根據(jù)X射線產(chǎn)生的原理不同,光管可以分成熱陰極X光管與冷陰極X光管。由于傳統(tǒng)熱陰極X光管在中國(guó)市場(chǎng)普及較早,目前市面上大多數(shù)X光管是熱陰極X光管,所以很多客戶也很關(guān)注熱陰極X光管的壽命問(wèn)題。傳統(tǒng)熱陰極X光管到底能使用多長(zhǎng)時(shí)間呢?最佳的回答是:“這得看情況而定”。盡管這個(gè)回答并不十分令人滿意。那么,影響傳統(tǒng)熱陰極X光管使用壽命的因素又有哪些呢?
一, 散熱
使用熱陰極X光管最頻繁發(fā)生故障的原因是沒(méi)有對(duì)工作中的X光管進(jìn)行充分散熱。我們知道被給予動(dòng)能的電子束在撞擊陽(yáng)極靶時(shí)99%的能量會(huì)以熱的形式散發(fā)。一個(gè)50W的熱陰極X光管通過(guò)轉(zhuǎn)化過(guò)程會(huì)產(chǎn)生約49.8W的熱能,再加上螺旋狀的鎢燈絲產(chǎn)生的熱能,由此我們可以看到散熱是一個(gè)很關(guān)鍵的因素。
關(guān)于熱陰極X光管本身,如果由于冷卻不充分,會(huì)帶來(lái)以下兩種類(lèi)型的故障模式:
第一就是陽(yáng)極靶材料升華。在轉(zhuǎn)換中,陽(yáng)極靶材料直接地從固體轉(zhuǎn)到氣體(升華), 這種蒸發(fā)迅速降低管子內(nèi)部超高真空的純度。超高真空失純的結(jié)果導(dǎo)致是X光管不能經(jīng)受住陰極電子流(螺旋狀的鎢燈絲)和陽(yáng)極靶之間高電壓差。X光管開(kāi)始短路,或發(fā)生電弧,進(jìn)而蒸發(fā)更多的氣體,依次降低更多的真空純度,并最終導(dǎo)致X光管不能再運(yùn)行。
第二個(gè)故障類(lèi)型是由于不正確的散熱會(huì)釋放破壞性的離子。如果X光管陽(yáng)極所受到的負(fù)荷超過(guò)靶材蒸汽壓力點(diǎn),然后釋放離子。依次,這些釋放的離子會(huì)被吸引向螺旋狀的鎢燈絲,并開(kāi)始通過(guò)離子滌氣過(guò)程開(kāi)腐蝕燈絲。燈絲出現(xiàn)損壞或斷路,結(jié)果導(dǎo)致燈絲過(guò)早的失效。
要防止這兩種類(lèi)型的故障,就要求冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行以防止X光管過(guò)熱。如果冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障,應(yīng)及時(shí)停止X光管繼續(xù)工作。
二,燈絲蒸發(fā)
熱陰極X光管,在產(chǎn)生X射線的過(guò)程中,需要加熱鎢絲產(chǎn)生電子流。當(dāng)鎢絲被加熱到大約2000度,鎢絲就成了一個(gè)大量電子的發(fā)射器。從這一點(diǎn)上,設(shè)計(jì)上需要考慮X光管的高性能和燈絲壽命最大化之間的平衡。
對(duì)那些尋求使用小焦點(diǎn)X光管的使用者來(lái)說(shuō),在X光管設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮燈絲長(zhǎng)度和小焦點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系??紤]到這點(diǎn),一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的燈絲“驅(qū)動(dòng)器” 電路必須能夠非常精細(xì)的控制燈絲電流。這是由于燈絲電流和燈絲線自身的實(shí)際溫度之間有很重要的關(guān)系。當(dāng)燈絲電流過(guò)大,使燈絲達(dá)到了它的熔點(diǎn),導(dǎo)致燈絲斷開(kāi)。因此,精細(xì)的燈絲控制電路是延長(zhǎng)X光管使用壽命的基本點(diǎn),絕大多數(shù)X光管電源都有這種嚴(yán)密的電路設(shè)計(jì)以防止燈絲承受超大電流。
結(jié)論
正如我們看到的,如果一個(gè)熱陰極x光管被適當(dāng)?shù)睦鋮s,并能提供基本的燈絲電流保護(hù),那么決定X光管使用壽命的就是鎢燈絲的蒸發(fā)周期。
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