第三章-医用X线管

第一节：固定阳极X线管第二节：旋转阳极X线管第三节：特殊X线管第四节：X线管的特性与参数第五节：管套河池市第三人民医院柏彭开X线的产生管电流、管电压、灯丝电压P25河池市第三人民医院柏彭开第一节：固定阳极X线管一、结构(一)阳极:阳极的主要作用是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。靶面的作用是承受高速运动的电子流轰击，产生X线（曝光）靶面材料一般都选用钨（Z=74），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。河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开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；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：热量传导河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开（二）阴极：其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1．灯丝：发射电子2．阴极头（聚焦罩）：使电子流聚焦①灯丝电压一般为交流5～10V、50Hz，灯丝电流一般为2～9A，3～6A的占多数。②调节灯丝的加热电压即可改变灯丝发射的电子数量；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（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133.3×10-7Pa(10-7mmHg)以下。河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开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。实际焦点的宽度聚焦罩的形状、宽度和深度（二）有效焦点指实际焦点在X线投照方向上的投影。实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影有效焦点=实际焦点×sinθ（三）有效焦点与成像质量sinsinsinsin河池市第三人民医院柏彭开有效焦点=实际焦点×sinθθ河池市第三人民医院柏彭开（三）有效焦点与成像质量有效焦点尺寸越小，影像清晰度就越高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、几何模糊河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开（四）焦点的方位性河池市第三人民医院柏彭开旋转阳极Ｘ线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾，其最大优点是瞬时负载功率大、焦点小。功率多为20~50kW，高者可达150kW，是固定阳极Ｘ线管的5~9倍。有效焦点为1~2mm，从而大大提高了影像清晰度。第二节旋转阳极X线管河池市第三人民医院柏彭开旋转阳极X线管（一）特点通过阳极旋转来扩大电子流轰击的面积，提高球管的散热率，从而提高球管的功率。优点：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1．靶盘与靶面：主要由靶面、转子、转轴和轴承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。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%。河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开旋转阳极技术：通过阳极旋转来扩大电子流轰击的面积，提高球管的散热率，从而提高球管的功率。优点：瞬时负载功率大、焦点小。河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开2．转子（50HZ≤f≤150HZ）1、无氧铜制成，通过钼杆与靶盘和靶面连为一体。2、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。3、轴承与轴承的润滑轴承与轴承的润滑：轴承多数采用耐热合金钢制成，润滑剂采用固体润滑材料目前，最先进的采用液态金属轴承。4、散热：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。河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开第三节管套一、固定阳极X线管管套二、旋转阳极X线管管套河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开第四节X线管的特性与参数一、特性（一）阳极特性曲线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。河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开（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。X射线阳极阴极灯丝变压器高压变压器管电压高速电子流河池市第三人民医院柏彭开二、电参数（一）最高管电压与最大管电流（二）X线管的容量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。（三）X线管的热容量河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开第五节X线管的检验和使用2、日常使用与维护（1）防震动：（2）注意曝光间隔：（3）观察窗口：（4）辉光：（5）听声音：河池市第三人民医院柏彭开第五节X线管的检验和使用3、X线管的常见故障（1）阳极靶面损坏。（2）真空度下降。1、轻度；2、严重（3）灯丝断路（4）玻璃壳的故障：内壁积聚一层很薄的钨；（5）旋转阳极转子的故障：a、转速降低；b、转子卡住河池市第三人民医院柏彭开第六节特殊X线管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线管河池市第三人民医院柏彭开一、金属陶瓷大功率X线管河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开2~5KV二、三极X线管河池市第三人民医院柏彭开无栅三极X线管：阴极头加负偏压，可得到微焦点。阴极头既起聚焦作用，又起栅极作用。因此，三极X线管的特性，不仅取决于灯丝加热电流和管电压，还取决于栅极电位的变化。河池市第三人民医院柏彭开栅控X线管可制成没有实体栅极而有特殊形状的聚焦杯。负偏压较低时，一部分电子飞向阳极，聚焦形成窄电子流，获得很小的焦点，即微焦点（可获得0.1*0.1mm的微焦点）。微焦点Ｘ线管常用于放大Ｘ线摄影。栅控X线管瞬时曝光时间临界值为1ms，灯丝发射特性差，不能产生大的管电流，不适用于大功率Ｘ线机，主要应用于Ｘ线电影摄影、Ｘ线电视。河池市第三人民医院柏彭开河池市第三人民医院柏彭开三、软X线管（钼靶Ｘ线管）要求:固有过滤小；低管电压时能产生较大管电流；焦点小。结构特点：铍窗(原子序数为4，固有滤过很小)钼靶（能产生特征X线）极间距离短0.063nm0.07nm临床实验证明:软组织摄影时最适宜的X线波长是0.06~0.09nm。加上0.03mm的钼片，对小于0.063nm的稍硬X线具有选择性吸收作用，对于大于0.07nm的较软X线被钼片本身吸收，余下的X线正好适合。河池市第三人民医院柏彭开软Ｘ线管特点Ｘ线输出窗的固有过滤小（铍窗）；低管电压时能产生大管电流；焦点小0.03mm钼片过滤对0.063nm以下Ｘ线强烈选择吸收，吸收0.07nm以上较软Ｘ线河池市第三人民医院柏彭开ＣＴ用Ｘ线管管电流100~600mA管电压100~140kV扫描时间0.5~7S主要参数河池市第三人民医院柏彭开通常ＣＴ扫描一层图像需数百mAS，为了满足诊断需要，要连续数十层扫描，故ＣＴ用Ｘ线管要有大的热容量。所以ＣＴ管结构、靶面材料、灯丝热变形系数、旋转轴承的自由膨胀系数、高温下的真空保持等，都要求有特殊的工艺措施才能保证在上述严格条件下正常运转。靶面采用新型复合靶结构，大体积石墨基以增大热容量，外壳多为金属或陶瓷材料，配有油循环系统以尽快散热。河池市第三人民医院柏彭开要求X线管能承受连续脉冲曝光的负荷量，对于中、大型DSA设备，ＣＴ设备，一般X线管热容量应在１ＭHU以上，管电压范围40～150kV，管电流通常为800～1250mA。高散热率不能有等待时间，不能过热停机！X线管河池市第三人民医院柏彭开靶面材料多采用复合靶结构，配有较大体积的石墨基以增大热容量，外壳多为金属陶瓷材料。采用油或水循环冷却系统，使产生的热量尽快扩散。河池市第三人民医院柏彭开MRM球管–“透心凉”冷却：冷却油直接进入阳极靶面高散热率河池市第三人民医院柏彭开MegaCool™MegaCoolTMx-raytube7.5MHU热容量1400KHU/min散热率相当于其他厂家6.3MHU球管的10MHU因为其他厂家的6.3MHU球管散热率只有800kHU/min左右！！河池市第三人民医院柏彭开*油循环或水冷却技术真空油在CT中使用油循环X线管在心血管造影机X线机中使用油和水循环X线球管河池市第三人民医院柏彭开