線管的基本知識(shí)

線管的根本學(xué)問線管的根本學(xué)問X線球管的根本學(xué)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(jiǎn)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(yùn)動(dòng)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(shí)，只有不到1%XX線強(qiáng)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(diǎn)是熔點(diǎn)高℃，蒸發(fā)率低，原子序數(shù)大，又有肯定的機(jī)械強(qiáng)度。但鎢的導(dǎo)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(dǎo)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(hù)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(duì)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(jī)的管電流〔mA〕mA檔時(shí)要小幅XXX線管的燈絲加熱參數(shù)、認(rèn)真調(diào)整燈絲加熱電路，使各mA檔數(shù)值準(zhǔn)確。燈絲電子放射特性曲線一般狀況下，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。假設(shè)燈絲5%3-5所示。實(shí)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(diǎn)燃時(shí)間來延長(zhǎng)燈絲的壽命。X線管燈絲加熱和壽命關(guān)系曲線X燈絲，長(zhǎng)的燈絲加熱電壓高，放射電流大，形成大焦點(diǎn)；短的燈絲加熱電壓低，放射電流小，形成小焦點(diǎn)，這種X線管稱為雙焦點(diǎn)X余兩根分別為大、小焦點(diǎn)燈絲的引線。雙焦點(diǎn)陰極構(gòu)造的目的。在自整流X的安全?！踩巢ＡげＡび址Q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(diǎn)高、絕緣強(qiáng)度大、膨脹系數(shù)小的鉬組硬質(zhì)玻璃〔如國(guó)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(duì)X線的吸取。為防止X空度應(yīng)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(yán)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(jiǎn)潔、價(jià)格低，在小型X線機(jī)、治療X線機(jī)〔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(diǎn)二、X線管的焦點(diǎn)XXX線管的焦點(diǎn)。因此，實(shí)際工作中對(duì)X線管的焦點(diǎn)要求比較嚴(yán)格?！惨弧硨?shí)際焦點(diǎn)X線管的焦點(diǎn)，故稱為線焦點(diǎn)?！惨话阒笇挾取彩苻Z擊的靶面積越大，可承受的功率值相應(yīng)增加X短。我國(guó)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(diǎn)尺寸的狀況下，焦點(diǎn)中心輻射強(qiáng)度越強(qiáng)〔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(xué)診斷用X線管的焦點(diǎn)一般是雙峰分布。X線輻射強(qiáng)度分布〔二〕有效焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)亦稱為作用焦點(diǎn)，是指實(shí)際焦點(diǎn)在X線投照方向上的投影。實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于X線管長(zhǎng)軸方向的投影，稱為標(biāo)稱焦點(diǎn)。有效焦點(diǎn)的標(biāo)稱值為一無量綱的數(shù)值，但目前焦點(diǎn)的標(biāo)注方法仍用習(xí)慣標(biāo)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(biāo)注的焦點(diǎn)為標(biāo)稱焦點(diǎn)。實(shí)際焦點(diǎn)與有效焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)與實(shí)際焦點(diǎn)之間的關(guān)系。設(shè)實(shí)際焦點(diǎn)寬度為a，長(zhǎng)度為b，則投影后的長(zhǎng)度為b，寬度不變，即：有效焦點(diǎn)=實(shí)際焦點(diǎn)?/span>式中：θ表示陽極靶面與X線投照方向的夾角。當(dāng)投照方向與X線管長(zhǎng)軸垂直時(shí)，θ角稱為靶角或陽極傾角，一般為7o～20o。靶角是一個(gè)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(diǎn)近似為1.8mm?/span>1.8mm的正方形。X線成像時(shí)，為減小幾何模糊而獲得清楚的影像，要求有效焦點(diǎn)越小越好。減小有效焦點(diǎn)面積XX線量將X線管的靶角為15啊?/span>20?。也可裔jü跣∈導(dǎo)式溝忝婊約跣∮行Ы溝忝婊 導(dǎo)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(diǎn)與成像質(zhì)量有效焦點(diǎn)尺寸越小，影像清楚度就越高。焦點(diǎn)與影像清楚度的關(guān)系當(dāng)有效焦點(diǎn)為點(diǎn)光源時(shí)，圖像的邊界清楚，幾何模糊小，影像清楚度高；有效焦點(diǎn)越大，圖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。由此可見，減小焦點(diǎn)面積XX效的方法是承受旋轉(zhuǎn)陽極X線管。〔四〕焦點(diǎn)的方位性由于X愈靠近陽極，有效焦點(diǎn)尺寸愈??；愈靠近陰極，則有效焦點(diǎn)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(diǎn)的外形還會(huì)消滅失真。因此，X線輸出窗中心與投影中心三點(diǎn)一線，即X線中心線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)影像中心。焦點(diǎn)方位特性〔五〕焦點(diǎn)增漲現(xiàn)象，稱為焦點(diǎn)增漲。用針孔照相法拍攝的焦點(diǎn)像。由圖可見，管電壓〕下，對(duì)小焦點(diǎn)增漲影響較大。三、軟X線管〔一〕特點(diǎn)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(diǎn)：①X線輸出窗的固有過濾??；②在低管電壓時(shí)能產(chǎn)生較大的管電流；③焦點(diǎn)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(zhǎng)是6～0.09nmX20kVX0.07nm0.063nm的特征X3-26所示。攝影時(shí)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(shí)波長(zhǎng)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(shí)，X線管在大功率狀況下連續(xù)輻射X線，陽極在短時(shí)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(duì)軸承及潤(rùn)滑劑提出了更高的要求。例如，國(guó)產(chǎn)型號(hào)為XT1502CT用X118mm，靶角為9°，陽極轉(zhuǎn)速為2800r/min，小焦點(diǎn)為0.6mm×0.6mm1.2mm×1.2mm。CTCT技術(shù)的特點(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)如圖3-27〔1〕所示；B表示陰極電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用后入射到陽極靶面上形成的焦點(diǎn)〔。這兩個(gè)焦點(diǎn)所形成的兩束X線分別通過被檢體后被檢測(cè)器采集，經(jīng)處理獵取兩組數(shù)據(jù)，因此這種飛焦點(diǎn)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(jī)均承受飛焦點(diǎn)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(gè)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(dāng)柵極對(duì)陰極加一個(gè)負(fù)電壓〔2～5kV〕或負(fù)脈沖X線。當(dāng)負(fù)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(shí)還可制成一個(gè)沒有實(shí)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(diǎn)，即微焦點(diǎn)一個(gè)小于X400V，那么該負(fù)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(diǎn)。假設(shè)負(fù)偏壓值再小一點(diǎn)，可獲得更小的焦點(diǎn)，這就是微焦點(diǎn)X線管的工作原理。微焦點(diǎn)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(shí)加熱，同時(shí)放射電子，在陰得X線輻射強(qiáng)度分布較為合理的焦點(diǎn)，燈絲放射特性也得到了改善。它的焦點(diǎn)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(jī)中，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〔焦點(diǎn)長(zhǎng)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(shí)間掌握特性在柵控X線管的柵極和陰極之間加一矩形負(fù)脈沖電壓，可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)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(dá)數(shù)百毫安的三極X線管，X1～10ms。三極X線管主要應(yīng)用于X線電影攝影、X線電視、電容充放電X線機(jī)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(dǎo)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(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)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(fù)荷。X線管管殼上的電場(chǎng)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(jìn)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(fù)合靶盤、小靶角°。陽X線管管套內(nèi)的導(dǎo)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(diǎn)X線管較好地解決了提高功率和縮小焦點(diǎn)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(dòng)的靶面上產(chǎn)生的，如圖3-14所示。由于高速運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)際焦點(diǎn)、同時(shí)適當(dāng)減小靶角，以使有效焦點(diǎn)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(dá)150kW，而有效焦點(diǎn)多為1～2mm，微焦點(diǎn)可達(dá)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(diǎn)〔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?fàn)顖A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(yùn)動(dòng)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(huì)發(fā)生再結(jié)晶，將使靶面使用不久就會(huì)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(xì)膨脹縫以消退機(jī)械應(yīng)力。合金復(fù)合靶構(gòu)造消退機(jī)械應(yīng)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(jìn)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(dǎo)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(diǎn)