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CT球管基础知识

2011-03-05 14:31:47| 分类： 专业交流|举报|字号 订阅

自从十九世纪第一个球管诞生以来，球管的家族也迅速地发展壮大。根据其医学用途，我们把他们分成诊断用X线球管和治疗用X线球管两大类。

一、诊断用X射线管

诊断用X射线管用于透视和摄影。虽然两种工作状态的功率相差很大，但摄影时曝光时间极为散热器冷却。

能耗很小，所以管子的阳极在两种工作状态下的总能量是相近的。因此，现代诊断用X射线管通常

为了能获得清晰的X射线影像，对诊断用X射线管的基本要求是：它应具有小的焦点和大的功焦点小可以减小几何模糊度，而输出功率大，曝光时间可以缩短，减小了移动模糊度。

当然，由于受阳极靶面所能承受的最大容许热量的限制，要同时满足焦点小、功率大的要求是困能的。旋转阳极X射线管能较好的解决这一矛盾，因而得到广泛的使用。

（一） 诊断X射线管的类型

1．固定阳极X射线 这种X射线的阳极是固定不动的。其功率较小，焦点较大，一般用于小断X射线机。

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（北京医用射线机厂生产的诊断X线机球管）

（1）阴极：X射线管几乎都是由灯丝、聚焦罩等组在，它的作用是发射电子，并使电子聚焦阳极。

①灯丝：目前X射线管几乎都是选用钨作为灯丝材料。因为钨在高温下有一定的发射能力；具制成一定形状；在强电场吸引下不易变形。

高的熔点（3370℃），在高温下也不易蒸发成气体；其延展性和抗张性较好，便于加工，能拉成细

由于受阳极靶面的比容量（1mm2的焦点面积上所散耗的功率）的限制，灯丝不能做得过小，

定阳极的X射线管的实际焦点面积很小，焦点过小会使发射的X射线量减少。为了获得大量的X射

灯丝必须加粗。这样虽然焦点增大，使几何模糊度提高，但X射线量增大强缩短曝光时间，避免因

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物的移动，而引的模糊度。

目前很多X射线管在同一阴极上配制大小不同的两上灯丝而获得大小焦点 ，称为双焦点X射其灯丝有三根引线，一根为公用引线，其余二根分别为大、小焦点灯丝引线。

灯丝温度上升至一定值后，开始发射电子、发射电子的数量取决于灯丝温度的高低。

从图中可以看出：灯丝温度较低时，发射电子流密度较少，但当温度升至一定值（2600°K）时，稍微改变灯丝电压，管电流将得到很大的变化。

发射电流密度增加极快，故在调整X射线管电流时应特别注意这一特点，即当灯丝电压增至接近最

②聚焦罩：当灯丝发射电子后，如阳极接通高压，在正电场的作用下电子高速飞向阳极。但由

子之间的相互排斥作用，致使电子呈散射状，特别在阳极电压较低时，散射更为显著。为了能使电中成束状飞向阳极，因此将灯丝装入一个用镍或铁镍合金制成提长方形槽中，称聚焦罩。

聚焦罩除了形成电子束外，还可防止二次电子造成的危害。二次电子是指从阳极靶面反射邮来的电子。在自整流电路或阳极过热时，都会产生这种二次电子。它将会使灯丝被轰击而断开；或玻璃被轰而造成孔洞，以至破裂。有了聚焦罩就能将大部分二次电子吸引到槽上，以保护灯丝和玻璃壳的安全。

（二）阳极：阳极靶的作用接受电子轰击辐射X射线，同时将热量散发出去。一般采用钨作为靶面的材料，它具的原子序数高、熔点高、高温时蒸汽压力低等优点。

钨靶面一般为正方形或长方形，厚度为1.5mm~3mm，镶在导热性能良好的无氧铜柱上。这样不较高的辐射性能，而且又能将热量及时传导出去。

阳极靶被电子束轰击的面积叫实际焦点。为

几何模糊度以便获得清晰的图像，要求缩小X射

效焦点，这可通过减小阳极靶面倾角达到这一目

然，从投照需要的角度出发要求有效焦点面越小

这样必然要求实际焦点面积缩小。但在一定的阳

功率情况下，提高了靶面的比容量，不利于热量增大有效焦点面积，使图像模糊不清。

因此倾角不宜小太。但也不能过大，阳极倾角过

阳极靶面产生的二次电子，除对灯丝和玻壳

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害外，还向各方散射，使阳极靶面外的地方产生X射线，这种非焦点X射线会影响影像的清晰度。面上的开口是X射线出口。

在阳极端加上一个用无氧铜制成的金属罩，称为反跳罩。罩的轴向有一开口是让阴极电子速通过的

这样就使阳极的钨靶面铜柱体、反跳罩组成一体，通过与玻璃膨胀系数相近的铁镍钻合金和玻接后通至管外。

（3）玻璃外壳：X射线玻璃外壳是用来支撑阴、阳极和保持管内真空度的。通常多采用能耐绝缘强度高、膨胀系数小的以硅作为主要成分的硼酸硬质玻璃。X射线管内的真空度应保持在133.322×10-7Pa（10-7mmHg）以下，以保证灯丝的正常加热和电子飞向阳极的速度。

2．旋转阳极X射线管

固定阳极X射线管因阳极焦点面受温度的影响限制了它的功率。要提高功率，焦点面就必须增大。但焦点面增大又影响了影像清晰度，两者不能兼顾。

旋转阳极X射线管能够较好地解决这一矛盾。在短时间（约0.1s）运用时，它可以同样大小的有效焦点之下将负载增大到几倍之多。其结构如图所示。

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厚重的阳极圆盘牢装在轴承中旋转的轴上，在同一轴上还装有一个铜质圆柱，作为感应电子动的转子，电动机的定子则套在X射线管玻壳的外面，流经定子绕组的电流建立起一个旋转磁场，带动转子转动，也就带动了阳极旋转，管子的阴极装有卷成螺旋管状的钨灯丝，其位置偏离管子中心轴线。因此，在阳极旋转时实际焦点沿着它的表面旋转着，其轨迹为一圆环，这就使得所产生的热量分布在一个连续运动着的环状面上。焦点上单位面积所承受的热量变小，就明显提高了X射线管的功率，虽然实际焦点面积较大，但有效焦点却很小，提高了X射线影像的清晰度。旋转阳极的实际焦点与有效焦点如图所示。

根据上述原理，旋转阳极X射线管的功率比固定阳极X射线管大2~5倍，目前用在500mA以下诊断X射线机组的管子功率为20kW~50kW，有效焦点面积只有1mm2~2 mm2.

旋转阳极X射线管一般在透视时由于功率很小无需转动，但在摄影时必须转动到额定转速以后才能接通高压，否则有引起焦点熔化的危险。

（1）阴极：旋转阳极X射线管的阴极由聚焦槽、螺旋管状灯丝、阴极盘、阴极罩等组成。其作用与固定阳极X射线管相同，就是用来发射电子并使其聚焦去轰击阳极靶面。一般灯丝有大小两个。阴

极固定在阴极盘上，外面有阴极罩保护，阻碍焦点尺寸不同聚焦槽的宽度，灯丝尺寸也不相同。