第二章-X线发生装置

第二章

X线发生装置第二章X线发生装置X线发生装置X线管装置固定阳极X线管旋转阳极X线管特殊X线管X线管管套X线管的规格与特性控制装置X线管的规格与特性供电与防电击保护管电流与管电压的调节曝光控制原理高压发生装置高压整流器高压交换闸灯丝变压器高压变压器变压器油高压传输部件

概述第二章第一节概述第二章产生X线具备的三个条件：①能提供足够数量的电子源；②使电子高速运动的高压电场；③能够经受高速电子撞击而产生X线的靶。第一节概述第二章X线发生装置主要由X线管装置、高压发生装置、控制装置三部分组成。1．X线管装置是进行能量转换产生X线的关键组件，主要由X线管和管套组成。2．高压发生装置是为X线管产生X线提供直流高压和灯丝加热电压的装置。3．控制装置是控制X线的发生时间，调节

X线的质与量并对其进行指示的装置。第二节

X线管装置第一章绪论第二节X线管装置X线管装置X线管X线管的规格与特性固定阳极X线管旋转阳极X线管特殊X线管固定阳极X线管管套图像处理与显示焦点小、功率大与固定阳极X线管相比的结构区别规格参数阳极：含三个部分阴极：含两个部分玻璃壳旋转阳极X线管管套金属陶瓷X线管、软X线管三极X线管X线管管套特殊X线管特殊X线管组合机头特性曲线X线管焦点构造参数、电参数阳极特性曲线灯丝加热特性曲线第二章固定阳极X线管主要由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。固定式X线机结构第二节X线管装置第二章一、固定阳极X线管固定阳极X线管阳极结构

(一)阳极主要作用是：①接受高速电子撞击而产生X线；②将阳极热量辐射或传导出管外；③吸收二次电子和散乱射线。阳极结构：由阳极头、阳极柄、阳极罩三部分组成。第二节X线管装置第二章一、固定阳极X线管/#/bookPreview?bookId=2039965&id=2562228&resourceType=video&eisbn=2018001369_V1.1固定阳极X线管阳极结构1．阳极头组成：钨靶和铜体作用：承受电子撞击，产生X线。2．阳极柄材料：紫铜作用：将阳极头的热量传导到高压绝缘油中，热量在油中扩散，从而提高了阳极的散热能力。第二节X线管装置第二章一、固定阳极X线管固定阳极X线管阳极结构3．阳极罩：又名阳极帽材料：无氧铜作用：吸收二次电子和部分散射线第二节X线管装置第二章一、固定阳极X线管固定阳极X线管阴极结构(二)阴极１．阴极结构：由灯丝、聚焦槽、阴极套和玻璃芯柱等组成。２．作用：是发射电子并使电子束聚焦，使撞击在靶面上的电子束具有一定的形状和大小。第二节X线管装置第二章一、固定阳极X线管(三)玻璃壳/#/bookPreview?bookId=2039965&id=2562229&resourceType=video&eisbn=2018001369_V1.1（二）X线管焦点

1．X线管焦点的概念X线管焦点是X线的发生区域。焦点的大小、形状及线量是X线管焦点成像性能的主要参量之一，与成像系统的成像性能有密切关系。实际焦点与有效焦点示意图

（1）实际焦点：实际焦点是指灯丝发射的电子经聚焦后在X线管阳极靶面上的撞击面积。（2）有效焦点和有效焦点标称值有效焦点是指阳极靶面与X线管长轴的垂直面所构成的夹角。有效焦点标称值(标称焦点)表示有效焦点的大小，其值是指有效焦点或实际焦点宽度上的尺寸。（3）焦点大小与影像质量的关系

有效焦点越小，成像质量越高（为什么？）。焦点增涨：当管电流增大时，由于电子数量增多，电子之间斥力增大，使焦点尺寸出现增大的现象。第二节X线管装置第二章焦点增涨实际焦点与有效焦点的关系焦点增涨现象16国内外用于医疗诊断方面的X线管，其阳极靶较厚，称为厚靶X线管。当高能电子轰击靶面时，由于原子结构的“空虚性”，入射高速电子不仅与靶面原子相互作用辐射X线，而且还穿透到靶物质内部的一定深度（电子每穿过50pm，损失10keV能量），不断地与靶原子作用，直至将电子的能量耗尽为止。因此，除了靶表面辐射X线外，在靶的深层，如右图的O点，也能向外辐射X线。第二节X线管装置第二章17X射线强度的空间分布厚靶足跟效应：沿垂向散射的

X线束，靠近靶一侧的光子因为在靶内的行程较外侧的长，故被吸收的能量和强度都较外侧的大，造成接收截面强度分布的不均匀。又叫阳极效应。θ角越小，足跟效应越明显。第二节X线管装置第二章18在放射工作中，应注意阳极效应的影响。例如，拍片时应使肢体长轴与X线管长轴平行，并将厚度大、密度高的部位置于阴极，这样就可使胶片的感光量较为均匀，获得好的影像质量。另外应尽量使用中心线附近强度较均匀的X线束摄影。例如，在一次拍片中使用的胶片距较小和较大有不同的效果。见下页图。胶片距较大的那张照片的阳极效应就可达到被忽略的程度。第二节X线管装置第二章19摆位：沿X线管方向厚向朝阴极焦距(a)的阳极效应明显,两端的强度差约为95%-31%=64%焦距(b)可忽略阳极效应,强度差为104%-85%=19%第二节X线管装置第二章旋转阳极X线管结构旋转阳极X线管由阳极、阴极和玻璃管壳组成。旋转阳极X线管的焦点第二节X线管装置第二章二、旋转阳极X线管

旋转阳极X线管的阳极结构主要由靶面、转子、转轴、轴承套座、玻璃圈等组成。旋转阳极X线管的阳极结构第二节X线管装置第二章二、旋转阳极X线管(一)金属陶瓷X线管(二)三极X线管三极X线管的阴极结构三极X线管的控制原理

(三)软X线管：常用钼靶

第二节X线管装置第二章三、特殊X线管固定阳极X线管管套现代X线管管套均具有防电击、防散射、油浸式的特点第二节X线管装置第二章四、X线管管套旋转阳极X线管管套第二节X线管装置第二章四、X线管管套第二节X线管装置第二章四、X线管管套组合机头(一)构造参数X线管的构造参数是指由X线管的结构所决定的非电性能方面的参数。例如：阳极倾角、灯丝尺寸、焦点大小、外形尺寸、重量、管壁的滤过当量、冷却和绝缘方式、旋转阳极X线管的阳极转速、最大允许工作温度等。

第二节X线管装置第二章五、X线管的规格与特性(二)电参数1．最高管电压即允许加在X线管两极的最高电压峰值，单位是千伏(kVp)。2．最大管电流即在管电压和曝光时间一定的情况下，X线管内允许通过的最大电流平均值，单位是毫安(mA)。3．最长曝光时间即在管电压和管电流一定的情况下，X线管一次曝光所允许的最长时间，单位是秒(s)。第二节X线管装置第二章五、X线管的规格与特性X线束的量与质：X线束的能量是对感光系统产生感光效应的根本因素。它取决于X线光子的数量以及单个光子的能量大小。（1）X线的量：决定X线的量多少的是管电流量。即曝光所用的管电流值与曝光时间的乘积，记做mAs。（2）X线的质：X线的质是用来描述单个X线光子能量大小的。X线质是由管电压kV所决定的。管电压值越大，X线束的总能量也就越大。第二节X线管装置第二章4．X线管的容量又称为负荷量，即X线管在安全使用条件下，单次或连续曝光而无任何损坏时所能承受的最大负荷量。其计算公式为：

第二节X线管装置第二章五、X线管的规格与特性

X线管阳极特性曲线If为灯丝加热电流

XD51型X线管大焦点灯丝发射特性曲线第二节X线管装置第二章五、X线管的规格与特性(三）X线管的特性小结

X线管的基本结构：固定阳极X线管、旋转阳极X线管X线管的焦点：实际焦点、有效焦点、标称焦点、焦点特性X线管管套：结构、特点X线管的特性曲线：阳极特性曲线和灯丝加热特性曲线X线管的规格参数：最高管电压、最大管电流、最长曝光时间X线管容量、X线管热容量第三节

高压发生装置第三节

高压发生装置第二章

高压发生装置由高压发生器和高压输送部件两部分组成。高压发生器的作用主要是为X线管提供所需的管电压和灯丝加热电压,并且完成多管X线机的管电压及灯丝加热电压的切换。高压发生器包括高压变压器、灯丝加热变压器、高压整流器、高压交换闸、高压插座、高压绝缘油等，高压发生器的内部结构第三节

高压发生装置第二章一、高压变压器(一)结构高压变压器由铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料和固定件组成。1．铁芯铁芯的作用是给磁通提供通路。高压变压器的铁芯与普通变压器相同。2．初级绕组它的匝数较少，一般为数百匝；所加的电压不高，一般在500V以下。3．次级绕组总匝数在数万到数十万匝之间，输出电压很高，所以次级一般分成两组绕制。

高压变压器初次级绕组断面示意图高压变压器结构示意图第三节

高压发生装置第二章一、高压变压器(二)次级绕组的中心接地X线机高压变压器一般采用两个次级绕组同相串联、次级中心端接地的方式，这样可使高压变压器总的绝缘要求降低一半。由于次级中心端电位为零，就可把mA表串接在次级中心端处，并安装在控制台上。为了防止管电流测量回路断路而使非直接接地的中心端电位突然升高，需要设置保护装置。多数X线机是在中心端的两个接线柱上并联一对放电针或一个纸介电容器。

次级中心接地示意图第三节

高压发生装置第二章二、灯丝变压器(一)结构

灯丝变压器的结构与普通变压器类同，由铁芯、初级绕组和次级绕组构成。1．铁芯

灯丝变压器的铁芯与普通变压器相同。2．初级绕组流过初级绕组的电流很小。总匝数为1000匝左右。3．次级绕组

流过次级绕组的电流较大。总匝数多为数十匝。(二)特点1．灯丝变压器必须有足够的容量2．初次级间必须有足够的绝缘强度

灯丝变压器结构示意图第三节

高压发生装置第二章三、高压整流器利用高压整流器，将高压变压器输出的交流高压变成脉动的直流高压。高压硅堆是用单晶体硅做成的多个二极管(PN结)用银丝逐个串联而成。加在硅整流器上的反向峰值电压不得超过额定值，以防击穿。

高压硅堆结构图第三节

高压发生装置第二章五、变压器油

变压器油又称为绝缘油，高压发生器和X线管头中均充以变压器油，起绝缘和散热的作用。变压器油主要性能如下：①电介质强度（绝缘强度）高。②燃烧点和闪燃点高。③导热系数高。④化学性能稳定。⑤粘度低。⑥凝固点低。⑦颜色一般为浅黄、暗红或水白。变压器油性能变劣，电介质强度下降的现象称为变压器油的老化。对于老化的变压器油，一般可采用过滤法再生。

高压油杯和电极图四、高压交换闸若有几只X线管共用高压发生器时，需利用高压交换闸切换高压和灯丝加热电压，高压交换闸多为电磁接触器式。第三节

高压发生装置第二章(二)高压电缆的使用注意事项高压电缆在使用时，应注意防止过度弯曲；所加电压不能超过其耐压值；维修时应将导电芯线对地进行高压放电；高压电缆内部存在电容电流，故在透视管电流测量电路中一般设置有电容电流抵偿电路。(三)高压插头及插座高压电缆与高压插头间的空隙部分，要用松香和变压器油等配好的绝缘填充物灌满，以提高绝缘强度。高压插头底端镶有铜制喇叭口，以便与高压电缆金属屏蔽层相焊接，并与接地线连接。高压插头插入高压插座时需在表面上均匀涂上一层脱水凡士林或硅脂。六、高压传输部件

高压插头与插座示意图第四节

控制装置第四节控制装置控制装置供电与防电击保护曝光控制原理管电压与管电流的调节X射线管安全保护供电电源防电击保护可控硅控制接触器控制管电流的调节管电压的调节旋转阳极启动及延时保护X射线管容量保护电路透视管电流的调节摄影管电流的调节管电流的稳定抽头分档式碳轮连续式第二章第四节控制装置第二章一、供电与防电击保护电源线专用变压器单位为千伏安（kVA）输出效率一般在90%左右**供电电源单相AC220V3KW两相AC380V15KW三相AC380大于20KW稳定，±10%以内电源变压器--（高或低）稳压电源--（不稳）国内50Hz俄罗斯50Hz英国50Hz美国60Hz日本60Hz电源变压器50kW小于0.17欧电源频率电源容量电源电压电源内阻X射线机对供电电源质量和防电击保护的要求很高，只有满足其要求后，才允许装机和使用。合格的供电电源应具有足够的容量、较小的内阻、稳定的频率和电压。第四节控制装置第二章一、供电与防电击保护防电击保护ZC-8型接地电阻测量仪接地装置接地电阻接地线接地体X射线机是Ⅰ类B型设备。保护接地是其主要的安全措施。通过埋设接地装置，将X射线机的金属外壳与大地可靠连接，可有效防止触电事故，达到防电击保护目的。X射线机的“接地”有两方面的意义：一是工作接地；二是保护接地。第四节控制装置第二章二、曝光控制原理管电压/管电流/曝光时间高压预上闸

接触器可控硅突波电阻用接触器的触点，直接控制高压初级电路。过零触发，控制高压初级电路。

为保证X射线输出量的准确性，获得清晰的图像，必须对管电压、管电流、曝光时间进行控制。第四节控制装置第二章接触器第四节控制装置第二章可控硅第四节控制装置第二章三、管电压与管电流的调节管电流透视管电流摄影管电流阻值连续可调→电压→温度→电子数→管电流改变阻值分档可调→电压→温度→电子数→管电流改变管电流的稳定谐振式磁饱和稳压器/空间电荷补偿装置电流小，连续可调。电流大，分档可调。在X射线机中，影响管电流稳定的主要因素有两个：①电源电压的波动；②空间电荷效应。第四节控制装置第二章三、管电压与管电流的调节管电压抽头分档碳轮连续手动电动管电压分档可调管电压连续可调X射线的质(硬度)取决于