医学影像设备学课件.ppt
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- 医学影像 设备 课件
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1、医学影像设备学医学影像设备学岳岳 若若 蒙蒙 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置第一节第一节 X线管装置线管装置 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置v固定阳极固定阳极X线管线管vX线管的焦点线管的焦点v旋转阳极旋转阳极X线管线管vX线管的规格与特性线管的规格与特性vX线管管套线管管套v特殊特殊X线管线管教学内容教学内容 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置v掌握固定阳极和旋转阳极掌握固定阳极和旋转阳极X线管的结构线管的结构及各部分的作用。及各部分的作用。v熟悉熟悉X线管的规格和特性。线管的规格和特
2、性。v了解特殊了解特殊X线管的特点和用途。线管的特点和用途。教学目标教学目标 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置诊断用诊断用X线机线机X线发生装置线发生装置外围装置外围装置X线管装置线管装置高压发生装置高压发生装置控制装置控制装置机械辅助装置机械辅助装置影像装置影像装置记录装置记录装置 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置产生条件:产生条件:阴极灯丝加热且能发射电子;阴极灯丝加热且能发射电子;X线管两极加上高压。线管两极加上高压。管电压:管电压:阴极和阳极之间的直流电压。阴极和阳极之间的直流电压。管电压使电子具有较大的动能。管电压使电子具有较大的动能。管电流:管电流:阴极发射的电子在
3、电场作用下高速流向阴极发射的电子在电场作用下高速流向 阳极形成电流。阳极形成电流。管电流越大,产生的光子就越多。管电流越大,产生的光子就越多。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置一、固定阳极一、固定阳极X线管线管 固定阳极固定阳极X线管是线管是X线管中最简单的一种,线管中最简单的一种,主要由阳极、阴极和玻璃管壳三部分组成。主要由阳极、阴极和玻璃管壳三部分组成。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置作用:作用:接受高速电子流撞击而产生接受高速电子流撞击而产生X线;线;将阳极热量辐射或传导出管外;将阳极热量辐射或传导出管外;吸收二次电子和散乱射线。吸收二次电子和散乱射线。(一)阳极(一)阳极
4、结构:结构:阳极头、阳极柄和阳极罩。阳极头、阳极柄和阳极罩。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 1、阳极头:、阳极头:靶面和阳极体组成。靶面和阳极体组成。靶面:承受高速运动的电子流轰击,产生靶面:承受高速运动的电子流轰击,产生X线。线。靶面材料一般都选用钨(靶面材料一般都选用钨(Z=74),钨的特点),钨的特点::熔点高(熔点高(3370),蒸发率低,原子序数大,又有),蒸发率低,原子序数大,又有一定的机械强度。钨的缺点:导热率小,受电子轰一定的机械强度。钨的缺点:导热率小,受电子轰击后产生的热量不能很快地传导出去,焊接到导热击后产生的热量不能很快地传导出去,焊接到导热率较大的无氧铜制成
5、的阳极体上。率较大的无氧铜制成的阳极体上。2、阳极柄:、阳极柄:普通铜普通铜(紫铜紫铜)制成,引出管外至高制成,引出管外至高压绝缘油中,将阳极头热量传导出去。压绝缘油中,将阳极头热量传导出去。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 2、阳极帽、阳极帽:吸收二次电子和散乱射线吸收二次电子和散乱射线。(1)结构:)结构:两个窗口,头部圆口面对阴极,是两个窗口,头部圆口面对阴极,是高速运动的电子流轰击靶面的通道;侧下部圆口向高速运动的电子流轰击靶面的通道;侧下部圆口向外,是外,是X线的辐射通道。线的辐射通道。窗口窗口1窗口窗口2 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 二次电子:二次电子:高速运
6、动的电子流轰击靶面时,会有少高速运动的电子流轰击靶面时,会有少量的电子从靶面反射和释放出来,这部分电子称为二次电量的电子从靶面反射和释放出来,这部分电子称为二次电子子。危害:危害:其能量较大(约为原来的其能量较大(约为原来的99%),轰击到玻璃壳内),轰击到玻璃壳内壁上,将使玻璃壳温度升高而释放气体,降低管内真空度壁上,将使玻璃壳温度升高而释放气体,降低管内真空度或使玻璃壳击穿;或使玻璃壳击穿;二次电子再次被阳极吸引轰击到靶面上时,由于没二次电子再次被阳极吸引轰击到靶面上时,由于没有经过聚焦,将辐射出非焦点散射有经过聚焦,将辐射出非焦点散射X线,使线,使X线影像质量降线影像质量降低;低;二次电
7、子还会附着在玻璃壁上,造成整个管壁电位二次电子还会附着在玻璃壁上,造成整个管壁电位分布极不均匀,产生纵向应力,易致玻璃壁损坏。分布极不均匀,产生纵向应力,易致玻璃壁损坏。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置作用:作用:发射电子并使电子束聚焦,使撞击在靶面发射电子并使电子束聚焦,使撞击在靶面上的电子束具有一定的形状和大小。上的电子束具有一定的形状和大小。(二)阴极(二)阴极结构:结构:灯丝、聚焦槽、阴极套和玻璃芯柱灯丝、聚焦槽、阴极套和玻璃芯柱。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 1、灯丝:、灯丝:发射电子,钨,螺旋管状,分为单焦发射电子,钨,螺旋管状,分为单焦点和双焦点点和双焦点(大
8、、小焦点大、小焦点)。灯丝电压越高,灯丝灯丝电压越高,灯丝温度越高,发射电子温度越高,发射电子数量就越大,调节灯数量就越大,调节灯丝加热电压即可实现丝加热电压即可实现管电流的调节。为了管电流的调节。为了延长灯丝寿命,灯丝延长灯丝寿命,灯丝加热方式通常采用加热方式通常采用预预热增温式热增温式。小焦点小焦点大焦点大焦点 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 2、聚焦槽:、聚焦槽:又名阴极头、聚焦罩、集射罩,对又名阴极头、聚焦罩、集射罩,对阴极灯丝发射的电子进行聚焦。阴极灯丝发射的电子进行聚焦。形成主焦点的电子轨迹形成主焦点的电子轨迹 形成副焦点的电子轨迹形成副焦点的电子轨迹 第二章第二章 X线
9、机基本装置线机基本装置 又称又称管壳,固定和支撑阳、阴两极,保持高真管壳,固定和支撑阳、阴两极,保持高真空。由熔点高、绝缘强度大、膨胀系数小的钼组硬空。由熔点高、绝缘强度大、膨胀系数小的钼组硬质玻璃制成。质玻璃制成。(三)玻璃壳(三)玻璃壳 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置二、二、X线管的焦点线管的焦点 1、实际焦点:、实际焦点:阴极电子在阳极靶面上的实阴极电子在阳极靶面上的实际轰击面积。际轰击面积。实际焦点的形状由实际焦点的形状由灯丝的形状决定,通灯丝的形状决定,通常为长方形;大小取常为长方形;大小取决于聚焦槽的形状、决于聚焦槽的形状、宽度及灯丝位于槽中宽度及灯丝位于槽中的深度。实际
10、焦点越的深度。实际焦点越大,大,X线管的瞬时负载线管的瞬时负载功率越大。功率越大。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 2、有效焦点:、有效焦点:实际焦点在实际焦点在X线各个投照方线各个投照方向上的投影。实际焦点在垂直于向上的投影。实际焦点在垂直于X线管长轴方线管长轴方向的投影称为向的投影称为X线管的标称有效焦点。线管的标称有效焦点。有效焦点有效焦点=实际焦点实际焦点sin 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 IEC规定,有效焦点的标称值为一无量规定,有效焦点的标称值为一无量纲的数值,其值是有效焦点或实际焦点的宽纲的数值,其值是有效焦点或实际焦点的宽度。如度。如1.0,1.2,但目前
11、,有效焦点的标注,但目前,有效焦点的标注方法仍用习惯标注法,如:方法仍用习惯标注法,如:2.0mm2.0mm、1.0mm1.0mm或或0.3mm0.3mm等。等。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 3、焦点的方位性:焦点的方位性:投影方位愈靠近阳极,投影方位愈靠近阳极,有效焦点尺寸愈小;愈靠近阴极,有效焦点尺有效焦点尺寸愈小;愈靠近阴极,有效焦点尺寸愈大。寸愈大。实际摄影中,实际摄影中,应注意保持实际应注意保持实际焦点中心、焦点中心、X线线输出中心、投影输出中心、投影中心三点一线,中心三点一线,即:即:X线中心线线中心线对准摄影部位中对准摄影部位中心。心。第二章第二章 X线机基本装置线机
12、基本装置 4、焦点增涨:焦点增涨:管电流增大时,由于电子数管电流增大时,由于电子数量增多,电子之间斥力增大,使焦点尺寸出现量增多,电子之间斥力增大,使焦点尺寸出现增大的现象。增大的现象。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 综上所述,有效焦点的大小与实际焦点、投综上所述,有效焦点的大小与实际焦点、投照方位、管电流和管电压的大小有关。有效焦点照方位、管电流和管电压的大小有关。有效焦点越小成像质量越高。越小成像质量越高。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 有效焦点越小,影像清晰度越高。有效焦点越小,影像清晰度越高。有效焦点为点光源时,图像边界分明,有效焦点为点光源时,图像边界分明,几何模
13、糊小,影像清晰度高;有效焦点越大,几何模糊小,影像清晰度高;有效焦点越大,图像边界上的半影越大,几何模糊越大,影像图像边界上的半影越大,几何模糊越大,影像清晰度降低。减小有效焦点,势必减小实际焦清晰度降低。减小有效焦点,势必减小实际焦点,点,X线管的功率随之减小,曝光时间增加,线管的功率随之减小,曝光时间增加,将会引起运动模糊。由此可见,减小焦点面积将会引起运动模糊。由此可见,减小焦点面积以减小几何模糊、改善影像清晰度与增大以减小几何模糊、改善影像清晰度与增大X线线管功率以缩短曝光时间、减小运动模糊相矛盾。管功率以缩短曝光时间、减小运动模糊相矛盾。固定阳极固定阳极X线管常采用双焦点的办法来折线
14、管常采用双焦点的办法来折中几何模糊和运动模糊之间的矛盾,另一有效中几何模糊和运动模糊之间的矛盾,另一有效方法是采用旋转阳极方法是采用旋转阳极X线管。线管。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置三、旋转阳极三、旋转阳极X线管线管焦点与功率的关系:实际焦点越大,瞬时负载功率越大焦点与功率的关系:实际焦点越大,瞬时负载功率越大焦点与成像质量的关系:有效焦点越小,成像越清楚焦点与成像质量的关系:有效焦点越小,成像越清楚结构:结构:阳极、阴极、玻璃管壳阳极、阴极、玻璃管壳 第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 旋转阳极旋转阳极X线管由于阳极是一个可以高速旋转的线管由于阳极是一个可以高速旋转的圆盘圆
15、盘(实际焦点很大,有效焦点可以很小),所以具实际焦点很大,有效焦点可以很小),所以具有瞬时功率大、焦点小的优点。有瞬时功率大、焦点小的优点。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置 旋转阳极旋转阳极X线管的阳极主要由靶面、转子、线管的阳极主要由靶面、转子、转轴、轴承套座、玻璃圈等组成。转轴、轴承套座、玻璃圈等组成。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置1、靶盘与靶面:、靶盘与靶面:靶盘单凸状圆盘,中心固定在转轴上,转轴靶盘单凸状圆盘,中心固定在转轴上,转轴一端与转子相连,要求有良好运动平衡性;靶面一端与转子相连,要求有良好运动平衡性;靶面倾角倾角6。15。之间,铼钨合金做靶面,钼或石墨做之间
16、,铼钨合金做靶面,钼或石墨做靶基。热辐射式散热。靶基。热辐射式散热。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置2、转子:、转子:无氧铜制成,为提高热辐射能力,表面黑化。无氧铜制成,为提高热辐射能力,表面黑化。阳极转速低速时阳极转速低速时2700r/min(50Hz),高速时,高速时8500r/min(150Hz)。阳极转速越高,。阳极转速越高,X线管功率越大,但是,提高转速线管功率越大,但是,提高转速需考虑转子的运动平衡、轴承的承能力。需考虑转子的运动平衡、轴承的承能力。旋转阳极旋转阳极X线管工作时,必须在转速达到预定值时(启线管工作时,必须在转速达到预定值时(启动时间约动时间约0.81.2s)
17、,才能加管电压产生),才能加管电压产生X线,否则会造成靶线,否则会造成靶面溶化损坏。因此,都设有旋转阳极启动延时保护电路。曝面溶化损坏。因此,都设有旋转阳极启动延时保护电路。曝光结束后,为防磨损和共振,需制动装置快速停转。光结束后,为防磨损和共振,需制动装置快速停转。3、轴承及其润滑、轴承及其润滑 由耐热合金钢制成,润滑剂多采用二硫化钼、银、铅等由耐热合金钢制成,润滑剂多采用二硫化钼、银、铅等固体材料。固体材料。第二章第二章 X线机基本装置线机基本装置四、四、X线管的规格与特性线管的规格与特性(一)构造参数:(一)构造参数:由由X线管的结构所决定的非电性能方面的参线管的结构所决定的非电性能方面
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