X射線源作為工業CT的核心部件，其性能表現直接關系到檢測結果的精確度和可靠性，其各項參數的設置與調整，對最終的成像效果起著決定性的作用。在采購過程中，選擇合適參數的射線源至關重要。本文將對工業CT中X射線源的四個核心參數——「焦點尺寸」、「電壓」、「電流」和「功率」進行深入解讀，并剖析這些參數之間的相互關聯與影響。

焦點尺寸

射線源焦點是指X射線管中電子束撞擊陽極（靶材）時所形成的微小區域。當電子從陰極被加速并射向陽極時，它們會與陽極材料相互作用，產生X射線。這個相互作用發生的具體位置就是焦點。

焦點的大小對X射線成像的質量影響大。焦點越小，X射線的投射更集中，因此投射的影像邊緣能夠更清晰，針對較小尺寸的物體能形成清晰的圖像（或者說圖像更加銳利）。而對于極細小的體素來說，如果投影的圖像銳利度不行，就會嚴重影響到圖像的分辨率。這就是為什么越高體素分辨率（高幾何放大倍率）的系統越需要更小的射線源焦點，采用越細小的焦點的射線投射，通過放大成像的體素圖像會更清晰(更銳利）。

然而，焦點的大小并不是越小越好。過小的焦點就必然需要更低的射線功率，那么直接會導致輻射劑量減弱，而為了獲得足夠的X射線劑量，就需要更長的曝光時間。此外，焦點的大小還受到X射線管設計和制造技術的限制。

在實際應用中，根據具體的成像需求和設備性能，可以選擇合適的焦點大小。例如，在科研領域的應用中，通常需要獲得高質量的圖像，常常需要使用極微小焦點的射線源。而在一些對分辨率要求不那么高，或者穿透功率要求較大的應用場景中。例：大型鑄件，則需要選用較大焦點的X射線源。

電壓（管電壓）

電壓是X射線源產生X射線的關鍵參數之一，它實際就是是陰極、陽極/靶之間的電壓。管電壓決定了X射線中能量高低。電壓越高，產生的X射線能量越高，波長越短，穿透物質的能力也會越強，能夠檢測物質的厚度也越厚。然而，過高的電壓也可能導致圖像過曝，增大焦點尺寸，降低圖像的空間分辨率，影響檢測結果。因此，在選擇電壓時，需要根據檢測物體的材質（密度）、結構、厚度以及所需的圖像質量進行綜合考慮。

此外，電壓長期過高地使用還會影響射線源的穩定性和壽命。過高的電壓可能導致射線源燈絲過熱，加速其老化過程，縮短壽命。因此，在使用射線源時，需要確保電壓穩定且不超過設備的額定電壓范圍，以保證設備的長期穩定運行。

電流（管電流）

電流，也就是單位時間內從陰極跑到陽極/靶的電子數量。管電流決定了X射線的數量（光通量）。在X射線管中，當電流增大時，陰極會釋放更多的電子，進而生成更多的X射線粒子，使得X射線的光通量增大。這意味著在相同的時間內，可以有更多的X射線粒子通過物體并被探測器捕獲，從而提高了成像的靈敏度和成像效率。因此，在需要快速獲取圖像或提高圖像對比度的場景中，可以通過增大電流來增強X射線的強度。

其次，電流的變化也會影響到X射線源的性能和穩定性。過高的電流可能會導致射線源內部過熱，加速設備老化，甚至可能損壞設備。此外，電流的不穩定也可能導致X射線強度的波動，影響到成像的穩定性和質量。因此，在調節電流時，需要考慮到設備的散熱性能和電流的穩定性，確保X射線源能夠在安全、可靠的狀態下工作。

功率

功率是X射線源的一個重要參數，它反映了X射線源的輸出能力。功率與管電壓和管電流的乘積成正比，意即，射線源的功率計算公式可以表示為：功率 = 管電壓 × 管電流。正因如此，功率的高低對射線源的強度和穿透力都密切相關。

首先，功率決定了射線源的輸出能力。射線源的功率越大，其產生的X射線強度就越高，單位時間內能夠發射的X射線粒子數量也越多。這意味著在相同的曝光模式下，高功率的射線源能夠更快速地完成掃描或能構成更高質量的圖像，提高工作效率。其次，高功率的射線源產生的X射線具有更強的穿透力，能夠更深入地穿透物體，獲取物體內部更詳細的結構信息。

焦點尺寸與功率的關系

X射線源的焦點尺寸一定不是不變的，焦點會隨著功率的升高而變大。

這個問題從X射線的產生機理方面來解釋就很好理解。直觀地說，X射線管是將電子束聚焦后打到一個金屬靶上從而激發出的射線，那么聚焦后，電子所落在靶上的那個小圈范圍就等同于焦點尺寸。在電子轟擊靶的過程中，其中98%的能量轉變為熱量，這些熱量通過靶的散熱層處理消散掉。但由于散熱層材料性質限制，為確保靶不被融化，當靶功率超過一定功率時，射線管必須要放大焦點尺寸，以增加散熱面積，確保靶不燒穿。 決定這個范圍（焦點）大小的有兩個關鍵要點：

1.       射線源的聚焦能力

射線源的聚焦能力主要取決于其設計和制造過程中的多個因素，尤其是電子束發射器件的設計，直接決定了射線源的性能，還有射線機的聚焦能力。優化發射器的設計，增強聚焦磁場或電場，以及精確的控制技術實現更精確地控制電子束的方向和形狀，減少擴散和散射，從而提高射線源的聚焦能力。

2.       射線焦點處（射線靶）的散熱能力

通常微焦點射線源的靶材是一層鎢，然后再在鎢靶上覆蓋一層散熱層，如Al、Cu、Be、金剛石等 。

微焦點射線源普遍都需要采用了水冷卻技術，先通過散熱層將熱量從靶點傳遞到水冷熱量交換位置，再由冷卻水將熱量帶走。因此，散熱層材質的導熱能力就成為散熱的關鍵因素。日常金屬材料中導熱系數較好的材料為銅和鋁，但都不如金剛石。可以在高功率、高分辨率的同時提供更高通量的X射線。

需要特別指出的是，目前市面上沒有任何廠家能做到在最小焦點狀態下，輸出功率。任何一款微焦點射線源，最小焦點僅僅是一個理想指標，并不代表它能一直是這個焦點尺寸。隨著靶上功率的增加，焦點尺寸必然會增大。

焦點尺寸、電壓、電流和功率是X射線源的關鍵參數，它們相互關聯、相互影響，共同決定了X射線成像的質量和應用范圍。在實際應用中，根據具體的檢測需求和設備性能進行綜合考慮，以達到理想的檢測效果。