《X線影像設(shè)備學(xué)》PPT課件.ppt

線影像設(shè)備學(xué) 1895年11月8日德國(guó)物理學(xué)家威 康 倫琴 W C Roentgen 研究陰極射線管時(shí) 當(dāng)他把手放在陰極射線管和涂有鉑氰化鋇的紙板之間時(shí) 紙板上隱約有手骨的影子 進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)能穿透紙板 木板 衣服等物質(zhì) 倫琴認(rèn)定在儀器中發(fā)出了一種能透過(guò)不透光物質(zhì)而又看不見的射線 因當(dāng)時(shí)不明其性質(zhì) 故借用數(shù)學(xué)上的未知數(shù) X 來(lái)表示 起名為X射線 1901年倫琴成為諾貝爾獎(jiǎng)第一位物理學(xué)獎(jiǎng)金獲得者 概論 線的發(fā)現(xiàn) 1895年德國(guó)倫琴 R entgen 發(fā)現(xiàn)X線1896年X線始用于臨床醫(yī)學(xué)1901年獲首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 概論 線的發(fā)現(xiàn) 1912年勞埃 M VonLaue 以晶體為光柵 發(fā)現(xiàn)了晶體的X射線衍射現(xiàn)象 確定了X射線的電磁波性質(zhì) 此后 X射線的研究在科學(xué)技術(shù)上給晶體學(xué)及其相關(guān)學(xué)科帶來(lái)突破性的飛躍發(fā)展 由于X射線的重大意義和價(jià)值 所以人們又以它的X線發(fā)現(xiàn)者的名字為其命名 稱之為倫琴射線 1896年 德國(guó)西門子公司研制出世界上第一只X線管 這一偉大發(fā)現(xiàn)當(dāng)即在醫(yī)學(xué)上獲得非凡的應(yīng)用 X射線透視技術(shù) 概論 線的發(fā)現(xiàn) 概論 線的發(fā)現(xiàn) 現(xiàn)在已知道 倫琴實(shí)驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的X射線 是由于陰極射線管所發(fā)出的陰極射線 高速電子流 撞擊在管子的玻璃壁上而產(chǎn)生的 因?yàn)楦叨日婵盏牟ＡЧ苤械挠坞x電子 受到電場(chǎng)的影響 以高速度打擊玻璃原子內(nèi)部 與軌道上撞走電子 而使電子獲得多余的能量 當(dāng)原子因失去電子處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí) 要從外層吸收電子來(lái)補(bǔ)充 此時(shí)又將獲得的多余能量轉(zhuǎn)換而放出 產(chǎn)生了X射線 概論 影像設(shè)備的發(fā)展 1895 倫琴發(fā)現(xiàn)X線1896 西門子研制出第一只X線球管20世紀(jì)初 出現(xiàn)了常規(guī)X線機(jī)20世紀(jì)60年代中晚期 完整的X線系統(tǒng)和診斷體系20世紀(jì)50 60年代 超聲和核醫(yī)學(xué)設(shè)備各成系統(tǒng)1972 第一臺(tái)CT 30年來(lái) CT更新了五代20世紀(jì)80年代以來(lái) 研制開發(fā)了超高速 螺旋 多層 雙源CT MRI DSA 超聲CT ECT PET CT CR PACS DR 概論 影像設(shè)備分類 分為診斷設(shè)備和治療設(shè)備 診斷設(shè)備 1 X線設(shè)備 2 磁共振設(shè)備3 超聲設(shè)備4 核醫(yī)學(xué)設(shè)備5 熱成像設(shè)備6 醫(yī)用內(nèi)鏡 目前 醫(yī)學(xué)影像學(xué)已經(jīng)形成了比較完善的體系 包括常規(guī)X線成像 X線CT成像 DSA成像 MR成像 超聲成像 核素成像 熱成像和內(nèi)鏡成像等 概論 射線的特性 輻射有兩種 一種屬電磁輻射 另一種屬微粒輻射 X射線與無(wú)線電波 紅外線 紫外線及伽瑪射線一樣 同屬于電磁輻射 X射線波長(zhǎng)介于紫外線和伽馬射線之間 醫(yī)用診斷X射線的波長(zhǎng)大約為3 10 2nm 8 10 3nm 0 3 0 08 相當(dāng)于管電壓40kV 150kV時(shí)產(chǎn)生的X射線 概論 射線的特性 X射線具有波動(dòng)性和粒子性 波粒二象性 這兩種物理性質(zhì)恰好同存在于X線這個(gè)同一體中 X線在傳播中發(fā)生的反射 干涉 衍射等現(xiàn)象突出表現(xiàn)了它的波動(dòng)性 而與物質(zhì)相互作用發(fā)生能量交換時(shí) 就突出表現(xiàn)了它的粒子性 所以X線又是一束中子光子流 X射線以光速沿直線進(jìn)行傳播 服從光的反射 直射 散射和衍射的一般規(guī)律 概論 射線的特性 1m 1000mm1mm 1000um1um 1000nm1nm 10 1X 1000 醫(yī)用診斷X射線的波長(zhǎng)大約為0 3 0 08 核輻射標(biāo)志 概論 射線的特性 X射線除具備光的一般性質(zhì)外 還具有以下主要特性 1 穿透作用 2 熒光作用 3 感光作用 4 電離作用 5 生物作用 診斷和治療 1 穿透作用 X射線能穿透一般可見光所不能透過(guò)的物質(zhì) 波長(zhǎng)越短 穿透力越強(qiáng) 穿透力的強(qiáng)弱 根據(jù)加在X線管兩端電壓的高低而定 所加電壓越高 波長(zhǎng)越短 X射線的能量越大 其穿透力越強(qiáng) 故其穿透力與X射線的能量成正比 與波長(zhǎng)成反比 概論 射線的特性 1 穿透作用 X射線穿透物質(zhì)的能力 與該物質(zhì)的密度有關(guān) 即與該物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān) 原子序數(shù)高 密度就大 對(duì)X線吸收就多 穿透力就差 如銅 Z 29 密度較高 X射線不易穿透 鉛 Z 82 密度很高 X射線更不易穿透 如鋁 Z 13 水和氣體 其原子序數(shù)為較低的幾種原子組成 且排列非常稀疏 密度很小 X射線易穿透 故X射線穿透力與物質(zhì)的密度成反比 概論 射線的特性 2 熒光作用 由于X射線的波長(zhǎng)很短 因此是肉眼不可見的 當(dāng)它照射某些化合物時(shí) X射線輻射能可轉(zhuǎn)換為光能 發(fā)出波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見光 熒光 這類物質(zhì)稱之為熒光物質(zhì) 醫(yī)學(xué)上常用的有磷 鎢酸鈣 鉑氰化鋇 硫化鋅鎘 碘化銫 前兩種物質(zhì)可用來(lái)制做熒光屏和增感屏 后兩種物質(zhì)用在攝象管的光敏層 或影像增強(qiáng)器的輸入屏和輸出屏 其熒光的強(qiáng)弱與X射線的量呈正比 概論 射線的特性 2 熒光作用 目前應(yīng)用廣泛的數(shù)字化設(shè)備CR ComputedRadiography 上用的成像板 又叫IP板 Imagingplate 其外觀類似于增感屏 表面涂有光激發(fā)性熒光物質(zhì) 磷光層 主要成分是高密度熒光晶體或磷晶體經(jīng)X射線照射后 晶體內(nèi)就積存了一次能量 并形成潛影 由激光束掃描后 晶體內(nèi)儲(chǔ)存的能量就以熒光形式或紫外線形式釋放出來(lái) 由光電倍增管接受并增強(qiáng) 其影像信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 經(jīng)模 數(shù)轉(zhuǎn)換后送計(jì)算機(jī)處理 概論 射線的特性 2 熒光作用 DR DirectDigitalRadiography又叫DDR 上的平板探測(cè)器 FlatPanelDetector FPD 也應(yīng)用其原理 DR的關(guān)鍵器件是FPD 間接型的FPD接受面為碘化銫閃爍晶體 當(dāng)X射線照射后 產(chǎn)生熒光信號(hào) 光信號(hào)通過(guò)光敏二極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 再經(jīng)過(guò)不定形硅陣列轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送計(jì)算機(jī)處理 概論 射線的特性 3 感光作用 X射線和普通可見光一樣 具有光化作用 當(dāng)X射線照射未感光膠片時(shí) 可使膠片乳劑中的溴化銀變成感光的溴化銀 放出銀離子 Ag 形成潛影 此過(guò)程稱為感光作用 潛影經(jīng)過(guò)顯影劑化學(xué)處理 銀離子變成黑色的金屬銀 未感光的溴化銀則被定影劑溶解下來(lái) 而使已感光的溴化銀固定 因人體各組織的密度不同 X射線通過(guò)人體時(shí)能使膠片獲得的感光度不同 從而獲得X線影像 膠片感光的強(qiáng)弱與X射線量成正比 概論 射線的特性 4 電離作用 X線照射物體而被吸收時(shí) X射線能排斥了原子中的電子 產(chǎn)生了電離作用 分解成正負(fù)離子 具有足夠能量的X光子不僅能打飛物質(zhì)軌道上的電子產(chǎn)生一次電離 而且脫離原子的電子從X光子那里獲得較大的能量 又可與其它原子相互作用 產(chǎn)生二次電離 概論 射線的特性 4 電離作用 在固體和液體中電離的正負(fù)離子能很快復(fù)合 不易收集 但X射線照射空氣后產(chǎn)生的電離電荷卻很容易收集起來(lái) 空氣的電離程度 產(chǎn)生的正負(fù)離子量 與空氣所吸收的X線量成正比 故可利用X射線電離的程度 產(chǎn)生的正負(fù)離子形成了電離電流 來(lái)測(cè)量X射線的量 目前X線機(jī)中廣泛應(yīng)用的自動(dòng)曝光技術(shù)就是利用的這個(gè)原理 測(cè)量電離電流的大小 概論 射線的特性 5 生物作用 X線照射機(jī)體而被吸收時(shí) 即對(duì)體內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生作用 由屬于物理性質(zhì)的電離作用開始 隨后在體液和細(xì)胞內(nèi)引起一系列的生化作用 而導(dǎo)致機(jī)體和細(xì)胞的生理和生物方面的變化 X線對(duì)機(jī)體的生物效應(yīng)主要是損害作用 其損害程度與吸收的X線量成正比 利用這個(gè)作用做腫瘤治療 加速器 X刀等 概論 射線的特性 5 生物作用 微量X線對(duì)機(jī)體可無(wú)明顯影響 超過(guò)一定的劑量將引起明顯的但可恢復(fù)的變化 大量X線照射則導(dǎo)致嚴(yán)重的不可恢復(fù)的損害 使生物細(xì)胞產(chǎn)生抑制 損害甚至壞死 利用X線的這個(gè)作用 可以進(jìn)行放射治療以破壞腫瘤組織 概論 射線的質(zhì)與量 線的強(qiáng)度 是指 垂直于 線傳播方向上單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的光子數(shù)目和能量乘積的總和 在實(shí)際應(yīng)用中 常用 量 與 質(zhì) 來(lái)表示 線的強(qiáng)度 量是指線束中的光子數(shù) 質(zhì)則是指光子所具有的能量 線的穿透力即 線的質(zhì) 取決于 線的能量 能量越高 波長(zhǎng)越短 穿透力越強(qiáng) 線的質(zhì)越硬 故稱硬射線 反之 能量越低 波長(zhǎng)越長(zhǎng) 穿透力越弱 線的質(zhì)越軟 故稱軟射線 概論 射線的質(zhì)與量 線能穿透物質(zhì) 也能被物質(zhì)吸收 物質(zhì)吸收 線的能力與該物質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān) 一般原子序數(shù)高的物質(zhì)密度大 吸收 線多 故透過(guò)性差 相反 原子序數(shù)低的物質(zhì)透過(guò) 線就多 在實(shí)際應(yīng)用中 用 線管的管電流與 線曝光時(shí)間的乘積來(lái)反映 線的量 用毫安秒 mAs 表示 用 線管的管電壓來(lái)反映 線的質(zhì) 用千伏 kV 來(lái)表示 概論 線的產(chǎn)生 線的產(chǎn)生必須具有下列條件 1 要有足夠數(shù)量高速運(yùn)動(dòng)的電子2 有一個(gè)能經(jīng)受高速電子撞擊而產(chǎn)生 線的靶3 有一個(gè)高真空的空間和高電壓 線管是一個(gè)高度真空的熱陰極二極管 鎢絲作為陰極 鎢靶作為陽(yáng)極 線管中高速電子撞擊陽(yáng)極靶面時(shí) 99 以上的能量變?yōu)闊崮?僅有小于1 的能量通過(guò)兩種方式 即韌致輻射和特征輻射 產(chǎn)生 線 1 氣體X線管 感應(yīng)圈時(shí)期 1895 1916 這一時(shí)期的X線機(jī)主要由氣體X線管 感應(yīng)圈或靜電起電機(jī)組成 用玻璃底版成像 后期開始用鎢酸鈣增感屏 倫琴當(dāng)時(shí)使用的X線機(jī) 其管電壓只有40 50kV 管電流僅有1mA 拍攝一張手骨照片用30min 1h 診斷用X線機(jī)發(fā)展史 2 熱電子X線管 變壓器式高壓發(fā)生器時(shí)期 1916 1925 由于發(fā)明了熱電子X線管 開發(fā)了變壓器式高壓發(fā)生器裝置 從而為現(xiàn)代X線機(jī)奠定了基礎(chǔ) 同時(shí)改進(jìn)了底片 制成并改進(jìn)了熒光屏 診斷用X線機(jī)發(fā)展史 診斷用X線機(jī)發(fā)展史 3 防電擊 防散射 X線裝置的實(shí)用化時(shí)期 1925 1945 1935年 西門子公司生產(chǎn)了單相全波 65kV 400mA和85kV 300mA的X線機(jī) 同年又制成了三相六峰60kV 1000mA的X線機(jī) 標(biāo)志著防電擊 防散射型診斷用X線機(jī)已進(jìn)入成熟時(shí)期 診斷用X線機(jī)發(fā)展史 4 高條件 大容量 控制技術(shù)現(xiàn)代化時(shí)期 1945 1975 大功率旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的問(wèn)世 是X線機(jī)實(shí)現(xiàn)大容量的前提 而且使X線影像質(zhì)量有了明顯的提高 使某些活動(dòng)器官的診斷和細(xì)微結(jié)構(gòu)的放大攝影成為可能 20世紀(jì)50年代初 X線影像增強(qiáng)器的研制成功 使X線機(jī)的性能和應(yīng)用范圍有了新的突破 在一定程度上解決了動(dòng)態(tài)檢查和影像再現(xiàn)等問(wèn)題 5 逆變 自動(dòng)控制時(shí)代 1975年后 1975年后 逆變技術(shù)運(yùn)用到X線機(jī)中 提高了管電壓的精度 使高壓變壓器的體積和重量明顯減少 從而得到了迅速普及 目前國(guó)際上各種功率的X線機(jī) 幾乎全部使用逆變技術(shù)產(chǎn)生高壓 X線電視系統(tǒng)應(yīng)用后 將圖像亮度信號(hào)與透視管電壓的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成閉環(huán)控制回路 形成自動(dòng)曝光控制系統(tǒng) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用 X線機(jī)的自動(dòng)化控制程度不斷提高 智能化技術(shù)和控制也越來(lái)越普及 使得X線機(jī)的控制精度越來(lái)越精確 操作越來(lái)越簡(jiǎn)單 線機(jī)分類 醫(yī)用X線機(jī)按其使用目的分為診斷和治療兩大類 診斷機(jī) 是指利用X線透過(guò)人體所形成的各種影像對(duì)患者進(jìn)行診斷的X線機(jī) 它又可分為多種類型 1 按結(jié)構(gòu)形式分類 1 便攜式 這種X線機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 重量輕 裝卸方便 整機(jī)機(jī)件可分別裝于手提箱或背包內(nèi)攜帶 適合院外做流動(dòng)性臨時(shí)檢查 2 移動(dòng)式 這種X線機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊 體積小 X線發(fā)生裝置和應(yīng)用設(shè)備緊湊地組裝在機(jī)座上 其機(jī)座帶有滾輪或裝有電瓶車 人力或電力驅(qū)動(dòng) 移動(dòng)方便 它能在病房?jī)?nèi)做流動(dòng)性床邊透視和攝影檢查 如配有影像增強(qiáng)器和X線電視 可進(jìn)行監(jiān)視和介入性治療 3 固定式 這種X線機(jī)機(jī)件多而重 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 需固定在專用機(jī)房?jī)?nèi)使用 這類機(jī)器對(duì)供電電源 機(jī)房 安裝 調(diào)試等都有嚴(yán)格要求 線機(jī)分類 線機(jī)分類 2 按輸出功率分類按輸出功率分類是指按X線管的標(biāo)稱功率如10kW 20kW 50kW等 在我國(guó)通常以X線管允許通過(guò)的最大管電流的大小分類 1 小型 最大管電流在100mA以下的X線機(jī) 2 中型 最大管電流在200 500mA的X線機(jī) 3 大型 最大管電流在500mA以上的X線機(jī) 線機(jī)分類 3 按使用范圍分類 1 綜合性X線機(jī) 具有透視和攝影等各種功能 適合做多種疾病和部位檢查的X線機(jī) 2 專用X線機(jī) 為適應(yīng)某些專科疾患檢查而設(shè)計(jì)的X線機(jī) 如牙科X線機(jī) 口腔全景X線機(jī) 乳腺攝影X線機(jī) 床邊用X線機(jī) 手術(shù)用C臂X線機(jī) 心血管造影X線機(jī) 線機(jī)分類 治療機(jī) 簡(jiǎn) 根據(jù)X線的生物效應(yīng) 對(duì)疾患進(jìn)行治療的X線機(jī) 按其用途可分為三類 1 接觸治療機(jī)主要用于治療皮膚表面或體腔淺層的疾患 2 表層治療機(jī)主要用于較大面積的皮膚或淺層疾患的治療 3 深部治療機(jī)主要用于組織深部疾患的治療 線機(jī)的組成 線機(jī)因使用目的不同其結(jié)構(gòu)有很大差別 但其基本結(jié)構(gòu)組成為 電源 控制裝置 高壓發(fā)生裝置 線管 線 機(jī)械與輔助裝置 線管 產(chǎn)生 線高壓發(fā)生裝置 供給 線管燈絲電壓及管電壓控制裝置 控制X線的量和質(zhì)及曝光時(shí)間機(jī)械與輔助裝置 線機(jī)的外圍設(shè)備 線機(jī)的組成 線管 X線管是X線機(jī)的重要部件 自X線發(fā)現(xiàn)以來(lái) 經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段 1 氣體電離式X線管2 真空熱陰極固定陽(yáng)極X線管3 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管目前固定陽(yáng)極X線管和旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管仍在使用 X ray是由真空管發(fā)出能穿透物體的輻射線 在電磁光譜上能量較可見光強(qiáng) 波長(zhǎng)較短 頻率較高 產(chǎn)生X Ray必須要有X線管 而X線管基本構(gòu)造必須擁有 1 陰極燈絲 Cathode 2 陽(yáng)極靶 Anode 3 真空玻璃管 Evacuatedglassenvelope 當(dāng)然還要有電源能量供應(yīng)X線管是X線機(jī)產(chǎn)生X線的終端真空元件 基本作用是將電能轉(zhuǎn)換為X線能 線管 氣體電離式X線管 老式X線管系于長(zhǎng)形的玻璃管中間做成一個(gè)直徑約20cm的球形狀 管內(nèi)殘余0 001mmHg以下的微量氣體 當(dāng)加高壓于極間兩端時(shí) 則管內(nèi)氣體電離 靠近陰極的電子因受排斥 以垂直陰極面的方向飛去而成陰極射線 同時(shí)管內(nèi)的陽(yáng)極和輔助陽(yáng)極以導(dǎo)線相連而等電位 受陰極射線的撞擊而產(chǎn)生X線 電子撞擊的目標(biāo)稱為靶 固定陽(yáng)極X線管固定陽(yáng)極X線管組成 由陽(yáng)極 陰極 玻璃殼三部分組成 陽(yáng)極 受電子轟擊輻射X線陰極 發(fā)射電子玻璃殼 保證管內(nèi)真空 使電子運(yùn)動(dòng)不受阻擋 固定陽(yáng)極X線管 陽(yáng)極 陽(yáng)極是由陽(yáng)極頭 陽(yáng)極帽和陽(yáng)極柄三部分組成 陽(yáng)極的作用是吸引和加速電子 并急劇阻止高速運(yùn)動(dòng)電子而激發(fā)X線 固定陽(yáng)極X線管 陽(yáng)極1 陽(yáng)極頭 陽(yáng)極頭由鎢靶和銅體組成 其作用為靶面承受電子轟擊 輻射出射線 其輻射X線效率高 并具有良好的散熱能力 由于電子轟擊靶面時(shí) 只有不到1 的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為X線 其余99 以上的動(dòng)能都轉(zhuǎn)換為熱 故靶面的工作溫度很高 因此靶面一般用熔點(diǎn)高 3370 C 原子序數(shù)大 74 蒸發(fā)率低的鎢制成 故稱鎢靶 固定陽(yáng)極X線管 陽(yáng)極1 陽(yáng)極頭 但鎢的導(dǎo)熱率低 通過(guò)真空熔焊把鎢靶熔焊在無(wú)氧銅制成的銅體上 構(gòu)成陽(yáng)極頭 由于銅的導(dǎo)熱系數(shù)大 使受電子轟擊后產(chǎn)生的熱量很快地傳導(dǎo)出去 固定陽(yáng)極X線管 陽(yáng)極2 陽(yáng)極柄 陽(yáng)極柄是陽(yáng)極引出玻璃管外的部分 是X線管的著力點(diǎn)和固定點(diǎn) 它由紫銅制成 浸在變壓器油中 其作用為通過(guò)與油之間的熱傳導(dǎo) 將靶的熱量傳出去 提高陽(yáng)極的散熱效率 無(wú)氧銅 紫 紫銅 固定陽(yáng)極X線管 陽(yáng)極3 陽(yáng)極帽 又稱陽(yáng)極罩或反跳罩 套在陽(yáng)極頭上 用含有鎢粉的無(wú)氧銅制成 陽(yáng)極帽有兩個(gè)開口 一個(gè)面對(duì)陰極的開口為電子束入靶的通道 另一個(gè)開口在側(cè)面是向外輻射X線的通道 有的還在此開口處加一金屬鈹片 以吸收軟射線 陽(yáng)極帽的主要作用是吸收二次電子 固定陽(yáng)極X線管 陽(yáng)極 二次電子 高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊靶面產(chǎn)生X線時(shí) 靶面會(huì)反射和釋放出部分電子 即二次電子 其危害有三點(diǎn) 1 二次電子撞擊玻璃殼內(nèi)壁時(shí) 使玻璃溫度升高而放出氣體 降低管內(nèi)真空度 2 二次電子撞擊玻璃壁部分附著在玻璃壁上 使玻璃壁負(fù)電位增加 造成整個(gè)管壁電位分布不均勻 使管壁產(chǎn)生縱向應(yīng)力 造成玻璃壁的損壞 3 二次電子沒有經(jīng)過(guò)聚焦 它再次轟擊靶面時(shí) 會(huì)輻射出X線從而使X線成像質(zhì)量降低 固定陽(yáng)極X線管 陰極 陰極是由燈絲 陰極頭 陰極套和玻璃芯柱組成 其作用是發(fā)射電子并使電子束聚焦 使轟擊靶面上的電子束具有一定的形狀和大小 實(shí)際焦點(diǎn) 固定陽(yáng)極X線管 陰極 1 燈絲 燈絲的作用是發(fā)射電子 它由鎢組成 鎢在高溫下有一定的電子發(fā)射能力 熔點(diǎn)高 蒸發(fā)率低 有較好的延展性 容易加工 X線管燈絲都繞成小螺旋管狀 一般有兩個(gè)燈絲 分為大小燈絲 固定陽(yáng)極X線管 陰極 燈絲 功率較大的X線管都裝有長(zhǎng)短和粗細(xì)各不同的兩個(gè)燈絲 稱為雙焦點(diǎn)X線管 長(zhǎng)而粗的燈絲功率大 加熱電壓高 發(fā)射電流大 形成大焦點(diǎn) 短而細(xì)的燈絲功率小 加熱電壓低 發(fā)射電流小 形成小焦點(diǎn) 陰極一般有三根引線 其中一根為公共線 其余兩根分別為大小燈絲的引線 固定陽(yáng)極X線管 陰極 燈絲 燈絲電壓一般約為10V左右 燈絲電流約為2 9A 根據(jù)球管功率大小而不同 在一定范圍內(nèi) 燈絲電壓越高 燈絲溫度也越高 發(fā)射電子的數(shù)量就越多 調(diào)節(jié)燈絲溫度的高低 即可改變燈絲發(fā)射的熱電子數(shù)量 燈絲溫度與發(fā)射電子呈指數(shù)式上升關(guān)系 固定陽(yáng)極X線管 陰極 燈絲 燈絲點(diǎn)燃時(shí)間越長(zhǎng) 工作溫度越高 蒸發(fā)越快 燈絲壽命就越短 如果燈絲電壓比額定值升高5 燈絲壽命將縮短一倍 降低燈絲的工作溫度和縮短燈絲點(diǎn)燃時(shí)間可延長(zhǎng)燈絲的壽命 固定陽(yáng)極X線管 陰極 2 陰極頭 陰極頭又稱聚射罩 由純鎳或鐵鎳合金制成的長(zhǎng)方形槽 其作用是對(duì)燈絲發(fā)射的電子進(jìn)行聚焦 固定陽(yáng)極X線管 玻璃殼 玻璃殼 又稱管殼 作用是用來(lái)支撐陰 陽(yáng)兩極和保持管內(nèi)真空度 由于陰 陽(yáng)兩極加有高壓 陽(yáng)極的工作溫度很高 因此玻璃殼多采用耐高溫 絕緣強(qiáng)度高 膨脹系數(shù)小的鉬組硬質(zhì)玻璃制成 為了防止產(chǎn)生氣體放電 保證陰極發(fā)射的電子能無(wú)阻擋地高速飛向陽(yáng)極 X線管內(nèi)的真空度應(yīng)保持在133 3 10 7pa 10 7mmHg 以下 裝入X線管內(nèi)的所有零部件都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的清洗和徹底除氣 線的焦點(diǎn) 在 線的成像系統(tǒng)中 對(duì) 線成像質(zhì)量影響最大的因素之一就是 線管的焦點(diǎn) 線管焦點(diǎn)可分為實(shí)際焦點(diǎn)和有效焦點(diǎn) 1 實(shí)際焦點(diǎn) 是指高速電子在靶面上的實(shí)際轟擊面積 實(shí)際焦點(diǎn)的大小 主要指寬度 只要取決于聚焦罩的形狀 寬度和深度 實(shí)際焦點(diǎn)越大 靶面積越大 能承受的功率值相應(yīng)增加 線管的容量就越大 曝光的時(shí)間就可以縮短 線的焦點(diǎn) 實(shí)際焦點(diǎn) 螺旋管狀燈絲裝于聚射罩內(nèi) 燈絲發(fā)射出來(lái)的電子軌跡 也就是實(shí)際焦點(diǎn)的尺寸和形狀 主要取決于燈絲附近電位的分布 由于聚射罩的作用 負(fù)電位和物理形狀 燈絲發(fā)射電子被聚焦 在靶面上形成焦點(diǎn) 線的焦點(diǎn) 實(shí)際焦點(diǎn) 該焦點(diǎn)由電子密度不同的主焦點(diǎn)和副焦點(diǎn)組成 燈絲前面發(fā)射的電子形成的焦點(diǎn)為主焦點(diǎn)b 其電子密度大 燈絲側(cè)面發(fā)出的電子形成的焦點(diǎn)為副焦點(diǎn)b 其電子密度小 線的焦點(diǎn) 實(shí)際焦點(diǎn) 在電場(chǎng)的作用下 焦點(diǎn)面上的電子密度分布不同 其X線輻射強(qiáng)度的分布呈單峰 雙峰和多峰 在同樣焦點(diǎn)尺寸的情況下 焦點(diǎn)中央輻射強(qiáng)度越強(qiáng) 其影像分辨率越高 診斷用X線管的焦點(diǎn)一般是雙峰分布 線的焦點(diǎn) 有效焦點(diǎn) 2 有效焦點(diǎn) 有效焦點(diǎn)又稱作用焦點(diǎn) 實(shí)際焦點(diǎn)在X線管長(zhǎng)軸垂直方向上的投影面為有效焦點(diǎn) 由于這個(gè)角度的關(guān)系 垂直于X線管長(zhǎng)軸方向投影所形成的焦點(diǎn)變小 線的焦點(diǎn) 有效焦點(diǎn) 電子束所轟擊的靶面與X線管長(zhǎng)軸垂直平面之間的夾角稱為陽(yáng)極傾角 當(dāng)陽(yáng)極傾角為 時(shí) 有效焦點(diǎn)與實(shí)際焦點(diǎn)的關(guān)系是 有效焦點(diǎn) 實(shí)際焦點(diǎn) sin 線的焦點(diǎn)與成像質(zhì)量 3 有效焦點(diǎn)與成像質(zhì)量的關(guān)系 有效焦點(diǎn)越小 影像清晰度就越高 當(dāng)有效焦點(diǎn)為點(diǎn)光源時(shí) 清晰度最高 當(dāng)有效焦點(diǎn)變大時(shí) 在圖像邊界產(chǎn)生的半影也越大 造成邊界模糊 但有效焦點(diǎn)變小 實(shí)際焦點(diǎn)也相應(yīng)變小 X線管的容量就減小 線的焦點(diǎn)與成像質(zhì)量 3 有效焦點(diǎn)與成像質(zhì)量的關(guān)系 從X線管的功率來(lái)看 實(shí)際焦點(diǎn)越大越好 焦點(diǎn)面積大 單位時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極能承受較高的熱量 對(duì)提高功率有利 X線管的容量就大 一般采用雙焦點(diǎn)X線管 透視用小焦點(diǎn) 攝影用大焦點(diǎn) 減小有效焦點(diǎn)面積可通過(guò)減小實(shí)際焦點(diǎn)尺寸和減小靶角來(lái)實(shí)現(xiàn) 線的焦點(diǎn)方位特性 4 焦點(diǎn)方位性 X線呈圓錐型放射 在照射野不同的方位上 有效焦點(diǎn)的尺寸是不相同的 投影方位越靠近陽(yáng)極 有效焦點(diǎn)尺寸越小 越靠近陰極就越大 若投影方向偏離管軸線與電子入射方向所組成的平面時(shí) 有效焦點(diǎn)形狀還會(huì)發(fā)生失真 X線焦點(diǎn)的中心點(diǎn)必須是電子的撞擊點(diǎn) 使用時(shí)需保持實(shí)際焦點(diǎn) X線輸出窗中心 投影中心三點(diǎn)一線 即X線中心對(duì)準(zhǔn)影像中心 管軸線 線的焦點(diǎn)方位特性 陽(yáng)極效應(yīng) 由于陽(yáng)極靶面是傾斜的 使得有效焦點(diǎn)面積和X線強(qiáng)度的分布不均勻 平行于X線管長(zhǎng)軸方向上 靠近陽(yáng)極端的X線強(qiáng)度和有效焦點(diǎn)面積小于陰極端 這種效應(yīng)稱為陽(yáng)極效應(yīng) 也稱稱為足跟效應(yīng) 所以在投照中可將被照體厚度厚 密度大的一側(cè)置于陰極端 厚度薄 密度小的一側(cè)放陽(yáng)極端 管軸線 線的焦點(diǎn)增漲 5 焦點(diǎn)增漲 當(dāng)管電流增大時(shí) 電子束的電子數(shù)量增多 由于電子之間庫(kù)侖力 斥力增大 的作用 使焦點(diǎn)尺寸出現(xiàn)增大的現(xiàn)象 管電壓一定時(shí) 焦點(diǎn)增漲的大小隨管電流增加而變大 而管電壓變化影響較小 由此可見 有效焦點(diǎn)的大小與實(shí)際焦點(diǎn) 投影方位 管電流和管電壓有關(guān) 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 由于固定陽(yáng)極的焦點(diǎn)大小 清晰度 功率之間之間存在著矛盾 為了達(dá)到既提高功率 又縮小焦點(diǎn)的目的 推出了旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管 大多數(shù)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管也是由陽(yáng)極 陰極和玻璃殼三部分組成 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管的陽(yáng)極靶面做成了圓盤狀并高速旋轉(zhuǎn) 在發(fā)生X線時(shí) 陰極發(fā)射出的電子 轟擊在轉(zhuǎn)動(dòng)的陽(yáng)極靶面上 產(chǎn)生的熱量被均勻地分布在轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形面積上 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 這樣實(shí)際轟擊的點(diǎn)的尺寸不變 空間位置不變 也就是實(shí)際焦點(diǎn)不變 而轟擊的面積因陽(yáng)極轉(zhuǎn)動(dòng)而大大增加 使熱量分布面積大大增加 較大地提高了 線管的功率 同時(shí)陽(yáng)極傾角較小 有效焦點(diǎn)減小 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 1 靶盤 靶盤為直徑70 150mm之間的單凸輪圓盤 中心固定在轉(zhuǎn)軸上 轉(zhuǎn)軸的另一端與轉(zhuǎn)子相連 必須有良好的運(yùn)動(dòng)平衡性 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的陽(yáng)極主要由靶面 轉(zhuǎn)軸 軸承 轉(zhuǎn)子組成 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 2 靶面 靶面具有一定的傾斜角 角度在6 17 5 之間 采用錸鎢合金 10 20 錸 做靶面 鉬或石墨做靶基 制成鉬基錸鎢合金復(fù)合靶 或者石墨基錸鎢合金復(fù)合靶 錸鎢合金靶面晶粒變細(xì) 抗熱脹性提高 再結(jié)晶溫度上升 使靶面龜裂減少 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 2 靶面 錸鎢合金靶和純鎢靶比較 錸鎢合金靶的劑量明顯優(yōu)于純鎢靶 鉬或金屬石墨熱容量比鎢大 散熱率比鎢好 而質(zhì)量比鎢要小 靶體重量輕而熱容量大 有效地提高了X線管連續(xù)負(fù)荷的能力 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 3 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由無(wú)氧銅制成 轉(zhuǎn)子在X線管的玻璃壁內(nèi) 而定子線圈卻裝在X線管的玻璃壁外 轉(zhuǎn)軸裝入軸承套內(nèi) 兩端有兩只軸承 在轉(zhuǎn)子的周圍加上旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)后 定子線圈得電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由下式?jīng)Q定 n 120f p r min 式中 n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 f為電源頻率 p為定子極數(shù) 一般為2極 實(shí)際轉(zhuǎn)速要比計(jì)算值低約5 6 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 3 轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管的陽(yáng)極轉(zhuǎn)速對(duì)陽(yáng)極允許承載能力影響很大 為提高X線管的使用功率 一般采用提高電源頻率的方法來(lái)增加轉(zhuǎn)速 n 120f p r min 低速管的陽(yáng)極轉(zhuǎn)速約2800r min 高速管陽(yáng)極轉(zhuǎn)速 f 150Hz 一般約為8500r mim或以上 轉(zhuǎn)速越高 電子束在靶面某點(diǎn)停留時(shí)間越短 靶面溫差越小 X線管的功率就越大 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 3 轉(zhuǎn)子 因軸承溫度不能過(guò)高 為了避免過(guò)多的熱量傳導(dǎo)到軸承 與轉(zhuǎn)子連接支撐陽(yáng)極靶體的鉬桿做的很細(xì) 或采用管狀的鉬桿 為增加轉(zhuǎn)子的熱輻射 對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行黑化處理 表面黑化使熱輻射提高1倍 使從陽(yáng)極靶傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的熱量 大部分都從轉(zhuǎn)子表面輻射出去 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 4 軸承 軸承由耐熱合金鋼制成 可以承受較高的工作溫度 約400 C左右 但不能超過(guò)460 C 為減少軸承和轉(zhuǎn)軸之間的摩擦力 軸承潤(rùn)滑劑都采用固體潤(rùn)滑材料 油脂類潤(rùn)滑劑因溫度升高會(huì)蒸發(fā)汽化 如二硫化鉬 銀 鉛等 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 為減少不必要的摩擦 避免無(wú)用的空轉(zhuǎn) 在旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極啟動(dòng)控制電路中 還專門設(shè)計(jì)有轉(zhuǎn)子制動(dòng)電路 剎車電路 使得射線結(jié)束后制動(dòng)功能啟動(dòng) 使空轉(zhuǎn)的陽(yáng)極很快停下來(lái) 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管轉(zhuǎn)子靜轉(zhuǎn)時(shí)間 是指從切斷定子電源開始到轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的時(shí)間 一般為30min左右 如轉(zhuǎn)子靜轉(zhuǎn)時(shí)間低于1min 表明軸承已明顯磨損 定子線圈安裝在球管玻璃殼外 特殊 線管 普通X線管 固定陽(yáng)極X線管和旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管 特殊X線管 1 金屬陶瓷旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線管2 三極X線管3 軟X線管4 液態(tài)金屬軸承X線管5 CT用X線管 金屬陶瓷旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 外殼用硬質(zhì)玻璃制成的X線管 長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用后 往往由于玻璃壁擊穿而損壞 因?yàn)樵谛鹿軙r(shí)玻璃壁是絕緣體 陽(yáng)極靶面反彈和二次電子有部分散射到管壁上 隨著X線管的使用時(shí)間延長(zhǎng) 燈絲蒸發(fā)和陽(yáng)極靶面的鎢蒸發(fā)使玻璃壁附著一層金屬鎢的沉積物 沉積層與陽(yáng)極相連類似第三電極 高速電子對(duì)玻璃壁的轟擊侵蝕 最后導(dǎo)致玻璃壁被擊穿 金屬陶瓷旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 為了消除鎢沉積層的影響 延長(zhǎng)X線管的壽命 推出了金屬陶瓷旋轉(zhuǎn)X線管 它的外殼用金屬和陶瓷組合而成 金屬和陶瓷之間采用鈮過(guò)渡 用銅焊接 X線管中間的金屬部分接地 以吸收二次電子 窗口出線處用鈹窗以使X線通過(guò) 金屬陶瓷旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 金屬靠近陽(yáng)極一端嵌入玻璃殼中 金屬靠近陰極一端嵌入陶瓷內(nèi) X線管中的玻璃和陶瓷部分起絕緣作用 金屬部分接地 以捕獲二次電子 金屬陶瓷旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管的優(yōu)點(diǎn) 1 消除了鎢沉積層導(dǎo)致的X線管損壞的危險(xiǎn) 解決了因管壁擊穿而壽命終結(jié)的問(wèn)題 2 可將燈絲加熱到較高的溫度 提高了X線管的負(fù)荷 3 管壁上的電場(chǎng)和電位梯度保持不變 可在低kV下使用較高的mA 金屬陶瓷旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管 大功率陶瓷陶瓷X線管使用大直徑 120mm 復(fù)合靶盤 小陽(yáng)極傾角 9 13 陽(yáng)極在兩端有軸承支撐的軸上旋轉(zhuǎn) 用陶瓷絕緣 裝在接地的金屬管殼內(nèi) 管殼裝在鋼制管套中 三極 線管 三極 線管是在普通 線管的陰極和陽(yáng)極之間加一個(gè)控制柵極 又稱柵控 線管 柵控 線管結(jié)構(gòu) 柵控 線管陰極的結(jié)構(gòu)比較特殊 在燈絲的前面加有柵極 在柵極的四周設(shè)有聚焦極 燈絲和聚焦極之間相互絕緣 柵極電位就加在燈絲與聚焦極之間 三極 線管 柵控 線管的控制原理 當(dāng)柵極加上一個(gè)對(duì)陰極而言是負(fù)電位 2 5kV 或負(fù)脈沖電壓時(shí) 可使陰極發(fā)射的熱電子完全飛不到陽(yáng)極上 阻擋電子作用 形不成管電流 因此不會(huì)產(chǎn)生 線 當(dāng)負(fù)電壓或負(fù)脈沖消失時(shí) 陰極發(fā)射的熱電子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下飛向陽(yáng)極 形成管電流 產(chǎn)生 線 因此 三極 線管 線的輻射不但取決于燈絲電壓和管電壓 還取決于柵極電位 三極 線管 柵控 線管的特性1 燈絲發(fā)射特性 由于柵極負(fù)電位對(duì)電子流起阻止作用 因此其燈絲發(fā)射特性要比一般 線管差 獲得相同的管電流 柵控 線管的燈絲加熱電流要比一般 線管的燈絲加熱電流大得多 組成柵極的金屬絲之間距離越大 發(fā)射特性就越好 但加在柵極上的負(fù)電位也要相應(yīng)提高 三極 線管 1 燈絲發(fā)射特性 三極 線管 柵控 線管的特性1 燈絲發(fā)射特性 為了提高柵控 線管的管電流 設(shè)計(jì)出另一種結(jié)構(gòu)的柵控 線管 使燈絲與陰極頭相互絕緣 負(fù)電位加在陰極頭上 這樣 陰極頭既起著聚焦作用 又起著柵極作用 它的柵極切斷電壓為 2 5kV 三極 線管 柵控 線管的特性2 截止特性 不同管電壓時(shí) 使管電流截止的柵極電位也不同 當(dāng)管電壓為125kV時(shí) 截止管電流的柵極電位為 2 5kV 柵極電位的變化會(huì)引起燈絲附近的電位分布發(fā)生變化 從而焦點(diǎn)寬度也隨著改變 長(zhǎng)度變化不大 一般在燈絲兩端使柵極金屬絲的間隔變小 可改變上述現(xiàn)象 三極 線管 柵控 線管的特性3 時(shí)間控制特性 作瞬間X線攝影時(shí) 在柵控 線管的的柵極上加一矩形負(fù)脈沖電壓 對(duì) 線管本身來(lái)說(shuō) 瞬間攝影時(shí)間可短到10us 但由于高壓電纜存在電容 其實(shí)用的臨界值為1ms 柵控技術(shù) 柵控技術(shù)可去掉由球管產(chǎn)生的軟射線 可減少30 的皮膚劑量 2KV 5KV 柵控 線管 為了減少軟射線 DSA設(shè)備的X線管均采用了柵極控制技術(shù) 即在X線管的陰極與陽(yáng)極之間再加一個(gè)控制柵極 基本原理為 當(dāng)控制柵極加上一個(gè)對(duì)陰極而言的負(fù)電位 2 5kV 時(shí) 管電流被截止 當(dāng)負(fù)電位消失 管電流導(dǎo)通 X線即發(fā)生 柵控技術(shù)有效去除了電壓爬升與降落時(shí)低速電子產(chǎn)生的大量的軟射線 可減少30 的皮膚劑量 同時(shí)也提高了X線的質(zhì)量 柵控 線管 軟 線管 對(duì)乳房等軟組織進(jìn)行 線攝影時(shí) 用普通 線管得不到滿意的效果 必須采用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的軟 線 因此 一般使用軟 線管來(lái)產(chǎn)生軟 線 軟 線管的特點(diǎn) 線輸出窗的固有濾過(guò)小 鈹窗0 7 0 9mm厚的鋁 在管電壓較低情況下 能產(chǎn)生較大的管電流 極間距離短 電場(chǎng)強(qiáng)度大 3 焦點(diǎn)較小 0 1mm 0 3mm 軟 線管 軟 線管的構(gòu)造 鈹窗 軟組織攝影用 線管用鈹作為輸出窗口 對(duì)軟射線濾過(guò)少 鈹?shù)脑有驍?shù)為4 軟 線極易穿過(guò) 總的濾過(guò)當(dāng)量不大于0 7 0 9mm厚的鋁 當(dāng)管電壓在50kV以下時(shí) 就不必再加濾過(guò)鋁板 但病人皮膚吸收的X線劑量也會(huì)增大 軟 線管 軟 線管的構(gòu)造 2 鉬靶 軟 線管的陽(yáng)極靶面由鉬或銠制成 鉬的原子序數(shù)為42 熔點(diǎn)為2622 C 能產(chǎn)生波長(zhǎng)較長(zhǎng)的軟射線 它輻射 線的效率是鎢的0 57倍 靶面材料也有用銠制成 銠的原子序數(shù)為45 熔點(diǎn)為1966 C 軟組織攝影時(shí)最適宜的 線波長(zhǎng)為0 09 0 06nm 在軟組織 線攝影中 主要利用鉬的特征 線 軟 線管 軟 線管的構(gòu)造 2 鉬靶 鉬的K層電子躍遷的激發(fā)電壓為20kV 當(dāng)鉬靶 線管加20kV以上的管電壓時(shí) 鉬能放射出波長(zhǎng)分別為0 071nm和0 063nm的特征 線 軟 線管 軟 線管的構(gòu)造 3 極間距離短 陰極和陽(yáng)極之間的距離短 軟 線管的管電壓較低 管電流由于空間電荷影響而較小 為了改善燈絲發(fā)射特性 縮短陰極和陽(yáng)極之間的距離 普通 線管的極間距為17mm左右 軟 線管的極間距為10 13mm 所以 軟 線管的最高電壓不能超過(guò)60kV 一般為50kV以下 由于極間距縮短 陰陽(yáng)兩極的電場(chǎng)強(qiáng)度增大 在相同燈絲加熱電流情況下 軟 線管的管電流要比一般 線管的管電流大 軟 線管 軟 線管與普通 線管結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn) 1 鈹窗 鋁窗2 鉬靶 鎢靶3 極間距離短10 13mm 約17mm 線管的管套 1 固定陽(yáng)極 線管管套管套由金屬制成 內(nèi)充滿絕緣油 其作用一是絕緣 二是冷卻 一端為耐油橡膠制的膨脹器 起到熱脹冷縮的作用 管套壁內(nèi)襯鉛層防止散射線 射線輸出口裝有透明向內(nèi)凹型窗口 既減少了油層厚度 增加了輸出劑量 又可觀察管內(nèi)情況 線管的管套 2 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管管套旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極管套和固定陽(yáng)極管套基本相同 不同的是在陽(yáng)極端玻璃殼外裝有旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極定子線圈 浸在絕緣油內(nèi) 其三根引線通過(guò)接線柱引到管外 轉(zhuǎn)子在玻璃管內(nèi) 另配有溫度傳感器 球管過(guò)熱時(shí) 自動(dòng)切斷高壓 起保護(hù)作用 線管的管套 3 組合機(jī)頭將X線管 高壓變壓器 燈絲變壓器和高壓整流器件等共同裝在一個(gè)充滿變壓器油的容器中 稱為組合機(jī)頭 線管的管套 3 組合機(jī)頭在中頻X線機(jī)中 應(yīng)用中頻技術(shù) 采用400 20kHz甚至更高的頻率技術(shù) 使高壓變壓器 燈絲變壓器和高壓硅堆體積成倍縮小 將各高壓組件和X線管管頭組裝在一起 形成新一代的組合機(jī)頭 線管的特性 1 陽(yáng)極特性曲線 Ia Ua 陽(yáng)極特性曲線是指 線管燈絲加熱電流在某一恒定值下 管電壓Ua與管電流Ia的關(guān)系曲線 線管陰極燈絲發(fā)射的電子大致可分為三個(gè)區(qū)域 第一個(gè)區(qū)域是燈絲前端發(fā)射出來(lái)的電子 它們?cè)陟o電場(chǎng)作用下飛向陽(yáng)極 這部分電子的運(yùn)動(dòng)不受阻力 線管的特性 1 陽(yáng)極特性曲線 Ia Ua 第二個(gè)區(qū)域是燈絲側(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 第三個(gè)區(qū)域是燈絲后端發(fā)射出來(lái)的電子 由于電子之間相互排斥 加上燈絲的屏蔽作用 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 形成電子云即空間電荷 它們受到很大的阻力 只能隨著管電壓的升高而逐漸飛向陽(yáng)極 線管的特性 1 陽(yáng)極特性曲線 Ia Ua 當(dāng)燈絲加熱為If1時(shí) 曲線可以分為兩部分 OA1段管電流較小 燈絲發(fā)射的電子飛向陽(yáng)極的數(shù)量隨管電壓升高而增加 即管電壓升高時(shí)管電流隨之增大 這部分曲線反映了空間電荷所起的主要作用 因此叫空間電荷作用區(qū) If為燈絲加熱電流 Ua為管電壓 Ia為管電流 線管的特性 1 陽(yáng)極特性曲線 Ia Ua 當(dāng)燈絲加熱為A1B1段時(shí) 管電流趨向恒定值 不再隨管電壓升高而增加 這部分曲線稱為飽和區(qū) 在飽和區(qū) 管電壓已較高 所有空間電荷已飛向陽(yáng)極 管電流不再隨管電壓上升而增加 此時(shí) 管電流與管電壓無(wú)關(guān) 管電流的大小由燈絲加熱電流決定 If為燈絲加熱電流 Ua為管電壓 Ia為管電流 線管的特性 1 陽(yáng)極特性曲線 Ia Ua 當(dāng)燈絲加熱從If1增加到If2時(shí) 由于燈絲發(fā)射電子數(shù)目增加 所以空間電荷也增大 使管電流達(dá)到飽和的管電壓也隨之增大 其管電流特性由OA2B2段曲線表示 If為燈絲加熱電流 Ua為管電壓 Ia為管電流 線管的特性 1 陽(yáng)極特性曲線 Ia Ua 由陽(yáng)極特性曲線可知 線管在飽和區(qū)域使用時(shí) 管電流大小取決于燈絲加熱電流 不受管電壓影響 利用這一特性 對(duì) 線管的管電流和管電壓可分別單獨(dú)調(diào)節(jié) 以獲得所需要的不同質(zhì)和不同量的 線 實(shí)際應(yīng)用時(shí) 進(jìn)入飽和區(qū)后 隨著管電壓升高 管電流仍有增加 仍需要對(duì)空間電荷進(jìn)行補(bǔ)償 以保證管電流和管電壓的單獨(dú)調(diào)節(jié) 目的是在調(diào)節(jié)管電壓時(shí)管電流穩(wěn)定不變 線管的特性 2 燈絲發(fā)射特性曲線燈絲發(fā)射特性是指在一定的管電壓下 管電流與燈絲加熱電流的關(guān)系 從曲線中看到 要獲得同一管電流 所需加熱電流在高kV要比低kV時(shí)低 在同一加熱電流下 所獲得的管電流高kV要比低kV時(shí)高 線管的電參數(shù) 線管的電參數(shù)是指 線管電性能的規(guī)格數(shù)據(jù) 常見的有燈絲加熱電壓 燈絲加熱電流 最高管電壓 最大管電流 最大允許功率 熱容量等 這些數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格遵守 1 最高管電壓 指加于 線管兩極間最高峰值電壓 單位是千伏 kV 其電壓規(guī)格是根據(jù) 線管的長(zhǎng)度 形狀 絕緣介質(zhì)材料的種類 管套形式來(lái)決定的 如超過(guò)可造成管壁放電 甚至擊穿損壞 線管的電參數(shù) 2 線管的容量 容量又稱負(fù)荷量 是 線管在安全使用條件下能承受的最大負(fù)荷量 由于輸入 線管的電能99 以上變成熱能 靶的焦點(diǎn)面溫升很快 超過(guò)一定溫度時(shí)將導(dǎo)致 線管的損壞 因而 線管的容量要受到限制 要增大 線管的容量 通常采用增大焦點(diǎn)面積 減小靶面傾角 增加陽(yáng)極轉(zhuǎn)速 增大焦點(diǎn)軌道半徑 減小管電壓的紋波系數(shù)等方法 線管的電參數(shù) 2 線管的容量 線管的容量常用 代表容量 來(lái)表示 線管容量電功率的計(jì)算式為 P UI 1000 KW P為 線管的負(fù)載功率即容量 U為管電壓 千伏有效值 I為管電流 毫安有效值 在單相全波整流電路中 管電壓有效值 0 707 管電壓峰值 管電流有效值 1 1 管電流平均值 線管的電參數(shù) 2 線管的容量 線管的容量還與曝光時(shí)間有關(guān) 曝光時(shí)間加長(zhǎng)則容量相應(yīng)減小 從圖中可見 線管負(fù)荷時(shí)間越長(zhǎng) 連續(xù)負(fù)荷量越小 這是因?yàn)?線管每次使用時(shí)間越長(zhǎng) 陽(yáng)極所積聚的熱量也就越多 它所容許的容量也必須相應(yīng)減小 線管的電參數(shù) 2 線管的容量 線管的容量還與整流方式有關(guān) 右圖為 線管負(fù)荷與時(shí)間關(guān)系曲線 為單相全波整流 為半波整流 為自整流 管電壓的波紋系數(shù)越小 容量越大 所以波紋系數(shù)與整流方式有關(guān) 線管的電參數(shù) 2 線管的容量 線管代表容量 由于 線管的容量不是一個(gè)固定值 它與整流方式和曝光時(shí)間有關(guān) 這對(duì) 線管容量的表示特別是相互比較帶來(lái)困難 通常將一定整流方式和一定曝光時(shí)間下 線管的最大負(fù)荷稱為 線管的代表容量 也稱標(biāo)稱功率或額定容量 線管的電參數(shù) 2 線管的容量 線管代表容量 固定陽(yáng)極 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1S時(shí)所能承受的最大負(fù)荷 例如小焦點(diǎn) 1 8mm 1 8mm 2KW 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 線管的代表容量是指在三相六管全波整流電路中 曝光時(shí)間為0 1S時(shí)所能承受的最大負(fù)荷 例如小焦點(diǎn) 1 0mm 1 0mm 20KW 線管的電參數(shù) 2 線管的容量 線管代表容量 線管的代表容量與整流方式之間的關(guān)系是 若以單相全波整流電路下的代表容量為1 則半波整流電路下的代表容量只能按0 7使用 自整流電路下的代表容量只能按0 5使用 增大容量的主要途徑 增大焦點(diǎn)面積 減小靶面傾角 增加陽(yáng)極轉(zhuǎn)速 增大焦點(diǎn)軌道半徑 減小管電壓的波紋系數(shù) 還與曝光時(shí)間和整流方式有關(guān) 線管的電參數(shù) 3 線管的熱容量 當(dāng) 線管處于最大散熱率時(shí) 線管允許承受的最大熱容量 HU 線管在工作時(shí) 陽(yáng)極靶面將產(chǎn)生大量的熱 須經(jīng)一定時(shí)間冷卻逐漸消散 在單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)給介質(zhì)的最大熱量稱為最大散熱量 線管容量的電功率特性曲線 只能說(shuō)明一次性負(fù)荷的安全容量 不能說(shuō)明積累性負(fù)荷溫升和散熱的關(guān)系 積累性負(fù)荷用 線管的熱容量來(lái)表示 線管的電參數(shù) 3 線管的熱容量 線管熱容量計(jì)算 線管的熱量單位是焦耳 J 1J 1kV 有效值 1mA 有效值 1S 線管的熱量單位常使用HU1HU 1kV 峰值 1mA 平均值 1S兩者的換算關(guān)系是 1HU 0 77Ws 0 77J 線管的電參數(shù) 3 線管的熱容量 線管熱容量計(jì)算 由于高壓整流方式不同 線管產(chǎn)生的熱量也不同 在計(jì)算陽(yáng)極產(chǎn)生的熱量時(shí) 應(yīng)乘以相應(yīng)的系數(shù) 焦點(diǎn)大小 焦點(diǎn)越小 圖像越清晰 3焦點(diǎn)0 3 0 6 1 0mm最大管電壓 125kV 150kV最大管電流 1000mA 100KV時(shí) 功率大小 焦點(diǎn)的功率越大 能夠出的mA越大 直接影響圖像質(zhì)量特別是心臟電影采集 15 50 100KW 高速旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 8500 10000轉(zhuǎn) 分 150Hz 三相 熱容量 指陽(yáng)極熱容量 代表了球管的持續(xù)工作能力 對(duì)于介入治療長(zhǎng)時(shí)間工作是極為重要的1 95MHU 2 4MHU或更高散熱率 散熱率越高 球管持續(xù)工作時(shí)間越長(zhǎng) 4000W 11000W 球管技術(shù)指標(biāo) 球管技術(shù)指標(biāo) 線管的冷卻 線管中高速電子撞擊陽(yáng)極靶面時(shí) 只有不到1 的能量產(chǎn)生 線 99 以上的能量變成了熱能 如不能及時(shí)散熱和冷卻 焦點(diǎn)面將熔化損壞 線管 線管的冷卻 線管裝入管套后 浸在絕緣油中 絕緣油除了起到絕緣作用外 主要是冷卻作用 陽(yáng)極的熱量傳到油中 通過(guò)金屬管套壁將熱量自然散到空氣中 稱自然冷卻 長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)曝光的 線機(jī)中 為了加快球管的冷卻速度 在管套上裝有冷卻風(fēng)扇 幫助管套熱量在空氣中的擴(kuò)散 稱風(fēng)冷 大功率 線管用風(fēng)冷來(lái)冷卻已不滿足要求 用油管將管套內(nèi)絕緣油連接到熱交換器 用油泵驅(qū)動(dòng)使油循環(huán)流動(dòng) 進(jìn)行散熱 稱油循環(huán)冷卻 線管的冷卻 更大功率 線管 還在油 水熱交換器中 由水泵將水送到冷凍機(jī)和風(fēng)扇冷卻后 再將油進(jìn)一步冷卻 冷卻的油通過(guò)油泵送至 線管管套內(nèi) 稱油水循環(huán)冷卻 這樣大大提高了 線管的熱容量 線管的冷卻 在油水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中 對(duì) 線管油路來(lái)說(shuō) 熱油出冷油進(jìn) 對(duì)油 水熱交換器的油路來(lái)說(shuō) 冷油出熱油進(jìn) 對(duì)油 水熱交換器的水路來(lái)說(shuō) 熱水出冷水進(jìn) 而對(duì)水冷機(jī)來(lái)說(shuō) 冷水出熱水進(jìn) 線管的冷卻 1 自然冷卻2 風(fēng)冷3 油循環(huán)冷卻4 油循環(huán)加風(fēng)冷冷卻5 油水循環(huán)冷卻 線管的冷卻 球管的水冷機(jī) 線管的冷卻 水冷管開口外形 線管的冷卻 水冷管開口外形 線管的冷卻 球管溫度檢測(cè)部件外部 線管的冷卻 大功率球管外型 線管的冷卻 大功率球管外型 線管的冷卻 至遠(yuǎn)程散熱器 柵控球管 更好的圖像質(zhì)量 更低的劑量 脈沖曝光 更好的穩(wěn)定性 H20 OIL PRIMARYCOLLIMATION 改進(jìn)圖像質(zhì)量 可傾斜適合各種視野 運(yùn)行安靜 高效熱交換器 油水冷 內(nèi)置于管套 為1500W而設(shè)計(jì) 系統(tǒng)只用900W 青銅石墨陽(yáng)極在CT上已得到驗(yàn)證配以新型高效馬達(dá) 一種球管適合3種影像增強(qiáng)器 提高熱容量和散熱率 將球管陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)速度提高到9000轉(zhuǎn)以上 將球管玻璃外殼改成金屬外殼或金屬陶瓷外殼 冷卻方式從油冷 油冷加風(fēng)冷 循環(huán)油冷 到目前的循環(huán)油冷加循環(huán)水冷 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極采用液態(tài)金屬軸承 低噪聲 無(wú)磨損 連續(xù)高速旋轉(zhuǎn) 采集無(wú)延時(shí) 采用直接陽(yáng)極冷卻方式 透心涼 增加陽(yáng)極靶面面積 16cm直徑 等新技術(shù) 液態(tài)金屬球管 第三代連續(xù)旋轉(zhuǎn)X線球管 液態(tài)金屬軸承 連續(xù)高速旋轉(zhuǎn) 9000轉(zhuǎn) 分透視曝光無(wú)等待 采集無(wú)延時(shí) 超靜音 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 長(zhǎng)壽命產(chǎn)熱少 散熱快 適合長(zhǎng)時(shí)間介入治療 液態(tài)金屬球管 第三代連續(xù)旋轉(zhuǎn) 線球管 液態(tài)金屬球管 第三代連續(xù)旋轉(zhuǎn) 線球管 螺旋溝紋軸承 液態(tài)金屬球管 第三代連續(xù)旋轉(zhuǎn) 線球管 透心涼技術(shù) 液態(tài)金屬球管技術(shù) 金屬陶瓷管殼 金屬陶瓷管殼物理穩(wěn)定性較佳 不會(huì)因過(guò)度受熱或外壓過(guò)大而裂損造成球管報(bào)廢 克服了玻璃管殼的缺陷 大大地延長(zhǎng)了球管的使用壽命 液態(tài)金屬球管技術(shù) 螺旋溝紋軸承 一般滾珠軸承以滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦帶動(dòng)陽(yáng)極旋轉(zhuǎn) 長(zhǎng)期滾珠轉(zhuǎn)動(dòng)本身會(huì)磨損 造成陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)引起焦點(diǎn)不穩(wěn) 導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降 螺旋溝紋軸承的溝紋轉(zhuǎn)動(dòng)軸與周圍固定部之間僅有極小間隙 間隙中充填液態(tài)合金潤(rùn)滑劑 使兩者沒有直接的物理接觸 軸承幾乎永不磨損 液態(tài)金屬球管技術(shù) 液態(tài)合金潤(rùn)滑劑 一般球管采用的軸承潤(rùn)滑劑在高溫環(huán)境下易產(chǎn)生變質(zhì) 再加上不斷磨損的滾珠金屬粉末溶入潤(rùn)滑油后使粘稠度變高 潤(rùn)滑效果下降 使軸承壽命減短 采用液態(tài)合金潤(rùn)滑劑物理性能穩(wěn)定 耐高溫 低噪聲 潤(rùn)滑效果佳 使軸承壽命大大延長(zhǎng) 液態(tài)金屬球管 小焦點(diǎn) 大容量 高負(fù)荷 高轉(zhuǎn)速 散熱率高的X線管 采用液態(tài)金屬軸承等新技術(shù)使球管的熱容量和散熱效率大大增加 大大提高了X線管承受連續(xù)負(fù)荷的能力 一些綜合技術(shù)手段被用于提高影像質(zhì)量并減少患者和檢查者的輻射劑量 在管殼內(nèi)應(yīng)用銅過(guò)濾技術(shù) X線窗口處附加銅過(guò)濾片 對(duì)X線光譜進(jìn)行過(guò)濾 減少低能量軟射線 提高輸出X線束的平均能量 線管的新技術(shù) 線管的新技術(shù) 高壓發(fā)生裝置 高壓發(fā)生器主要由高壓變壓器 燈絲變壓器 高壓整流器 高壓交換閘 高壓插座 絕緣油等組成 其作用是提供 線管所需的直流高壓和燈絲加熱電壓 高壓發(fā)生裝置 高壓發(fā)生器的工作過(guò)程 1 直流高壓的產(chǎn)生 由自藕變壓器輸入交流初級(jí)電壓 數(shù)百伏 經(jīng)高壓變壓器升高至數(shù)百倍 十幾萬(wàn)伏 經(jīng)高壓整流硅堆整流后輸出 為 線管提供所需的直流高壓 高壓發(fā)生器的工作過(guò)程 2 燈絲電壓的產(chǎn)生和切換 由 線管初級(jí)電