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 3一X 射線的產(chǎn)生 4二固定陽極管 4三旋轉(zhuǎn)陽極管 5四X 線管的基本特性 6五特殊 X 線管 71 .三級 X 線管 82 .金屬陶瓷大功率X 線管 83 .軟組織攝影用 X 線管 8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(qiáng)，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(jìn)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

2、和照射野的大小。（2）避免不必要的X線照射。（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：陽岐任 陽班道 姬璃里 打?qū)⒗?、射蝴出口淺忖阻 用槐圖1固定配相X射線管結(jié)

3、構(gòu)示重圖陽極由靶面、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， 通過與油之間的熱傳導(dǎo)把熱量傳導(dǎo) 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(diǎn)。燈絲由鴇制成，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(diǎn)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(yīng)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(diǎn)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

4、絲的一端相接， 從而獲得與燈絲相同的負(fù)電位， 并借其幾何形狀，迫使電子成束 狀飛向陽極，到達(dá)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。電子轟擊在靶面上的面積成為實際焦點(diǎn)。實際焦點(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)。有效焦點(diǎn)尺寸越小，影像清晰度越高，焦點(diǎn)中央輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，其影像分辨率越高，高斯矩形雙峰。醫(yī)學(xué)用 X線的焦點(diǎn)一般是雙峰。有效焦點(diǎn)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(diǎn)尺 寸越?。还茈妷阂欢?，管電流越小，焦點(diǎn)尺寸越小。.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

5、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，使陽極旋轉(zhuǎn)，避免損傷球管陽極。ArmatureFilmenbiJIlTiFilamcintMolsLng 口3向新51 ngd； aridSlatar日白ME-Tungn ancKto旋轉(zhuǎn)陽極的最大優(yōu)點(diǎn)是功率大，焦點(diǎn)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：熱輻射球管的各部分結(jié)構(gòu)氏聯(lián)相O)闞極在M城偵盟的建fitK優(yōu)點(diǎn)：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

6、了 X線管的功率，同時，在一定的負(fù)載功率下，陽極傾角可以大大減小, 從而有效焦點(diǎn)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。如圖所示注性區(qū)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。14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、介質(zhì)等有關(guān)。2 .球管容量負(fù)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(fù)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

7、）。在不同整 流方式對應(yīng)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(fù)載特性負(fù)載的分類：瞬時負(fù)載和連續(xù)負(fù)載瞬時負(fù)載：作用數(shù)毫秒到數(shù)秒，受靶面熔點(diǎn)決定。連續(xù)負(fù)載：作用時間10s以上。瞬時負(fù)載功率或容量表示，也常用瞬時負(fù)載曲線來表示。連續(xù)負(fù)載用熱容量來表示，或直接標(biāo)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(fù)載。生熱過程：在連續(xù)負(fù)載的作用下，擴(kuò)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(dǎo)和熱輻射方式使熱量不斷散失的過程。連續(xù)負(fù)載允許的最大熱容量用熱單位（HU）表示：一熱單位為單相全

8、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 X 1mA X1s=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(dāng)控制柵極加上一個對陰 極而言的負(fù)電位（25kv）或負(fù)脈沖電壓時，管電流被截止。當(dāng)負(fù)電位或負(fù)脈沖消失，管電 流導(dǎo)通，X射線發(fā)生。優(yōu)點(diǎn)：由于脈沖電源無運(yùn)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(yīng)用于電影攝影 X線機(jī)，還用于電容充電式 X線機(jī)。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(qiáng)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)金屬代替陽極的銀球軸承，增加了熱傳導(dǎo)面積，提高了冷卻能力;d.熱容量可達(dá)5.2MHU以上，而且能在1秒