107年:放射診斷(1)

下列有關 X光管陽極( X-ray anode )的敘述,何者最正確?

A鎢為較適合的材料
B固定式設計比可旋式好
C95% 的能量轉換為 X光
D為熱離子發射

詳細解析

本題觀念:

X光管陽極(anode)的材料選擇與設計原則。陽極在 X光管中扮演接收電子束並產生 X光的角色,其材料特性與結構設計直接影響 X光產生效率、熱耐受性與管球壽命。

選項分析

(A) 鎢為較適合的材料 鎢(tungsten, W)原子序高達 74,熔點約 3,422°C,是目前已知熔點最高的金屬,具備以下優點:

  • 高原子序:電子與高原子序材料碰撞後產生特性 X光(characteristic X-ray)的效率較高,且制動輻射(bremsstrahlung)的轉換效率亦較佳。
  • 高熔點:X光產生過程約 99% 的電子動能轉為熱能,陽極溫度極高,鎢的高熔點使其能耐受此極端條件。
  • 高熱導率:有助於熱能快速散逸。 此選項正確。✅

(B) 固定式設計比可旋式好 錯誤。旋轉陽極(rotating anode)設計可讓電子束打在陽極盤的整個圓周上,大幅增加焦點軌跡面積(focal track area),使相同熱負荷分散於更大面積,明顯降低局部峰值溫度,可承受更高的管電流與較短的曝光時間,適用於現代高負載攝影設備。固定陽極(stationary anode)只適用於低功率、牙科攝影等特殊場合。❌

(C) 95% 的能量轉換為 X光 嚴重錯誤。事實恰好相反:電子束打在陽極時,約 **99% 的動能轉換

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