X光機原理

導讀：相信絕大多數同學(xué)都有在醫院拍過(guò)X光片的經(jīng)歷，不管是CR、DR、CT還是乳腺機、數字胃腸、血管造影(DSA)等，其核心結構仍然是X光機。X光機的應用已有數十年歷史，X線(xiàn)機的結構和形式，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和使用要求的不同而有很大差別，但其產(chǎn)生X線(xiàn)的原理都是一樣的。下面就讓我們來(lái)認識一下X光機的基本結構和原理。。。

1. X光機原理—簡(jiǎn)介

　　X-ray是由倫琴教授在1895年所發(fā)現，這種由真空管發(fā)出能穿透物體的輻射線(xiàn)，在電磁光譜上能量較可見(jiàn)光強、波長(cháng)較短、頻率較高。根據X線(xiàn)的產(chǎn)生原理，人們研制出了一整套將電能轉變?yōu)閄線(xiàn)能的裝置，該裝置是X線(xiàn)機中最重要的組成部分，能根據不同需要產(chǎn)生量和質(zhì)可隨意控制的X線(xiàn)束。

　　X光機是產(chǎn)生X光的設備，其主要由X光球管和X光機電源以及控制電路等組成，高壓電源的高壓輸出端分別夾在陰極燈絲和陽(yáng)極靶兩端，提供一個(gè)高壓電場(chǎng)使燈絲上活躍的電子加速流向陽(yáng)極靶，形成一個(gè)高速的電子流，轟擊陽(yáng)極靶面后，99%轉化為熱量，1%由于康普頓效應產(chǎn)生X射線(xiàn)。X光機廣泛應用于醫療衛生、科學(xué)教育、工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，如X光機可用于醫院協(xié)助醫生診斷疾病，用于工業(yè)的無(wú)損探傷，火車(chē)站和機場(chǎng)的安全檢查等等。

2. X光機原理—結構

　　1) 電源電路：x線(xiàn)機的總電源。外電源經(jīng)電源開(kāi)關(guān)，熔斷器后，使自耦變壓器得電。

　　2) X線(xiàn)球管：X線(xiàn)球管可謂X線(xiàn)機的心臟，它是產(chǎn)生X線(xiàn)的關(guān)鍵部件。是一個(gè)高真空器件，產(chǎn)生X線(xiàn)的實(shí)質(zhì)是能量轉換，根據產(chǎn)生X線(xiàn)的條件，高速電子所攜帶的能量，在遭到急劇阻擋后，大部分轉變?yōu)闊崮?，很小的一部分能量轉變?yōu)閄線(xiàn)，X線(xiàn)球管是一個(gè)轉換效率極低的能量轉換元件，在此過(guò)程中大約有99%左右的能量被轉換成熱能而被浪費掉，不僅如此，人們?yōu)榱私鉀Q這大量的熱帶來(lái)的問(wèn)題又投入了較大的精力去研究如何散熱，盡管如此，X線(xiàn)的作用和影響仍然是非常重要的。

　　3) 高壓發(fā)生器：高壓發(fā)生器是X線(xiàn)機主機系統的重要組成部分。它的作用，一是將由自耦變壓器輸入的初級交流低電壓升高數百倍，再經(jīng)整流后輸出，為X線(xiàn)管兩極提供直流高壓;二是將初級電路輸入的交流電壓降壓后輸出，為X線(xiàn)管燈絲提供加熱電流;三是完成管電壓、燈絲加熱電流在不同負載間的切換。

　　4) 高壓絕緣電纜：在中、大型X線(xiàn)機中，高壓發(fā)生器和X線(xiàn)管是分離部件，兩者之間通過(guò)2根特制的導線(xiàn)連接在一起，這種輸送高壓的導線(xiàn)稱(chēng)為高壓絕緣電纜。高壓電纜構造上要求除具有一定的耐壓性能外，還要盡可能減少截面積，使其輕便和柔軟。

　　5) 控制臺：x線(xiàn)機基本電路中，結構最復雜，各機型差異最大的。

　　6) 機械裝置及輔助設備：主要是電動(dòng)診視床電路，x線(xiàn)管支持裝置電路，點(diǎn)片定位電路。

3. X光機原理—工作原理

　　利用X線(xiàn)具有穿透性、熒光性和攝影效應的特性，使人體在介質(zhì)上形成影像，由于人體組織有密度和厚度的差別，當X線(xiàn)穿透人體不同組織時(shí)，X線(xiàn)被吸收的程度不同，所以到達介質(zhì)上的X線(xiàn)的量就有差異，形成黑白對比不同的影像。

　　高速運動(dòng)的電子與物體碰撞時(shí)，發(fā)生能量轉換，電子的運動(dòng)受阻失去動(dòng)能，其中99%的能量轉換為熱量，而1%的能量轉換為X射線(xiàn)。

　　概括起來(lái)，產(chǎn)生X線(xiàn)必須具備3個(gè)條件：

　　1) 要有一個(gè)電子源。能根據需要，隨時(shí)提供足夠數量的電子，這些電子在電場(chǎng)作用下奔向陽(yáng)極，便形成管電流。這個(gè)電子源在陰極端。

　　2) 要有一個(gè)能經(jīng)受高速電子撞擊而產(chǎn)生X線(xiàn)的靶，即陽(yáng)極。

　　3) 高速電子流。為獲得高速電子流需具備2個(gè)條件，其一是有一個(gè)由高電壓產(chǎn)生的強電場(chǎng)，使電子從中獲得高速運動(dòng)的能量;其二是有一真空度較高的空間，以使電子在運動(dòng)中不受氣體分子的阻擋和電離放電而降低能量，同時(shí)，也能保護燈絲不致因氧化而被燒毀。

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