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
（实际情况）
（1）医学诊断用 X线管的焦点一 般是双峰分布
矩形分布
（2）高斯分布影 像分辨率最高
高斯分布
11
（理想情况）
6、焦点的方向性
（1）焦点尺寸同投影方向有关
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；
（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
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）

阳极制动：减少空转磨损
4、热容量达5.2MHU以上，且能在1秒内快速启动
－－用于连续摄影、断层摄影、电影摄影等
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
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
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
3、标称（有效）焦点： X线投照方向 ⊥ X线管轴 时的有效 焦点
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 （3）（标称）有效焦点一般用 容许长× 容许宽 标注
（2）代表容量不是固定值，它与焦点尺寸、整 流方式、曝光时间、阳极转速、Q、焦点面 直径等有关。
47
4、瞬时负载曲线
（1）表示某焦点在某种整流方式下，对应一 定的管电压（峰值）时，允许的最大管 电流（平均值）与曝光时间之间的关系 曲线。一般取极限值的85%－90%。 （2）实际操作要增加一个低kV、小mA的预 热过程。
（d）尽量利用中心线附近X线束来摄片
利用强度最大线曝光，提高X线利用率
44
（四）X线管的瞬时负载特性
1、负载的分类
（1）瞬时负载（数毫秒-数秒 ）
单次摄影、单组连续摄影等
由靶面熔点决定 功率/容量/瞬时负载曲线
（2）连续负载（10秒以上）
透视、点片摄影等
由阳极某处温升极限决定 热容量/直接标明连续使用的最大功率
（a）将阳极效应同体层厚度相对应
腰椎正位片：腰椎上部体层薄，近阳极；腰椎下部体 层厚，近阴极→到射X线等强度→胶片浓度均匀
（b）焦片距较大时阳极效应不明显
照射野边缘近阴极，强度大；边缘衰减快→阳极效应 被抵消
（c）焦片距相同时小照射野受阳极效应的影响小
照射野越小，射线到片距离越接近，阳极效应越不明显
（3）连续负载允许的最大热容量： 热单位（HU）：单相全波整流/高压电缆少于6米 /1kV（峰值）/1mA（平均值）/1s时，阳极所产生 的热量。 即：1HU=1kV×1mA×1s
50
2、X线管的生热和冷却曲线
MHU 10 8 6
425HU/s
500HU/s
340HU/s
4 2
0
1
2
3
4
5
6
7
分钟
36
2、灯丝发射特性曲线
Va 一定时， Ia与If 的关系曲线
37
3、灯丝加热特性
Vf同If的关系曲线
一般成正比关系
38
（三）X线强度的空间分布
1、薄靶周围X线的空间分布 （1）薄靶
（a）X线的产生限于靶面 （b）电子直接透过而不偏转
－－－－“穿透式”靶
39
（2）薄靶X线强度的空间分布
随着Va的升高，X线集中向电子运动方向辐射。
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 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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2、厚靶X线强度的空间分布
（1）厚靶
（a）X线的产生不局限于靶面 （b）入射高速电子全部被阻止
－－－－“反射式”靶
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（2）厚靶X线强度分布特点
厚靶X线管近阳极端的X线强度弱，近阴极端的X 线强度强。 -----阳极效应
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（3）厚靶X线强度的空间分布
43
（4）厚靶强度分布曲线在投照上的应用
11、X线管的检验和使用
2
X线管的作用

产生并输出X射线

X线机的心脏
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
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
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
3、特性
（1）灯丝发射特性 栅极负电位阻碍电子流运动，三极X线管的 灯丝发射特性差。 为获得相同的管电流，三极X线管需要更大 的灯丝加热电流。 为获得更大的管电流，将灯丝与阴极头绝缘， 并在阴极头上加负电位，阴极头成为聚焦栅极。 为改善灯丝发射特性，阴极装有两组灯丝， 同时发射，焦点近似高斯分布。
（1）最大管电压（峰值 kV） 避免高压击穿 （2）最大管电流（平均值 mA） 管电压和曝光时间一定 （3）最长曝光时间（s） 管电压和管电流一定
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（二）X线管的基本特性
1、阳极特性曲线
If一定时，Va与Ia的关系曲线
空间电荷效应：
灯丝后端滞留电子（电子云），跟随 管电压升高而陆续飞向阳极，形成曲线比 例区和饱和区。
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
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mA 800
60 kV
600
2.0mm 单相全波整流
70 kV 80 kV 90 kV 100k
400
V
200
0 0.01
0.05 0.10
0.5
1
5
10 秒
瞬时负载曲线（大焦点）
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（五）连续负载特性
1、热容量的计算
（1）连续负载：作用时间在数秒以上
（2）生热过程：在连续负载作用下，扩散到阳极各 部分的温度将不断上升的过程 冷却过程：通过热传导和热辐射方式使热量不 断散失的过程
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（标称）有效焦点的容许值变化范 围
标称（mm） 容许宽（mm） 0.6 0.8 1.0 1.2 0.6~0.9 0.8~1.2 1.0~1.4 1.2~1.7 容许长（mm） 0.9~1.3 1.1~1.6 1.3~1.8 1.7~2.4
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4、有效焦点同成像质量的关系
有效焦点 有效焦点
A
B
物体
焦点增涨： kV一定，mA增大， S有明显增加（低 压时较明显）
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二、 旋转阳极X线管
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（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