X射线球管的剖析

胡志，黄煌镜，卢晶

南方医科大学南方医院 设备器材科，广东 广州 510515

X射线球管的剖析

胡志，黄煌镜，卢晶

南方医科大学南方医院 设备器材科，广东 广州 510515

由于我们大多数从事放射工作的医护人员对于球管的了解只是局限在参考书，本文通过对X射线球管的剖析探究，希望能使大家对X射线球管有一个感性的认识，从而有利于实际工作中对X射线球管和X射线医疗设备的维护和保养，提高医院的经济效益。

X射线机；X射线球管；球管剖析；球管保养

0 前言

X射线球管，对于每一个从事放射工作的人员来说并不陌生，灯丝通过电流，产生的电子在外加高压系统产生的强大磁场作用力的驱动下高速溢出，轰击到球管靶面就产生了X射线，这就是球管的原理。

球管是高科技条件下有严格工艺程序的产物这是毋庸置疑的。稳定、高质量的产生决定了球管内部封装必须要达到高气密性的真空状态。一般情况下，球管出现故障，设备厂家都会直接更换新球管，旧球管会拿回工厂维修，所以，真正亲眼目睹过球管内部结构的人估计不多。球管内部其实并不神秘，本院有一个东芝500mA旋转阳极轴承损坏的旧球管，作为从事大型医疗器械维修工作的笔者平时对于球管的了解其实也是局限在资料参考书，近日笔者决心将其解剖，一是探其究竟，另外可供各位同行学习参考。

1 X射线球管外形

拆卸前，该球管完整的结构如图1所示。

从该球管的外形，可知道该球管采用的是防电击油浸式管套，即管套里面充满绝缘油，油质是可长期保持不变质、不老化等功效的绝缘油，玻璃球芯就泡在其中间。这也是目前大多数球管管套的主要形式。首先，打开球管舷窗，把里面的绝缘油倒出来，使管套里外的压强一致。

图 1 球管外形

2 对X射线球管的剖析

打开密封盖后可以清楚地看到里面的玻璃球芯，如图2所示，球管舷窗主要是X射线的出口，生产厂商一般会在这里多装一个塑料制成的凹形窗口，窗口向内凹进接近球管以减少层厚度，增加输出剂量。另外，为了减少对人体有害的软X射线，通常在窗口放置一块滤过片，有些管套为了避免焦点外的输出，在窗口处还装有杯状的铅窗。

图 2 打开密封盖后的球管

接着，倒出绝缘油后，首先在靠近阴极的这端继续打开球管，如图3所示。

图 3 靠近阴极端打开的球管

在玻璃管芯的两端通常会有一个主要由橡胶做成的缓冲膨胀器，如图4所示。其主要作用是球管工作时，内部的绝缘油受热体积增大，缓冲膨胀器在这个时候能起缓冲作用，它富有弹性且随油的体积变化而变化，由多用防油橡胶制成。这种橡胶能在油中不溶解、永保弹性、坚韧不裂。另外管套内壁镶有铅板，用以防止散乱射线。

图 4 缓冲膨胀器

由图5可以清楚地看到里面的玻璃球芯阴极引线，灯丝有三根引线，蓝色的一根为公用引线，其余红黄的二根分别为大、小焦点灯丝引线。

图 5 玻璃球芯阴极引线

同时，把阳极这端的合盖也打开，这时就可以清楚地看到阳极旋转部分了，如图6所示。

图 6 阳极

去掉了三根灯丝引线后，就可以把玻璃球管芯抽出来，玻璃管芯和球管外套之间还有一个起固定作用的固定圈，玻璃管芯和球管外套接触主要通过以下三个橡皮粒，它们在球管工作发热时，主要是能起到一个缓冲作用，如图7。

图 7 固定圈

球管的主要部分——玻璃球芯，如图8所示，这层玻璃外壳是用来固定阴、阳极和保持管内真空度的。通常多采用能耐高温、绝缘强度高、膨胀系数小的以硅作为主要成分的硼酸硬质玻璃。管内的真空度应保持在133.322×10-7Pa（10-7mmHg）以下，以保证灯丝的正常加热和电子飞向阳极的速度。

图 8 玻璃球芯

为了能更清楚地了解X 射线的产生过程，继续打开玻璃管芯，让大家可以亲眼目睹球管的核心部分——阳极靶和阴极。

管的阴极是由灯丝、聚焦罩等组成，如图9所示，它的作用是发射电子，并使电子聚焦去轰击阳极，目前球管几乎都是选用钨作为灯丝材料。因为钨在高温下有一定的发射能力，具有较高的熔点（3370℃），在高温下也不易蒸发成气体；其延展性和抗张性较好，便于加工，能拉成细丝而制成一定形状，在强电场吸引下不易变形。

图 9 管的阴极

阳极主要由阳极靶组成，阳极靶的作用是接受电子轰击辐射，同时将热量散发出去。一般采用钨作为阳极靶面的材料，它具有原子序数高、熔点高、高温时蒸汽压力低等优点。钨靶面一般为正方形或长方形，厚度为1.5～3mm，镶在导热性能良好的无氧铜柱上。这样不仅有较高的辐射性能，而且又能将热量及时传导出去。

如图10所示，可见该阳极靶并不是一个平面，而是一个类似蘑菇状。这是因为阳极靶被电子束轰击的面积叫实际焦点。通过减小阳极靶面倾角可以缩小有效焦点从而可以减小几何模糊度以便获得清晰的图像，但在一定的阳极负载功率情况下，提高了靶面的比容量，不利于热量扩散，因此倾角不宜太小，但也不能过大，现在国际惯用一般为16～20°。阳极倾角过大将会增大有效焦点面积，使图像模糊不清。另外，阳极靶面产生的二次电子，除对灯丝和玻壳造成危害外，还向各方散射，在阳极靶面外的地方产生非焦点，这些非焦点会严重影响图像的清晰度。因此在阳极靶上方安装一个用无氧铜制成的金属罩，称为反跳罩，罩的轴向有一开口为使阴极电子束通过；侧面上的开口是出口。这样就使阳极的钨靶面、铜柱体、反跳罩组成一体，通过与玻璃膨胀系数相近的铁镍钴合金和玻壳封接后通至管外。

图 10 阳极靶

3 结束语

若把放射设备比作人的身体，那么球管就好比它的心脏。只有当球管提供稳定、高质量的X 射线，机器的一切功能才能得以正常发挥。只要机器在正常使用，球管就必然有损耗，使用到一定的程度就必须更换新球管，而球管更换所需的经费占机器运转成本中很大的一部分，希望本文能使从事放射工作的人员对X射线球管有一个感性的认识，从而有利于X射线球管和X射线医疗设备在实际工作中的维护和保养，提高X射线医疗设备的工作寿命，从而提高医院的经济效益。

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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

作者邮箱：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