1、第二章 X线发生装置 产生产生X线的装置称为线的装置称为X线发生装置。线发生装置。它是由它是由X线管、高压发生器和控制台三线管、高压发生器和控制台三部分组成。它是部分组成。它是X线机、线机、X线线CT的主要组成的主要组成部分之一。部分之一。第一节第一节 X线管线管第二节第二节 高压发生器高压发生器第三节第三节 控制台控制台第一节第一节 X线管线管一、固定阳极一、固定阳极X线管线管二、旋转阳极二、旋转阳极X线管线管三、特殊三、特殊X线管线管四、特性与参数四、特性与参数五、管套五、管套一、固定阳极一、固定阳极X线管线管（一）结构（一）结构 固定阳极固定阳极X线管主要由阳极、阴极和玻璃壳线管主要由阳
2、极、阴极和玻璃壳体等三部分组成。体等三部分组成。1、阳极、阳极 固定固定X线管的阳极结构由阳极头、阳极线管的阳极结构由阳极头、阳极 帽、帽、玻璃圈和阳极柄四部分组成。玻璃圈和阳极柄四部分组成。阳极的作用：阳极的作用：1、阻挡高速运动的电子流产生、阻挡高速运动的电子流产生X线，同线，同时将曝光时产生的热量辐射或传导出去时将曝光时产生的热量辐射或传导出去 2、吸收、吸收二次电子二次电子和散乱射线。和散乱射线。二次电子二次电子：X线管高速运动的电子流轰击靶面时，会线管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电子。部分电子称
3、为二次电子。二次电子的危害：二次电子的危害：1、二次电子有害无益，其能量较大，轰击、二次电子有害无益，其能量较大，轰击到玻璃壳内壁上，将使玻璃壳温度升高而到玻璃壳内壁上，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释放气体，降低管内真空度或使玻璃壳击穿；穿；2、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，将辐射出非焦点时，由于没有经过聚焦，将辐射出非焦点散射散射X线，使线，使X线影像质量下降。线影像质量下降。（1）阳极头：）阳极头：它是由靶面和阳极体组成。它是由靶面和阳极体组成。（2）阳极帽）阳极帽 它又称为阳极罩或反跳罩，固定在阳极
4、头它又称为阳极罩或反跳罩，固定在阳极头上，并罩在靶面的四周。它与阳极同电位，上，并罩在靶面的四周。它与阳极同电位，故它可吸收故它可吸收50%60%的二次电子，并可吸的二次电子，并可吸收一部分散乱收一部分散乱X线，从而保护线，从而保护X线管并提高线管并提高影像质量。影像质量。阳极帽的位置：阳极帽的位置：阳极帽的头部圆口面对阴极，是高速运动阳极帽的头部圆口面对阴极，是高速运动的电子流轰击靶面的通道；的电子流轰击靶面的通道；下部圆口是下部圆口是X线的辐射通道。有的线的辐射通道。有的X线管在线管在此圆口处加上一层金属铍片，其作用是吸此圆口处加上一层金属铍片，其作用是吸收软收软X线，降低病人皮肤剂量。线
5、，降低病人皮肤剂量。（3）玻璃圈）玻璃圈 它是阳极和玻璃壳的过渡连接部分。它是阳极和玻璃壳的过渡连接部分。（4）阳极柄）阳极柄 其作用是固定其作用是固定X线管并将曝光时产生的热量线管并将曝光时产生的热量传导出去。它与阳极头的铜体相连，其管传导出去。它与阳极头的铜体相连，其管外部分浸在变压器油中，通过与油之间的外部分浸在变压器油中，通过与油之间的热传导，把靶面的热量传导出去。热传导，把靶面的热量传导出去。2、阴极、阴极 其作用是发射电子并使电子流聚焦。它主其作用是发射电子并使电子流聚焦。它主要由灯丝、聚射罩、阴极套和玻璃芯柱等要由灯丝、聚射罩、阴极套和玻璃芯柱等四部分组成。四部分组成。（1）灯丝
6、）灯丝 它是由钨制成，其作用是辐射热电子。诊它是由钨制成，其作用是辐射热电子。诊断用断用X线管的灯丝都绕成小螺丝管状。线管的灯丝都绕成小螺丝管状。调节灯丝的加热电压即可改变灯丝辐射的调节灯丝的加热电压即可改变灯丝辐射的热电子数量；热电子数量；灯丝温度与辐射热电子的数量呈指数关系。灯丝温度与辐射热电子的数量呈指数关系。功率较大的功率较大的X线管为了协调不同功率与焦点线管为了协调不同功率与焦点的关系，阴极装有两根长短和粗细都不同的关系，阴极装有两根长短和粗细都不同的灯丝，长的灯丝加热电压高，辐射电子的灯丝，长的灯丝加热电压高，辐射电子多，形成多，形成大焦点大焦点；短的灯丝加热电压低，；短的灯丝加热
7、电压低，辐射热电子少，形成辐射热电子少，形成小焦点小焦点，这种，这种X线管称线管称为为双焦点双焦点X线管线管。其阴极一般有三根引线：一根为公用线，其阴极一般有三根引线：一根为公用线，其余两根分别为大、小焦点灯丝的引线。其余两根分别为大、小焦点灯丝的引线。（2）聚焦罩）聚焦罩它又称为聚焦槽、集射罩或阴极头。它又称为聚焦槽、集射罩或阴极头。其作用是对灯丝辐射的热电子进行聚焦。其作用是对灯丝辐射的热电子进行聚焦。为使电子聚焦成束状飞向阳极，聚焦罩被加为使电子聚焦成束状飞向阳极，聚焦罩被加工成圆弧直槽或阶梯直槽。工成圆弧直槽或阶梯直槽。3、玻璃壳、玻璃壳 它又称为管壳。其作用是固定阴极、阳极它又称为管
8、壳。其作用是固定阴极、阳极并保持管内真空度。并保持管内真空度。固定阳极固定阳极X线管的主要缺点是：线管的主要缺点是：焦点焦点尺寸大、尺寸大、瞬间负载功率小。瞬间负载功率小。其优点是：结构简单、价格低。在小型其优点是：结构简单、价格低。在小型X线线发生装置中仍被采用。发生装置中仍被采用。（二）（二）X线管的焦点线管的焦点 在在X线成像系统中，对线成像系统中，对X线成像质量影响最线成像质量影响最大的因素之一就是大的因素之一就是X线管的焦点。线管的焦点。1、实际焦点、实际焦点 它是指灯丝辐射的热电子经聚焦后在靶面它是指灯丝辐射的热电子经聚焦后在靶面上的瞬间轰击面积，呈细长方形。其大小上的瞬间轰击面积
9、，呈细长方形。其大小（一般指宽度），主要取决于聚焦罩的形（一般指宽度），主要取决于聚焦罩的形状、宽度和深度。状、宽度和深度。2、有效焦点、有效焦点 它是实际焦点在它是实际焦点在X线投照方向上的投影。线投照方向上的投影。实际焦点在垂直于实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影，线管长轴方向的投影，称为称为标称焦点标称焦点；X线管特性参数表中标注的线管特性参数表中标注的焦点为标称焦点。焦点为标称焦点。有效焦点的标称值为一无量纲的数值，但有效焦点的标称值为一无量纲的数值，但目前仍用习惯标注法，如：目前仍用习惯标注法，如：2.0mm2.0mm、1.0mm1.0mm或或0.3mm0.3mm等。等。有效焦点与
10、实际焦点之间的关系，设实际有效焦点与实际焦点之间的关系，设实际焦点宽度为焦点宽度为a，长度为，长度为b，则投影后的长度，则投影后的长度为为bsin，宽度不变，宽度不变，即：即：有效焦点有效焦点=实际焦点实际焦点sin 当投照方向与当投照方向与X线管长轴垂直时，线管长轴垂直时，角称为角称为靶角或阳极倾角。其数值一般为靶角或阳极倾角。其数值一般为720。有效焦点有效焦点=实际焦点实际焦点sin X线成像时，为减小几何模糊而获得清晰的影线成像时，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。减小有效焦点面积像，要求有效焦点越小越好。减小有效焦点面积可通过减小靶角可通过减小靶角来实现，但靶角太
11、小，由于来实现，但靶角太小，由于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线量将大量线量将大量减少，减少，所以减小靶角不适用，靶角要合适所以减小靶角不适用，靶角要合适一般固一般固定阳极定阳极X线管的靶角为线管的靶角为1520。也可以通过减。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，点面积减小后，X线管的容量将随之减小。线管的容量将随之减小。有效焦点尺寸越小，影像清晰度就越高。有效焦点尺寸越小，影像清晰度就越高。有效焦点越大，几何模糊大，影像清晰度有效焦点越大，几何模糊大，影像清晰度降低。降低。减小有效
12、焦点，势必减小实际焦点，减小有效焦点，势必减小实际焦点，X线线管的功率随之减小，曝光时间相应增加，管的功率随之减小，曝光时间相应增加，这将会引起运动模糊。可见，减小焦点面这将会引起运动模糊。可见，减小焦点面积以减小几何模糊、改善影像清晰度和增积以减小几何模糊、改善影像清晰度和增大大X线管的功率以缩短曝光时间、减小运动线管的功率以缩短曝光时间、减小运动模糊是一对矛盾。模糊是一对矛盾。4、焦点方位性、焦点方位性 由于由于X线呈锥形辐射，所以在照射野不同上线呈锥形辐射，所以在照射野不同上投影的有效焦点不同，而且若投影方向偏投影的有效焦点不同，而且若投影方向偏离管轴线和电子入射方向组成的平面，有离管轴
13、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、时应注意保持实际焦点中心、X线输出窗中线输出窗中心与投影中心心与投影中心三点一线三点一线，即，即X线中心线应对线中心线应对准影像中心。准影像中心。二、旋转阳极二、旋转阳极X线管线管 旋转阳极旋转阳极X线管较好地解决了提高功率和缩线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾。它也由阳极、阴极和小焦点之间的矛盾。它也由阳极、阴极和玻璃壳等三部分组成。玻璃壳等三部分组成。旋转阳极旋转阳极X线管的最大优点是瞬间负载功率线管的最大优点是瞬间负载功率大、焦点小。大、焦点小。旋转阳
14、极旋转阳极X线管与固定阳极线管与固定阳极X线管相比，线管相比，除了阳极结构有明显不同外，其余相差不大。除了阳极结构有明显不同外，其余相差不大。旋转阳极旋转阳极X线管的阳极线管的阳极由靶面、转子、转由靶面、转子、转轴和轴承等组成。轴和轴承等组成。CT用用X线管线管1、靶盘与靶面、靶盘与靶面 靶盘直径为靶盘直径为70150mm之间的单凸状圆盘，之间的单凸状圆盘，中心固定在转轴（钼杆）上，转轴的另一中心固定在转轴（钼杆）上，转轴的另一端与转子相连。端与转子相连。靶角在靶角在617.5之间。之间。靶面和靶盘的材料：靶面和靶盘的材料：1、用用纯钨纯钨制成的靶面和靶盘，靶面使制成的靶面和靶盘，靶面使用不久
15、就会出现表面龟裂、粗糙现象，致用不久就会出现表面龟裂、粗糙现象，致使使X线管产生线管产生X线能力下降。线能力下降。2、用、用铼钨合金铼钨合金做靶面，钼或石墨做靶做靶面，钼或石墨做靶基，制成钼基铼钨合金复合靶或石墨基铼基，制成钼基铼钨合金复合靶或石墨基铼钨合金复合靶。钨合金复合靶。铼钨合金复合靶靶面晶粒细致，龟裂、粗铼钨合金复合靶靶面晶粒细致，龟裂、粗糙情况减轻，且靶体重量轻、热容量大，糙情况减轻，且靶体重量轻、热容量大，可有效提高可有效提高X线管连续负荷能力，使线管连续负荷能力，使X线管线管达到了达到了50kW的大功率和的大功率和1.0mm1.0mm的小焦点。的小焦点。3、在靶盘上开几条径向的
16、细膨胀缝以消除、在靶盘上开几条径向的细膨胀缝以消除机械应力，进一步减轻龟裂的现象。机械应力，进一步减轻龟裂的现象。铼钨合金复合靶铼钨合金复合靶2、转子、转子 它是由无氧铜做成，通过钼杆与靶盘和靶它是由无氧铜做成，通过钼杆与靶盘和靶面连为一体，转子转动时，靶盘和靶面随面连为一体，转子转动时，靶盘和靶面随之转动。其表面黑化，以提高热辐射能力。之转动。其表面黑化，以提高热辐射能力。X线管工作，阳极靶面旋转，到达一定转速线管工作，阳极靶面旋转，到达一定转速时候曝光。时候曝光。曝光结束后、启动电机断电后，转子因惯性曝光结束后、启动电机断电后，转子因惯性将有较长的静转时间（从切断启动电机定将有较长的静转时
17、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），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，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，延长轴承的进行制动，这样可减少噪声，延长轴承的寿命，进而延长寿命，进而延长X线管的寿命。线管的寿命。阳极制动方式：阳极制动方式：直流电机的制动，有机械制动，直流电机的制动，有机械制动，再生制动再生制动，能耗制动，能耗制动，反接制动反接制动 机械制动就是抱闸，机械制动
18、就是抱闸，是电动的抱闸。是电动的抱闸。反接制动反接制动：当切断正向电源后，立即加上反：当切断正向电源后，立即加上反向电源，向电源，使电动机快速停止，当电动机速使电动机快速停止，当电动机速度降到零时，装在度降到零时，装在 电动机轴上的电动机轴上的“反接继反接继电器电器”立即发出信号，切断反向电源，立即发出信号，切断反向电源，防防止电动机真的反转止电动机真的反转再生制动：再生制动：亦称反馈制动把电动机转成发电亦称反馈制动把电动机转成发电机使用，把电动机的动能转成电能机使用，把电动机的动能转成电能 ，把电，把电储备起来或通过电网送走。储备起来或通过电网送走。再生制动一般只有再生制动一般只有30%的动
19、能再生使用，其的动能再生使用，其余的动能也转换成热能散发出去。余的动能也转换成热能散发出去。能耗制动能耗制动：把电动机的动能经过能耗电阻转：把电动机的动能经过能耗电阻转换为热能散发出去。换为热能散发出去。3、轴承与轴承的润滑、轴承与轴承的润滑 轴承由耐热合金钢制成，可以承受较高的轴承由耐热合金钢制成，可以承受较高的工作温度（约工作温度（约400左右）。为避免过多的左右）。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由阳极靶面传导过来的热量则大部分通
20、过转子表面辐射出去。转子表面辐射出去。轴承的润滑剂都采用固体润滑材料，如二轴承的润滑剂都采用固体润滑材料，如二硫化钼、银、铅等。硫化钼、银、铅等。旋转阳极旋转阳极X线管与固定阳极线管与固定阳极X线管的散热方线管的散热方式不同，靶面受高速运动的电子流轰击所式不同，靶面受高速运动的电子流轰击所产生的巨大能量主要依靠热辐射进行散热，产生的巨大能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。为防止由此造成加，靶盘温度不断上升。为防止由此造成的的X线管损坏，有些线管损坏，有些X线机的线机的X线管装置内线管装置内设有温度限制保护装置
21、，对设有温度限制保护装置，对X线管给予相应线管给予相应的保护。的保护。三、特殊三、特殊X线管线管（一）金属陶瓷大功率（一）金属陶瓷大功率X线管线管 当需要短时间曝光并承受大负载时，可使当需要短时间曝光并承受大负载时，可使用大功率用大功率X线管。用硬质玻璃制成的固定阳线管。用硬质玻璃制成的固定阳极极X线管与旋转阳极线管与旋转阳极X线管，在进行连续大线管，在进行连续大功率摄影时，往往由于玻璃壁击穿而损坏。功率摄影时，往往由于玻璃壁击穿而损坏。这是由于新这是由于新X线管的玻璃壳是绝缘体，阳极靶反弹线管的玻璃壳是绝缘体，阳极靶反弹和释放出来的和释放出来的二次电子二次电子有相当一部分轰击到玻璃有相当一部
22、分轰击到玻璃壳并附着其上，附着其上的电子一时不会全部消壳并附着其上，附着其上的电子一时不会全部消失，这将阻碍后来的电子附着到玻璃壳上，使玻失，这将阻碍后来的电子附着到玻璃壳上，使玻璃壁免受大量高速电子轰击和侵蚀。但随着璃壁免受大量高速电子轰击和侵蚀。但随着X线线管使用时间的增长，由于灯丝蒸发和阳极靶面龟管使用时间的增长，由于灯丝蒸发和阳极靶面龟裂边缘处的钨蒸发，会使玻璃壳内壁附着一层金裂边缘处的钨蒸发，会使玻璃壳内壁附着一层金属钨的沉积物，沉积层与阳极相连形成属钨的沉积物，沉积层与阳极相连形成第二阳极第二阳极，致使一部分高速运动的电子轰击玻璃壳使其侵蚀，致使一部分高速运动的电子轰击玻璃壳使其侵
23、蚀，最终导致玻璃壳击穿，最终导致玻璃壳击穿，X线管损坏。线管损坏。为了消除钨沉积层的影响，延长为了消除钨沉积层的影响，延长X线管的寿命，研线管的寿命，研制了一种金属陶瓷大功率旋转阳极制了一种金属陶瓷大功率旋转阳极X线管。金属线管。金属陶瓷大功率陶瓷大功率X线管的灯丝和普通旋转阳极线管的灯丝和普通旋转阳极X线管相线管相似。只是玻璃壳改为金属和陶瓷组合而成。金属似。只是玻璃壳改为金属和陶瓷组合而成。金属部分位于部分位于X线管中间部分并接地，以吸收二次电线管中间部分并接地，以吸收二次电子，对准焦点处开有铍窗以使子，对准焦点处开有铍窗以使X线通过。金属靠线通过。金属靠近阴极一端嵌入陶瓷内，采用铌过渡，
24、用铜焊接。近阴极一端嵌入陶瓷内，采用铌过渡，用铜焊接。金属靠近阳极一端嵌入玻璃壳中。玻璃与陶瓷部金属靠近阳极一端嵌入玻璃壳中。玻璃与陶瓷部分起绝缘作用。分起绝缘作用。金属陶瓷大功率金属陶瓷大功率X线管，消除了玻璃壳那种线管，消除了玻璃壳那种由于钨沉积层所致由于钨沉积层所致X线管损坏的危险，所以线管损坏的危险，所以可将灯丝加热到较高温度，以提高可将灯丝加热到较高温度，以提高X管的负管的负荷。荷。X线管管壳上的电场和电位梯度也保持线管管壳上的电场和电位梯度也保持不变，还可在低管电压条件下使用较高的不变，还可在低管电压条件下使用较高的管电流进行摄影，解决了普通管电流进行摄影，解决了普通X线管由于管线
25、管由于管壁击穿而损坏的问题。壁击穿而损坏的问题。（二）三极（二）三极X线管线管1、结构、结构 三极三极X线管是在普通线管是在普通X线管的阳极与阴极之线管的阳极与阴极之间加上一个控制栅极，故又称为栅控间加上一个控制栅极，故又称为栅控X线管。线管。三极三极X线管的其它部分与普通线管的其它部分与普通X线管相同，线管相同，只是阴极的结构比较特殊。只是阴极的结构比较特殊。栅控栅控X X线管线管2、控制原理、控制原理 当栅极对阴极加一个负电压或负脉冲电压时，可当栅极对阴极加一个负电压或负脉冲电压时，可使阴极发射的热电子完全飞不到阳极上，形不成使阴极发射的热电子完全飞不到阳极上，形不成管电流，不会产生管电流
26、，不会产生X线。线。当负电压或负脉冲电压消失时，阴极发射的热电当负电压或负脉冲电压消失时，阴极发射的热电子在阳极与阴极之间的强电场作用下飞向阳极，子在阳极与阴极之间的强电场作用下飞向阳极，形成管电流，产生形成管电流，产生X线。线。由于脉冲电压信号无机械惯性延时，控制灵敏，由于脉冲电压信号无机械惯性延时，控制灵敏，因此可实现快速连续因此可实现快速连续X线摄影，摄影频率可达线摄影，摄影频率可达200帧帧/秒。秒。3、特性、特性 三极三极X线管的特性，不仅取决于灯丝加热电线管的特性，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。流和管电压，还取决于栅极电位的变化。三极三极X线管兼有高压开关
27、管和线管兼有高压开关管和X线管的作用。线管的作用。（1）灯丝发射特性）灯丝发射特性 由于栅极负电位对电子流起着阻碍作用，因此栅由于栅极负电位对电子流起着阻碍作用，因此栅控控X线管的灯丝发射特性要比一般线管的灯丝发射特性要比一般X线管的差。线管的差。获得相同的管电流，栅控获得相同的管电流，栅控X线管的灯丝加热电流线管的灯丝加热电流要比一般要比一般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。（2）截止特性）截止特性 不同管电压时，使管电流截止的栅极电位也不同。不同管电压时，使管电流截止的栅极电位也不同。（三）软（三）软X线管线管 当对乳房等软组织进行当对乳房等软组织进行X线摄影时，用普线
28、摄影时，用普通通X线管得不到满意的摄影效果。为提高线管得不到满意的摄影效果。为提高X线影像的对比度，须使用大剂量的软线影像的对比度，须使用大剂量的软X线，线，为此一般使用软为此一般使用软X线管来产生软线管来产生软X线。线。1、特点、特点 软软X线管具有以下特点：线管具有以下特点：X线输出的固有线输出的固有过滤小；过滤小；在低管电压时能产生较大的管在低管电压时能产生较大的管电流；电流；焦点小焦点小2、构造、构造（1）铍窗）铍窗 软软X线管的输出窗口一般用铍制成，其线管的输出窗口一般用铍制成，其X线线吸收性能低于玻璃，固有滤过很小，软吸收性能低于玻璃，固有滤过很小，软X线线极易通过。极易通过。（2
29、）钼靶）钼靶 软软X线管的阳极靶面材料一般由钼或铑制成，线管的阳极靶面材料一般由钼或铑制成，区别于普通区别于普通X线管的钨靶。线管的钨靶。（3）极间距离短）极间距离短 普通普通X线管的极间距离为线管的极间距离为17mm左右，而软左右，而软X线管的极间距离一般只有线管的极间距离一般只有1013mm。由。由于极间距离缩短，阴阳两极间的电场强度于极间距离缩短，阴阳两极间的电场强度增大，在相同灯丝加热电流情况下，软增大，在相同灯丝加热电流情况下，软X线线管的管电流比一般管的管电流比一般X线管的管电流要大，另线管的管电流要大，另外软外软X线管的最高管电压不超过线管的最高管电压不超过60kV。（四）（四）
30、CT用用X线管线管 CT用用X线管与一般线管与一般X线机上使用的线机上使用的X线管结线管结构基本相同，也有固定阳极构基本相同，也有固定阳极X线管和旋转阳线管和旋转阳极极X线管两种。安装时，固定阳极线管两种。安装时，固定阳极X线管的线管的长轴与探测器平行，旋转阳极长轴与探测器平行，旋转阳极X线管的长轴线管的长轴与探测器垂直。与探测器垂直。固定阳极固定阳极X线管主要应用于第一、二代线管主要应用于第一、二代CT机中，而第一、二代机中，而第一、二代CT机现已经被淘汰。机现已经被淘汰。当前的当前的CT用用X线管靶面多采用新型复合靶线管靶面多采用新型复合靶结构，配有较大体积的石墨基以增大热容结构，配有较大
31、体积的石墨基以增大热容量。外壳多为金属或陶瓷材料。量。外壳多为金属或陶瓷材料。CT用用X线管同时配有油循环系统以使产生的线管同时配有油循环系统以使产生的热量尽快扩散。热量尽快扩散。油循环装置通过油管与管套内绝缘油相通，油循环装置通过油管与管套内绝缘油相通，油循环装置由电机控制，通过绝缘油将管油循环装置由电机控制，通过绝缘油将管套内热量传递出来，同时油循环装置上备套内热量传递出来，同时油循环装置上备有风扇，及时将热量散发，有些有风扇，及时将热量散发，有些CT上油循上油循环的速率随油温的升高而加快，以加快热环的速率随油温的升高而加快，以加快热量的散发。量的散发。为提高单位时间内为提高单位时间内CT
32、的信息采集效率，有些的信息采集效率，有些CT还采用了还采用了飞焦点飞焦点技术。技术。飞焦点技术的特点：飞焦点技术的特点：阴极发射的电子流在高速飞向阳极的过程中，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被偏转线圈产生的偏转磁场改变了其垂直入射点。入射点。四、特性与参数四、特性与参数 X线管的特性与参数因线管的特性与参数因X线管的型号不同而线管的型号不同而不同。不同。只有熟悉、掌握各种只有熟悉、掌握各种X线管的线管的特性参数特性参数、电电参数参数以及以及构造参数构造参数后，才能正确地使用后，才能正确地使用X线线管，并在参数允许范围内，充分发挥管，并在参数允许范围
33、内，充分发挥X线管线管的最大效能。的最大效能。（一）特性（一）特性1、阳极特性曲线、阳极特性曲线2、灯丝发射特性曲线、灯丝发射特性曲线1、阳极特性曲线、阳极特性曲线 它是在一定的灯丝加热电流（它是在一定的灯丝加热电流（If）下，管）下，管电压（电压（Ua）与管电流（）与管电流（Ia）之间的关系。）之间的关系。灯丝前端发射出灯丝前端发射出来的电子来的电子灯丝侧面发射出灯丝侧面发射出来的电子来的电子灯丝后端发射出灯丝后端发射出来的电子来的电子 空间电荷空间电荷 当管电压为直流时，阳极特性曲线如图所示：当管电压为直流时，阳极特性曲线如图所示：OA1段段 管电流与管电压成正比例，这段曲线所在区域管电流
34、与管电压成正比例，这段曲线所在区域称为比例区。称为比例区。A1B1段段 管电流不再随管电压增加而明显上升，趋向饱管电流不再随管电压增加而明显上升，趋向饱和，该段曲线所在区域称为饱和区。和，该段曲线所在区域称为饱和区。OA2B2段段 由于灯丝发射的电子数目增多，相同由于灯丝发射的电子数目增多，相同管电压下管电流变大；同时由于空间电荷增多，管电压下管电流变大；同时由于空间电荷增多，使管电流达到饱和的管电压随之升高。使管电流达到饱和的管电压随之升高。2、灯丝发射特性曲线、灯丝发射特性曲线 它是一定的管电压下，管电流（它是一定的管电压下，管电流（Ia）与灯丝加热）与灯丝加热电流（电流（If）的关系。）
35、的关系。由图可见：由图可见：由于空间电荷的作用，在同一加热电流时，由于空间电荷的作用，在同一加热电流时，100kV获得的管电流较获得的管电流较60kV的大的大要得到同一管电流，要得到同一管电流，100kV要比要比60kV所需所需的的If小。小。欲分别调整管电压和管电流以获得所需欲分别调整管电压和管电流以获得所需“质质”和和“量量”的的X线，就必须对空间电荷线，就必须对空间电荷进行补偿。进行补偿。补偿原则：补偿原则：当管电压变高时，适当减小灯丝加热电当管电压变高时，适当减小灯丝加热电流，以使管电流不随管电压的变化而变化。流，以使管电流不随管电压的变化而变化。反之，当管电压变低时，则适当增加灯丝反
36、之，当管电压变低时，则适当增加灯丝加热电流。加热电流。n（2）电参数）电参数 X线管常见的电参数有灯丝加热电压、灯线管常见的电参数有灯丝加热电压、灯丝加热电流、丝加热电流、最高管电压最高管电压、最大管电流、最大管电流、最长曝光时间、最长曝光时间、容量容量、标称功率标称功率、热容量热容量等。等。1、最高管电压、最高管电压 可加到可加到X线管两极间的最高管电压。它由线管两极间的最高管电压。它由X线管的长度、形状、绝缘介质的种类以及线管的长度、形状、绝缘介质的种类以及管套的形状决定。管套的形状决定。X线管工作时，管电压不得高于最高管电压，否则，线管工作时，管电压不得高于最高管电压，否则，将导致管壁放
37、电、甚至击穿而使将导致管壁放电、甚至击穿而使X线管损坏。线管损坏。2、容量、容量 X线管在安全使用下，单次曝光或连续曝光而无线管在安全使用下，单次曝光或连续曝光而无任何损坏的最大负荷量。任何损坏的最大负荷量。（1）影响因素）影响因素 焦点面积、靶面倾角、阳极转速、焦点轨道半焦点面积、靶面倾角、阳极转速、焦点轨道半径、管电压波形的纹波系数、曝光时间。径、管电压波形的纹波系数、曝光时间。相应的增大容量的途径：相应的增大容量的途径：增大焦点面积；增大焦点面积；减小靶面倾角；减小靶面倾角；增加阳极转增加阳极转速；速；增大焦点轨道半径；增大焦点轨道半径；减小管电压的减小管电压的纹波纹波系数系数；缩短曝光
38、时间。缩短曝光时间。容量与曝光时间有关，曝光时间增长，容量相应容量与曝光时间有关，曝光时间增长，容量相应地减小。地减小。单次曝光时间过长或多次连续摄影阳极积累的热量单次曝光时间过长或多次连续摄影阳极积累的热量越多，越多，X线管的容量就越小。线管的容量就越小。如透视点片用如透视点片用X线管透视时间一般较长且必要时还需线管透视时间一般较长且必要时还需点片，因而点片，因而X线管的容量很小。线管的容量很小。纹波系数纹波系数:脉动直流电量的峰值与谷值之差脉动直流电量的峰值与谷值之差(或称或称峰峰峰值峰值)的一半，与直流电量平均值之比。的一半，与直流电量平均值之比。（2）标称功率）标称功率 同一只同一只X
39、线管的容量是一个不确定量，为线管的容量是一个不确定量，为了便于比较，通常将一定整流方式和一定了便于比较，通常将一定整流方式和一定曝光时间下的曝光时间下的X线管的最大负荷称为线管的最大负荷称为X线管线管的的标称功率标称功率，也称为，也称为额定容量额定容量或或代表容量代表容量。1）固定阳极）固定阳极X线管线管 固定阳极固定阳极X线管的标称功率是指在单相全线管的标称功率是指在单相全波整流电路中，曝光时间为波整流电路中，曝光时间为1s时的容量。时的容量。例如一个固定阳极例如一个固定阳极X线管的标称功率为：小焦线管的标称功率为：小焦点（点（1.8mm1.8mm）2kW，大焦点，大焦点（4.3mm4.3m
40、m）9kW。2）旋转阳极）旋转阳极X线管线管旋转阳极旋转阳极X线管的标称功率是指在三相全波整线管的标称功率是指在三相全波整流电路中，曝光时间为流电路中，曝光时间为0.1s时的容量。时的容量。例如一个旋转阳极例如一个旋转阳极X线管的标称功率为：小焦线管的标称功率为：小焦点（点（1.0mm1.0mm）20kW，大焦点，大焦点（2.0mm2.0mm）40kW。（3）表示方法）表示方法 容量可分为容量可分为瞬时负荷瞬时负荷与与连续负荷连续负荷两种表两种表示方法。示方法。1）瞬时负荷的容量表示方法）瞬时负荷的容量表示方法 曝光时间为数毫秒到数秒的单次摄影称为曝光时间为数毫秒到数秒的单次摄影称为瞬时负荷。
41、瞬时负荷的容量常用瞬时负荷瞬时负荷。瞬时负荷的容量常用瞬时负荷特性曲线表示。如图所示。特性曲线表示。如图所示。2）连续负荷的容量表示方法）连续负荷的容量表示方法 曝光时间为曝光时间为10s以上的透视称为连续负荷。以上的透视称为连续负荷。在在X线管的说明书中对线管的说明书中对X线管连续负荷的容线管连续负荷的容量一般有如下两种标注方法：量一般有如下两种标注方法：连续使用时的容量例如：某连续使用时的容量例如：某X线管的容量为线管的容量为200W连续使用。连续使用。限定管电压、管电流和透视时间。例如，限定管电压、管电流和透视时间。例如，某某X线管的容量为线管的容量为100kV、3.5mA连续使用。连续
42、使用。3、热容量、热容量 瞬时负载特性曲线，只能说明单次摄影的瞬时负载特性曲线，只能说明单次摄影的安全容量，而不能说明安全容量，而不能说明混合负荷混合负荷温升和散温升和散热的关系。热的关系。混合负荷：连续多次摄影或透视与点片摄影混合负荷：连续多次摄影或透视与点片摄影交替进行的曝光称为混合负荷。交替进行的曝光称为混合负荷。对于混合负荷，用对于混合负荷，用X线管的热容量来替代则更线管的热容量来替代则更为合理。为合理。（1）定义）定义 曝光时，阳极靶面将产生大量的热。生热的同时曝光时，阳极靶面将产生大量的热。生热的同时伴随着冷却。如果生热快，散热慢，则阳极将积伴随着冷却。如果生热快，散热慢，则阳极将
43、积累能量。在其它条件一定时，阳极积累的能量越累能量。在其它条件一定时，阳极积累的能量越多，冷却速率越大。多，冷却速率越大。当当X线管处于最大线管处于最大冷却率冷却率时，允许承受的最大热时，允许承受的最大热量称为量称为热容量。热容量。单位时间内传导给介质的热量称为散热率又称为单位时间内传导给介质的热量称为散热率又称为冷却率冷却率。（2）热容量的单位）热容量的单位热容量的单位是焦耳（热容量的单位是焦耳（J）即）即1J=1KV（有效值）（有效值）1mA（有效值）（有效值）1s热容量的单位目前还使用热单位（热容量的单位目前还使用热单位（heat unit HU）来表示，即：来表示，即：1HU=1KV（
44、峰值）（峰值）1mA（平均值）（平均值）1s 在单相全波整流情况下，两者的换算关系是：在单相全波整流情况下，两者的换算关系是：1HU=0.77Ws=0.77J 由于高压整流方式不同，整流后的波形不同，由于高压整流方式不同，整流后的波形不同，X线管产生的热量是不相同的。在计算阳极产生的线管产生的热量是不相同的。在计算阳极产生的热量时，应乘以相应的系数。热量时，应乘以相应的系数。（3）生热与冷却曲线）生热与冷却曲线 生热特性曲线生热特性曲线表示在热量增加速率一定时，表示在热量增加速率一定时，热量积累和曝光时间的关系。热量积累和曝光时间的关系。根据此曲线可确定根据此曲线可确定X线管在不同热量增加线管
45、在不同热量增加速率下，可持续与断续工作的时间。速率下，可持续与断续工作的时间。冷却特性曲线冷却特性曲线表示曝光结束后，阳极上的表示曝光结束后，阳极上的热量散发与冷却时间的关系，即热量与冷热量散发与冷却时间的关系，即热量与冷却的关系。却的关系。根据此曲线可确定根据此曲线可确定X线管的最短休息时间。线管的最短休息时间。生热和冷却两种特性曲线通常画在一起。生热和冷却两种特性曲线通常画在一起。上升曲线为生热曲线上升曲线为生热曲线下降曲线为冷却曲线下降曲线为冷却曲线 如果生热率没有达到最大冷却率时可连续使用。如果生热率没有达到最大冷却率时可连续使用。生热速率大于最大冷却速率比如生热速率大于最大冷却速率比
46、如X线管无风扇时，线管无风扇时，X线管很快就达到了最大热容量。线管很快就达到了最大热容量。当为当为850HU/s时经过时经过30分钟，当为分钟，当为550HU/s时时经过经过60分钟；同时达到最大热容量之后需要分钟；同时达到最大热容量之后需要210分钟才能将分钟才能将130万万HU的热量全部散发出去。这时的热量全部散发出去。这时的冷却速率为的冷却速率为320HU/s。（3）构造参数）构造参数 凡由凡由X线管的结构所决定的非电性能的参数线管的结构所决定的非电性能的参数或数据都属于或数据都属于构造参数构造参数。例如阳极靶面的靶角、有效焦点尺寸、外观例如阳极靶面的靶角、有效焦点尺寸、外观尺寸、重量、
47、管壁的滤过当量、冷却和绝尺寸、重量、管壁的滤过当量、冷却和绝缘方式、旋转阳极缘方式、旋转阳极X线管的阳极转速以及最线管的阳极转速以及最大允许工作温度等。大允许工作温度等。这些参数一般都标注在这些参数一般都标注在X线管的技术手册中。线管的技术手册中。西门子型号西门子型号 Siemens Type P125-30P 靶盘直径靶盘直径Anode Diameter 86，靶盘材料，靶盘材料 Anode Material Wo，靶盘热容量，靶盘热容量 MAX Anode Heat Content(KHU)120，靶盘角度，靶盘角度 Anode Angle()17.5，焦点尺寸，焦点尺寸 Focal Sp
48、ot(IEC mm)1.2，灯丝负载特性灯丝负载特性 Max Filament Current&Voltage（A/V）大焦点）大焦点Large Focal 8.5/9.5，焦点功率，焦点功率 Load Rating(kW)30。Anode：阳极，：阳极，Focal：焦点，：焦点，Filament：灯丝：灯丝五、管套五、管套 X线管的管套是放置线管的管套是放置X线管的特殊容器，现线管的特殊容器，现代代X线管的管套均为防电击、防散射、油浸线管的管套均为防电击、防散射、油浸式，其结构常随用途不同而有所差别。式，其结构常随用途不同而有所差别。1、固定阳极、固定阳极X线管管套线管管套2、旋转阳极、旋转
49、阳极X线管管套线管管套3、组合机头、组合机头1、固定阳极、固定阳极X线管管套线管管套 整个管套是由薄铜板或铝等金属制成。这整个管套是由薄铜板或铝等金属制成。这种管套体积小，管套内高压部件对地的距种管套体积小，管套内高压部件对地的距离很短，靠变压器油绝缘。离很短，靠变压器油绝缘。变压器油，放射窗，铝过滤片，散热器，变压器油，放射窗，铝过滤片，散热器，膨胀器，高压插座，端盖，集射杯等一些膨胀器，高压插座，端盖，集射杯等一些部分组成。部分组成。2、旋转阳极、旋转阳极X线管管套线管管套它与固定阳极它与固定阳极X线管管套类同。只是在管套的阳极线管管套类同。只是在管套的阳极端内侧设有旋转阳极启动电机的定子
50、线圈。端内侧设有旋转阳极启动电机的定子线圈。定子线圈的引线接线柱固定在阳极端内层封盖上，定子线圈的引线接线柱固定在阳极端内层封盖上，且与高压绝缘，以便和控制台内的旋转启动电路且与高压绝缘，以便和控制台内的旋转启动电路连接。连接。有些大功率有些大功率X线管的管套，在玻璃壳外壁或管套外线管的管套，在玻璃壳外壁或管套外壁设置一个温度传感器，当油温过高时自动切断壁设置一个温度传感器，当油温过高时自动切断高压，以保护高压，以保护X线管。线管。3、组合机头、组合机头 将将X线管、灯丝变压器以及高压变压器线管、灯丝变压器以及高压变压器等共同组装在一个充满变压器油的密封容等共同组装在一个充满变压器油的密封容器
