球管原理培訓(xùn)資料PPT課件

1、X線發(fā)生裝置：用于產(chǎn)生X線的裝置稱為X線發(fā)生裝置。它由X線管、高壓發(fā)生器和控制臺(tái)三部分組成，它是X線機(jī)、X線CT的主要組成部分一直。X線管：它的作用就是產(chǎn)生X線。自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線以來，X線管逐步向大功率、小焦點(diǎn)和專用化方向發(fā)展，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，先后出現(xiàn)了固定陽極X線管、旋轉(zhuǎn)陽極X線管以及各種特殊X線管。 第1頁/共70頁X射線的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：X射線管、高壓電源及低壓電源，如圖所示第2頁/共70頁第3頁/共70頁X線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波。波長(zhǎng)范圍為0.000650nm。目前X線診斷常用的X線波長(zhǎng)范圍為0.0080.031nm(相當(dāng)于40150kV時(shí))。在電磁輻射譜中，居射線與

2、紫外線之間，比可見光的波長(zhǎng)要短得多，肉眼看不見。靶面材料：1、鎢靶 Z=74（40-150kv電壓）2、銠靶 Z=453、鉬靶 Z=42（用40KV以下電壓）窗口材料：鈹 Z=4 第4頁/共70頁X線管分類1、固定陽極X線管2、旋轉(zhuǎn)陽極X線管3、特殊X線管4、特性與參數(shù)5、管套第5頁/共70頁第一節(jié)： 固定陽極X線管 一、結(jié)構(gòu)：陽極、陰極、玻璃殼第6頁/共70頁第一節(jié)： 固定陽極X線管（一）陽極: 陽極的主要作用：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 。 1陽極頭 ：靶面和陽極體組成。（1）靶面：作用是承受高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊，產(chǎn)生

3、X線（曝光） 靶面材料一般都選用鎢（Z=74），輻射線的強(qiáng)度與靶面 材料的 原子序數(shù)有關(guān)。 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。 鎢的缺點(diǎn)：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，焊接到導(dǎo)熱率較大的無氧銅制成的陽極體上。（轉(zhuǎn)化效率低）（2）陽極體:導(dǎo)熱率大的無氧銅，把靶面的熱量傳導(dǎo)出去第7頁/共70頁2陽極帽 ：吸收二次電子，并可吸收部分散亂X線 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， 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，這部分電子稱為二次電子 .危害

4、：其能量較大（約為原來的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； 二次電子再次被陽極吸引轟擊到靶面上時(shí)，由于沒有經(jīng)過聚焦，將輻射出非焦點(diǎn)散射X線，使X線影像質(zhì)量降低； 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。第8頁/共70頁3玻璃圈 ：封接 4陽極柄 ：熱量傳導(dǎo)（無氧銅）第9頁/共70頁第10頁/共70頁（二）陰極： 1燈絲（鎢） ：發(fā)射電子，診斷用線管的燈絲繞成螺旋管狀 （1）燈絲電壓一般為交流510V、50Hz， （2）燈絲電流一般為29A，36A的占多數(shù)。 （3）燈絲壽命： 調(diào)節(jié)燈絲的加熱電

5、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 第11頁/共70頁第12頁/共70頁第13頁/共70頁2陰極頭（聚焦罩：帶負(fù)電）：借其形狀使電子流聚焦 。陰極一般有三根引線，一根為公用線，其余兩根分別為大、小焦點(diǎn)燈絲的引線。陰極套玻璃芯 第14頁/共70頁第15頁/共70頁（三）玻璃殼：用來固定，支撐陰、陽兩極并保持管內(nèi)的真空度 為防止X線管管內(nèi)氣體放電，保證陰極發(fā)射的電子能暢通無阻擋地高速飛向陽極，管內(nèi)的真空度應(yīng)保持在133.310-7Pa(10-7mmHg)以下 。第16頁/共70頁X線管壽命影像

6、因素：燈絲：變細(xì)真空度：阻力靶面：粗糙第17頁/共70頁二、X線管的焦點(diǎn)（一）實(shí)際焦點(diǎn) 是指燈絲發(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)的大小：寬度與聚焦罩的形狀、寬度和深度 有關(guān)。實(shí)際焦點(diǎn)與X線管的容量關(guān)系：實(shí)際焦點(diǎn)大，可承受功率大，容量就大，可以縮短曝光時(shí)間。sinsinsinsin第18頁/共70頁第19頁/共70頁第20頁/共70頁（二）有效焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)：指實(shí)際焦點(diǎn)在X線投照方向上的投影。（不止一個(gè)）標(biāo)稱焦點(diǎn)：實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于X線管長(zhǎng)軸方向的投影， （例2.0mm 2.0mm)符合： 有效焦點(diǎn)=實(shí)際焦點(diǎn)sin靶角：X線投照方向與X線管長(zhǎng)軸方向垂直時(shí)的 不能太小，否則投照方向的

7、大量減少（一般1520）第21頁/共70頁（三）有效焦點(diǎn)與成像質(zhì)量1、有效焦點(diǎn)尺寸越小，影像清晰度就越高 2、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、幾何模糊 第22頁/共70頁（四）焦點(diǎn)的方位性（使用時(shí)保證實(shí)際焦點(diǎn)中心、X線輸出窗中心、與攝影中心一致）第23頁/共70頁（五）焦點(diǎn)增漲管電壓（kV）一定時(shí)，隨著管電流的增大、焦點(diǎn)增漲的程度變大。管電壓的變化對(duì)焦點(diǎn)增漲大小的影響遠(yuǎn)較管電流的變化影響小， 第24頁/共70頁總結(jié)：固定陽極X線管的缺點(diǎn)：靶面靜止不動(dòng)，所以功率小，焦點(diǎn)大。第25頁/共70頁第二節(jié) 旋轉(zhuǎn)陽極X線管（一）特點(diǎn) 瞬時(shí)負(fù)載功率大

8、、焦點(diǎn)小 （二）結(jié)構(gòu)：由陽極、陰極和玻璃殼三部分組成。 陽極：靶面、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承。 第26頁/共70頁陰極燈絲陽極靶X光轉(zhuǎn)子定子旋轉(zhuǎn)陽旋轉(zhuǎn)陽極極X線球管的結(jié)構(gòu)第27頁/共70頁焦點(diǎn)伴影越小，伴影越小，“圖像圖像” ” 越銳利越銳利第28頁/共70頁第29頁/共70頁1靶盤與靶面 ：鎢靶的缺點(diǎn)： 由于表面與內(nèi)層之間溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，容易使靶面產(chǎn)生裂紋； 另外，鎢在1100以上會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，將使靶面使用不久就會(huì)出現(xiàn)表面龜裂、粗糙現(xiàn)象，致使X線管輻射X線的能力下降。 錸 鎢合金優(yōu)點(diǎn)： 靶面晶粒細(xì)，在相同使用條件下，曝光2萬次，錸鎢合金靶與純鎢靶進(jìn)行比較，輸出劑量分別下降13%和45%。 第30

9、頁/共70頁第31頁/共70頁2轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速：（單相異步電動(dòng)機(jī)原理：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)） N=60F/P 額定轉(zhuǎn)速暴光：旋轉(zhuǎn)陽極X線管的X線機(jī)均設(shè)有旋轉(zhuǎn)陽極啟 動(dòng)、延時(shí)、保護(hù)電路。 制動(dòng)：慣性導(dǎo)致凈轉(zhuǎn)，磨損，縮短X線管的壽命。第32頁/共70頁3軸承與軸承的潤(rùn)滑 少量由陽極靶面?zhèn)鲗?dǎo)過來的熱量則大部分通過轉(zhuǎn)子表面輻射出去。旋轉(zhuǎn)陽極X線管，依靠熱輻射進(jìn)行散熱，散熱效率低，連續(xù)負(fù)荷后陽極熱量急劇增加，靶盤溫度不斷上升，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)。固定陽極X線管的散熱方式：熱傳導(dǎo)。第33頁/共70頁第三節(jié) 特殊X線管一、金屬陶瓷大功率X線管二、三極X線管三、軟X線管四、C

10、T用X線管第34頁/共70頁第35頁/共70頁第36頁/共70頁第37頁/共70頁第38頁/共70頁X線管的特性和參數(shù)因型號(hào)不同而不同，只有熟悉、掌握各種X線管的特性曲線、電參數(shù)以及構(gòu)造參數(shù)后，才能正確地使用X線管，并在參數(shù)允許范圍內(nèi)，充分發(fā)揮X線管的最大效能。第39頁/共70頁第四節(jié) X線管的特性與參數(shù)一、特性（一）陽極特性曲線 陽極特性曲線（IaUa）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 第40頁/共70頁第41頁/共70頁燈絲前端發(fā)射出來的電子，它們?cè)陟o電場(chǎng)作用下飛往陽極，這部分電子的運(yùn)動(dòng)不受阻力； 燈絲側(cè)面發(fā)射出來的電子，這部分電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是在空間發(fā)生交

11、叉后飛向陽極，因此它們的運(yùn)動(dòng)要受到一定的阻力； 燈絲后端發(fā)射出來的電子，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極。第42頁/共70頁（二）燈絲發(fā)射特性曲線 燈絲發(fā)射特性曲線（IaIf）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 。 第43頁/共70頁第44頁/共70頁（1） “空間電荷”補(bǔ)償： 由于管電壓增加，導(dǎo)致管電流變大，需要補(bǔ)償?shù)窒＃?）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

12、加燈絲加熱電流。第45頁/共70頁二、電參數(shù)X線管常見的電參數(shù)有燈絲加熱電壓、燈絲加熱電流、最高管電壓、最大管電流、最長(zhǎng)曝光時(shí)間、容量、標(biāo)稱功率、熱容量等，這些數(shù)據(jù)在使用、調(diào)試和維護(hù)X線機(jī)時(shí)必須清楚，并嚴(yán)格遵守。第46頁/共70頁（一）最高管電壓它是可加于X線管兩極間的最高管電壓峰值，單位是千伏（kV）。它由X線管的長(zhǎng)度、形狀、絕緣介質(zhì)的種類以及管套的形式?jīng)Q定。（二）最大管電流 它是在某一管電壓和某一曝光時(shí)間條件下，X線管所允許的最大平均管電流。單位是毫安（mA） （三）最長(zhǎng)曝光時(shí)間 它是在某一管電壓和某一管電流條件下，X線管所允許的最長(zhǎng)曝光時(shí)間值。 第47頁/共70頁（四） X線管的容量 容

13、量：X線管在安全使用條件下，單次曝光或連續(xù)曝光而無任何損壞時(shí)所能承受的最大負(fù)荷量。1容量與影響因素 增大容量的途徑，通常有五個(gè)：增大焦點(diǎn)面積；減小靶面傾角；增加陽極轉(zhuǎn)速；增大焦點(diǎn)軌道半徑；減小管電壓波形的紋波系數(shù)。2負(fù)荷量的計(jì)算 負(fù)荷量常用輸入的電功率表示，其計(jì)算式為P=UI/1000（kW）：UI均為有效值不同的波形，峰值與有效值、平均值與有效值的轉(zhuǎn)換關(guān)系不同。 第48頁/共70頁舉例：假設(shè)ua=60kV(峰值），Ia=100mA（平均值,則P=UI/1000=600.7071.1100=4.67KW第49頁/共70頁3X線管的標(biāo)稱功率 ： 容量還與曝光時(shí)間有關(guān),曝光時(shí)間增長(zhǎng)，容量將相應(yīng)地減

14、小。這是因?yàn)閱未纹毓鈺r(shí)間越長(zhǎng)，陽極所產(chǎn)生的熱量就越多，X線管的容量就越??； 多次連續(xù)攝影因陽極熱量的積累，要求每次攝影X線管的容量就更??；由于透視時(shí)間一般較長(zhǎng)，且必要時(shí)還需點(diǎn)片，所以透視、點(diǎn)片用X線管的容量最小。 同一支X線管的容量是不確定的。第50頁/共70頁為了便于比較，將一定整流方式和一定曝光時(shí)間下X線管的最大負(fù)荷稱為X線管的標(biāo)稱功率。也稱額定容量或代表容量 固定陽極X線管的標(biāo)稱功率： 固定陽極X線管的標(biāo)稱功率是指在單相全波整流電路中，曝光時(shí)間為1s時(shí)的容量。 例如，XD4-29/100型X線管的標(biāo)稱功率為：小焦點(diǎn)（1.8mm1.8mm）2kW，大焦點(diǎn)（4.3mm4.3mm）9kW。第5

15、1頁/共70頁旋轉(zhuǎn)陽極X線管的標(biāo)稱功率： 旋轉(zhuǎn)陽極X線管的標(biāo)稱功率是指在三相全波整流電路中，曝光時(shí)間為0.1s時(shí)的容量。 例如，XD51-2040/125型旋轉(zhuǎn)陽極X線管的標(biāo)稱功率為：小焦點(diǎn)（1.0mm1.0mm）20kW，大焦點(diǎn)（2.0mm2.0mm）40kW。第52頁/共70頁4瞬時(shí)負(fù)荷與連續(xù)負(fù)荷的容量表示方法曝光時(shí)間為數(shù)毫秒到數(shù)秒的單次攝影稱為瞬時(shí)負(fù)荷。瞬時(shí)負(fù)荷的容量常用瞬時(shí)負(fù)荷特性曲線表示。 曝光時(shí)間為10s以上的透視稱為連續(xù)負(fù)荷。第53頁/共70頁第54頁/共70頁連續(xù)負(fù)荷舉例： 1）連續(xù)使用時(shí)的容量：例如，某X線管的容量為200W連續(xù)使用。2）限定管電壓、管電流和透視時(shí)間：例如，某

16、X線管的容量為100kV、3.5mA連續(xù)使用。第55頁/共70頁第56頁/共70頁（五）X線管的熱容量 X線管的熱容量連續(xù)多次攝影或透視與點(diǎn)片攝影交替進(jìn)行的曝光稱為混合負(fù)荷。 單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)給介質(zhì)的熱量稱為散熱率（又稱冷卻率）。熱容量：X線管處于最大冷卻率時(shí)，允許承受的最大熱量稱為熱容量（heat unit，HU）。 第57頁/共70頁熱容量的單位是焦耳（J），即 1J=1kV（有效值）1mA（有效值）1s熱容量的單位目前還使用HU來表示，即1HU=1kV（峰值）1mA（平均值）1s第58頁/共70頁生熱與冷卻特性曲線 生熱特性曲線：表示在熱量增加速率一定時(shí)，熱量積累和曝光時(shí)間的關(guān)系。作用：可

17、確定X線管在不同熱量增加速率下，可連續(xù)與斷續(xù)工作的時(shí)間。冷卻特性曲線：表示曝光結(jié)束后，陽極上的熱量散發(fā)與冷卻時(shí)間的關(guān)系，即熱量與冷卻時(shí)間的關(guān)系。作用：根據(jù)此曲線可確定X線管的最短休息時(shí)間。第59頁/共70頁第60頁/共70頁X線管裝入管套后的熱容量約為130萬HU，是原來的12倍，但冷卻速率卻下降了。 第61頁/共70頁三 構(gòu)造參數(shù) 凡由X線管的結(jié)構(gòu)所決定的非電性能的參數(shù)或數(shù)據(jù)都屬于構(gòu)造參數(shù)。例如，陽極靶面的靶角、有效焦點(diǎn)尺寸、外形尺寸、重量、管壁的濾過當(dāng)量、冷卻和絕緣方式、旋轉(zhuǎn)陽極X線管的陽極轉(zhuǎn)速以及最大允許工作溫度等。這些參數(shù)在X線管的技術(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中一般都標(biāo)注，更換X線管時(shí)需仔細(xì)閱讀、查驗(yàn)。第62頁/共70頁 第五節(jié) 管套一、固定陽極X線管管套二、旋轉(zhuǎn)陽極X線管管套三、組合機(jī)頭第63頁/共70頁第64頁/共70頁第65頁/共70頁 人體不同密度組織