《X线管装置.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《X线管装置.ppt（116页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、X线装置的基本结构,主机 X线球管高压发生装置控制装置 辅助装置 机械辅助装置影像装置记录装置,X线机组成,X线机的组成 X-ray 发生装置 -球管和高压发生器 X-ray 接收装置 -胶片或影像增强器 有电视信号处理系统- 有透视功能 无电视信号处理系统- 无透视功能 (注：早期的透视功能X线机是利用荧光屏显示图像的) X-ray 图像数字化处理系统 - 硬件及软件处理系统 X-ray附属装置：病床、球管支架、防护设备等,一般摄片过程,X线控制操作台,X线高压发生装置,病 床,暗盒,X光胶片,荧光屏透视原理,X线机基础知识,X射线物理基础 X射线的质和量 X射线的三个参量： 管电压(kVp
2、) 管电流(mA) 曝光时间(s),X线基础知识,X射线的质和量 X射线的质是指X射线光子能量的大小，由下面公式可以得出：所以，可以用X线管的管电压来描述X射线的质，其实用单位为kVp。,X线基础知识,X射线物理基础 X射线的质和量 X射线的量是指单位时间内通过X射线入射方向的垂直的单位面积内的X射线光子数的大小。 通常用管电流I(mA)和曝光时间t(s)的乘积来描述。即毫安秒(mAs)。,第二节 X线机设备,X射线物理基础 X射线的质和量 质和量对胶片曝光 的影响,X-Ray质 - 由KV 决定，高KV质高，低KV质低， 代表X线的穿透力(对比度)。 X-Ray量 - 由mA(X线量)和s(
3、曝光时间) 决定 表明曝光总量(黑化度)。,X线产生的三个必要条件,大量自由电子 X线球管灯丝发射(球管） 自由电子正向高速飞行 高压发生装置 高速飞行的电子骤然停止飞行 X线球管阳极靶面（球管）,X线球管,X线球管 原理及参量,电子流以高速撞击金属靶面会产生X-Ray。 电子流 - 球管阴极灯丝提供。 高速 - 高压发生器提供加载至球管。 金属靶面(主要成分为钨) - 球管阳极。,焦点尺寸 热容量,X线球管,X线球管,X线球管,X线球管,X线管的作用,X线管是产生X射线的核心部件。 基本作用：将电能转换成X线能 实际转换效率很低，99%的电能转变成了热能，1%的电能转换成了X射线,X线管的结
4、构（以固定阳极X线管为例）,阳极 接受高速电子撞击产生X线、将热量辐射或传导出X线管外、吸收二次电子和散射线 阴极 发射电子并使电子聚焦成一定形状 玻璃壳 固定和支撑阴极、阳极，并保持管内真空,固定X线管阳极结构 阳极头、阳极柄、阳极帽、玻璃圈,阳极头 由钨靶面和铜体（阳极体）组成。 X线发生时，约99%的电能转变为热能，只有不到1%的电能转换成X线，故靶面温度非常高。常用钨制作，故称钨靶。 钨具有熔点高，蒸发率低的特点，但钨的导热率低，因而把厚度为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来提高散热,固定X线管阳极结构,靶面与阳极头横截之间有一夹角称为阳极倾
5、角。一般为720度,X射线管的焦点,角度 (5-15),实际焦点,有效焦点 实际焦点,实际焦点：电子撞击在靶上 的区域 有效焦点：实际焦点在X射线 管的轴线上投影的面积,实际焦点的大小与X管的散热和影像清晰度相关,角度变小 有效焦点变小 清晰度上升 X射线作用范围变小 温升变大,实际焦点大 散热有利 有效焦点面积大,清晰度下降,结论：光片的清晰度与射线管有关,固定X线管阳极结构 阳极头、阳极柄、阳极帽、玻璃圈,固定阳极X线管的靶面是静止不动的，高速运动的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（200Wmm2),所以固定阳极X线管的功率是有限的。,固定X线管
6、阳极结构 阳极头、阳极柄、阳极帽、玻璃圈,阳极柄 为阳极体引出部分，与阳极头相连接，由紫铜制成，延伸至X球管外并浸入高压绝缘油中。 散热作用,固定X线管阳极结构 阳极头、阳极柄、阳极帽、玻璃圈,阳极帽 采用含有一定比例钨的无氧铜制成，套在阳极头上，有二个开口，正面开口对着阴极灯丝，侧面正对靶面中心的窗口是向外辐射X线的出口。 作用：吸收二次电子、部分散射线、保护球管和提高影像质量。,固定X线管阳极结构 阳极头、阳极柄、阳极帽、玻璃圈,玻璃圈 是阳极和玻璃壳的过渡连接部分,阴极 灯丝 聚焦槽 阴极套 玻璃芯柱,灯丝 由钨制成，位于X线长轴中线上，作用是辐射热电子，形状成螺旋管状，长宽比1：3。
7、灯丝通电后，温度逐渐升高，到一定温度后开始辐射电子。对于给定的灯丝，在一定范围内，灯丝电压越高，辐射热电子的数量就越大，二者呈指数关系。,阴极 灯丝 聚焦槽 阴极套 玻璃芯柱,一般情况下，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。 缩短灯丝点燃时间可延长灯丝寿命 X线管阴极常装有长短、粗细都不同的灯丝以协调不同功率与焦点关系 阴极端装有三根引线，分别为大、小焦点及公共端引线,阴极 灯丝 聚焦槽 阴极套 玻璃芯柱,聚焦槽 又称阴极头、聚焦罩、集射罩 由纯铁或铁镍合金制成的长方形槽并作为公共端引线。 作用是对钨丝发射的电子进行聚焦。 Why :钨丝加热产生大量电子，由于电子间存在
8、着排斥力，致使外围电子向四周扩散呈发散状。借助聚焦槽的几何形状与电位分布曲线迫使电子束以一定的形状和尺寸飞向阳极，达到聚焦的目的。,聚焦极Focusing cup,聚焦极位于阳极周围，通常称为第三极(Wehnelt electrode),用于聚焦加速到阳极的电子束,了解,将灯丝的一端与阴极体相连，接于同一电源上，聚焦极上的电压比灯丝电位更低一点(负电压)，使阴极体排斥电子起到电子初聚焦作用,阴极 灯丝 聚焦槽 阴极套 玻璃芯柱,玻璃壳 又称管壳。是用来固定和支撑阴、阳极，并保持管内真空。靠近X线窗口处玻璃略薄 玻璃壳与阴、阳两极用合金圈过渡，使二者的膨胀系数一致，从而达到管内真空（1107mm
9、Hg)。,固定阳极X线球管,缺点 焦点尺寸大，瞬时负载小。 目前已被旋转阳极X线管取代。,X线管焦点,什么是X线管的焦点？ 广义上可理解为X线管阴极灯丝的大小。 狭义上是指X线管阴极灯丝所发射的电子束轰击阳极靶面实际面积的几何投影。 焦点分为实际焦点和有效焦点 实际焦点电子束轰击阳极靶面实际面积 有效焦点实际面积的几何投影,X线管实际焦点,实际焦点：是阴极灯丝电子束在阳极靶面上的实际轰击面积。 因X线管的灯丝绕制成螺旋管状，其发射的电子经聚焦后撞击在阳极靶面上近似长方形，故又称其为线焦点。实际焦点的形状是由灯丝的形状决定的，所以实际焦点的大小主要取决于聚焦槽的形状、宽度及灯丝位于槽中的深度。,
10、实际焦点actual focal spot,实际焦点是指灯丝发射的电子经聚焦后在靶面上的瞬间轰击面积。诊断用X线管的灯丝均绕成螺管状，灯丝发射的电子经聚焦后，以细长方形轰击在靶面上，形成细长方形的焦点，故称为线焦点。,实际焦点的大小（一般指宽度），主要取决于聚焦罩的形状、宽度和深度。实际焦点越大（受轰击的靶面积越大，可承受的功率值相应增加），X线管的容量就越大，曝光时间就可以缩短。,有效焦点effective focal spot,有效焦点亦称为作用焦点，是指实际焦点在X线投照方向上的投影。实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影，称为标称焦点(无量纲的数值)。但目前，有效焦点的标注方法仍用习惯标
11、注法，如2.0mm2.0mm、0.3mm0.3mm等。,设实际焦点宽度为a，长度为b，则投影后的长度为b ，宽度不变，即： 有效焦点=实际焦点sin 式中：表示阳极靶面与X线投照方向的夹角，一般为720。,例如，靶角为19 的固定阳极X线管，实际焦点长为5.5mm，宽为1.8mm。有效焦点的长是：5.5 sin 19 = 5.50.33 =1.8mm，其宽度不变，有效焦点为1.8mm1.8mm。,旋转阳极X线管的焦点,固定阳极X线管的焦点,实际焦点：灯丝发射的电子经加速聚焦后在阳极靶上的轰击面积。,有效焦点：实际焦点在垂直于X射线管轴线方向上投影的面积。宽度不变为a，长度为bsin。,有效焦点
12、=实际焦点sin,X线管有效焦点,有效焦点：是实际焦点在X线投照方向上的投影。 有效焦点的标称值：垂直于X线长轴方向上中心处的投影面积，也称标称有效焦点。 有效焦点近似于正方形。国际电工委员会规定，有效焦点的标称值采用无量纲制表示。1.0 1.2 有效焦点愈小，影像质量愈高,X线管有效焦点,有效焦点的方位特性 愈靠近阳极，有效焦点愈小；愈靠近阴极，有效焦点愈大，但宽度不变，若倾斜照射，有效焦点还会失真。 实际应用中注意保持实际焦点中心、X线输出窗口，摄影部位中心三点一线,X线管有效焦点,焦点增涨 当管电流增大时，由于电子数量增多，电子间相互斥力增大，使焦点尺寸增大的现象称为焦点增涨。 焦点增涨
13、与管电流相关，与焦点大小有关，与管电压关联较小,X射线管的焦点,角度 (5-15),实际焦点,有效焦点 实际焦点,实际焦点：电子撞击在靶上 的区域 有效焦点：实际焦点在X射线 管的轴线上投影的面积,实际焦点的大小与X管的散热和影像清晰度相关,角度变小 有效焦点变小 清晰度上升 X射线作用范围变小 温升变大,实际焦点大 散热有利 有效焦点面积大,清晰度下降,结论：光片的清晰度与射线管有关,P d S f-d,P = S,d f-d,d,f,A,B,S,有效焦点,有效焦点,物体,胶片,P,半影,半影会产生图像模糊,X-Ray焦点- 有效焦点尺寸愈小, 影像清晰度越高，图像锐利度越好。,半影产生图像
14、模糊,小焦点可使影像清晰。 但是焦点越小，在焦点上集聚的能量越高，产生的热量也就越高。因为只有约0.5%的电能转化为X射线的能量，99.5%以上的能量转化为热能。 最终将导致焦点面熔化。 解决办法： 双焦点技术、旋转阳极技术和水或油循环冷却技术,在透视时使用小焦点 在摄影时使用大焦点,双焦点技术,有效焦点,X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。,减小有效焦点面积可通过减小靶角来实现，但靶角太小，由于X线辐射强度分布的变化，投照方向的X线量将大量减少。,所以靶角要合适，一般固定阳极X线管的靶角为1520。也可以通过减小实际焦点面积以减小有效焦点面积，但实际焦点面积减小
15、后，受200W/mm2的限制，X线管的容量也将随之减小。,焦点的方位性由于X线呈锥形辐射，所以在照射野不同方向上投影的有效焦点不同。,投影方位愈靠近阳极，有效焦点尺寸愈小；愈靠近阴极，则有效焦点尺寸愈大(宽度不变)。,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。因此，使用时应注意保持实际焦点中心、X线输出窗中心与投影中心三点一线，即X线中心线应对准影像中心。,焦点增涨,当管电流增大时，电子数量增多，由于电子之间库仑力斥力的作用，使焦点尺寸出现增大的现象，称为焦点增涨。用针孔照相法拍摄的焦点像。,管电压（kV）一定时，随着管电流的增大、焦点增涨的程度变大。管电压的变
16、化对焦点增涨大小的影响远较管电流的变化影响小，但管电压的变化将改变电位分布曲线，使主、副焦点的形成发生变化，一般情况下，对小焦点增涨影响较大。,线管的焦点及焦点的性能参数,实际焦点 有效焦点 有效焦点的大小与射出的X线方向有关 朝阳极方向越小 朝阴极方向越大,角度 有效焦点 分辨率 阳极效应AHE 射线盖范围 热容量 靠近阳极则，有效焦点小,掌握,影响射线强度的因素,厚靶周围X射线强度分布,靶内一点O出射的X射线，分别沿OA，OB，OC方向出射。,OC(靠近阳极)穿过靶内的距离最长，靶对此X射线吸收就会越多，强度越小。,而OA (靠近阴极)穿过靶内的距离最短，靶对此X射线吸收就会越少，强度越大。,入射电子由于不仅与靶面电子相互作用，又不断地深入靶的内部。,阳极效应AHE,沿阳极到阴极方向上X线的强度
