放射卫生与防护

常用的X射线管的焦点
圆形
灯丝
线形，大焦点， 利于散热
阴极 罩
双焦点阴极
★X线辐射强度分布对成像质量的影响 由于集射罩的形状，灯丝表面在罩内深度不同， 在电场作用下，从灯丝表面发射出的电子的聚集情 况不同，实际焦点面上的电子密度分布也不同，以 至到达靶面的电子束强度形成单峰、双峰甚至多峰 分布，同时靶面结构和老化，也会造成X线辐射强 度的不均匀性。
• X射线管中，X射线的转换效率是很低的。
作用过程： 1、电离 2、激发 3、弹性散射 4、韧致辐射
（二）产生Ｘ射线的必备条件
• 一、电子源 • 二、高速电子流 • １：高电压产生的强电场，使电子从中获得高
速运动能。 ２：高真空度的空间，使电子在高速运动中
免遭气体分子的阻挡而降低能量，同时也能保护 灯丝不致因氧化而被烧毁． 三、阳极靶面
第四章 X射线的产生及特性
第一节 Ｘ射线的产生
（一）高速粒子与阳极靶面的相互作用 • Ｘ射线：高速粒子与阳极靶面相互作用的结果。 • 阳极靶面：核电场、轨道电子的结合能、原子
处于最低能态
动能
热能Hale Waihona Puke Baidu电磁能（X线） ~
+
• 高速电子能量损失分为碰撞损失和辐射损失两 种。
• 高速电子动能９９％左右都在碰撞损失中转换 为热能，以辐射Ｘ射线光子的形式而损失能量这 部分能量约占高速电总动能的百分之零点几．
高压发生器、控制台三部分组成。
一、X线管
（一）、固定阳极X线管
1、构造和作用
特点：高真空度 电子由热阴极发射 X线量和 质可任意调节
组成：阳极、阴极、玻璃壳
优点：结构简单、价格低 缺点：焦点尺寸大、瞬时负载功率小
1. 阳极 作用：吸引电子、加速电子二次电子和散射线、阻止高速 电子运动而产生X线，同时产生的热量传导或辐射出去。 结构： ★阳极头：包括靶面和铜体 靶面材料应选用高熔点、蒸发率低，且X线发射率较高的 钨制成(钨的熔点为337℃)。但钨的导热率小，可通过真空 熔焊的方法把钨焊接在无氧铜体上，以便具有良好的散热能 力。
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l33.3×l 07Pa(10-7mmHg)以下；另外，装入管内的所有零件都必须 经过严格清洗去油和彻底除气（通常采用高频真空加热抽 气）。
2、X线管的焦点
X线成像质量影响最大的因素之一。
★实际焦点：电子在靶面上瞬间轰击的面积 。
目前，医学诊断用X线管的灯丝均绕成螺管状，灯 丝发射的电子经聚焦后，以细长方形轰击在靶面上， 形成细长方形的焦点，故称为线焦点。
实际焦点的大小(一般指宽度)，主要取决于聚焦罩 的形状、宽度和深度。
实际焦点越大(受轰击的靶面积越大，可承受的功 率值相应增加)，X线管的容量就越大,曝光时间就可 以缩短。
(三）X射线产生的过程
1、接通电源，经降压变压器供X射线管灯丝加热， 产生自由电子并云集在阴极附近。
2、外压变压器向X射线管两极提供高压电时，
阴极
自由电子
电势差
阳极 钨靶
1% X射线
99% 热能
3、电子运行的速度及其撞击钨靶后动能所损耗
的程度
决定X线的质
高压变压器的电压 电子运行速度
动能损耗
X线波长短，穿透能力强
有效焦点=实际焦点×sinQ
式中：Q表示阳极靶面与X线投照方向的夹角。
当投射方向与X线管轴相垂直时，这时的Q角称为 靶角或阳极倾角。阳极倾角一般7～20°，它是与管 容量和照射野密切相关的重要参数。在要求有效焦 点一定条件下，倾角越小，实际焦点越大，管容量 也越大。但倾角不能太小，它受到有用照射野的限 制。
★集射罩 作用是对灯丝发射电子进行聚焦。 当灯丝发射大量电子后，接通高压时，电子将以高速飞向 阳极。由于电子之间相互排斥作用，致使电子呈散射状，特 别是在阳极电压较低的情况下，散射更为显著。为了能使电 子集中成束飞向阳极，将灯丝装入一个用镍或铁镍合金等制 成的长方形罩中，即集聚罩。集聚罩与灯丝的一端相接，从 而获得与灯丝相同的负电位，并借其几何形状，迫使电子成 束状飞向阳极，达到聚焦的目的。
X射线管的焦点(focus)
2. 阴极 作用：作用是发射热电子和聚焦，使打在靶面上的电子束 具有一定的形状和大小，形成X线的焦点。 结构： ★灯丝：由钨制成，绕成螺管状，作用是发射电子。为了 适应同一个X线管不同使用功率的要求，一般装配有长短两 根灯丝，形成双焦点X线管。阴极具有三根引线，其中一根 为公用丝，其余为大小灯丝的另一根引线。
3. 玻璃壳 作用是用来支撑阴阳两极和保持管内真空度。 多采用耐高温、绝缘强度高膨胀系数小的钼玻璃制成。
因钼玻璃与铜的膨胀系数不同，不宜直接焊接，其间镶接 一个与钼玻璃膨胀系数相近的铁、镍合金圈，以避免因温度 变化使玻璃破裂和漏气。有的X线管还将X线射出口处的玻 璃加以研磨，使其略薄，以减少玻璃对X线的吸收。
★阳极罩：无氧铜制成，其作用是吸收二次电子和散射线。
高速电子轰击靶面时，会有少量电子从靶面反射出来，称 为二次电子。二次电子若轰击在玻璃壳上，会使玻璃壳温度 升高而放出气体，降低管内真空度，甚至击穿玻璃漏气；二 次电子若经过聚焦，当它撞击到玻璃壳或阴极时也可能再次 轰击靶面，辐射出大量的散射线，严重地影响成像质量。 ★ 阳极柱：由紫铜制成，是阳极引出管外的部分，并与阳极头 的铜体相连，浸在变压器油中把热量传导出去，提高阳极的 散热效率。
图2-3为三种不同焦点X线辐射强度分布，焦点中 央辐射强度越强(高斯分布)，其影像分辨率最高， 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。
★有效焦点：又叫作用焦点，是指实际焦点在X线 投照方向上的投影。
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bsinQ，宽度不变，即：
（X线管电压高，以KV计）
4、通过X线管电流大小 决定X线的量
电流 灯丝越热 电子 撞击在钨靶上的电 子数量 （X线管电流很小，以mA计）
第二节 Ｘ射线发生系统及其特性
• 医用Ｘ线机分诊断机和治疗机两大类。 • 基本结构由主机、机械、及辅助设备等几部
分组成。 • 主机为Ｘ线机的基本组成部件，由Ｘ线管、