線管的基本知識

線管的根本學問線管的根本學問X線球管的根本學問第一節(jié)固定陽極X線管一、構(gòu)造固定陽極X線管是診斷用X線管中最簡潔的一種，如圖3-1所示，其構(gòu)造主要由陽極、陰極和玻璃殼三局部組成?！惨弧酬枠O陽極的主要作用是阻擋高速運動的電子流而產(chǎn)生X出去；其次是吸取二次電子和散亂射線。固定陽極X線管的陽極構(gòu)造由陽極頭、陽極帽、玻璃圈和陽極柄四局部組成。固定陽極X線管的陽極構(gòu)造X〔曝光。但由于曝光時，只有不到1%XX線強度與靶面材料的原子序數(shù)成正比，所以X線管的靶面材料一般都選用鎢，故稱為鎢靶。鎢的特點是熔點高℃，蒸發(fā)率低，原子序數(shù)大，又有肯定的機械強度。但鎢的導熱率小，受電子1.5～3mm的鎢靶面用真空熔焊的方法焊接到導熱率較大的無氧銅制成的陽極體上。這樣制成的陽極頭不但輻射X線的效率高，而且具有良好的散熱性能。固定陽極X上所承受的最大功率是肯定的，所以固定陽極X線管的功率是有限的。XX線管在此圓口處加上了一層金屬鈹片，以吸取軟X線，降低病人皮膚劑量。次電子。二次電子有害無益，其能量較大〔約為原來的XX壞。陽極帽罩在靶面的四周，與陽極同電位，故它可以吸取50%～60%的二次電子，并可吸取一局部散亂X線，從而保護X線管和提高影像質(zhì)量。4J29膨脹合金〔29%17%，余為鐵〕在一起。去，從而提高了陽極的散熱速率?！捕酬帢O陰極的作用是放射電子并使電子流聚焦，使轟擊在靶面上的電子流具有肯定的大小、外形。其構(gòu)造主要由燈絲、陰極頭、陰極套和玻璃芯柱等四局部組成，固定陽極X線管的陰極構(gòu)造燈絲它的作用是放射電子。燈絲由鎢制成，由于鎢在高溫下有肯定的電子放射力量、熔X線管的燈絲都繞成小螺線管狀。燈絲電壓一般為溝通5～10V、50Hz，燈絲電流一般為2～9A，3～6A的占多數(shù)。燈絲通電后，溫度漸漸上升，到肯定溫度〔約2100K〕后開頭放射電子。燈絲放射電子與溫度之間的關(guān)系〔燈絲電子放射特性曲線，如圖4所示。對于給定的燈絲，在肯定范圍內(nèi)，燈絲電壓越高，燈絲溫度也越高，放射電子的數(shù)量就越大。從圖中可以看出：①調(diào)整燈絲的加熱電壓即可轉(zhuǎn)變燈絲放射的電子數(shù)量；②燈絲溫度與放射電子的數(shù)量關(guān)系是呈指數(shù)的非線性X線機的管電流〔mA〕mA檔時要小幅XXX線管的燈絲加熱參數(shù)、認真調(diào)整燈絲加熱電路，使各mA檔數(shù)值準確。燈絲電子放射特性曲線一般狀況下，燈絲點燃時間越長，工作溫度越高，鎢的蒸發(fā)越快，燈絲壽命越短。假設(shè)燈絲5%3-5所示。實際工作中是依據(jù)管電流需要來確定燈絲加熱溫度的，因此只能靠縮短燈絲的點燃時間來延長燈絲的壽命。X線管燈絲加熱和壽命關(guān)系曲線X燈絲，長的燈絲加熱電壓高，放射電流大，形成大焦點；短的燈絲加熱電壓低，放射電流小，形成小焦點，這種X線管稱為雙焦點X余兩根分別為大、小焦點燈絲的引線。雙焦點陰極構(gòu)造的目的。在自整流X的安全。〔三〕玻璃殼玻璃殼又稱管殼，用來固定，支撐陰、陽兩極并保持管內(nèi)的真空度，通常承受熔點高、絕緣強度大、膨脹系數(shù)小的鉬組硬質(zhì)玻璃〔如國產(chǎn)DM-305〕制成。由于鉬組玻璃殼與陰、陽兩極的金屬膨脹系數(shù)不同，兩者不宜直接焊接，故在銅體上鑲有含54%鐵、29%鎳、17%鈷的合金圈作為中間過渡體，再將玻璃殼焊接在合金圈上，使合金圈與硬質(zhì)玻璃膨脹系數(shù)相近，以避開因溫度變化而造成結(jié)合部的玻璃消滅裂縫或碎裂X線管還將X線射出口處的玻璃加以研磨，使其略薄，以削減玻璃對X線的吸取。為防止X空度應保持在133.3?/span>10-7Pa(10-7mmHg)以下；另外，裝入管內(nèi)的全部零件都必需經(jīng)過嚴格清洗去油和徹底除氣〔通常承受高頻真空加熱抽氣。固定陽極XXXXX線管構(gòu)造簡潔、價格低，在小型X線機、治療X線機〔陽極循環(huán)冷卻〕等裝置中仍被承受。第一節(jié)〔二〕 固定陽極X線管焦點二、X線管的焦點XXX線管的焦點。因此，實際工作中對X線管的焦點要求比較嚴格?！惨弧硨嶋H焦點X線管的焦點，故稱為線焦點。〔一般指寬度〔受轟擊的靶面積越大，可承受的功率值相應增加X短。我國生產(chǎn)的X線管大多數(shù)承受單槽或階梯槽構(gòu)造，聚焦罩及其電位分布，電子軌跡X至多峰型。在同樣焦點尺寸的狀況下，焦點中心輻射強度越強〔呈高斯分布力越高；其次為矩形分布；最差為雙峰分布。醫(yī)學診斷用X線管的焦點一般是雙峰分布。X線輻射強度分布〔二〕有效焦點有效焦點亦稱為作用焦點，是指實際焦點在X線投照方向上的投影。實際焦點在垂直于X線管長軸方向的投影，稱為標稱焦點。有效焦點的標稱值為一無量綱的數(shù)值，但目前焦點的標注方法仍用習慣標注法，如：2.0mm?/span>2.0mm、1.0mm?/span>1.0mm或0.3mm?/span>0.3mm等。但X線管特性參數(shù)表中標注的焦點為標稱焦點。實際焦點與有效焦點有效焦點與實際焦點之間的關(guān)系。設(shè)實際焦點寬度為a，長度為b，則投影后的長度為b，寬度不變，即：有效焦點=實際焦點?/span>式中：θ表示陽極靶面與X線投照方向的夾角。當投照方向與X線管長軸垂直時，θ角稱為靶角或陽極傾角，一般為7o～20o。靶角是一個與容量和X19o的固定陽極X5.5mm1.8mm5.5?/span>≈5.5?/span>0.33=1.8mm，其寬度不變，即有效焦點近似為1.8mm?/span>1.8mm的正方形。X線成像時，為減小幾何模糊而獲得清楚的影像，要求有效焦點越小越好。減小有效焦點面積XX線量將X線管的靶角為15啊?/span>20?。也可裔jü跣∈導式溝忝婊約跣∮行Ы溝忝婊 導式溝忝婊跣『螅?/span>200W/mm2的限制，X線管的容量也將隨之減小?！踩秤行Ы裹c與成像質(zhì)量有效焦點尺寸越小，影像清楚度就越高。焦點與影像清楚度的關(guān)系當有效焦點為點光源時，圖像的邊界清楚，幾何模糊小，影像清楚度高；有效焦點越大，圖X線管的功率隨之減小，曝光時間需增加，這將會引起運動模糊。由此可見，減小焦點面積XX效的方法是承受旋轉(zhuǎn)陽極X線管?！菜摹辰裹c的方位性由于X愈靠近陽極，有效焦點尺寸愈?。挥拷帢O，則有效焦點尺寸愈大〔寬度不變。而且，假設(shè)投影方向偏離管軸線和電子入射方向組成的平面，有效焦點的外形還會消滅失真。因此，X線輸出窗中心與投影中心三點一線，即X線中心線應對準影像中心。焦點方位特性〔五〕焦點增漲現(xiàn)象，稱為焦點增漲。用針孔照相法拍攝的焦點像。由圖可見，管電壓〕下，對小焦點增漲影響較大。三、軟X線管〔一〕特點XXX線影像的比照度，須使用大劑量的軟X線，為此一般使用軟X線管來產(chǎn)生軟X線。軟X線管具有以下特點：①X線輸出窗的固有過濾?。虎谠诘凸茈妷簳r能產(chǎn)生較大的管電流；③焦點小?！捕硺?gòu)造鈹窗軟X線管的輸出窗口一般用鈹〔原子序數(shù)為4〕制成，其X線吸取性能低于玻璃，固有濾過很小，軟X線極易通過鈹窗，可獲得大劑量的軟X線。鉬靶軟X線管的陽極靶材料一般是由鉬〔原子序數(shù)為422622℃〕或者銠〔原子序數(shù)為℃X線波長是6～0.09nmX20kVX0.07nm0.063nm的特征X3-26所示。攝影時主要是利用鉬靶輻射的特征X線。一般要0.03mm0.063nm的稍硬X線具有猛烈的選擇性吸取作用而使其濾除，同時波長大于0.07nm的較軟X線被鉬片本身吸取而衰減，余下的X線正好適合于軟組織攝影。鉬靶輻射X線波譜極間距離短一般X17mmX10～13mm。由于極間距離縮短，在一樣燈絲加熱電流狀況下，軟X線管的管電流比一般X線管的管電流要大。另外，軟X60kV。四、CT用X線管CT用X線管與一般X線管相比，其構(gòu)造、性能具有較大的差異。特別是螺旋CT在容積薄層掃描時，X線管在大功率狀況下連續(xù)輻射X線，陽極在短時間內(nèi)將積聚巨大的熱量。為了削減靶面上的鎢蒸發(fā)，防止軸承在高溫下的磨損，CT用X線管在構(gòu)造上承受大的靶盤直徑、厚的鉬基或石墨基，小的靶角，且對軸承及潤滑劑提出了更高的要求。例如，國產(chǎn)型號為XT1502CT用X118mm，靶角為9°，陽極轉(zhuǎn)速為2800r/min，小焦點為0.6mm×0.6mm1.2mm×1.2mm。CTCT技術(shù)的特點是陰極放射的電子流在高速飛向陽極的過程中了其垂直入射點，如圖3-27所示。圖中，A表示陰極電子垂直入射到陽極靶面上形成的焦點如圖3-27〔1〕所示；B表示陰極電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場作用后入射到陽極靶面上形成的焦點〔。這兩個焦點所形成的兩束X線分別通過被檢體后被檢測器采集，經(jīng)處理獵取兩組數(shù)據(jù)，因此這種飛焦點技術(shù)可以在不增加輻射功率的狀況下，獲得更大的信息量3例如，somatomARCT掃描機均承受飛焦點X線管。第三節(jié)〔二〕三極x射線球管二、三極X線管〔一〕構(gòu)造XX線管的陽極與陰極之間加了一個掌握柵極，故又稱為柵控X線管。三極X線管的其它局部與一般X燈絲前方裝有柵極，燈絲與聚焦極之間相互絕緣，柵極電位就加在燈絲和聚焦極之間。三極X線管的陰極構(gòu)造X3-22所示。當柵極對陰極加一個負電壓〔2～5kV〕或負脈沖X線。當負電成管電流，產(chǎn)生XX200幀/秒。三極X線管掌握原理三極X線管有時還可制成一個沒有實體柵極而有特別外形的陰極頭X線管的X極，并能聚焦起來形成很窄的電子流，以獲得很小的焦點，即微焦點一個小于X400V，那么該負偏壓將使陰極放射的電子聚焦，從而可獲得0.1mm×0.1mm的微焦點。假設(shè)負偏壓值再小一點，可獲得更小的焦點，這就是微焦點X線管的工作原理。微焦點X線管常用于放大X線攝影。無柵三極X線管〔二〕特性三極XX線管兼有高壓開關(guān)管和X線管的作用。X線管的燈絲放射特性XXX線管的燈絲加熱電流大得多。三極X線管與一般X線管燈絲放射特性曲線比照為了提高柵控X頭既起著聚焦作用，又起著柵極作用。陰極裝有兩組燈絲，同時加熱，同時放射電子，在陰得X線輻射強度分布較為合理的焦點，燈絲放射特性也得到了改善。它的焦點尺寸為1.2mm×1.2mm125kV，柵極切斷電壓為-2.5kV。3-25所示。例如，在電容充放電X線機中，當管電壓為125kV時，截止管電流的柵極電位為-2.5kV。柵極電位的〔焦點長度變化不大。為此，一般在燈絲兩端使柵極金屬絲的間隔變小，以轉(zhuǎn)變上述現(xiàn)象。三極X線管截止特性時間掌握特性在柵控X線管的柵極和陰極之間加一矩形負脈沖電壓，可實現(xiàn)瞬時曝光。10μsX線管有用1ms。三極XX線管不適用于大功率的X流可達數(shù)百毫安的三極X線管，X1～10ms。三極X線管主要應用于X線電影攝影、X線電視、電容充放電X線機上。第三節(jié)〔一〕金屬陶瓷大功率球管第三節(jié)特別X線管一、金屬陶瓷大功率X線管管殼用硬質(zhì)玻璃制成的固定陽極X線管與旋轉(zhuǎn)陽極XXX線管使其侵蝕，最終導致玻璃殼擊穿，X線管損壞。XXXX線管相像，如圖3-19所示。只是玻璃殼改為由金屬和陶瓷組合而成，金屬和陶瓷之間的過渡承受鈮b，用銅焊接。金屬局部位于X線管中間部位并接地，以吸取二次電子，對準焦點處開有鈹窗以使XX線管中的玻璃與陶瓷局部起絕緣作用，金屬局部接地，以捕獲電子。金屬陶瓷大功率X線管金屬陶瓷大功率XX燈絲加熱到較高溫度，以提高X線管的負荷。X線管管殼上的電場和電位梯度也保持不變，還可在低管電壓條件下使用較高的管電流進展攝影X線管由于管壁擊穿而損壞的問題。陶瓷X線管大功率陶瓷絕緣X線管。大直徑〕錸鎢合金復合靶盤、小靶角°。陽X線管管套內(nèi)的導管構(gòu)成回X0.6mm×1.3mm0.5mm×0.8mm13°9°，8000r/minX線攝影、體層攝影或電影攝影等。其次節(jié) 旋轉(zhuǎn)陽極X線管其次節(jié)旋轉(zhuǎn)陽極X線管〔一〕特點X線管較好地解決了提高功率和縮小焦點之間的沖突。旋轉(zhuǎn)陽極XX線的產(chǎn)生，是由偏離X線管中心軸線的陰極放射出的電子流，轟擊到轉(zhuǎn)動的靶面上產(chǎn)生的，如圖3-14所示。由于高速運動的電子流轟擊靶面所產(chǎn)生的熱量，被均勻地分布在轉(zhuǎn)動的圓環(huán)面〔變〕,使熱量分布面積大大增加，所以有效地提高了X線管的功率，使減小實際焦點、同時適當減小靶角，以使有效焦點減小成為可能。旋轉(zhuǎn)陽極XX線管的功率多為20～50kW，高者可達150kW，而有效焦點多為1～2mm，微焦點可達0.05～0.3mm，從而大大地提高了影像的清楚度。旋轉(zhuǎn)陽極X線管構(gòu)造旋轉(zhuǎn)陽極X線管的焦點〔二〕構(gòu)造旋轉(zhuǎn)陽極XX構(gòu)造有明顯不同外，其余相差不大，這里僅介紹旋轉(zhuǎn)陽極X線管的陽極構(gòu)造。旋轉(zhuǎn)陽極X線管的陽極主要由靶面、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸和軸承組成。旋轉(zhuǎn)陽極X線管的陽極構(gòu)造靶盤與靶面靶盤直徑為70～150mm之間的單凸狀圓盤，中心固定在轉(zhuǎn)軸〔鉬桿〕上，轉(zhuǎn)軸的另一端與轉(zhuǎn)子相連，要求有良好的運動平衡性；靶面具有肯定的靶角，靶角在6°～17.5°之間。以前，承受純鎢制成的靶盤與靶面，其熱容量較小、散熱性和抗熱脹性都比較面產(chǎn)生裂紋；另外，鎢在1100℃以上會發(fā)生再結(jié)晶，將使靶面使用不久就會消滅外表龜裂、X線管輻射X〔10%～20%錸做靶面，致，抗熱脹性高，再結(jié)晶溫度高，使靶面龜裂、粗糟狀況減輕。有的還在靶盤上開幾條徑向的細膨脹縫以消退機械應力。合金復合靶構(gòu)造消退機械應力的陽極靶面在一樣使用條件下，曝光2萬次，錸鎢合金靶與純鎢靶進展比較，輸出劑量分別下降13%和45%3-18所示。可見，錸鎢合金靶面明顯〔石墨的比熱比鎢的比熱約大10倍、散熱率好〔石墨的輻射系數(shù)接近1，導熱系數(shù)與鎢、鉬相近，且質(zhì)量小，使錸鎢合金靶重量XX50kW的大功率和1.0mm×1.0mm的焦點