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第4节X 线成像设备的结构与原理一、X 线的产生装置根据X 线的产生原理，人们研制出了一整套将电能转变为X 线能的装置，该装置是X 线机中最重要 的组成部分。
它能根据不同需要产生量和质可以随意控制的X 线束。
X 线机的结构和形式，随着科学技术的发展和使用要求的不同而有很大差别，但其产生X 线的原理 都是一样的。
X 线机的基本结构如图2-1所示.图2-1 X 线机基本结构框现将各部分原理和作用分述如下。
1. X 线球管X 线球管可谓X 线机的心脏，它是产生X 线的关键部件。
是一个高真空器件，产生X 线的实质是能量转换， 根据产生X 线的条件，高速电子所携带的能量，在遭到急剧阻挡后，大部分转变为热能，很小的一部分能 量转变为X 线，X 线球管是一个转换效率极低的能量转换元件，在此过程中大约有99%左右的能量被转 换成热能而被浪费掉，不仅如此，人们为了解决这大量的热带来的问题又投入了较大的精力去研究如何散 热，尽管如此，X 线的作用和影响仍然是非常重要的。
X 线球管从结构上分为固定阳极和旋转阳极2种。
⑴固定阳极X 线球管 固定阳极X 线球管的阳极固定不动，电子由热阴极发射，具有X 线量和质 可以任意调节的特点。
因其功率小、焦点较大，已满足不了飞速发展的X 线影像技术的要求，目前仅用于 小型和部分中型X 线机中。
①构造与作用 固定阳极X 线球管的结构主要由阳极、阴极和玻璃壁3部分组成，如图2-2所示。
高压电缆 高压发生器图2-2固定阳极X线球管的结构阳极由靶面、铜体、阳极罩、阳极柱4部分组成。
阳极的作用是产生X线，散热，吸收二次电子和散射线。
靶面受电子轰击，而电子动能的约99%转换为热能，只有1%左右转换为X线，故靶面材料多选用高熔点且X线发射率较高的金属鸨制成（熔点为3370℃,原子序数Z=7 4）。
由于鸨的导热率小，故一般通过真空熔焊的方法把鸨靶焊接在无氧铜体上，以便具有良好的散热能力。
阳极罩在靶外面，也由无氧铜制成，其作用是吸收二次电子和散射线。
X射线机原理及构造X射线机是一种能够产生和发射X射线的设备。
它利用了X射线的特性，能够穿透物体并在感光介质上产生可见的影像。
在医疗诊断、工业检测和科学研究等领域都有广泛的应用。
X射线机的基本原理是利用电子在高速运动过程中释放出的能量转化为X射线。
构造上，它通常包括电源、电子发射系统、高压发生器、X射线管和辅助设备等几部分。
电子发射系统是X射线机的核心部分。
它由一个阴极和一个阳极组成，这两个部分之间加有一定电压差。
当电压足够高时，阴极上的电子会被加速并越过阳极，形成一束高能电子。
这些电子进入X射线管后与阳极材料（通常为钨）相互作用，使得部分电子能量转化为X射线。
高压发生器是提供电子发射所需电压的装置。
它通常由变压器和整流装置组成，可以将低电压转换为高电压，以满足电子发射系统的需求。
高压发生器还可调节电压和电流的大小，以控制X射线的质量和强度。
X射线管是X射线机中的关键部件。
它由一个金属外壳、阴极和阳极组成。
当高能电子撞击到阳极上时，会产生两种类型的辐射：热辐射和特征辐射。
热辐射是由于电子与阳极材料碰撞而升高温度导致的空间辐射，其频谱连续且范围很宽。
而特征辐射则是由于电子与阳极原子相互作用而发射出的能量固定的X射线。
通过选择不同的阳极材料和电流、电压的大小，可以控制X射线的能量范围和光强。
辅助设备包括X射线束过滤器、X射线接收器等。
X射线束过滤器用于过滤掉低能量的X射线，以减少对人体的伤害。
X射线接收器通常采用感光胶片或数码探测器，用于记录并产生可见的X射线影像。
总结起来，X射线机利用电子的高速运动产生高能电子，并将其能量转化为X射线。
通过控制电压、电流和阳极材料的选择，可以调节X射线的强度和质量。
X射线机的构造主要包括电子发射系统、高压发生器、X 射线管和辅助设备等。
它在医学、工业和科学研究领域都有广泛应用，帮助人们进行诊断、检测和研究工作。
医用X线机的原理及日常维护医用X线机是医疗机构常用的一种诊断设备，它使用X射线来产生影像，以检查人体骨骼和内部组织的情况。
下面将介绍医用X线机的工作原理以及日常维护。
医用X线机的工作原理是利用高压电源提供高电压来产生X射线。
1. 射线发生器：医用X线机的射线发生器由高频发生器和高压发生器组成。
高频发生器将交流电转换成高频交流电，以提供较高的电压和电流。
高压发生器将高频交流电转换为高电压直流电，以提供产生X射线所需的电压。
2. 高压部分：高压部分由高压发生器、整流器和滤波器组成。
高压发生器将高频交流电转换为数十千伏甚至百千伏的高电压直流电，然后经过整流器和滤波器处理，使电压稳定并减少噪音。
3. 阳极部分：高电压通过线圈作用在X射线管的阳极上，使阳极产生高速电子流，与X射线管的阴极相碰撞产生X射线。
4. 操作控制部分：医用X线机的操作控制部分包括控制面板和操作软件，医生通过控制面板来调节X射线的功率、时间和位置等。
5. 探测器：探测器用于接收和转换经过人体组织的X射线，通过数字化处理后，形成图像。
1. 定期检查：定期请专业人员对X射线机进行检查和维修，确保设备的各项功能正常，电源线和连接线无损坏。
2. 清洁和消毒：定期对医用X线机进行清洁和消毒。
清洁时应使用柔软的干布，避免使用带有腐蚀性物质的清洁剂。
可以使用消毒酒精或其他医用消毒剂进行消毒。
3. 散热检查：定期清理医用X线机周围的散热器，确保散热器的通风良好，避免设备过热。
4. 定期更换零部件：医用X线机的零部件会随着时间的推移而磨损或老化，如阴极、阳极和滤波器等，需要定期更换。
5. 电源检查：定期对医用X线机的电源进行检查，确保电压和电流稳定，避免电源问题对设备产生损害。
6. 保持通风：医用X线机在工作时会产生一定的热量，应保持设备周围的通风良好，防止设备过热。
7. 定期校验：定期请专业人员对医用X线机进行校验，确保设备的性能和精度符合相关标准和要求。
高频x线机的工作原理
高频X线机的工作原理主要有三步：发射X射线、透射X射线、接收X射线。
1. 发射X射线：高频X线机通过高压电源提供高电压，将电子加速至高能量，并撞击到固定金属靶上，产生X射线。
靶材通常选用钨，在撞击过程中，电子会被靶材原子的外层电子挤出，形成离子型气体，挤出的电子会迅速落回到原子核，放出能量的同时发出X射线。
2. 透射X射线：发射出的X射线经过滤波器（通常为铝或铜），减少对人体的伤害，并获得所需能量的X射线。
滤波器的作用是吸收能量较低的软X射线，提高能量较高的硬X射线的比例。
这样，只有能够透过物体的硬X射线才能穿透到需要检测的目标物体。
3. 接收X射线：透过物体的X射线被探测器接收。
探测器通常是由荧光屏、光电二极管或硅固态探测器组成。
荧光屏可以将X射线能量转化为可见光，光电二极管可以将光转化为电信号，而硅固态探测器则可以直接将X射线转化为电信号。
接收到的电信号会被转化成图像，在显示屏上显示出被检测物体的内部结构。
高频X线机通过以上工作原理，可以对物体进行无损检测或成像。
X射线机原理及构造一、X射线的发现1895年德国物理学家伦琴(W．C．RÖntgen)在研究阴极射线管中气体放电现象时，用一只嵌有两个金属电极(一个叫做阳极，一个叫做阴极)的密封玻璃管，在电极两端加上几万伏的高压电，用抽气机从玻璃管内抽出空气。
为了遮住高压放电时的光线(一种弧光)外泄，在玻璃管外面套上一层黑色纸板。
他在暗室中进行这项实验时，偶然发现距离玻璃管两米远的地方，一块用铂氰化钡溶液浸洗过的纸板发出明亮的荧光。
再进一步试验，用纸板、木板、衣服及厚约两千页的书，都遮挡不住这种荧光。
更令人惊奇的是，当用手去拿这块发荧光的纸板时，竞在纸板上看到了手骨的影像。
当时伦琴认定：这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线。
因无法解释它的原理，不明它的性质，故借用了数学中代表未知数的“X”作为代号，称为“X”射线(或称X射线或简称X线)。
这就是X射线的发现与名称的由来。
此名一直延用至今。
后人为纪念伦琴的这一伟大发现，又把它命名为伦琴射线。
X射线的发现在人类历史上具有极其重要的意义，它为自然科学和医学开辟了一条崭新的道路，为此1901年伦琴荣获物理学第一个诺贝尔奖金。
科学总是在不断发展的，经伦琴及各国科学家的反复实践和研究，逐渐揭示了X 射线的本质，证实它是一种波长极短，能量很大的电磁波。
它的波长比可见光的波长更短(约在0．001～100nm，医学上应用的X射线波长约在0．001。
～0．1nm 之间)，它的光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。
因此，X射线除具有可见光的一般性质外，还具有自身的特性。
二、X射线的性质(一)物理效应1．穿透作用穿透作用是指X射线通过物质时不被吸收的能力。
X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。
可见光因其波长较长，光子其有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，咽其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。
X光机的原理及构造X光机是一种利用X射线通过物体获得其内部结构信息的仪器。
它主要由射线源、物体承载平台、X射线探测器以及显像系统组成。
下面将详细介绍X光机的原理和构造。
1.原理X光机利用X射线的穿透性质，通过物体的吸收和散射来获得其内部结构信息。
当X射线穿过物体时，其中的一部分射线会被物体吸收，另一部分则会通过物体并形成X射线影像。
吸收和散射的程度与物体的密度、厚度以及材料有关。
根据这些信息，可以得到物体内部的结构信息。
2.构造（1）射线源：射线源是X光机的核心部分，它产生并发射X射线。
常用的射线源包括X射线管和放射性同位素。
X射线管是一种通过高压电源将电子加速到高能级，进而撞击金属靶产生X射线的设备。
放射性同位素则是一种利用放射性衰变产生X射线的方法。
（2）物体承载平台：物体承载平台是放置待检测物体的部分，它通常由X光透明的材料制成，如透明塑料或陶瓷。
物体承载平台可以在垂直或水平方向上移动以调整物体与射线源之间的距离。
在实际应用中，物体承载平台还可以具备旋转或倾斜的功能，以便获得更多角度的X射线影像。
（3）X射线探测器：X射线探测器用于接收和测量通过物体后的X射线。
常用的X射线探测器包括闪烁探测器、电离室探测器和固态探测器。
闪烁探测器通过测量X射线所致荧光的强度来获取X射线影像。
电离室探测器则通过测量通过物体的X射线所产生的电离电荷来获得相应的信号。
固态探测器则利用半导体材料的特性，将X射线转化为电荷信号，再通过电子电路进行放大和处理。
（4）显像系统：显像系统用于将X射线探测器接收到的信号转换为可视的影像。
这通常通过一系列电子器件和图像处理算法来实现。
其中，常用的方法包括透射式、反射式和荧光屏式。
透射式显像系统通过透明的薄膜来将X射线影像投射到观察者的眼睛或显示屏上。
反射式显像系统则将X射线影像通过光反射，从而使显像系统更加紧凑。
荧光屏式则是将X 射线影像投射到荧光屏上，并通过摄像机或光电传感器进行捕获和处理。
