X射线管的基本结构

典型X射线管在真空外壳内部包含阴极和阳极。阴极中设有用于发射电子的灯丝，阳极则包含被高速电子撞击的靶材。

加热灯丝后，会通过热电子发射释放电子。管内的真空环境使这些电子可以朝阳极加速，而不会与空气分子发生不必要的碰撞。

电子加速及其与靶材的相互作用

当阴极与阳极之间施加较高电势差时，带负电的电子会被加速朝带正电的阳极运动。管电压直接影响电子能够获得的动能，并决定最终X射线能谱中的最大光子能量。

高速电子到达靶材后，其大部分动能会转化为热量，只有较小部分转化为X射线。因此，靶材选择和散热管理对X射线管非常重要。钨等具有高原子序数和高熔点的材料被广泛用作靶材。

制动辐射与特征X射线

当入射电子受到靶原子核电场作用而减速或偏转时，其部分动能会以X射线光子的形式释放。这一过程称为制动辐射（Bremsstrahlung），会形成连续分布的光子能量。

入射电子也可能将靶原子内层电子击出并留下空位。当较高能级的电子跃迁填补该空位时，会释放能量等于两个能级差的X射线光子，这称为特征X射线。由于能级结构取决于元素，特征X射线的能量也与靶材元素有关。

这对工业X射线源意味着什么？

X射线管输出的能谱同时包含连续的制动辐射能谱和由靶材产生的特征X射线。用于检测的X射线束还会受到管窗、滤过以及其他部件的进一步影响。

在工业检测中，管电压、管电流、靶材、滤过条件和照射几何都会影响X射线束特性。一般来说，管电压主要影响最大光子能量和能量分布，而管电流主要影响X射线产生量。kV和mA对实际检测图像的影响将在下一主题“理解kV与mA”中单独说明。