作者：鄒朝陽(yáng)，董明軍
X射線是一種穿透力很強(qiáng)的電磁短波，能量愈高穿透力愈強(qiáng)。當(dāng)X射線在穿透物質(zhì)過(guò)程中，能量會(huì)被不同密度、厚度的物質(zhì)吸收從而產(chǎn)生衰減。人們利用這一原理，用 X 射線源對(duì)人體進(jìn)行投照，人體的各種組織對(duì)X射線產(chǎn)生不同的吸收，形成衰減的射線投影，穿透人體后的不同能量的X射線照射到涂有溴化銀感光層的膠片，經(jīng)顯影產(chǎn)生了黑白灰度影像，于是完成了攝影效應(yīng)，這就是X射線應(yīng)用 到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的基本成像的物理原理。
X射線的穿透程度（被吸收衰減程度）與被照物的密度和厚度相關(guān)，膠片成像上所顯示的黑白影像的層次差異代表人體組織密度的差異，密度越高，吸收越多，穿透越 少，感光越少，圖像越白，反之則越黑。當(dāng)人體組織發(fā)生病變，密度隨之發(fā)生變化時(shí)，其影像的黑白影程度也隨之變化，利用這些變化再進(jìn)行診斷，這就是影像診斷原理。
利 用 這 些 物 理 成 像 原 理， 目前X射線影像技術(shù)已與高速計(jì)算機(jī)、 新型的X射線 感光材料相結(jié)合研發(fā)各種數(shù)字化X射線成像技術(shù)，如計(jì)算機(jī)X射線攝 影 (Computed Radiography,CR)、直接化數(shù)字X射線攝影 術(shù) (Digital Radiography,DR)、計(jì)算機(jī)斷層掃描 (Computed Tomography,CT) 等，并快速普及到各基層醫(yī)院中應(yīng)用，使X射線診療技術(shù)由傳統(tǒng)的模擬設(shè)備發(fā)展到現(xiàn)代化的數(shù)字化診療設(shè)備，從而產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。
目前這些現(xiàn)代化的影像設(shè)備中，高清晰的X射線影像離不開(kāi)高質(zhì)量的X射線源。球管是產(chǎn)生高質(zhì)量X射線源的重要部件，是影像設(shè)備中成本較高的損耗組件。了解其結(jié)構(gòu)、工作原理，并且正確使用，延長(zhǎng)球管的使用壽命，對(duì)提高社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益有著積極的促進(jìn)作用。
球管的結(jié)構(gòu)原理
球管組件主要由球管 ( 管芯 )、管套、冷卻系統(tǒng)等幾部 分組成。其中管芯是由杯狀陰極燈絲、鉬基鎢靶旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極、 高速軸承、附屬散熱裝置等部件，被封裝在高真空的玻璃 管中，組成了一個(gè)大的真空陰極射線二極管，是產(chǎn)生X射線源的重要部件。
球管的簡(jiǎn)單工作過(guò)程為：當(dāng)燈絲電流流過(guò)陰極燈絲，使其加熱形成高溫后，在燈絲表面形成自由電子云集，并在陽(yáng)極加40~150kV高壓電時(shí)，產(chǎn)生極大的電勢(shì)差，在高壓強(qiáng)電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，使處于活躍狀態(tài)的自由電子形成電子束，由陰極高速撞擊陽(yáng)極鉬基鎢靶。當(dāng)高速的電子束撞擊旋轉(zhuǎn) 陽(yáng)極靶面時(shí)，發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，約 l％的電能形成了 X 射線，經(jīng)45°的靶面偏轉(zhuǎn)后由窗口發(fā)射。99％的能量則轉(zhuǎn)換為熱 能，由散熱部件進(jìn)行程度的導(dǎo)熱散發(fā)。
球管常見(jiàn)故障
由于球管的高電壓、高能耗特性，在日常使用 X 射線 影像設(shè)備中，球管組件的故障相對(duì)于其它部位要多見(jiàn)，常見(jiàn)故障是：
(1) 高壓控制回路及高壓電纜故障。包括高壓電纜接頭 氧化、接觸不良、電纜絕緣性下降，造成高壓的過(guò)壓、欠壓、擊穿，高壓發(fā)生器短路，高壓電容打火或擊穿，使機(jī)器成 像性能下降，產(chǎn)生偽影，甚至機(jī)器保護(hù)電路動(dòng)作，不能正常工作。
(2) 燈絲電路故障。① 燈絲發(fā)射的均勻性下降，圖像噪 聲增多，影像質(zhì)量下降。② 燈絲開(kāi)路，有高壓無(wú)管電流，導(dǎo)致不出射線，原因由于使用壽命已到，燈絲老化。在日常使用時(shí)，如果球管有大小焦燈絲，可臨時(shí)進(jìn)行燈絲電路互換使用，并進(jìn)行必要的工作參數(shù)調(diào)整，經(jīng)校準(zhǔn)后可應(yīng)急使用。
(3) 旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極故障。由于旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極常處于高速、高溫旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間工作后，旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極的高速軸承磨損會(huì)產(chǎn)生 低速、噪聲大或停轉(zhuǎn)卡死等現(xiàn)象，其原因一是旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極軸 承磨損或靶面碎屑過(guò)多卡死，是常見(jiàn)的故障之一。二是定 子線圈開(kāi)路或內(nèi)部匝間短路。
(4) 高壓打火是球管組件常見(jiàn)、多發(fā)的故障的部分，常見(jiàn)有管套內(nèi)和管芯內(nèi)打火，尤其是管芯內(nèi)打火常見(jiàn)。其原因是 ：
①管套內(nèi)打火是由于管套內(nèi)有汽泡或管套內(nèi)絕緣油以及部分絕緣材料的絕緣性下降所造成。管套內(nèi)有汽泡則是由于球管工作時(shí)內(nèi)部溫度很高，瞬間可達(dá) 3000℃以 上，管套內(nèi)絕緣油熱脹冷縮，絕緣油的體積膨脹和收縮靠 球管內(nèi)的氣囊調(diào)節(jié)。如果油路密封件老化或彈性失效，有絕緣油滲出或蒸發(fā)后，空氣就會(huì)進(jìn)入管套內(nèi)形成汽泡，當(dāng)氣泡較小時(shí)會(huì)聽(tīng)見(jiàn)打火聲，汽泡較大時(shí)，因打火嚴(yán)重產(chǎn)生高壓過(guò)流現(xiàn)象，機(jī)器的保護(hù)電路動(dòng)作，造成停機(jī)。
② 管芯內(nèi)打火是由于管芯的真空度下降所造成的。管芯的真空度下降通常是由于球管存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、管芯內(nèi)各種材料的放 氣、球管經(jīng)常在超負(fù)荷條件下使用或管芯制造不良等原因 產(chǎn)生的。管芯真空度下降會(huì)引起過(guò)載，不能曝光或高壓跳閘。
③ 冷卻循環(huán)系統(tǒng)故障 , 油泵或風(fēng)扇由于長(zhǎng)期工作而磨損失效，溫度及壓力傳感器失靈，開(kāi)關(guān)誤報(bào)警，熱交換器污染 影響散熱效率，熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā)，至使玻管過(guò)熱而膨脹破裂。
球管的維護(hù)
對(duì)于以上常見(jiàn)的球管故障，在日常維護(hù)中應(yīng)該做針對(duì)性的維護(hù)工作，以延長(zhǎng)球管的使用壽命，盡可能節(jié)約成本。
(1) 定期檢查球管的油循環(huán)是否正常及定期清潔散熱片上的灰塵，從而保證球管正常的散熱。
(2) 定期保養(yǎng)高壓電纜與球管接觸組件，確保高壓電纜插頭的硅墊和高壓硅脂的絕緣特性正常穩(wěn)定。
(3) 定期檢測(cè)球管的各種工作參數(shù)，主要包括對(duì)管電流、管電壓、曝光時(shí)間以及過(guò)載保護(hù)裝置的校正和檢修。不要超出陽(yáng)極熱容量或散熱比率，防止超負(fù)荷使用。
(4) 保證機(jī)房的潔凈度以及穩(wěn)定的溫濕度，在南方地區(qū)由于空氣濕度大，機(jī)房應(yīng)進(jìn)行除濕。北方地區(qū)空氣較干燥，應(yīng)對(duì)空氣進(jìn)行加濕，減少靜電的發(fā)生。確保機(jī)器的正常工 作環(huán)境，是保證機(jī)器工作正常的重要因素。
(5) 做好維護(hù)計(jì)劃，維護(hù)工作記錄和故障排除記錄等建 檔造冊(cè)工作，以利于查詢(xún)分析。
延長(zhǎng)球管壽命的方法
(1) 球管預(yù)熱。對(duì)于病員量少、停機(jī)率高的機(jī)器，停機(jī)時(shí)間超過(guò)8h后，再開(kāi)機(jī)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持對(duì)球管進(jìn)行預(yù)熱。按照技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行球管預(yù)熱、老化訓(xùn)練可增加球管使用壽命。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，堅(jiān)持預(yù)熱的球管，曝光次數(shù)明顯多于不堅(jiān)持預(yù)熱的球管，所以堅(jiān)持球管預(yù)熱對(duì)于延長(zhǎng)停機(jī)率高的球管使用壽命是有積極的意義。
(2) 使用低管電流工作。高管電流同樣會(huì)縮短燈絲的壽命，所以在 mAs( 管電流與曝光時(shí)間的乘積 ) 相等的條件下 應(yīng)盡量使用低管流與長(zhǎng)曝光，少用高管流與短曝光。
(3) 防止冷靶面高毫安曝光。防止引起不規(guī)則膨脹，導(dǎo) 致靶面裂開(kāi)或玻殼炸裂，從而降低球管的使用壽命。
(4) 定期對(duì)球管進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。球管養(yǎng)護(hù)能夠很好地改善管 芯的工作環(huán)境，從而延長(zhǎng)球管的使用壽命。
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