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CT球管的前世今生
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  • 2018/12/29 14:39:31   作者:admin  查看:0 回复: 0
CT球管的前世今生

作为CT设备的信号源,球管是CT设备中最值钱的核心部件之一,它的性能直接影响了CT的图像质量及使用寿命。自1896年,德国C.H.F.Muller发明了世界上第一个具有实际使用意义的X线球管后,人们对于球管技术上的改进就从未停止……   


前奏——X射线的发现


探究球管的发展历史,还得从伦琴发现X射线说起:1895年,德国人伦琴在试验阴极射线管时发现了X射线。

伦琴实验室


伦琴用过的阴极射线管

这一偶然发现使伦琴感到兴奋,他把其它的研究工作搁置下来,专心致志地研究X射线的性质。经过几周的紧张工作,他发现了下例事实:

(1)X射线除了能引起氰亚铂酸钡发荧光外,还能引起许多其它化学制品发荧光。

(2)X射线能穿透许多普通光所不能穿透的物质;特别是能直接穿过肌肉但却不能透过骨胳,伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间,就能在荧光屏上看到他的手骨。

(3)X射线沿直线运行,与带电粒子不同,X射线不会因磁场的作用而发生偏移。



伦琴和世界上第一张X光照片

伦琴发现X射线的消息公布后,几乎所有的欧洲实验室都立即用X射线管来进行试验和拍照。


几个星期之后,X射线已开始被医学家利用。医生应用X射线准确地显示了人体的骨骼,这是物理学的新发现在医学中最迅速的应用。


为纪念伦琴对物理学的贡献,后人也称X射线为伦琴射线,并以伦琴的名字作为X射线等的照射量单位。1901年,伦琴因发现X射线获得了首个诺贝尔物理学奖。

 

前世——球管的发明


在Walter教授的大力帮助下,德国人C.H.F.Muller于1896年2月初,发明了世界上第一个具有实际使用意义的X线球管,这是一只非常简单并且没有明确焦点对焦的球管。



世界上第一个没有焦点的X线球管


灯丝通电后,X线在整个底部发射,由于这个原因,接收到的图像非常模糊。同一年,C.H.F.Muller为Walter教授和Voller教授发明出第一个具有焦点的X线球管。这种球管通过阴极置一个凹镜把X线汇聚于一点,这个具有里程碑的发明大大地增加了照片的清晰度和缩短了曝光时间。


第一个具有明确焦点的球馆


这只改进后的球管,X线从一块被放置成和阴极斜对称的特制的铂金片上放射出来,阴极如同凸镜形状。当管子两端通上电流后,阴极发射出电子流撞击铂金片,即今天我们常说的阳极,于是便产生X线。这种形状结构的球管由于有了一个重要的小焦点,因此具有比以前更加清晰的图像。



历史上的经典球管:


1901年,这种球管阳极靶采用白金制作,与阴极发出的电子流呈45度角对称。



1907年,这是一个具有自动再发生功能的球管,阴极得到了加强。



这是一个具有旋转阳极的球管



具有一个水冷系统的球管



具有一个水自动蒸发装置的球管,这是放射治疗中最后也是效果最大的一种离子球管

早期的球管由于玻璃管内总是有残留气体,在通电加热时,X线球管难以启动,且由于真空度不高导致球管工作短,寿命不长。19世纪初,美国通用电子研究所的物理学家威廉·柯立兹设计发明了真空球管,利用灯丝通电发出电子流而产生X线,真空球管比以前的球管更加精确、稳定和牢固,能得到更好的图象效果。



威廉·柯立兹

经过长期的实践试验后,1913年,他的球管被引入医学领域,并应用于临床。目前,放射医学所用的X线球管基本都是在威廉·柯立兹所设计的球管的基础上改进的。

今生——CT球管发展现状


科学技术的进步促进了现代医疗的发展,CT作为广泛应用于临床检查的影像诊断设备,已由过去的常规摄影到现在的脑部扫描、心血管造影,经历了从单层到螺旋多层的发展。




球管作为X线源,其重要性可想而知,多层螺旋CT连续不间断扫描,X线剂量大,因而要求CT球管有更高的热容量。热容量的提高要求球管材料,旋转阳极的结构不断的改进和提高。小(微)焦点、大容量、高频高压及其稳定性、高速旋转阳极(噪声小)、灯丝发射一致性等成为球管的发展方向。


近年来发明了用液体金属作为润滑剂的螺旋沟纹中空阳极柄,有效的延长了球管的寿命,并可保证连续扫描使图像质量稳定清晰。也有厂家尝试将多球管及飞焦点技术应用到CT机上……


                                     

本文来源:器械之家


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