第二章X线机基本装置

诊断用X线机X线发生装置外围装置X线管装置高压发生装置控制装置机械辅助装置影像装置记录装置X线机的组成及各组成部分的作用固定阳极X线管旋转阳极X线管阳极阴极玻璃壳→阳极头阳极柄阳极罩阴极灯丝聚焦槽第二章X线机

基本装置内科教研室贺洋洋教学目标了解：特殊X线管的特点和用途熟悉：

X线管的规格和特点

各机械辅助装置的作用和基本结构X线电视系统的基本结构、影像转换过程和自动亮度控制原理掌握：

固定阳极和旋转阳极X线管的结构及各部分的作用

各高压部件的基本结构和作用接触器、继电器、控制开关的工作特点和用途第一节X线管装置X线管的焦点4

1、实际焦点：阴极电子在阳极靶面上的实际轰击面积,又叫线焦点。实际焦点的形状由灯丝的形状决定，通常为长方形；大小取决于聚焦槽的形状、宽度及灯丝位于槽中的深度。实际焦点越大，X线管的瞬时负载功率越大。实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影称为X线管的标称有效焦点或有效焦点的标称值。有效焦点=实际焦点×sinθ固定阳极X线管阳极倾角为70～2002、有效焦点：实际焦点在X线各个投照方向上的投影第一节X线管装置IEC规定，有效焦点的标称值为一无量纲的数值，其值是有效焦点或实际焦点的宽度。如1.0，1.2，但目前，有效焦点的标注方法仍用习惯标注法，如：2.0mm×2.0mm、1.0mm×1.0mm或0.3mm×0.3mm等

3、焦点的方位性：投影方位愈靠近阳极，有效焦点尺寸愈小；愈靠近阴极，有效焦点尺寸愈大第一节X线管装置7

实际摄影中，应注意保持实际焦点中心、X线输出中心、投影中心三点一线，即：X线中心线对准摄影部位中心。第一节X线管装置

4、焦点增涨：管电流增大时，由于电子数量增多，电子之间斥力增大，使焦点尺寸出现增大的现象第一节X线管装置综上所述，有效焦点的大小与实际焦点、投照方位、管电流和管电压的大小有关。有效焦点越小成像质量越高第一节X线管装置焦点与功率的关系：实际焦点越大，瞬时负载功率越大焦点与成像质量的关系：有效焦点越小，成像越清楚第一节X线管装置旋转阳极X线管旋转阳极X线管较好的解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾。旋转阳极X线管的最大优点：瞬时负载功率大、焦点小。功率多为20～50kW，高者可达150kW

有效焦点多为1～2mm

微焦点可达0.05～0.3mm第一节X线管装置旋转阳极X线管由于阳极是一个可以高速旋转的圆盘(实际焦点很大，有效焦点可以很小），所以具有瞬时功率大、焦点小的优点。结构：阳极、阴极、玻璃管壳旋转阳极X线管的阳极主要由靶面、转子、转轴、轴承套座、玻璃圈等组成阳极

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第一节X线管装置1、靶盘与靶面：

靶盘单凸状圆盘，中心固定在转轴上，转轴一端与转子相连，要求有良好运动平衡性；靶面倾角6－15之间，铼钨合金做靶面，钼或石墨做靶基。2、转子：无氧铜制成，为提高热辐射能力，表面黑化。

阳极转速低速时2700r/min(50Hz)，高速时8500r/min(150Hz)。阳极转速越高，X线管功率越大，但是，提高转速需考虑转子的运动平衡、轴承的承能力。旋转阳极X线管工作时，必须在转速达到预定值时（启动时间约0.8~1.2s），才能加管电压产生X线，否则会造成靶面溶化损坏。因此，都设有旋转阳极启动延时保护电路。曝光结束后，为防磨损和共振（共振的临界转速5000～7000r/min）需制动装置快速停转。第一节X线管装置3、轴承及其润滑

由耐热合金钢制成，润滑剂多采用二硫化钼、银、铅等固体材料。特殊X线管1、金属陶瓷X线管：结构上阴极、阳极与普通旋转阳极X线管一样，只是玻璃管壳改为由金属和陶瓷组合而成。金属部分是管壳主体，仅在高压接入部分用陶瓷与管壳绝缘。消除了钨沉积层的影响，延长X线管寿命。18

第一节X线管装置SOMATOMSensation646secfor350mm64x0.6mm(2x32)Resolution0.4mmRotation0.37sec120kV/150mAs2、三极X线管：三极X线管在普通X线管的阳极与阴极之间加了一个控制栅极，可以阻止阴极灯丝发射的电子，即可控制X线的产生，也称栅控X线管。用于快速连续X线摄影。第一节X线管装置3、软X线管：用于软X线摄影①铍窗（Z=4，滤过吸收小）②钼靶（产生长波软线多）③短极距（弥补灯丝发射特性，10～13mm）第一节X线管装置第一节X线管装置X线管的规格与特性（一）构造参数：由X线管的结构所决定的非电性能方面的参数（二）电参数：指X线管电性能方面的规格数据。

1、最高管电压：允许加在X线管两极的最高电压的峰值，单位千伏(kVp)。超过此值，会导致管壁放电，击穿损坏

2、最大管电流：在管电压和曝光时间一定的情况下，X线管内允许通过的最大电流平均值，单位毫安(mA)。超过此值，将导致X线管靶面过热损坏缩短X线管灯丝寿命，造成X线管损坏。

第一节X线管装置

3、最长曝光时间：在管电压和管电流一定的情况下，X线管一次曝光所允许的最长时间，单位秒(s)。超过此值，X线管阳极将因累积热量过多、温度过高导致靶面损坏。4、X线管的容量：又称负荷量，X线管在安全使用条件下，单次或连续曝光而无任何损坏时所能承受的最大负荷量。①容量计算：P=UI/1000(kW)P：X线管的负载功率U：管电压的有效值I：管电流的有效值整流方式不同，U、I的有效值不同。容量与曝光时间有关，曝光时间增长，由于热量累积，容量将相应减小固定阳极X线管的代表容量：指在单相全波整流电路中，曝光时间1秒时所能承受的最大负荷旋转阳极X线管的代表容量：指在三相全波整流电路中，曝光时间0.1秒时所能承受的最大负荷。X管型号：XD51-20·40/125XD：国产诊断用X线管；

51：旋转阳极(≥50)，固定阳极(<50)；

20·40：小焦点代表容量20kW，大焦点代表容量40kW;

125：最高工作管电压125kV。代表容量/标称功率/额定容量：一定整流方式和一定曝光时间下X线管的最大负荷量。③瞬时负荷的容量表示法：曝光时间为数毫秒到数秒的单次摄影或透视称为瞬时负荷。24

④连续负荷的容量表示方法：曝光时间为10秒以上的透视或间隔时间很短的连续摄影称为连续负荷。分为限定连续使用时的最大功率和限定管电压、管电流两种标注方法。5生热和冷却特性曲线①X线管的热容量：X线管处于最大冷却速率时，允许承受的最大热量称为热容量，单位HU或焦耳(J)。冷却速率：单位时间内，阳极靶面传导给其他介质的热量，又称散热速率。第一节X线管装置②生热与冷却特性曲线生热特性曲线：表示X线管在负荷时，热量增加的速率与曝光时间的关系。可确定X线管在不同热量增加的速率下，可连续与断续工作的时间。冷却特性曲线：表示曝光结束后，阳极热量散发与冷却时间的关系。可确定X线管的最短休息时间。

第一节X线管装置（三）X线管的特性：1、阳极特性曲线：X线管灯丝加热电流在一定值下，管电压(Ua)与管电流(Ia)的关系曲线。空间电荷：灯丝后端发射出来的电子由于电子之间相互排斥和灯丝的屏蔽作用，在管电压较低时会滞留在灯丝后方的空间，形成空间电荷。空间电荷只能随着管电压的升高逐渐飞向阳极。①O-A1段：线性比例区，由于空间电荷的影响，管电流随着管电压的升高而增大②A1-B1段，饱和区，管电流与管电压基本无关，只随灯丝加热电流的增大而增大为了实现管电压和管电流的分开调节，X线管在曝光产生X线时，应使灯丝工作于饱和区，并加空间电荷补偿装置空间电荷补偿原理：当管电压升高时，适当减小灯丝加热电流，以使管电流值不随管电压的变化而变化，反之，当管电压降低时，适当增加灯丝加热电流。2、灯丝发射特性曲线：在一定管电压下，管电流(Ia)与灯丝加热电流(If)的关系。X线管管套

X线管管套是封装X线管的特殊容器，两者合称X线管装置、X线管组件或X线管头，具有防电击、防散射、油浸式等特点。1、固定阳极X线管管套变压器油：高压绝缘和散热膨胀器：防止变压器油油压升高放射窗：X线射出窗，内凹减少油层厚度增大X线输出量32

第一节X线管装置2、旋转阳极X线管管套：在阳极端内侧设置旋转阳极启动电机定子绕组，其引线接线柱固定在阳极端内层封盖上33

3、组合机头：是将X线管、灯丝变压器以及高压变压器等共同组装在一个充满变压器油的密封容器中，称为组合机头。34

课堂小结1、旋转阳极X线管的阳极结构：（）A、阳极头、转子B、阳极头、阳极柄C、靶面、钼杆、转子D、阳极帽、转子、钼杆2、关于实际焦点与有效焦点，下列说法不正确的是（）A、实际焦点指灯丝发射电子聚焦后轰击在阳极靶面上的积B、实际焦点一定的情况下，减小靶角可以减小有效焦点C、有效焦点指实际焦点在X线管长轴方向的投影D、有效焦点越小得到的影像越清晰3、大功率X线管中，管壳采用陶瓷或金属，其目的是：（）A、采用金属或陶瓷制成，易于安装，无需管套B、坚固结构，防止震动C、防止电子轰击致钨沉积和被击穿D、吸收散射线4、对灯丝发射特性曲线的解释，正确的是（）A、一定管电流时，灯丝加热电流与电源电压的关系B、不同管电流下，灯丝加热电流与管电压的关系C、不同灯丝加热电流下，管电流与管电压的关系D、管电压一定时，管电流与灯丝加热电流的关系第二节高压发生装置高压发生器37

高压发生装置由高压变压器、X线管灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸、高压插头和插座等高压元器件构成变压器方程：U=kfNA第二节高压发生装置38

第二节高压发生装置高压发生装置作用：

(1)把自耦变压器输入的交流电升高数百倍，再经整流，为X线管提供产生X线所需的直流高压(kV)

(2)把X线管灯丝初级电路输入的交流电压降低，为X线管灯丝提供加热电压

(3)如配有两只以上X线管，还要完成kV和灯丝加热电压的切换。第二节高压发生装置高压变压器一、特点：（1）高压变压器次级中心点接地：采用两个次级绕组同相串联，中心点接地的方式。（2）变压比小：次级输出的交流电压很高：诊断X线机kV为30～150kV，治疗X线机kV可达200～300kV或更高。（3）设计容量小于最高输出容量（4）体积小、重量轻：第二节高压发生装置二、构造1.铁心：给磁通提供回路，闭合式导磁体,交叉叠片减少磁阻。2.初级绕组：匝数少、电压低、电流大，电阻小。3.次级绕组匝数多、电压高、电流小，电阻大41

第二节高压发生装置

2．初级绕组匝数较少，电压一般在500V以下，中型以上诊断用X线机摄影可达上百安培。初级绕组的直流电阻一般在1欧姆以下。3．次级绕组它通过的一般在1000mA以下。次级绕组总匝数在数万到数十万匝之间，输出的交流电压很高，诊断X线机高压变压器都采用两个次级绕组同相串联，次级中心点接地的方式，这样可使高压变压器的绝缘要求降低一半。4.中心点接地①可获得与大地相同的零电位，可使高压变压器的绝缘要求降低一半，构成高压变压器的各种材料的耐压要求降低一半．②由于次级中心点电位为零，可以把mA表串接在次级中心点处，安装在控制台上43

第二节高压发生装置

(一)结构

1.铁心涂漆硅钢片交错叠片

2.初级绕组电流小、线径细、1000匝左右。

3.次级绕组电流大、线径粗、数十匝左右。

(二)特点

1.次级绕组电位很高

2.变压比大

3.次级电流较大灯丝变压器45

第二节高压发生装置高压整流器46

早期X线机采用高压真空整流管47

现代X线机采用半导体整流器第二节高压发生装置优点：体积小、机械强度高、绝缘性能好、寿命长、性能稳定、正向压降小、使用时无须灯丝加热。48

高压硅堆的结构

由许多单晶硅做成的二极管以银丝串联而成，外壳一般采用环氧树脂。第二节高压发生装置第二节高压发生装置高压电缆、高压插头与插座49

(一)高压电缆1．导电芯线：除传送X线管的kV外，阴极侧电缆还传送X线管灯丝加热电流。2．高压绝缘层：它的主要作用是使芯线的高电压与地之间绝缘3．半导体层：使接触不良处不能形成高压静电场，从而防止了高压静电场引起的不良影响。4．金属屏蔽层：一旦高压电缆击穿，导电芯线的高压便与金属屏蔽层短路，而金属屏蔽层通过固定环接地，从而保护操作者和病人的安全。5．保护层：加强对高压电缆的机械保护，减少外部损伤，并能防止有害气体、油污和紫外线对高压电缆的危害。内半导体层：它的作用是使芯线与高压绝缘层间的静电场分布均匀。因为三条芯线不同轴，故电场分布不均匀，在凸起的地方，单位面积电荷密度增大，容易引起电缆击穿；借助内半导体层，51

(二)高压插头与插座52

第二节高压发生装置53

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高压交换闸性能如下：

①电介质强度高②燃烧点高：要求150℃～160℃③闪燃点高：要求135℃～150℃④导热系数高⑤化学性能稳定⑥粘度低变压器油

⑦凝固点低：-15℃～-45℃⑧比重：15.5℃时为0.895g/cm3⑨颜色：浅黄、暗红或水白，透明无悬浮物。变压器油在工作过程中，由于受到电场、光线、高温、水分、杂质(铜屑、铁屑、铅屑)等影响，其性能会逐渐变劣，使电介质强度下降，我们称这种为变压器油老化。第二节高压发生装置第三节控制装置X线机的控制装置包括：自藕变压器、谐振式磁饱和稳压器、空间电荷抵偿器、接触器与继电器、控制开关、常用仪表本章主要介绍各种低压部件的功能、结构及原理第三节控制装置控制台第三节控制装置第三节控制装置第三节控制装置接触器与继电器第三节控制装置1.交流接触器：原理：线圈通电后，铁芯磁化，铁芯吸引衔铁结构：电磁铁、触电和灭弧装置接触器与继电器工作原理相同，接触器一般应用于大功率电路，电流在5A以上，继电器工作在小功率电路，电流在5A一下电磁铁由铁芯、线圈和衔铁组成第三节控制装置触点：接通或断开所控电路按动作分类：动触点和静触点按工作状态分类：常开触点、常闭触点；结构形式：桥式、指式；按通过电流分类：主触点、副触点。灭弧装置:20A以上2.继电器：作用：传递、转换信号的主要控制原件分类：电磁式继电器、中间继电器、时间继电器、高灵敏度继电器、极化继电器、干簧继电器第三节控制装置交流接触器主要用于X线机的大电流电路中，如电源电路，高压初级电路、控制电路等电磁式继电器中间继电器时间继电器高灵敏继电器极化继电器第三节控制装置干簧继电器第三节控制装置常用控制开关1.按钮开关2.手开关3.脚开关第三节控制装置4.微动开关5.转换开关与刷形开关6.琴键开关7.轻触式开关8.薄膜开关9.遥控器第三节控制装置常用仪表第三节控制装置第三节控制装置第三节控制装置第三节控制装置第四节透视用影像装置荧光屏及其透视装置87

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目前，荧光屏已经被X-TV广泛代替X线电视系统X-TV式透视有一下有点：图像亮度高、医师和患者的受照剂量小、图像清晰、图像可远距离传送及保存、可获得数字成像。第四节透视用影像装置组成机构工作原理第四节透视用影像装置结构成像原理管头支持装置普通摄影用X线管支持装置分落地式、附着式、悬吊式三大类（一）落地式立柱是支架的主体，为方筒形、钢板结构，顶端设滑轮。以支持轨道形式的不同又有天地轨和双地轨两种形式第五节机械辅助装置第五节机械辅助装置（二）附着式

立柱由附着在摄影床侧面的轨道或转轴支持，所以较落地式更为紧凑，安装维修也方便。

1．轨道附着式

2．转轴附着式（三）悬吊式第五节机械辅助装置锁止器X线管组件及其支持装置的各种活动为操作者提供了使用的灵活性。但在X线管到达预定位置后必须使其固定下来，才能进行曝光。完成对支架各部进行固定的装置称为锁止器。常用的锁止器有旋钮式、电磁式和弹力式。第五节机械辅助装置第五节机械辅助装置立柱控制盒：电磁或弹力锁止器的控制开关集中到一起，形成了立柱控制盒,这方便了操作。控制盒上同时设有X线管的倾销角度指示、X线中心线光束指示等功能。角度指示器的外形如图所示。第五节机械辅助装置滤线器（一）功能

在较高千伏X线摄影中肢体接受照射时会产生散射线，呈随机方向辐射。滤线栅即用于滤除散射线，提高照片对比度（二）结构

滤线栅外观为一厚4～8mm的平板。其内部结构为许多薄铅条向焦排列。相邻两铅条间用易被X线穿透的物质填充定位，并黏合到一起。填充物可以是木、纸或铝片等。板芯完成后在上下两面用薄铝板封装，形成滤线栅板。从栅板断面上看，所有铅条的排列都会聚到一点。从整个栅板看则有一条会聚线。第五节机械辅助装置（三）规格

1．焦距（f0）指栅板铅条会聚线到栅板的垂直距离。常用的栅板焦距有100mm、180mm等。该指标表明栅板的使用距离，应选用f0与所使用焦点－介质距离相符的滤线栅板。

2．栅比（R）指铅条高度与间隙之比,如图。常用栅板栅比有8:1、12:1等。该规格表明滤线栅的滤线性