高能 X 射线装置的操作原理是什么？

前两节所述的设备用于生成高达 450 kV 左右的 X 光辐射。 而我们有些时候需要用到更强的能量。 有多种设备已经成功研制出来，从 1 MeV 到 10 MeV，一应俱全。 工业射线照相几乎仅会使用电子感应加速器或直线加速器。 操作高能 X 射线装置需要采取（昂贵的）安全预防措施。

电子感应加速器：一种电子加速器，可以生成 2-30 MeV 能量范围的 X 光辐射。 如图 5-5 所示，电子会被注入到圆截面环形的玻璃真空管中。 在经过数百万次旋转后，电子达到最大能量并向着靶偏转。 靶上的一部分电子能量会转换为切线方向的 X 射线束。 为了获取尽可能高的辐射强度，大多数电子感应加速器设计的工作能量范围都介于 10-30 MeV 以内，这个电压范围能够最大限度地将电子能量转换为辐射。 即便如此，电子感应加速器的输出水平仍然不及直线加速器。 尽管便携式的低能量电子感应加速器 (2-6 MeV) 已经研制成功，但这种加速器的输出水平往往较低，限制了它们的应用范围。 电子感应加速器的优势之一是，它们的焦点极小（纳米级）。 劣势在于，由于能量水平极高，X 射线束通常会很窄，因此如果需要覆盖较大尺寸的胶片，唯一的方法就是增加束源到胶片的距离。 延长曝光时间的要求会成为一个现实的问题。

直线加速器：直线加速器最常使用的能量水平为 4 MeV 和 8 MeV。 直线加速器可以设计为提供一到两个能量水平。

在行波直线加速器中，电子会从加热灯丝中加速到极高的能量，这是由于电子“乘着”高频 (3-10 MHz) 电磁波沿着加速管（中空波导）向下进行直线运动所实现的。 电子会以每秒数百次脉冲的频率形成脉冲。 被电子击中生成 X 光辐射的靶位于灯丝组件主波导的另一端。 这是一个透射型靶，射线束会从直线穿过。

在相同的能量下，直线加速器会产生数倍于电子感应加速器的 X 射线输出。 一台焦点直径为 2 mm 的 8 MeV 直线加速器在距离焦点 1 米的位置所产生的辐射剂量率可达到 30 Sv/分钟。 3 MeV 的小巧便携式直线加速器可以在 1 米外达到 1.5 Sv/分钟的输出水平。

直线加速器的主要特点：

1. 极高的辐射输出

2. 极小的焦点尺寸 (<2 mm)

3. 极重的重量（8 MeV 固定式装置重约 1200 kg)