基于Geant4的微型透射式X射线管中背散射电子对出射光束影响

X射线管工作时,管内会产生大量的背散射电子。在X射线管内电场的作用下,背散射电子会被电场拉回到阳极靶上,并产生额外的X射线,最终对出射光束质量产生不利影响。背散射电子的分布与X射线管的特性(管电压和靶材料)密切相关。因此,本文将从透射式X射线管中背散射电子的分布规律出发,系统讨论靶材料和管电压引起的背散射电子变化以及其对出射光束质量的影响。首先,在Geant4代码中建立了透射式X射线管的物理模型,并将计算结果与文献数据进行对比验证;其次,开展了不同管电压与靶材料对X射线管中背散射电子分布的影响分析;最后,探究了在管电压作用下背散射电子对出射光束质量的影响。结果显示:当考虑电场时,X射线管的出射光束半高全宽(Full Width at Half Maxima, FWHM)、光子产额和特征峰产额会有所增加,表明背散射电子会对出射光束的质量产生一定的影响。结果同时显示:对出射光束质量影响程度最高主要是第一代和第二代被电场拉回的背散射电子。当管电压发生改变时,背散射电子对出射光束质量的影响程度也会改变,管电压越大,背散射电子对X射线管出射光束质量的影响也越明显。本研究结果为未来开展微型透射式X射线管的数值仿真计算提供参考。

XBone型便携式X射线机透射靶球管焦点的测试、分析与评估

目的:通过对XBone型便携式X射线机透射靶球管焦点大小、形态及射线束焦点分布的定性测试、分析与评估,促使放射医学影像医技人员对透射靶球管结构、性能及其特征的理解和认知,便于开展临床研究工作。方法:利用自制铅箔微孔成像焦点测量板,采用微孔成像法测得XBone型便携式X射线机球管有效焦点的大小、形态及焦点投影平面分布效应。对比XBone型便携式X射线机与VX3733-SYS型数字化医用X射线摄影系统反射靶球管焦点微孔成像效果。结果:XBone型便携式X射线机透射靶球管的有效焦点形态为圆形,直径为0.29 mm;有效焦点的焦点投影平面呈同心圆对称性向四周分布,不存在阳极效应特征,有效焦点线量强度分布为单峰波形。而VX3733-SYS型数字化医用X射线摄影系统反射靶球管的有效焦点形态为方形,焦点投影平面分布有明显的足跟效应,有效焦点线量强度分布为双峰波形。结论:XBone型便携式X射线机透射靶X射线球管的焦点为圆形,与反射靶同尺寸焦点相比,具有极限分辨率高和辐射剂量低的优点,适用于儿童骨龄摄影检查。

透射式X光管研制

X光管是X射线源的关键部件,为了研制出便携式X射线标定源,研制了一种透射式X光管。该X光管是一个密封的电子束真空二极管,其阴极为竖直的梳齿状结构,电子更容易发射;靶窗为100μm厚的钛片;内部为真空腔,使用95陶瓷作为真空界面绝缘体,采用金属-陶瓷封接工艺,真空度达到5×10^-5 Pa。实验结果表明,所研制的X光管在距靶窗20 cm处剂量约为20 mR,此时X射线的脉冲宽度约为5 ns。