主题：【讨论】从纯技术角度，讨论X光管的寿命问题。

原文由 nameylf 发表:
经常在网上看到大家讨论X光管的寿命问题，实际上，可能每个人描述的都不是一件事情，因为X光管的功率不同，并且差别很大，从几瓦到几千瓦，各种功率X光管的设计寿命就相差很多。比如灯丝电流，50W的光管只要几安培，400W的要将近10安培，2000W的要十几安培，4000W的要几十安培，那么对灯丝的消耗就相差很多。按照目前的情况来说，一般手持式EDXRF在几瓦，台式EDXRF仪器X光管的功率在几十瓦，固定道的WDXRF一般在几百瓦，而扫描道的WDXRF要用到几千瓦。另外，X光管的寿命和每个用户的仪器使用状态有很大的关系，比如，使用时，越接近光管的设计功率，使用寿命就越短；因此，X光管的寿命问题比较复杂。一般来说（并不是很严格），功率越大的X光管，寿命就相对要短一些。
当然，这里不包括那些完全出于商业目的在这里胡说八道的人，事情往往会这样，越是在技术上一窍不通的人，就越敢胡说八道。
X光管从结构上分为大致可以分为侧窗管，端窗管等等，从靶的结构上可以分为旋转靶，固定靶；反射靶、透射靶等等；另外，靶的材料根据不同的应用也各不相同，比较常用的有钨靶、钼靶、银靶、铑靶、等等很多。另外，X光管也可以按照功率大小进行分类。特别需要指出的是，目前，X光管在国内已经完全能够批量生产，质量也完全可以保证；很多国外的X光管，都是在中国进行生产的，特别是中小功率的X光管。X光管的寿命，主要由以下三个方面决定：灯丝、靶材、真空。X光管的工作过程是：灯丝加热产生的自由电子，在高压电场进行加速，轰击到靶材上，产生靶材的特征X射线和韧致辐射。
X光管的寿命主要决定于：
1、X光管真空是否能够长期保持
2、灯丝是否容易烧断
3、靶材是否能够经受长期的高速电子轰击
另外需要强调的是：X光管是功率器件，它的散热效果对X光管的使用寿命也至关重要。
我想说明的是，对于X光管的寿命问题，只要我们明白了它的结构、原理、失效的过程，我们就可以对此问题做出一个理智的判断了，而不会只是听仪器生产商片面的宣传了。

X光管在工作时，电流是以毫安为单位的，电压是几十千伏，如果电流是几安培或几十安培，那么功率等于电压乘以电流，应该是几百千瓦甚至更大了，这显然是不对的。
仅仅从很简单的物理原理上说明：保护X光管的办法，尽量不使用满功率，在这个前提下，尽量不使用大电流，X光管的能量绝大部分是以热量形式发散的，根据焦耳定律Q=I2Rt热量与电流的平方成正比，可见，电流越大，灯丝发出的热量也越大，无论对光管还是整个仪器来说都是不利的。另外由于X光管在开关时都是瞬间通电或断电的，瞬间在灯丝上加以几十千伏的电压，对灯丝来说都是考验，因此应尽量减少开关X光管的次数。

原文由 gop 发表:

原文由 nameylf 发表:

原文由 nameylf 发表:

一个典型的侧窗X光管结构示意图

楼主的示意图实际上划错了，通常XRF使用的X射线管都是单极X射线管，即最大高压只有225kV（通常没有这么达），使用的是阴极高压发生器，也就是灯丝是加载高压，而阳极是接地，这样也就是可以使用水冷却阳极（水的冷却效率相比其他液体更佳）。其他的冷却方式也有直接使用风冷却的。

关于X射线管的使用寿命，实际是一个很复杂的问题，第一重要的前提是X射线管需要有一个好的真空，国内外的真空处理差异很大。目前市场上比较多是金属陶瓷管，这就涉及到生产工艺了，国内一般生产不出合格的225kVX射线管，XRF上拥的比较多的也就是50kV玻璃X射线管。回到寿命问题，实际上简单点说根据使用状况不同而定，如果经常使用低电压（即kV低）、高（管）电流的(即mA大），灯丝先达到寿命——这点大家应该有个认识，灯丝需要加热到更高的温度才能释放更多的电子即大灯丝电流（不同于管电流）；如果经常使用瞒功率，那么靶可能最先达到寿命。这两者的前提是射线管一直能保证良好的真空度，没有出现金属放气降低真空度或者管的材料足够好没有出现漏真空现象。

而在使用过程当中，X射线管的使用寿命不会因为设计功率大而寿命短或者设计功率小而寿命长，这是前面几位讨论出现的误区。因为功率大小唯一涉及的就是冷却，而一般设计时已经考虑进去了。市场上有160kV而功率达到6000W的，它的寿命不比160kV功率640W的低，具体要看使用状况而言。

因而简单的去讨论射线管寿命没有太大意义，各个厂家在生产工艺上有所不同，肯定设计寿命也不一样。唯一对增加寿命有帮助的就是少使用两种上面提到的极端使用。

说的对，这个示意图的确画错了。

原文由 ljzllj 发表:

原文由 gop 发表:

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原文由 nameylf 发表:

一个典型的侧窗X光管结构示意图

楼主的示意图实际上划错了，通常XRF使用的X射线管都是单极X射线管，即最大高压只有225kV（通常没有这么达），使用的是阴极高压发生器，也就是灯丝是加载高压，而阳极是接地，这样也就是可以使用水冷却阳极（水的冷却效率相比其他液体更佳）。其他的冷却方式也有直接使用风冷却的。

关于X射线管的使用寿命，实际是一个很复杂的问题，第一重要的前提是X射线管需要有一个好的真空，国内外的真空处理差异很大。目前市场上比较多是金属陶瓷管，这就涉及到生产工艺了，国内一般生产不出合格的225kVX射线管，XRF上拥的比较多的也就是50kV玻璃X射线管。回到寿命问题，实际上简单点说根据使用状况不同而定，如果经常使用低电压（即kV低）、高（管）电流的(即mA大），灯丝先达到寿命——这点大家应该有个认识，灯丝需要加热到更高的温度才能释放更多的电子即大灯丝电流（不同于管电流）；如果经常使用瞒功率，那么靶可能最先达到寿命。这两者的前提是射线管一直能保证良好的真空度，没有出现金属放气降低真空度或者管的材料足够好没有出现漏真空现象。

而在使用过程当中，X射线管的使用寿命不会因为设计功率大而寿命短或者设计功率小而寿命长，这是前面几位讨论出现的误区。因为功率大小唯一涉及的就是冷却，而一般设计时已经考虑进去了。市场上有160kV而功率达到6000W的，它的寿命不比160kV功率640W的低，具体要看使用状况而言。

因而简单的去讨论射线管寿命没有太大意义，各个厂家在生产工艺上有所不同，肯定设计寿命也不一样。唯一对增加寿命有帮助的就是少使用两种上面提到的极端使用。

说的对，这个示意图的确画错了。

我不知道正确的是什么样子，但示意图合逻辑就可以了，没看出来错在哪了！
灯丝加负高压，阳极、靶材接地，不过没有把电子枪表达很清楚。

原文由 srd2009 发表:

原文由 ljzllj 发表:

原文由 gop 发表:

原文由 nameylf 发表:

原文由 nameylf 发表:

一个典型的侧窗X光管结构示意图

楼主的示意图实际上划错了，通常XRF使用的X射线管都是单极X射线管，即最大高压只有225kV（通常没有这么达），使用的是阴极高压发生器，也就是灯丝是加载高压，而阳极是接地，这样也就是可以使用水冷却阳极（水的冷却效率相比其他液体更佳）。其他的冷却方式也有直接使用风冷却的。

关于X射线管的使用寿命，实际是一个很复杂的问题，第一重要的前提是X射线管需要有一个好的真空，国内外的真空处理差异很大。目前市场上比较多是金属陶瓷管，这就涉及到生产工艺了，国内一般生产不出合格的225kVX射线管，XRF上拥的比较多的也就是50kV玻璃X射线管。回到寿命问题，实际上简单点说根据使用状况不同而定，如果经常使用低电压（即kV低）、高（管）电流的(即mA大），灯丝先达到寿命——这点大家应该有个认识，灯丝需要加热到更高的温度才能释放更多的电子即大灯丝电流（不同于管电流）；如果经常使用瞒功率，那么靶可能最先达到寿命。这两者的前提是射线管一直能保证良好的真空度，没有出现金属放气降低真空度或者管的材料足够好没有出现漏真空现象。

而在使用过程当中，X射线管的使用寿命不会因为设计功率大而寿命短或者设计功率小而寿命长，这是前面几位讨论出现的误区。因为功率大小唯一涉及的就是冷却，而一般设计时已经考虑进去了。市场上有160kV而功率达到6000W的，它的寿命不比160kV功率640W的低，具体要看使用状况而言。

因而简单的去讨论射线管寿命没有太大意义，各个厂家在生产工艺上有所不同，肯定设计寿命也不一样。唯一对增加寿命有帮助的就是少使用两种上面提到的极端使用。

说的对，这个示意图的确画错了。

我不知道正确的是什么样子，但示意图合逻辑就可以了，没看出来错在哪了！
灯丝加负高压，阳极、靶材接地，不过没有把电子枪表达很清楚。

对的，高压应该加在灯丝上，而不是靶上。

说的对，这个示意图的确画错了。
我不知道正确的是什么样子，但示意图合逻辑就可以了，没看出来错在哪了！
灯丝加负高压，阳极、靶材接地，不过没有把电子枪表达很清楚。
对的，高压应该加在灯丝上，而不是靶上。

如果灯丝是阴极，靶材部位一定是阳极，阳极接地。严格的说是一个回路系统，

收益匪浅！谢谢

很久没有来仪器信息网了，衷心感谢各位参与讨论。

我画出的X光管，只是侧窗正高压的示意图，实际上，X光管还有负高压，还有端窗管等等很多类型。

再次感谢。

补充一点，负高压的X光管是在灯丝上加高压，靶材接地的；一般大功率的会采用负高压方式，方便冷却。

咸阳威思曼高压电源有限公司http://www.wismanhv.com参与讨论，这些电源可以在这买到。

咸阳威思曼高压电源有限公司，是全球专业的X射线管高压电源、高压直流电源、高压脉冲电源及高压交流电源制造商，公司设计并制造定制和标准高压产品，功率范围从120mW到150kW，电压范围从300V到500kV。我们的产品主要应用于以下领域：X光射线管、骨密度测试、分析仪器、电泳，半导体、离子注入、平板印刷， 无损检测、X射线呈像、静电除尘、油烟净化、静电喷涂、CT机、静电喷雾，激光设备，臭氧发生设备，静电植绒、科学研究、静电杀菌。威思曼已经成为全球医疗、工业、科研领域一个值得信赖的供应商。我们不断完善的高压电源产品线，可以满足全球医疗、工业、科研领域的各种需求，甚至包括了各种偏、冷门的需求，其中有生产厂商的OEM配套、科研院所的实验测试设备、及其他直接用户的需求。这些高压电源产品典型应用有：
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