從純技術角度，討論X光管的壽命問題

轉自儀器信息網

經常在網上看到大家討論X光管的壽命問題，實際上，可能每個人描述的都不是一件事情，因為X光管的功率不同，并且差別很大，從幾瓦到幾千瓦，各種功率X光管的設計壽命就相差很多。比如燈絲電流，50W的光管只要幾安培，400W的要將近10安培，2000W的要十幾安培，4000W的要幾十安培，那么對燈絲的消耗就相差很多。按照目前的情況來說，一般手持式EDXRF在幾瓦，臺式EDXRF儀器X光管的功率在幾十瓦，固定道的WDXRF一般在幾百瓦，而掃描道的WDXRF要用到幾千瓦。另外，X光管的壽命和每個用戶的儀器使用狀態有很大的關系，比如，使用時，越接近光管的設計功率，使用壽命就越短；因此，X光管的壽命問題比較復雜。一般來說（并不是很嚴格），功率越大的X光管，壽命就相對要短一些。
當然，這里不包括那些出于商業目的在這里胡說八道的人，事情往往會這樣，越是在技術上一竅不通的人，就越敢胡說八道。
X光管從結構上分為大致可以分為側窗管，端窗管等等，從靶的結構上可以分為旋轉靶，固定靶；反射靶、透射靶等等；另外，靶的材料根據不同的應用也各不相同，比較常用的有鎢靶、鉬靶、銀靶、銠靶、等等很多。另外，X光管也可以按照功率大小進行分類。特別需要指出的是，目前，X光管在國內已經完夠批量生產，質量也可以保證；很多國外的X光管，都是在中國進行生產的，特別是中小功率的X光管。X光管的壽命，主要由以下三個方面決定：燈絲、靶材、真空。X光管的工作過程是：燈絲加熱產生的自由電子，在高壓電場進行加速，轟擊到靶材上，產生靶材的特征X射線和韌致輻射。
X光管的壽命主要決定于：
1、X光管真空是否能夠長期保持
2、燈絲是否容易燒斷
3、靶材是否能夠經受長期的高速電子轟擊
另外需要強調的是：X光管是功率器件，它的散熱效果對X光管的使用壽命也至關重要。
我想說明的是，對于X光管的壽命問題，只要我們明白了它的結構、原理、失效的過程，我們就可以對此問題做出一個理智的判斷了，而不會只是聽儀器生產商片面的宣傳了。

X光管的失效主要有三個方面，燈絲、靶材、真空。因為X光管的真空密封是石英玻璃的，因此，真空能夠長期保持與否，很重要的問題就是密封材料的（石英玻璃）的品質，吹制的工藝、玻璃與金屬部件之間的結合密封工藝等諸多因素，另外很重要的一點是整套部件的熱密封性能（因為X光管是功率部件，它在工作的時候溫度是很高的），特別是在冷熱交替的情況下。
X光管在裝配到儀器里面的時候，還要增加一個X光管冷卻套，一方面是在冷卻套內增加散熱媒介（大功率時還要采用外循環）進行散熱，另外也起到射線輻射防護的作用，一般會采用金屬材料。所以我們在儀器里看到的X光管，不是X光管的裸管，而是冷卻套部分。
靶材和燈絲的問題比較簡單，主要要求材料純度要高，份量要足（開個玩笑）。因為在X光管工作時，燈絲和靶材都在消耗中。

另外，XRF儀器的使用方法和使用環境也會影響X光管的使用壽命。因此，我們在使用ＸＲＦ儀器的時候，也要特別注意幾點：１、打開和關閉Ｘ光管系統時，要逐漸的增加和逐漸降低Ｘ光管的管流和管壓，不要突然增加、或者在較高的管流和管壓的狀態下突然關閉X光管的高壓電源，如果有外循環冷卻系統，也不要在大負載工作以后，馬上關斷冷卻系統。２、在使用環境上，一定要保證環境的溫度和濕度條件，特別是在南方潮濕的天氣環境下，更要特別注意。儀器實驗室必須安裝空調設備。３、儀器的使用環境中，不能有酸霧存在，也就是說，ＸＲＦ儀器不要和化學實驗室在同一個房間內。因為Ｘ光管和探測器都有用金屬鈹做的窗口，金屬鈹很容易被酸腐蝕。