线管的基本知识

线管的根本学问线管的根本学问X线球管的根本学问第一节固定阳极X线管一、构造固定阳极X线管是诊断用X线管中最简洁的一种，如图3-1所示，其构造主要由阳极、阴极和玻璃壳三局部组成。〔一〕阳极阳极的主要作用是阻挡高速运动的电子流而产生X出去；其次是吸取二次电子和散乱射线。固定阳极X线管的阳极构造由阳极头、阳极帽、玻璃圈和阳极柄四局部组成。固定阳极X线管的阳极构造X〔曝光。但由于曝光时，只有不到1%XX线强度与靶面材料的原子序数成正比，所以X线管的靶面材料一般都选用钨，故称为钨靶。钨的特点是熔点高℃，蒸发率低，原子序数大，又有肯定的机械强度。但钨的导热率小，受电子1.5～3mm的钨靶面用真空熔焊的方法焊接到导热率较大的无氧铜制成的阳极体上。这样制成的阳极头不但辐射X线的效率高，而且具有良好的散热性能。固定阳极X上所承受的最大功率是肯定的，所以固定阳极X线管的功率是有限的。XX线管在此圆口处加上了一层金属铍片，以吸取软X线，降低病人皮肤剂量。次电子。二次电子有害无益，其能量较大〔约为原来的XX坏。阳极帽罩在靶面的四周，与阳极同电位，故它可以吸取50%～60%的二次电子，并可吸取一局部散乱X线，从而保护X线管和提高影像质量。4J29膨胀合金〔29%17%，余为铁〕在一起。去，从而提高了阳极的散热速率。〔二〕阴极阴极的作用是放射电子并使电子流聚焦，使轰击在靶面上的电子流具有肯定的大小、外形。其构造主要由灯丝、阴极头、阴极套和玻璃芯柱等四局部组成，固定阳极X线管的阴极构造灯丝它的作用是放射电子。灯丝由钨制成，由于钨在高温下有肯定的电子放射力量、熔X线管的灯丝都绕成小螺线管状。灯丝电压一般为沟通5～10V、50Hz，灯丝电流一般为2～9A，3～6A的占多数。灯丝通电后，温度渐渐上升，到肯定温度〔约2100K〕后开头放射电子。灯丝放射电子与温度之间的关系〔灯丝电子放射特性曲线，如图4所示。对于给定的灯丝，在肯定范围内，灯丝电压越高，灯丝温度也越高，放射电子的数量就越大。从图中可以看出：①调整灯丝的加热电压即可转变灯丝放射的电子数量；②灯丝温度与放射电子的数量关系是呈指数的非线性X线机的管电流〔mA〕mA档时要小幅XXX线管的灯丝加热参数、认真调整灯丝加热电路，使各mA档数值准确。灯丝电子放射特性曲线一般状况下，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。假设灯丝5%3-5所示。实际工作中是依据管电流需要来确定灯丝加热温度的，因此只能靠缩短灯丝的点燃时间来延长灯丝的寿命。X线管灯丝加热和寿命关系曲线X灯丝，长的灯丝加热电压高，放射电流大，形成大焦点；短的灯丝加热电压低，放射电流小，形成小焦点，这种X线管称为双焦点X余两根分别为大、小焦点灯丝的引线。双焦点阴极构造的目的。在自整流X的安全。〔三〕玻璃壳玻璃壳又称管壳，用来固定，支撑阴、阳两极并保持管内的真空度，通常承受熔点高、绝缘强度大、膨胀系数小的钼组硬质玻璃〔如国产DM-305〕制成。由于钼组玻璃壳与阴、阳两极的金属膨胀系数不同，两者不宜直接焊接，故在铜体上镶有含54%铁、29%镍、17%钴的合金圈作为中间过渡体，再将玻璃壳焊接在合金圈上，使合金圈与硬质玻璃膨胀系数相近，以避开因温度变化而造成结合部的玻璃消灭裂缝或碎裂X线管还将X线射出口处的玻璃加以研磨，使其略薄，以削减玻璃对X线的吸取。为防止X空度应保持在133.3?/span>10-7Pa(10-7mmHg)以下；另外，装入管内的全部零件都必需经过严格清洗去油和彻底除气〔通常承受高频真空加热抽气。固定阳极XXXXX线管构造简洁、价格低，在小型X线机、治疗X线机〔阳极循环冷却〕等装置中仍被承受。第一节〔二〕 固定阳极X线管焦点二、X线管的焦点XXX线管的焦点。因此，实际工作中对X线管的焦点要求比较严格。〔一〕实际焦点X线管的焦点，故称为线焦点。〔一般指宽度〔受轰击的靶面积越大，可承受的功率值相应增加X短。我国生产的X线管大多数承受单槽或阶梯槽构造，聚焦罩及其电位分布，电子轨迹X至多峰型。在同样焦点尺寸的状况下，焦点中心辐射强度越强〔呈高斯分布力越高；其次为矩形分布；最差为双峰分布。医学诊断用X线管的焦点一般是双峰分布。X线辐射强度分布〔二〕有效焦点有效焦点亦称为作用焦点，是指实际焦点在X线投照方向上的投影。实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影，称为标称焦点。有效焦点的标称值为一无量纲的数值，但目前焦点的标注方法仍用习惯标注法，如：2.0mm?/span>2.0mm、1.0mm?/span>1.0mm或0.3mm?/span>0.3mm等。但X线管特性参数表中标注的焦点为标称焦点。实际焦点与有效焦点有效焦点与实际焦点之间的关系。设实际焦点宽度为a，长度为b，则投影后的长度为b，宽度不变，即：有效焦点=实际焦点?/span>式中：θ表示阳极靶面与X线投照方向的夹角。当投照方向与X线管长轴垂直时，θ角称为靶角或阳极倾角，一般为7o～20o。靶角是一个与容量和X19o的固定阳极X5.5mm1.8mm5.5?/span>≈5.5?/span>0.33=1.8mm，其宽度不变，即有效焦点近似为1.8mm?/span>1.8mm的正方形。X线成像时，为减小几何模糊而获得清楚的影像，要求有效焦点越小越好。减小有效焦点面积XX线量将X线管的靶角为15啊?/span>20啊Ｒ部梢酝ü跣∈导式沟忝婊约跣∮行Ы沟忝婊 导式沟忝婊跣『螅?/span>200W/mm2的限制，X线管的容量也将随之减小。〔三〕有效焦点与成像质量有效焦点尺寸越小，影像清楚度就越高。焦点与影像清楚度的关系当有效焦点为点光源时，图像的边界清楚，几何模糊小，影像清楚度高；有效焦点越大，图X线管的功率随之减小，曝光时间需增加，这将会引起运动模糊。由此可见，减小焦点面积XX效的方法是承受旋转阳极X线管。〔四〕焦点的方位性由于X愈靠近阳极，有效焦点尺寸愈小；愈靠近阴极，则有效焦点尺寸愈大〔宽度不变。而且，假设投影方向偏离管轴线和电子入射方向组成的平面，有效焦点的外形还会消灭失真。因此，X线输出窗中心与投影中心三点一线，即X线中心线应对准影像中心。焦点方位特性〔五〕焦点增涨现象，称为焦点增涨。用针孔照相法拍摄的焦点像。由图可见，管电压〕下，对小焦点增涨影响较大。三、软X线管〔一〕特点XXX线影像的比照度，须使用大剂量的软X线，为此一般使用软X线管来产生软X线。软X线管具有以下特点：①X线输出窗的固有过滤小；②在低管电压时能产生较大的管电流；③焦点小。〔二〕构造铍窗软X线管的输出窗口一般用铍〔原子序数为4〕制成，其X线吸取性能低于玻璃，固有滤过很小，软X线极易通过铍窗，可获得大剂量的软X线。钼靶软X线管的阳极靶材料一般是由钼〔原子序数为422622℃〕或者铑〔原子序数为℃X线波长是6～0.09nmX20kVX0.07nm0.063nm的特征X3-26所示。摄影时主要是利用钼靶辐射的特征X线。一般要0.03mm0.063nm的稍硬X线具有猛烈的选择性吸取作用而使其滤除，同时波长大于0.07nm的较软X线被钼片本身吸取而衰减，余下的X线正好适合于软组织摄影。钼靶辐射X线波谱极间距离短一般X17mmX10～13mm。由于极间距离缩短，在一样灯丝加热电流状况下，软X线管的管电流比一般X线管的管电流要大。另外，软X60kV。四、CT用X线管CT用X线管与一般X线管相比，其构造、性能具有较大的差异。特别是螺旋CT在容积薄层扫描时，X线管在大功率状况下连续辐射X线，阳极在短时间内将积聚巨大的热量。为了削减靶面上的钨蒸发，防止轴承在高温下的磨损，CT用X线管在构造上承受大的靶盘直径、厚的钼基或石墨基，小的靶角，且对轴承及润滑剂提出了更高的要求。例如，国产型号为XT1502CT用X118mm，靶角为9°，阳极转速为2800r/min，小焦点为0.6mm×0.6mm1.2mm×1.2mm。CTCT技术的特点是阴极放射的电子流在高速飞向阳极的过程中了其垂直入射点，如图3-27所示。图中，A表示阴极电子垂直入射到阳极靶面上形成的焦点如图3-27〔1〕所示；B表示阴极电子经过偏转磁场作用后入射到阳极靶面上形成的焦点〔。这两个焦点所形成的两束X线分别通过被检体后被检测器采集，经处理猎取两组数据，因此这种飞焦点技术可以在不增加辐射功率的状况下，获得更大的信息量3例如，somatomARCT扫描机均承受飞焦点X线管。第三节〔二〕三极x射线球管二、三极X线管〔一〕构造XX线管的阳极与阴极之间加了一个掌握栅极，故又称为栅控X线管。三极X线管的其它局部与一般X灯丝前方装有栅极，灯丝与聚焦极之间相互绝缘，栅极电位就加在灯丝和聚焦极之间。三极X线管的阴极构造X3-22所示。当栅极对阴极加一个负电压〔2～5kV〕或负脉冲X线。当负电成管电流，产生XX200帧/秒。三极X线管掌握原理三极X线管有时还可制成一个没有实体栅极而有特别外形的阴极头X线管的X极，并能聚焦起来形成很窄的电子流，以获得很小的焦点，即微焦点一个小于X400V，那么该负偏压将使阴极放射的电子聚焦，从而可获得0.1mm×0.1mm的微焦点。假设负偏压值再小一点，可获得更小的焦点，这就是微焦点X线管的工作原理。微焦点X线管常用于放大X线摄影。无栅三极X线管〔二〕特性三极XX线管兼有高压开关管和X线管的作用。X线管的灯丝放射特性XXX线管的灯丝加热电流大得多。三极X线管与一般X线管灯丝放射特性曲线比照为了提高栅控X头既起着聚焦作用，又起着栅极作用。阴极装有两组灯丝，同时加热，同时放射电子，在阴得X线辐射强度分布较为合理的焦点，灯丝放射特性也得到了改善。它的焦点尺寸为1.2mm×1.2mm125kV，栅极切断电压为-2.5kV。3-25所示。例如，在电容充放电X线机中，当管电压为125kV时，截止管电流的栅极电位为-2.5kV。栅极电位的〔焦点长度变化不大。为此，一般在灯丝两端使栅极金属丝的间隔变小，以转变上述现象。三极X线管截止特性时间掌握特性在栅控X线管的栅极和阴极之间加一矩形负脉冲电压，可实现瞬时曝光。10μsX线管有用1ms。三极XX线管不适用于大功率的X流可达数百毫安的三极X线管，X1～10ms。三极X线管主要应用于X线电影摄影、X线电视、电容充放电X线机上。第三节〔一〕金属陶瓷大功率球管第三节特别X线管一、金属陶瓷大功率X线管管壳用硬质玻璃制成的固定阳极X线管与旋转阳极XXX线管使其侵蚀，最终导致玻璃壳击穿，X线管损坏。XXXX线管相像，如图3-19所示。只是玻璃壳改为由金属和陶瓷组合而成，金属和陶瓷之间的过渡承受铌b，用铜焊接。金属局部位于X线管中间部位并接地，以吸取二次电子，对准焦点处开有铍窗以使XX线管中的玻璃与陶瓷局部起绝缘作用，金属局部接地，以捕获电子。金属陶瓷大功率X线管金属陶瓷大功率XX灯丝加热到较高温度，以提高X线管的负荷。X线管管壳上的电场和电位梯度也保持不变，还可在低管电压条件下使用较高的管电流进展摄影X线管由于管壁击穿而损坏的问题。陶瓷X线管大功率陶瓷绝缘X线管。大直径〕铼钨合金复合靶盘、小靶角°。阳X线管管套内的导管构成回X0.6mm×1.3mm0.5mm×0.8mm13°9°，8000r/minX线摄影、体层摄影或电影摄影等。其次节 旋转阳极X线管其次节旋转阳极X线管〔一〕特点X线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之间的冲突。旋转阳极XX线的产生，是由偏离X线管中心轴线的阴极放射出的电子流，轰击到转动的靶面上产生的，如图3-14所示。由于高速运动的电子流轰击靶面所产生的热量，被均匀地分布在转动的圆环面〔变〕,使热量分布面积大大增加，所以有效地提高了X线管的功率，使减小实际焦点、同时适当减小靶角，以使有效焦点减小成为可能。旋转阳极XX线管的功率多为20～50kW，高者可达150kW，而有效焦点多为1～2mm，微焦点可达0.05～0.3mm，从而大大地提高了影像的清楚度。旋转阳极X线管构造旋转阳极X线管的焦点〔二〕构造旋转阳极XX构造有明显不同外，其余相差不大，这里仅介绍旋转阳极X线管的阳极构造。旋转阳极X线管的阳极主要由靶面、转子、转轴和轴承组成。旋转阳极X线管的阳极构造靶盘与靶面靶盘直径为70～150mm之间的单凸状圆盘，中心固定在转轴〔钼杆〕上，转轴的另一端与转子相连，要求有良好的运动平衡性；靶面具有肯定的靶角，靶角在6°～17.5°之间。以前，承受纯钨制成的靶盘与靶面，其热容量较小、散热性和抗热胀性都比较面产生裂纹；另外，钨在1100℃以上会发生再结晶，将使靶面使用不久就会消灭外表龟裂、X线管辐射X〔10%～20%铼做靶面，致，抗热胀性高，再结晶温度高，使靶面龟裂、粗糟状况减轻。有的还在靶盘上开几条径向的细膨胀缝以消退机械应力。合金复合靶构造消退机械应力的阳极靶面在一样使用条件下，曝光2万次，铼钨合金靶与纯钨靶进展比较，输出剂量分别下降13%和45%3-18所示。可见，铼钨合金靶面明显〔石墨的比热比钨的比热约大10倍、散热率好〔石墨的辐射系数接近1，导热系数与钨、钼相近，且质量小，使铼钨合金靶重量XX50kW的大功率和1.0mm×1.0mm的焦点