X射線管的工作原理
更新時(shí)間：2016-05-27 點(diǎn)擊次數(shù)：3167次
固定陽(yáng)極X射線管是常用X射線管中zui簡(jiǎn)單的一種，其結(jié)構(gòu)由陽(yáng)極、陰極和固定兩極并保持玻璃管內(nèi)高真空的玻璃殼等三部分組成。陽(yáng)極由陽(yáng)極頭、陽(yáng)極帽、玻璃圈和陽(yáng)極柄構(gòu)成。陽(yáng)極的主要作用使由陽(yáng)極頭的靶面(一般選用鎢靶)阻擋高速運(yùn)動(dòng)的電子流而產(chǎn)生X射線，并將由此產(chǎn)生的熱量輻射或者通過(guò)陽(yáng)極柄傳導(dǎo)出去，同時(shí)也吸收二次電子和散亂射線。鎢合金X射線管工作中產(chǎn)生X射線僅僅利用了不到高速運(yùn)動(dòng)電子流1%的能量，因此散熱是X射線管很重要的問(wèn)題。陰極主要由燈絲、聚焦罩(或者稱為陰極頭)、陰極套和玻璃芯柱等組成。轟擊陽(yáng)極靶的電子束，就是靠熱陰極的燈絲(一般都是鎢絲)發(fā)射出來(lái)，在鎢合金X射線管高電壓加速下經(jīng)聚焦罩(陰極頭)聚焦形成的。高速運(yùn)動(dòng)的電子束撞擊陽(yáng)極靶而突然受阻則產(chǎn)生了某段能量連續(xù)分布的X射線(其中并有反映陽(yáng)極靶金屬的特征X射線)。
X射線管是工作在高電壓下的真空二極管。包含有兩個(gè)電極 :一個(gè)是用于發(fā)射電子的燈絲，作為陰極，另一個(gè)是用于接受電子轟擊的靶材，作為陽(yáng)極。兩級(jí)均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外殼內(nèi)。X射線管在醫(yī)學(xué)上用于診斷和治療,在工業(yè)技術(shù)方面用于材料的無(wú)損檢測(cè)、結(jié)構(gòu)分析、光譜分析和底片曝光等。X射線對(duì)人體有害，使用時(shí)須采取有效防護(hù)措施。
X射線管的工作原理：
X射線管包含有陽(yáng)極和陰極兩個(gè)電極，分別用于用于接受電子轟擊的靶材和發(fā)射電子的燈絲。兩級(jí)均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外殼內(nèi)。X 射線管供電部分至少包含有一個(gè)使燈絲加熱的低壓電源和一個(gè)給兩極施加高電壓的高壓發(fā)生器。當(dāng)鎢絲通過(guò)足夠的電流使其產(chǎn)生電子云，且有足夠的電壓(千伏等級(jí))加在陽(yáng)極和陰極間，使得電子云被拉往陽(yáng)極。此時(shí)電子以高能高速的狀態(tài)撞擊鎢靶，高速電子到達(dá)靶面，運(yùn)動(dòng)突然受到阻止，其動(dòng)能的一小部分便轉(zhuǎn)化為輻射能，以 X 射線的形式放出，以這種形式產(chǎn)生的輻射稱為軔致輻射。改變燈絲電流的大小可以改變燈絲的溫度和電子的發(fā)射量，從而改變管電流和 X 射線強(qiáng)度的大小。改變 X 光管激發(fā)電位或選用不同的靶材可以改變?nèi)肷?X 射線的能量或在不同能量處的強(qiáng)度。由于受高能電子轟擊，X 射線管工作時(shí)溫度很高，需要對(duì)陽(yáng)極靶材進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。雖然 X 射線管產(chǎn)生 X 射線的能量效率十分低下，但是在目前，X 射線管依然是*的 X 射線發(fā)生器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 X 射線類(lèi)儀器。目前醫(yī)療用途主要分為診斷用 X 射線管和治療用 X 射線管。
對(duì)X射線管的要求是焦點(diǎn)小，強(qiáng)度大,以形成較大的功率密度。因此，在陽(yáng)極上須供給比較大的功率,但X射線管的效率很低，99%以上的電子束功率成為陽(yáng)極熱耗，而使焦斑過(guò)熱。避免陽(yáng)極過(guò)熱的方法是對(duì)陽(yáng)極或管子采取不同方式的冷卻，以降低焦斑處的溫度，或使靶面傾斜一定角度，以提供較大的散熱面積。后又出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管，因靶面高速旋轉(zhuǎn)(達(dá)10000轉(zhuǎn)/分)，允許功率密度高、焦點(diǎn)小。現(xiàn)代出現(xiàn)一種在陽(yáng)極靶面與陰極之間裝有控制柵極的X射線管,在控制柵上施加脈沖調(diào)制，以控制X射線的輸出。改變脈沖寬度及重復(fù)頻率,即可調(diào)整定時(shí)重復(fù)曝光。
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