3MHU X射线CT球管的研究

　　本文介绍了3MHU　X射线CT球管的设计过程，包括了电子枪、旋转阳极靶、高速轴承以及高效散热管壳的设计；实际制成了样管并进行测试，从测试结果验证此设计方案的可行性和正确性。

　　X 射线计算机断层扫描成像(Computerized Tomography，简称CT)设备对人体进行非侵入性高解析度成像，清晰显示人体内部的病灶信息，已成为现代医学诊断和现代社会卫生保健不可或缺的重要组成部分。CT球管作为CT机中X射线的产生装置，是CT设备的重要组成部分。为满足CT设备各项性能的要求，CT球管必须具有较高的热容量(单、双排CT设备使用的CT球管热容量通常在2～3.5MHu，64排CT设备使用的CT球管热容量在5～8MHu)和较高的转速。

　　国外CT球管的研制和生产厂商主要有美国瓦里安(Varian)、当力(Dunlee)、通用电气(GeneralElectric，GE)、德国西门子(Siemens)、荷兰飞利浦(Philips)、日本东芝(Toshiba)等；国内的发展尚处于不成熟阶段，其生产设备和技术水平与国外对比还有很大差距。我们针对市场需求，最大地开展了2～3.5 MHu热容量CT球管的研制工作。

　　本文主要介绍了3MHu热容量CT球管的设计过程和整管的测试结果；设计过程包括电子枪的设计、旋转阳极靶和转子的设计、高转速轴承和旋转系统的设计以及CT球管散热系统的设计。CT球管在工作时，大量电子轰击阳极靶盘产生大量热量，阳极靶的热量主要通过热辐射由管壳吸收，所以在设计过程中要考虑到阳极靶的材料的选择、阳极靶结构的设计、高转速系统动平衡快速调试以及高效散热管壳的设计。

　　1、研制目标

　　主要技术指标如表1所示。

表1 主要技术指标

　　2、电子枪的设计

　　本管电子枪在设计时采用直热式双阴极结构，采用陶瓷绝缘结构来提高极间耐压；阴极灯丝为单螺旋纯钨丝结构，分别为小焦点( )阴极、大焦点(■)阴极；大小焦点均采用杯状聚焦极对电子束成形。采用专业电子光学计算软件(CST)对CT球管电子枪进行仿真设计，仿真的计算结果如图1所示。

图1 CT球管电子轨迹图

　　根据计算结果得出的电参数和结构尺寸如表2所示。

表2 电参数和结构尺寸

　　从计算结果可以看出，所设计的电子枪参数满足本管的指标要求。

　　5、结束语

　　本文介绍了3MHU 热容量CT球管的设计方案，包括电子枪、旋转阳极靶、高速旋转系统和管壳散热系统等专题设计以及实际制管测试情况。从测试结果可以看出此方案满足设计要求，解决了CT球管制管的关键技术，后期还需要进一步完善制管工艺，进行临床试验。