科普 | 百年X射线管，改变世界的十个里程碑（3）
发布时间：
2023-08-29
1896年，西门子制造了世界第一个商用球管，并申请了第一个球管专利。不过早期球管没有焦点，图像非常模糊，同年穆勒(Mueller)发明了世界上第一个有焦点的球管，大大地增加了图像的清晰度，并缩短了曝光时间。
第一个有焦点的球管
早期的球管都是克鲁克斯管，这是一种气体电离式球管，也就是我们如今说的冷阴极球管，缺点是容量小、效率低、穿透力弱。
奠定现代球管的杰作
1913年，GE研究所的柯立芝(Coolidge)发明了高真空热阴极固定阳极球管，其管内真空度高，电子由热阴极发射，并由加在阳极和阴极两端的高压电压加速撞击阳极靶面产生X射线，只需要改变阴极工作温度就能调节管电流的大小。这是球管的第1个里程碑，奠定了现代医用X射线管的基础。
不过，冷阴极球管并没有退出历史舞台，100年后万睿视的碳纳米管球管再次站在了创新前沿。
1919年，外科医生格策(O.Goetze)发现了线聚焦效应(line focus)，穆勒公司基于此制造了具有线聚焦点的球管，再次提高了球管功率和图像清晰度，这是球管的第2个里程碑，第一个提升图像质量的技术，由此也产生了实际焦点和有效焦点的概念。
1923年，西门子成功研制双焦点固定阳极球管：Biangulix，使球管同时具有两种不同焦点尺寸和功率特性，更像现代球管了，不过这也是固定阳极球管最后的辉煌。
旋转阳极的春天
为了加强实力，1927年飞利浦并购了穆勒公司,成为最早专业生产球管和医用X光设备的企业。时至今日，飞利浦球管和子品牌当立的部分球管仍然在德国汉堡生产。
1929年，飞利浦发明了世界上第一个旋转阳极+金属外壳球管：Rotalix，这是球管的第3个里程碑，第1个提升球管寿命的技术。
为进一步减轻球管阳极散热压力，1934年，西门子将转子转速提高到5400转/分以上；50年代末，9000/10800转/分已成为各大厂家球管的行业标准；1982年，西门子再次将球管转速提高到惊人的16800转/分，不过球管反而更容出现故障，最终还是退回到9000/10800转/分，如今我们执行的仍然是70年前的标准。
更轻、更大、更稳定的阳极靶
1934年，西门子推出了第一个纯钨阳极靶球管，产生的X射线性能好，但阳极比较重，不适应高转速，还散热差，容易龟裂；
随后，各家推出了铼钨合金靶，不仅加强了散热，还克服了龟裂缺点；1967年，在此基础上，汤普森、GE先后推出了铼钨合金包裹石墨阳极靶面，更轻，散热更快。
为应对DSA对于球管的高负荷使用，1973年，西门子、万睿视先后推出了石墨钼基铼钨合金靶，进一步提高了阳极靶的使用寿命及稳定性，这是球管的第4个里程碑，第2个提升球管寿命的技术。
金属陶瓷球管成为行业标准
1980年，飞利浦研制出世界上第一只金属陶瓷球管：Super Rotalix Ceramic(简称SRC)，阳极靶尺寸在当时几乎是最大的；转子与外壳部分使用陶瓷进行绝缘，极大缩短阳极启动时间；阳极轴承部分使用弹簧悬挂技术，提高稳定性的同时也延长了使用寿命。这是球管的第5个里程碑，第3个提升球管寿命的技术，开创了高性能球管的先河。
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