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史上最实用CT球管的基本结构图解

球管主要是由管芯、管套、散热器、绝缘油以及一些附属配件等组成。其中管芯是球管的核心部件,它是由阳极和阴极组成。

下图是CT球管的结构剖面图:

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一、缓冲管(Expansion Bellow)

球管工作发热时,油的体积增大,起缓冲作用。(见右图1)

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二、机臂(Horn)

包含有连接给X-线发生装置供电的高压电缆的插座。(见图2)

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三、灯丝/焦点(Filaments/Focal Spots)

目前X射线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。

由于受阳极靶面的比容量(1mm2的焦点面积上所散耗的功率)的限制,灯丝不能做得过小,因为固定阳极的X射线管的实际焦点面积很小,焦点过小会使发射的X射线量减少。为了获得大量的X射线,灯丝必须加粗。这样虽然焦点增大,使几何模糊度提高,但X射线量增大强缩短曝光时间,避免因投照物的移动,而引的模糊度。

目前很多X射线管在同一阴极上配制大小不同的两上灯丝而获得大小焦点
,称为双焦点X射线管。其灯丝有三根引线,一根为公用引线,其余二根分别为大、小焦点灯丝引线。

灯丝温度上升至一定值后,开始发射电子、发射电子的数量取决于灯丝温度的高低。

从图中可以看出:灯丝温度较低时,发射电子流密度较少,但当温度升至一定值(2600°K)以后,发射电流密度增加极快,故在调整X射线管电流时应特别注意这一特点,即当灯丝电压增至接近最大值时,稍微改变灯丝电压,管电流将得到很大的变化。

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四、球管窗口(Tube Port)

X线的出口,同时X线的瞄准仪也是安装在这里。

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五、玻璃芯棒(Tube Insert)

玻璃芯棒:X射线玻璃外壳是用来支撑阴、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。X射线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。

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六、定子(Stator)

厚重的阳极圆盘牢装在轴承中旋转的轴上,在同一轴上还装有一个铜质圆柱,作为感应电子动的转子,电动机的定子则套在X射线管玻壳的外面,流经定子绕组的电流建立起一个旋转磁场,带动转子转动,也就带动了阳极旋转,管子的阴极装有卷成螺旋管状的钨灯丝,其位置偏离管子中心轴线。因此,在阳极旋转时实际焦点沿着它的表面旋转着,其轨迹为一圆环,这就使得所产生的热量分布在一个连续运动着的环状面上。焦点上单位面积所承受的热量变小,就明显提高了X射线管的功率,虽然实际焦点面积较大,但有效焦点却很小,提高了X射线影像的清晰度。

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七、阴极端(-)

阴极:X射线管的阴极是由灯丝、聚焦罩等组成,它的作用是发射电子,并使电子聚焦去轰击阳极。

阳极端(+ )

阳极:阳极靶的作用接受电子轰击辐射X射线,同时将热量散发出去。一般采用钨作为阳极靶面的材料,它具的原子序数高、熔点高、高温时蒸汽压力低等优点。

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这端是最接近阴极装置的部分 这是机架的末端最接近阳极装置的部分

八、耳轴区域(Trunnion Area)

球管供应商(如西门子、皮克、GE等厂家)在球管的四周为夹紧机架特意提供了一个耳轴环。这环能使球管机架安全放心地固定在球管安放处。

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九、靶(Target)

阳极靶的作用接受电子轰击辐射X射线,同时将热量散发出去。一般采用钨作为阳极靶面的材料,它具的原子序数高、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1.5mm~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。

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阳极靶被电子束轰击的面积叫实际焦点。为了减小几何模糊度以便获得清晰的图像,要求缩小X射线的有效焦点,这可通过减小阳极靶面倾角达到这一目的。当然,从投照需要的角度出发要求有效焦点面越小越好,这样必然要求实际焦点面积缩小。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,因此倾角不宜小太。但也不能过大,阳极倾角过大将会增大有效焦点面积,使图像模糊不清。

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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,使阳极靶面外的地方产生X射线,这种非焦点X射线会影响影像的清晰度。因此在阳极端加上一个用无氧铜制成的金属罩,称为反跳罩。罩的轴向有一开口是让阴极电子速通过的;侧面上的开口是X射线出口。

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钻合金和玻壳封接后通至管外。

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