旋轉陽極X射線管

旋轉陽極X射線管是一種縮短X射線照相曝光時間，獲得清晰圖像的X射線診斷設備部件。

基本介紹

• 中文名：旋轉陽極X射線管
• 外文名：Rotating Anode X-ray Tube
• 分類名稱：X射線發生、限束裝置
• 管理類別：Ⅱ類醫療器械

基本結構

1. 管殼
   早期的旋轉管均為玻璃管殼，選用優質耐高溫和優異電性能及機械性能的玻璃，隨著標稱管功率的不斷提高和靶盤直徑的不斷增大，玻璃管無論在機械強度和耐熱性方面都已無法適應，已向金屬化管殼方向發展。採用銅、鈦合金取代硬質玻璃作管殼的基體，通過鈮基合金卷纖焊到兩端的陶瓷或玻璃上。在金屬管殼的射線通道處設有鍍視窗，並且金屬殼與地電位相連，因此避免了管殼上鎢的沉積和電荷積累的影響。改善圖象的對比度，提高了管子的壽命。
   
2. 靶盤
   早期靶盤皆採用純鎢製作，為增大貯熱容量。六十年代後發展為鉬基鎢靶結構，即採用鉬製成靶盤基體，其表面仍用鈍鎢復蓋，二者緊密複合。一般鉬質基體背側呈平面狀，並加以黑化處理以增大熱輻射能力。但也有製成肋狀隆起增強結構。靶盤背側設有增強肋，它既可提高機械強度又可擴大表面積來改善散熱性能。一般純鎢靶盤厚度約為3.2mm，而鉬基純靶厚度約為7.1mm。在靶盤增重、轉速提高、負荷劇增情況下，靶盤撕裂現象已非罕見。其主要原因為受力集中所致。為此有些靶盤採用靶面預先製成裂隙，即在靶盤的電子轟擊面上設有六條均勻、極細的傾斜縫隙，並進行低溫退火工藝處理。這種靶盤在接通甚至高負荷時，靶盤可均勻地擴張，防止撕裂。這種預製縫隙亦稱防膨脹縫。
   
3. 軸承
   為滿足高熱負荷、高轉速和低蒸氣壓的要求，首先解決軸承的耐熱性和低蒸氣壓。早期採用鎢鈷鋼球軸承和低蒸氣壓二硫化鉬之類潤滑劑加以解決，進而採用鉛銀等固態潤滑劑。但隨著熱負荷和轉速的不斷提高，研製出了螺旋槽滑動軸承。它使用液態鎵合金作潤滑劑，大大降低了摩擦係數。更為重要的是它具有很高的熱傳導率，可以將陽極靶的熱量通過軸承傳導耗散，軸承溫度也較低不會發生高溫膨脹抱死，可以連續運轉。使用操作方便，對馬達及制動器元無特殊要求。由於採用低蒸氣壓的液態鎵合金，也不用擔心破壞管內真空度另外這種螺旋舶鈾承採用兩端支撐方式，由一個固定軸和一個轉動襯套組成。運轉平穩容易調整動平衡。
   

常用參數

1. 有效焦點
   有效焦點的大小直接關係到成像品質，對微細病灶的診斷亦取決於焦點的大小。有效焦點越小圖像越清晰。常規用旋轉陽極X射線管，有效焦點約0.6～1.2mm，功率為30-100kW。當有效焦點小於0.3mm時，用常規的陰極聚射罩結構已很難保證焦點的精度，但是藉助於電子槍聚焦原理，使熱陰極發射的電子在外加電磁場作用下，聚焦成束轟擊靶盤，能夠構成細微的有效焦點。
   
2. 管電壓
   X線管的最高管電壓從最初的100kV左右，漸增至125-150kV，有些甚至達300kV，管電壓的提高也與最大輸出功率提高相聯繫。管電壓的提高可使曝光時間大大減少，並獲得活動器官滿意的攝影效果，對胸部病灶診斷尤為重要。
   
3. 標稱功率和熱容量
   是以0.1秒三相全波整流條件下最大負荷（kW）為其標稱管功率，為了縮短X射線照相曝光時間，獲得清晰的圖象，X射線管應在極短的時間內產生高密度的X射線，為此必須提高X射線的功率。從早期的20kW逐步提高到目前175kW。由於CT機工作穩定、連續大功率負荷，因此，比常規X線機要求更為苛刻。最近，螺旋掃描CT機所用的旋轉陽極管最大熱容量已比早期CT管高10～15倍。
   
4. 旋轉陽極靶盤轉速
   最初靶盤轉速僅為1200R（轉）/rain。因真空軸承性能的改善，靶盤轉速接近3000R/rain。六十年代後，為提高標稱管功率。靶盤轉速急劇提高到5600～10000R/rain，甚至高達17000R/min。靶盤轉速倍增的X線管統稱為高速X線管。靶盤轉速系由陽極啟動器供電頻率決定，故高速X線管的啟動器皆採用多倍頻逆變電源供電。靶盤轉速提高后，瞬時接受電子轟擊的相對受熱面積增大，使熱量均勻分布在一個環形面積上，可以提高標稱管功率。
   
5. 靶盤直徑
   旋轉管靶直徑從最初的40～55ram，逐漸增至75～90ram，最近已增加到105～150mm，而新近推出的CT管直徑達到200mm。靶盤在旋轉狀態下，電子轟擊面積與靶盤直徑相關，增大靶徑即增大實用聚焦面積，可以降低靶盤溫度，增大標稱管功率。在增大靶直徑的同時，靶盤質量也相應增加。它從最初的不足250g，增加到450～550g，目前，甚至達到1100g。靶盤增重就需增大啟動力矩，故啟動器性能與功率也隨之改進與增大。
   
6. 陽極傾角
   旋轉管靶盤的陽極傾角從最初19～23，逐漸減縮到15～，近年來又縮小到6～。新型CT用X射線管出現了無陽極傾角靶盤如Siemens公司的MegaliX-150CT及Opti-15leT機用的旋轉陽極X射線管為平靶盤。陽極傾角的減小，既可增大標稱管功率又可縮小有效焦點，它是X射線管技術性能提高的有效途徑之一。為兼顧常規診斷所需的定距照射野，出現了具有兩個不同傾角的旋轉管，常稱為雙傾角X射線管Double-bevel X ray Tube。該管的電子轟擊面分布於兩道互不重疊的軌跡，通常內側傾角為6～。外側傾角為10～。
   

特點優勢

1915年由eoalodge採用感應式電動機原理開發出第一隻旋轉陽極X線管以來，由於它基本滿足醫用臨床診斷的客觀要求，隨著技術的發展在標稱功率、熱容量、使用最高電壓、焦點尺寸、轉速可靠性、安全性和壽命等性能獲得較大的提高。較好地滿足了新型X線機和CT機的需求，如層面照相、心血管造影、放大照相快速照相、CT診斷和立體攝影等。

旋轉陽極X射線管的產生，使診斷X射線管的發展出現了一個躍進，有力的促使了醫學診斷技術的發展。為了縮短X射線照相的曝光時間，獲得清晰的圖像，X射線管應該在極短的時間內產生密度較高的X射線。為此，必須提高X射線管的功率。但是，供給管子的能量轉換成X射線的功率很低、99%以上的能量轉換成熱能而耗散在陽極上，使陽極溫度迅速升高。在固定陽極X射線管中，由於熱量集中在點焦點上，陽極極易局部過熱而熔化。但是在旋轉陽極X射線管中，由於陽極不斷地旋轉，使熱量分布在一個環形的面積上，大大增加了散熱面積，顯著降低了陽極溫度；在相同的溫度下可大大提高X射線管的功率。

套用領域

1. 醫學診斷
   
2. 常規透視和攝影。
   
3. 計算機X線攝影（Computed Radiography，CR）
   
4. 數字攝影（Digitalradiography，DR）、間接放射成像（IDR）、直接放射成像（DDR）
   
5. 計算機體層攝影（CT）
   
6. 無熱容量的電子束控球管（第五代CT管）
   

醫學治療

放射療法，也就是利用X射線的生化作用，殺傷或殺死癌細胞。