X射线管及其工作原理与应用
严循东一、X射线管
X 射线管是工作在高电压下的真空二极管。包含有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极。两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
X 射线管是利用高速电子撞击金属靶面产生 X射线的真空电子器件。按照产生电子的方式,X射线管可分为充气管和真空管两类。
1、充气X射线管
充气X射线管是早期的X射线管，
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一、X射线管
X 射线管是工作在高电压下的真空二极管。包含有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极。两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
X 射线管是利用高速电子撞击金属靶面产生 X射线的真空电子器件。按照产生电子的方式,X射线管可分为充气管和真空管两类。
1、充气X射线管
充气X射线管是早期的X射线管，
1895年，W.C.伦琴在进行克鲁克斯管实验时发现了X射线，克鲁克斯管就是最早的充气X射线管。这种管接通高压后,管内气体电离，在正离子轰击下，电子从阴极逸出，经加速后撞击靶面产生X射线。充气X射线管功率小、寿命短、控制困难，后已很少应用。
2、真空 X射线管
1913年，W.D.库利吉发明了真空X射线管，管内真空度不低于10-4 帕，阴极为直热式螺旋钨丝，阳极为铜块端面镶嵌的金属靶，根据管子的用途选择靶材和电子束能量，常用钨作靶材。在某些用途下，还采用银、钯、铑、钼、铜、镍、钴、铁、铬等材料。阴极工作温度约为2000K,发射出的电子经数万至数十万伏高压加速后撞击靶面。阴极被一个前端开槽的金属罩包围。金属罩的电位等于或低于阴极，迫使电子聚焦在靶面上的一个狭窄区域内,形成焦斑。X射线就从焦斑上向各个方向辐射，通过管壁上的窗口输出。窗口一般用对 X射线吸收很小的铍、铝或轻质玻璃制成，以铍片为最佳。
二、工作原理
X 射线管包含有阳极和阴极两个电极，分别是用于接受电子轰击的靶材和发射电子的灯丝。两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
X射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当钨丝通过足够的电流使其产生电子云，且有足够的电压（千伏等级）加在阳极和阴极间，使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶，高速电子到达靶面，运动突然受到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以 X 射线的形式放出，以这种形式产生的辐射称为轫致辐射。
改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量，从而改变管电流和X射线强度的大小。改变X光管激发电位或选用不同的靶材可以改变入射X射线的能量或在不同能量处的强度。由于受高能电子轰击，X射线管工作时温度很高，需要对阳极靶材进行强制冷却。虽然X射线管产生X射线的能量效率十分低下，但是在目前，X射线管依然是最实用的X射线发生器件，已经广泛应用于 X射线类仪器。目前医疗用途主要分为诊断用 X 射线管和治疗用 X 射线管。
对X射线管的要求是焦点小，强度大,以形成较大的功率密度。因此，在阳极上须供给比较大的功率,但X射线管的效率很低，99%以上的电子束功率成为阳极热耗，而使焦斑过热。避免阳极过热的方法是对阳极或管子采取不同方式的冷却，以降低焦斑处的温度，或使靶面倾斜一定角度，以提供较大的散热面积。
后又出现旋转阳极X射线管，因靶面高速旋转（达10000转/分），允许功率密度高、焦点小。现代出现一种在阳极靶面与阴极之间装有控制栅极的X射线管,在控制栅上施加脉冲调制，以控制X射线的输出。改变脉冲宽度及重复频率,即可调整定时重复曝光。
三、应用
X射线在医学和工业上有广泛的应用：
X射线具有极强的穿透作用。X射线因为它能量大，波长短。照在物质上时，大部分经由原子间隙而透过，从而表现出其很强的穿透能力。光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与其穿透的物质密度有关，X射线利用差别吸收某种性质可以把密度不一样的一些物质区分。
X射线具有电离作用。一些物质受X射线照耀时可以产生电离。利用电离与电荷的多少就可以测定X射线的照射量，根据这个原理科学家们制成了X射线测量仪。在电离的作用下，气体可以导电；一些物质可以发生一些化学反应。
感光作用。X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比，当X射线通过人体时，因人体各组织的密度不同，对X射线量的吸收不同，胶片上所获得的感光度不同，从而获得X射线的影像。
X射线具有荧光作用。X射线的波长很短是不可见的，但是它照射到某些化合物如磷、钨酸钙等时，可使那些物质发生荧光。这种作用是X射线在透视应用中的基础，利用这种荧光作用我们可制做出荧光屏幕，可以用作透视观察X射线通过人体组织的影像，还能制成增感屏，用作摄影时增强胶片的感光量。
X射线具有衍射、折射、反射的作用。这些可以在波长测定、X射线显微镜等得到应用。
联系人：严循东
2、真空 X射线管
1913年，W.D.库利吉发明了真空X射线管，管内真空度不低于10-4 帕，阴极为直热式螺旋钨丝，阳极为铜块端面镶嵌的金属靶，根据管子的用途选择靶材和电子束能量，常用钨作靶材。在某些用途下，还采用银、钯、铑、钼、铜、镍、钴、铁、铬等材料。阴极工作温度约为2000K,发射出的电子经数万至数十万伏高压加速后撞击靶面。阴极被一个前端开槽的金属罩包围。金属罩的电位等于或低于阴极，迫使电子聚焦在靶面上的一个狭窄区域内,形成焦斑。X射线就从焦斑上向各个方向辐射，通过管壁上的窗口输出。窗口一般用对 X射线吸收很小的铍、铝或轻质玻璃制成，以铍片为最佳。
二、工作原理
X 射线管包含有阳极和阴极两个电极，分别是用于接受电子轰击的靶材和发射电子的灯丝。两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
X射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当钨丝通过足够的电流使其产生电子云，且有足够的电压（千伏等级）加在阳极和阴极间，使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶，高速电子到达靶面，运动突然受到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以 X 射线的形式放出，以这种形式产生的辐射称为轫致辐射。
改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量，从而改变管电流和X射线强度的大小。改变X光管激发电位或选用不同的靶材可以改变入射X射线的能量或在不同能量处的强度。由于受高能电子轰击，X射线管工作时温度很高，需要对阳极靶材进行强制冷却。虽然X射线管产生X射线的能量效率十分低下，但是在目前，X射线管依然是最实用的X射线发生器件，已经广泛应用于 X射线类仪器。目前医疗用途主要分为诊断用 X 射线管和治疗用 X 射线管。
对X射线管的要求是焦点小，强度大,以形成较大的功率密度。因此，在阳极上须供给比较大的功率,但X射线管的效率很低，99%以上的电子束功率成为阳极热耗，而使焦斑过热。避免阳极过热的方法是对阳极或管子采取不同方式的冷却，以降低焦斑处的温度，或使靶面倾斜一定角度，以提供较大的散热面积。
后又出现旋转阳极X射线管，因靶面高速旋转（达10000转/分），允许功率密度高、焦点小。现代出现一种在阳极靶面与阴极之间装有控制栅极的X射线管,在控制栅上施加脉冲调制，以控制X射线的输出。改变脉冲宽度及重复频率,即可调整定时重复曝光。
三、应用
X射线在医学和工业上有广泛的应用：
X射线具有极强的穿透作用。X射线因为它能量大，波长短。照在物质上时，大部分经由原子间隙而透过，从而表现出其很强的穿透能力。光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与其穿透的物质密度有关，X射线利用差别吸收某种性质可以把密度不一样的一些物质区分。
X射线具有电离作用。一些物质受X射线照耀时可以产生电离。利用电离与电荷的多少就可以测定X射线的照射量，根据这个原理科学家们制成了X射线测量仪。在电离的作用下，气体可以导电；一些物质可以发生一些化学反应。
感光作用。X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比，当X射线通过人体时，因人体各组织的密度不同，对X射线量的吸收不同，胶片上所获得的感光度不同，从而获得X射线的影像。
X射线具有荧光作用。X射线的波长很短是不可见的，但是它照射到某些化合物如磷、钨酸钙等时，可使那些物质发生荧光。这种作用是X射线在透视应用中的基础，利用这种荧光作用我们可制做出荧光屏幕，可以用作透视观察X射线通过人体组织的影像，还能制成增感屏，用作摄影时增强胶片的感光量。
X射线具有衍射、折射、反射的作用。这些可以在波长测定、X射线显微镜等得到应用。
联系人：严循东