2010-06-27
早晨大雨，未外出。下午去朝晖路“老百姓”配药。
（续昨日）
为了在电影或电视里表现Ｘ射线透视效果，设计、制作了三极Ｘ射线管。三极Ｘ射线管是在普通Ｘ射线管的阴极和阳极之间加一个控制栅极，故又称栅控Ｘ射线管。当栅极加上一个对阴极而言是负电位（2～5kV）或脉冲负电压时。阴极发射的热电子完全飞不到阳极上，形不成电流，不会产生Ｘ射线，当负电压或负脉冲消失时，阴极发射的热电子在阳极与阴极之间的强电场力作用下飞向阳极，产生Ｘ射线。由于电脉冲信号钨机械惯性延迟，控制灵敏，可以思想快速脉冲式Ｘ射线曝光，摄影时频率可达200帧/秒。
栅控Ｘ射线管的灯丝发射性能差，不能产生大的管电流，现在已能制造最大管电流可达数百毫安的三极Ｘ射线管，Ｘ射线脉冲持续时间1～10ms。三极Ｘ射线管主要用于Ｘ射线电影摄影、Ｘ射线电视、电容充放电Ｘ射线机。
目前Ｘ射线透视/摄影在医学上用于诊断和治疗,在工业技术方面用于材料的无损检测、结构分析和光谱分析等领域。
Ｘ射线透视或摄影获得的图像是投影图像，Ｘ射线路径上前前后后的物体投影重叠在一起，人们当然希望能提供信息量更丰富的图像，特别是有空间关系的图像。几乎与Ｘ射线透视摄影得到实际应用的同时，1917年澳大利亚数学家Radon首先从理论上论证肯定了这种可能，提出了图像重建的数学方法，他指出对二维或三维的物体可以从各个不同的方向上投影，然后用数学方法计算出一张重建的图像。但当时还没有强大的计算工具来完成所需的巨量计算，直至电子计算机出现。
美国物理学家柯马克（A.M.Cormak）于1963年9月和1964年10月在“应用物理杂志”上发表了二篇题为“用线积分表示一函数的方法及其在放射学上的应用”的系列文章，并将这一方法成功地用于简单的CT模拟装置。
英国的豪斯菲尔德（G.N.Housfield）博士将这个思想发展成为现实，发明了CT扫描机，他的发明是自伦琴发现Ｘ射线后医学诊断技术的又一划时代飞跃，为此他和Cormak于1979年获得诺贝尔奖。
早期的CT机采用固定阳极Ｘ射线管，但目前生产的CT机都已采用旋转阳极Ｘ射线管，随着CT技术发展的要求，旋转阳极Ｘ射线管也有了很多重大改进。主要有：
一、采用铼钨合金（含10％～20％铼）做靶面，钼或石墨做靶基制成钼基铼钨合金复合靶或石墨基铼钨合金复合靶。CT用Ｘ射线管，特别是螺旋CT在大容积薄层扫描时将产生和积聚巨大的热量。采用纯钨制成的靶盘，其热容量较小、散热性和抗热胀性都比较差，所以在交变热负载的使用条件下，由于表面与内层之间温差产生热应力，容易使靶面产生裂纹。钨在1100℃以上又会发生再结晶，靶面使用不久，表面龟裂、粗糙，造成Ｘ射线管的Ｘ射线输出强度下降。铼钨合金靶面晶粒变细，抗热胀性提高，再结晶温度上升，使靶面龟裂减少。钼和金属石墨热容量大（石墨的比热比钨约大10倍）、散热率比钨好（石墨的散热系数接近1，导热系数与钨、钼相近），而质量比钨要小，这样靶体重量轻而热容量大，有效地提高了Ｘ射线管的连续负载能力。
二、采用金属陶瓷外壳。这种旋转阳极Ｘ射线管灯丝和阳极靶盘与普通Ｘ射线管类似，只是外壳改为由金属和陶瓷组合而成，金属部份位于Ｘ射线管中间部，金属和陶瓷之间的过渡采用铌（Nb），用铜焊接。对准焦点处开有铍窗，以使Ｘ射线通过。玻璃壳的Ｘ射线管在使用初期时玻璃表面是绝缘的，阳极靶面反弹和释放出来的二次电子虽然有相当部份射击到管壁上，但是这些电子会聚集起来拒斥后来的电子继续附着到玻璃壁上，使玻璃不再经受高速电子轰击和侵蚀；但随着Ｘ射线管使用时间增长，灯丝蒸发和阳极表面龟裂边缘处的钨蒸发，将使玻壳内壁上形成面积较大的金属钨沉积区，二次电子聚集效应减弱，高速电子对玻壳的轰击侵蚀就难于抑制，这会导致玻璃被击穿，使Ｘ射线管损坏。为了减缓形成钨沉积区，灯丝加热温度不得不有所限制，管电流减小使Ｘ射线的强度也就受到限制。金属陶瓷旋转阳极Ｘ射线管金属壳接地，与阳极同电位而阴极处于负高压，金属壳吸收的二次电子随时被引流，消除了玻壳Ｘ射线管那种由于钨沉积层所致Ｘ射线管损坏的危险，所以可以将灯丝加热到较高温度，提高了Ｘ射线管的负荷。
表1各代Ｘ射线－CT扫描机的特点
第一代 第二代 第三代 第四代 第五代
扫描方式 平移－旋转 平移－旋转 旋转 旋转 电子束扫描 动态空间
重建
Ｘ射线束
形状 单路笔形束 多路笔形束
或扇形束 脉冲扇形束 连续脉冲
扇形束 扇形束 扇形束
Ｘ射线束
角度 － 3°～26° 21°～45° 48°～120° － －
扫描时间
S 240～300 20～120 3～5 1～5 0.03～0.1
应用范围 头颅 头颅 全身 全身 心脏等动态器官
进入二十一世纪，出现了整管旋转和阳极靶盘直接油冷却、电子束定位方式。使Ｘ射线管连续使用能力提高到一个更高的水平。特别是采用电子束扫描方式的CT机，Ｘ射线管已融入CT机，不再是一个独立元件，高真空系统也成了CT机的一个子系统。
