X线发生装置1分析.ppt

X X线发生装置线发生装置1 1分析分析第一节第一节 X射线产生原理及性质射线产生原理及性质X射线产生原理射线产生原理n n电子源；电子源；电子源；电子源；n n高压电场及真高压电场及真高压电场及真高压电场及真空；空；空；空；n n适当的阻挡物适当的阻挡物适当的阻挡物适当的阻挡物( (金属靶面金属靶面金属靶面金属靶面) )来来来来承受高速电子承受高速电子承受高速电子承受高速电子的能量，使高的能量，使高的能量，使高的能量，使高速电子所带的速电子所带的速电子所带的速电子所带的动能转变成动能转变成动能转变成动能转变成X X线X射线的基本性质射线的基本性质n n波长很短的不可见电磁波波长很短的不可见电磁波波长很短的不可见电磁波波长很短的不可见电磁波n n穿透作用穿透作用穿透作用穿透作用 能量大，能穿透一般光线不能穿透的物质，包括人体能量大，能穿透一般光线不能穿透的物质，包括人体能量大，能穿透一般光线不能穿透的物质，包括人体能量大，能穿透一般光线不能穿透的物质，包括人体n n荧光作用荧光作用荧光作用荧光作用 荧光屏、增感屏、影像增强器的输入屏荧光屏、增感屏、影像增强器的输入屏荧光屏、增感屏、影像增强器的输入屏荧光屏、增感屏、影像增强器的输入屏n n感光作用感光作用感光作用感光作用n n电离作用电离作用电离作用电离作用 电离室、正比计数管、盖革弥勒计数管电离室、正比计数管、盖革弥勒计数管电离室、正比计数管、盖革弥勒计数管电离室、正比计数管、盖革弥勒计数管X射线的质射线的质 X X射线的质是指射线的质是指射线的质是指射线的质是指X X射线能量的大小，可用射线能量的大小，可用射线能量的大小，可用射线能量的大小，可用X X线管线管线管线管的管电压来描述的管电压来描述的管电压来描述的管电压来描述X X射线的质，单位为射线的质，单位为射线的质，单位为射线的质，单位为kVkV。

不同质的不同质的X射线的用途射线的用途名名名名 称称称称最短波长最短波长最短波长最短波长管电压管电压管电压管电压(kV)(kV)(kV)(kV)用用用用 途途途途滤过板材料滤过板材料滤过板材料滤过板材料极软极软极软极软X X X X射线射线射线射线2.52.52.52.5～～～～0.62 0.62 0.62 0.62 5 5 5 5～～～～40404040软组织摄影、表皮软组织摄影、表皮软组织摄影、表皮软组织摄影、表皮治疗治疗治疗治疗胶纸板胶纸板胶纸板胶纸板软软软软X X X X射线射线射线射线0.620.620.620.62～～～～0.120.120.120.1240404040～～～～150150150150透视和摄影透视和摄影透视和摄影透视和摄影铝铝铝铝硬硬硬硬X X X X射线射线射线射线0.120.120.120.12～～～～0.050.050.050.05150150150150～～～～250250250250较深组织治疗较深组织治疗较深组织治疗较深组织治疗铜铜铜铜超硬超硬超硬超硬X X X X射线射线射线射线 0.050.050.050.05以下以下以下以下250250250250以上以上以上以上深部组织治疗深部组织治疗深部组织治疗深部组织治疗锡、铅锡、铅锡、铅锡、铅X射线的量射线的量 X X射线的量是指单位时间内通过射线的量是指单位时间内通过射线的量是指单位时间内通过射线的量是指单位时间内通过X X射线入射射线入射射线入射射线入射方向的垂直的单位面积内的方向的垂直的单位面积内的方向的垂直的单位面积内的方向的垂直的单位面积内的X X射线光子数的多少。

射线光子数的多少射线光子数的多少射线光子数的多少通常用管电流通常用管电流通常用管电流通常用管电流 I (mA) I (mA)和曝光时间和曝光时间和曝光时间和曝光时间t(s)t(s)的乘积来描的乘积来描的乘积来描的乘积来描述即毫安秒述即毫安秒述即毫安秒述即毫安秒(mAs)(mAs)§ § X-RayX-Ray质质质质--- --- 由由由由KV KV 决定，高决定，高决定，高决定，高KVKV质高，质高，质高，质高，低低低低KVKV质低，质低，质低，质低， 代表代表代表代表X X线的穿透力线的穿透力线的穿透力线的穿透力( (对比度对比度对比度对比度) )§ § X-RayX-Ray量量量量 --- --- 由由由由mA(XmA(X线量线量线量线量) )和和和和s( s(曝光时曝光时曝光时曝光时间间间间) ) 决定决定决定决定 表明曝光总量表明曝光总量表明曝光总量表明曝光总量( (黑化度黑化度黑化度黑化度) )质和量对胶片曝光的影响质和量对胶片曝光的影响X射线与物质相互作用射线与物质相互作用n nA) A) 光电吸收光电吸收光电吸收光电吸收：物质原子完全吸收光子能量，原：物质原子完全吸收光子能量，原：物质原子完全吸收光子能量，原：物质原子完全吸收光子能量，原子中的电子被高速轰出，原子被电离；子中的电子被高速轰出，原子被电离；子中的电子被高速轰出，原子被电离；子中的电子被高速轰出，原子被电离；n nB) B) 康普顿散射康普顿散射康普顿散射康普顿散射：物质原子部分吸收光子能量，：物质原子部分吸收光子能量，：物质原子部分吸收光子能量，：物质原子部分吸收光子能量，入射入射入射入射X X射线以较低的能量射出，同时还有高速电射线以较低的能量射出，同时还有高速电射线以较低的能量射出，同时还有高速电射线以较低的能量射出，同时还有高速电子，原子同样被电离；子，原子同样被电离；子，原子同样被电离；子，原子同样被电离；X射线与人体相互作用射线与人体相互作用n nX X射线强度随入射深度呈指数衰减；射线强度随入射深度呈指数衰减；射线强度随入射深度呈指数衰减；射线强度随入射深度呈指数衰减；n n与与与与物质密度物质密度物质密度物质密度有关，密度越大，对有关，密度越大，对有关，密度越大，对有关，密度越大，对X X射线衰减越多，射线衰减越多，射线衰减越多，射线衰减越多，如骨骼中的钙和磷等，对如骨骼中的钙和磷等，对如骨骼中的钙和磷等，对如骨骼中的钙和磷等，对X X射线吸收较多，而肌肉射线吸收较多，而肌肉射线吸收较多，而肌肉射线吸收较多，而肌肉中含有的氢、碳和氧等对中含有的氢、碳和氧等对中含有的氢、碳和氧等对中含有的氢、碳和氧等对X X射线吸收较少。

碘、钡射线吸收较少碘、钡射线吸收较少碘、钡射线吸收较少碘、钡通常用作造影剂通常用作造影剂通常用作造影剂通常用作造影剂n n与与与与X X射线能量射线能量射线能量射线能量有关，能量越大，被吸收和散射的越有关，能量越大，被吸收和散射的越有关，能量越大，被吸收和散射的越有关，能量越大，被吸收和散射的越少，穿透力越强少，穿透力越强少，穿透力越强少，穿透力越强能量不同能量不同70,000 V110,000 V当当X射线穿出人体射线穿出人体n n拍胸片时，只有约拍胸片时，只有约拍胸片时，只有约拍胸片时，只有约1%1%的的的的X X射线穿出人体；射线穿出人体；射线穿出人体；射线穿出人体；n n散射射线的危害：形成噪声并显著降低图像对比散射射线的危害：形成噪声并显著降低图像对比散射射线的危害：形成噪声并显著降低图像对比散射射线的危害：形成噪声并显著降低图像对比度；度；度；度；n n胶片感光胶片感光胶片感光胶片感光，为什么到达胶片的射线越多，冲洗之，为什么到达胶片的射线越多，冲洗之，为什么到达胶片的射线越多，冲洗之，为什么到达胶片的射线越多，冲洗之后的胶片越黑？后的胶片越黑？后的胶片越黑？后的胶片越黑？加与不加滤线栅加与不加滤线栅返回什么使胶片发黑？什么使胶片发黑？X射线对人体的影响射线对人体的影响剂量与危害剂量与危害X射线对人体射线对人体n nX X射线撞击原子，使其电离，被轰电子又有可能射线撞击原子，使其电离，被轰电子又有可能射线撞击原子，使其电离，被轰电子又有可能射线撞击原子，使其电离，被轰电子又有可能撞击其他原子，单个光子可能造成成百上千个生撞击其他原子，单个光子可能造成成百上千个生撞击其他原子，单个光子可能造成成百上千个生撞击其他原子，单个光子可能造成成百上千个生物分子电离；物分子电离；物分子电离；物分子电离；n n被电离的分子，处于不稳定状态，可能发生化学被电离的分子，处于不稳定状态，可能发生化学被电离的分子，处于不稳定状态，可能发生化学被电离的分子，处于不稳定状态，可能发生化学反应；反应；反应；反应；n nDNADNA是细胞增殖、遗传的物质基础，是引起细胞是细胞增殖、遗传的物质基础，是引起细胞是细胞增殖、遗传的物质基础，是引起细胞是细胞增殖、遗传的物质基础，是引起细胞生化、生理改变的关键性物质；生化、生理改变的关键性物质；生化、生理改变的关键性物质；生化、生理改变的关键性物质； ØØ若受损若受损若受损若受损DNADNA还能自我复制，则可能形成肿瘤或白血病；还能自我复制，则可能形成肿瘤或白血病；还能自我复制，则可能形成肿瘤或白血病；还能自我复制，则可能形成肿瘤或白血病；ØØ若卵细胞或精子受损，则他们的后代可能异常；若卵细胞或精子受损，则他们的后代可能异常；若卵细胞或精子受损，则他们的后代可能异常；若卵细胞或精子受损，则他们的后代可能异常；ØØ若胎儿的若胎儿的若胎儿的若胎儿的DNADNA受损，则发育畸形。

受损，则发育畸形受损，则发育畸形受损，则发育畸形第二节第二节 X线管线管n n固定阳极固定阳极X X线管线管n n旋转阳极旋转阳极X X线管线管n n特殊特殊X X线管线管n n球管参数球管参数n n管套管套阳极柄阳极柄阴极灯丝阴极灯丝真空玻璃管真空玻璃管焦点焦点固定阳极X线管阳极靶面阳极靶面 一般用钨制成 优点：熔点高—3370度；高温下，蒸汽压低，蒸发少，可延长X线管的使用寿命 缺点：导热率小，热量不能很快传导需通过真空熔焊把钨靶焊接在无氧铜体上，以增强靶面的散热　　　 固定阳极固定阳极X X线管的靶面静止不动，高速运动的电子流线管的靶面静止不动，高速运动的电子流总是轰击在靶面固定的同一位置上由于单位面积上所承总是轰击在靶面固定的同一位置上由于单位面积上所承受的最大功率是一定的（受的最大功率是一定的（200W/mm200W/mm2 2），所以固定阳极Ｘ），所以固定阳极Ｘ线管的功率是有限的线管的功率是有限的二次电子二次电子　　　高速运动的电子流轰击靶面时，会有少量的　　　高速运动的电子流轰击靶面时，会有少量的电子从靶面反射和释放出来，这部分电子称为二电子从靶面反射和释放出来，这部分电子称为二次电子。

二次电子有害无益，其能量较大（约为次电子二次电子有害无益，其能量较大（约为原能量的原能量的99%99%），轰击到玻璃壳内壁上，将使玻），轰击到玻璃壳内壁上，将使玻璃壳温度升高而释放气体，降低管内真空度或使璃壳温度升高而释放气体，降低管内真空度或使玻璃壳击穿；二次电子再次被阳极吸引轰击到靶玻璃壳击穿；二次电子再次被阳极吸引轰击到靶面上时，由于没有经过聚焦，将辐射出非焦点散面上时，由于没有经过聚焦，将辐射出非焦点散射Ｘ线，使Ｘ线影像质量下降射Ｘ线，使Ｘ线影像质量下降阳极帽阳极帽　　　阳极帽固定在阳极上，并罩在靶面的四周，　阳极帽固定在阳极上，并罩在靶面的四周，与阳极同电位，故可吸收与阳极同电位，故可吸收50%~60%50%~60%的二次电子，的二次电子，并可吸收一部分散射Ｘ线，从而保护Ｘ线管并提并可吸收一部分散射Ｘ线，从而保护Ｘ线管并提高影像质量高影像质量阳极柄阳极柄　　　阳极柄固定Ｘ线管并将曝光时产生的热量传阳极柄固定Ｘ线管并将曝光时产生的热量传导出去它与阳极头的铜体相连，其管外部分浸导出去它与阳极头的铜体相连，其管外部分浸在油中，通过与油之间的热传导，将靶面的热量在油中，通过与油之间的热传导，将靶面的热量传导出去。

传导出去阴极阴极固定阳极X线管的阴极结构灯丝灯丝　　　由钨制成（发射电子能力强、高温下不易蒸　　　由钨制成（发射电子能力强、高温下不易蒸发、良好的延展性、容易加工成细丝），其作用发、良好的延展性、容易加工成细丝），其作用是辐射热电子灯丝通电后，温度逐渐升高，到是辐射热电子灯丝通电后，温度逐渐升高，到一定温度（约一定温度（约2100K2100K）后开始辐射热电子后开始辐射热电子 灯丝发射电流与温度有关，温度低于灯丝发射电流与温度有关，温度低于2400K2400K时，时，随着温度升高，发射电流增加较慢；温度高于随着温度升高，发射电流增加较慢；温度高于2400K2400K时，灯丝温度稍提高一点，发射电流即增时，灯丝温度稍提高一点，发射电流即增加很多　　　　　　 灯丝点燃时间越长，工作温度越高，钨的蒸发越快，灯丝寿命越短缩短灯丝的点燃时间可延长灯丝的寿命如果灯丝电流比额定值升高5%，灯丝寿命缩短一半，所以灯丝加热电流应严格限制在额定值以下，同时应尽量缩短高温点燃时间阴极头阴极头 对灯丝发射电子进行聚焦将灯丝装入一个用镍或铁镍合金等制成的长方形罩中，该罩称集射罩。

集射罩具有与灯丝相同的负电位，并借其几何形状，达到聚焦目的实际焦点与有效焦点实际焦点与有效焦点对对X X线成像质量影响最大的因素之一就是线成像质量影响最大的因素之一就是X X线管的焦点线管的焦点n n实际焦点实际焦点------灯丝辐射的热电子在靶面上的轰击面积灯丝辐射的热电子在靶面上的轰击面积n n有效焦点有效焦点------实际焦点在实际焦点在X X线投照方向上的投影线投照方向上的投影实际焦点与有效焦点的关系实际焦点与有效焦点的关系 设实际焦点宽为设实际焦点宽为a a，长为，长为b b，则投影后宽度不变，，则投影后宽度不变，长度为长度为bsin bsin ，即，即　　　　　有效焦点＝实际焦点＊　　　　　有效焦点＝实际焦点＊sin sin 表示阳极靶面与Ｘ线投照方向的夹角表示阳极靶面与Ｘ线投照方向的夹角　　　一般固定阳极Ｘ线管的靶角为　一般固定阳极Ｘ线管的靶角为1515～～2020度度　减小有效焦点面积可通过减小靶角来实现，但靶角　减小有效焦点面积可通过减小靶角来实现，但靶角太小，由于Ｘ线辐射强度分布的变化，投照方向的太小，由于Ｘ线辐射强度分布的变化，投照方向的Ｘ线量将大大减少。

Ｘ线量将大大减少焦点大小对影像清晰度的影响焦点大小对影像清晰度的影响 X-Ray X-Ray焦点焦点焦点焦点--- --- 有效焦点愈小有效焦点愈小有效焦点愈小有效焦点愈小, , 影像清晰度越高，图像锐利度越好影像清晰度越高，图像锐利度越好影像清晰度越高，图像锐利度越好影像清晰度越高，图像锐利度越好有效焦点与成像质量有效焦点与成像质量　　 有效焦点尺寸越小，影像清晰度越高减小有效焦点尺寸越小，影像清晰度越高减小有效焦点，势必减小实际焦点，Ｘ线管的功率随有效焦点，势必减小实际焦点，Ｘ线管的功率随之减小，要达到相同的曝光程度，则曝光时间需之减小，要达到相同的曝光程度，则曝光时间需增加，这将会引起运动模糊可见，对于固定阳增加，这将会引起运动模糊可见，对于固定阳极Ｘ线管，减小焦点面积以提高清晰度和增大Ｘ极Ｘ线管，减小焦点面积以提高清晰度和增大Ｘ线管功率以缩短曝光时间、减小运动模糊是一对线管功率以缩短曝光时间、减小运动模糊是一对矛盾ØØ小焦点小焦点小焦点小焦点------影像清晰影像清晰影像清晰影像清晰ØØ但是焦点越小，在焦点上集聚的能量越高，产生的但是焦点越小，在焦点上集聚的能量越高，产生的但是焦点越小，在焦点上集聚的能量越高，产生的但是焦点越小，在焦点上集聚的能量越高，产生的热量也就越高。

因为只有约１热量也就越高因为只有约１热量也就越高因为只有约１热量也就越高因为只有约１%%的电能转化为的电能转化为的电能转化为的电能转化为X X射射射射线的能量，线的能量，线的能量，线的能量，99%99%以上的能量转化为热能以上的能量转化为热能以上的能量转化为热能以上的能量转化为热能ØØ最终将导致焦点面熔化最终将导致焦点面熔化最终将导致焦点面熔化最终将导致焦点面熔化ØØ解决办法：解决办法：解决办法：解决办法：双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术焦点小会产生什么问题？焦点小会产生什么问题？双焦点技术双焦点技术　　　功率较大的Ｘ线管为了协调不同功率与焦点功率较大的Ｘ线管为了协调不同功率与焦点的关系，阴极装有两根长短和粗细都不同的灯丝，的关系，阴极装有两根长短和粗细都不同的灯丝，长的灯丝加热电压高，辐射热电子多，形成大焦长的灯丝加热电压高，辐射热电子多，形成大焦点；短的灯丝加热电压低，辐射热电子少，形成点；短的灯丝加热电压低，辐射热电子少，形成小焦点，这种Ｘ线管称为双焦点Ｘ线管。

小焦点，这种Ｘ线管称为双焦点Ｘ线管在透视时使用小焦点在透视时使用小焦点在摄影时使用大焦点在摄影时使用大焦点高高 压压正正KV负负KV大焦大焦灯丝灯丝小焦小焦灯丝灯丝大焦灯丝大焦灯丝变压器变压器小焦灯丝小焦灯丝变压器变压器CLCCS阳极阳极双焦点技术双焦点技术n n透视 管电流小，＜管电流小，＜5mA5mA，时间长（几分钟），图像追求动，时间长（几分钟），图像追求动态特性，观察活动脏器，对图像分辨率要求低态特性，观察活动脏器，对图像分辨率要求低n n摄影　管电流管电流30~1000mA30~1000mA，时间短，，时间短，<1S<1S固定阳极Ｘ线管优缺点固定阳极Ｘ线管优缺点n n优点　　　结构简单、价格低结构简单、价格低n n缺点　　　焦点尺寸大、瞬时负载功率小焦点尺寸大、瞬时负载功率小在小型Ｘ线发生装置中仍被采用旋转阳极技术旋转阳极技术 　通过阳极旋转来扩大焦点面积，提高球管的散热率，　通过阳极旋转来扩大焦点面积，提高球管的散热率，　通过阳极旋转来扩大焦点面积，提高球管的散热率，　通过阳极旋转来扩大焦点面积，提高球管的散热率，从而提高球管的功率从而提高球管的功率。

从而提高球管的功率从而提高球管的功率旋转阳极球管旋转阳极球管旋转阳极球管旋转阳极球管旋转阳极球管的靶面旋转阳极球管的靶面旋转阳极球管的靶面旋转阳极球管的靶面旋转速率有旋转速率有旋转速率有旋转速率有2700rpm2700rpm、、、、8500rpm(38500rpm(3倍频倍频倍频倍频) )，甚至，甚至，甚至，甚至16000rpm(616000rpm(6倍频倍频倍频倍频) )　　　　旋转阳极Ｘ线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之旋转阳极Ｘ线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾，其最大优点是瞬时负载功率大、焦点小功率间的矛盾，其最大优点是瞬时负载功率大、焦点小功率多为多为20~50kW20~50kW，高者可达，高者可达150kW150kW，是固定阳极Ｘ线管的，是固定阳极Ｘ线管的5~95~9倍有效焦点为倍有效焦点为1~2mm1~2mm，从而大大提高了影像清晰度从而大大提高了影像清晰度旋转阳极实验装置旋转阳极实验装置旋转阳极实验装置旋转阳极实验装置金属壳旋转阳极球管金属壳旋转阳极球管金属壳旋转阳极球管金属壳旋转阳极球管靶面与靶盘靶面与靶盘n n靶盘直径靶盘直径70~150mm70~150mmn n钨制成钨制成————表面龟裂、粗糙，辐射Ｘ线能力下降表面龟裂、粗糙，辐射Ｘ线能力下降 表面与内层间温差产生热应力，靶面产生裂纹；钨在表面与内层间温差产生热应力，靶面产生裂纹；钨在11001100度以上发生再结晶，表面龟裂度以上发生再结晶，表面龟裂n n铼钨合金靶面，钼或石墨靶基铼钨合金靶面，钼或石墨靶基————表面龟裂、粗表面龟裂、粗糙减轻，热容量大，有效提高Ｘ线管连续负荷能糙减轻，热容量大，有效提高Ｘ线管连续负荷能力（力（50kW50kW，，1*1mm1*1mm焦点）焦点） 铼钨合金靶面晶粒变细，抗热胀性提高，再结晶温度上升铼钨合金靶面晶粒变细，抗热胀性提高，再结晶温度上升n n靶面上开细膨胀缝，消除机械应力，减轻龟裂靶面上开细膨胀缝，消除机械应力，减轻龟裂散热与温度保护散热与温度保护　　　旋转阳极Ｘ线管与固定阳极Ｘ线管的散热方旋转阳极Ｘ线管与固定阳极Ｘ线管的散热方式不同，靶面受高速运动电子流轰击所产生的巨式不同，靶面受高速运动电子流轰击所产生的巨大热量主要依靠热辐射进行散热，散热效率低，大热量主要依靠热辐射进行散热，散热效率低，连续负载后阳极热量急剧增加，靶盘温度不断上连续负载后阳极热量急剧增加，靶盘温度不断上升。

为防止由此造成的Ｘ线管损坏，有些Ｘ线机升为防止由此造成的Ｘ线管损坏，有些Ｘ线机的Ｘ线管装置内设有温度限制保护装置，以保护的Ｘ线管装置内设有温度限制保护装置，以保护Ｘ线管水或油循环冷却技术水或油循环冷却技术真空真空 油油Ø在在CT中使用油循中使用油循环环X线管线管Ø在心血管造影在心血管造影X线线机中使用水循环机中使用水循环X线球管线球管特殊Ｘ线管特殊Ｘ线管n n金属陶瓷大功率Ｘ线管n n三极Ｘ线管n n软Ｘ线管n nＣＴ用Ｘ线管金属陶瓷大功率Ｘ线管金属陶瓷大功率Ｘ线管玻璃球壳Ｘ线管缺点玻璃球壳Ｘ线管缺点　　　用硬质玻璃制成的Ｘ线管，随着Ｘ线管使用用硬质玻璃制成的Ｘ线管，随着Ｘ线管使用时间增长，由于灯丝蒸发和阳极靶面龟裂处钨蒸时间增长，由于灯丝蒸发和阳极靶面龟裂处钨蒸发，会使玻璃壳内壁附着一层金属钨的沉积物，发，会使玻璃壳内壁附着一层金属钨的沉积物，沉积层与阳极相连形成第二阳极，致使一部分高沉积层与阳极相连形成第二阳极，致使一部分高速运动电子轰击玻璃壳使其侵蚀，最终导致玻璃速运动电子轰击玻璃壳使其侵蚀，最终导致玻璃壳击穿，Ｘ线管损坏壳击穿，Ｘ线管损坏　　　金属陶瓷大功率Ｘ线管将玻璃壳改为由金属　　金属陶瓷大功率Ｘ线管将玻璃壳改为由金属和陶瓷组合而成。

金属部分位于Ｘ线管中间并接和陶瓷组合而成金属部分位于Ｘ线管中间并接地，以吸收二次电子，焦点处开有铍窗以使Ｘ线地，以吸收二次电子，焦点处开有铍窗以使Ｘ线通过金属靠近阴极一端嵌入陶瓷内，金属靠近通过金属靠近阴极一端嵌入陶瓷内，金属靠近阳极一端嵌入玻璃壳中玻璃与陶瓷部分起绝缘阳极一端嵌入玻璃壳中玻璃与陶瓷部分起绝缘作用．作用．　　　解决了普通Ｘ线管由于管壁击穿而损坏的问　　　解决了普通Ｘ线管由于管壁击穿而损坏的问题，可将灯丝加热到较高温度，以提高Ｘ线管的题，可将灯丝加热到较高温度，以提高Ｘ线管的负荷栅控Ｘ线管栅控Ｘ线管　　　栅控Ｘ线管是在普通Ｘ线管的阳极和阴极之　　　栅控Ｘ线管是在普通Ｘ线管的阳极和阴极之间加了一个控制栅极间加了一个控制栅极栅控栅控X线管的阴极结构线管的阴极结构栅控栅控X线管控制原理线管控制原理 当栅极对阴极加一个负电压（当栅极对阴极加一个负电压（-2~-5kV-2~-5kV）或）或负脉冲电压时，阴极发射的热电子完全飞不到阳负脉冲电压时，阴极发射的热电子完全飞不到阳极上，不产生Ｘ线负电压或负脉冲电压消失时，极上，不产生Ｘ线负电压或负脉冲电压消失时，产生Ｘ线。

由于脉冲电压信号无机械惯性延时，产生Ｘ线由于脉冲电压信号无机械惯性延时，控制灵敏，因此可实现快速连续Ｘ线摄影，摄影控制灵敏，因此可实现快速连续Ｘ线摄影，摄影频率可达频率可达200200帧帧/ /秒　　　栅控　　　栅控X X线管可制成没有实体栅极而有特殊形状线管可制成没有实体栅极而有特殊形状的聚焦杯负偏压较低时，一部分电子飞向阳极，的聚焦杯负偏压较低时，一部分电子飞向阳极，聚焦形成窄电子流，获得很小的焦点，即微焦点聚焦形成窄电子流，获得很小的焦点，即微焦点（可获得（可获得0.1*0.1mm0.1*0.1mm的微焦点）微焦点Ｘ线管的微焦点）微焦点Ｘ线管常用于放大Ｘ线摄影栅控常用于放大Ｘ线摄影栅控X X线管瞬时曝光时间临线管瞬时曝光时间临界值为界值为1ms1ms，灯丝发射特性差，不能产生大的管，灯丝发射特性差，不能产生大的管电流，不适用于大功率Ｘ线机，主要应用于Ｘ线电流，不适用于大功率Ｘ线机，主要应用于Ｘ线电影摄影、Ｘ线电视电影摄影、Ｘ线电视n n0.2mm焦点，腹部血管造影放大2倍；0.1mm焦点，手、足血管造影放大3倍软Ｘ线管软Ｘ线管　　　对乳房等软组织Ｘ　　　对乳房等软组织Ｘ线摄影时，普通Ｘ线管线摄影时，普通Ｘ线管得不到满意效果。

为提得不到满意效果为提高Ｘ线影像的对比度，高Ｘ线影像的对比度，须用大剂量软Ｘ线须用大剂量软Ｘ线　　　软组织摄影最适宜　　　软组织摄影最适宜波长为波长为0.06~0.09nm0.06~0.09nm，，软Ｘ线管可辐射出波长软Ｘ线管可辐射出波长为为0.063nm0.063nm和和0.07nm0.07nm的的特征Ｘ线摄影时主要特征Ｘ线摄影时主要利用钼靶辐射的特征Ｘ利用钼靶辐射的特征Ｘ线钼靶辐射Ｘ线波谱钼靶辐射Ｘ线波谱n n软Ｘ线管特点　　Ｘ线输出窗的固有过滤小（铍窗）；低管电压时能产生　　Ｘ线输出窗的固有过滤小（铍窗）；低管电压时能产生大管电流；焦点小大管电流；焦点小n n0.03mm钼片过滤　　 对对0.063nm0.063nm以下Ｘ线强烈选择吸收，吸收以下Ｘ线强烈选择吸收，吸收0.07nm0.07nm以上以上较软Ｘ线较软Ｘ线ＣＴ用Ｘ线管ＣＴ用Ｘ线管n n管电流100~600 mAn n管电压100~140 kVn n扫描时间0.5~7 S主要参数主要参数　　　通常ＣＴ扫描一层图像需数百　　　通常ＣＴ扫描一层图像需数百mASmAS，为了满，为了满足诊断需要，要连续数十层扫描，故ＣＴ用Ｘ线足诊断需要，要连续数十层扫描，故ＣＴ用Ｘ线管要有大的热容量。

所以ＣＴ管结构、靶面材料、管要有大的热容量所以ＣＴ管结构、靶面材料、灯丝热变形系数、旋转轴承的自由膨胀系数、高灯丝热变形系数、旋转轴承的自由膨胀系数、高温下的真空保持等，都要求有特殊的工艺措施才温下的真空保持等，都要求有特殊的工艺措施才能保证在上述严格条件下正常运转能保证在上述严格条件下正常运转　　　靶面采用新型复合靶结构，大体积石墨基以　　　靶面采用新型复合靶结构，大体积石墨基以增大热容量，外壳多为金属或陶瓷材料，配有油增大热容量，外壳多为金属或陶瓷材料，配有油循环系统以尽快散热循环系统以尽快散热l ll管电压管电压管电压(KV)(KV)(KV)l ll管电流管电流管电流( ( (mAmAmA) ) )l ll曝光时间曝光时间曝光时间(S)(S)(S)l ll热容量热容量热容量X射线射线阳极阳极阴极阴极灯丝灯丝变压器变压器高压高压变压器变压器管电压管电压管电流管电流X线管的参数线管的参数热容量 曝光时阳极靶面产生大量的热，同时伴随冷曝光时阳极靶面产生大量的热，同时伴随冷却，如果生热快，散热慢，则阳极将积累热量却，如果生热快，散热慢，则阳极将积累热量。

阳极积累的热量越多，冷却速度越大阳极积累的热量越多，冷却速度越大X X线管处于线管处于最大冷却率时，允许承受的最大热量称为热容量最大冷却率时，允许承受的最大热量称为热容量 热容量的单位除了焦耳（热容量的单位除了焦耳（J J）外，还使用热单）外，还使用热单位（位（heat unit, HUheat unit, HU）　　1J=1kV(1J=1kV(有效值有效值)*1mA ()*1mA (有效值有效值) *1s) *1s 1HU=1kV( 1HU=1kV(峰值峰值)*1mA ()*1mA (平均值平均值) *1s) *1s　单相全波整流情况下，换算关系：　单相全波整流情况下，换算关系：1HU=0.77J1HU=0.77J热容量热容量热容量热容量1 1功率功率功率功率热量热量热量热量热容量热容量热容量热容量散热率散热率散热率散热率热容量热容量热容量热容量2 2功率功率功率功率每次曝光每次曝光每次曝光每次曝光产生的热量产生的热量产生的热量产生的热量热容量热容量热容量热容量散热率散热率散热率散热率球管参数举例球管参数举例球管参数举例球管参数举例Ｘ线管真空度检验　冷高压试验－Ｘ线管灯丝不加热，两极间加高压　冷高压试验－Ｘ线管灯丝不加热，两极间加高压　如有辉光，且强度随管电压增加而增强，说明该　如有辉光，且强度随管电压增加而增强，说明该Ｘ线管的真空度不良；如在较低千伏试验时，管Ｘ线管的真空度不良；如在较低千伏试验时，管内就充满辉光，说明此管已严重含气，不能使用。

内就充满辉光，说明此管已严重含气，不能使用影响Ｘ线管寿命的因素n n灯丝　　　　灯丝电压升高　　　　灯丝电压升高5%5%，发射量增大，发射量增大50%50%，寿命减少，寿命减少一半；电压降低一半；电压降低5%5%，寿命延长一倍当灯丝截面积由，寿命延长一倍当灯丝截面积由于蒸发减少于蒸发减少10%10%，灯丝就有烧断可能灯丝就有烧断可能n n阳极　　　靶面被打得凹凸不平或局部融化均会造成输出量急　　　靶面被打得凹凸不平或局部融化均会造成输出量急剧下降，即报废超负荷使用会缩短Ｘ线管的寿命负剧下降，即报废超负荷使用会缩短Ｘ线管的寿命负荷为正常的荷为正常的110%110%时，Ｘ线管寿命只有时，Ｘ线管寿命只有60%60%，如果负荷，如果负荷只用到只用到80%80%，Ｘ线管寿命可能达到，Ｘ线管寿命可能达到300%300%图像质量图像质量uu受受受受X X线管的管电压影响，电压越高，线管的管电压影响，电压越高，线管的管电压影响，电压越高，线管的管电压影响，电压越高，X X射线能量射线能量射线能量射线能量越大，对比度越低；越大，对比度越低；越大，对比度越低；越大，对比度越低；uu受滤线栅影响，不加滤线栅，则对比度低；受滤线栅影响，不加滤线栅，则对比度低；受滤线栅影响，不加滤线栅，则对比度低；受滤线栅影响，不加滤线栅，则对比度低；uu受胶片盒里荧光物质厚度影响，越厚，则分辨率受胶片盒里荧光物质厚度影响，越厚，则分辨率受胶片盒里荧光物质厚度影响，越厚，则分辨率受胶片盒里荧光物质厚度影响，越厚，则分辨率越低；越低；越低；越低；uu病人移动，则（分辨率低）图像模糊；病人移动，则（分辨率低）图像模糊；病人移动，则（分辨率低）图像模糊；病人移动，则（分辨率低）图像模糊；uuX X射线焦点越大，则（分辨率低）图像越模糊。

射线焦点越大，则（分辨率低）图像越模糊射线焦点越大，则（分辨率低）图像越模糊射线焦点越大，则（分辨率低）图像越模糊三大权衡（三大权衡（trade-off））n nX X线管电压低，则对比度好，但病人吃线多；高，线管电压低，则对比度好，但病人吃线多；高，线管电压低，则对比度好，但病人吃线多；高，线管电压低，则对比度好，但病人吃线多；高，则对比度差，病人吃线少；则对比度差，病人吃线少；则对比度差，病人吃线少；则对比度差，病人吃线少；n n使用滤线栅，则去除散射，图像对比度高，但病人使用滤线栅，则去除散射，图像对比度高，但病人使用滤线栅，则去除散射，图像对比度高，但病人使用滤线栅，则去除散射，图像对比度高，但病人吃线多；不使用，则图像对比度差，病人吃线少；吃线多；不使用，则图像对比度差，病人吃线少；吃线多；不使用，则图像对比度差，病人吃线少；吃线多；不使用，则图像对比度差，病人吃线少；n n胶片盒中荧光物质越厚，则吸收的胶片盒中荧光物质越厚，则吸收的胶片盒中荧光物质越厚，则吸收的胶片盒中荧光物质越厚，则吸收的X X射线越多，需射线越多，需射线越多，需射线越多，需要的剂量越少，但对比度越差；越薄，则吸收的要的剂量越少，但对比度越差；越薄，则吸收的要的剂量越少，但对比度越差；越薄，则吸收的要的剂量越少，但对比度越差；越薄，则吸收的X X射线越少，需要的剂量多，但对比度好；射线越少，需要的剂量多，但对比度好；射线越少，需要的剂量多，但对比度好；射线越少，需要的剂量多，但对比度好；n n在允许的条件下，以降低剂量为优先。

在允许的条件下，以降低剂量为优先在允许的条件下，以降低剂量为优先在允许的条件下，以降低剂量为优先第三节第三节 高压发生器高压发生器n n高压变压器高压变压器n n灯丝变压器灯丝变压器n n高压整流器高压整流器n n高压电缆、高压插头及插座高压电缆、高压插头及插座n n高压交换闸高压交换闸高压发生器高压发生器高压发生器外形高压发生器外形高压发生器外形高压发生器外形高压发生器内部结构高压发生器内部结构高压发生器内部结构高压发生器内部结构高压变压器结构高压变压器结构高压变压器结构高压变压器结构灯丝变压器结构灯丝变压器结构灯丝变压器结构灯丝变压器结构高压整流器高压整流器 将高压变压器输出的交流高压变为直流高压的电子元件现代Ｘ线机的高压整流器都采用半导体整流器，应用最广泛的是高压硅堆由许多单晶硅做成的二极管用银丝串联而成它具有体积小、机械强度高、绝缘性好、寿命长、性能稳定等优点使用时要浸入油中，油温不超过70度高压电缆的构造高压电缆的构造高压电缆的构造高压电缆的构造高压电缆的插头、插座高压电缆的插头、插座高压交换闸高压交换闸　　　在大、中型诊断Ｘ线机中，多备有两个或两　在大、中型诊断Ｘ线机中，多备有两个或两个以上Ｘ线管，以一机多用。

多个Ｘ线管共用一个以上Ｘ线管，以一机多用多个Ｘ线管共用一个高压发生器，需高压交换闸切换个高压发生器，需高压交换闸切换　继电器式、电动机式　继电器式、电动机式第四节 　控制台　控制台必须满足Ｘ线管产生Ｘ线的下列基本要求n n可调管电流（调节灯丝加热电压）可调管电流（调节灯丝加热电压）n n可调管电压（控制Ｘ线质）可调管电压（控制Ｘ线质）n n可调曝光时间可调曝光时间X线管空间电荷补偿n n灯丝发射的部分热电子滞留于灯丝表面，称空间电荷随管电压增加，由于空间电荷管电流也增加，称为空间电荷效应 P81图n n为保证管电流的准确性，随着管电压增加，适当降低灯丝加热电压，使管电流保持不变，称X线管空间电荷补偿自动曝光控时　　　在Ｘ线通过被照物体后，以达到胶片上所需在Ｘ线通过被照物体后，以达到胶片上所需的感光剂量来决定曝光时间感光剂量满足后，的感光剂量来决定曝光时间感光剂量满足后，自动切断高压，结束曝光分光电和电离室自动自动切断高压，结束曝光分光电和电离室自动曝光控时曝光控时电离室自动曝光控时　　　电离室在两个金属板平行电极上加直流高压，电离室在两个金属板平行电极上加直流高压，中间为气体。

Ｘ线照射时，气体被电离，离子在中间为气体Ｘ线照射时，气体被电离，离子在强电场作用下形成电流，电流大小与Ｘ线辐射强强电场作用下形成电流，电流大小与Ｘ线辐射强度成正比当Ｘ线辐射强度大时，电离电流大，度成正比当Ｘ线辐射强度大时，电离电流大，曝光时间短；Ｘ线辐射强度小时，电离电流小，曝光时间短；Ｘ线辐射强度小时，电离电流小，曝光时间自动延长曝光时间自动延长旋转阳极启动、延时与保护　　　旋转阳极Ｘ线管的功率是基于阳极转速达到旋转阳极Ｘ线管的功率是基于阳极转速达到额定值时的功率如在未达到转速时曝光，将会额定值时的功率如在未达到转速时曝光，将会造成Ｘ线管的靶面融化损坏造成Ｘ线管的靶面融化损坏 (旋转速度检测电路旋转速度检测电路旋转速度检测电路旋转速度检测电路) )　　　中、大型Ｘ线机一般均配备旋转阳极刹车装　　　中、大型Ｘ线机一般均配备旋转阳极刹车装置，刹车装置一旦损坏，绝对不能启动Ｘ线机置，刹车装置一旦损坏，绝对不能启动Ｘ线机n n快速启动曝光前几秒内将转动惯量很大的转子系统由静止达到额定转速要求机械强度好，能承受大的角加速度大的启动电流n n延时装置在阳极达到额定转速后才送出曝光开始信号n n降压装置。

阳极达到额定转速后，在曝光期间将启动状态的高压切换为工作状态的低压，以适应阳极启动转矩大、运转转矩小n n制动装置减小阳极轴承磨损，延长寿命曝光结束后，阳极应在很短时间内停止转动 反向脉动直流电流，产生制动力矩，使旋转的阳极迅速停止Ｘ线管安全保护电路Ø 容量保护电路容量保护电路容量保护电路容量保护电路Ø 过电压保护电路过电压保护电路过电压保护电路过电压保护电路Ø 过电流保护电路过电流保护电路过电流保护电路过电流保护电路操作控制电路 为了实现各种要求的曝光功能，如透视、普为了实现各种要求的曝光功能，如透视、普为了实现各种要求的曝光功能，如透视、普为了实现各种要求的曝光功能，如透视、普通摄影、点片摄影、断层摄影等等，必须有一定通摄影、点片摄影、断层摄影等等，必须有一定通摄影、点片摄影、断层摄影等等，必须有一定通摄影、点片摄影、断层摄影等等，必须有一定的曝光顺序控制，这种电路就叫操作控制电路的曝光顺序控制，这种电路就叫操作控制电路的曝光顺序控制，这种电路就叫操作控制电路的曝光顺序控制，这种电路就叫操作控制电路 X X线机有一个曝光手闸，它的按钮有两档，第一档是线机有一个曝光手闸，它的按钮有两档，第一档是线机有一个曝光手闸，它的按钮有两档，第一档是线机有一个曝光手闸，它的按钮有两档，第一档是准备档按钮准备档按钮准备档按钮准备档按钮(Ready)(Ready)，第二档是曝光档按钮，第二档是曝光档按钮，第二档是曝光档按钮，第二档是曝光档按钮(Radiography)(Radiography)。

病人摆病人摆好位好位调节曝光参数调节曝光参数KV、、mA、、S开始按曝光按钮开始按曝光按钮第一档第一档(Ready)灯丝加热电路工作灯丝加热电路工作旋转阳极启动电路工作旋转阳极启动电路工作操作面板上操作面板上Ready灯亮灯亮灯丝加热到设定值灯丝加热到设定值旋转阳极转速到一定值旋转阳极转速到一定值按曝光按钮第二按曝光按钮第二档档(Radiography)球管上加上高压球管上加上高压计时电路工作计时电路工作计时器到设计时器到设定时间值定时间值切断高压回路切断高压回路曝光结束曝光结束松开手闸松开手闸灯丝加热停止工作灯丝加热停止工作旋转阳极减速停止旋转阳极减速停止一次曝光一次曝光完成完成简单的曝光过程控制单钮自动曝光过程控制病人摆病人摆好位好位调节曝光调节曝光参数参数KV开始按曝光按钮开始按曝光按钮第一档第一档(Ready)灯丝加热电路工作灯丝加热电路工作旋转阳极启动电路工作旋转阳极启动电路工作操作面板上操作面板上Ready灯亮灯亮灯丝加热到设定值灯丝加热到设定值旋转阳极转速到一定值旋转阳极转速到一定值按曝光按钮第二按曝光按钮第二档档(Radiography)球管上加上高压球管上加上高压电离室工作，记电离室工作，记录录X射线的剂量射线的剂量电离室记录的剂电离室记录的剂量到达一定值量到达一定值切断高压回路切断高压回路曝光结束曝光结束松开手闸松开手闸灯丝加热停止工作灯丝加热停止工作旋转阳极减速停止旋转阳极减速停止一次曝光一次曝光完成完成根据球管容量根据球管容量计算出最大计算出最大mA其他控制电路Ø球管油温检测电路Ø相位检测电路(工频机)Ø曝光方式控制电路Ø球管选择电路Ø透视摄影切换电路ØKV补偿电路Ø空间电荷补偿电路ØmA补偿电路ØKV调节电路ØmA调节电路ØS选择电路ØKV测量电路ØmA测量电路ØmAS测量电路Ø参数显示电路ØIBS自动亮度控制电路Ø电源电压检测和调整。