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X线球管 球管是用来产生X线的组件  X 射线管的发展历史 ·气体 X 射线管 1895 年德国 Siemens 公司发明了气体电离式 X 射线管。缺点是容量小，效率低，穿透力弱。管电压只有 40～50kV。管电流为 1mA 左右。 ·固定阳极 X 射线管 1910 年美国物理学家 coolidge 发明了固定阳极 X 射线管。并与 1913 年开始使用。由于固定阳极 X射线管的功率较低，曝光过程中容易造成运动模糊。而且焦点大又可以产生几何失真，因此临床使用中存在一定的局限性。 ·双焦点固定 X 射线管 1923 年发明。 ·旋转阳极 X 射线管 1927 年 Browers 研制成功了旋转阳极 X 射线管。并于 1929 年由荷兰 Philips 公司投入临床使用。与固定阳极 X 射线管相比，它具有功率大，焦点小等优点。 X线的产生条件 X线的产生是能量转换的结果。  X线产生必须具备三个条件 1、电子源 X线管中的灯丝通过电流加热，散出电子，这些电子在灯丝周围形成空间电荷，即电子云 2、高速电子的产生 让灯丝散出的电子产生高速，必须具备两个条件： 其一，在X线管的阴极和阳极之间施以高电压，两极之间的电位差使电子向阳极加速； 其二，为了防止电子与空间分子冲击而衰减，X线管必须是真空。 3、电子的骤然减速 高速电子的骤然减速是阳极阻止的结果。 电子撞击阳极的范围称为靶面，靶面一般用高原子数、高熔点的钨制成。 阳极作用有两个，一是阻止高速电子产生X线；二是形成高压电路的回路。 在X线管中，灯丝发散出的电子，经过两极的高压场，以高速运动冲向阳极。由于阳极的阻止，使电子骤然减速，约99%以上的动能产生热量，不到1%动能转换为X线。 旋转阳极X线管结构 旋转阳极X线球管是主流，这里对该类型做简要分析！ 球管分为两部分：管套（Housing）、管芯（Insert）   管芯（Insert）  管芯用来产生X线，旋转阳极、阴极、管芯壳组成。  管芯壳 管芯壳多用玻璃制成，玻璃管用于支撑阴、阳极。同时保证电子在真空电场下加速，真空度应在133.3*10-7Pa。 X线出口处的玻璃壁较薄，以减少对X射线的吸收。  阳极 阳极由转子、定子、靶面组成。  点击播放 GIF 0.0M 靶面靶角通常为6°-17.5°，靶面直径在55mm-100mm之间，高速旋转时，转速可达10000转/分，连续工作温度在2000°。 钨的熔点可高达3370℃，靶面之前采用纯钨，后来用铼钨合金，再后来用钼或石墨基铼钨合金复合靶。 合金的加入能防止靶面龟裂，并提高热容量。 钨的导热率小，铜的导热系数大，采用真空焊接方法把无氧铜制成的阳极体与钨靶焊接在一起，让阳极具有良好的散热特性。  靶面通过钼杆与铜体转子相连，从玻璃管外插入一铜体，通过这个铜体上的轴承机构，转子固定其上，并高速旋转。阳极侧的高压加在固定铜体上形成高压电场。轴承的润滑剂都是采用固体润滑剂的材料，比如铅粉。 定子由线圈组成，加入电压，产生磁场，使转子转动。 阴极 阴极由灯丝和集射罩组成。 灯丝由钨制成。 灯丝电压一般在5-10V，电流为2-12A。 管电流的大小，通过调节灯丝电压来改变。 灯丝一般为螺线管状。 灯丝加热时蒸发产生大量电子。产生电子的多少取决于灯丝的加热温度。  管套（Housing） 产生X线过程中，产生了大量的热，需要散掉，所以在球管加入高压油冷循环系统； X射线安全保护电路 容量保护 根据负载特性曲线，当kV、mA选定后限制球管可以曝光的最大时间量。 管内温度保护 安装温控开关，防止温度过高。 过电压保护 设置管电压检测电路，防止阴阳两端电压过大。 过电流保护 设置管电流检测电路，防止管电流过大。 冷高压保护 防止灯丝断路时，高压仍能加到球管两端。 旋转阳极延时保护 只有当旋转阳极启动，并达到额定转速时，方可进行曝光。 特殊X线管 栅控X线管 栅控X线管是在普通X线管的阴极和阳极之间加一个控制栅极。当栅极加一个相对阴极而言一定大小的负点位或负脉冲电压时，管电流被截止；当负脉冲或负电位消失时，管电流流过。用于电影摄影。 软X线管 为了提高摄像的反差度，必须使用大剂量的软X线。特点是X线输出窗固有过滤小、焦点小、低管电压就能产生较大的管电流，用于乳腺摄影。 金属X线管 钨丝的蒸发不仅使灯丝变细，而且玻璃管壳上的钨层形成第三极，使玻璃管壳受到电子轰击而损坏。金属X线管中间部分是钢制管壳，阳极端是玻璃管壳，阴极端是陶瓷。玻璃和陶瓷部分起绝缘作用，金属部分接地，以吸收二次电子。这样可以使灯丝加热到很高温度，提高球管的功率，又不易损坏球管。 延长球管使用寿命 选择低管电流 大的管电流需要大的灯丝电流，会导致钨的大量蒸发，缩短灯丝寿命，同时蒸发的钨沉着在管壁上，会使球管的真空度下降，严重是会使玻璃壁被击穿，缩短球管的使用寿命。 单次曝光，最好选择最大额定值的80%。 即使大容量的曝光是容许的，但是适当降低使用条件，可以延长灯丝的使用寿命。 严格遵守球管的生热/冷却曲线图表 如果球管曝光时的条件超出表中规定的额定值，可能会过早地使阳极靶面受损。轻者使辐射量输出不足，重者使靶面融化，并从阳极产生气体，使球管真空度下降。另外，从靶面传出到铜体的大量热会使转轴受损，使转速下降。加速了靶面的损坏。 球管长时间没有使用时，不可进行大负荷的曝光 即使阳极设计时考虑了热膨胀效应，但是过大负荷的曝光也会使靶面产生龟裂，因此要严格遵守球管预热程序。间隔时间过长，就要训管。 严禁过度频繁启动旋转阳极 频繁启动阳极，会使定子线圈内产生大量的热，这样可能会损坏定子，每次启动应间隔30-40秒，带有散热器的球管对这种情况反应较慢，油循环只能有助于防止定子线圈上的某点过热。 设置阳极刹车机构和保护电路 轴承不能使用普通润滑剂，因为它会影响管内真空度和球管的高压特性，通常采用软金属如铅或银粉作润滑剂，但这种润滑剂会使轴承使用寿命减少1000小时左右，因此应尽量减少运行时间。曝光指令发出后，阳极启动。启动时间取决于阳极启动装置，只有在阳极达到额定转速后才容许曝光。曝光结束后，立即给阳极加一个反向制动电压。 X线球管的故障现象 阳极靶面损坏 靶面出现裂纹、靶面击穿、表面凹凸不平。 管内真空度不良 管壁有裂纹造成气体进入管内、金属在高温下有气体逸出等造成真空度下降。若出现真空度不良时，加高压后，阳极玻璃壁上有紫蓝色辉光出现。 灯丝断开 烧断、漏气烧断、电场拉断。 阳极转子故障 转速降低：轴承磨损变形，转速降低后容易使靶面受损。 阳极机械卡死：瞬间加1-2倍的额定启动电压可能恢复，如还不行，即为报废。 |
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