作者：邹朝阳，董明军

X射线是一种穿透力很强的电磁短波，能量愈高穿透力愈强。当X射线在穿透物质过程中，能量会被不同密度、厚度的物质吸收从而产生衰减。人们利用这一原理，用 X 射线源对人体进行投照，人体的各种组织对X射线产生不同的吸收，形成衰减的射线投影，穿透人体后的不同能量的X射线照射到涂有溴化银感光层的胶片，经显影产生了黑白灰度影像，于是完成了摄影效应，这就是X射线应用 到医学领域的基本成像的物理原理。 

X射线的穿透程度（被吸收衰减程度）与被照物的密度和厚度相关，胶片成像上所显示的黑白影像的层次差异代表人体组织密度的差异，密度越高，吸收越多，穿透越 少，感光越少，图像越白，反之则越黑。当人体组织发生病变，密度随之发生变化时，其影像的黑白影程度也随之变化，利用这些变化再进行诊断，这就是影像诊断原理。 

利 用 这 些 物 理 成 像 原 理， 目前X射线影像技术已与高速计算机、 新型的X射线 感光材料相结合研发各种数字化X射线成像技术，如计算机X射线摄 影 (Computed Radiography,CR)、直接化数字X射线摄影 术 (Digital Radiography,DR)、计算机断层扫描 (Computed Tomography,CT) 等，并快速普及到各基层医院中应用，使X射线诊疗技术由传统的模拟设备发展到现代化的数字化诊疗设备，从而产生了质的飞跃。

目前这些现代化的影像设备中，高清晰的X射线影像离不开高质量的X射线源。球管是产生高质量X射线源的重要部件，是影像设备中成本较高的损耗组件。了解其结构、工作原理，并且正确使用，延长球管的使用寿命，对提高社会效益、经济效益有着积极的促进作用。

球管的结构原理

球管组件主要由球管 ( 管芯 )、管套、冷却系统等几部 分组成。其中管芯是由杯状阴极灯丝、钼基钨靶旋转阳极、 高速轴承、附属散热装置等部件，被封装在高真空的玻璃 管中，组成了一个大的真空阴极射线二极管，是产生X射线源的重要部件。 

球管的简单工作过程为：当灯丝电流流过阴极灯丝，使其加热形成高温后，在灯丝表面形成自由电子云集，并在阳极加40~150kV高压电时，产生极大的电势差，在高压强电场驱动下，使处于活跃状态的自由电子形成电子束，由阴极高速撞击阳极钼基钨靶。当高速的电子束撞击旋转 阳极靶面时，发生能量转换，约 l％的电能形成了 X 射线，经45°的靶面偏转后由窗口发射。99％的能量则转换为热 能，由散热部件进行最大程度的导热散发。

球管常见故障

由于球管的高电压、高能耗特性，在日常使用 X 射线 影像设备中，球管组件的故障相对于其它部位要多见，常见故障是：

 (1) 高压控制回路及高压电缆故障。包括高压电缆接头 氧化、接触不良、电缆绝缘性下降，造成高压的过压、欠压、击穿，高压发生器短路，高压电容打火或击穿，使机器成 像性能下降，产生伪影，甚至机器保护电路动作，不能正常工作。

(2) 灯丝电路故障。① 灯丝发射的均匀性下降，图像噪 声增多，影像质量下降。② 灯丝开路，有高压无管电流，导致不出射线，原因由于使用寿命已到，灯丝老化。在日常使用时，如果球管有大小焦灯丝，可临时进行灯丝电路互换使用，并进行必要的工作参数调整，经校准后可应急使用。

(3) 旋转阳极故障。由于旋转阳极常处于高速、高温旋转状态，长时间工作后，旋转阳极的高速轴承磨损会产生 低速、噪声大或停转卡死等现象，其原因一是旋转阳极轴 承磨损或靶面碎屑过多卡死，是常见的故障之一。二是定 子线圈开路或内部匝间短路。 

(4) 高压打火是球管组件最为常见、多发的故障的部分，常见有管套内和管芯内打火，尤其是管芯内打火最为常见。其原因是 ：

①管套内打火是由于管套内有汽泡或管套内绝缘油以及部分绝缘材料的绝缘性下降所造成。管套内有汽泡则是由于球管工作时内部温度很高，瞬间可达 3000℃以 上，管套内绝缘油热胀冷缩，绝缘油的体积膨胀和收缩靠 球管内的气囊调节。如果油路密封件老化或弹性失效，有绝缘油渗出或蒸发后，空气就会进入管套内形成汽泡，当气泡较小时会听见打火声，汽泡较大时，因打火严重产生高压过流现象，机器的保护电路动作，造成停机。

② 管芯内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时间过长、管芯内各种材料的放 气、球管经常在超负荷条件下使用或管芯制造不良等原因 产生的。管芯真空度下降会引起过载，不能曝光或高压跳闸。

③ 冷却循环系统故障 , 油泵或风扇由于长期工作而磨损失效，温度及压力传感器失灵，开关误报警，热交换器污染 影响散热效率，热量无法及时散发，至使玻管过热而膨胀破裂。

球管的维护

对于以上常见的球管故障，在日常维护中应该做针对性的维护工作，以延长球管的使用寿命，尽可能节约成本。

(1) 定期检查球管的油循环是否正常及定期清洁散热片上的灰尘，从而保证球管正常的散热。

(2) 定期保养高压电缆与球管接触组件，确保高压电缆插头的硅垫和高压硅脂的绝缘特性正常稳定。

(3) 定期检测球管的各种工作参数，主要包括对管电流、管电压、曝光时间以及过载保护装置的校正和检修。不要超出阳极热容量或散热比率，防止超负荷使用。

(4) 保证机房的洁净度以及稳定的温湿度，在南方地区由于空气湿度大，机房应进行除湿。北方地区空气较干燥，应对空气进行加湿，减少静电的发生。确保机器的正常工 作环境，是保证机器工作正常的重要因素。 

(5) 做好维护计划，维护工作记录和故障排除记录等建 档造册工作，以利于查询分析。

延长球管寿命的方法

(1) 球管预热。对于病员量少、停机率高的机器，停机时间超过8h后，再开机时，应坚持对球管进行预热。按照技术手册进行球管预热、老化训练可增加球管使用寿命。有关数据表明，坚持预热的球管，曝光次数明显多于不坚持预热的球管，所以坚持球管预热对于延长停机率高的球管使用寿命是有积极的意义。

(2) 使用低管电流工作。高管电流同样会缩短灯丝的寿命，所以在 mAs( 管电流与曝光时间的乘积 ) 相等的条件下 应尽量使用低管流与长曝光，少用高管流与短曝光。

(3) 防止冷靶面高毫安曝光。防止引起不规则膨胀，导 致靶面裂开或玻壳炸裂，从而降低球管的使用寿命。

(4) 定期对球管进行养护。球管养护能够很好地改善管 芯的工作环境，从而延长球管的使用寿命。

来源：中国医疗设备

（版权归原作者或机构所有）

（图片来源于网络，图文无关）