作者：鄒朝陽，董明軍
X射線是一種穿透力很強的電磁短波，能量愈高穿透力愈強。當X射線在穿透物質(zhì)過程中，能量會被不同密度、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 射線源對人體進行投照，人體的各種組織對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，這就是X射線應用 到醫(yī)學領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，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。當人體組織發(fā)生病變，密度隨之發(fā)生變化時，其影像的黑白影程度也隨之變化，利用這些變化再進行診斷，這就是影像診斷原理。
利 用 這 些 物 理 成 像 原 理， 目前X射線影像技術已與高速計算機、 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，如計算機X射線攝 影 (Computed Radiography,CR)、直接化數(shù)字X射線攝影 術 (Digital Radiography,DR)、計算機斷層掃描 (Computed Tomography,CT) 等，并快速普及到各基層醫(yī)院中應用，使X射線診療技術由傳統(tǒng)的模擬設備發(fā)展到現(xiàn)代化的數(shù)字化診療設備，從而產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。
目前這些現(xiàn)代化的影像設備中，高清晰的X射線影像離不開高質(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，延長球管的使用壽命，對提高社會效益、經(jīng)濟效益有著積極的促進作用。
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。
球管的簡單工作過程為：當燈絲電流流過陰極燈絲，使其加熱形成高溫后，在燈絲表面形成自由電子云集，并在陽極加40~150kV高壓電時，產(chǎn)生極大的電勢差，在高壓強電場驅(qū)動下，使處于活躍狀態(tài)的自由電子形成電子束，由陰極高速撞擊陽極鉬基鎢靶。當高速的電子束撞擊旋轉(zhuǎn) 陽極靶面時，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，由散熱部件進行程度的導熱散發(fā)。
球管常見故障
由于球管的高電壓、高能耗特性，在日常使用 X 射線 影像設備中，球管組件的故障相對于其它部位要多見，常見故障是：
(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，造成高壓的過壓、欠壓、擊穿，高壓發(fā)生器短路，高壓電容打火或擊穿，使機器成 像性能下降，產(chǎn)生偽影，甚至機器保護電路動作，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 燈絲開路，有高壓無管電流，導致不出射線，原因由于使用壽命已到，燈絲老化。在日常使用時，如果球管有大小焦燈絲，可臨時進行燈絲電路互換使用，并進行必要的工作參數(shù)調(diào)整，經(jīng)校準后可應急使用。
(3) 旋轉(zhuǎn)陽極故障。由于旋轉(zhuǎn)陽極常處于高速、高溫旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，長時間工作后，旋轉(zhuǎn)陽極的高速軸承磨損會產(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)陽極軸 承磨損或靶面碎屑過多卡死，是常見的故障之一。二是定 子線圈開路或內(nèi)部匝間短路。
(4) 高壓打火是球管組件常見、多發(fā)的故障的部分，常見有管套內(nèi)和管芯內(nèi)打火，尤其是管芯內(nèi)打火常見。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內(nèi)部溫度很高，瞬間可達 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，空氣就會進入管套內(nèi)形成汽泡，當氣泡較小時會聽見打火聲，汽泡較大時，因打火嚴重產(chǎn)生高壓過流現(xiàn)象，機器的保護電路動作，造成停機。
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間過長、管芯內(nèi)各種材料的放 氣、球管經(jīng)常在超負荷條件下使用或管芯制造不良等原因 產(chǎn)生的。管芯真空度下降會引起過載，不能曝光或高壓跳閘。
③ 冷卻循環(huán)系統(tǒng)故障 , 油泵或風扇由于長期工作而磨損失效，溫度及壓力傳感器失靈，開關誤報警，熱交換器污染 影響散熱效率，熱量無法及時散發(fā)，至使玻管過熱而膨脹破裂。
球管的維護
對于以上常見的球管故障，在日常維護中應該做針對性的維護工作，以延長球管的使用壽命，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) 定期檢測球管的各種工作參數(shù)，主要包括對管電流、管電壓、曝光時間以及過載保護裝置的校正和檢修。不要超出陽極熱容量或散熱比率，防止超負荷使用。
(4) 保證機房的潔凈度以及穩(wěn)定的溫濕度，在南方地區(qū)由于空氣濕度大，機房應進行除濕。北方地區(qū)空氣較干燥，應對空氣進行加濕，減少靜電的發(fā)生。確保機器的正常工 作環(huán)境，是保證機器工作正常的重要因素。
(5) 做好維護計劃，維護工作記錄和故障排除記錄等建 檔造冊工作，以利于查詢分析。
延長球管壽命的方法
(1) 球管預熱。對于病員量少、停機率高的機器，停機時間超過8h后，再開機時，應堅持對球管進行預熱。按照技術手冊進行球管預熱、老化訓練可增加球管使用壽命。有關數(shù)據(jù)表明，堅持預熱的球管，曝光次數(shù)明顯多于不堅持預熱的球管，所以堅持球管預熱對于延長停機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。高管電流同樣會縮短燈絲的壽命，所以在 mAs( 管電流與曝光時間的乘積 ) 相等的條件下 應盡量使用低管流與長曝光，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 致靶面裂開或玻殼炸裂，從而降低球管的使用壽命。
(4) 定期對球管進行養(yǎng)護。球管養(yǎng)護能夠很好地改善管 芯的工作環(huán)境，從而延長球管的使用壽命。
來源：中國醫(yī)療設備
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