X射线管灯丝参数及其温度分布计算的研究

X射线管的焦点尺寸、功率和寿命是评价X射线管性能的主要技术指标，这些参数主要取决于灯丝的参数设计和工作时的温度分布。首先根据X射线管灯丝的典型电压、最大工作电流以及最大管电流的设计要求，利用灯丝热辐射表面积与热电子发射表面积相等的方法，推导了X射线管灯丝直径和长度参数的计算公式，同时可以获得灯丝的最高平均工作温度；再结合傅里叶导热微分方程，提出等间隔温度迭代的方法从灯丝两端开始计算温度，并引入螺旋遮挡系数δ进行修正，研究了灯丝在不同灯丝电压下的温度分布以及热电子发射分布。实验测量了X射线管在不同灯丝电压下的灯丝电流和管电流，用测量的灯丝电流计算灯丝温度分布，通过热电子发射电流公式转换为管电流，最后与实验测量的管电流值进行比较，结果表明两者变化趋势一致，最大误差小于±7.7%。