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从X 射线的本质和特性看，它是一种不可见光，具有光的一切特性。光是一种电磁波，且有波、粒两象性[1]。这是光的本质，也是X 射线的本质。在电磁波谱中，X 射线是介于紫外线和γ 射线之间的电磁波，同时具有波动性和微粒性。前者的特征是具有波长和频率；后者的特征是具有能量、动量和质量。二象性是统一的[2]。X 射线除具有上述的共性外， 由于其波长短、光子能量大，它的波长比可见光的波长更短（约在0.001～100 nm，医学上应用的X 射线波长约在0.001～0.1 nm 之间）； 它的光子能量比可见光的光子能量大几万倍至几十万倍。同时，它还具有与其他电磁波不同的特殊性质，如物理效应、化学效应和生物效应等。所谓生物效应，就是X 射线对生物组织细胞具有破坏和瓦解的作用[2]。凡生长力强和分解活动快的组织细胞，对X 射线特别敏感，容易被破坏；X 射线停照后，恢复也慢。而软组织对X 射线敏感性较差，破坏性也相对小一些。 因此，X 射线被广泛的应用于医疗卫生、工农业和国防等各个领域。为了能够更好的产生、有效地控制、安全的利用X射线，根据其原理要求研制成高度真空的X 射线管。医疗使用中X 射线管是X 射线机中必不可少的主要元件。医用X 射线球管按照用途可分为：诊断用X 射线球管和治疗用X 射线球管。对诊断用X 射线球管的基本要求是焦点小、功率大。对治疗用X 射线球管的基本要求是焦点大小不是主要问题，但要有较长曝光时间，应为固定阳极。因固定阳极X 射线球管焦点受温度影响而限制了功率，要提高功率必须加大焦点，就会影响其清晰度。1927 年，旋转阳极X 射线球管[2]研制成功。 下面分别介绍固定阳极X 射线球管和旋转阳极X 射线球管。 1 、固定阳极X 射线球管 1.1 组成 如图1 所示是固定阳极X 射线管结构图。它由阳极、阴极和玻璃壳3 个部分组成。 阳极柱 阳极罩 玻璃壁 灯丝 铜体 钨靶 X 射线出口 发射罩 阴极 图1 固定阳极X 射线管结构示意图 阳极由靶面、铜体、阳极罩、阳极柱4 部分阻成。 阴极是由灯丝和集射罩组成。 1.2 作用 阳极的作用是产生X 射线，散热、吸收二次电子和散射线。阴极的作用是发射电子和聚焦， 使打在靶面上的电子束具有一定的形状和大小，形成X 射线的焦点，灯丝绕制成螺旋管状，作用是发射电子[1]。 1.3 工作原理 由阴极发射的电子通过聚焦以电子束形式发射到阳极靶面上，产生X 射线。 2 、旋转阳极X 射线球管 2.1 组成 图2 是旋转阳极X 射线管结构图。它由阳极、阴极和玻璃壳3 部分组成。它与固定阳极相比，主要是阳极构造 不同。阳极部分有靶面转子、转轴、轴承和定子等组成。旋转阳极转子是连接由无氧铜构成的旋转阳极靶， 相当于异步电动 机笼型转子[1]。阴极由灯丝、集射罩等组成偏离管子中心轴线的阴极。 灯丝引线 阴极 阳极 定子 转子 图2 旋转阳极X 射线管结构示意图 2.2 工作原理 从偏离管子中心轴线的阴极发射出来的电子， 轰击在转动的旋转阳极靶面上而形成了X 射线。由于热被均匀地分布在一个转动着的圆环面上，使单位上的热量大大减少，从而提高了X 射线管的功率。这里对特殊的X 射线球管，如三极X 射线球管、软组织摄影用X 射线球管等，不再一一介绍。它们只是因为使用的场合不同而要求不同，但原理基本是一样的。 3 、X 射线管的基本特性参数 X 射线球管的基本特性参数包括结构参数和电参数2个方面。结构参数是指X 射线球管结构所决定的各种参数，如靶面倾斜角度、有效焦点、外形尺寸、质量、管壁的滤过铅当量、阳极转速、工作温度、冷却和绝缘强度等。电参数是指X 射线球管电特性的规格参数，如灯丝加热电压和电流，最大管电流、管电压，最长曝光时间，最大允许功率等。 虽然其参数很多，特别要注意以下几项参数[1]。 3.1 最大管电压 是指加于X 射线球管两极之间的最高电压值，单位为千伏（kV）。此值由X 射线球管长、形状、绝缘介质的种类以及管套的形式等决定。若超过最大管电压值，将导致管壁放电或击穿。 3.2 最大管电流 是指某一管电压和曝光时间内所允许的最大电流平均值，单位为毫安（mA）。在调整管电流时不得超过额定值，否则将导致焦点面过热而损坏或缩短灯丝的寿命。 3.3 最长曝光时间 是指在某一管电压和管电流条件下所允许的最长曝光时间，单位为秒（s）。使用中若超过此值，热量的积累将使焦点面过热而损坏。 4 、X 射线球管的故障分析与原因 根据X 射线球管的结构与原理， 结合本人的工作经验，对常见的几种故障分述如下。 4.1 灯丝断 4.1.1 现象 灯丝加电压后不亮。加高压后无X 射线产生；测量灯丝变压器，电压很高，但电流很小，几乎为零；用万用表测量灯丝电阻为∝；其管壁上覆盖一层蒸发的钨膜而黑化。 4.1.2 原因 （1）X 射线球管受到剧烈震动后使灯丝断开； （2）X 射线球管大量进气，灯丝表面被氧化，通电后立即烧断； （3）X 射线球管使用年久灯丝蒸发而变细，X 射线发射量减少，为使其发射量不变，必须提高灯丝电压，因而烧断灯丝； （4）当灯丝变压器一侧短路电压升高而烧断灯丝； （5）灯丝引线焊接不良或接触不好。 4.2 阳极焦点耙面损坏 4.2.1 现象 在透视或摄影时， 因焦点面出现不平或因玻璃壁上附着大量焦点融化后飞溅的金属粉末，使X 射线散射或对X 射线增大吸收，而使影像清晰度降低。此时当灯丝加热时，其灯丝的亮度较往常变暗。由于阳极金属的蒸发管壁上可见到被镀上的一种灰白暗亮的金属层。 4.2.2 原因 主要是使用过量，曝光间隙的冷却时间不够，致使焦点面热量逐渐积累而超过最高限度，使焦点面熔化或部分蒸发。 4.3 真空度降低 此故障常通常称为漏气或进气。 4.3.1 现象 （1）轻微的真空度降低时，加高压后管内有轻微的淡蓝辉光，透视清晰度降低，摄影效果不好，穿透力不足，加管电压时影像清晰度反而下降； （2）严重的真空度下降时，加高压后管内有明显的淡绿淡黄或蓝紫色辉光， 毫安表指示异常； （3）完全进气而引起管内真空度破坏， 加高压后两电极间有明显的击穿放电现象。 4.3.2 原因 引起X 射线球管真空度降低的主要原因有： （1）生产X 射线球管抽真空时有残留气体； （2）由于超负荷使用或散热不好导致旋转阳极过热，使阳极铜柱与玻璃焊缝处胀裂而进气； （3）运输或使用中剧烈震动，玻璃管破裂； （4）使用环境恶劣，忽冷忽热，造成关闭裂缝进气而真空度降低等。 4.4 球管内有荧光 4.4.1 现象 当加高压后，球管内有蓝色或紫蓝色的荧光出现。 4.4.2 原因 原因是一部分低能量的散射电子， 冲击玻璃壁后产生波长较长的荧光射线。当管电流越大时，荧光越显著；但是，如果增加管电压时荧光强度减弱， 这是因为散射电子能量加大透过玻璃壁而射出管外，管电压增至一定值后，荧光则消失，这是玻壳材料引起的，不影响X 射线球管的使用。但这种情况要注意与真空度下降区别开来。 4.5 旋转阳极不转动 4.5.1 现象 这有2 种情况：一是启动旋转阳极时没有任何反应；二是启动旋转阳极有异常声响，但不转动。 4.5.2 原因 此种现象除了旋转阳极启动电路故障外， 可能是管内阳极转子轴心变形、转子摩擦力增加或使用时间过长、阳极轴承磨损严重所致[1]。 [参考文献] [1] 黄雨三，刘生，谷加力，等. 医疗机械设备安装工程质量验收规范 与故障诊断及维护维修实务全书（上册）[M]. 北京：金版电子出 版公司， 2003： 237-246. [2] 安金月，杜伟业，韩越，等. 医疗器械科主任手册（下册）[M]. 北 京：中国物资出版社，1998：1 025-1 155. 作者简介：张振光（1954-），男，江苏无锡人，研究员级高级工程师，主要从事医疗设备设计、维修、管理方面的研究工作。 作者单位：214023 江苏无锡无锡市人民医院（张振光） 《医疗卫生装备》 |
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