关于X光射线管质量特征评定方法的探讨

1 引 言

    X 光机射线管是在高压电场的作用下，加热灯丝产生的电子高速撞击金属靶面而产生 X 射线的真空电子器件。X 光射线机质量的好坏主要参考三个物理量，分别是管电压、管电流和曝光时间。三者共同决定放射剂量的大小^[1]。其中射线管电压/管电流的质量如何将在很大程度上决定 X 光射线机的测量精度。他是 X 射线设备中不可缺少的核心部件。控制射线管管电压的大小可以控制 X 射线的质，而管电流的大小决定 X 射线的量。施加于 X 射线管两端的电压作周期性变化，当所加的电压达到要求的电压值时，X 射线管灯丝发射出来的电子才能够达到最大的能量，产生的 X 射线穿透力才最强，而相当一部分低能的 X 射线无法穿透被摄影体，于成像无益，也是希望尽量减少的成分。传统的测量 X 光射线机的管电压/管电流方法是检测射线管电压/管电流的误差值是否达到国家标准。如国家规定医用 X 光射线管在工作范围内，其加载因素的任意组合，电压值和电流值的误差分别不能超过±10%和±20%^[2]. 虽然测量仪表上反映出相同的管电压/管电流，但确存在产生的射线中的高能低能成分不相同等问题。提出基于 Q 值以及派生 Q_L值、Q_H值来表征管电压/管电流质量特征的方法。

2 Q 值方法的提出

    如果测量仪器将 X 光射线机的管电压/管电流离散为一系列连续的方波信号 y（t），那么可用{y（t）=y（t，T_S）；t=0，±1，±2，…}表示确定的离散时间序列，其中y（t，T_S）表示连续时间信号的 T_S取样间隔。

    在信号与系统中有帕斯瓦尔（Parseval） 定理：

序列的能量分布，他是频率的函数^[3]。该定理表明：一个周期信号的平均功率等于他所有谐波分量的平均功率之和，即序列的能量可以按每单位采样值内的能量在整个时间内加权求和，也可以按正交序

    施加于 X 射线管两端不同的电压值，可以产生不同能量的 X 射线。X 光射线机管高压中存在不同的电压值，即高低不同的能量成分。

    在理想情况下，X 光机射线管的高压接通是理想的方波，但实际情况是，高压接通过程是从零至最高值做连续变化的过程；另一方面，由于射线管在达到工作电压后，也会存在电压的“尖峰”和“毛刺”，因而存在高低不同的能量成分。

    X 光射线管电压的测量方法一般有两大类：（1）采用将管电压经过分压箱分压后，接入到示波器的介入式测量法；（2） 采用测量 X 射线束测量方法的非介入式测量法。图 1（a）、（b）所示的是两台不同型号的高频 X 光射线机 A 和 B 采用介入式测量法^[4]的实测高压曲线。其中图 1（a）的 X 坐标时间单位是 10ms/Div；图 1（b）的 X 坐标时间单位是100 ms/Div。