1、X線管原理線管原理 X線發生裝置：線發生裝置：用于產生用于產生X線的裝置稱為線的裝置稱為X線發生裝置。線發生裝置。它由它由X線管、高壓發生器和控制臺三部分組線管、高壓發生器和控制臺三部分組成，它是成，它是X線機、線機、X線線CT的主要組成部分一直。的主要組成部分一直。X線管：線管：它的作用就是產生它的作用就是產生X線。自線。自1895年倫琴發現年倫琴發現X線以來，線以來，X線管逐步向大功率、小焦點和專線管逐步向大功率、小焦點和專用化方向發展，其結構不斷改進，先后出現用化方向發展，其結構不斷改進，先后出現了固定陽極了固定陽極X線管、旋轉陽極線管、旋轉陽極X線管以及各種線管以及各種特殊特殊X線管。

2、線管。 X射線的產生裝置主要包括三部分：射線的產生裝置主要包括三部分：X射線射線管、高壓電源及低壓電源，如圖所示管、高壓電源及低壓電源，如圖所示X線是一種波長很短的電磁波。線是一種波長很短的電磁波。波長范圍為波長范圍為0.000650nm。目前目前X線診斷常用的線診斷常用的X線波長范圍為線波長范圍為0.0080.031nm(相當于相當于40150kV時時)。在電磁輻射譜中，居在電磁輻射譜中，居射線與紫外線之間，比可見光射線與紫外線之間，比可見光的波長要短得多，肉眼看不見。的波長要短得多，肉眼看不見。靶面材料：靶面材料：1、鎢靶、鎢靶 Z=74（40-150kv電壓）電壓）2、銠靶、銠靶 Z=4

3、53、鉬靶、鉬靶 Z=42（用（用40KV以下電壓）以下電壓）窗口材料：窗口材料：鈹鈹 Z=4 X線管分類線管分類1、固定陽極、固定陽極X線管線管2、旋轉陽極、旋轉陽極X線管線管3、特殊、特殊X線管線管4、特性與參數、特性與參數5、管套、管套第一節：第一節： 固定陽極固定陽極X線管線管l 一、結構：一、結構：陽極、陰極、玻璃殼陽極、陰極、玻璃殼第一節：第一節： 固定陽極固定陽極X線管線管（一）陽極（一）陽極: 陽極的主要作用：阻擋高速運動的電子流而產生陽極的主要作用：阻擋高速運動的電子流而產生X線，同時線，同時將曝光時產生的熱量輻射或傳導出去；其次是吸收二次電子和將曝光時產生的熱量輻射或傳導出

4、去；其次是吸收二次電子和散亂射線散亂射線 。 1陽極頭陽極頭 ：靶面和陽極體組成。：靶面和陽極體組成。（1）靶面：靶面：作用是承受高速運動的電子流轟擊，產生作用是承受高速運動的電子流轟擊，產生X線（曝線（曝光）光） 靶面材料一般都選用鎢（靶面材料一般都選用鎢（Z=74），輻射線的強度與靶面），輻射線的強度與靶面 材料的材料的 原子序數有關。原子序數有關。 鎢的特點鎢的特點:：熔點高（熔點高（3370），蒸發率低，原子序數大，又），蒸發率低，原子序數大，又有一定的機械強度。有一定的機械強度。 鎢的缺點：鎢的缺點：導熱率小，受電子轟擊后產生的熱量不能很快地傳導熱率小，受電子轟擊后產生的熱量不能很快

5、地傳 導出去，焊接到導熱率較大的無氧銅制成的陽極體上。導出去，焊接到導熱率較大的無氧銅制成的陽極體上。（轉（轉化效率低）化效率低）（2）陽極體陽極體:導熱率大的無氧銅，把靶面的熱量傳導出去導熱率大的無氧銅，把靶面的熱量傳導出去2陽極帽陽極帽 ：吸收二次電子，并可吸收部分散亂吸收二次電子，并可吸收部分散亂X線線 結構：結構：頭部圓口面對陰極，是高速運動的電子流轟頭部圓口面對陰極，是高速運動的電子流轟擊靶面的通道；側下部圓口向外，是擊靶面的通道；側下部圓口向外，是X線的輻射通道，線的輻射通道， 二次電子二次電子:高速運動的電子流轟擊靶面時，會有少量高速運動的電子流轟擊靶面時，會有少量的電子從靶面反

6、射和釋放出來，這部分電子稱為二次的電子從靶面反射和釋放出來，這部分電子稱為二次電子電子 .危害：危害：其能量較大（約為原來的其能量較大（約為原來的99%），轟擊到玻），轟擊到玻璃殼內壁上，將使玻璃殼溫度升高而釋放氣體，降低璃殼內壁上，將使玻璃殼溫度升高而釋放氣體，降低管內真空度或使玻璃殼擊穿；管內真空度或使玻璃殼擊穿； 二次電子再次被陽極吸引轟擊到靶面上時，二次電子再次被陽極吸引轟擊到靶面上時，由于沒有經過聚焦，將輻射出非焦點散射由于沒有經過聚焦，將輻射出非焦點散射X線，使線，使X線影像質量降低；線影像質量降低； 二次電子還會附著在玻璃壁上，造成整個管壁二次電子還會附著在玻璃壁上，造成整個管壁

7、電位分布極不均勻，產生縱向應力，易致玻璃壁損壞。電位分布極不均勻，產生縱向應力，易致玻璃壁損壞。3玻璃圈玻璃圈 ：封接：封接 4陽極柄陽極柄 ：熱量傳導（熱量傳導（無氧銅）無氧銅）（二）陰極（二）陰極： 1燈絲（鎢）燈絲（鎢） ：發射電子，診斷用線管的燈絲：發射電子，診斷用線管的燈絲繞成繞成螺旋管狀螺旋管狀 （1）燈絲電壓）燈絲電壓一般為交流一般為交流510V、50Hz， （2）燈絲電流）燈絲電流一般為一般為29A，36A的占多數。的占多數。 （3）燈絲壽命：）燈絲壽命： 調節燈絲的加熱電壓即可改變燈絲發射的電調節燈絲的加熱電壓即可改變燈絲發射的電子數量；子數量； 燈絲溫度與發射電子的數量關系

8、是呈指數的燈絲溫度與發射電子的數量關系是呈指數的非線性關系非線性關系 燈絲點燃時間越長，工作溫度越高，鎢的蒸燈絲點燃時間越長，工作溫度越高，鎢的蒸發越快，燈絲發越快，燈絲壽命壽命越短越短 2陰極頭陰極頭（聚焦罩：帶負電）：借（聚焦罩：帶負電）：借其形狀使電子流聚焦其形狀使電子流聚焦 。陰極一般有三根引線，一根為陰極一般有三根引線，一根為公用線，其余兩根分別為大、小焦公用線，其余兩根分別為大、小焦點燈絲的引線。點燈絲的引線。陰極套陰極套玻璃芯玻璃芯 （三）玻璃殼：（三）玻璃殼：用來固定，支撐陰、用來固定，支撐陰、陽兩極并保持管內的真空度陽兩極并保持管內的真空度 為防止為防止X線管管內氣體放電，保

9、線管管內氣體放電，保證陰極發射的電子能暢通無阻擋地證陰極發射的電子能暢通無阻擋地高速飛向陽極，管內的真空度應保高速飛向陽極，管內的真空度應保持在持在133.310-7Pa(10-7mmHg)以下以下 。X線管壽命影像因素：線管壽命影像因素：燈絲：變細燈絲：變細真空度：阻力真空度：阻力靶面：粗糙靶面：粗糙二、二、X線管的焦點線管的焦點（一）實際焦點（一）實際焦點 是指燈絲發射的電子經聚焦后在靶面上的瞬間轟擊是指燈絲發射的電子經聚焦后在靶面上的瞬間轟擊面積。面積。實際焦點的大小：實際焦點的大小：寬度與聚焦罩的形狀、寬度和寬度與聚焦罩的形狀、寬度和深度深度 有關。有關。實際焦點與實際焦點與X線管的容

10、量關系：線管的容量關系：實際焦點大，可實際焦點大，可承受功率大，容量就大，可以縮短曝光時間。承受功率大，容量就大，可以縮短曝光時間。sinsinsinsin（二）有效焦點（二）有效焦點有效焦點：有效焦點：指實際焦點在指實際焦點在X線投照方向上的投影。線投照方向上的投影。（不止一個）（不止一個）標稱焦點：標稱焦點：實際焦點在垂直于實際焦點在垂直于X線管長軸方向的線管長軸方向的投影，投影， （例（例2.0mm 2.0mm)符合：符合： 有效焦點有效焦點=實際焦點實際焦點sin靶角靶角：X線投照方向與線投照方向與X線管長軸方向垂直時的線管長軸方向垂直時的 不能太小，否則投照方向的大量減不能太小，否則

11、投照方向的大量減少（一般少（一般1520）（三）有效焦點與成像質量（三）有效焦點與成像質量1、有效焦點尺寸越小，影、有效焦點尺寸越小，影像清晰度就越高像清晰度就越高 2、減小有效焦點，勢必減、減小有效焦點，勢必減小實際焦點，小實際焦點，X線管的功線管的功率隨之減小，曝光時間需率隨之減小，曝光時間需增加，這將會引起運動模增加，這將會引起運動模糊、幾何模糊糊、幾何模糊 （四）焦點的方位性（四）焦點的方位性（使用時保證實際焦點中心、（使用時保證實際焦點中心、X線輸出窗中心、與攝影中心一致）線輸出窗中心、與攝影中心一致）（五）焦點增漲（五）焦點增漲管電壓（管電壓（kV）一定時，）一定時，隨著管電流的增

12、大、隨著管電流的增大、焦點增漲的程度變焦點增漲的程度變大。大。管電壓的變化對焦點管電壓的變化對焦點增漲大小的影響遠增漲大小的影響遠較管電流的變化影較管電流的變化影響小，響小， 總結：總結：固定陽極固定陽極X線管的缺點：靶面靜止不動，所以線管的缺點：靶面靜止不動，所以功率小，焦點大。功率小，焦點大。第二節第二節 旋轉陽極旋轉陽極X線管線管（一）特點（一）特點 瞬時負載功率大、焦點小瞬時負載功率大、焦點小 （二）結構：（二）結構：由陽極、陰極和玻璃殼三部分由陽極、陰極和玻璃殼三部分組成。組成。 陽極：陽極：靶面、轉子、轉軸、軸承。靶面、轉子、轉軸、軸承。 陰極陰極燈絲燈絲陽極靶陽極靶X光光轉子轉子

13、定子定子旋轉陽旋轉陽極極X線球管的結構焦點伴影越小，伴影越小，“圖像圖像” ” 越銳利越銳利1靶盤與靶面靶盤與靶面 ：鎢靶的缺點：鎢靶的缺點： 由于表面與內層之間溫差所產生的熱應由于表面與內層之間溫差所產生的熱應力，容易使靶面產生裂紋；力，容易使靶面產生裂紋； 另外，鎢在另外，鎢在1100以上會發生再結晶，以上會發生再結晶，將使靶面使用不久就會出現表面龜裂、粗將使靶面使用不久就會出現表面龜裂、粗糙現象，致使糙現象，致使X線管輻射線管輻射X線的能力下降。線的能力下降。 錸錸 鎢合金優點鎢合金優點： 靶面晶粒細，在相同靶面晶粒細，在相同使用條件下，曝光使用條件下，曝光2萬次，錸鎢合金靶與萬次，錸鎢

14、合金靶與純鎢靶進行比較，輸出劑量分別下降純鎢靶進行比較，輸出劑量分別下降13%和和45%。 2轉子轉子 轉速：轉速：（單相異步電動機原理：旋轉磁場）（單相異步電動機原理：旋轉磁場） N=60F/P 額定轉速暴光：旋轉陽極額定轉速暴光：旋轉陽極X線管的線管的X線機均設線機均設有旋轉陽極啟有旋轉陽極啟 動、延時、保護電路。動、延時、保護電路。 制動：慣性導致凈轉，磨損，縮短制動：慣性導致凈轉，磨損，縮短X線管的壽線管的壽命。命。3軸承與軸承的潤滑軸承與軸承的潤滑 少量由陽極靶面傳導過來的熱量則大部分通過少量由陽極靶面傳導過來的熱量則大部分通過轉子表面輻射出去。轉子表面輻射出去。旋轉陽極旋轉陽極X線

15、管，依靠線管，依靠熱輻射熱輻射進行散熱，散熱效進行散熱，散熱效率低，連續負荷后陽極熱量急劇增加，靶盤率低，連續負荷后陽極熱量急劇增加，靶盤溫度不斷上升，先進溫度不斷上升，先進X線機的線機的X線管裝置內設線管裝置內設有溫度限制保護裝置，對有溫度限制保護裝置，對X線管給予相應的保線管給予相應的保護。護。固定陽極固定陽極X線管的散熱方式：線管的散熱方式：熱傳導熱傳導。第三節第三節 特殊特殊X線管線管一、金屬陶瓷大功率一、金屬陶瓷大功率X線管線管二、三極二、三極X線管線管三、軟三、軟X線管線管四、四、CT用用X線管線管X線管的特性和參數因型號不同而不線管的特性和參數因型號不同而不同，只有熟悉、掌握各種

16、同，只有熟悉、掌握各種X線管的線管的特性曲線、電參數以及構造參數后，特性曲線、電參數以及構造參數后，才能正確地使用才能正確地使用X線管，并在參數線管，并在參數允許范圍內，充分發揮允許范圍內，充分發揮X線管的最線管的最大效能。大效能。第四節第四節 X線管的特性與參數線管的特性與參數一、特性一、特性（一）陽極特性曲線（一）陽極特性曲線 陽極特性曲線（陽極特性曲線（IaUa）是在一定的燈絲加熱）是在一定的燈絲加熱電流下，電流下，管電壓（管電壓（Ua）與與管電流（管電流（Ia）之間的關之間的關系系 燈絲前端發射出來的電子，它們在靜電場作燈絲前端發射出來的電子，它們在靜電場作用下飛往陽極，這部分電子的運

17、動不受阻力；用下飛往陽極，這部分電子的運動不受阻力； 燈絲側面發射出來的電子，這部分電子的燈絲側面發射出來的電子，這部分電子的運動特點是在空間發生交叉后飛向陽極，因運動特點是在空間發生交叉后飛向陽極，因此它們的運動要受到一定的阻力；此它們的運動要受到一定的阻力； 燈絲后端發射出來的電子，由于電子之間燈絲后端發射出來的電子，由于電子之間相互排斥和燈絲的屏蔽作用，致使電場作用相互排斥和燈絲的屏蔽作用，致使電場作用力很微弱，因此這部分電子滯留在燈絲后面力很微弱，因此這部分電子滯留在燈絲后面的空間，形成的空間，形成“空間電荷空間電荷”，空間電荷只能，空間電荷只能隨著管電壓的升高而逐漸飛向陽極。隨著管電

18、壓的升高而逐漸飛向陽極。（二）燈絲發射特性曲線（二）燈絲發射特性曲線 燈絲發射特性曲線（燈絲發射特性曲線（IaIf）是在一定的）是在一定的管電壓下，管電壓下，管電流（管電流（Ia）與與燈絲加熱電流燈絲加熱電流（If）的關系的關系 。 （1） “空間電荷空間電荷”補償：補償： 由于管電壓增加，由于管電壓增加，導致管電流變大，需要補償抵消。導致管電流變大，需要補償抵消。（2）補償的原則是：當管電壓變高時，適當）補償的原則是：當管電壓變高時，適當減小燈絲加熱電流，以使管電流不隨管電減小燈絲加熱電流，以使管電流不隨管電壓的變化而變化。反之，當管電壓變低時，壓的變化而變化。反之，當管電壓變低時，則適當增

19、加燈絲加熱電流。則適當增加燈絲加熱電流。二、電參數二、電參數X線管常見的電參數有燈絲加熱電壓、燈線管常見的電參數有燈絲加熱電壓、燈絲加熱電流、最高管電壓、最大管電流、絲加熱電流、最高管電壓、最大管電流、最長曝光時間、容量、標稱功率、熱容量最長曝光時間、容量、標稱功率、熱容量等，這些數據在使用、調試和維護等，這些數據在使用、調試和維護X線機線機時必須清楚，并嚴格遵守。時必須清楚，并嚴格遵守。（一）最高管電壓（一）最高管電壓它是可加于它是可加于X線管兩極間的線管兩極間的最高管電壓峰值最高管電壓峰值，單位，單位是千伏（是千伏（kV）。它由）。它由X線管的長度、形狀、絕緣線管的長度、形狀、絕緣介質的種

20、類以及管套的形式決定。介質的種類以及管套的形式決定。（二）最大管電流（二）最大管電流 它是在某一管電壓和某一曝光時間條件下，它是在某一管電壓和某一曝光時間條件下，X線管線管所允許的最大平均管電流。單位是毫安（所允許的最大平均管電流。單位是毫安（mA） （三）（三）最長曝光時間最長曝光時間 它是在某一管電壓和某一管它是在某一管電壓和某一管電流條件下，電流條件下，X線管所允許的最長曝光時間值。線管所允許的最長曝光時間值。 （四）（四） X線管的容量線管的容量 容量：容量：X線管在安全使用條件下，單次曝光或連續曝線管在安全使用條件下，單次曝光或連續曝光而無任何損壞時所能承受的最大負荷量。光而無任何損

21、壞時所能承受的最大負荷量。1容量與影響因素容量與影響因素 增大容量的途徑，通常有增大容量的途徑，通常有五個：五個：增大焦點面積；增大焦點面積；減減小靶面傾角；小靶面傾角；增加陽極轉速；增加陽極轉速；增大焦點軌道增大焦點軌道半徑；半徑；減小管電壓波形的紋波系數。減小管電壓波形的紋波系數。2負荷量的計算負荷量的計算 負荷量常用輸入的電功率表示，負荷量常用輸入的電功率表示，其計算式為其計算式為P=UI/1000（kW）：）：UI均為有效值均為有效值不同的波形，峰值與有效值、平均值與有效值的轉不同的波形，峰值與有效值、平均值與有效值的轉換關系不同。換關系不同。 舉例：舉例：假設假設ua=60kV(峰值

22、），峰值），Ia=100mA（平均值（平均值,則則P=UI/1000=600.7071.1100=4.67KW3X線管的標稱功率線管的標稱功率 ： 容量還與曝光時間有關容量還與曝光時間有關,曝光時間增長，曝光時間增長，容量將相應地減小。這是因為單次曝光容量將相應地減小。這是因為單次曝光時間越長，陽極所產生的熱量就越多，時間越長，陽極所產生的熱量就越多，X線管的容量就越小；線管的容量就越小； 多次連續攝影因陽極熱量的積累，要多次連續攝影因陽極熱量的積累，要求每次攝影求每次攝影X線管的容量就更小；由于透線管的容量就更小；由于透視時間一般較長，且必要時還需點片，視時間一般較長，且必要時還需點片，所以

23、透視、點片用所以透視、點片用X線管的容量最小。線管的容量最小。 同一支同一支X線管的容量是不確定的。線管的容量是不確定的。為了便于比較，將一定整流方式和一定曝光時間下為了便于比較，將一定整流方式和一定曝光時間下X線管的最大負荷稱為線管的最大負荷稱為X線管的線管的標稱功率。也標稱功率。也稱額定容量或代表容量稱額定容量或代表容量 固定陽極固定陽極X線管的標稱功率：線管的標稱功率： 固定陽極固定陽極X線管的標稱功率是指在單相全波整線管的標稱功率是指在單相全波整流電路中，曝光時間為流電路中，曝光時間為1s時的容量。時的容量。 例如，例如，XD4-29/100型型X線管的標稱功率為：小線管的標稱功率為：

24、小焦點（焦點（1.8mm1.8mm）2kW，大焦點，大焦點（4.3mm4.3mm）9kW。旋轉陽極旋轉陽極X線管的標稱功率：線管的標稱功率： 旋轉陽極旋轉陽極X線管的標稱功率是指在三線管的標稱功率是指在三相全波整流電路中，曝光時間為相全波整流電路中，曝光時間為0.1s時時的容量。的容量。 例如，例如，XD51-2040/125型旋轉陽極型旋轉陽極X線管的標稱功率為：小焦點線管的標稱功率為：小焦點（1.0mm1.0mm）20kW，大焦點，大焦點（2.0mm2.0mm）40kW。4瞬時負荷與連續負荷的容量瞬時負荷與連續負荷的容量表示方法表示方法曝光時間為數毫秒到數秒的單次攝影稱曝光時間為數毫秒到數

25、秒的單次攝影稱為瞬時負荷。瞬時負荷的容量常用瞬為瞬時負荷。瞬時負荷的容量常用瞬時負荷特性曲線表示。時負荷特性曲線表示。 曝光時間為曝光時間為10s以上的透視稱為連續負以上的透視稱為連續負荷。荷。連續負荷舉例：連續負荷舉例： 1）連續使用時的容量：例如，某）連續使用時的容量：例如，某X線管的容線管的容量為量為200W連續使用。連續使用。2）限定管電壓、管電流和透視時間：例如，）限定管電壓、管電流和透視時間：例如，某某X線管的容量為線管的容量為100kV、3.5mA連續使用。連續使用。（五）（五）X線管的熱容量線管的熱容量 X線管的熱容量線管的熱容量連續多次攝影或透視與點片攝影交替連續多次攝影或透視與點片攝影交替進行的曝光稱為混合負荷。進行的曝光稱為混合負荷。 單位時間內傳導給介質的熱量稱為散熱率單位時間內傳導給介質的熱量稱為散熱率（又稱冷卻率）。（又稱冷卻率）。熱容量：熱容量：X線管處于最大冷卻率時，允線管處于最大冷卻率時，允許承受的最大熱量稱為熱容量（許承受的最大熱量稱為熱容量（heat unit，HU）。）。 熱容量的單位是焦耳（熱容量的單位是焦耳（J），即），即 1J=1kV（有效值）（有效值）1mA（有效值）（有效值）1s熱容量的單位目前還使用