医用诊断x线球管.pptx

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1、形成高速电子流 高真空和高压电子源靶X线产生的条件X线管功能:将接受的电能转换为X线能和热能按结构分类:固定阳极和旋转阳极第1页/共46页 一、构造和作用 特点：高真空度 电子由热阴极发射 X线量和质可任意调节 组成：阳极、阴极、玻璃壳第一节 固定阳极X线管 优点：结构简单、价格低优点：结构简单、价格低 缺点：焦点尺寸大、瞬时负载功率小缺点：焦点尺寸大、瞬时负载功率小第2页/共46页 （一）阳极 作用：吸引电子、加速电子二次电子和散射线、阻止高速电子运动而产生X线，同时产生的热量传导或辐射出去。结构：阳极头：包括靶面和铜体 靶面材料应选用高熔点、蒸发率低，且靶面材料应选用高熔点、蒸发率低，且X

2、 X线发射率较高的钨制成线发射率较高的钨制成(钨的熔点为钨的熔点为337337)。但钨的导热率小，可通过真空熔焊的方法把钨焊接在无氧铜体上，以。但钨的导热率小，可通过真空熔焊的方法把钨焊接在无氧铜体上，以便具有良好的散热能力。便具有良好的散热能力。第3页/共46页 阳极罩：无氧铜制成，其作用是吸收二次电子和散射线。高速电子轰击靶面时，会有少量电子从靶面反射出来，称为二次电子。二次电高速电子轰击靶面时，会有少量电子从靶面反射出来，称为二次电子。二次电子若轰击在玻璃壳上，会使玻璃壳温度升高而放出气体，降低管内真空度，甚至子若轰击在玻璃壳上，会使玻璃壳温度升高而放出气体，降低管内真空度，甚至击穿玻璃

3、漏气；二次电子若经过聚焦，当它撞击到玻璃壳或阴极时也可能再次轰击穿玻璃漏气；二次电子若经过聚焦，当它撞击到玻璃壳或阴极时也可能再次轰击靶面，辐射出大量的散射线，严重地影响成像质量。击靶面，辐射出大量的散射线，严重地影响成像质量。阳极柱：由紫铜制成，是阳极引出管外的部分，并与阳极头的铜体相连，浸在变压器油中把热量传导出去，提高阳极的散热效率。第4页/共46页 （二）阴极 作用：作用是发射热电子和聚焦，使打在靶面上的电子束具有一定的形状和大小，形成X线的焦点。结构：灯丝：由钨制成，绕成螺管状，作用是发射电子。为了适应同一个。为了适应同一个X X线管不线管不同使用功率的要求，一般装配有长短两根灯丝，

4、形成双焦点同使用功率的要求，一般装配有长短两根灯丝，形成双焦点X X线管。阴极具有三线管。阴极具有三根引线，其中一根为公用丝，其余为大小灯丝的另一根引线。根引线，其中一根为公用丝，其余为大小灯丝的另一根引线。第5页/共46页 集射罩集射罩 作用是对灯丝发射电子进行聚焦。作用是对灯丝发射电子进行聚焦。当灯丝发射大量电子后，接通高压时，电子将以高速飞向阳极。由于电子之当灯丝发射大量电子后，接通高压时，电子将以高速飞向阳极。由于电子之间相互排斥作用，致使电子呈散射状，特别是在阳极电压较低的情况下，散射间相互排斥作用，致使电子呈散射状，特别是在阳极电压较低的情况下，散射更为显著。为了能使电子集中成束飞

5、向阳极，将灯丝装入一个用镍或铁镍合金更为显著。为了能使电子集中成束飞向阳极，将灯丝装入一个用镍或铁镍合金等制成的长方形罩中，即集聚罩。集聚罩与灯丝的一端相接，从而获得与灯丝等制成的长方形罩中，即集聚罩。集聚罩与灯丝的一端相接，从而获得与灯丝相同的负电位，并借其几何形状，迫使电子成束状飞向阳极，达到聚焦的目的。相同的负电位，并借其几何形状，迫使电子成束状飞向阳极，达到聚焦的目的。第6页/共46页 （三）玻璃壳 作用是用来支撑阴阳两极和保持管内真空度。多采用耐高温、作用是用来支撑阴阳两极和保持管内真空度。多采用耐高温、绝缘强度高膨胀系数小的钼玻璃制成。绝缘强度高膨胀系数小的钼玻璃制成。因钼玻璃与铜

6、的膨胀系数不同，不宜直接焊接，其间镶接一个与钼玻璃膨胀因钼玻璃与铜的膨胀系数不同，不宜直接焊接，其间镶接一个与钼玻璃膨胀系数相近的铁、镍合金圈，以避免因温度变化使玻璃破裂和漏气。有的系数相近的铁、镍合金圈，以避免因温度变化使玻璃破裂和漏气。有的X X线管还线管还将将X X线射出口处的玻璃加以研磨，使其略薄，以减少玻璃对线射出口处的玻璃加以研磨，使其略薄，以减少玻璃对X X线的吸收。线的吸收。为防止为防止X 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极，管内的真空度应保持在l33.3l 0-7

7、Pa(10-7mmHg)l33.3l 0-7Pa(10-7mmHg)以下；另外，装入管内的以下；另外，装入管内的所有零件都必须经过严格清洗去油和彻底除气（通常采用高频真空加热抽气）。所有零件都必须经过严格清洗去油和彻底除气（通常采用高频真空加热抽气）。第7页/共46页 二、X线管的焦点 X线成像质量影响最大的因素之一。实际焦点：电子在靶面上瞬间轰击的面积 。目前，医学诊断用目前，医学诊断用X X线管的灯丝均绕成螺管状，灯丝发射的电子经线管的灯丝均绕成螺管状，灯丝发射的电子经聚焦后，以细长方形轰击在靶面上，形成细长方形的焦点，故称为线聚焦后，以细长方形轰击在靶面上，形成细长方形的焦点，故称为线焦

8、点。焦点。实际焦点的大小实际焦点的大小(一般指宽度一般指宽度)，主要取决于，主要取决于聚焦罩的形状、宽度和聚焦罩的形状、宽度和深度深度。实际焦点越大实际焦点越大(受轰击的靶面积越大，可承受的功率值相应增加受轰击的靶面积越大，可承受的功率值相应增加)，X X线管的容量就越大线管的容量就越大,曝光时间就可以缩短。曝光时间就可以缩短。第8页/共46页 X X线辐射强度分布对成像质量的影响线辐射强度分布对成像质量的影响 由于集射罩的形状，灯丝表面在罩内深度不同，在电场作用下，从由于集射罩的形状，灯丝表面在罩内深度不同，在电场作用下，从灯丝表面发射出的电子的聚集情况不同，实际焦点面上的电子密度分灯丝表面

9、发射出的电子的聚集情况不同，实际焦点面上的电子密度分布也不同，以至到达靶面的电子束强度形成单峰、双峰甚至多峰分布，布也不同，以至到达靶面的电子束强度形成单峰、双峰甚至多峰分布，同时靶面结构和老化，也会造成同时靶面结构和老化，也会造成X X线辐射强度的不均匀性。线辐射强度的不均匀性。第9页/共46页 图图2-32-3为三种不同焦点为三种不同焦点X X线辐射强度分布，焦点中央辐射强度越强线辐射强度分布，焦点中央辐射强度越强(高斯分布高斯分布)，其影像分辨率最高，其次为矩形分布，最差为双峰分布。，其影像分辨率最高，其次为矩形分布，最差为双峰分布。医学诊断用医学诊断用X X线管的焦点一般是双峰分布。线

10、管的焦点一般是双峰分布。第10页/共46页 有效焦点：又叫作用焦点，是指实际焦点在又叫作用焦点，是指实际焦点在X X线投照方向上的投线投照方向上的投影。影。有效焦点与实际焦点之间的关系？有效焦点与实际焦点之间的关系？设实际焦点宽度为设实际焦点宽度为a a，长度为，长度为b b，则投影后的长度为，则投影后的长度为bsinQbsinQ，宽度不，宽度不变，即：变，即：有效焦点有效焦点=实际焦点实际焦点sinQsinQ 式中：式中：QQ表示阳极靶面与表示阳极靶面与X X线投照方向的夹角。线投照方向的夹角。当投射方向与当投射方向与X X线管轴相垂直时，这时的线管轴相垂直时，这时的QQ角称为靶角或阳极倾角

11、。角称为靶角或阳极倾角。阳极倾角一般阳极倾角一般7 72020，它是与管容量和照射野密切相关的重要参数。，它是与管容量和照射野密切相关的重要参数。在要求有效焦点一定条件下，倾角越小，实际焦点越大，管容量也越在要求有效焦点一定条件下，倾角越小，实际焦点越大，管容量也越大。但倾角不能太小，它受到有用照射野的限制。大。但倾角不能太小，它受到有用照射野的限制。第11页/共46页 有有效效焦焦点点的的标标称称值值为为一一无无量量纲纲的的数数值值，但但目目前前，有有效效焦焦点点的的标标注注方方法法仍仍用用习习惯惯标标注注法法，有有效效焦焦点点常常以以正正方方形形标标注注，如如0.3mm0.3 0.3mm0

12、.3 mmmm、1.8mm1.8mm1.8mm1.8mm等等。等等。但但实实际际测测得得的的有有效效焦焦点点并并不不是是正正方方形形，这这种种标标注注方方法法并并不不科科学学。国国际际电电工工委委员员会会（IECIEC）规规定定了了有有效效焦焦点点的的标标注注方方法法和和容容许许值值。表表2-12-1列列出了四个有效焦点及其容许值的变化范围。出了四个有效焦点及其容许值的变化范围。表2-1标称焦点容许值变化范围标称（标称（mmmm）容许宽（容许宽（mmmm）容许长（容许长（mmmm）0.60.60.60.90.60.90.91.30.91.30.80.80.81.20.81.21.11.61.1

13、1.61.01.01.01.41.01.41.31.81.31.81.21.21.21.71.21.71.72.41.72.4第12页/共46页 X X线成像时，为减小几何模糊而获得清晰的影像，要求有效焦点越线成像时，为减小几何模糊而获得清晰的影像，要求有效焦点越小越好。小越好。减小有效焦点面积可通过减小有效焦点面积可通过减小靶角减小靶角来实现，但靶角太小，由于来实现，但靶角太小，由于X X线线辐射强度分布的变化，投照方向的辐射强度分布的变化，投照方向的X X线量将大量减少。线量将大量减少。所以靶角要合适，一般固定阳极所以靶角要合适，一般固定阳极X X线管的靶角为线管的靶角为l5l52020，

14、也可以通，也可以通过减小实际焦点面积以减小有效焦点面积，但实际焦点面积减小后，过减小实际焦点面积以减小有效焦点面积，但实际焦点面积减小后，受受200W200Wmm2mm2的限制，的限制，X X线管的容量也将随之减小。线管的容量也将随之减小。第13页/共46页 有效焦点与成像质量的关系 有效焦点尺寸越小，影像清晰度越高。由图2-4看出，当有效焦点为点光源时，图像界限分明，几何模糊小，清晰度最高；当有效焦点具有一定尺寸时，图像边界产生了半影，边缘模糊，清晰度降低。焦点尺寸越大，清晰度越差。第14页/共46页 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。

15、由此可见，减小焦点面积以减小几何模糊、改善影像清晰度和增大X线管的功率以缩短曝光时间、减小运动模糊是一对矛盾。固定阳极X线管常采用双焦点的办法来折中几何模糊和运动模糊之间的矛盾；另一更有效的方法是采用旋转阳极X线管。第15页/共46页 焦点的方位性由于X线呈锥形辐射，所以在照射野不同方向上投影的有效焦点不同，投影方位愈靠近阳极，有效焦点尺寸愈小；愈靠近阴极，则有效焦点尺寸愈大(宽度不变)。而且，若投影方向偏离管轴线和电子入射方向组成的平面，有效焦点的形状还会出现失真。因此，使用时应注意保持实际焦点中心、X线输出窗中心与投影中心三点一线，即X线中心线应对准影像中心。第16页/共46页 焦点激涨

16、有效焦点的大小与X线管的管电流和管电压有关。在管电流一定条件下，管电压越高电子间的外力相对电场力的作用越小，所以，有效焦点尺寸略有减小。但在管电压一定条件下，尤其在低压情形下，管电流增大，电子数量增多，电子间的斥力增大，有效焦点尺寸将明显增加，这种现象称为焦点增涨。所以，测量有效焦点时，即规定了与管轴垂直的投射方向，还应规定相应的管电流和管电压值。管电压的变化对焦点增涨大小的影响远较管电流的变化影响小。一般情况下，对小焦点增涨影响较大。第17页/共46页 为提高功率和影像清晰度。l927年以后出现了旋转阳极X线管，其结构如图2-5。第二节 旋转阳极X线管第18页/共46页 旋转阳极X线管的最大

17、优点是功率大、焦点小 旋转阳极旋转阳极X X线管线管X X线的产生，是从偏管子中心轴线的阴极发射电线的产生，是从偏管子中心轴线的阴极发射电子流，轰击转动的阳极靶面上产生的。由于高速运动的电子流轰子流，轰击转动的阳极靶面上产生的。由于高速运动的电子流轰击靶面所产生的热量，被均匀地分布在转动的圆环面上。承受电击靶面所产生的热量，被均匀地分布在转动的圆环面上。承受电子流轰击的面积因阳极旋转而大大增加（实际焦点的尺寸不变、子流轰击的面积因阳极旋转而大大增加（实际焦点的尺寸不变、空间位置不变），使热量分布面积大大增加，单位面积上的热量空间位置不变），使热量分布面积大大增加，单位面积上的热量大为减小，所以

18、有效地提高了大为减小，所以有效地提高了X X线管的功率，使减小实际焦点从线管的功率，使减小实际焦点从而减小有效焦点、同时适当减小靶角。而减小有效焦点、同时适当减小靶角。目前旋转阳极目前旋转阳极X X线管的功率多为线管的功率多为202050kW50kW，高者可达，高者可达l 50kWl 50kW，甚至更高，而有效焦点多为，甚至更高，而有效焦点多为l l2mm22mm2，微焦点可达，微焦点可达0 005050 03 mm23 mm2，影像清晰度极高。，影像清晰度极高。一、旋转阳极X线管的特性第19页/共46页 阳极：靶面、转子、转轴、轴承和定子等组成。1、靶盘与靶面 靶面具有6l 8之间的倾斜角度

19、，镶在一个直径为70150mm之间的圆盘上，其中心铆接在钼制细杆上，外杆的另一端与转子相连，要求有良好的运动平衡性。20世纪60年代以后的旋转阳极X线管，其靶面多为铼钨合金镶在钼或石墨基体上。二、旋转阳极X线管的组成第20页/共46页 这种结构与纯钨靶相比有以下优点：靶面在高温下不易龟裂。铼钨合金靶面的晶粒较细，抗热胀性提高，再结晶温度上升。X线辐射率下降较慢。使用两万次以后，纯钨靶的X线输出下降到原来的55。而铼钨合金靶的X线输出只下降到原来的87。大大提高了热容量。由于钼或石墨的比重都比钨小，而比热都比钨大，这种复合靶的重量增加不多，但热容量却大大增加了。例如，外径为l00mm纯钨靶，重为

20、540g，热容量为l51 04J，同样尺寸的钼基铼钨合金复合靶，重为640g，热容量为201 04J。第21页/共46页 2、转子 它由无氧铜制成，通过钼杆与靶盘和靶面连为一体，转子转动时，靶盘和靶面随之转动。其表面黑化，热辐射能力较强。旋转阳极X线管的启动电机与小型单相异步电机的结构和原理相似，只是转子装在X线管的玻璃壳内，而定子线圈装在X线管玻璃壳的外面。转轴装入由无氧铜或纯铁制成的轴承套中，两端各装一只轴承。阳极转速越高，单位时间内承受高速运动的电子流轰击的圆环面积越大，X线管的功率就越大，当然，转速的提高须考虑转子的运动平衡、轴承等因素。第22页/共46页 转子的转速由下式决定：式中n

21、为转速，为定子中电源频率，为定子的极数，一般。由于存在转差率，转子转速约落后于磁场转速的10左右。所以，对中速管(50Hz)，转速2700转/min ；对高速管(150Hz)，实际转速8500转/min左右。若电源频率提高到300Hz，实际转速可达。旋转阳极转速达到额定值时(需要0.81.6s)才接通负载，产生X线。第23页/共46页 转速越高，X线管的功率越大。它们之间的关系如下：式中P为功率，K为常数，n为转速，d为焦点轨道直径。可见功率与转速和靶面直径的平方根成正比。当速度增加到2倍时，允许功率增加到14倍左右。靶盘直径越大，热容量越大，散热速度也越快，X线管的功率也增大。第24页/共4

22、6页 旋转阳极X线管的功率是基于阳极转速达到额定值时的功率，如果在阳极转速尚未达到额定值时曝光，将会造成X线管的靶面熔化损坏。因此，使用旋转阳极X线管的X线机均设有旋转阳极启动、延时、保护电路。曝光结束、启动电机断电后，转子因惯性将有较长的静转时间(从切断启动电机定子电源开始到转子停止转动所用的时间)，静转时间一般为数分钟至几十分钟，静转是无用的空转，制造噪声且磨损轴承，因此有必要在曝光结束后即对旋转阳极进行制动，这样可减少噪声，延长轴承的寿命，进而延长X线管的寿命。对高速旋转阳极X线管来讲，制动可使旋转阳极迅速越过临界转速(引起共振的临界转速为50007000rmin)，避免X线管损坏。对于

23、低速旋转阳极X线管，如果转子的静转时间低于30s，就说明轴承已明显磨损。第25页/共46页 3、轴承与轴承的润滑 轴承由耐热合金钢制成，可以承受较高的工作温度(约400左右)。为避免过多的热量传导到轴承，把阳极端的转轴外径做得较细或用管状钼杆，减少热传导，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。可见，旋转阳极X线管与固定阳极X线管的散热方式不同，靶面受高速运动的电子流轰击所产生的巨大热量主要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，为防止由此造成的X线管损坏，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。轴承的润滑剂

24、都采用固体润滑材料，如二硫化钼、银、铅等。选用不同的润滑材料，转子的静转时间亦有不同。第26页/共46页 散热方式 固定阳极管的散热方式主要是热传导，旋转阳极管的散热方式主要是热辐射。轴承的工作温度不能越过460。为了避免过多的热量传导到轴承，靶面与转子之间的连接采用外径较细的管状钼杆。为了增大转子的热辐射，一般把转子表面黑化。尽管如此，轴承的工作温度仍达到400左右，所以轴承材料要采用耐热合金钢，如高速工具钢。由于热辐射的散热速度较慢，在使用旋转阳极X线管时，在两次曝光之间必须要有充分的间歇时间，以防热容量过载而损坏管子。第27页/共46页 大功率X线管与普通旋转阳极X线管基本相似，但有其特

25、殊性。例如，阳极靶盘直径大(120mm)、转速高，靶角小(9l 4，普通旋转阳极X线管的靶角为l 72 l)，使给定焦点尺寸的X线管功率变大。另外，大功率X线管常与一个热交换器配合使用。热交换器由插在充油管套内的导管构成回路，通过导管使油或水从管套返回热交换器，冷却后又被泵回X线管套内的导管中。当需要短时间曝光并承受大负载时，如X线电影摄影或连续X线摄影等，可使用大功率X线管 第三节 大功率X线管第28页/共46页 金属陶瓷大功率X线管 CT用X线管 双轴承X线管 单极X线管 电子束控金属球管 第29页/共46页 金属陶瓷大功率X线管 采用金属外壳代替玻璃外壳，加大X线管外壳强度，用陶瓷作电极

26、支座，可以提高绝缘性能。采用用特殊的液态金属代替阳极的辊球轴承，增加了热传导面积，提高了冷却能力，热容量可达5.2MHU以上，而且能在1秒内快速启动。金属陶瓷大功率X线管的灯丝和阳极靶盘与普通旋转阳级X线管相似，只是玻璃壳改为由金属和陶瓷组合而成，金属和陶瓷之间的过渡采用铌(Nb)，用铜焊接。金属部分位于X线管中间部位并接地，以吸收二次电子，对准焦点处开有铍窗以使X线通过金属靠近阳极一端嵌入玻璃壳中，金属靠近阴极一端嵌入陶瓷内，X线管中的玻璃与陶瓷部分起绝缘作用，金属部分接地，以捕获电子。第30页/共46页 大功率陶瓷绝缘X线管，采用大直径(120mm)铼钨合金复合靶盘、小靶角(9 l3)。阳

27、极在两端有轴承支撑的轴上旋转，用陶瓷绝缘，装在接地的金属管壳内，管壳装在钢制管套中。工作时还需使用一个外接的热交换器，热交换器由插在充油X线管管套内的导管构成回路，通过导管使油从管套内的导管返回热交换器，被冷却后再用泵抽回管套内的导管中。这种X线管的焦点尺寸为0.6mm 1.3 mm或0.5mm0.8mm，前者靶角为l 3，后者靶角为9，阳极转速为8000rmin。主要用于连续X线摄影、体层摄影或电影摄影等。第31页/共46页 CT用X线管 为了减少靶面上的钨蒸发，防止轴承在高温下的磨损，CT用X线管在结构上采用大的靶盘直径、厚的钼基或石墨基，小的靶角，且对轴承及润滑剂提出了更高的要求。例如，

28、国产型号为XT1502的CT用X线管的靶盘直径为118mm，靶角为9，阳极转速为2800rmin，小焦点为06mm x 06mm，大焦点为12mm x 1.2mm。另外，为了在单位时间内提高CT的信息采集效率，有些CT设备还采用了飞焦点技术。这种技术的特点是阴极发射的电子流在高速飞向阳极的过程中，被偏转线圈产生的偏转磁场改变了其垂直入射点，飞焦点技术可以在不增加辐射功率的情况下，获得更大的信息量，somatom AR系列CT扫描机均采用飞焦点X线管。第32页/共46页 双轴承X线管 为了提高旋转阳极的转速以及牢固程度，采用双轴承设计，如图2-6，大大提高了球管的寿命和散热速度，也就相应地提高了

29、热容量。第33页/共46页 单极X线管 为了提高旋转阳极的转速以及牢固程度，采用单极设计，如图2-7，即阴极接负高压，而阳极和球管的金属外壳接地，这种设计同样大大提高了球管的寿命和散热速度，也就相应地提高了热容量。第34页/共46页 电子束控金属球管 电子束控金属球管（又称Straton球管，如图2-8）同传统的X线管不同，阳极和阴极一起固定在旋转轴上，直接浸泡在绝缘油中，球管工作时，不再是阳极旋转，而是在马达的带动下整个球管在旋转，由于阳极的背面直接靠在管壁上故极易散热，冷却油通过进出循环直接将热量带走，如图2-9。第35页/共46页 偏转线圈的作用是使电子束达到阳极适当的位置，轰击靶面而产

30、生X线。由于在X线聚焦上采用了一套先进的电磁控制系统，在偏转线圈上加上信号，即可以达到改变焦点位置的作用，以得到飞焦点的目的，如图2-10。由于所有的旋转轴承位于金属真空部件外，Straton球管的阳极能够得到直接冷却。这使得阳极直接冷却的效率达到了前所未有的5MHU分，不再有阳极的热积累，所以不再需要阳极热容量。事实上，其阳极热容量接近于0MHU。即使在最大负荷条件下，球管仍可以即时冷却下来，远远少于进行下次操作所需要的时间。此外，Straton球管的阳极和内置球管组件要比常规X线球管小得多，大大延长的球管寿命从而降低成本。第36页/共46页第37页/共46页 第四节 特殊X线管 三极X线管

31、 软组织摄影用X线管 第38页/共46页 三极X线管 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。三极X线管兼有高压开关管和X线管的作用。1 1灯灯丝丝发发射射特特性性 由由于于栅栅极极负负电电位位对对电电子子流流起起着着阻阻碍碍作作用用，因因此此栅栅控控X X线线管管的的灯灯丝丝发发射射特特性性要要比比一一般般X X线线管管的的差差。获获得得相相同同的的管管电电流流，栅栅控控X X线线管管的的灯灯丝丝加加热热电电流流要比一般要比一般X X线管的灯丝加热电流大得多。线管的灯丝加热电流大得多。为为了了提提高高栅栅控控X X线线管管的的管管电电流流，将将灯灯丝丝与与阴

32、阴极极头头相相互互绝绝缘缘，负负电电位位加加在在阴阴极极头头上上。这这样样，阴阴极极头头既既起起着着聚聚焦焦作作用用，又又起起着着栅栅极极作作用用。阴阴极极装装有有两两组组灯灯丝丝，同同时时加加热热，同同时时发发射射电电子子，在在阴阴极极头头的的作作用用下下使使两两束束电电子子流流轰轰击击到到靶靶面面的的位位置置稍稍有有差差异异，形形成成近近似似高高斯斯分分布布的的焦焦点点，从从而而获获得得X X线线辐辐射射强强度度分分布布较较为为合合理理的的焦焦点点，灯灯丝丝发发射射特特性性也得到了改善。也得到了改善。第39页/共46页 2截止特性 不同管电压时，使管电流截止的栅极电位也不同，如图2-1l所

33、示。例如，在电容充放电X线机中，当管电压为125kV时，截止管电流的栅极电位为-2.5kV。栅极电位的变化会引起灯丝附近的电位分布发生变化，从而焦点宽度也随着改变(焦点长度变化不大)。为此，一般在灯丝两端使栅极金属丝的间隔变小，以改变上述现象。第40页/共46页 3时间控制特性 在栅控X线管的栅极和阴极之间加一矩形负脉冲电压，可实现瞬时曝光。理论上讲，瞬时曝光可短到10s，但由于高压电缆对地存在分布电容，因此栅控X线管实用的瞬时曝光时间临界值为l ms。三极X线管的灯丝发射特性差，不能产生大的管电流，而且管电流越大，为保持管电压波形平稳的电容器也越大，所以三极X线管不适用于大功率的X线机。目前

34、，已能制造最大管电流可达数百毫安的三极X线管，X线脉冲持续时间可短到l1 0ms。三极X线管主要应用于X线电影摄影.X线电视、电容充放电X线机上。现在的三极X线管：最大管电流可达数百毫安，X线脉冲持续时间为11 0ms，因此可使X线高速电影摄影控制成为现实。第41页/共46页 软组织摄影用X线管 对乳房等软组织进行X线摄影时，必须采用波长较长的软X线，来提高X线影像的对比度。当采用普通x线管时，虽然管电压低至3 0kV，但由于x线管及管套本身固有过滤大，使输出的X线波长仍太短，X线影像反差不足。此外，当管电压较低时，灯丝发射电流受到很大限制，使摄影时间加长。为了克服上述缺点，便研制了软组织摄影

35、X线管。第42页/共46页 （一）应具备的条件 （1）放射窗的固有滤过要小。（2）在管电压较低情况下，能产生较大的管电流，这样可用短时间曝光。（3）焦点要小，以减少几何模糊度。（二）结构 1、铍窗 软组织摄影用X线管一般用铍作为输出窗口。铍的原子系数为4，其X线吸收性能低于玻璃，固有滤过很小，软射线极容易穿过，可获得大剂量的软X线。但采用铍后，X线管虽然放射出大量的软X线，但患者皮肤吸收的X线剂量也相当大。第43页/共46页 2、钼靶 软X线管的阳极靶材料一般是由钼(原子序数为42，熔点2622)或者铑（原子序数为45，熔点为1966）制成的。临床实验证明，软组织摄影时最适宜的X线波长是006

36、009nm。而软X线管在管电压高于20kV时，除辐射连续X线外，还能辐射出波长为007nm和0063nm的特征X线。摄影时主要是利用钼靶辐射的特征X线。一般要加上003 mm的钼片，钼片对波长小于0063 nm的稍硬X线具有强烈的选择性吸收作用而使其滤除，同时波长大于007nm的较软X线被钼片本身吸收而衰减，余下的X线正好适合于软组织摄影。第44页/共46页 3、极间短距离 软X线的管电压较低，由于空间电荷影响，其管电流较小。为了改善它的灯丝发射特性，采取缩短阴极和阳极之间的距离，可使极间电场强度增大，降低空间电荷的影响。普通X线管的极距为17mm左右，而软X线管的极距一般只有l013mm所以，软X线管的最高管电压不超过6080kV。由于极距缩短，在相同灯丝加热电流情况下，其管电流比一般X线管电流要大。第45页/共46页谢谢您的观看！第46页/共46页