球管原理培训资料课件.ppt
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1、X线管原理线管原理 X X线发生装置:线发生装置:用于产生用于产生X X线的装置称为线的装置称为X X线发生装置。线发生装置。它由它由X X线管、高压发生器和控制台三部分组线管、高压发生器和控制台三部分组成,它是成,它是X X线机、线机、X X线线CTCT的主要组成部分一直。的主要组成部分一直。X X线管:线管:它的作用就是产生它的作用就是产生X X线。自线。自18951895年伦琴发现年伦琴发现X X线线以来,以来,X X线管逐步向大功率、小焦点和专用化线管逐步向大功率、小焦点和专用化方向发展,其结构不断改进,先后出现了固方向发展,其结构不断改进,先后出现了固定阳极定阳极X X线管、旋转阳极
2、线管、旋转阳极X X线管以及各种特殊线管以及各种特殊X X线管。线管。X X射线的产生装置主要包括三部分:射线的产生装置主要包括三部分:X X射线射线管、高压电源及低压电源,如图所示管、高压电源及低压电源,如图所示X X线是一种波长很短的电磁波。线是一种波长很短的电磁波。波长范围为波长范围为0.00060.000650nm50nm。目前目前X X线诊断常用的线诊断常用的X X线波长范围为线波长范围为0.0080.0080.031nm0.031nm(相当于相当于4040150kV150kV时时)。在电磁辐射谱中,居在电磁辐射谱中,居射线与紫外线之间,比可见光射线与紫外线之间,比可见光的波长要短得
3、多,肉眼看不见。的波长要短得多,肉眼看不见。靶面材料:靶面材料:1 1、钨靶、钨靶 Z=74 Z=74(40-150kv40-150kv电压)电压)2 2、铑靶、铑靶 Z=45 Z=453 3、钼靶、钼靶 Z=42 Z=42(用(用40KV40KV以下电压)以下电压)窗口材料:窗口材料:铍铍 Z=4 Z=4 X X线管分类线管分类1 1、固定阳极、固定阳极X X线管线管2 2、旋转阳极、旋转阳极X X线管线管3 3、特殊、特殊X X线管线管4 4、特性与参数、特性与参数5 5、管套、管套第一节:第一节:固定阳极固定阳极X X线管线管l一、结构:一、结构:阳极、阴极、玻璃壳阳极、阴极、玻璃壳第一
4、节:第一节:固定阳极固定阳极X X线管线管(一)阳极(一)阳极:阳极的主要作用:阻挡高速运动的电子流而产生阳极的主要作用:阻挡高速运动的电子流而产生X X线,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子和散乱射线 。1 1阳极头阳极头 :靶面和阳极体组成。:靶面和阳极体组成。(1 1)靶面:靶面:作用是承受高速运动的电子流轰击,产生作用是承受高速运动的电子流轰击,产生X X线(曝线(曝光)光)靶面材料一般都选用钨(靶面材料一般都选用钨(Z=74Z=74),辐射线的强度与靶),辐射线的强度与靶面面 材料的材料的 原
5、子序数有关。原子序数有关。钨的特点钨的特点::熔点高(熔点高(33703370),蒸发率低,原子序数大,又),蒸发率低,原子序数大,又有一定的机械强度。有一定的机械强度。钨的缺点:钨的缺点:导热率小,受电子轰击后产生的热量不能很快地导热率小,受电子轰击后产生的热量不能很快地传传 导出去,焊接到导热率较大的无氧铜制成的阳极体上。导出去,焊接到导热率较大的无氧铜制成的阳极体上。(转化效率低)(转化效率低)(2 2)阳极体阳极体:导热率大的无氧铜,把靶面的热量传导出去导热率大的无氧铜,把靶面的热量传导出去2 2阳极帽阳极帽 :吸收二次电子,并可吸收部分散乱吸收二次电子,并可吸收部分散乱X X线线 结
6、构:结构:头部圆口面对阴极,是高速运动的电子流轰头部圆口面对阴极,是高速运动的电子流轰击靶面的通道;侧下部圆口向外,是击靶面的通道;侧下部圆口向外,是X X线的辐射通道,线的辐射通道,二次电子二次电子:高速运动的电子流轰击靶面时,会有少量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的电子从靶面反射和释放出来,这部分电子称为二次电子电子 .危害:危害:其能量较大(约为原来的其能量较大(约为原来的99%99%),轰击到玻),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;管内真空度或
7、使玻璃壳击穿;二次电子再次被阳极吸引轰击到靶面上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时,由于没有经过聚焦,将辐射出非焦点散射X X线,线,使使X X线影像质量降低;线影像质量降低;二次电子还会附着在玻璃壁上,造成整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,易致玻璃个管壁电位分布极不均匀,产生纵向应力,易致玻璃壁损坏。壁损坏。3 3玻璃圈玻璃圈 :封接:封接 4 4阳极柄阳极柄 :热量传导(热量传导(无氧铜)无氧铜)(二)阴极(二)阴极:1 1灯丝(钨)灯丝(钨):发射电子,诊断用线管的灯丝:发射电子,诊断用线管的灯丝绕成绕成螺
8、旋管状螺旋管状 (1 1)灯丝电压)灯丝电压一般为交流一般为交流5 510V10V、50Hz50Hz,(2 2)灯丝电流)灯丝电流一般为一般为2 29A9A,3 36A6A的占多数。的占多数。(3 3)灯丝寿命:)灯丝寿命:调节灯丝的加热电压即可改变灯丝发射的调节灯丝的加热电压即可改变灯丝发射的电子数量;电子数量;灯丝温度与发射电子的数量关系是呈指数灯丝温度与发射电子的数量关系是呈指数的的非线性关系非线性关系 灯丝点燃时间越长,工作温度越高,灯丝点燃时间越长,工作温度越高,钨的蒸发越快,灯丝钨的蒸发越快,灯丝寿命寿命越短越短 2 2阴极头阴极头(聚焦罩:带负电):借(聚焦罩:带负电):借其形状
9、使电子流聚焦其形状使电子流聚焦 。阴极一般有三根引线,一根为阴极一般有三根引线,一根为公用线,其余两根分别为大、小焦公用线,其余两根分别为大、小焦点灯丝的引线。点灯丝的引线。阴极套阴极套玻璃芯玻璃芯 (三)玻璃壳:(三)玻璃壳:用来固定,支撑阴、用来固定,支撑阴、阳两极并保持管内的真空度阳两极并保持管内的真空度 为防止为防止X X线管管内气体放电,线管管内气体放电,保证阴极发射的电子能畅通无阻挡保证阴极发射的电子能畅通无阻挡地高速飞向阳极,管内的真空度应地高速飞向阳极,管内的真空度应保持在保持在133.3133.310-7Pa(10-7mmHg)10-7Pa(10-7mmHg)以下以下 。X
10、X线管寿命影像因素:线管寿命影像因素:灯丝:变细灯丝:变细真空度:阻力真空度:阻力靶面:粗糙靶面:粗糙二、二、X X线管的焦点线管的焦点(一)实际焦点(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是指灯丝发射的电子经聚焦后在靶面上的瞬间轰击面积。击面积。实际焦点的大小:实际焦点的大小:宽度与聚焦罩的形状、宽度和宽度与聚焦罩的形状、宽度和深度深度 有关。有关。实际焦点与实际焦点与X X线管的容量关系:线管的容量关系:实际焦点大,可实际焦点大,可承受功率大,容量就大,可以缩短曝光时间。承受功率大,容量就大,可以缩短曝光时间。(二)有效焦点(二)有效焦点有效焦点:有效焦点:指实际焦点在指
11、实际焦点在X X线投照方向上的投影。线投照方向上的投影。(不止一个)(不止一个)标称焦点:标称焦点:实际焦点在垂直于实际焦点在垂直于X X线管长轴方向的线管长轴方向的投影,投影,(例(例2.0mm2.0mm 2.0mm)2.0mm)符合:符合:有效焦点有效焦点=实际焦点实际焦点sinsin靶角靶角:X X线投照方向与线投照方向与X X线管长轴方向垂直时的线管长轴方向垂直时的 不能太小,否则投照方向的大量减少不能太小,否则投照方向的大量减少(一般(一般15152020)(三)有效焦点与成像质量(三)有效焦点与成像质量1 1、有效焦点尺寸越小,影、有效焦点尺寸越小,影像清晰度就越高像清晰度就越高
12、2 2、减小有效焦点,势必减、减小有效焦点,势必减小实际焦点,小实际焦点,X X线管的功线管的功率随之减小,曝光时间需率随之减小,曝光时间需增加,这将会引起运动模增加,这将会引起运动模糊、几何模糊糊、几何模糊 (四)焦点的方位性(四)焦点的方位性(使用时保证实际焦点中心、(使用时保证实际焦点中心、X X线输出窗中心、与摄影中心一致)线输出窗中心、与摄影中心一致)(五)焦点增涨(五)焦点增涨管电压(管电压(kVkV)一定时,)一定时,随着管电流的增大、随着管电流的增大、焦点增涨的程度变焦点增涨的程度变大。大。管电压的变化对焦点管电压的变化对焦点增涨大小的影响远增涨大小的影响远较管电流的变化影较管
13、电流的变化影响小,响小,总结:总结:固定阳极固定阳极X X线管的缺点:靶面静止不动,所以线管的缺点:靶面静止不动,所以功率小,焦点大。功率小,焦点大。第二节第二节 旋转阳极旋转阳极X X线管线管(一)特点(一)特点 瞬时负载功率大、焦点小瞬时负载功率大、焦点小 (二)结构:(二)结构:由阳极、阴极和玻璃壳三部分由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。组成。阳极:阳极:靶面、转子、转轴、轴承。靶面、转子、转轴、轴承。阴极阴极灯丝灯丝阳极靶阳极靶X光光转子转子定子定子旋转阳旋转阳极极X线球管的结构焦点伴影越小,伴影越小,“图像图像”越锐利越锐利1 1靶盘与靶面靶盘与靶面:钨靶的缺点:钨靶的缺点:由于表面与
14、内层之间温差所产生的热应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;力,容易使靶面产生裂纹;另外,钨在另外,钨在11001100以上会发生再结晶,以上会发生再结晶,将使靶面使用不久就会出现表面龟裂、粗将使靶面使用不久就会出现表面龟裂、粗糙现象,致使糙现象,致使X X线管辐射线管辐射X X线的能力下降。线的能力下降。铼铼 钨合金优点钨合金优点:靶面晶粒细,靶面晶粒细,在相同使用条件下,曝光在相同使用条件下,曝光2 2万次,铼钨合金万次,铼钨合金靶与纯钨靶进行比较,输出剂量分别下降靶与纯钨靶进行比较,输出剂量分别下降13%13%和和45%45%。2 2转子转子 转速:转速:(单相异步
15、电动机原理:旋转磁场)(单相异步电动机原理:旋转磁场)N=60F/PN=60F/P 额定转速暴光:旋转阳极额定转速暴光:旋转阳极X X线管的线管的X X线机均设线机均设有旋转阳极启有旋转阳极启 动、延时、保护电路。动、延时、保护电路。制动:惯性导致净转,磨损,缩短制动:惯性导致净转,磨损,缩短X X线管的寿线管的寿命。命。3 3轴承与轴承的润滑轴承与轴承的润滑 少量由阳极靶面传导过来的热量则大部分通过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。转子表面辐射出去。旋转阳极旋转阳极X X线管,依靠线管,依靠热辐射热辐射进行散热,散热效进行散热,散热效率低,连续负荷后阳极热量急剧增加,
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