X线管
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第三讲 X线管
二、X线管的焦点
实际焦点： 1、实际焦点：
高速电子的实际撞 击面。 击面。其大小取决 灯丝粗细、 于：灯丝粗细、长 槽的形状、 度、槽的形状、深 度等因素。 度等因素。
有效焦点： 2、有效焦点：
X线照射方向的投 影。取决于阳极倾 角和实际焦点的大 小。 标称焦点
3、焦点与成像质量
几何模糊 希望有效（光学） 希望有效（光学）焦点 越小越好； 越小越好； 运动模糊 希望容量越大越好， 希望容量越大越好，则实 际焦点就小不了。
阳极柄： （2）阳极柄：
无氧铜，导电导热容热。 无氧铜，导电导热容热。
（3）阳极帽：
吸收散射线和反跳电子
2、阴极的结构
作用：通电加热，发射电子， 作用：通电加热，发射电子，并聚焦成束 （1）灯丝 ： 纯钨，长螺线管状线形。 纯钨，长螺线管状线形。 有双焦点结构。 有双焦点结构。 电子发射量与温度指数正比。 电子发射量与温度指数正比。
第三讲 X线管—电-X线 线管—
固定阳极X 一、固定阳极X线管 固定阳极X线管由下列三部分组成 线管由下列三部分组成。 固定阳极 线管由下列三部分组成。 1、阳极 2、阴极 3、管壳
1、阳极的结构
作用：阻挡高速运动的电子流激发 线 作用：阻挡高速运动的电子流激发X线
阳极头： （1）阳极头：
钨靶+ 钨靶+铜体 74、 纯钨原子序数大 74、 熔点高3370 3370， 熔点高3370，机械好 无氧铜， 无氧铜，容热散热
润滑： （3）润滑：固体润滑
旋转管的特点： 3、旋转管的特点：
功率大，焦点小， 功率大，焦点小，更易碎
四、特殊X线管 特殊X
1、金属陶瓷旋转阳极X线管 金属陶瓷旋转阳极X 三极X 2、三极X线管 3、软X线管
X线管
45
2、容量的计算
P=IU/1000
其中P：功率/容量 kW U：管电压有效值 kV I： 管电流有效值 mA
*（最大）热容量：对应阳极某薄弱部分的温升
极限，阳极整体所积累的全部热能
46
3、代表容量
（1）代表容量：某X线管在一定整流方式和曝光 时间条件下的最大容量。 – 固定阳极：单相全波整流、1s – 旋转阳极：三相六管全波整流、0.1s
51
* 不允许球管长期工作在极限条件下
3、管套的生热和冷却曲线
MHU 120 100 80 60 40 20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200 分钟
最大热容量大大增加、最大冷却速率下降
52
（六）X线管的检验
1、外观检验
管壁 阴极 阳极 管内
2、冷高压试验
在灯丝不加热的情况下，加高压于X线管 两极以检查其真空度。 如真空不良，会出现电离辉光，需训管。 区分 电离辉光 （随管压升高而明显）和
27
四、特殊X线管
（一）三极X线管
1、结构
阳极与阴极之间再加一个控制栅极 通过脉冲控制栅极上负电位或负脉冲电压的 通断，控制X线的快速导通与截止。
2、应用
由于脉冲电源无机械运动的惯性，因此三极 X线管能实现快速断续X线摄影。 通过调节栅极负偏压，可以控制电子聚焦面 积，得到微焦点，实现放大摄影。 28
A
B
胶片
A1 B1 A1 A2 B1 B2
半影
半影
*有效焦点越小，图像清晰度越高
10
5、X线辐射强度分布 对成像质量的影响
双峰分布
2、容量的计算
P=IU/1000
其中P：功率/容量 kW U：管电压有效值 kV I： 管电流有效值 mA
*（最大）热容量：对应阳极某薄弱部分的温升
极限，阳极整体所积累的全部热能
46
3、代表容量
（1）代表容量：某X线管在一定整流方式和曝光 时间条件下的最大容量。 – 固定阳极：单相全波整流、1s – 旋转阳极：三相六管全波整流、0.1s
51
* 不允许球管长期工作在极限条件下
3、管套的生热和冷却曲线
MHU 120 100 80 60 40 20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200 分钟
最大热容量大大增加、最大冷却速率下降
52
（六）X线管的检验
1、外观检验
管壁 阴极 阳极 管内
2、冷高压试验
在灯丝不加热的情况下，加高压于X线管 两极以检查其真空度。 如真空不良，会出现电离辉光，需训管。 区分 电离辉光 （随管压升高而明显）和
27
四、特殊X线管
（一）三极X线管
1、结构
阳极与阴极之间再加一个控制栅极 通过脉冲控制栅极上负电位或负脉冲电压的 通断，控制X线的快速导通与截止。
2、应用
由于脉冲电源无机械运动的惯性，因此三极 X线管能实现快速断续X线摄影。 通过调节栅极负偏压，可以控制电子聚焦面 积，得到微焦点，实现放大摄影。 28
A
B
胶片
A1 B1 A1 A2 B1 B2
半影
半影
*有效焦点越小，图像清晰度越高
10
5、X线辐射强度分布 对成像质量的影响
双峰分布
医学影像设备学-X线成像设备1(3)-管球
X线球管－阳极
阳极结构： –为扩大阳极的散热率，把阳极做成盘形，用马达 驱动，转动中发生X线。 –靶面成为一个圆形环带。环带的某点正对阴极时 发生X线，旋转一周的其他时间在散热。热量分 散到整个靶盘上，所以能承受比固定阳极大得多 的焦点功率。
X线球管－阳极
• 靶盘材料可分为三类： –纯钨，抗热胀性差，易出现龟裂； –铼钨合金(铼占10％，钨占90％)，可减轻龟裂发 生； –钼基或石墨基的铼钨合金。 钼的重量是钨的一半，比热却是钨的两倍。 在相同输入功率时，钼基钨靶温度上升只是纯钨 靶的一半。石墨的比重是钨的1／10而比热是钨 的10倍．因而作为储热材料更为理想。所以相继 出现了铼钨合金靶盘加钼基和石墨基的复合靶旋 转阳极X线管，增大了阳极热容量。
X线球管－阳极
• 旋转速度 –旋转阳极X线管的负荷功率与转动速度有关 –阳极旋转速度与电源频率、定子磁极数、光滑度 (约0.1)有关。 常速旋转阳极50Hz启动，转速3000转/分。 高速旋转阳极150HZ启动，转速9000转／分。 n=120f/p f为电源频率 p为定子极数 –由于转子转速落后于磁场转速，转子的实际转速要 比理论值低10％左右。
X线管球的技术参数－焦点
• 焦点特性
– 在较大管电流、较低管电压情况下，由于电子束的 电子之间斥力增大，有效焦点有变大的倾向。 – 相同电压下焦点膨胀程度随着管电流增加而增加。 – 相同管电流下焦点膨胀程度随着管电压的下降而增 加，但不如随管电流的增加变化明显。
焦点
• 影响焦点大小的因素
– 有效焦点的大小主要取决于阳极靶面倾斜的 角度。
X线球管－阳极
• 旋转阳极的结构（图）
X线球管－阳极
• 旋转阳极的作用
– 阳极所能承受的功率取决于焦点面积和靶厚
2.42.1X线管医学影像设备学
玻璃制成，由于玻璃壳与阴阳两极的金属膨胀系数不同， 不能直接焊接，常在二者之间镶合金圈作为中间过渡体， 再将玻璃壳焊接在合金圈上。 玻璃壳内部保持高真空度，装入X线管的所有零件都必 须经过严格清洗去油和彻底除气。固定阳极X线管的主要 缺点是焦点尺寸大、瞬时负载功率小，现已多为旋转X线 管取代。
二、旋转阳极X线管
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，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2800r/min，小焦点为 0.6mm×0.6mm，大焦点为1.2mm×1.2mm。
五、管 套 整个管套内充满变压器油，作为绝缘和冷却用。
如图：
旋转阳极X线管管套
组合机头
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 此在实际应用中，必须使阳极转速达到额定值 （约0.8~1.2s时间），才能加管电压产生X线。 现在，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 ，一般为数分钟至几十分钟 ， 为了延长球管寿命，必须进行有效制动。
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X线管
X线管
X线管是X线机的核心部件 作用：将电能转化为X线 发展：固定阳极X线管
旋转阳极X线管 特殊X线管
4
X线管
一、固定阳极X线管 （一）结构：由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成
5
固 定 阳 极 线 管
X
（一）阳极
（二）阴极
阴极头
（三）玻璃壳
作用：用来支撑阴、阳两极和保持管内真空度。 通常采用熔点高、绝缘强度大、膨胀系数小的钼组硬质
二、旋转阳极X线管
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，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2800r/min，小焦点为 0.6mm×0.6mm，大焦点为1.2mm×1.2mm。
五、管 套 整个管套内充满变压器油，作为绝缘和冷却用。
如图：
旋转阳极X线管管套
组合机头
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 此在实际应用中，必须使阳极转速达到额定值 （约0.8~1.2s时间），才能加管电压产生X线。 现在，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 ，一般为数分钟至几十分钟 ， 为了延长球管寿命，必须进行有效制动。
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X线管
X线管
X线管是X线机的核心部件 作用：将电能转化为X线 发展：固定阳极X线管
旋转阳极X线管 特殊X线管
4
X线管
一、固定阳极X线管 （一）结构：由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成
5
固 定 阳 极 线 管
X
（一）阳极
（二）阴极
阴极头
（三）玻璃壳
作用：用来支撑阴、阳两极和保持管内真空度。 通常采用熔点高、绝缘强度大、膨胀系数小的钼组硬质
2-X线球管特性
1．灯丝 ：发射电子 2．阴极头（聚焦罩）：使电子流聚焦
①灯丝电压一般为交流5～10V、50Hz，灯丝电流一般为2～9A，3～6A的占多 数。
② 调节灯丝的加热电压即可改变灯丝发射的电子数量；灯丝温度与发射电子的 数量关系是呈指数的非线性关系
③，灯丝点燃时间越长，工作温度越高，钨的蒸发越快，灯丝寿命越短
曲线分为二部分： 1、一部分为上升段，管电流Ia 随着管电压 Ua 的上升而增加，这就是空间电荷现象所起 的作用。 2、另一部分为水平段，又称饱和区，管电流 不再随着管电压的变化而改变。
实际情况：空间电荷的影响，使管电压、毫安等曝光条件不能独立调节
措施：工频机加入空间电荷补偿装置
程控或高频机采用软件设计
旋转阳极X线管
1．靶盘与靶面 ：主要由靶面、转子、转轴和轴承组成 钨靶的缺点： ①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；② 另外，钨在1100℃以上会发生再结晶，将使靶面使用不久就会出现表面龟裂、粗糙现象， 致使X线管辐射X线的能力下降。
采用铼钨合金的优点： 靶面晶粒细，在相同使用条件下，曝光2万次，铼钨合金靶 与纯钨靶进行比较，输出剂量分别下降13%和45%。
2020年3月27日7时42分
X线球管特性
灯丝发射特性曲线：
一定管电压的情况下，管电流与灯丝电流的关系曲线
说明 在不同的管电压下，管电 流的随着灯丝电流的增加 而增大。
灯丝发射电子率与灯 丝电流成正比。
措施：稳压器
2020年3月27日7时42分
X线球管特性
最大管电压: 最大管电流： 最长曝光时间： 球管的容量：X线管容量不是一个固定值，它与X线管的整流方式、阳极转速、
诊断用X线管
这是X线机装置的核心,X线管是产生X射线的部件；当直流 正高压加到X线管的阳极与阴极两端时产生X线.
①灯丝电压一般为交流5～10V、50Hz，灯丝电流一般为2～9A，3～6A的占多 数。
② 调节灯丝的加热电压即可改变灯丝发射的电子数量；灯丝温度与发射电子的 数量关系是呈指数的非线性关系
③，灯丝点燃时间越长，工作温度越高，钨的蒸发越快，灯丝寿命越短
曲线分为二部分： 1、一部分为上升段，管电流Ia 随着管电压 Ua 的上升而增加，这就是空间电荷现象所起 的作用。 2、另一部分为水平段，又称饱和区，管电流 不再随着管电压的变化而改变。
实际情况：空间电荷的影响，使管电压、毫安等曝光条件不能独立调节
措施：工频机加入空间电荷补偿装置
程控或高频机采用软件设计
旋转阳极X线管
1．靶盘与靶面 ：主要由靶面、转子、转轴和轴承组成 钨靶的缺点： ①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；② 另外，钨在1100℃以上会发生再结晶，将使靶面使用不久就会出现表面龟裂、粗糙现象， 致使X线管辐射X线的能力下降。
采用铼钨合金的优点： 靶面晶粒细，在相同使用条件下，曝光2万次，铼钨合金靶 与纯钨靶进行比较，输出剂量分别下降13%和45%。
2020年3月27日7时42分
X线球管特性
灯丝发射特性曲线：
一定管电压的情况下，管电流与灯丝电流的关系曲线
说明 在不同的管电压下，管电 流的随着灯丝电流的增加 而增大。
灯丝发射电子率与灯 丝电流成正比。
措施：稳压器
2020年3月27日7时42分
X线球管特性
最大管电压: 最大管电流： 最长曝光时间： 球管的容量：X线管容量不是一个固定值，它与X线管的整流方式、阳极转速、
诊断用X线管
这是X线机装置的核心,X线管是产生X射线的部件；当直流 正高压加到X线管的阳极与阴极两端时产生X线.
旋转阳极x线管的特点
旋转阳极x线管的特点
旋转阳极X线管的特点如下：
1. 焦点小、功率高。
2. 散热性能好，能够保证在高速旋转中连续工作，一般连续工作达500小时或以上。
3. 能够降低检查时间，减少X线对人体的辐射，可广泛用于小骨片的投照和胃肠检查。
4. 管子的工作范围较大，用于静态或者动态成像，能满足不同体型的病人检查需求。
5. 旋转阳极X线管的固有频率较高，拍片时间较长时对散射辐射量有一定影响。
6. 需要保持高压电源供电，耗电量大，旋转阳极X线管体积大，成本高。
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X线管阳极结构
第一节固定阳极X线管一、结构固定阳极X线管是诊断用X线管中最简单的一种，如图3-1所示，其结构主要由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。
（一）阳极阳极的主要作用是阻挡高速运动的电子流而产生X线，同时将曝光时产生的热量辐射或传导出去；其次是吸收二次电子和散乱射线。
固定阳极X线管的阳极结构由阳极头、阳极帽、玻璃圈和阳极柄四部分组成。
固定阳极X线管的阳极结构1．阳极头它由靶面和阳极体组成。
靶面的作用是承受高速运动的电子流轰击，产生X线（曝光）。
但由于曝光时，只有不到1%的电子流动能转换为X线能，其余均转化为热能，所以曝光时，靶面将产生大量的热量而使其工作温度很高。
又由于辐射的X线强度与靶面材料的原子序数成正比，所以X线管的靶面材料一般都选用钨（Z=74），故称为钨靶。
钨的特点是熔点高（3370℃），蒸发率低，原子序数大，又有一定的机械强度。
但钨的导热率小，受电子轰击后产生的热量不能很快地传导出去，故常把厚度为1.5～3mm的钨靶面用真空熔焊的方法焊接到导热率较大的无氧铜制成的阳极体上。
这样制成的阳极头不但辐射X线的效率高，而且具有良好的散热性能。
固定阳极X线管的靶面静止不动，电子流总是轰击在靶面固定的同一位置上。
由于单位面积上所承受的最大功率是一定的，所以固定阳极X线管的功率是有限的。
2．阳极帽它又称阳极罩或反跳罩，由含钨粉的无氧铜制成，依靠螺纹固定到阳极头上，其主要作用是吸收二次电子和散乱射线。
阳极帽上有两个圆口：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X线的辐射通道，有的X线管在此圆口处加上了一层金属铍片，以吸收软X线，降低病人皮肤剂量。
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电子。
二次电子有害无益，其能量较大（约为原来的99%），轰击到玻璃壳内壁上，将使玻璃壳温度升高而释放气体，降低管内真空度或使玻璃壳击穿；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X线，使X线影像质量降低；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，易致玻璃壁损坏。
X线管 PPT
治疗用X线管： – 浅表治疗、深层治疗 – 大焦点、长时间曝光、风冷水冷或油冷
6
二、固定阳极射线管
阳极柄
真空玻璃管
阴极灯丝
焦点
7
阳极靶面
一般用钨制成。 优点：熔点高—3370度；高温下，蒸汽压低 ，蒸发少，可延长X线管的使用寿命。
缺点：导热率小，热量不能很快传导。需通 过真空熔焊把钨靶焊接在无氧铜体上，以 增强靶面的散热。
10
阳极帽
阳极帽固定在阳极上，并罩在靶面的四周， 与阳极同电位，故可吸收50%~60%的二次电子， 并可吸收一部分散射Ｘ线，从而保护Ｘ线管并提 高影像质量。
11
阳极柄
阳极柄固定Ｘ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，其管外部分浸 在油中，通过与油之间的热传导，将靶面的热量 传导出去。
2有效焦点s越大热容量p越大c为减少几何模糊要求s尽量小3标称有效焦点一般用容许长容许宽标注标称有效焦点的容许值变化范围标称mm容许宽mm容许长mm0606090913080812111610101413181212171724104有效焦点同成像质量的关系有效焦点越小图像清晰度越高有效焦点物体胶片a1a2b1b2a1b1半影半影115x线辐射强度分布对成像质量的影响1医学诊断用x线管的焦点一般是双峰分布2高斯分布影像分辨率最高双峰分布矩形分布高斯分布理想情况实际情况6焦点的方向性焦点的方向性投影方位愈靠近阳极q角愈小有效焦点愈小
44
（二）双轴承X线管
双轴承设计： 提高旋转阳极的转速及牢固程度，球管
的寿命和散热速度大大提高，热容量提高。
45
（三）单极X线管
采用单极设计：阴极接负高压，而阳极 和球管的金属外壳接地
大大提高球管的寿命和散热速度，提高热容量。
6
二、固定阳极射线管
阳极柄
真空玻璃管
阴极灯丝
焦点
7
阳极靶面
一般用钨制成。 优点：熔点高—3370度；高温下，蒸汽压低 ，蒸发少，可延长X线管的使用寿命。
缺点：导热率小，热量不能很快传导。需通 过真空熔焊把钨靶焊接在无氧铜体上，以 增强靶面的散热。
10
阳极帽
阳极帽固定在阳极上，并罩在靶面的四周， 与阳极同电位，故可吸收50%~60%的二次电子， 并可吸收一部分散射Ｘ线，从而保护Ｘ线管并提 高影像质量。
11
阳极柄
阳极柄固定Ｘ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，其管外部分浸 在油中，通过与油之间的热传导，将靶面的热量 传导出去。
2有效焦点s越大热容量p越大c为减少几何模糊要求s尽量小3标称有效焦点一般用容许长容许宽标注标称有效焦点的容许值变化范围标称mm容许宽mm容许长mm0606090913080812111610101413181212171724104有效焦点同成像质量的关系有效焦点越小图像清晰度越高有效焦点物体胶片a1a2b1b2a1b1半影半影115x线辐射强度分布对成像质量的影响1医学诊断用x线管的焦点一般是双峰分布2高斯分布影像分辨率最高双峰分布矩形分布高斯分布理想情况实际情况6焦点的方向性焦点的方向性投影方位愈靠近阳极q角愈小有效焦点愈小
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（二）双轴承X线管
双轴承设计： 提高旋转阳极的转速及牢固程度，球管
的寿命和散热速度大大提高，热容量提高。
45
（三）单极X线管
采用单极设计：阴极接负高压，而阳极 和球管的金属外壳接地
大大提高球管的寿命和散热速度，提高热容量。
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（1）阳极直接冷却，且冷却效率极高（5 MHU/min），阳极上不再有热积累。
（2）阳极热容量近于零（0兆球管），即
使在最大负荷条件下，球管也可即时冷却。
可行快速不间断曝光。
（3）阳极和内置球管组件要比常规球管小 得多，球管寿命大大延长，成本降低。
a
27
四、特殊X线管
（一）三极X线管
1、结构
阳极与阴极之间再加一个控制栅极 通过脉冲控制栅极上负电位或负脉冲电压的 通断，控制X线的快速导通与截止。
a
25
2、偏转线圈
目的：使电子束打到阳极适当的位置，轰击靶 面而产生X线，形成飞焦点。
原理：由于采用先进的电磁控制系统进行X线 聚焦，即在偏转线圈上加Байду номын сангаас一定的控制信号， 达到改变焦点位置的目的，实现飞焦点。
作用：高速电子均匀轰击阳极靶面，有效焦点 面增大，球管功率得到大幅提升。
a
26
3、电子束控金属球管的优点
（3）（标称）有效焦点一般用 容许长× 容许宽 标注
a
8
（标称）有效焦点的容许值变化范围
标称（mm） 容许宽（mm） 容许长（mm）
0.6
0.6~0.9
0.9~1.3
0.8
0.8~1.2
1.1~1.6
1.0
1.0~1.4
1.3~1.8
1.2
1.2~1.7
1.7~2.4
a
9
4、有效焦点同成像质量的关系
kV增大， S有稍小（克服电子斥力） mA增大， S有明显增大（增加热电子）
焦点增涨：
kV一定，mA增大， S有明显增加（低 压时较明显）
a
13
二、 旋转阳极X线管
a
14
（一）旋转阳极X线管的特性
1、特点： 偏阴极、阳极靶面高速旋转
2、优点： 功率大、焦点小
a
15
（二）旋转阳极X线管的组成
1、组成：阳极、（偏）阴极和玻璃壳
a
18
三、大功率X线管
共性：
靶面直径大（120mm） d↗ P↗ 转速高 n↗ P↗
靶角小（9°～14°）
– S有一定时，Q↘， S实↗ ，P ↗
与热交换器配合使用 油冷
－－ 用于大负载短时间曝光
a
19
（一）金属陶瓷大功率X线管
1、金属外壳代替玻璃外壳：加大强度 2、陶瓷电极支座：提高绝缘性能 3、液态金属代替轴承：增加热传导，提高冷却能力 4、热容量达5.2MHU以上，且能在1秒内快速启动
第四章 医用诊断X线球管
a
1
主要内容
1、X线管的作用和分类
2、固定阳极球管的结构、特点和功能
3、旋转阳极球管的结构、特点和功能
4、衡量X线管的主要参数：功率、焦点
5、大功率X线管的实现
6、特殊X线管的结构特点和应用
7、X线管的基本特性
8、X线强度的空间分布特点和实际运用
9、瞬时负载曲线
10、热容量的一般表示方式：HU
－－用于连续摄影、断层摄影、电影摄影等
a
20
（二）CT用X线管
1、特点： 功率极大，阳极在短时间内将积聚巨大的热量
2、解决：
靶面：大直径、厚钼基或石墨基、小靶角
轴承及润滑剂：提出了更高的要求，并外加散热 系统。
3、飞焦点： 加入偏转磁场，电子轰击靶面位置动态可控
a
21
（三）双轴承X线管
双轴承设计： 提高旋转阳极的转速及牢固程度，球管
由于X线呈锥形辐射，故
投影方位愈靠近阳极，Q角愈小，有效焦点愈小；
愈靠近阴极，Q角愈大，有效焦点愈大。
（2）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，故应使 X线中心线对准 影像中心
即保持实际焦点中心、X线输出窗中心、投影中心
三点一线
a
12
7、焦点增涨
有效焦点的尺寸同kV和mA有关：
有效焦点
有效焦点
A
B
物体
A
胶片
A1
B1
A1 A2
半影
*有效焦点越小，图像清晰度越高
a
B
B1 B2
半影
10
5、X线辐射强度分布 对成像质量的影响
（1）医学诊断用 X线管的焦点一 般是双峰分布
（2）高斯分布影 像分辨率最高
a
双峰分布
（实际情况）
矩形分布
高斯分布
（理想情况）
11
6、焦点的方向性
（1）焦点尺寸同投影方向有关
的寿命和散热速度大大提高，热容量提高。
a
22
（四）单极X线管
采用单极设计：阴极接负高压，而阳极 和球管的金属外壳接地
大大提高球管的寿命和散热速度， 提高热容量。
a
23
（五）电子束控金属球管
又称Straton球管，由SIMENS公司发明
a
24
1、结构原理
阳极和阴极固定在旋转轴上，直接浸泡在绝缘油中； 球管工作时，马达带动整个球管旋转； 阳极直接背靠在管壁上，故极易散热； 冷却油通过进出循环将热量直接带走 。
阳极制动：减少空转磨损
高速管－避开临界转速 低速管－通过静转时间反映轴承磨损度
轴承：耐热合金钢制成，耐高温
轴承的润滑：固体润滑材料，二硫化钼、银、铅
需配有启动、延时、降压、制动、保护电路
a
17
（三）X线球管散热方式
1、固定阳极X线管：热传导
2、旋转阳极X线管：热辐射
－黑化转子表面，增大热辐射 －曝光间隔较长，保证热辐射
2、阳极：靶面、转子、轴承和定子
3、镶在钼基或石墨基上的铼钨合金靶：
（1）晶粒细，抗热胀性好，再结晶温度高，不易 龟裂
（2）X线辐射率下降较慢 （3）热容量大大提高
－－－－取代纯钨靶
a
16
4、旋转阳极X线管各要素
启动原理：类似单相异步（鼠笼式）电动机
转子转速：n=120f/p f↗，n↗
功率：P=K（nd ）1/2 n↗，P↗（中频机）
3、标称（有效）焦点： X线投照方向 ⊥ X线管轴 时的有效
焦点
a
7
（1）X线投照方向 ⊥ X线管轴垂直 时，靶面与X线投
照方向的夹角Q称为阳极倾角/靶角。
（2）有效焦点S有、实际焦点S实和阳极倾角Q的关系： a、S有=S实×sin Q b、S有一定时，Q越小， S实越大，热容量P越大 c、为减少几何模糊，要求S有尽量小
5
1、阳极
由阳极头、阳极罩、阳极柄组成
作用：产生X线、散热、吸收二次电子 和散射线
2、阴极
由灯丝、阴极头、阴极套、玻璃芯柱组 成
作用：发射电子、对电子聚焦
3、玻璃壳
作用：支撑阴阳两极、保持管内真空度
a
6
（二）X线管的焦点
1、实际焦点：电子轰击在靶面上的面积
2、有效焦点：实际焦点在X线投照方向上的 投影
11、X线管的检验和使用a
2
X线管的作用
产生并输出X射线 X线机的心脏
a
3
X线管的类型
诊断用X线管：
– 透视、摄影 – 焦点小，功率大、散热器散热
治疗用X线管：
– 浅表治疗、深层治疗 – 大焦点、长时间曝光、风冷水冷或油冷
a
4
一、固定阳极X线管
（一）构造和作用
由阳极、阴极和玻璃壳组成
a
（2）阳极热容量近于零（0兆球管），即
使在最大负荷条件下，球管也可即时冷却。
可行快速不间断曝光。
（3）阳极和内置球管组件要比常规球管小 得多，球管寿命大大延长，成本降低。
a
27
四、特殊X线管
（一）三极X线管
1、结构
阳极与阴极之间再加一个控制栅极 通过脉冲控制栅极上负电位或负脉冲电压的 通断，控制X线的快速导通与截止。
a
25
2、偏转线圈
目的：使电子束打到阳极适当的位置，轰击靶 面而产生X线，形成飞焦点。
原理：由于采用先进的电磁控制系统进行X线 聚焦，即在偏转线圈上加Байду номын сангаас一定的控制信号， 达到改变焦点位置的目的，实现飞焦点。
作用：高速电子均匀轰击阳极靶面，有效焦点 面增大，球管功率得到大幅提升。
a
26
3、电子束控金属球管的优点
（3）（标称）有效焦点一般用 容许长× 容许宽 标注
a
8
（标称）有效焦点的容许值变化范围
标称（mm） 容许宽（mm） 容许长（mm）
0.6
0.6~0.9
0.9~1.3
0.8
0.8~1.2
1.1~1.6
1.0
1.0~1.4
1.3~1.8
1.2
1.2~1.7
1.7~2.4
a
9
4、有效焦点同成像质量的关系
kV增大， S有稍小（克服电子斥力） mA增大， S有明显增大（增加热电子）
焦点增涨：
kV一定，mA增大， S有明显增加（低 压时较明显）
a
13
二、 旋转阳极X线管
a
14
（一）旋转阳极X线管的特性
1、特点： 偏阴极、阳极靶面高速旋转
2、优点： 功率大、焦点小
a
15
（二）旋转阳极X线管的组成
1、组成：阳极、（偏）阴极和玻璃壳
a
18
三、大功率X线管
共性：
靶面直径大（120mm） d↗ P↗ 转速高 n↗ P↗
靶角小（9°～14°）
– S有一定时，Q↘， S实↗ ，P ↗
与热交换器配合使用 油冷
－－ 用于大负载短时间曝光
a
19
（一）金属陶瓷大功率X线管
1、金属外壳代替玻璃外壳：加大强度 2、陶瓷电极支座：提高绝缘性能 3、液态金属代替轴承：增加热传导，提高冷却能力 4、热容量达5.2MHU以上，且能在1秒内快速启动
第四章 医用诊断X线球管
a
1
主要内容
1、X线管的作用和分类
2、固定阳极球管的结构、特点和功能
3、旋转阳极球管的结构、特点和功能
4、衡量X线管的主要参数：功率、焦点
5、大功率X线管的实现
6、特殊X线管的结构特点和应用
7、X线管的基本特性
8、X线强度的空间分布特点和实际运用
9、瞬时负载曲线
10、热容量的一般表示方式：HU
－－用于连续摄影、断层摄影、电影摄影等
a
20
（二）CT用X线管
1、特点： 功率极大，阳极在短时间内将积聚巨大的热量
2、解决：
靶面：大直径、厚钼基或石墨基、小靶角
轴承及润滑剂：提出了更高的要求，并外加散热 系统。
3、飞焦点： 加入偏转磁场，电子轰击靶面位置动态可控
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（三）双轴承X线管
双轴承设计： 提高旋转阳极的转速及牢固程度，球管
由于X线呈锥形辐射，故
投影方位愈靠近阳极，Q角愈小，有效焦点愈小；
愈靠近阴极，Q角愈大，有效焦点愈大。
（2）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，故应使 X线中心线对准 影像中心
即保持实际焦点中心、X线输出窗中心、投影中心
三点一线
a
12
7、焦点增涨
有效焦点的尺寸同kV和mA有关：
有效焦点
有效焦点
A
B
物体
A
胶片
A1
B1
A1 A2
半影
*有效焦点越小，图像清晰度越高
a
B
B1 B2
半影
10
5、X线辐射强度分布 对成像质量的影响
（1）医学诊断用 X线管的焦点一 般是双峰分布
（2）高斯分布影 像分辨率最高
a
双峰分布
（实际情况）
矩形分布
高斯分布
（理想情况）
11
6、焦点的方向性
（1）焦点尺寸同投影方向有关
的寿命和散热速度大大提高，热容量提高。
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（四）单极X线管
采用单极设计：阴极接负高压，而阳极 和球管的金属外壳接地
大大提高球管的寿命和散热速度， 提高热容量。
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（五）电子束控金属球管
又称Straton球管，由SIMENS公司发明
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1、结构原理
阳极和阴极固定在旋转轴上，直接浸泡在绝缘油中； 球管工作时，马达带动整个球管旋转； 阳极直接背靠在管壁上，故极易散热； 冷却油通过进出循环将热量直接带走 。
阳极制动：减少空转磨损
高速管－避开临界转速 低速管－通过静转时间反映轴承磨损度
轴承：耐热合金钢制成，耐高温
轴承的润滑：固体润滑材料，二硫化钼、银、铅
需配有启动、延时、降压、制动、保护电路
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（三）X线球管散热方式
1、固定阳极X线管：热传导
2、旋转阳极X线管：热辐射
－黑化转子表面，增大热辐射 －曝光间隔较长，保证热辐射
2、阳极：靶面、转子、轴承和定子
3、镶在钼基或石墨基上的铼钨合金靶：
（1）晶粒细，抗热胀性好，再结晶温度高，不易 龟裂
（2）X线辐射率下降较慢 （3）热容量大大提高
－－－－取代纯钨靶
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4、旋转阳极X线管各要素
启动原理：类似单相异步（鼠笼式）电动机
转子转速：n=120f/p f↗，n↗
功率：P=K（nd ）1/2 n↗，P↗（中频机）
3、标称（有效）焦点： X线投照方向 ⊥ X线管轴 时的有效
焦点
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（1）X线投照方向 ⊥ X线管轴垂直 时，靶面与X线投
照方向的夹角Q称为阳极倾角/靶角。
（2）有效焦点S有、实际焦点S实和阳极倾角Q的关系： a、S有=S实×sin Q b、S有一定时，Q越小， S实越大，热容量P越大 c、为减少几何模糊，要求S有尽量小
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1、阳极
由阳极头、阳极罩、阳极柄组成
作用：产生X线、散热、吸收二次电子 和散射线
2、阴极
由灯丝、阴极头、阴极套、玻璃芯柱组 成
作用：发射电子、对电子聚焦
3、玻璃壳
作用：支撑阴阳两极、保持管内真空度
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（二）X线管的焦点
1、实际焦点：电子轰击在靶面上的面积
2、有效焦点：实际焦点在X线投照方向上的 投影
11、X线管的检验和使用a
2
X线管的作用
产生并输出X射线 X线机的心脏
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X线管的类型
诊断用X线管：
– 透视、摄影 – 焦点小，功率大、散热器散热
治疗用X线管：
– 浅表治疗、深层治疗 – 大焦点、长时间曝光、风冷水冷或油冷
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一、固定阳极X线管
（一）构造和作用
由阳极、阴极和玻璃壳组成
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