X射線的發(fā)現(xiàn)

1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴(W．C．RÖntgen)在研究陰極射線管中氣體放電現(xiàn)象時(shí)，用一只嵌有兩個(gè)金屬電極(一個(gè)叫做陽極，一個(gè)叫做陰極)的密封玻璃管，在電極兩端加上幾萬伏的高壓電，用抽氣機(jī)從玻璃管內(nèi)抽出空氣。為了遮住高壓放電時(shí)的光線(一種弧光)外泄，在玻璃管外面套上一層黑色紙板。他在暗室中進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)距離玻璃管兩米遠(yuǎn)的地方，一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過的紙板發(fā)出明亮的熒光。再進(jìn)一步試驗(yàn)，用紙板、木板、衣服及厚約兩千頁的書，都遮擋不住這種熒光。更令人驚奇的是，當(dāng)用手去拿這塊發(fā)熒光的紙板時(shí)，竟在紙板上看到了手骨的影像。

當(dāng)時(shí)倫琴認(rèn)定：這是一種人眼看不見、但能穿透物體的射線。因無法解釋它的原理，不明它的性質(zhì)，故借用了數(shù)學(xué)中代表未知數(shù)的“X”作為代號(hào)，稱為“X”射線(或稱X射線或簡(jiǎn)稱X線)。這就是X射線的發(fā)現(xiàn)與名稱的由來。此名一直延用至今。后人為紀(jì)念倫琴的這一偉大發(fā)現(xiàn)，又把它命名為倫琴射線。

X射線的發(fā)現(xiàn)在人類歷史上具有極其重要的意義，它為自然科學(xué)和醫(yī)學(xué)開辟了一條嶄新的道路，為此1901年倫琴榮獲物理學(xué)第一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)金。

科學(xué)總是在不斷發(fā)展的，經(jīng)倫琴及各國(guó)科學(xué)家的反復(fù)實(shí)踐和研究，逐漸揭示了X射線的本質(zhì)，證實(shí)它是一種波長(zhǎng)極短，能量很大的電磁波。它的波長(zhǎng)比可見光的波長(zhǎng)更短(約在0．001～100nm，醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的X射線波長(zhǎng)約在0．001?！?．1nm之間)，它的光子能量比可見光的光子能量大幾萬至幾十萬倍。因此，X射線除具有可見光的一般性質(zhì)外，還具有自身的特性。

(一)離子X射線管階段(1895～1912)

這是X射線設(shè)備的早期階段。當(dāng)時(shí)X射線機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，使用效率很低的含氣式冷陰極離子X射線管，運(yùn)用笨重的感應(yīng)線圈發(fā)生高壓，裸露式的高壓機(jī)件，更沒有精確的控制裝置。X射線機(jī)裝置容量小、效率低、穿透力弱、影像清晰度不高、缺乏防護(hù)0據(jù)資料記載，當(dāng)時(shí)拍攝一張X射線骨盆像，需長(zhǎng)達(dá)40～60min的曝光時(shí)間，結(jié)果照片拍成之后，受檢者的皮膚卻被X射線燒傷。

(二)電子X射線管階段(1913～1928)

隨著電磁學(xué)、高真空技術(shù)及其他學(xué)科的發(fā)展，1910年美國(guó)物理學(xué)家W．D．Coolidge發(fā)表了鎢燈絲X射線管制造成功的報(bào)告。1913年開始實(shí)際使用，它的最大特點(diǎn)是*鎢燈絲加熱到白熾狀態(tài)以提供管電流所需的電子，所以調(diào)節(jié)燈絲的加熱溫度就可以控制管電流，從而使管電壓和管電流可以分別獨(dú)立調(diào)節(jié)，而這正是提高影像質(zhì)量所需要的。

1913年濾線柵的發(fā)明，部分地消除了散射線，提高了影像的質(zhì)量。1914年制成了鎢酸鎘熒光屏，開始了X射線透視的應(yīng)用。1923年發(fā)明了雙焦點(diǎn)X射線管，解決了X射線攝影的需要。X射線管的功率可達(dá)幾千瓦，矩形焦點(diǎn)的邊長(zhǎng)僅為幾毫米，X射線影像質(zhì)量大大提高。同時(shí)，造影劑的逐漸應(yīng)用，使X射線的診斷范圍也不斷擴(kuò)大。它不再是一件單純拍攝骨骼影像的簡(jiǎn)單工具，卻已成為對(duì)人體組織器官中那些自然對(duì)比差(對(duì)X射線吸收差小)的胃腸道、支氣管、血管、腦室、腎、膀胱等也能檢查的重要的醫(yī)學(xué)診斷設(shè)施了。與此同時(shí)，X射線在治療方面也開始得到應(yīng)用。

電子俘獲：

β衰變包括3種方式：β-衰變、β+衰變和電子俘獲(EC).其中電子俘獲(EC)這種衰變可以表示為即母核俘獲1個(gè)核外軌道電子使核內(nèi)1個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱⒎懦?個(gè)中微子，所以子核的電荷數(shù)變?yōu)閆-1，而質(zhì)量數(shù)保持不變.在一般情況下，K層上的電子被原子核俘獲的居多，因?yàn)镵層最靠近原子核，被俘獲的概率最大，但是L層上的電子被俘獲的概率也是存在的。原子核在俘獲了電子之后，子核原子的K層或L層上將出現(xiàn)一個(gè)電子空位，當(dāng)某一外層電子來填補(bǔ)這個(gè)空位時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)下面兩種情況之一：要么以標(biāo)識(shí)X射線的形式將多余的能量釋放，要么將多余的能量交給另一層上的其他電子，此電子獲得能量而脫離原子，成為俄歇電子。伴有X射線或俄歇電子的發(fā)射是K俘獲過程的標(biāo)志。

內(nèi)轉(zhuǎn)換：

原子核可以通過某種方式(譬如β衰變)達(dá)到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子核可以通過發(fā)射γ射線躍遷到低激發(fā)態(tài)或基態(tài)，這種現(xiàn)象稱為γ衰變或稱γ躍遷。核能級(jí)躍遷所發(fā)出的光子與原子能級(jí)躍遷所發(fā)出的光子沒本質(zhì)的差別，不同的是原子能級(jí)躍遷發(fā)射的光子能量只有eV~keV數(shù)量級(jí)，而核能級(jí)躍遷發(fā)射的光子能量卻有MeV數(shù)量級(jí)。在不考慮核的反沖時(shí)，光子能量Eg可以表示為下面的形式Eg=Es-Ex。有時(shí)原子核從激發(fā)態(tài)到較低能態(tài)的躍遷并不放出光子，而是把能量直接交給核外電子，使電子脫離原子，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換(IC)，脫離原子的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。處于激發(fā)態(tài)的原子核可以通過放射γ光子回到基態(tài)，也可以通過產(chǎn)生內(nèi)轉(zhuǎn)換電子回到基態(tài)，究竟發(fā)生的是哪種過程，完全決定于核的能級(jí)特性。內(nèi)轉(zhuǎn)換電子的動(dòng)能與殼層電子的電離能之和應(yīng)是原子核的兩能級(jí)間的能量差。也就是等于在兩原子核能級(jí)間躍遷所輻射出的γ光子的能量。對(duì)于內(nèi)轉(zhuǎn)換的研究是獲得有關(guān)核能級(jí)知識(shí)的重要手段。當(dāng)然通過內(nèi)轉(zhuǎn)換方式還可以產(chǎn)生原子的特征X射線。

2.每日工作前，用干布對(duì)X光機(jī)及床面進(jìn)行1次清潔工作，經(jīng)常保持X光機(jī)表面整潔光滑；定期對(duì)X光機(jī)內(nèi)外部進(jìn)行徹底清潔，清潔外部時(shí)最好用干布或吸塵器，清潔內(nèi)部時(shí)最好用電吹風(fēng)和細(xì)毛刷清理，決不能用濕布擦抹；

3.工作中，應(yīng)隨時(shí)注意接地是否良好,X線管套有無漏油,管套溫度是否過高,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常等，曝光時(shí)應(yīng)密切注意儀表的指示、顯示情況、注意有無異常聲響；

4.定期檢查各電器及機(jī)械部件的固定連接，有無松脫和位移現(xiàn)象，并隨時(shí)給予堅(jiān)固，檢查各種接觸器和繼電器觸頭，觀察是否有電蝕和不清潔現(xiàn)象，查看機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，必要時(shí)要用儀器儀表對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)長(zhǎng)久未使用的X光機(jī)，使用前應(yīng)進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)訓(xùn)練，使用過程中如發(fā)現(xiàn)有放電聲，應(yīng)立即停止使用，待排除后再使用；

5.球管頭要在容量范圍內(nèi)使用，并保證足夠的間歇時(shí)間，勿使管頭外表溫度過熱；

6.要經(jīng)常注意電源電壓表、千伏表、毫安表等各種指示，顯示儀表的參數(shù)是否正常，如有偏高偏低、顫抖、急沖、零位漂移等現(xiàn)象，應(yīng)立即停機(jī)，并報(bào)告維修人員；

7.注意觀察機(jī)器的各個(gè)活動(dòng)部分的活動(dòng)靈敏度，不能有摩擦力過大的情況，并經(jīng)常在軸承、軌道上涂以潤(rùn)滑油、增加其靈活度，減少機(jī)械磨損；

8.經(jīng)常檢查各部分的鋼絲繩是否有磨損，發(fā)現(xiàn)有毛刺現(xiàn)象及時(shí)更換，并定期擦拭干凈，并加注潤(rùn)滑油；經(jīng)常檢查機(jī)器各部件間固定螺絲、螺母、銷釘有無松脫現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)處理；

9.定期檢查各制動(dòng)裝置是否可靠，制動(dòng)力是否達(dá)到規(guī)定的要求

10.發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)立即停機(jī)，切斷機(jī)器電源并報(bào)告上級(jí)和維修人員，及時(shí)記錄故障發(fā)生時(shí)的有關(guān)情況及維修情況。

打開電源，按下啟動(dòng)開關(guān)后機(jī)器不運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示屏顯示“WARNING 20: MAXIMUM FILAMENT CURRENT”，燈絲電流過大故障。

故障分析：

打開控制箱，發(fā)現(xiàn)開機(jī)后電磁閥開關(guān)K1、K3、K4無動(dòng)作：S565電源板上H2、H9亮紅燈，且H2紅的程度大，H9比較微弱。筆者采用從表象入手，逆向推導(dǎo)的方式，展開故障排除。（1）在電路圖中可以看到，K1、K3并聯(lián)，由S565的X6接線柱的3、4管腳供電，斷電狀態(tài)下測(cè)K1線圈電阻存在，為60多歐姆，通電狀態(tài)下測(cè)線圈兩端電壓為零，說明K1正常，電源板沒有供電；（2）通過查找電路圖K1、K3是通過X6接線柱供電的，X6接線柱的4腳是接地，3腳是EMERG24V，經(jīng)檢測(cè)EMERG24v電壓為0且H2亮紅燈。

推斷565板中繼電器K4沒工作，測(cè)K4兩端電壓為零，即V30集電極電壓為0，又測(cè)得V30發(fā)射極和基極電壓均為24V，顯然不符合導(dǎo)通條件。V30的基極供電來自一個(gè)由4個(gè)二極管和1個(gè)三極管組成的與非門的輸出，它的輸入信號(hào)為WDDSP、WDTERM、EMEDSP、EMETERM，輸出為V35的集電極。測(cè)量發(fā)現(xiàn)EMETERM電壓為2V，其余點(diǎn)均為24V，說明EMETERM電壓不正常。繼續(xù)往下查到EMETERM的來源是X17的15管腳，X17和S564板的X18相連。X18的15管腳是用ALARM表示，為確認(rèn)實(shí)物和電路圖一致，關(guān)機(jī)狀態(tài)測(cè)量ALARM與EMETERM相通。

ALARM源自V95集電極，測(cè)量V95基極和發(fā)射極電壓為分別為25.12、25.5V，說明三極管V95幾乎處于截止?fàn)顟B(tài)，而它的基極通過1k電阻R374連到光耦輸出6腳，此時(shí)卻是0V，顯然光偶輸出端沒有得到足夠供電。應(yīng)該懷疑R374是否斷路，斷電后在板子上測(cè)R374阻值為6.1MΩ，基本證實(shí)。

為保險(xiǎn)起見，筆者在電路板上找到和R374功能相同的電阻R360對(duì)比一下，它的阻值為999Ω，而且二者型號(hào)一樣、相連的元件也一樣，這時(shí)就可以斷定是R374斷路。

維修：

分析完故障后，著手解決故障。因?yàn)殡娐钒迳想娮柙际琴N片式的，周圍元件比較密集，要想完好的焊下來再焊上去一個(gè)基本不太可能，而且這種貼片電阻也不一定好找。筆者就利用了普通的1KΩ、1/5W的電阻并聯(lián)在R374兩端，只需選擇和R374兩端相通的比較好焊接的地方焊上電阻就可以了，焊接好后裝回板子試機(jī)，正常開機(jī)。

故障二：

按下控制電源開關(guān)，有時(shí)控制臺(tái)面板無任何顯示，開機(jī)失??；有時(shí)雖然開機(jī)成功，但在使用過程中，面板又會(huì)突然無顯示。此現(xiàn)象時(shí)有時(shí)無，無任何規(guī)律，難于正常使用。

分析與檢修：從故障現(xiàn)象來看，此故障屬于典型的軟故障，所以要維修此故障。首先要弄清楚它的工作原理。面板無任何顯示，肯定這部分電路沒有電源，分析該機(jī)電路圖line input部分，所有直流電源都是由電源提供板D704輸出，而D704的各組交流輸入都是由變壓器T2提供，T2的220V初級(jí)輸入由電源輸入板D711控制，一打開電源開關(guān)，220V電源經(jīng)D711控制送給變壓器T2，經(jīng)變壓后送給D704，輸出各組直流電流。所以出現(xiàn)上述故障時(shí)，首先測(cè)量T2初級(jí)，結(jié)果沒有220V電壓，說明D711沒有輸出220V電源。分析D711、220v電源受繼電器K3的二組常開接點(diǎn)的控制，并經(jīng)過保險(xiǎn)絲F6輸出到T2的初級(jí)。先檢查保險(xiǎn)絲F6正常，顯然是K3繼電器沒有工作觸點(diǎn)閉合不良。從原理上分析，一開總電源，D711板上就有24V，紅色指示燈V9點(diǎn)亮，當(dāng)按下控制臺(tái)電源開關(guān)，24V加至K6繼電器，K6工作，黃色指示燈V11點(diǎn)亮，K6常開觸點(diǎn)閉合，使K3得電而工作，二組觸點(diǎn)閉合，220V電源就加至T2的初級(jí)。究竟是由于K6的觸點(diǎn)沒有接觸好而使K3沒有工作 ，還是K3的觸點(diǎn)沒有接觸好，輕敲K3和K6外殼，結(jié)果一敲K3，面板立即有顯示，T2初級(jí)有220V，說明K3性能不好。拆下K3外殼，檢查觸點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)表面炭化、粗糙。用水磨砂紙將觸點(diǎn)輕輕砂平，外接24V電源試驗(yàn)，結(jié)果K3工作，觸點(diǎn)接觸良好。將K3裝回D711，并安裝好D711板，檢查無誤后開機(jī)，控制臺(tái)面板顯示正常。經(jīng)多次開關(guān)試驗(yàn)，均正常，長(zhǎng)時(shí)間開機(jī)試驗(yàn)，中途未發(fā)生面板無顯示現(xiàn)象。經(jīng)過幾十天的使用，再無上述故障發(fā)生，故障已徹底修復(fù)。