X线管

11、X线管的检验和使用a
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X线管的作用
产生并输出X射线 X线机的心脏
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X线管的类型
诊断用X线管：
– 透视、摄影 – 焦点小，功率大、散热器散热
治疗用X线管：
– 浅表治疗、深层治疗 – 大焦点、长时间曝光、风冷水冷或油冷
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一、固定阳极X线管
（一）构造和作用
由阳极、阴极和玻璃壳组成
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2、偏转线圈
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。
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。
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。
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3、电子束控金属球管的优点
（3）（标称）有效焦点一般用 容许长× 容许宽 标注
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（标称）有效焦点的容许值变化范围
标称（mm） 容许宽（mm） 容许长（mm）
0.6
0.6~0.9
0.9~1.3
0.8
0.8~1.2
1.1~1.6
1.0
1.0~1.4
1.3~1.8
1.2
1.2~1.7
1.7~2.4
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4、有效焦点同成像质量的关系
kV增大， S有稍小（克服电子斥力） mA增大， S有明显增大（增加热电子）
焦点增涨：
kV一定，mA增大， S有明显增加（低 压时较明显）
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二、 旋转阳极X线管
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（一）旋转阳极X线管的特性
1、特点： 偏阴极、阳极靶面高速旋转
2、优点： 功率大、焦点小
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（二）旋转阳极X线管的组成
1、组成：阳极、（偏）阴极和玻璃壳
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1、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
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（二）X线管的焦点
1、实际焦点：电子轰击在靶面上的面积
2、有效焦点：实际焦点在X线投照方向上的 投影
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
轴承：耐热合金钢制成，耐高温
轴承的润滑：固体润滑材料，二硫化钼、银、铅
需配有启动、延时、降压、制Biblioteka Baidu、保护电路
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（三）X线球管散热方式
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
－－用于连续摄影、断层摄影、电影摄影等
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（二）CT用X线管
1、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
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（三）双轴承X线管
双轴承设计： 提高旋转阳极的转速及牢固程度，球管
第四章 医用诊断X线球管
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1
主要内容
1、X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
4、衡量X线管的主要参数：功率、焦点
5、大功率X线管的实现
6、特殊X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
9、瞬时负载曲线
10、热容量的一般表示方式：HU
（1）阳极直接冷却，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。
（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。
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四、特殊X线管
（一）三极X线管
1、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。
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三、大功率X线管
共性：
靶面直径大（120mm） d↗ P↗ 转速高 n↗ P↗
靶角小（9°～14°）
– S有一定时，Q↘， S实↗ ，P ↗
与热交换器配合使用 油冷
－－ 用于大负载短时间曝光
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（一）金属陶瓷大功率X线管
1、金属外壳代替玻璃外壳：加大强度 2、陶瓷电极支座：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 4、热容量达5.2MHU以上，且能在1秒内快速启动
2、阳极：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：
（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
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4、旋转阳极X线管各要素
启动原理：类似单相异步（鼠笼式）电动机
转子转速：n=120f/p f↗，n↗
功率：P=K（nd ）1/2 n↗，P↗（中频机）
由于X线呈锥形辐射，故
投影方位愈靠近阳极，Q角愈小，有效焦点愈小；
愈靠近阴极，Q角愈大，有效焦点愈大。
（2）若投影方向偏离管轴线和电子入射方向组成的平面， 有效焦点的形状还会出现失真，故应使 X线中心线对准 影像中心
即保持实际焦点中心、X线输出窗中心、投影中心
三点一线
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7、焦点增涨
有效焦点的尺寸同kV和mA有关：
的寿命和散热速度大大提高，热容量提高。
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（四）单极X线管
采用单极设计：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。
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（五）电子束控金属球管
又称Straton球管，由SIMENS公司发明
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1、结构原理
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 。
3、标称（有效）焦点： X线投照方向 ⊥ X线管轴 时的有效
焦点
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（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/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
有效焦点
有效焦点
A
B
物体
A
胶片
A1
B1
A1 A2
半影
*有效焦点越小，图像清晰度越高
a
B
B1 B2
半影
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5、X线辐射强度分布 对成像质量的影响
（1）医学诊断用 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
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双峰分布
（实际情况）
矩形分布
高斯分布
（理想情况）
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6、焦点的方向性
（1）焦点尺寸同投影方向有关