球管原理培训.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,.,*,单击此处编辑母版标题样式,X线管原理,1,.,X线发生装置：,用于产生X线的装置称为X线发生装置。,它由X线管、高压发生器和控制台三部分组,成，它是X线机、X线CT的主要组成部分一直。,X线管：,它的作用就是产生X线。自1895年伦琴发现X线以来，X线管逐步向大功率、小焦点和专用化方向发展，其结构不断改进，先后出现了固定阳极X线管、旋转阳极X线管以及各种特殊X线管。,2,.,X射线的产生装置主要包括三部分：X射线管、高压电源及低压电源，如图所示,3,.,4,.,X线是一种波长很短的电磁波。,波长范围为0.000650nm。,目前X线诊断常用的X线波长范围为0.0080.031nm,(相当于40150kV时)。,在电磁辐射谱中，居射线与紫外线之间，比可见光的波长要短得多，肉眼看不见。,靶面材料：,1、钨靶 Z=74（40-150kv电压）,2、铑靶 Z=45,3、钼靶 Z=42（用40KV以下电压）,窗口材料：,铍,Z=,4,5,.,X线管分类,1、固定阳极X线管,2、旋转阳极X线管,3、特殊X线管,4、特性与参数,5、管套,6,.,第一节：固定阳极X线管,一、结构：,阳极、阴极、玻璃壳,7,.,第一节：固定阳极X线管,（一）阳极,:,阳极的主要作用：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。,1,阳极头,：靶面和阳极体组成。,（1）,靶面：,作用是承受高速运动的电子流轰击，产生X线（曝光）,靶面材料一般都选用钨（Z=74），辐射线的强度与靶面 材料的 原子序数有关。,钨的特点:：,熔点高（3370），蒸发率低，原子序数大，又有一定的机械强度。,钨的缺点：,导热率小，受电子轰击后产生的热量不能很快地传,导出去，焊接到导热率较大的无氧铜制成的阳极体上。,（转化效率低）,（2）,阳极体:,导热率大的无氧铜，把靶面的热量传导出去,8,.,2阳极帽：,吸收二次电子，并可吸收部分散乱X线,结构：,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，,二次电子:,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.,危害：,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。,9,.,3玻璃圈,：封接,4阳极柄：,热量传导（,无氧铜）,10,.,11,.,（二）阴极,：,1灯丝（钨）：发射电子，诊断用线管的灯丝绕成,螺旋管状,（1）灯丝电压,一般为交流510V、50Hz，,（2）灯丝电流,一般为29A，36A的占多数。,（3）灯丝寿命：,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,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,12,.,13,.,14,.,2阴极头,（聚焦罩：带负电）：借其形状使电子流聚焦。,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。,阴极套,玻璃芯,15,.,16,.,（三）玻璃壳：,用来固定，支撑阴、阳两极并保持管内的真空度,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133.310-7Pa(10-7mmHg)以下。,17,.,X线管寿命影像因素：,灯丝：变细,真空度：阻力,靶面：粗糙,18,.,二、X线管的焦点,（一）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。,实际焦点的大小：,宽度与聚焦罩的形状、宽度和深度 有关。,实际焦点与X线管的容量关系：,实际焦点大，可承受功率大，容量就大，可以缩短曝光时间。,19,.,20,.,21,.,（二）有效焦点,有效焦点：,指实际焦点在X线投照方向上的投影。（不止一个）,标称焦点：,实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影，（例2.0mm 2.0mm),符合：有效焦点=实际焦点sin,靶角,：,X线投照方向与X线管长轴方向垂直时的,不能太小，否则投照方向的大量减少（一般1520）,22,.,（三）有效焦点与成像质量,1有效焦点尺寸越小，影像清晰度就越高,2、,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、几何模糊,23,.,（四）焦点的方位性,（使用时保证实际焦点中心、,X,线输出窗中心、与摄影中心一致）,24,.,（五）焦点增涨,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，,25,.,总结：,固定阳极X线管的缺点：靶面静止不动，所以功率小，焦点大。,26,.,第二节 旋转阳极X线管,（一）特点,瞬时负载功率大、焦点小,（二）结构：,由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。,阳极：,靶面、转子、转轴、轴承。,27,.,阴极,灯丝,阳极靶,X,光,转子,定子,旋转阳极,X线球管的结构,28,.,焦点,伴影越小，“图像”越锐利,29,.,30,.,1靶盘与靶面,：,钨靶的缺点：,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；,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。,铼 钨合金优点,：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%。,31,.,32,.,2转子,转速：,（单相异步电动机原理：旋转磁场）N=60F/P,额定转速暴光：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。,制动：惯性导致净转，磨损，缩短X线管的寿命。,33,.,3轴承与轴承的润滑,少量由阳极靶面传导过来的热量则大部分通过转子表面辐射出去。,旋转阳极X线管，依靠,热辐射,进行散热，散热效率低，连续负荷后阳极热量急剧增加，靶盘温度不断上升，先进X线机的X线管装置内设有温度限制保护装置，对X线管给予相应的保护。,固定阳极X线管的散热方式：,热传导,。,34,.,第三节 特殊X线管,一、金属陶瓷大功率X线管,二、三极X线管,三、软X线管,四、CT用X线管,35,.,36,.,37,.,38,.,39,.,X线管的特性和参数因型号不同而不同，只有熟悉、掌握各种X线管的特性曲线、电参数以及构造参数后，才能正确地使用X线管，并在参数允许范围内，充分发挥X线管的最大效能。,40,.,第四节 X线管的特性与参数,一、特性,（一）阳极特性曲线,阳极特性曲线（,I,a,U,a）是在一定的灯丝加热电流下，,管电压（,U,a）,与,管电流（,I,a）,之间的关系,41,.,42,.,灯丝前端发射出来的电子，它们在静电场作用下飞往阳极，这部分电子的运动不受阻力；,灯丝侧面发射出来的电子，这部分电子的运动特点是在空间发生交叉后飞向阳极，因此它们的运动要受到一定的阻力；,灯丝后端发射出来的电子，由于电子之间相互排斥和灯丝的屏蔽作用，致使电场作用力很微弱，因此这部分电子滞留在灯丝后面的空间，形成“空间电荷”,，空间电荷只能随着管电压的升高而逐渐飞向阳极。,43,.,（二）灯丝发射特性曲线,灯丝发射特性曲线（,I,a,I,f,）是在一定的管电压下，,管电流（,I,a,）,与,灯丝加热电流（,I,f,）,的关系。,44,.,45,.,（1）“空间电荷”补偿：由于管电压增加，导致管电流变大，需要补偿抵消。,（2）补偿的原则是：当管电压变高时，适当减小灯丝加热电流，以使管电流不随管电压的变化而变化。反之，当管电压变低时，则适当增加灯丝加热电流。,46,.,二、电参数,X线管常见的电参数有灯丝加热电压、灯丝加热电流、最高管电压、最大管电流、最长曝光时间、容量、标称功率、热容量等这些数据在使用、调试和维护X线机时必须清楚，并严格遵守。,47,.,（一）最高管电压,它是可加于X线管两极间的,最高管电压峰值,，单位是千伏（kV）。它由X线管的长度、形状、绝缘介质的种类以及管套的形式决定。,（二）最大管电流,它是在某一管电压和某一曝光时间条件下，X线管所允许的最大平均管电流。单位是毫安（mA）,（三）,最长曝光时间,它是在某一管电压和某一管电流条件下，X线管所允许的最长曝光时间值。,48,.,（四）X线管的容量,容量：,X线管在安全使用条件下，单次曝光或连续曝光而无任何损坏时所能承受的最大负荷量。,1容量与影响因素,增大容量的途径，通常有,五个：增大焦点面积；减小靶面倾角增加阳极转速；增大焦点轨道半径；减小管电压波形的纹波系数。,2负荷量的计算,负荷量常用输入的电功率表示，其计算式为,P,=,UI,/1000（kW）：,UI均为有效值,不同的波形，峰值与有效值、平均值与有效值的转换关系不同。,49,.,举例：,假设u,a,=60kV(峰值），I,a,=100mA（平均值,则,P,=,UI,/1000=600.7071.1100=4.67KW,50,.,3X线管的标称功率,：,容量还与曝光时间有关,曝光时间增长，容量将相应地减小。这是因为单次曝光时间越长，阳极所产生的热量就越多，X线管的容量就越小；,多次连续摄影因阳极热量的积累，要求每次摄影X线管的容量就更小由于透视时间一般较长，且必要时还需点片，所以透视、点片用X线管的容量最小。,同一支X线管的容量是不确定的。,51,.,为了便于比较，将一定整流方式和一定曝光时间下X线管的最大负荷称为X线管的,标称功率。也称额定容量或代表容量,固定阳极X线管的标称功率：,固定阳极X线管的标称功率是指在单相全波整流电路中，曝光时间为1s时的容量。,例如，XD4-29/100型X线管的标称功率为：小焦点（1.8mm1.8mm）2kW，大焦点（4.3mm4.3mm）9kW。,52,.,旋转阳极X线管的标称功率：,旋转阳极X线管的标称功率是指在三相全波整流电路中，曝光时间为0.1s时的容量。,例如，XD51-2040/125型旋转阳极X线管的标称功率为：小焦点（1.0mm1.0mm）20kW，大焦点（2.0mm2.0mm）40kW。,53,.,4瞬时负荷与连续负荷的容量表示方法,曝光时间为数毫秒到数秒的单次摄影称为瞬时负荷。瞬时负荷的容量常用瞬时负荷特性曲线表示。,曝光时间为10s以上的透视称为连续负荷。,54,.,55,.,连续负荷举例：,1）连续使用时的容量：例如，某X线管的容量为200W连续使用。,2）限定管电压、管电流和透视时间：例如，某X线管的容量为100kV、3.5mA连续使用。,56,.,57,.,（五）X线管的热容量,X线管的热容量,连续多次摄影或透视与点片摄影交替进行的曝光称为混合负荷。单位时间内传导给介质的热量称为散热率（又称冷却率）。,热容量：,X线管处于最大冷却率时，允许承受的最大热量称为热容量（heat unit，HU）。,58,.,热容量的单位是焦耳（J），即,1J=1kV（有效值）1mA（有效值）1s,热容量的单位目前还使用HU来表示，即,1HU=1kV（峰值）1mA（平均值）1s,59,.,生热与冷却特性曲线,生热特性曲线：,表示在热量增加速率一定时，热量积累和曝光时间的关系。,作用：,可确定X线管在不同热量增加速率下，可连续与断续工作的时间。,冷却特性曲线,：表示曝光结束后，阳极上的热量散发与冷却时间的关系，即热量与冷却时间的关系。,作用：,根据此曲线可确定X线管的最短休息时间。,60,.,61,.,X,线管装入管套后的热容量约为,130,万,HU,，是原来的,12,倍，但冷却速率却下降了。,62,.,三 构造参数,凡由X线管的结构所决定的非电性能的参数或数据都属于构造参数。,例如，阳极靶面的靶角、有效焦点尺寸、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线管的阳极转速以及最大允许工作温度等。这些参数在X线管的技术数据手册中一般都标注，更换X线管时需仔细阅读、查验。,63,.,第五节 管套,一、固定阳极X线管管套,二、旋转阳极X线管管套,三、组合机头,64,.,65,.,66,.,人体不同密度组织与X线成像的关系,67,.,人体不同厚度组织与X线成像的关系,密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是,X,线成像的基本条件,68,.,谢 谢！,69,.,