球管原理培训

三 构造参数 凡由X线管的结构所决定的非电性能 的参数或数据都属于构造参数。
例如，阳极靶面的靶角、有效焦点尺寸、 外形尺寸、重量、管壁的滤过当量、冷 却和绝缘方式、旋转阳极X线管的阳极 转速以及最大允许工作温度等。这些参 数在X线管的技术数据手册中一般都标 注，更换X线管时需仔细阅读、查验。
第五节
（二）最大管电流
它是在某一管电压和某一曝光时间条件下，X线管 所允许的最大平均管电流。单位是毫安（mA）
（三）最长曝光时间 它是在某一管电压和某一管
电流条件下，X线管所允许的最长曝光时间值。
（四） X线管的容量 容量：X线管在安全使用条件下，单次曝光或连续曝
光而无任何损坏时所能承受的最大负荷量。 1．容量与影响因素
二、X线管的焦点
（一）实际焦点
是指灯丝发射的电子经聚焦后在靶面上的瞬间轰击 面积。
实际焦点的大小：宽度与聚焦罩的形状、宽度和 深度 有关。
实际焦点与X线管的容量关系：实际焦点大，可 承受功率大，容量就大，可以缩短曝光时间。
（二）有效焦点
有效焦点：指实际焦点在X线投照方向上的投影。 （不止一个）
标称焦点：实际焦点在垂直于X线管长轴方向的 投影， （例2.0mm× 2.0mm)
符合： 有效焦点=实际焦点×sinθ
靶角：X线投照方向与X线管长轴方向垂直时的 θ．
θ不能太小，否则投照方向的Ｘ大量减 少．（一般15°~20°）
（三）有效焦点与成像质量
1、有效焦点尺寸越小，影 像清晰度就越高
2、减小有效焦点，势必减 小实际焦点，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、几何模糊 ．
２．生热与冷却特性曲线
生热特性曲线：表示在热量增加速率一定 时，热量积累和曝光时间的关系。
作用：可确定X线管在不同热量增加速率 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，阳极上 的热量散发与冷却时间的关系，即热量 与冷却时间的关系。
作用：根据此曲线可确定X线管的最短休 息时间。
X线管装入管套后的热容量约为130万HU，是原来的12倍，但冷却速率却下降了。
一、金属陶瓷大功率X线管 二、三极X线管 三、软X线管 四、CT用X线管
X线管的特性和参数因型号不同而不 同，只有熟悉、掌握各种X线管的 特性曲线、电参数以及构造参数后， 才能正确地使用X线管，并在参数 允许范围内，充分发挥X线管的最 大效能。
第四节 X线管的特性与参数
一、特性
（一）阳极特性曲线
增大容量的途径，通常有五个：①增大焦点面积；②减 小靶面倾角；③增加阳极转速；④增大焦点轨道 半径；⑤减小管电压波形的纹波系数。
2．负荷量的计算 负荷量常用输入的电功率表示， 其计算式为
P=UI/1000（kW）：UI均为有效值 不同的波形，峰值与有效值、平均值与有效值的转
换关系不同。
举例：
假设ua=60kV(峰值），Ia=100mA（平均值,则 P=UI/1000=60×0.707×1.1×100=4.67KW
靶面材料一般都选用钨（Z=74），辐射Ｘ线的强度与靶面 材料的 原子序数有关。 钨的特点:：熔点高（3370℃），蒸发率低，原子序数大，又 有一定的机械强度。 钨的缺点：导热率小，受电子轰击后产生的热量不能很快地传
导出去，焊接到导热率较大的无氧铜制成的阳极体上。 （转化效率低） （2）阳极体:导热率大的无氧铜，把靶面的热量传导出去．
3．X线管的标称功率 ：
容量还与曝光时间有关,曝光时间增长， 容量将相应地减小。这是因为单次曝光 时间越长，阳极所产生的热量就越多，X 线管的容量就越小；
多次连续摄影因阳极热量的积累，要 求每次摄影X线管的容量就更小；由于透 视时间一般较长，且必要时还需点片， 所以透视、点片用X线管的容量最小。
同一支X线管的容量是不确定的。
X射线的产生装置主要包括三部分：X射线 管、高压电源及低压电源，如图所示
X线是一种波长很短的电磁波。 波长范围为0.0006～50nm。 目前X线诊断常用的X线波长范围为0.008～0.031nm (相当于40～150kV时)。 在电磁辐射谱中，居γ射线与紫外线之间，比可见光 的波长要短得多，肉眼看不见。 靶面材料： 1、钨靶 Z=74（40-150kv电压） 2、铑靶 Z=45 3、钼靶 Z=42（用40KV以下电压） 窗口材料：铍 Z=4
铼 钨合金优点： 靶面晶粒细，在相同 使用条件下，曝光2万次，铼钨合金靶与纯 钨靶进行比较，输出剂量分别下降13%和 45%。
2．转子
①转速：（单相异步电动机原理：旋转磁场）
N=60F/P
② 额定转速暴光：旋转阳极X线管的X线机均设 有旋转阳极启 动、延时、保护电路。
④制动：惯性导致净转，磨损，缩短X线管的寿 命。
（二）灯丝发射特性曲线
灯丝发射特性曲线（Ia～If）是在一定的 管电压下，管电流（Ia）与灯丝加热电流 （If）的关系 。
（1） “空间电荷”补偿： 由于管电压增加， 导致管电流变大，需要补偿抵消。
（2）补偿的原则是：当管电压变高时，适当 减小灯丝加热电流，以使管电流不随管电 压的变化而变化。反之，当管电压变低时， 则适当增加灯丝加热电流。
二、电参数
X线管常见的电参数有灯丝加热电压、灯 丝加热电流、最高管电压、最大管电流、 最长曝光时间、容量、标称功率、热容量 等，这些数据在使用、调试和维护X线机 时必须清楚，并严格遵守。
（一）最高管电压
它是可加于X线管两极间的最高管电压峰值，单位 是千伏（kV）。它由X线管的长度、形状、绝缘 介质的种类以及管套的形式决定。
瞬时负载功率大、焦点小
（二）结构：由阳极、阴极和玻璃壳三部分
组成。 阳极：靶面、转子、转轴、轴承。
X线球管的结构
定子 转子
旋转阳 极
阳极靶
阴极
灯丝 X光
焦点
伴影越小，“图像” 越锐利
1．靶盘与靶面 ： 钨靶的缺点：
①由于表面与内层之间温差所产生的热应 力，容易使靶面产生裂纹； ②另外，钨在1100℃以上会发生再结晶， 将使靶面使用不久就会出现表面龟裂、粗 糙现象，致使X线管辐射X线的能力下降。
阳极特性曲线（Ia～Ua）是在一定的灯丝加热 电流下，管电压（Ua）与管电流（Ia）之间的关 系
①灯丝前端发射出来的电子，它们在静电场作 用下飞往阳极，这部分电子的运动不受阻力；
②灯丝侧面发射出来的电子，这部分电子的 运动特点是在空间发生交叉后飞向阳极，因 此它们的运动要受到一定的阻力；
③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，致使电场作用 力很微弱，因此这部分电子滞留在灯丝后面 的空间，形成“空间电荷”，空间电荷只能 随着管电压的升高而逐渐飞向阳极。
旋转阳极X线管的标称功率：
旋转阳极X线管的标称功率是指在三 相全波整流电路中，曝光时间为0.1s时 的容量。
例如，XD51-20·40/125型旋转阳极X 线管的标称功率为：小焦点 （1.0mm×1.0mm）20kW，大焦点 （2.0mm×2.0mm）40kW。
4．瞬时负荷与连续负荷的容量 表示方法
（四）焦点的方位性
（使用时保证实际焦点中心、X线输出窗中心、与摄影中心一致）
（五）焦点增涨
管电压（kV）一定时， 随着管电流的增大、 焦点增涨的程度变 大。
管电压的变化对焦点 增涨大小的影响远 较管电流的变化影 响小，
总结：
固定阳极X线管的缺点：靶面静止不动，所以 功率小，焦点大。
第二节 旋转阳极X线管 （一）特点
X线管分类
1、固定阳极X线管 2、旋转阳极X线管 3、特殊X线管 4、特性与参数 5、管套
第一节： 固定阳极X线管
一、结构：阳极、阴极、玻璃壳
第一节： 固定阳极X线管
（一）阳极: 阳极的主要作用：阻挡高速运动的电子流而产生X线，同时
将曝光时产生的热量辐射或传导出去；其次是吸收二次电子和 散乱射线 。 1．阳极头 ：靶面和阳极体组成。 （1）靶面：作用是承受高速运动的电子流轰击，产生X线 （曝光）
3．轴承与轴承的润滑
少量由阳极靶面传导过来的热量则大部分通过 转子表面辐射出去。
旋转阳极X线管，依靠热辐射进行散热，散热效 率低，连续负荷后阳极热量急剧增加，靶盘 温度不断上升，先进X线机的X线管装置内设 有温度限制保护装置，对X线管给予相应的保 护。
固定阳极X线管的散热方式：热传导。
第三节 特殊X线管
曝光时间为数毫秒到数秒的单次摄影称 为瞬时负荷。瞬时负荷的容量常用瞬 时负荷特性曲线表示。
曝光时间为10s以上的透视称为连续负 荷。
连续负荷举例：
1）连续使用时的容量：例如，某X线管的容 量为200W连续使用。
2）限定管电压、管电流和透视时间：例如， 某X线管的容量为100kV、3.5mA连续使用。
为了便于比较，将一定整流方式和一定曝光时间下
X线管的最大负荷称为X线管的标称功率。也 称额定容量或代表容量
固定阳极X线管的标称功率：
固定阳极X线管的标称功率是指在单相全波整 流电路中，曝光时间为1s时的容量。
例如，XD4-2·9/100型X线管的标称功率为：小 焦点（1.8mm×1.8mm）2kW，大焦点 （4.3mm×4.3mm）9kW。
2．阳极帽 ：吸收二次电子，并可吸收部分散乱X线
⑴结构：头部圆口面对阴极，是高速运动的电子流轰 击靶面的通道；侧下部圆口向外，是X线的辐射通道，
⑵二次电子:高速运动的电子流轰击靶面时，会有少量 的电子从靶面反射和释放出来，这部分电子称为二次 电子 .
⑶危害：①其能量较大（约为原来的99%），轰击到玻 璃壳内壁上，将使玻璃壳温度升高而释放气体，降低 管内真空度或使玻璃壳击穿；
３．阴极套 ４．玻璃芯
（三）玻璃壳：用来固定，支撑阴、 阳两极并保持管内的真空度
为防止X线管管内气体放电，保 证阴极发射的电子能畅通无阻挡地 高速飞向阳极，管内的真空度应保 持在133.3×Βιβλιοθήκη Baidu0-7Pa(10-7mmHg) 以下 。
X线管寿命影像因素： 灯丝：变细 真空度：阻力 靶面：粗糙
sin
（五）X线管的热容量
１． X线管的热容量
连续多次摄影或透视与点片摄影交替 进行的曝光称为混合负荷。 单位时间内传导给介质的热量称为散热率 （又称冷却率）。
热容量：X线管处于最大冷却率时，允
许承受的最大热量称为热容量（heat unit，HU）。
热容量的单位是焦耳（J），即
1J=1kV（有效值）×1mA（有效值）×1s 热容量的单位目前还使用HU来表示，即 1HU=1kV（峰值）×1mA（平均值）×1s
②二次电子再次被阳极吸引轰击到靶面上时， 由于没有经过聚焦，将辐射出非焦点散射X线，使X 线影像质量降低；
③二次电子还会附着在玻璃壁上，造成整个管壁 电位分布极不均匀，产生纵向应力，易致玻璃壁损坏。
3．玻璃圈 ：封接 4．阳极柄 ：热量传导（无氧铜）
（二）阴极：
1．灯丝（钨） ：发射电子，诊断用Ｘ线管的灯丝 绕成螺旋管状．
X线管原理
X线发生装置：
用于产生X线的装置称为X线发生装置。
它由X线管、高压发生器和控制台三部分组
成，它是X线机、X线CT的主要组成部分一直。
X线管：
它的作用就是产生X线。自1895年伦琴发现X 线以来，X线管逐步向大功率、小焦点和专 用化方向发展，其结构不断改进，先后出现 了固定阳极X线管、旋转阳极X线管以及各种 特殊X线管。
（1）灯丝电压一般为交流5～10V、50Hz， （2）灯丝电流一般为2～9A，3～6A的占多数。 （3）灯丝寿命：
①调节灯丝的加热电压即可改变灯丝发射的电 子数量；
②灯丝温度与发射电子的数量关系是呈指数的 非线性关系
③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
2．阴极头（聚焦罩：带负电）：借 其形状使电子流聚焦 。 阴极一般有三根引线，一根为 公用线，其余两根分别为大、小焦 点灯丝的引线。
一、固定阳极X线管管套 二、旋转阳极X线管管套 三、组合机头
管套
① 人体不同密度组织与X线成像的关系
② 人体不同厚度组织与X线成像的关系
密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件