X射線球管的剖析

胡志，黃煌鏡，盧晶

南方醫科大學南方醫院 設備器材科，廣東 廣州 510515

X射線球管的剖析

胡志，黃煌鏡，盧晶

南方醫科大學南方醫院 設備器材科，廣東 廣州 510515

由于我們大多數從事放射工作的醫護人員對于球管的了解只是局限在參考書，本文通過對X射線球管的剖析探究，希望能使大家對X射線球管有一個感性的認識，從而有利于實際工作中對X射線球管和X射線醫療設備的維護和保養，提高醫院的經濟效益。

X射線機；X射線球管；球管剖析；球管保養

0 前言

X射線球管，對于每一個從事放射工作的人員來說并不陌生，燈絲通過電流，產生的電子在外加高壓系統產生的強大磁場作用力的驅動下高速溢出，轟擊到球管靶面就產生了X射線，這就是球管的原理。

球管是高科技條件下有嚴格工藝程序的產物這是毋庸置疑的。穩定、高質量的產生決定了球管內部封裝必須要達到高氣密性的真空狀態。一般情況下，球管出現故障，設備廠家都會直接更換新球管，舊球管會拿回工廠維修，所以，真正親眼目睹過球管內部結構的人估計不多。球管內部其實并不神秘，本院有一個東芝500mA旋轉陽極軸承損壞的舊球管，作為從事大型醫療器械維修工作的筆者平時對于球管的了解其實也是局限在資料參考書，近日筆者決心將其解剖，一是探其究竟，另外可供各位同行學習參考。

1 X射線球管外形

拆卸前，該球管完整的結構如圖1所示。

從該球管的外形，可知道該球管采用的是防電擊油浸式管套，即管套里面充滿絕緣油，油質是可長期保持不變質、不老化等功效的絕緣油，玻璃球芯就泡在其中間。這也是目前大多數球管管套的主要形式。首先，打開球管舷窗，把里面的絕緣油倒出來，使管套里外的壓強一致。

圖 1 球管外形

2 對X射線球管的剖析

打開密封蓋后可以清楚地看到里面的玻璃球芯，如圖2所示，球管舷窗主要是X射線的出口，生產廠商一般會在這里多裝一個塑料制成的凹形窗口，窗口向內凹進接近球管以減少層厚度，增加輸出劑量。另外，為了減少對人體有害的軟X射線，通常在窗口放置一塊濾過片，有些管套為了避免焦點外的輸出，在窗口處還裝有杯狀的鉛窗。

圖 2 打開密封蓋后的球管

接著，倒出絕緣油后，首先在靠近陰極的這端繼續打開球管，如圖3所示。

圖 3 靠近陰極端打開的球管

在玻璃管芯的兩端通常會有一個主要由橡膠做成的緩沖膨脹器，如圖4所示。其主要作用是球管工作時，內部的絕緣油受熱體積增大，緩沖膨脹器在這個時候能起緩沖作用，它富有彈性且隨油的體積變化而變化，由多用防油橡膠制成。這種橡膠能在油中不溶解、永保彈性、堅韌不裂。另外管套內壁鑲有鉛板，用以防止散亂射線。

圖 4 緩沖膨脹器

由圖5可以清楚地看到里面的玻璃球芯陰極引線，燈絲有三根引線，藍色的一根為公用引線，其余紅黃的二根分別為大、小焦點燈絲引線。

圖 5 玻璃球芯陰極引線

同時，把陽極這端的合蓋也打開，這時就可以清楚地看到陽極旋轉部分了，如圖6所示。

圖 6 陽極

去掉了三根燈絲引線后，就可以把玻璃球管芯抽出來，玻璃管芯和球管外套之間還有一個起固定作用的固定圈，玻璃管芯和球管外套接觸主要通過以下三個橡皮粒，它們在球管工作發熱時，主要是能起到一個緩沖作用，如圖7。

圖 7 固定圈

球管的主要部分——玻璃球芯，如圖8所示，這層玻璃外殼是用來固定陰、陽極和保持管內真空度的。通常多采用能耐高溫、絕緣強度高、膨脹系數小的以硅作為主要成分的硼酸硬質玻璃。管內的真空度應保持在133.322×10-7Pa（10-7mmHg）以下，以保證燈絲的正常加熱和電子飛向陽極的速度。

圖 8 玻璃球芯

為了能更清楚地了解X 射線的產生過程，繼續打開玻璃管芯，讓大家可以親眼目睹球管的核心部分——陽極靶和陰極。

管的陰極是由燈絲、聚焦罩等組成，如圖9所示，它的作用是發射電子，并使電子聚焦去轟擊陽極，目前球管幾乎都是選用鎢作為燈絲材料。因為鎢在高溫下有一定的發射能力，具有較高的熔點（3370℃），在高溫下也不易蒸發成氣體；其延展性和抗張性較好，便于加工，能拉成細絲而制成一定形狀，在強電場吸引下不易變形。

圖 9 管的陰極

陽極主要由陽極靶組成，陽極靶的作用是接受電子轟擊輻射，同時將熱量散發出去。一般采用鎢作為陽極靶面的材料，它具有原子序數高、熔點高、高溫時蒸汽壓力低等優點。鎢靶面一般為正方形或長方形，厚度為1.5～3mm，鑲在導熱性能良好的無氧銅柱上。這樣不僅有較高的輻射性能，而且又能將熱量及時傳導出去。

如圖10所示，可見該陽極靶并不是一個平面，而是一個類似蘑菇狀。這是因為陽極靶被電子束轟擊的面積叫實際焦點。通過減小陽極靶面傾角可以縮小有效焦點從而可以減小幾何模糊度以便獲得清晰的圖像，但在一定的陽極負載功率情況下，提高了靶面的比容量，不利于熱量擴散，因此傾角不宜太小，但也不能過大，現在國際慣用一般為16～20°。陽極傾角過大將會增大有效焦點面積，使圖像模糊不清。另外，陽極靶面產生的二次電子，除對燈絲和玻殼造成危害外，還向各方散射，在陽極靶面外的地方產生非焦點，這些非焦點會嚴重影響圖像的清晰度。因此在陽極靶上方安裝一個用無氧銅制成的金屬罩，稱為反跳罩，罩的軸向有一開口為使陰極電子束通過；側面上的開口是出口。這樣就使陽極的鎢靶面、銅柱體、反跳罩組成一體，通過與玻璃膨脹系數相近的鐵鎳鈷合金和玻殼封接后通至管外。

圖 10 陽極靶

3 結束語

若把放射設備比作人的身體，那么球管就好比它的心臟。只有當球管提供穩定、高質量的X 射線，機器的一切功能才能得以正常發揮。只要機器在正常使用，球管就必然有損耗，使用到一定的程度就必須更換新球管，而球管更換所需的經費占機器運轉成本中很大的一部分，希望本文能使從事放射工作的人員對X射線球管有一個感性的認識，從而有利于X射線球管和X射線醫療設備在實際工作中的維護和保養，提高X射線醫療設備的工作壽命，從而提高醫院的經濟效益。

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Analysis of X-ray Tube

HU Zhi, HUANG Huang-jing, LU Jing
Equipment Department,Southern Medical University Nanfang Hospital, Guangzhou Guangdong 510515,China

TH774

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.10.013

1674-1633(2010)10-0036-02

2010-05-13

2010-06-11

作者郵箱：huzhi.china@163.com

Abstract:This paper detailedly analyzes the structure and working principle of X-ray tube,thus to provide reference about enhancing understanding of X-ray tube and improving its maintenance,improve the hospital economic benefits.

Key words:X-ray system; X-ray tube;tube analysis; tube maintenance