X射線的產生及調節(jié)方法探析

郝國防

摘 要：X射線在醫(yī)學診斷和治療中應用非常廣泛，特別是X射線診斷技術，已經成為現代醫(yī)學不可缺少的工具。通過對X射線的產生機制和調節(jié)方法的探析，可以掌握X射線成像技術的基本原理，這對醫(yī)學病理分析具有重要意義。

關鍵詞：X射線；陽極靶；X射線的強度；X射線的硬度

一、X射線的產生裝置

X射線的產生裝置主要由X射線管、低壓電源和高壓電源三部分構成，如圖所示。其中X射線管是產生X射線的核心部件，其內部為抽成高度真空，并在內部封裝了陰極和陽極兩個電極。陰極由螺旋狀形狀的鎢絲做成，由壓電源（2～8V）單獨供電，通過調節(jié)電流（2～10A）使燈絲加熱到熾熱而發(fā)射電子，燈絲電流越大，溫度越高，單位時間內發(fā)射的熱電子數就越多，陽極通常為一銅質圓柱體，柱端斜面上嵌有一小塊鎢板，作為陽極靶。降壓變壓器把220伏電壓降低給燈絲供電，可變電阻用于調節(jié)管電流的大小，使燈絲的溫度發(fā)生變化，從而改變陰極燈絲發(fā)射的電子數量，實現對X射線強弱的調節(jié)。升壓變壓器把220伏交流電升壓，經二極管D1-D4橋式整流電路轉變?yōu)閹资Х綆装偾Х闹绷鞲邏?，加到射線管的陽極和陰極之間，形成管電壓。調節(jié)開關S，可以改變管電壓的大小，管電壓在射線管的陽極與陰極之間形成很強的電場，從陰極燈絲射出的電子經電場作用，高速運動到達陽極靶，形成管電流，這些高速運動的電子被陽極靶制動，就使X射線從陽極靶向四周輻射出來。

二、X射線的強度和硬度

1.X射線的強度

X射線的強度是指單位時間內通過與X射線方向垂直的單位面積上的輻射能量，用I表示，單位為W·㎡。如果用X射線光子的能量表示X射線的強度，則有：

式中N1、N2、…、Nn表示單位時間內通過垂直射線方向上單位面積內能量為hv1、hv2、…、hvn的光子數，由上式可知，增加X射線強度的方法有兩種：一是增加光電流，使燈絲變熱，可以增加單位時間內從陰極發(fā)射出的電子數，從而增加光子數Ni；二是增加管電壓，可使轟擊陽極靶的電子能量增加，從陽極靶輻射出的光子的能量hvi也隨之增加。在醫(yī)學上，常用管電流的毫安數間接地表示X射線的強度大小，稱為毫安率。通過調節(jié)管電流，可以改變X射線的強度，X射線管電流越大，燈絲溫度越高，單位時間內從陰極發(fā)射的電子數就越多，撞擊陽極靶后輻射出的X射線光子數增多，就會產生較強的X射線。

在進行醫(yī)學檢測時，需根據檢測部位和患者的年齡對X射線的強度進行適當調整，既要獲得清晰的圖像，又不會對患者造成輻射傷害。

2.X射線的硬度

X射線的硬度是指X射線的穿透本領，對于一定的吸收物質，X射線被吸收得越少，則穿透的量就越多，X射線就越硬。X射線管的管電壓越高，轟擊陽極靶的電子動能就越大，從而產生的X射線的光子的能量也越大，越不易被吸收，穿透力越強，X射線就越硬。也就是說，X射線的硬度取決于X射線管的管電壓，通過調節(jié)管電壓的大小，就可以獲得穿透本領不同的X射線，在醫(yī)學上，常用管電壓的千伏數（kV）來表示X射線的硬度，稱為千伏率。常根據X射線在醫(yī)學上的不同用途，把X射線的軟硬分為極軟、軟、硬、極硬四類，它們的管電壓、最短波長和主要用途見下表。

參考文獻：

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