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從X 射線的本質(zhì)和特性看，它是一種不可見光，具有光的一切特性。光是一種電磁波，且有波、粒兩象性[1]。這是光的本質(zhì)，也是X 射線的本質(zhì)。在電磁波譜中，X 射線是介于紫外線和γ 射線之間的電磁波，同時具有波動性和微粒性。前者的特征是具有波長和頻率；后者的特征是具有能量、動量和質(zhì)量。二象性是統(tǒng)一的[2]。X 射線除具有上述的共性外， 由于其波長短、光子能量大，它的波長比可見光的波長更短（約在0.001～100 nm，醫(yī)學上應用的X 射線波長約在0.001～0.1 nm 之間）； 它的光子能量比可見光的光子能量大幾萬倍至幾十萬倍。同時，它還具有與其他電磁波不同的特殊性質(zhì)，如物理效應、化學效應和生物效應等。所謂生物效應，就是X 射線對生物組織細胞具有破壞和瓦解的作用[2]。凡生長力強和分解活動快的組織細胞，對X 射線特別敏感，容易被破壞；X 射線停照后，恢復也慢。而軟組織對X 射線敏感性較差，破壞性也相對小一些。 因此，X 射線被廣泛的應用于醫(yī)療衛(wèi)生、工農(nóng)業(yè)和國防等各個領域。為了能夠更好的產(chǎn)生、有效地控制、安全的利用X射線，根據(jù)其原理要求研制成高度真空的X 射線管。醫(yī)療使用中X 射線管是X 射線機中必不可少的主要元件。醫(yī)用X 射線球管按照用途可分為：診斷用X 射線球管和治療用X 射線球管。對診斷用X 射線球管的基本要求是焦點小、功率大。對治療用X 射線球管的基本要求是焦點大小不是主要問題，但要有較長曝光時間，應為固定陽極。因固定陽極X 射線球管焦點受溫度影響而限制了功率，要提高功率必須加大焦點，就會影響其清晰度。1927 年，旋轉(zhuǎn)陽極X 射線球管[2]研制成功。 下面分別介紹固定陽極X 射線球管和旋轉(zhuǎn)陽極X 射線球管。 1 、固定陽極X 射線球管 1.1 組成 如圖1 所示是固定陽極X 射線管結(jié)構(gòu)圖。它由陽極、陰極和玻璃殼3 個部分組成。 陽極柱 陽極罩 玻璃壁 燈絲 銅體 鎢靶 X 射線出口 發(fā)射罩 陰極 圖1 固定陽極X 射線管結(jié)構(gòu)示意圖 陽極由靶面、銅體、陽極罩、陽極柱4 部分阻成。 陰極是由燈絲和集射罩組成。 1.2 作用 陽極的作用是產(chǎn)生X 射線，散熱、吸收二次電子和散射線。陰極的作用是發(fā)射電子和聚焦， 使打在靶面上的電子束具有一定的形狀和大小，形成X 射線的焦點，燈絲繞制成螺旋管狀，作用是發(fā)射電子[1]。 1.3 工作原理 由陰極發(fā)射的電子通過聚焦以電子束形式發(fā)射到陽極靶面上，產(chǎn)生X 射線。 2 、旋轉(zhuǎn)陽極X 射線球管 2.1 組成 圖2 是旋轉(zhuǎn)陽極X 射線管結(jié)構(gòu)圖。它由陽極、陰極和玻璃殼3 部分組成。它與固定陽極相比，主要是陽極構(gòu)造 不同。陽極部分有靶面轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承和定子等組成。旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)子是連接由無氧銅構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)陽極靶， 相當于異步電動 機籠型轉(zhuǎn)子[1]。陰極由燈絲、集射罩等組成偏離管子中心軸線的陰極。 燈絲引線 陰極 陽極 定子 轉(zhuǎn)子 圖2 旋轉(zhuǎn)陽極X 射線管結(jié)構(gòu)示意圖 2.2 工作原理 從偏離管子中心軸線的陰極發(fā)射出來的電子， 轟擊在轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)陽極靶面上而形成了X 射線。由于熱被均勻地分布在一個轉(zhuǎn)動著的圓環(huán)面上，使單位上的熱量大大減少，從而提高了X 射線管的功率。這里對特殊的X 射線球管，如三極X 射線球管、軟組織攝影用X 射線球管等，不再一一介紹。它們只是因為使用的場合不同而要求不同，但原理基本是一樣的。 3 、X 射線管的基本特性參數(shù) X 射線球管的基本特性參數(shù)包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和電參數(shù)2個方面。結(jié)構(gòu)參數(shù)是指X 射線球管結(jié)構(gòu)所決定的各種參數(shù)，如靶面傾斜角度、有效焦點、外形尺寸、質(zhì)量、管壁的濾過鉛當量、陽極轉(zhuǎn)速、工作溫度、冷卻和絕緣強度等。電參數(shù)是指X 射線球管電特性的規(guī)格參數(shù)，如燈絲加熱電壓和電流，最大管電流、管電壓，最長曝光時間，最大允許功率等。 雖然其參數(shù)很多，特別要注意以下幾項參數(shù)[1]。 3.1 最大管電壓 是指加于X 射線球管兩極之間的最高電壓值，單位為千伏（kV）。此值由X 射線球管長、形狀、絕緣介質(zhì)的種類以及管套的形式等決定。若超過最大管電壓值，將導致管壁放電或擊穿。 3.2 最大管電流 是指某一管電壓和曝光時間內(nèi)所允許的最大電流平均值，單位為毫安（mA）。在調(diào)整管電流時不得超過額定值，否則將導致焦點面過熱而損壞或縮短燈絲的壽命。 3.3 最長曝光時間 是指在某一管電壓和管電流條件下所允許的最長曝光時間，單位為秒（s）。使用中若超過此值，熱量的積累將使焦點面過熱而損壞。 4 、X 射線球管的故障分析與原因 根據(jù)X 射線球管的結(jié)構(gòu)與原理， 結(jié)合本人的工作經(jīng)驗，對常見的幾種故障分述如下。 4.1 燈絲斷 4.1.1 現(xiàn)象 燈絲加電壓后不亮。加高壓后無X 射線產(chǎn)生；測量燈絲變壓器，電壓很高，但電流很小，幾乎為零；用萬用表測量燈絲電阻為∝；其管壁上覆蓋一層蒸發(fā)的鎢膜而黑化。 4.1.2 原因 （1）X 射線球管受到劇烈震動后使燈絲斷開； （2）X 射線球管大量進氣，燈絲表面被氧化，通電后立即燒斷； （3）X 射線球管使用年久燈絲蒸發(fā)而變細，X 射線發(fā)射量減少，為使其發(fā)射量不變，必須提高燈絲電壓，因而燒斷燈絲； （4）當燈絲變壓器一側(cè)短路電壓升高而燒斷燈絲； （5）燈絲引線焊接不良或接觸不好。 4.2 陽極焦點耙面損壞 4.2.1 現(xiàn)象 在透視或攝影時， 因焦點面出現(xiàn)不平或因玻璃壁上附著大量焦點融化后飛濺的金屬粉末，使X 射線散射或?qū) 射線增大吸收，而使影像清晰度降低。此時當燈絲加熱時，其燈絲的亮度較往常變暗。由于陽極金屬的蒸發(fā)管壁上可見到被鍍上的一種灰白暗亮的金屬層。 4.2.2 原因 主要是使用過量，曝光間隙的冷卻時間不夠，致使焦點面熱量逐漸積累而超過最高限度，使焦點面熔化或部分蒸發(fā)。 4.3 真空度降低 此故障常通常稱為漏氣或進氣。 4.3.1 現(xiàn)象 （1）輕微的真空度降低時，加高壓后管內(nèi)有輕微的淡藍輝光，透視清晰度降低，攝影效果不好，穿透力不足，加管電壓時影像清晰度反而下降； （2）嚴重的真空度下降時，加高壓后管內(nèi)有明顯的淡綠淡黃或藍紫色輝光， 毫安表指示異常； （3）完全進氣而引起管內(nèi)真空度破壞， 加高壓后兩電極間有明顯的擊穿放電現(xiàn)象。 4.3.2 原因 引起X 射線球管真空度降低的主要原因有： （1）生產(chǎn)X 射線球管抽真空時有殘留氣體； （2）由于超負荷使用或散熱不好導致旋轉(zhuǎn)陽極過熱，使陽極銅柱與玻璃焊縫處脹裂而進氣； （3）運輸或使用中劇烈震動，玻璃管破裂； （4）使用環(huán)境惡劣，忽冷忽熱，造成關閉裂縫進氣而真空度降低等。 4.4 球管內(nèi)有熒光 4.4.1 現(xiàn)象 當加高壓后，球管內(nèi)有藍色或紫藍色的熒光出現(xiàn)。 4.4.2 原因 原因是一部分低能量的散射電子， 沖擊玻璃壁后產(chǎn)生波長較長的熒光射線。當管電流越大時，熒光越顯著；但是，如果增加管電壓時熒光強度減弱， 這是因為散射電子能量加大透過玻璃壁而射出管外，管電壓增至一定值后，熒光則消失，這是玻殼材料引起的，不影響X 射線球管的使用。但這種情況要注意與真空度下降區(qū)別開來。 4.5 旋轉(zhuǎn)陽極不轉(zhuǎn)動 4.5.1 現(xiàn)象 這有2 種情況：一是啟動旋轉(zhuǎn)陽極時沒有任何反應；二是啟動旋轉(zhuǎn)陽極有異常聲響，但不轉(zhuǎn)動。 4.5.2 原因 此種現(xiàn)象除了旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路故障外， 可能是管內(nèi)陽極轉(zhuǎn)子軸心變形、轉(zhuǎn)子摩擦力增加或使用時間過長、陽極軸承磨損嚴重所致[1]。 [參考文獻] [1] 黃雨三，劉生，谷加力，等. 醫(yī)療機械設備安裝工程質(zhì)量驗收規(guī)范 與故障診斷及維護維修實務全書（上冊）[M]. 北京：金版電子出 版公司， 2003： 237-246. [2] 安金月，杜偉業(yè)，韓越，等. 醫(yī)療器械科主任手冊（下冊）[M]. 北 京：中國物資出版社，1998：1 025-1 155. 作者簡介：張振光（1954-），男，江蘇無錫人，研究員級高級工程師，主要從事醫(yī)療設備設計、維修、管理方面的研究工作。 作者單位：214023 江蘇無錫無錫市人民醫(yī)院（張振光） 《醫(yī)療衛(wèi)生裝備》 |
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