3.6 X射线源特性

完整的X射线源主要包括高压发生器、电源、X射线管、控制单元、高压电缆和冷却系统。图3-49所示为完整的X射线源结构。

X射线源的主要技术指标包括负载特性、调节特性、焦点特性、辐射特性和工作特性等。同时，冷却方式、体积、重量等指标都直接相关于射线检测工作，在选取X射线源时应考虑上述性能是否适应所进行的工作。

3.6.1 负载特性

X射线源的负载特性即X射线机可使用的管电压-管电流特性关系。典型的负载特性曲线如图3-50所示，分别列出了大、小焦点的负载特性。

X射线源的工作负载特性实际上是由三方面的工作极限因素决定的。一是X射线机所采用的X射线管和高压发生器系统等所限定的高压范围，二是X射线管阳极特性曲线的限定，三是由X射线管阳极能承受的最大容许功率的限制。这些限制作用共同决定了X射线机的工作负载特性。图3-51给出了工作极限曲线。

在实际工作中，X射线管的管电流受到阳极所承受最大容许功率的限制，所以灯丝加热电流、管电流和管电压都有一个极限值。X射线管在使用中，应控制在曲线的阴影区域内。Ⅰ区为灯丝加热电流限制区，此时管电压低，管电流趋于饱和。如仍追求提高管电流，势必要增大灯丝加热电流而超过其允许值。轻者使其寿命缩短，重者可能烧毁灯丝。Ⅱ区是最大管电流限制区，此时管电压没有达到最高值，但管电流已经很大了，再提高管电流就有可能烧毁阳极。Ⅲ区是额定功率限制区，在Ⅲ区已经达到了额定的管功率，若再提高管电压，则必须相应降低管电流；管电压的极限只能到D点，这是X射线管的额定管电压，如果超过这个数值，X射线管就有被击穿的危险。

X射线源的工作负载特性曲线给出了X射线机的工作特性，因此也就给出了其适宜检验的材料、厚度范围和工作的应用特点。从X射线机的工作负载特性曲线还可以看到，所能使用的管电流与所施加的管电压相关，也受到焦点尺寸的限制。

X射线源的负载特性是X射线源控制器的设计依据。针对不同的管电压设定，控制器应该自动限制管电流的调节范围和最大值，以保证工作参数限制在阴影区内。对于双焦点X射线管，小焦点和大焦点对应的是不同的负载特性。

3.6.2 电气特性

X射线源的负载特性只能够在宏观上反映出管电压和管电流调节范围，但无法反映出系统的调节精度、重复性、稳定性、环境适应能力等技术特性。X射线源的电气特性体现了X射线源的技术水平，不同X射线源之间存在较大的差异，使用者应根据不同的应用目的进行选择。

1.高压发生器最大功率

高压发生器最大功率是指管电压与管电流乘积的最大值。高压发生器的负载是射线管头，相对于射线管头，高压发生器相当于电源。一般而言，电源的输出功率需要大于负载功率，实际输出功率是由负载决定的。

2.高压发生器的高压特性

高压发生器的高压特性包括高压（管电压）调节范围、调节分辨率（每级的高压变化量）、纹波、精度（与设定值的误差）和重复精度（在恒温下，相对于最高kV值的百分数）、高压波动（每毫安电流对应的电压变化）、温度漂移（温度改变后相对于设定值的变化量）等。

3.高压发生器的电流特性

高压发生器的电流特性包括电流（管电流）调节范围、调节分辨率（每级的管电流变化量）、精度（与设定值的误差）和重复精度（在恒温下，相对于最高mA值的百分数）、温度漂移（温度改变后相对于设定值的变化量）等。

4.射线管特性

射线管特性包括射线管极性（单极、双极）、类型（玻璃、陶瓷、金属陶瓷）、焦点数量和尺寸、最大功率、管电压范围、最高管电压时的管电流、滤板材料与厚度、辐射泄漏等。

5.控制器特性

控制器特性包括控制方式、参数显示方式、工作模式选择、管头选择、训机程序、故障诊断、计算机控制接口、可编程存储、操作记录、安全保护、语言选择等。

6.高压电缆特性

高压电缆特性包括承受高压能力和长度等。

7.冷却系统特性

冷却系统特性包括冷却方式、温度控制、流量控制、管头保护等。

X射线源的许多微观特性如高压纹波、精度、重复精度、温度漂移等指标需要专门的仪器才能测量出来，一般的使用者都不具备测量条件，但正是这些不容易测量的参数对数字化射线检测的图像质量影响最大。高压纹波较大的X射线源，不适合在线阵列探测器系统中使用，重复精度较低、温度漂移较大的射线源不宜用于缺陷自动识别系统。