[科普中國(guó)]-X射線機(jī)

發(fā)明

1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴(W．C．R?ntgen)在研究陰極射線管中氣體放電現(xiàn)象時(shí)，用一只嵌有兩個(gè)金屬電極(一個(gè)叫做陽(yáng)極，一個(gè)叫做陰極)的密封玻璃管，在電極兩端加上幾萬(wàn)伏的高壓電，用抽氣機(jī)從玻璃管內(nèi)抽出空氣。為了遮住高壓放電時(shí)的光線(一種弧光)外泄，在玻璃管外面套上一層黑色紙板。他在暗室中進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)距離玻璃管兩米遠(yuǎn)的地方，一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過(guò)的紙板發(fā)出明亮的熒光。再進(jìn)一步試驗(yàn)，用紙板、木板、衣服及厚約兩千頁(yè)的書(shū)，都遮擋不住這種熒光。更令人驚奇的是，當(dāng)用手去拿這塊發(fā)熒光的紙板時(shí)，競(jìng)在紙板上看到了手骨的影像。當(dāng)時(shí)倫琴認(rèn)定：這是一種人眼看不見(jiàn)、但能穿透物體的射線。因無(wú)法解釋它的原理，不明它的性質(zhì)，故借用了數(shù)學(xué)中代表未知數(shù)的“X”作為代號(hào)，稱為“X”射線(或稱X射線或簡(jiǎn)稱X線)。這就是X射線的發(fā)現(xiàn)與名稱的由來(lái)。

組成部件X射線管X射線產(chǎn)生需要三個(gè)條件：（1）電子源；（2）高速電子流；（3）靶。X射線管就是據(jù)此設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)生X射線的核心器件。X射線管主要由陰極、陽(yáng)極和玻璃殼三部分組成，陽(yáng)極和陰極封裝在高真空度的玻璃殼內(nèi)。陰極（鎢絲）在高溫下可發(fā)射足夠數(shù)量的電子，這些電子在陰陽(yáng)兩極高壓作用下被加速成為高速電子流。當(dāng)高速電子撞擊鎢靶時(shí)，電子動(dòng)能轉(zhuǎn)換為兩部分能量：其中不到1%能量轉(zhuǎn)換為X射線能量；而99%以上能量轉(zhuǎn)換為陽(yáng)極熱量，加速了陽(yáng)極靶面的溫升。X射線管分為固定陽(yáng)極X射線管和旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管，兩者結(jié)構(gòu)區(qū)別主要體現(xiàn)在陽(yáng)極上，前者主要由鎢靶面和傳熱的銅體構(gòu)成，后者主要由靶面、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、定子及軸承組成。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管分為低速管（3000轉(zhuǎn)/分）和高速管（9000轉(zhuǎn)/分）兩類。為減少磨損和防止共振，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管一般都有制動(dòng)裝置。X射線管放置在X射線管管室中，兩者之間充滿了用于絕緣和冷卻的變壓器油。

高壓發(fā)生器高壓發(fā)生器的主要作用是供給X射線管陰、陽(yáng)兩極直流高壓和燈絲加熱電壓。其主要由高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流器、高壓交換閘、變壓器油及封裝以上部件的箱體組成。高壓初級(jí)電壓經(jīng)高壓變壓器升壓、高壓整流器整流后，成為直流高壓，通過(guò)高壓電纜加到X射線管陰陽(yáng)兩極。燈絲初級(jí)電壓經(jīng)燈絲變壓器降壓后，通過(guò)陰極高壓電纜加到X射線管燈絲。一臺(tái)X射線機(jī)經(jīng)常帶有兩個(gè)或三個(gè)X射線管，這些X射線管分時(shí)工作，通過(guò)高壓交換閘進(jìn)行切換。變壓器油起絕緣和散熱的作用。

高壓電纜高壓電纜是連接高壓發(fā)生器和X射線管的器件，主要用于傳輸X射線管陰陽(yáng)兩級(jí)高壓及燈絲加熱電壓。高壓電纜分同軸高壓電纜和非同軸高壓電纜兩類，其結(jié)構(gòu)從里到外依次為導(dǎo)電芯線、高壓絕緣層、半導(dǎo)體層、金屬屏蔽層及保護(hù)層。陰極電纜有三芯和二芯兩類，分別用于雙焦點(diǎn)和單焦點(diǎn)X射線管。高壓電纜兩端裝有高壓插頭，分別與裝有高壓插座的高壓發(fā)生器和X射線管相連。

基本分類根據(jù)用途不同可以分為工業(yè)X射線機(jī)和醫(yī)用X射線機(jī)。

工業(yè)X射線機(jī)可以按照產(chǎn)生射線的強(qiáng)度分硬射線機(jī)和軟射線機(jī)。

醫(yī)用X射線機(jī)按照使用目的可分為診斷X射線機(jī)和治療X射線機(jī)兩大類。

工業(yè)X射線機(jī)工業(yè)X射線機(jī)利用高壓變壓器加在兩個(gè)金屬電極上的高壓產(chǎn)生射線。工業(yè)X射線機(jī)用于航天，石油建設(shè)，天然氣管道，鍋爐，壓力容器等無(wú)損探傷中不可缺少的設(shè)備。工業(yè)射線機(jī)分周向，周向360度發(fā)射射線。定向是60度發(fā)射射線。另又分電壓高低。從10kV到450kV不等，千伏電壓越高，則射線強(qiáng)度越大。硬x射線的產(chǎn)生可以用高壓電的辦法，如100kV 或300kV的電壓加到x射線管上，產(chǎn)生的射線可以穿透5--50mm的鋼板。而用電子加速器的辦法可以產(chǎn)生穿透100mm以上的鋼板的射線。

醫(yī)用X射線機(jī)醫(yī)用X光機(jī)也叫做X光診斷設(shè)備或醫(yī)用X光透視儀。，醫(yī)用X線診斷設(shè)備是應(yīng)用最早、臨床普及面最廣的醫(yī)學(xué)影像檢查手段。在其他醫(yī)學(xué)影像于段出現(xiàn)之前的半個(gè)多個(gè)世紀(jì)，它一直是唯一的臨床影像直觀檢查方法。此類X光機(jī)適用于醫(yī)用，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)與場(chǎng)所，為相關(guān)單位提供了快速的醫(yī)療診斷。其高壓發(fā)生器大多為數(shù)字高頻，具有拍攝成像層次豐富、操作界面簡(jiǎn)潔友好等特點(diǎn)。2