寸；產(chǎn)生幾何模糊是因?yàn)榉屈c(diǎn)光源的問(wèn)題，克服幾何模糊需要減小焦點(diǎn)尺寸。對(duì)于固定陽(yáng)極X線管來(lái)說(shuō)二者是相互矛盾的。因?yàn)殛?yáng)極焦點(diǎn)面受溫度的影響，限制了其功率，要提高功率就必須增大焦點(diǎn)面積，這又使影像的幾何模糊度增加，二者不能兼顧。為了解決這一矛盾，滿足醫(yī)學(xué)成像要求，1927年人們制造出旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管。第五十三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

有效焦點(diǎn)與成像質(zhì)量有效焦點(diǎn)尺寸越小，影像清晰度就越高減小有效焦點(diǎn)，勢(shì)必減小實(shí)際焦點(diǎn)，X線管的功率隨之減小，曝光時(shí)間需增加，這將會(huì)引起運(yùn)動(dòng)模糊。第五十四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管

（一）特點(diǎn)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管能夠較好地解決克服運(yùn)動(dòng)模糊與幾何模糊這一矛盾,也就是說(shuō)它有較大的實(shí)際焦點(diǎn)與較小的有效焦點(diǎn)。在短時(shí)間（0.1秒）運(yùn)用時(shí)他可以在同樣大小的有效焦點(diǎn)之下將負(fù)載增大到幾倍之多。（二）結(jié)構(gòu)：由陽(yáng)極、陰極和玻璃殼三部分組成

1．陽(yáng)極：主要由靶面、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承和定子

靶面：靶面具有6°-18°之間的傾斜角，由錸鎢合制造，鑲在一個(gè)直徑為70～150mm之間的由鉬或石墨制成基體圓盤(pán)上，其中心鉚接在鉬制細(xì)桿上，鉬桿的另一端與轉(zhuǎn)子相連，要求有良好的運(yùn)動(dòng)平衡性。靶面鑲在鉬或石墨基體上，這種結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)（1）錸鎢合金靶面的晶粒較細(xì)，抗熱脹性能好，再結(jié)晶溫度高，使靶面在高溫下不易龜裂；（2）X線輻射率下降較慢；（3）木和石墨的比重較小，而比熱較大，這種復(fù)合靶的重量增加不多，但熱容量卻大大增加了。定子組件裝在管壁外面，與壁內(nèi)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成異步電動(dòng)機(jī)。

第五十五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

轉(zhuǎn)子：它由無(wú)氧銅制成，通過(guò)鉬桿與靶盤(pán)和靶面連為一體，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靶盤(pán)和靶面隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。其表面黑化，熱輻射能力較強(qiáng)。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的啟動(dòng)電機(jī)與小型單相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理相似，只是轉(zhuǎn)子裝在X線管的玻璃殼內(nèi)，而定子線圈裝在X線管玻璃殼的外面。轉(zhuǎn)軸裝入由無(wú)氧銅或純鐵制成的軸承套中，兩端各裝一只軸承。陽(yáng)極轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間內(nèi)承受高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊的圓環(huán)面積越大，X線管的功率就越大，當(dāng)然，轉(zhuǎn)速的提高須考慮轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)平衡、軸承等因素。(三）陰極與外殼旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的陰極與外殼的結(jié)構(gòu)與固定陽(yáng)極X線管基本相同。第五十六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五厚重的陽(yáng)極圓盤(pán)牢裝在軸承中旋轉(zhuǎn)的軸上，在同一軸上還裝有一個(gè)銅質(zhì)圓柱，作為感應(yīng)電子動(dòng)的轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)的定子則套在X射線管玻殼的外面，流經(jīng)定子繞組的電流建立起一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，也就帶動(dòng)了陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)，管子的陰極裝有卷成螺旋管狀的鎢燈絲，其位置偏離管子中心軸線。因此，在陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際焦點(diǎn)沿著它的表面旋轉(zhuǎn)著，其軌跡為一圓環(huán)，這就使得所產(chǎn)生的熱量分布在一個(gè)連續(xù)運(yùn)動(dòng)著的環(huán)狀面上。焦點(diǎn)上單位面積所承受的熱量變小，就明顯提高了X射線管的功率，雖然實(shí)際焦點(diǎn)面積較大，但有效焦點(diǎn)卻很小，提高了X射線影像的清晰度。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極的實(shí)際焦點(diǎn)與有效焦點(diǎn)如圖所示。第五十七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極陰極有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)第五十八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

第五十九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五陰極燈絲陽(yáng)極靶X光+-轉(zhuǎn)子定子旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線球管的結(jié)構(gòu)第六十頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第六十一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第六十二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由下式?jīng)Q定：

式中n為轉(zhuǎn)速，為定子中電源頻率，p為定子的極數(shù)，一般等于2。由于存在轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速約落后于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的10％左右。所以，對(duì)中速管(50Hz)，轉(zhuǎn)速2700轉(zhuǎn)/min

；對(duì)高速管(150Hz)，實(shí)際轉(zhuǎn)速8500轉(zhuǎn)/min左右。若電源頻率提高到300Hz，實(shí)際轉(zhuǎn)速可達(dá)15000轉(zhuǎn)/min。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)(需要0.8～1.6s)才接通負(fù)載，產(chǎn)生X線。第六十三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

轉(zhuǎn)速越高，X線管的功率越大。它們之間的關(guān)系如下：

式中P為功率，K為常數(shù)，n為轉(zhuǎn)速，d為焦點(diǎn)軌道直徑?？梢?jiàn)功率與轉(zhuǎn)速和靶面直徑的平方根成正比。當(dāng)速度增加到2倍時(shí)，允許功率增加到1．4倍左右。靶盤(pán)直徑越大，熱容量越大，散熱速度也越快，X線管的功率也增大。第六十四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的功率是基于陽(yáng)極轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)的功率，如果在陽(yáng)極轉(zhuǎn)速尚未達(dá)到額定值時(shí)曝光，將會(huì)造成X線管的靶面熔化損壞。因此，使用旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的X線機(jī)均設(shè)有旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極啟動(dòng)、延時(shí)、保護(hù)電路。曝光結(jié)束、啟動(dòng)電機(jī)斷電后，轉(zhuǎn)子因慣性將有較長(zhǎng)的靜轉(zhuǎn)時(shí)間(從切斷啟動(dòng)電機(jī)定子電源開(kāi)始到轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)所用的時(shí)間)，靜轉(zhuǎn)時(shí)間一般為數(shù)分鐘至幾十分鐘，靜轉(zhuǎn)是無(wú)用的空轉(zhuǎn)，制造噪聲且磨損軸承，因此有必要在曝光結(jié)束后即對(duì)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極進(jìn)行制動(dòng)，這樣可減少噪聲，延長(zhǎng)軸承的壽命，進(jìn)而延長(zhǎng)X線管的壽命。對(duì)高速旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管來(lái)講，制動(dòng)可使旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極迅速越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速(引起共振的臨界轉(zhuǎn)速為5000～7000r／min)，避免X線管損壞。對(duì)于低速旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管，如果轉(zhuǎn)子的靜轉(zhuǎn)時(shí)間低于30s，就說(shuō)明軸承已明顯磨損。第六十五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第六十六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、軸承與軸承的潤(rùn)滑軸承由耐熱合金鋼制成，可以承受較高的工作溫度(約400℃左右)。為避免過(guò)多的熱量傳導(dǎo)到軸承，把陽(yáng)極端的轉(zhuǎn)軸外徑做得較細(xì)或用管狀鉬桿，減少熱傳導(dǎo)，少量由陽(yáng)極靶面?zhèn)鲗?dǎo)過(guò)來(lái)的熱量則大部分通過(guò)轉(zhuǎn)子表面輻射出去?？梢?jiàn)，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管與固定陽(yáng)極X線管的散熱方式不同，靶面受高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊所產(chǎn)生的巨大熱量主要依靠熱輻射進(jìn)行散熱，散熱效率低，連續(xù)負(fù)荷后陽(yáng)極熱量急劇增加，靶盤(pán)溫度不斷上升，為防止由此造成的X線管損壞，先進(jìn)X線機(jī)的X線管裝置內(nèi)設(shè)有溫度限制保護(hù)裝置，對(duì)X線管給予相應(yīng)的保護(hù)。軸承的潤(rùn)滑劑都采用固體潤(rùn)滑材料，如二硫化鉬、銀、鉛等。選用不同的潤(rùn)滑材料，轉(zhuǎn)子的靜轉(zhuǎn)時(shí)間亦有不同。第六十七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五★散熱方式固定陽(yáng)極管的散熱方式主要是熱傳導(dǎo)，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極管的散熱方式主要是熱輻射。軸承的工作溫度不能越過(guò)460℃。為了避免過(guò)多的熱量傳導(dǎo)到軸承，靶面與轉(zhuǎn)子之間的連接采用外徑較細(xì)的管狀鉬桿。為了增大轉(zhuǎn)子的熱輻射，一般把轉(zhuǎn)子表面黑化。盡管如此，軸承的工作溫度仍達(dá)到400℃左右，所以軸承材料要采用耐熱合金鋼，如高速工具鋼。由于熱輻射的散熱速度較慢，在使用旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管時(shí)，在兩次曝光之間必須要有充分的間歇時(shí)間，以防熱容量過(guò)載而損壞管子。第六十八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

X線管中的三個(gè)電量管電壓：指加于X線管陰陽(yáng)極之間的電壓峰值，單位為千伏（KV)

管電流：指曝光時(shí)間內(nèi)由陽(yáng)極流向陰極的電流（由曝光時(shí)間內(nèi)陰極飛向陽(yáng)極的電子構(gòu)成），單位是毫安（MA).

燈絲加熱電壓（電流）：指加于X線管陰極燈絲兩端的電壓，單位是伏特（V)（流過(guò)燈絲的電流，單位是安培（A).

第六十九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

X線管的特性與參數(shù)

特性（一）陽(yáng)極特性曲線陽(yáng)極特性曲線（Ia～Ua）是在一定的燈絲加熱電流下，管電壓（Ua）與管電流（Ia）之間的關(guān)系

①燈絲前端發(fā)射出來(lái)的電子，它們?cè)陟o電場(chǎng)作用下飛往陽(yáng)極，這部分電子的運(yùn)動(dòng)不受阻力；②燈絲側(cè)面發(fā)射出來(lái)的電子，這部分電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是在空間發(fā)生交叉后飛向陽(yáng)極，因此它們的運(yùn)動(dòng)要受到一定的阻力；③燈絲后端發(fā)射出來(lái)的電子，由于電子之間相互排斥和燈絲的屏蔽作用，致使電場(chǎng)作用力很微弱，因此這部分電子滯留在燈絲后面的空間，形成“空間電荷”，空間電荷只能隨著管電壓的升高而逐漸飛向陽(yáng)極。第七十頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第七十一頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

燈絲發(fā)射特性曲線燈絲發(fā)射特性曲線（Ia～I(xiàn)f）是在一定的管電壓下，管電流（Ia）與燈絲加熱電流（If）的關(guān)系補(bǔ)償?shù)脑瓌t是：當(dāng)管電壓變高時(shí)，適當(dāng)減小燈絲加熱電流，以使管電流不隨管電壓的變化而變化。反之，當(dāng)管電壓變低時(shí)，則適當(dāng)增加燈絲加熱電流。第七十二頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第七十三頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第七十四頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五

X線管的負(fù)載特性曲線：是X線管允許的陽(yáng)極負(fù)載（耗散）功率與曝光時(shí)間的關(guān)系曲線。負(fù)載特性曲線分四部分：

Ⅰ：用于單次攝影。曝光時(shí)間很短（0.1秒）。陽(yáng)極耗散功率變成焦點(diǎn)的溫升。這段時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極耗散功率P不變，在這一段時(shí)間內(nèi)允許的功率是最大的，可達(dá)額定功率。

Ⅱ：用于單次攝影。曝光時(shí)間較長(zhǎng)（幾秒）。允許耗散功率P與√t成反比，焦點(diǎn)上的熱量向靶盤(pán)內(nèi)傳遞。

Ⅲ:用于重復(fù)攝影。工作時(shí)間較長(zhǎng)（10秒），焦點(diǎn)上的熱量向全陽(yáng)極靶盤(pán)傳遞。使整個(gè)陽(yáng)極靶盤(pán)溫度升高，這一段內(nèi)允許的陽(yáng)極耗散功率由陽(yáng)極靶盤(pán)的熱容量決定，所以允許的耗散功率與時(shí)間t成反比。

Ⅳ：用于長(zhǎng)時(shí)間曝光如透視。曝光時(shí)間可無(wú)限延長(zhǎng)（幾十秒至幾分鐘）。這是耗散的功率變成熱能經(jīng)陽(yáng)極靶盤(pán)輻射到玻璃殼外，再由管套內(nèi)的油傳到導(dǎo)管套上，向空氣中發(fā)散，這時(shí)的功率P恒定，但此時(shí)允許耗散功率很小。如標(biāo)稱50KW的X線管。在Ⅳ區(qū)內(nèi)只允許耗散0.3KW.第七十五頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五第七十六頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五X(qián)線管的容量容量的計(jì)算

P=1/1000(UI)

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).在不同整流方式中，管電壓和管電流的波形不同，其管電壓峰值與有效值、管電流平均值與有效值均不相同，有一定的換算關(guān)系。代表容量對(duì)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稱為代表容量（或稱標(biāo)稱容量）。對(duì)固定陽(yáng)極X線管的代表容量是指在單相全波整流電路中，曝光時(shí)間為1秒時(shí)所能承受的最大功率。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的代表容量是在三相六管全波整流電路中，曝光時(shí)間為0.1秒時(shí)所能承受的最大功率。第七十七頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五選擇題X線管內(nèi)高速電子得動(dòng)能取決于AX線管燈絲加熱電壓B兩極間得管電壓C靶物質(zhì)的原子序數(shù)D管電流關(guān)于X線產(chǎn)生條件的敘述，錯(cuò)誤的是A電子源B高速電子流C阻礙電子流的靶面D高速電子與靶面物質(zhì)相互作用的結(jié)果EX線管的靶面均由鉬制成產(chǎn)生X線必備條件中，電子源來(lái)于A靶物質(zhì)B陽(yáng)極面C高電壓D陰極罩E燈絲的加熱X線的產(chǎn)生利用了靶物質(zhì)的三個(gè)特性是（選三項(xiàng)）A軌道電子結(jié)合能B靶物質(zhì)的面積C核電場(chǎng)D靶物質(zhì)的熱傳遞效應(yīng)E原子存在于最低能級(jí)的需要第七十八頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五關(guān)于連續(xù)X線的敘述，錯(cuò)誤的是AX線光子的能量決定于電子的能量B電壓越高，產(chǎn)生的X線補(bǔ)充越短CX射線譜是連續(xù)能譜D70KVp以下不產(chǎn)生連續(xù)X線第七十九頁(yè)，共八十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五單項(xiàng)選擇題關(guān)于X線的質(zhì)，說(shuō)法不正確的是：（

）A、代表X線穿透力B、與X線波長(zhǎng)成正比

C、與靶物質(zhì)原子序數(shù)有關(guān)D、與管電壓呈正比

關(guān)于固定陽(yáng)極X線球管，說(shuō)法有誤的是：（

）A