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，只有不至业％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°C），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，易致玻璃壁损坏阳极帽罩在靶面的四周，与阳极同电位，故它可以吸收50%〜60%的二次 电子，并可吸收一部分散乱X线，从而保护X线管和提高影像质量3. 玻璃圈 它是阳极和玻璃壳的过渡连接部分，由4J29膨胀合金（镍 29%，钻17%，余为铁）圈与玻璃喇叭两部分封焊而成。
其中，玻璃端与 玻璃壳封接，膨胀合金端与阳极头焊接在一起4. 阳极柄 它由无氧铜制成，呈圆柱体状且横截面较大，与阳极头 的铜体相连，是阳极引出管外的部分它的管外部分浸在变压器油中 通过与油之间的热传导，将靶面的热量传导出去，从而提高了阳极的散 热速率二）阴极阴极的作用是发射电子并使电子流聚焦，使轰击在靶面上的电子流具有 一定的大小、形状其结构主要由灯丝、阴极头、阴极套和玻璃芯柱等 四部分组成，固定阳极X线管的阴极结构1.灯丝 它的作用是发射电子灯丝由钨制成，因为钨在高温下有一定的电子发射能力、熔点较高、延展性好、便于拉丝成形、抗张力性 好、且在强电场下不易变形等特点诊断用X线管的灯丝都绕成小螺线 管状灯丝电压一般为交流5〜10V、50Hz，灯丝电流一般为2〜9A，3〜6A的 占多数灯丝通电后，温度逐渐上升，到一定温度（约2100K）后开始 发射电子灯丝发射电子与温度之间的关系（灯丝电子发射特性曲线）， 如图3-4所示对于给定的灯丝，在一定范围内，灯丝电压越高，灯丝 温度也越高，发射电子的数量就越大从图中可以看出：①调节灯丝的 加热电压即可改变灯丝发射的电子数量；②灯丝温度与发射电子的数量 关系是呈指数的非线性关系。
因此，调试X线机的管电流（mA）值时， 要当心，特别是在调整大mA档时要小幅调整，以免灯丝烧断而损坏X 线管；另外，更换X线管时，必须按照新换X线管的灯丝加热参数、仔 细调整灯丝加热电路，使各mA档数值准确灯丝电子发射特性曲线一般情况下，灯丝点燃时间越长，工作温度越高，钨的蒸发越快，灯丝 寿命越短如果灯丝电流比额定值升高5%，灯丝寿命则缩短一倍，如图 3-5所示实际工作中是按照管电流需要来确定灯丝加热温度的，因此 只能靠缩短灯丝的点燃时间来延长灯丝的寿命X线管灯丝加热和寿命关系曲线另外，功率较大的X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灯丝，长的灯丝加热电压高，发射电流大，形成 大焦点；短的灯丝加热电压低，发射电流小，形成小焦点，这种X线管 称为双焦点X线管，其阴极一般有三根引线，一根为公用线，其余两根 分别为大、小焦点灯丝的引线双焦点阴极结构2.阴极头 它又称聚焦槽、聚焦罩或集射罩它由纯镍或铁镍合金 制成长方形槽，其作用是对灯丝发射的电子进行聚焦灯丝发射的大量 电子，在电场的作用下，高速飞向阳极，但由于电子之间相互排斥，致 使电子流呈散射状为使电子聚焦成束状飞向阳极，将灯丝装入被加工 成圆弧直槽或阶梯直槽的阴极头内，灯丝的一端与其相联，两者获得相 同的负电位，借其几何形状，形成一定的电位分布曲线，迫使电子呈一 定形状和尺寸飞向阳极，达到聚焦的目的。
在自整流X线机中，负半周 时，聚焦罩还可以吸收二次电子，以保护灯丝和玻璃壳的安全三）玻璃壳 玻璃壳又称管壳，用来固定，支撑阴、阳两极并保持管内的真空度，通 常采用熔点高、绝缘强度大、膨胀系数小的钼组硬质玻璃（如国产 DM-305）制成由于钼组玻璃壳与阴、阳两极的金属膨胀系数不同，两 者不宜直接焊接，故在铜体上镶有含54%铁、29%镍、17%钻的合金圈作 为中间过渡体，再将玻璃壳焊接在合金圈上，使合金圈与硬质玻璃膨胀 系数相近，以避免因温度变化而造成结合部的玻璃出现裂缝或碎裂有 的X线管还将X线射出口处的玻璃加以研磨，使其略薄，以减少玻璃对 X线的吸收为防止X线管管内气体放电，保证阴极发射的电子能畅通无阻 挡地高速飞向阳极，管内的真空度应保持在 133.3?/span>10-7Pa（10-7mmHg）以下；另外，装入管内的所有零件都必 须经过严格清洗去油和彻底除气（通常采用高频真空加热抽气）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 目前，在医用诊断X线机中，固定阳极X线管已多被旋转阳极X线管取 代但固定阳极X线管结构简单、价格低，在小型X线机、治疗X线机 （阳极循环冷却）等装置中仍被采用。
第一节（二） 固定阳极X线管焦点二、X线管的焦点 在X线成像系统中，对X线成像质量影响最大的因素之一就是X线管的 焦点因此，实际工作中对X线管的焦点要求比较严格一） 实际焦点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目 前，医学诊断用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我国生产的X线管大多数 采用单槽或阶梯槽结构，聚焦罩及其电位分布，电子轨迹在电场作用下，实际焦点面上的电子密度分布不同，其乂线辐射强度的 分布呈单峰、双峰甚至多峰型在同样焦点尺寸的情况下，焦点中央辐 射强度越强（呈高斯分布），其影像分辨力越高；其次为矩形分布；最 差为双峰分布医学诊断用X线管的焦点一般是双峰分布X线辐射强度分布（二） 有效焦点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，称为标称焦点有效焦点的标 称值为一无量纲的数值，但目前，有效焦点的标注方法仍用习惯标注法， 如：2.0mm?/span>2.0mm、 1.0mm?/span>1.0mm 或 0.3mm?/span>0.3mm 等。
但X线管特性参数表中标注的焦点为标称焦点实际焦点与有效焦点有效焦点与实际焦点之间的关系设实际焦点宽度为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?/span>式中：表示阳极靶面与X线投照方向的夹角当投照方向与X线管长轴垂直时，角称为靶角或阳极倾角，一般为 7o〜20o靶角是一个与容量和X线辐射强度的分布密切相关的重要参 数例如，有一个靶角为19的固定阳极X线管，实际焦点长为5.5mm, 宽为1.8mm根据上式可以计算出有效焦点的长是：5.5?/span> ^ 5.5?/span>0.33=1.8mm，其宽度不变，即有效焦点近似为 1.8mm?/span>1.8mm 的正方形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15啊?/span>20啊R部梢酝H跣E导式沟 忝婊约跣夕行BI沟忝婊导式沟忝婊跣『虫息?/span>200W/mm2的限制，X 线管的容量也将随之减小三）有效焦点与成像质量有效焦点尺寸越小，影像清晰度就越高。
焦点与影像清晰度的关系当有效焦点为点光源时，图像的边界分明，几何模糊小，影像清晰度高； 有效焦点越大，图像边界上的半影也越大，几何模糊大，影像清晰度降 低减小有效焦点，势必减小实际焦点，X线管的功率随之减小，曝光 时间需增加，这将会引起运动模糊由此可见，减小焦点面积以减小几 何模糊、改善影像清晰度和增大X线管的功率以缩短曝光时间、减小运 动模糊是一对矛盾固定阳极X线管常采用双焦点的办法来折中几何模 糊和运动模糊之间的矛盾；另一更有效的方法是采用旋转阳极X线管四） 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 由图可见，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）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方位特性（五） 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 由图可见，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三、软X线管（一） 特点当对乳房等软组织进行X线摄影时，用普通X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X线，为此一般使用 软X线管来产生软X线软X线管具有以下特点：①X线输出窗的固有过滤小；②在低管电压时 能产生较大的管电流；③焦点小二） 结构1. 铍窗 软X线管的输出窗口一般用铍（原子序数为4）制成，其X 线吸收性能低于玻璃，固有滤过很小，软X线极易通过铍窗，可获得大 剂量的软X线2. 钼靶 软X线管的阳极靶材料一般是由钼（原子序数为42，熔点 2622°C ）或者铑（原子序数为45，熔点为1966°C ）制成的临床实验 证明，软组织摄影时最适宜的X线波长是0.06〜0.09nm而软X线管在 管电压高于20kV时，除辐射连续X线外，还能辐射出波长为0.07nm和 0.063nm的特征X线，如图3-26所示摄影时主要是利用钼靶辐射的特 征X线一般要加上0.03mm的钼片，钼片对波长小于0.063nm的稍硬X 线具有强。