以上场景纯属意淫，如有雷同，就当巧合。

球管，作为X线设备中的顶级工艺，所有厂家都想征服他，真的！

为什么我敢这么说？请看下表：

限制球管负荷能力的因素之一是灯丝的最高"安全"温度，该温度不仅与灯丝的熔点有关，也与钨丝的蒸发程度有关。

因此，为防止灯丝在高温下的氧化升华，管芯要求抽真空，但玻璃管材料的密封性能有限，钨丝蒸发不仅能使灯丝变细，影响管电流；更会导致管芯玻璃壳内表面上形成薄薄的钨层。高速电子流再次轰击阳极时，薄钨层容易导致管芯打火而导致玻璃管的真空度下降，继而可能损坏管芯。

金属陶瓷球管是用金属外壳代替玻璃外壳，一来，加大外壳强度；二来，金属的真空密封性能更好，打个比方，类似于玻璃内胆热水瓶和金属内胆保温瓶的保温效果差异。金属壳接地可以捕获杂散电子，能有效避免打火及裂纹产生。同时，用陶瓷作电极支座，可以提高绝缘性能。因此，金属管不仅有更长的寿命，还可将灯丝加热到较高温度，以提高球管的负荷。

犀利点评：这根本不算啥新技术了，N早以前就各厂家就用上金属芯了。

图1：左中玻璃管芯，右金属管芯

从上篇我们知道，传统的CT球管的阳极基本上都是机械滚珠轴承的，负责支撑转子以及传导阳极靶热，如下图。

为提高阳极靶的散热率，阳极转速越来越快。但有两个问题：

1）一万转的滚珠轴承，已接近物理极限，很难再提高；

2）转速越快，轴承部分产生的热量越来越高，噪音也跟着增加，轴承的磨损也随之加剧。因此，很多球管故障并不是灯丝断了，而是阳极卡死，或者转速不达标，导致无法曝光。

怎么办呢？

液态金属轴承出现了！

液态金属，一般指的是常温下是液体的低熔点合金。大家第一个想到液态金属肯定是水银，但是水银毒性太强，不能用。因此，液态金属一般是镓、铟或锡的合金。

液态金属轴承是在转子和轴承之间缝隙填充液态金属，取代钢珠，从滚动轴承变成滑动轴承。两个特点导致其秒杀滚珠轴承：

1）高散热率。液态金属的导热率可达100W/m·K级别，很好，但这不是最重要的。与机械轴承通过仅仅滚珠支撑转子和轴承不同，液态金属能够紧密地填充转子和轴承之间缝隙，增加热传导面积，实现360度全方位散热，热传导率可达滚轴轴承的1000倍。

2）零磨损零震动。阳极转动时，由于没有金属表面的接触，噪音、摩擦、振动及热量都比传动的滚珠轴承少很多。液态金属滑动轴承几乎无摩擦式工作，理论上，液态金属轴承的寿命应该是无限长的；实际上，液态金属轴承的使用寿命也可达到滚珠轴承的数倍。

图3：机械滚珠轴承和液态金属轴承对比

犀利点评：液态金属轴承应该算这些年最最最非常牛X的球管技术了，可以说是革命性的。

为了写此文，专门查了相关专利，西门子和飞利浦最早使用了该技术，西门子应该更早一些，1996年就申请了专利，然后2001年的飞利浦，2011的GE。我国优秀的影像设备厂家联影和CT球管生产商珠海锐能也申请了相关专利。液态金属轴承技术的普及会大大提高球管的平均寿命。

为什么说是平均寿命呢？

举个众所周知的栗子，某品牌(不说坏话)的机械承轴球管寿命很少超过40万秒，有时20万秒就熄火了，运气差一年两三个是正常的。而该品牌的液态金属轴承球管，寿命能达到60-80万秒，运气好能上100万秒。据了解，确实发生100万+的情况。

100万秒对该公司的球管来说，应该很好了，反正我是惊呆了，必须点赞。(客观的说，无论从临床使用还是工程师角度，该品牌CT都是不错的，唯独球管是其阿喀琉斯之踵）

但是，对飞利浦的液态金属轴承球管来说，100万秒最多刚及格。以经典的飞利浦MRC800为例，该球管的寿命通常在200万秒左右，300、400万并不是梦！

图4：传奇的MRC800

液态金属轴承球管，就够了吗？

创新，永不止步！

球管有两个重要的指标：热容量和阳极最大冷却率。

传统X线管的阳极和轴承被封装在真空中，外面的冷却液无法将热量带出，通过热辐射散热，辅以和阳极连接的固定轴进行热传导。尽管液态金属轴承球管非常优秀，但是依然隔着那层真空金属管，冷却效率依然不高。

因此，想让球管更耐用，

1）要么增加阳极靶尺寸以提高热容量；

2）要么改便散热方式，提高阳极最大冷却率。

两位狠人，分别带着两种技术又来了！

该技术想必很多人比较陌生，但提起西门子的“0兆球管”，想必影像圈及医工圈无人不晓。

首先，0兆球管的实际热容量确实比较小，约为0.6MHu。如果是普通球管，这么小的热容量是连一次常规扫描都无法完成的。硬扫？不给！直接爆给你看！

这哥们不仅不普通，还很激进！

0兆球管，通过阳极直接油冷，使球管阳极冷却率和产热率几乎相等，即使在最大负荷条件下，球管仍可以及时冷却下来，远远少于进行下次操作所需要的时间。球管始终不会热保护。因此，也就不需要大热容量的球管。

阳极直接油冷的实现原理，感兴趣的可以读一下专利“High performance anode plate for a direct cooled rotary tube”。没时间的就听我唠唠，总结起来就一句话：球管阳极和阴极一起固定在转子上，阳极轴承和阳极靶面一侧直接浸泡在冷却油里。球管工作时，不再是只有阳极旋转，而是在马达的带动下整个球管在旋转。由于单侧阳极靶阳极直接与冷却油接触，散热面积足够大，极易散热，热量来多少散多少，不存热!

有点像，竹筒倒豆子——直来直去！

图5：传统球管与0兆球管散热原理对比

按照传统球管热容量计算方法换算，“0兆球管”的热容量可达到30MHu；后续有改进款，二代的等效热容量更是达到了50MHu。

那，为啥说他激进呢？

栗子又来了，将球管比作水库(原谅我拙劣的画图)，

一般球管进水快，出水慢，没办法，必须蓄水。为了让水库蓄水能力更强，需要大水池；

“0兆球管”进水快，出水也快，几乎不需要蓄水，只需要小蓄水池。

这就是为啥只有0.6MHu热容量的原因。

图6：普通球管和0M球管对比

0.6MHu，意味着阳极靶会更小，意味着球管可以更小！

图7：0M球管

球管小，意味着机架空间更足。

于是，“天才”的双源CT出现了！

这是后话了，有机会再说~

先介绍一个初中物理概念，比热容：

比热容，是热力学中常用的一个物理量，用来表示物质吸热或散热本领。比热容越大，物质的吸热或散热能力越强。

水的比热容当然比油大！为提高散热效率，油冷变水冷！这就是阳极直接水冷思路。原理很简单：

1）管壳里的绝缘油换成水；

2）将阳极靶的固定轴做成中空的，与管壳中的水循环散热。

图8：阳极水冷示意图

但是有两个问题：

1）水，不是绝缘油，导电。管芯和管壳充满水，一旦管芯打火，那还得了；

2）阳极旋转时，中空的轴强度降低，阳极靶容易产生轻微摆动。

飞利浦的解决方法很聪明：

1）单极高压。管芯阳极和管壳接地，阴极接负高压（-140KV）。阳极和管壳接地了，两者等电势了，是水是油也就无所谓了；另外多说一句，无论水冷油冷，单极高压是金属管芯稳定及发展的必然。

2）双轴承。通常球管是阳极靶带着轴承，长得像个蘑菇。为了使阳极旋转时不发生轻微摆动，采用双轴承。不过，与其说“双轴承”，更合理的说法似乎是“长轴承”，轴承的两头固定在管芯金属外壳上，阳极靶在中间。这样转，自然更稳定。而且，更容易提高旋转阳极的转速。

图9：iMRC结构图

以上就是飞利浦iMRC冰球管的阳极直冷技术。

此外，iMRC还有其他技术，也一定程度上提升了球管寿命，具有借鉴意义：

1）节段阳极：将阳极靶面切割为多个节段，减少热涨冷缩，解决了传统靶面对单位面积高热量聚集容易导致阳极变形、龟裂的问题，提高了球管的使用寿命。

2）平板阴极：球管的阴极从传统的“灯丝”升级为“灯片”，使阴极电子的发射更稳定，提高射线质量。更重要的是，阴极寿命更长（我估计“灯片”永远不会断，怎么想的出来的）。

犀利点评：与西门子的小球管直冷不同，飞利浦采用的是大球管直冷。

从技术上讲，飞利浦属于溪水长流型，西门子属于一步到位型，后者更变态一些，这也就导致了早期的“0M球管”的寿命不行，二代以后已经显著改进，越来越好。另外，小球管直接产生了双源CT，这个是划时代的。2005年，CT技术远没有现在这么先进，它第一次实现了不控制心率的心脏冠脉CT。。。

从寿命上讲，西门子的在百万秒左右；飞利浦的更长一些，正常使用3、5年不是什么事儿。

永远，不要和造灯泡的比“灯泡”！

另外，除“PS”外，联影在其高端CT上也使用了阳极直冷技术。至于怎么实现的，我也很好奇，如果联影同行看到此文，请联系我，再开一篇给小伙伴讲讲，谢谢O(∩_∩)O~

该技术和提高球管寿命无关，但增加采用率，大幅度提高了图像质量。

之前在探测器文章有过介绍，有兴趣的可以了解一下。

前文链接：CT中的"层"与"排"的区别

CT的排与层：32排如何达到64层效果？！

飞焦点的核心是，偏转线圈：

1）让焦点在X-Y平面内的偏转，提升横断位图像质量。

2）让焦点在X-Z平面内的偏转，提升Z轴的图像分辨力。

无论从重要性和价值角度，球管在X线类设备均是核心地位。

重要性已说的很多了，再谈点俗气的：

再举个栗子，64排CT单价约500万，CT球管60-100万/只，使用10年的话，机械滚珠承轴球管和液态金属轴承球管的球管成本差价1000万左右，相当于医院又买了两台CT。

你品，你细品~

因此，把液态金属轴承作为评价依据之一，

对医院来说是省钱；

对厂家来说，是宣传点（都2020年了，液态金属轴承应该是标配）。

当然，如果有阳极直冷技术，更好。

以下表格来自珠海瑞能官网，总结的很好，直接贴图：

感谢，医院同行提供的球管数据！

感谢，GPS同行提供的技术支持！

最后，尤其感谢，我的曾经的同事提供的支持！