X光機原理

導讀：相信絕大多數同學都有在醫(yī)院拍過X光片的經歷，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線機的結構和形式，隨著科學技術的發(fā)展和使用要求的不同而有很大差別，但其產生X線的原理都是一樣的。下面就讓我們來認識一下X光機的基本結構和原理。。。

1. X光機原理—簡介

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

　　X光機是產生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極靶兩端，提供一個高壓電場使燈絲上活躍的電子加速流向陽極靶，形成一個高速的電子流，轟擊陽極靶面后，99%轉化為熱量，1%由于康普頓效應產生X射線。X光機廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生、科學教育、工業(yè)各個領域，如X光機可用于醫(yī)院協(xié)助醫(yī)生診斷疾病，用于工業(yè)的無損探傷，火車站和機場的安全檢查等等。

2. X光機原理—結構

　　1) 電源電路：x線機的總電源。外電源經電源開關，熔斷器后，使自耦變壓器得電。

　　2) X線球管：X線球管可謂X線機的心臟，它是產生X線的關鍵部件。是一個高真空器件，產生X線的實質是能量轉換，根據產生X線的條件，高速電子所攜帶的能量，在遭到急劇阻擋后，大部分轉變?yōu)闊崮埽苄〉囊徊糠帜芰哭D變?yōu)閄線，X線球管是一個轉換效率極低的能量轉換元件，在此過程中大約有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這大量的熱帶來的問題又投入了較大的精力去研究如何散熱，盡管如此，X線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線機主機系統(tǒng)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，再經整流后輸出，為X線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線機中，高壓發(fā)生器和X線管是分離部件，兩者之間通過2根特制的導線連接在一起，這種輸送高壓的導線稱為高壓絕緣電纜。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：主要是電動診視床電路，x線管支持裝置電路，點片定位電路。

3. X光機原理—工作原理

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

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

　　概括起來，產生X線必須具備3個條件：

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

　　2) 要有一個能經受高速電子撞擊而產生X線的靶，即陽極。

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

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