TrueRay 500/600的管壳为什么会用到陶瓷？

不少适配中档CT机型使用的球管，管壳的常用结构是金属壳在中间，阴极、阳极两端是玻璃。而TrueRay 500/600及TrueRay 500+采用的是中间金属壳、两端为陶瓷的结构，这样设计的缘由是什么呢？

TrueRay 500

一、热传导为最主要散热方式

在启动设计TrueRay 500之前，我们观察到，其所适配的CT机型常用来进行腹部及盆腔的增强、颅底和胸肺部长跨度平扫。上述需求，通常需要CT机以40kW以上的功率，扫描时长超过20秒；而增强扫描，意味着几乎以同样的功率增加一次平扫。如果TrueRay 500肩负这样的“重任”，依据穆勒-奥斯特坎普方程，以20秒计，盘面、轨道和焦点的温度大致分别为730℃、1,350℃和2,100℃。TrueRay 500/600使用的是液态金属轴承，靠热传导散热是强项，正适合高功率应用场景。由于热辐射在TrueRay 500/600并不重要，故一开始就直接选择了陶瓷。

二、机械强度更适合高转速机架

现代CT机机架转速越来越快是一个显著趋势。球管在高机架转速下，依据a=4π²f²r计算，承受着10-40倍重力加速度的向心加速度。相对原来0.8-0.6秒/周转速的经济型CT机来说，球管对机械强度的要求成倍提高。根据某品牌陶瓷参数，其屈服强度为近300兆帕。而TrueRay作为产品平台，提前预留了适配高机架转速的发展空间，积累了丰富的陶瓷应用工艺经验。

三、消除背向散射电子返回阳极的几率

热阴极发射的电子束高速撞击阳极靶盘，产生了大约30-40%的背向非弹性散射电子。接地的金属壳吸收了其中的大部分，使其不会再反弹回阳极，以免无谓地产热和产出能量较低的X射线。对于阴极、阳极两端保留玻璃壳的CT管来说，管芯内部热阴极、高温合金靶盘蒸散出的金属蒸气（主要是钨）会在玻璃壳内壁形成金属薄膜，在电场作用下带负电。这种现象产生了两个负面效果：一是增加“打火”数量，二是重新推动电子返回阳极，产热并产出低能散射线，增加阳极靶面散热负担。相比之下，陶瓷由于具有的多孔性、复杂的多晶结构，可以“俘获”低能背向散射电子用以填充其原子不饱和的电子最外层，减少电子反弹，呈现出“吸收”效果。

玻璃管内壁因金属膜打火形成开裂

背向散射电子作用范围示意

四、高介电强度

陶瓷的重要特点之一就是高介电强度。某品牌陶瓷提供的数据，其介电强度达到35-38千伏/毫米。这对于老练及处于工作状态下的CT球管意义很大。对于双端高压CT球管，阴极、阳极各自近70千伏的对地电势差，高介电强度可以很大程度上起到屏蔽作用，减少对管芯外放电“打火”的概率。

五、吸附残气

CT球管排气过程结束时，会对管子进行封离。封离后，CT球管高温工作时，内部部件释放的CO、H₂、CO₂、CH₄等残气，通常只能靠吸气剂消除。而使用大面积多孔高纯度陶瓷，可以对部分残气进行物理吸附，维持管内较长时间的真空度。

** TrueRay 500及TrueRay 500+可替换Dura 422，适配机型Somatom Emotion 16、Somatom Scope Power；

TrueRay 600可替换Dura 688，适配机型Somatom Perspective 64/128