X 线发生装置的主要元件有哪些?

(一)固定阳极X 线管 X 线管是产生X 线的高真空精密电器元件。固定阳极X 线管是高真空的玻璃管,电子由热阴极发射,具有X 线量

     (一)固定阳极X 线管

 
       X 线管是产生X 线的高真空精密电器元件。固定阳极X 线管是高真空的玻璃管,电子由热阴极发射,具有X 线量和质可以任意调节的特点。因其功率小、焦点较大,已满足不了飞速发展的X 线影像技术的要求,因而多用于小型和部分中型X 线机中。
 
       1.构造与作用 固定阳极X 线管的结构主要由阳极、阴极和玻璃壁三部分组成,如图2-1-1 所示。
 
       阳极由靶面、铜体、阳极罩、阳极柱4 部分组成。阳极的作用是产生X 射线、散热、吸收二次电子和散射线。
 
       靶面受电子轰击,而电子动能的99%转换为热能,只有1%左右转换为X 射线能,故靶面材料选用高熔点且X 线发射率较高的钨制成(熔点为3370℃,原子序数Z=74)。由于钨的导热率小,故通过真空熔焊的方法把钨靶焊接在无氧铜体上,以便具有良好的散热能力。
 
       阳极罩在靶外面,也由无氧铜制成,其作用是吸收二次电子和散射线。高速电子轰击靶面时,会有少量电子从靶面反射回来,称为二次电子,其能量为原来的90%左右。二次电子若轰击在玻璃壳上,会使玻璃壳温度升高而放出气体,降低管内真空度,甚至使玻璃壳击穿漏气;二次电子也可能再次轰击靶面,辐射出大量的散射线,严重地影响成像质量。有了阳极罩就大大减轻了上述危害。
 
       阳极柱由紫铜制成,将铜体引出管外,通过与油之间的热传导把热传导出去。阴极由灯丝和集射罩组成,其作用是发射热电子和聚焦,使打在靶面上的电子束具有一定的形状和大小,形成X 线管的焦点。灯丝由钨制成,绕成螺管状,作用是发射电子。灯丝通电后,温度逐渐上升,至一定值后开始发射电子。灯丝发射电流与温度之间的关系如图2-1-2 所示。
 
 
       当灯丝温度低于2400°K 时,随着温度的升高发射电流增加较慢;而温度高于2400°K 时,灯丝温度稍提高一点,发射电流却增加很多。所以在调试管电流时,应特别注意这一点。一般来说,灯丝点燃时间越长,工作温度越高,蒸发越快,灯丝寿命越短。如果灯丝电流比额定值升高5%,灯丝的寿命可以缩短一倍。所以灯丝加热电流应严格限制在额定值以下使用,同时应尽量缩短高温点燃时间。

       集射罩的作用是对灯丝发射的电子进行聚焦。当灯丝发射大量电子后,接通高压时,在阳极正电场的作用下,电子将高速飞向阳极。但由于电子之间的相互排斥作用,致使电子呈散射状,特别是在阳极电压较低的情况下,散射更为显著。

       为了能使电子集中成束状飞向阳极,因此将灯丝装入一个用镍或铁镍合金等制成的长方形罩中,
该罩称集射罩。

       X 线管玻璃壳是用来支撑阴阳两极和保持管内真空度[1.33×10-8kPa(10-6mmHg)以上]的。它多用耐高温、绝缘强度高、膨胀系数小的钼玻璃制成。
 
       2.X 线管的焦点 电子轰击在靶面上的面积称为实际焦点。实际焦点在X 线投照方向上的投影称有效焦点,或称目视焦点。设靶面与X 射线投照方向的夹角为9,实际焦点的长度为b,宽度为a,那么它在9 方向上的投影,其宽度不变,长度为b*Sin0,因此有效焦点为abSin0。当投照方向与X 线管轴相垂直时,这时的9角称为靶角或阳极倾角。实际焦点在与X 线管轴相垂直方向上的投影称为标称有效焦点。在X 线管规格中,通常以标称有效焦点来表示X 线管的有效焦点。其关系如图2-1-3 所示。
 

        X 线管的阳极之所以设计成倾斜一定的角度,是为了增大实际焦点面,减小有效焦点,这样既能提高X 线管的热容量,又能改善影像质量,使影像较为清晰。

       有效焦点与成像质量有密切关系。有效焦点尺寸越小,影像清晰度越高。由图2-1-4 可以看出,当有效焦点为点光源时,胶片上的图像界限分明,清晰度高;当有效焦点具有一定尺寸时,胶片上的图像边界产生了半影;边缘模糊,清晰度降低。

       有效焦点的大小与X 线管的管电流和管电压有关。在管电流一定的条件下,管电压越高,电子间排斥力相对电场力的作用变小,所以有效焦点尺寸略有减小;在管电压一定的条件下,尤其在低压时,管电流增大,电子间的排斥力增大,有效焦点尺寸将明显增加,这种现象称为焦点增涨。所以在测量有效焦点时既要规定与管轴垂直的投影方向,还应规定相应的管电流和管电、压值,一般取管电流的最大值的50%,管电压为75kV 作测量条件。



 
 
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