医学影像设备学第二章X线基本装置(一)

2024/11/251复习1.医学影像设备可分为医学影像诊断设备和医学影像治疗设备。2.X线机由X线发生装置和外围装置两大部分组成。（1）X线发生装置：产生X线，控制其“质”与“量”。

①X线管装置；②高压发生装置；③控制装置。（2）外围装置。3.X线机可按照高压电源频率、结构形式、最大输出功率、应用范围等分为多种类型。肇庆医学高等专科学校医学影像设备学第二章X线基本装置第一节X线管装置2024/11/253学习目标1.掌握固定阳极和旋转阳极X线管的结构

及各部分作用；2.掌握X线管焦点的概念；3.熟悉X线管的规格与特性；4.了解特殊X线管的特点和用途。2024/11/254主要内容一、固定阳极X线管；二、X线管的焦点；三、旋转阳极X线管；四、X线管的规格与特性；五、X线管管套；六、特殊X线管。2024/11/255X线管装置X线管是产生X线的核心部件，基本作用是将电能转换成X线能。X线管逐步向大功率、小焦点和专用化方向发展。X线管产生X线的条件是:①阴极灯丝加热且能发射电子；②X线管两极加上高压。2024/11/256一固定阳极X线管固定阳极X线管是最简单的一种X线管,主要由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。1.阳极作用:①接受高速电子撞击而产生X线；②将阳极热量辐射或传导出管外；③吸收二次电子和散乱射线。结构组成:阳极头、阳极柄、阳极罩。2024/11/257一固定阳极X线管阳极头:由钨靶面和铜体组成，靶面承受阴极电子的撞击产生X线。阳极柄:阳极引出管外的部分，由紫铜制成，可将阳极头的热量传导到高压绝缘油中。阳极罩:用含有一定比例钨的无氧铜制成，可吸收二次电子与部分散射线。2024/11/258一固定阳极X线管2.阴极作用:发射电子并使电子束聚焦，使撞击在靶面上的电子束具有一定的形状和大小。结构组成:灯丝、聚焦槽、阴极套、玻璃芯柱等。2024/11/259一固定阳极X线管灯丝:发射电子，螺旋管状钨丝，分为单焦点和双焦点(大、小焦点)。灯丝电压越高，灯丝温度越高，发射电子数量就越大。为延长灯丝寿命，采用预热增温式。聚焦槽:又名阴极头、聚焦罩、集射罩，对阴极灯丝发射的电子进行聚焦。2024/11/2510一固定阳极X线管3.玻璃壳简称管壳,固定和支撑阳、阴两极,保持高真空。由熔点高、绝缘强度大、膨胀系数小的钼组硬质玻璃制成。固定阳极X线管的主要特点:焦点尺寸大、瞬时负载功率小。结构简单、价格低，在小型X线机、治疗X线机等设备中仍被采用。2024/11/2511二X线管的焦点1.实际焦点实际轰击面积,形状由灯丝决定,通常为长方形；大小取决于聚焦槽。大小越大,瞬时负载功率越大。2.有效焦点投影面积，标称有效焦点:实际焦点在垂直于X线管长轴方向上中心处的投影面积。2024/11/2512二X线管的焦点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。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。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。2024/11/2513三旋转阳极X线管焦点与功率:实际焦点越大，瞬时负载功率越大焦点与成像质量:有效焦点越小，成像越清楚结构:阳极、阴极和玻璃管壳阳极主要由靶面、转子、转轴、轴承套座、玻璃圈等组成。阳极为高速旋转的圆盘,撞击产生的热量分布均匀,实际焦点减小,具有瞬时功率大、焦点小的优点。2024/11/2514三旋转阳极X线管1.靶盘与靶面靶盘为单凸状圆盘,铼钨合金靶面,钼或石墨靶基。主要靠热辐射式散热。2.转子由无氧铜制成。阳极转速低速时2700r/min(50Hz),高速时8500r/min(150Hz),要求启动速度快,曝光结束后,为防磨损和共振,需制动装置快速停转。旋转阳极X线管用于透视时,由于所需功率小,阳极可以不转动；而用于摄影时,阳极必须转动,且达到额定转速后才允许曝光,否则靶面由于过热极易损坏。2024/11/2515四X线管的规格与特性1.构造参数由X线管的结构所决定的非电性能方面的参数,如阳极倾角、灯丝尺寸、焦点大小、外形尺寸、重量等。2.电参数（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)。（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)。（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)。2024/11/2516四X线管的规格与特性（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容量的计算:P=UI/1000（kW）不确定量整流方式、曝光时间代表容量/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。2024/11/2517四X线管的规格与特性固定阳极:单相全波整流，1s曝光时间旋转阳极:三相全波整流，0.1s曝光时间XD51-20·40/125XD:国产诊断用X线管51:旋转阳极(≥50)，固定阳极(<50)

20:小焦点代表容量20kW40:大焦点代表容量40kW

125:最高工作管电压125kV2024/11/2518四X线管的规格与特性②瞬时负荷的容量表示: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。常用瞬时负荷特性曲线表示。90kV150mA??s③连续负荷的容量表示: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。2024/11/2519四X线管的规格与特性（5）生热和冷却特性曲线:表示混合负荷或连续负荷时的温升和散热关系。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(HU)，单位焦耳(J)。②生热与冷却特性曲线:生热:X线管在负荷时，热量增加的速率与曝光时间的关系。冷却:曝光结束后，阳极热量散发与冷却时间的关系。2024/11/2520四X线管的规格与特性3.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，管电压与管电流的关系曲线。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。2024/11/2521四X线管的规格与特性管电流管电压灯丝加热电流OA1:非饱和管电流受管电压影响A1B1:饱和管电流受灯丝加热电流影响空间电荷补偿:管电压↑,↓灯丝加热电流管电压↓,↑灯丝加热电流2024/11/2522四X线管的规格与特性（2）灯丝发射特性曲线:在一定管电压下，管电流与灯丝加热电流的关系。2024/11/2523五X线管管套1.固定阳极X线管管套X线管管套是封装X线管的特殊容器,具有防电击、防散射、油浸式等特点。2024/11/2524五X线管管套2.旋转阳极X线管管套2024/11/2525五X线管管套3.组合机头2024/11/2526六特殊X线管1.金属陶瓷X线管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。2.三级X线管阳极与阴极之间加一个控制栅极,可以阻止阴极灯丝发射的电子,即可控制X线的产生,用于快速连续X线摄影。