3.1 X射线源分类

当前，商业化的X射线管最高能量可达600kV，配接通用的探测器系统，大致可穿透近70mm的钢件或1000mm左右的铝件。管电压高达800kV的X射线源也已经面世，如图3-1所示，为数字化射线检测提供了更加广泛的应用选择。

X射线源主要由射线管头、高压发生器、高压电缆、控制系统和冷却系统等组成。按照其组成的部件特性和组装结构，可以把X射线源分为不同的类型，不同类型的射线源应用范围也是各不相同的。

按照结构形式可分为手提式X射线源、一体式X射线源、移动式X射线源和固定式X射线源；按照焦点大小可分为微焦点X射线源、小焦点X射线源和常规焦点X射线源；按照射线束角度大小可分为定向X射线源和周向X射线源；按照射线管种类可分为玻璃管、陶瓷管和金属陶瓷管X射线源。所以同一个X射线源按照不同的分类方法可能属于不同的类别。根据射线数字成像技术的应用领域，以下按照结构形式进行介绍。

3.1.1 手提式X射线源

如图3-2所示，手提式X射线源具有两种射线发射方式：脉冲式和恒压式。这种射线源一般采用100kHz以上的变频技术获得高压，采用可充电电池供电，所有部件集成在一起，携带方便、操作简单。缺点是功率较小、有效工作时间较短。手提式X射线源非常适合于在流动工作环境对小批量、较小厚度的物体进行现场检测。

脉冲X射线源采用普通的可充电镍镉电池作为电源，体积相当于手持式摄像机大小，重量不足10kg，不需要预热。通常以每秒15~25个脉冲发射X射线，脉冲宽度为50~60ns，每次充电后可以发射约4000个脉冲，最高管电压可达300kV，焦点尺寸约3mm，最大穿透厚度约30mm（Fe）。采用延迟发射或遥控器可保证操作人员移动到安全距离，工作时一般采用距离防护。

恒电位X射线源采用可充电电池作为电源，重量不足10kg。电池充满后可连续发射X射线15min左右，最大管电压160kV，焦点尺寸约0.8mm，对钢件的穿透厚度可达10mm。采用RS-232串行通信接口控制射线管预热、管电流、管电压和曝光时间。

3.1.2 一体式X射线源

如图3-3所示，一体式X射线源（Mono block）是一种将高压发生器、射线管和控制电路、通信接口集成在一起的射线源，多数采用外部直流电源供电，射线源的控制通过RS-232串行接口由外部计算机软件完成，根据工作条件可选配外部冷却器。

一体式X射线源大多数采用玻璃管或陶瓷管，很少使用金属陶瓷管。管电压小于250kV、功率小于1kW的射线源居多。这种射线源的特点是起步电压较高（超过60kV）、价格低、维护方便，在安检行业广泛使用。

一体式X射线源出束窗口具有锥束和扇束两种结构，输出扇束X射线的结构经常用于线阵列扫描成像。输出锥束X射线的结构最大射束角度可达80°以上，经常用于面阵列探测器成像。一体式X射线源一般用来制造低成本X射线数字成像设备，由于性价比高，在一些检测工作量不大、质量要求较低的场合经常使用。

3.1.3 移动式X射线源

移动式X射线源采用组合式射线发生器，其X射线管、高压发生器、冷却系统安装在一个机壳内，统称为射线发生器。整机由两个单元构成，即控制器和射线发生器，它们之间由低压电缆连接或通过遥控器进行无线通信，如图3-4所示。

根据在射线发生器中所充的绝缘介质类型，分为油绝缘和气绝缘两种。油绝缘是采用高抗电强度的变压器油，其抗电强度为30～50kV/2.5mm；气绝缘多数充填的绝缘介质是六氟化硫（SF₆）气体，气压不低于0.34MPa（3.5kgf/cm²），不应超过0.49MPa（5.0kgf/cm²），气压过高机壳容易爆裂。移动式X射线源的管电压一般不超过350kV，管电流1~10mA，功率不超过1kW，稳定度在1%左右，通常采用风扇强制冷却，特殊情况下也可采用循环水冷却，100%的负载率可连续工作。移动式X射线源的体积、重量、管电压、功率、焦点尺寸、负载率、控制方式等技术指标是判断产品技术水平的依据。通常情况下，利用工频高压发生器技术制造的X射线源体积和重量都较大，输出射线的稳定度较低，只能用于低帧频（采集速度不大于数秒一帧）静态平板探测器或CR成像检测。随着高频高压发生器技术的发展，使用高频技术制造的便携式X射线源正在成为主流技术，带来的益处是整机重量大幅度降低、体积进一步缩小，射线硬度和稳定性得到了进一步提高。

移动式X射线源具有定向和周向两种出束形式。其中，周向移动式射线源安装在管道爬行器上，对于检测长输管道对接接头具有极高的应用价值，目前已开发出多种实用的长输管道射线数字成像检测系统。

3.1.4 固定式X射线源

固定式X射线源是一种采用高频逆变技术制造的直流恒电位X射线系统，是高性能射线数字成像设备的首选机型。

固定式X射线源采用分离结构，主要由电源器、高压发生器、金属陶瓷射线管、高压电缆、控制系统、冷却系统和通信接口等组成，如图3-5所示。

这类X射线源已形成120kV、160kV、225kV、320kV、450kV、600kV的系列化产品，管电流可达到30mA甚至更大的值，连接高压发生器和射线管头的高压电缆最大长度可超过20m，为一些特殊应用（如钢管检测）提供了良好的安装灵活性。固定式X射线源可以安装常规焦点的金属陶瓷射线管，也可以安装微焦点射线管和棒阳极射线管。微焦点X射线管可以获得比普通X射线管高出一个数量级的空间分辨率，但穿透能力有限。固定式高频恒电位X射线源由于一系列先进技术的应用，使得系统成了高稳定、高精度X射线源的代名词，在CT设备、具有缺陷自动识别功能的DR检测设备上具有广泛的应用价值。