X线管（课堂PPT）

1、121、X线管的作用线管的作用和分类2、固定阳极球管的结构、特点和功能3、旋转阳极球管的结构、特点和功能旋转阳极球管的结构、特点和功能4、衡量X线管的主要参数：功率、焦点5、大功率大功率X线管的实现线管的实现6、特殊、特殊X线管的结构特点和应用线管的结构特点和应用7、X线管的基本特性8、X线强度的空间分布特点和实际运用线强度的空间分布特点和实际运用9、瞬时负载曲线、瞬时负载曲线10、热容量的一般表示方式：HU11、X线管的检验和使用3l产生并输出产生并输出X射线射线lX线机的心脏4l诊断用X线管：透视、摄影焦点小，功率大、散热器散热l治疗用X线管：浅表治疗、深层治疗大焦点、长时间曝光、风冷水冷

2、或油冷5（一）构造和作用（一）构造和作用 由阳极、阴极和玻璃壳组成61、阳极由阳极头、阳极罩、阳极柄组成作用：产生X线、散热、吸收二次电子和散射线2、阴极由灯丝、阴极头、阴极套、玻璃芯柱组成作用：发射电子、对电子聚焦3、玻璃壳作用：支撑阴阳两极、保持管内真空度71、实际焦点：电子轰击在靶面上的面积2、有效焦点有效焦点：实际焦点在X线投照方向线投照方向上的投影3、标称（有效）焦点标称（有效）焦点： X线投照方向 X线管轴 时的有效焦点8（1）X线投照方向 X线管轴垂直 时，靶面与X线投照方向的夹角Q称为阳极倾角阳极倾角/靶角靶角。（2）有效焦点S有、实际焦点S实和阳极倾角Q的关系： a、S有=S

3、实sin Q b、S有一定时，Q越小， S实越大，热容量P越大 c、为减少几何模糊，要求S有尽量小（3）（标称）有效焦点一般用 容许长 容许宽 标注9（标称）有效焦点的容许值变化范（标称）有效焦点的容许值变化范围围标称（标称（mm）容许宽（容许宽（mm）容许长（容许长（mm）0.60.60.90.91.30.80.81.21.11.61.01.01.41.31.81.21.21.71.72.4104、有效焦点同成像质量的关系、有效焦点同成像质量的关系 *有效焦点越小，图像清晰度越高有效焦点越小，图像清晰度越高115、X线辐射强度分布线辐射强度分布对成像质量的影响对成像质量的影响（1）医学诊断用

4、X线管的焦点一般是双峰分布 （2）高斯分布影像分辨率最高 （理想情况）（理想情况）（实际情况）（实际情况）12 投影方位愈靠近阳极靠近阳极，Q角愈小小，有效焦点愈小小； 愈靠近阴极靠近阴极，Q角愈大大，有效焦点愈大大。（2）若投影方向偏离管轴线管轴线和电子入射方向电子入射方向组成的平面，有效焦点的形状还会出现失真，故应使 X线中心线对准线中心线对准影像中心影像中心即保持实际焦点中心、实际焦点中心、X线输出窗中心、投影中心线输出窗中心、投影中心 三点一线三点一线（1）焦点尺寸同投影方向有关）焦点尺寸同投影方向有关 由于X线呈锥形辐射，故13有效焦点的尺寸同kV和mA有关： kV增大，增大， S有

5、有稍小（稍小（克服电子斥力） mA增大，增大， S有有明显增大（明显增大（增加热电子）焦点增涨焦点增涨： kV一定，mA增大， S有明显增加（低压时较明显）14151、特点： 偏阴极、阳极靶面高速旋转2、优点：、优点： 功率大、焦点小功率大、焦点小161、组成：阳极阳极、（偏）阴极和玻璃壳2、阳极阳极：靶面靶面、转子、轴承和定子3、镶在钼基或石墨基上的铼钨合金靶铼钨合金靶：（1）晶粒细，抗热胀性好，再结晶温度高，不易龟裂（2）X线辐射率下降较慢（3）热容量大大提高 取代纯钨靶取代纯钨靶17l启动原理启动原理：类似单相异步（鼠笼式）电动机l转子转速转子转速：n=120f/p f ，n l功率功率

6、：P=K（nd ）1/2 n ，P （中频机中频机）l阳极制动阳极制动：减少空转磨损 高速管避开临界转速 低速管通过静转时间反映轴承磨损度l轴承：耐热合金钢制成，耐高温 l轴承的润滑：固体润滑材料，二硫化钼、银、铅l需配有启动启动、延时延时、降压降压、制动制动、保护保护电路4、旋转阳极X线管各要素18 1、固定阳极X线管：热传导 2、旋转阳极X线管：热辐射 黑化转子表面，增大热辐射 曝光间隔较长，保证热辐射19 共性共性：l靶面直径大（120mm） d P l转速高 n P l靶角小（914） S有有一定时，一定时，Q ， S实实 ，P l与热交换器配合使用 油冷油冷 用于大负载短时间曝光用于

7、大负载短时间曝光201、金属外壳代替玻璃外壳：加大强度加大强度2、陶瓷电极支座：提高绝缘性能提高绝缘性能3、液态金属代替轴承：增加热传导，提高冷却能力增加热传导，提高冷却能力4、热容量达5.2MHU以上，且能在1秒内快速启动 用于连续摄影、断层摄影、电影摄影等用于连续摄影、断层摄影、电影摄影等211、特点：功率极大，阳极在短时间内将积聚巨大的热量2、解决：靶面：大直径、厚钼基或石墨基、小靶角 轴承及润滑剂：提出了更高的要求，并外加散热系统。 3、飞焦点： 加入偏转磁场，电子轰击靶面位置动态可控22 双轴承设计： 提高旋转阳极的转速及牢固程度，球管的寿命和散热速度大大提高，热容量提高。 23 采

8、用单极设计：阴极接负高压，而阳极和球管的金属外壳接地大大提高球管的寿命和散热速度，提高热容量。24又称Straton球管，由SIMENS公司发明25 阳极和阴极固定在旋转轴上，直接浸泡在绝缘油中； 球管工作时，马达带动整个球管旋转；阳极直接背靠在管壁上，故极易散热；冷却油通过进出循环将热量直接带走 。26目的目的：使电子束打到阳极适当的位置，轰击靶面而产生X线，形成飞焦点飞焦点。原理原理：由于采用先进的电磁控制系统进行X线聚焦，即在偏转线圈上加上一定的控制信号，达到改变焦点位置的目的，实现飞焦点飞焦点。 作用作用：高速电子均匀轰击阳极靶面，有效焦点面增大，球管功率得到大幅提升。27（1）阳极直

9、接冷却，且冷却效率极高（5 MHU/min），阳极上不再有热积累。（2）阳极热容量近于零（0兆球管），即使在最大负荷条件下，球管也可即时冷却。可行快速不间断曝光。可行快速不间断曝光。（3）阳极和内置球管组件要比常规球管小得多，球管寿命大大延长，成本降低。 281、结构、结构 阳极与阴极之间再加一个控制栅极 通过脉冲控制栅极上负电位或负脉冲电压的通断，控制X线的快速导通与截止。2、应用、应用 由于脉冲电源无机械运动的惯性，因此三极X线管能实现快速断续实现快速断续X线摄影线摄影。 通过调节栅极负偏压，可以控制电子聚焦面积，得到微焦点，实现放大摄影放大摄影。（一）三极（一）三极X线管线管29（1）灯

10、丝发射特性）灯丝发射特性 栅极负电位阻碍电子流运动，三极X线管的灯丝发射特性差灯丝发射特性差。 为获得相同的管电流，三极X线管需要更大更大的灯丝加热电流的灯丝加热电流。 为获得更大的管电流，将灯丝与阴极头绝缘，并在阴极头上加负电位，阴极头成为聚焦栅极聚焦栅极。 为改善灯丝发射特性，阴极装有两组灯丝两组灯丝，同时发射，焦点近似高斯分布。30管电压增大，控制栅极截止电压需相应增加栅极电压栅极电压（kV）31 在栅极和阴极之间加一矩形负脉冲电压，可实现瞬时曝光。 4、三极、三极X线管的局限性线管的局限性 管电流小，不适用于大功率X线机321、应具备的条件 （1）放射窗固有滤过小，以减少软线吸收。（2

11、）能以较低管电压产生较大管电流，以实现短时间曝光。（3）焦点要小，以减少几何模糊度。 332、结构特点、结构特点（1）铍窗铍窗 （Z=4 滤过吸收小滤过吸收小）（2）钼靶钼靶（产生长波软线多产生长波软线多）（3）短极距短极距（弥补灯丝发射特性弥补灯丝发射特性）3、应用 用于软组织摄影软组织摄影，主要是乳腺摄影 皮肤吸收剂量大341、结构参数 靶角Q、有效焦点S有、外形尺寸、重量、管壁滤过当量、转速n、灯丝温度T2、电参数 灯丝加热电压和电流（Vf/If）、最大管电压（Va）、管电流（Ia）、最长曝光时间（s）、最大允许功率P、代表容量353、在调整和使用X线管时，特别要注意：（1）最大管电压（

12、峰值最大管电压（峰值 kV） 避免高压击穿（2）最大管电流（平均值最大管电流（平均值 mA） 管电压和曝光时间一定（3）最长曝光时间（最长曝光时间（s） 管电压和管电流一定361、阳极特性曲线阳极特性曲线 If一定时，Va与Ia的关系曲线空间电荷效应：空间电荷效应： 灯丝后端滞留电子（灯丝后端滞留电子（电子云电子云），跟随），跟随管电压升高而陆续飞向阳极，形成曲线比管电压升高而陆续飞向阳极，形成曲线比例区和饱和区。例区和饱和区。372、灯丝发射特性曲线灯丝发射特性曲线 Va 一定时， Ia与If 的关系曲线383、灯丝加热特性 Vf同If的关系曲线 一般成正比关系391、薄靶周围X线的空间分布

13、 （1）薄靶 （a）X线的产生限于靶面 （b）电子直接透过而不偏转 “穿透式穿透式”靶靶40（2）薄靶薄靶X线强度的空间分布线强度的空间分布 随着Va的升高，X线集中向电子运动方向辐射。41（1）厚靶 （a）X线的产生不局限于靶面 （b）入射高速电子全部被阻止 “反射式反射式”靶靶42（2）厚靶）厚靶X线强度分布特点线强度分布特点 厚靶X线管近阳极端的X线强度弱，近阴极端的X线强度强。 -阳极效应阳极效应43（3）厚靶X线强度的空间分布44（4）厚靶强度分布曲线在投照上的应用厚靶强度分布曲线在投照上的应用（a）将阳极效应同体层厚度相对应 ：腰椎上部体层薄，近阳极；腰椎下部体：腰椎上部体层薄，近

14、阳极；腰椎下部体层厚，近阴极层厚，近阴极到射到射X线等强度线等强度胶片浓度均匀胶片浓度均匀（b）焦片距较大时阳极效应不明显 照射野边缘近阴极，强度大；边缘衰减快照射野边缘近阴极，强度大；边缘衰减快阳极效应阳极效应被抵消被抵消（c）焦片距相同时小照射野受阳极效应的影响小 照射野越小，射线到片距离越接近，阳极效应越不明显照射野越小，射线到片距离越接近，阳极效应越不明显（d）尽量利用中心线附近X线束来摄片 利用强度最大线曝光，提高利用强度最大线曝光，提高X线利用率线利用率451、负载的分类、负载的分类（1）瞬时负载负载（数毫秒-数秒 ） 单次摄影、单组连续摄影等 由靶面熔点靶面熔点决定 功率功率/容

15、量容量/瞬时负载曲线（2）连续负载（10秒以上） 透视、点片摄影等 由阳极某处温升极限阳极某处温升极限决定 热容量热容量/直接标明连续使用的最大功率46 P=IU/1000 其中P：功率/容量 kW U：管电压有效值有效值 kV I： 管电流有效值有效值 mA *：对应阳极某薄弱部分的温升：对应阳极某薄弱部分的温升极限，阳极整体所积累的全部热能极限，阳极整体所积累的全部热能47（1）代表容量：某X线管在一定整流方式和曝光时间条件下的最大容量。固定阳极：单相全波整流、1s旋转阳极：三相六管全波整流、0.1s（2）代表容量不是固定值，它与焦点尺寸、整流方式、曝光时间、阳极转速、Q、焦点面直径等有关

16、。48（1）表示某焦点在某种整流方式下，对应一定的管电压（峰值）管电压（峰值）时，允许的最大管最大管电流（平均值）电流（平均值）与曝光时间之间的关系曲线。一般取极限值的一般取极限值的85%90%。（2）实际操作要增加一个低kV、小mA的预热过程。49瞬时负载曲线（大焦点）瞬时负载曲线（大焦点）501、热容量的计算、热容量的计算（1）连续负载：作用时间在数秒以上（2）生热过程：在连续负载作用下，扩散到阳极各部分的温度将不断上升的过程 冷却过程：通过热传导和热辐射方式使热量不断散失的过程（3）连续负载允许的最大热容量： ：单相全波整流/高压电缆少于6米/1kV（峰值）/1mA（平均值）/1s时，阳极所产生的热量。 即：即：1HU=1kV1mA1s51* 不允许球管长期工作在极限条件下不允许球管长期工作在极限条件下500HU/s425HU/s340HU/s52最大热容量大大增加、最大冷却速率下降531、外观检验、外观检验 管壁 阴极 阳极 管内2、冷高压试验、冷高压试验 在灯丝不加热的情况下，加高压于X线管两极以检查其真空度。 如真空不良，会出现电离辉