精選球管原理培訓(xùn)講義

（優(yōu)選）球管原理培訓(xùn)課件目前一頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)X線(xiàn)發(fā)生裝置：用于產(chǎn)生X線(xiàn)的裝置稱(chēng)為X線(xiàn)發(fā)生裝置。它由X線(xiàn)管、高壓發(fā)生器和控制臺(tái)三部分組成，它是X線(xiàn)機(jī)、X線(xiàn)CT的主要組成部分一直。X線(xiàn)管：它的作用就是產(chǎn)生X線(xiàn)。自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線(xiàn)以來(lái)，X線(xiàn)管逐步向大功率、小焦點(diǎn)和專(zhuān)用化方向發(fā)展，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，先后出現(xiàn)了固定陽(yáng)極X線(xiàn)管、旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管以及各種特殊X線(xiàn)管。

目前二頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)X射線(xiàn)的產(chǎn)生裝置主要包括三部分：X射線(xiàn)管、高壓電源及低壓電源，如圖所示目前三頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前四頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)X線(xiàn)是一種波長(zhǎng)很短的電磁波。波長(zhǎng)范圍為0.0006～50nm。目前X線(xiàn)診斷常用的X線(xiàn)波長(zhǎng)范圍為0.008～0.031nm(相當(dāng)于40～150kV時(shí))。在電磁輻射譜中，居γ射線(xiàn)與紫外線(xiàn)之間，比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)要短得多，肉眼看不見(jiàn)。靶面材料：1、鎢靶Z=74（40-150kv電壓）2、銠靶Z=453、鉬靶Z=42（用40KV以下電壓）窗口材料：鈹Z=4

目前五頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)X線(xiàn)管分類(lèi)1、固定陽(yáng)極X線(xiàn)管2、旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管3、特殊X線(xiàn)管4、特性與參數(shù)5、管套目前六頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)第一節(jié)：固定陽(yáng)極X線(xiàn)管一、結(jié)構(gòu)：陽(yáng)極、陰極、玻璃殼目前七頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)第一節(jié)：固定陽(yáng)極X線(xiàn)管（一）陽(yáng)極:陽(yáng)極的主要作用：阻擋高速運(yùn)動(dòng)的電子流而產(chǎn)生X線(xiàn)，同時(shí)將曝光時(shí)產(chǎn)生的熱量輻射或傳導(dǎo)出去；其次是吸收二次電子和散亂射線(xiàn)。1．陽(yáng)極頭：靶面和陽(yáng)極體組成。（1）靶面：作用是承受高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊，產(chǎn)生X線(xiàn)（曝光）靶面材料一般都選用鎢（Z=74），輻射Ｘ線(xiàn)的強(qiáng)度與靶面材料的原子序數(shù)有關(guān)。

鎢的特點(diǎn):：熔點(diǎn)高（3370℃），蒸發(fā)率低，原子序數(shù)大，又有一定的機(jī)械強(qiáng)度。鎢的缺點(diǎn)：導(dǎo)熱率小，受電子轟擊后產(chǎn)生的熱量不能很快地傳

導(dǎo)出去，焊接到導(dǎo)熱率較大的無(wú)氧銅制成的陽(yáng)極體上。（轉(zhuǎn)化效率低）（2）陽(yáng)極體:導(dǎo)熱率大的無(wú)氧銅，把靶面的熱量傳導(dǎo)出去．目前八頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)2．陽(yáng)極帽：吸收二次電子，并可吸收部分散亂X線(xiàn)⑴結(jié)構(gòu)：頭部圓口面對(duì)陰極，是高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊靶面的通道；側(cè)下部圓口向外，是X線(xiàn)的輻射通道，⑵二次電子:高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊靶面時(shí)，會(huì)有少量的電子從靶面反射和釋放出來(lái)，這部分電子稱(chēng)為二次電子.⑶危害：①其能量較大（約為原來(lái)的99%），轟擊到玻璃殼內(nèi)壁上，將使玻璃殼溫度升高而釋放氣體，降低管內(nèi)真空度或使玻璃殼擊穿；②二次電子再次被陽(yáng)極吸引轟擊到靶面上時(shí)，由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)聚焦，將輻射出非焦點(diǎn)散射X線(xiàn)，使X線(xiàn)影像質(zhì)量降低；③二次電子還會(huì)附著在玻璃壁上，造成整個(gè)管壁電位分布極不均勻，產(chǎn)生縱向應(yīng)力，易致玻璃壁損壞。目前九頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)3．玻璃圈：封接4．陽(yáng)極柄：熱量傳導(dǎo)（無(wú)氧銅）目前十頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前十一頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（二）陰極：

1．燈絲（鎢）：發(fā)射電子，診斷用Ｘ線(xiàn)管的燈絲繞成螺旋管狀．

（1）燈絲電壓一般為交流5～10V、50Hz，（2）燈絲電流一般為2～9A，3～6A的占多數(shù)。

（3）燈絲壽命：①調(diào)節(jié)燈絲的加熱電壓即可改變燈絲發(fā)射的電子數(shù)量；②燈絲溫度與發(fā)射電子的數(shù)量關(guān)系是呈指數(shù)的非線(xiàn)性關(guān)系③燈絲點(diǎn)燃時(shí)間越長(zhǎng)，工作溫度越高，鎢的蒸發(fā)越快，燈絲壽命越短

目前十二頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前十三頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前十四頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)2．陰極頭（聚焦罩：帶負(fù)電）：借其形狀使電子流聚焦。陰極一般有三根引線(xiàn)，一根為公用線(xiàn)，其余兩根分別為大、小焦點(diǎn)燈絲的引線(xiàn)。３．陰極套４．玻璃芯

目前十五頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前十六頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（三）玻璃殼：用來(lái)固定，支撐陰、陽(yáng)兩極并保持管內(nèi)的真空度

為防止X線(xiàn)管管內(nèi)氣體放電，保證陰極發(fā)射的電子能暢通無(wú)阻擋地高速飛向陽(yáng)極，管內(nèi)的真空度應(yīng)保持在133.3×10-7Pa(10-7mmHg)以下。目前十七頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)X線(xiàn)管壽命影像因素：燈絲：變細(xì)真空度：阻力靶面：粗糙目前十八頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)二、X線(xiàn)管的焦點(diǎn)（一）實(shí)際焦點(diǎn)是指燈絲發(fā)射的電子經(jīng)聚焦后在靶面上的瞬間轟擊面積。實(shí)際焦點(diǎn)的大小：寬度與聚焦罩的形狀、寬度和深度有關(guān)。實(shí)際焦點(diǎn)與X線(xiàn)管的容量關(guān)系：實(shí)際焦點(diǎn)大，可承受功率大，容量就大，可以縮短曝光時(shí)間。目前十九頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前二十頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前二十一頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（二）有效焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)：指實(shí)際焦點(diǎn)在X線(xiàn)投照方向上的投影。（不止一個(gè)）標(biāo)稱(chēng)焦點(diǎn)：實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于X線(xiàn)管長(zhǎng)軸方向的投影，（例2.0mm×2.0mm)符合：有效焦點(diǎn)=實(shí)際焦點(diǎn)×sinθ靶角：X線(xiàn)投照方向與X線(xiàn)管長(zhǎng)軸方向垂直時(shí)的θ．

θ不能太小，否則投照方向的Ｘ大量減少．（一般15°~20°）目前二十二頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（三）有效焦點(diǎn)與成像質(zhì)量1、有效焦點(diǎn)尺寸越小，影像清晰度就越高2、減小有效焦點(diǎn)，勢(shì)必減小實(shí)際焦點(diǎn)，X線(xiàn)管的功率隨之減小，曝光時(shí)間需增加，這將會(huì)引起運(yùn)動(dòng)模糊、幾何模糊．目前二十三頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（四）焦點(diǎn)的方位性（使用時(shí)保證實(shí)際焦點(diǎn)中心、X線(xiàn)輸出窗中心、與攝影中心一致）目前二十四頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（五）焦點(diǎn)增漲管電壓（kV）一定時(shí)，隨著管電流的增大、焦點(diǎn)增漲的程度變大。管電壓的變化對(duì)焦點(diǎn)增漲大小的影響遠(yuǎn)較管電流的變化影響小，目前二十五頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)總結(jié)：固定陽(yáng)極X線(xiàn)管的缺點(diǎn)：靶面靜止不動(dòng)，所以功率小，焦點(diǎn)大。目前二十六頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)第二節(jié)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管（一）特點(diǎn)瞬時(shí)負(fù)載功率大、焦點(diǎn)小（二）結(jié)構(gòu)：由陽(yáng)極、陰極和玻璃殼三部分組成。

陽(yáng)極：靶面、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承。

目前二十七頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)陰極燈絲陽(yáng)極靶X光轉(zhuǎn)子定子旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)球管的結(jié)構(gòu)目前二十八頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)焦點(diǎn)伴影越小，“圖像”越銳利目前二十九頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前三十頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)1．靶盤(pán)與靶面：鎢靶的缺點(diǎn)：①由于表面與內(nèi)層之間溫差所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，容易使靶面產(chǎn)生裂紋；②另外，鎢在1100℃以上會(huì)發(fā)生再結(jié)晶，將使靶面使用不久就會(huì)出現(xiàn)表面龜裂、粗糙現(xiàn)象，致使X線(xiàn)管輻射X線(xiàn)的能力下降。

錸鎢合金優(yōu)點(diǎn)：靶面晶粒細(xì)，在相同使用條件下，曝光2萬(wàn)次，錸鎢合金靶與純鎢靶進(jìn)行比較，輸出劑量分別下降13%和45%。目前三十一頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前三十二頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)2．轉(zhuǎn)子①轉(zhuǎn)速：（單相異步電動(dòng)機(jī)原理：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）N=60F/P②額定轉(zhuǎn)速暴光：旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管的X線(xiàn)機(jī)均設(shè)有旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極啟動(dòng)、延時(shí)、保護(hù)電路。④制動(dòng)：慣性導(dǎo)致凈轉(zhuǎn)，磨損，縮短X線(xiàn)管的壽命。目前三十三頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)3．軸承與軸承的潤(rùn)滑少量由陽(yáng)極靶面?zhèn)鲗?dǎo)過(guò)來(lái)的熱量則大部分通過(guò)轉(zhuǎn)子表面輻射出去。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管，依靠熱輻射進(jìn)行散熱，散熱效率低，連續(xù)負(fù)荷后陽(yáng)極熱量急劇增加，靶盤(pán)溫度不斷上升，先進(jìn)X線(xiàn)機(jī)的X線(xiàn)管裝置內(nèi)設(shè)有溫度限制保護(hù)裝置，對(duì)X線(xiàn)管給予相應(yīng)的保護(hù)。固定陽(yáng)極X線(xiàn)管的散熱方式：熱傳導(dǎo)。目前三十四頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)第三節(jié)特殊X線(xiàn)管

一、金屬陶瓷大功率X線(xiàn)管二、三極X線(xiàn)管三、軟X線(xiàn)管四、CT用X線(xiàn)管目前三十五頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前三十六頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前三十七頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前三十八頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前三十九頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)X線(xiàn)管的特性和參數(shù)因型號(hào)不同而不同，只有熟悉、掌握各種X線(xiàn)管的特性曲線(xiàn)、電參數(shù)以及構(gòu)造參數(shù)后，才能正確地使用X線(xiàn)管，并在參數(shù)允許范圍內(nèi)，充分發(fā)揮X線(xiàn)管的最大效能。目前四十頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)第四節(jié)X線(xiàn)管的特性與參數(shù)一、特性（一）陽(yáng)極特性曲線(xiàn)

陽(yáng)極特性曲線(xiàn)（Ia～Ua）是在一定的燈絲加熱電流下，管電壓（Ua）與管電流（Ia）之間的關(guān)系目前四十一頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前四十二頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)①燈絲前端發(fā)射出來(lái)的電子，它們?cè)陟o電場(chǎng)作用下飛往陽(yáng)極，這部分電子的運(yùn)動(dòng)不受阻力；②燈絲側(cè)面發(fā)射出來(lái)的電子，這部分電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是在空間發(fā)生交叉后飛向陽(yáng)極，因此它們的運(yùn)動(dòng)要受到一定的阻力；③燈絲后端發(fā)射出來(lái)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(chǎng)作用力很微弱，因此這部分電子滯留在燈絲后面的空間，形成“空間電荷”，空間電荷只能隨著管電壓的升高而逐漸飛向陽(yáng)極。目前四十三頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（二）燈絲發(fā)射特性曲線(xiàn)

燈絲發(fā)射特性曲線(xiàn)（Ia～I(xiàn)f）是在一定的管電壓下，管電流（Ia）與燈絲加熱電流（If）的關(guān)系。

目前四十四頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前四十五頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（1）“空間電荷”補(bǔ)償：由于管電壓增加，導(dǎo)致管電流變大，需要補(bǔ)償?shù)窒?。?）補(bǔ)償?shù)脑瓌t是：當(dāng)管電壓變高時(shí)，適當(dāng)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(dāng)管電壓變低時(shí)，則適當(dāng)增加燈絲加熱電流。目前四十六頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)二、電參數(shù)

X線(xiàn)管常見(jiàn)的電參數(shù)有燈絲加熱電壓、燈絲加熱電流、最高管電壓、最大管電流、最長(zhǎng)曝光時(shí)間、容量、標(biāo)稱(chēng)功率、熱容量等，這些數(shù)據(jù)在使用、調(diào)試和維護(hù)X線(xiàn)機(jī)時(shí)必須清楚，并嚴(yán)格遵守。目前四十七頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（一）最高管電壓它是可加于X線(xiàn)管兩極間的最高管電壓峰值，單位是千伏（kV）。它由X線(xiàn)管的長(zhǎng)度、形狀、絕緣介質(zhì)的種類(lèi)以及管套的形式?jīng)Q定。（二）最大管電流

它是在某一管電壓和某一曝光時(shí)間條件下，X線(xiàn)管所允許的最大平均管電流。單位是毫安（mA）

（三）最長(zhǎng)曝光時(shí)間它是在某一管電壓和某一管電流條件下，X線(xiàn)管所允許的最長(zhǎng)曝光時(shí)間值。

目前四十八頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（四）X線(xiàn)管的容量容量：X線(xiàn)管在安全使用條件下，單次曝光或連續(xù)曝光而無(wú)任何損壞時(shí)所能承受的最大負(fù)荷量。1．容量與影響因素

增大容量的途徑，通常有五個(gè)：①增大焦點(diǎn)面積；②減小靶面傾角；③增加陽(yáng)極轉(zhuǎn)速；④增大焦點(diǎn)軌道半徑；⑤減小管電壓波形的紋波系數(shù)。2．負(fù)荷量的計(jì)算負(fù)荷量常用輸入的電功率表示，其計(jì)算式為P=UI/1000（kW）：UI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(zhuǎn)換關(guān)系不同。

目前四十九頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)舉例：假設(shè)ua=60kV(峰值），Ia=100mA（平均值,則P=UI/1000=60×0.707×1.1×100=4.67KW目前五十頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)3．X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率：容量還與曝光時(shí)間有關(guān),曝光時(shí)間增長(zhǎng)，容量將相應(yīng)地減小。這是因?yàn)閱未纹毓鈺r(shí)間越長(zhǎng)，陽(yáng)極所產(chǎn)生的熱量就越多，X線(xiàn)管的容量就越?。欢啻芜B續(xù)攝影因陽(yáng)極熱量的積累，要求每次攝影X線(xiàn)管的容量就更??；由于透視時(shí)間一般較長(zhǎng)，且必要時(shí)還需點(diǎn)片，所以透視、點(diǎn)片用X線(xiàn)管的容量最小。同一支X線(xiàn)管的容量是不確定的。目前五十一頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)為了便于比較，將一定整流方式和一定曝光時(shí)間下X線(xiàn)管的最大負(fù)荷稱(chēng)為X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率。也稱(chēng)額定容量或代表容量

固定陽(yáng)極X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率：固定陽(yáng)極X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率是指在單相全波整流電路中，曝光時(shí)間為1s時(shí)的容量。例如，XD4-2·9/100型X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率為：小焦點(diǎn)（1.8mm×1.8mm）2kW，大焦點(diǎn)（4.3mm×4.3mm）9kW。目前五十二頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率：旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率是指在三相全波整流電路中，曝光時(shí)間為0.1s時(shí)的容量。例如，XD51-20·40/125型旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X線(xiàn)管的標(biāo)稱(chēng)功率為：小焦點(diǎn)（1.0mm×1.0mm）20kW，大焦點(diǎn)（2.0mm×2.0mm）40kW。目前五十三頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)4．瞬時(shí)負(fù)荷與連續(xù)負(fù)荷的容量表示方法曝光時(shí)間為數(shù)毫秒到數(shù)秒的單次攝影稱(chēng)為瞬時(shí)負(fù)荷。瞬時(shí)負(fù)荷的容量常用瞬時(shí)負(fù)荷特性曲線(xiàn)表示。

曝光時(shí)間為10s以上的透視稱(chēng)為連續(xù)負(fù)荷。目前五十四頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前五十五頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)連續(xù)負(fù)荷舉例：

1）連續(xù)使用時(shí)的容量：例如，某X線(xiàn)管的容量為200W連續(xù)使用。2）限定管電壓、管電流和透視時(shí)間：例如，某X線(xiàn)管的容量為100kV、3.5mA連續(xù)使用。目前五十六頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)目前五十七頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)（五）X線(xiàn)管的熱容量１．X線(xiàn)管的熱容量連續(xù)多次攝影或透視與點(diǎn)片攝影交替進(jìn)行的曝光稱(chēng)為混合負(fù)荷。

單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)給介質(zhì)的熱量稱(chēng)為散熱率（又稱(chēng)冷卻率）。熱容量：X線(xiàn)管處于最大冷卻率時(shí)，允許承受的最大熱量稱(chēng)為熱容量（heatunit，HU）。

目前五十八頁(yè)\總數(shù)六十八頁(yè)\編于十一點(diǎn)熱容量的單位是焦耳（J），即

1J=1kV（有效值）×1mA（有效值）×1s熱容量的單位目前還使用HU來(lái)表示，即1HU=1kV（峰值）×1mA（平均值）×1s