胡志，黃煌鏡，盧晶

南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院 設(shè)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(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院 設(shè)備器材科，廣東 廣州 510515

由于我們大多數(shù)從事放射工作的醫(yī)護(hù)人員對(duì)于球管的了解只是局限在參考書，本文通過對(duì)X射線球管的剖析探究，希望能使大家對(duì)X射線球管有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，從而有利于實(shí)際工作中對(duì)X射線球管和X射線醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，提高醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)效益。

X射線機(jī)；X射線球管；球管剖析；球管保養(yǎng)

0 前言

X射線球管，對(duì)于每一個(gè)從事放射工作的人員來說并不陌生，燈絲通過電流，產(chǎn)生的電子在外加高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場(chǎng)作用力的驅(qū)動(dòng)下高速溢出，轟擊到球管靶面就產(chǎn)生了X射線，這就是球管的原理。

球管是高科技條件下有嚴(yán)格工藝程序的產(chǎn)物這是毋庸置疑的。穩(wěn)定、高質(zhì)量的產(chǎn)生決定了球管內(nèi)部封裝必須要達(dá)到高氣密性的真空狀態(tài)。一般情況下，球管出現(xiàn)故障，設(shè)備廠家都會(huì)直接更換新球管，舊球管會(huì)拿回工廠維修，所以，真正親眼目睹過球管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的人估計(jì)不多。球管內(nèi)部其實(shí)并不神秘，本院有一個(gè)東芝500mA旋轉(zhuǎn)陽極軸承損壞的舊球管，作為從事大型醫(yī)療器械維修工作的筆者平時(shí)對(duì)于球管的了解其實(shí)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(xué)習(xí)參考。

1 X射線球管外形

拆卸前，該球管完整的結(jié)構(gòu)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(zhì)是可長(zhǎng)期保持不變質(zhì)、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(shù)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(qiáng)一致。

圖 1 球管外形

2 對(duì)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(chǎn)廠商一般會(huì)在這里多裝一個(gè)塑料制成的凹形窗口，窗口向內(nèi)凹進(jìn)接近球管以減少層厚度，增加輸出劑量。另外，為了減少對(duì)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(diǎn)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(xù)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(huì)有一個(gè)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(shí)，內(nèi)部的絕緣油受熱體積增大，緩沖膨脹器在這個(gè)時(shí)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(jiān)韌不裂。另外管套內(nèi)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(lán)色的一根為公用引線，其余紅黃的二根分別為大、小焦點(diǎn)燈絲引線。

圖 5 玻璃球芯陰極引線

同時(shí)，把陽極這端的合蓋也打開，這時(shí)就可以清楚地看到陽極旋轉(zhuǎn)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(gè)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(gè)橡皮粒，它們?cè)谇蚬芄ぷ靼l(fā)熱時(shí)，主要是能起到一個(gè)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(nèi)真空度的。通常多采用能耐高溫、絕緣強(qiáng)度高、膨脹系數(shù)小的以硅作為主要成分的硼酸硬質(zhì)玻璃。管內(nèi)的真空度應(yīng)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(chǎn)生過程，繼續(xù)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(fā)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?yàn)殒u在高溫下有一定的發(fā)射能力，具有較高的熔點(diǎn)（3370℃），在高溫下也不易蒸發(fā)成氣體；其延展性和抗張性較好，便于加工，能拉成細(xì)絲而制成一定形狀，在強(qiáng)電場(chǎng)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(shí)將熱量散發(fā)出去。一般采用鎢作為陽極靶面的材料，它具有原子序數(shù)高、熔點(diǎn)高、高溫時(shí)蒸汽壓力低等優(yōu)點(diǎn)。鎢靶面一般為正方形或長(zhǎng)方形，厚度為1.5～3mm，鑲在導(dǎo)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(shí)傳導(dǎo)出去。

如圖10所示，可見該陽極靶并不是一個(gè)平面，而是一個(gè)類似蘑菇狀。這是因?yàn)殛枠O靶被電子束轟擊的面積叫實(shí)際焦點(diǎn)。通過減小陽極靶面傾角可以縮小有效焦點(diǎn)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(fù)載功率情況下，提高了靶面的比容量，不利于熱量擴(kuò)散，因此傾角不宜太小，但也不能過大，現(xiàn)在國(guó)際慣用一般為16～20°。陽極傾角過大將會(huì)增大有效焦點(diǎn)面積，使圖像模糊不清。另外，陽極靶面產(chǎn)生的二次電子，除對(duì)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(chǎn)生非焦點(diǎn)，這些非焦點(diǎn)會(huì)嚴(yán)重影響圖像的清晰度。因此在陽極靶上方安裝一個(gè)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(cè)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(shù)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(jié)束語

若把放射設(shè)備比作人的身體，那么球管就好比它的心臟。只有當(dāng)球管提供穩(wěn)定、高質(zhì)量的X 射線，機(jī)器的一切功能才能得以正常發(fā)揮。只要機(jī)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(jīng)費(fèi)占機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)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(duì)X射線球管有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，從而有利于X射線球管和X射線醫(yī)療設(shè)備在實(shí)際工作中的維護(hù)和保養(yǎng)，提高X射線醫(yī)療設(shè)備的工作壽命，從而提高醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)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