如何利用DY86真空管和Cockcroft-Walton倍压器，构建一台X射线设备

X光机(或称X光片)是一种快速、无痛的医学检查手段，可生成人体内部结构(尤其是骨骼)的影像。它是最早且最常用的医学成像方式之一。该过程基于一种特定类型的高能电磁辐射。X光机产生一束集中的X射线光子，这束光子被定向照射到需要检查的身体部位。

当射线穿过你的身体时，不同组织会根据其密度以不同的速率吸收射线。在你身体的另一侧，有一层专门的薄膜或一个数字传感器。该探测器能够捕捉到成功穿透你的射线。

边境口岸和机场的安检X光系统与医用X光设备基于相同的基本原理，但它们经过专门调校，用于识别材料而非解剖结构。在本项目中，我将向您展示如何使用市场上容易购买到的标准部件，制造出一台微型X光机，同时其制造成本极低。

即使制造方法相对简单，但出于安全考虑，我并不建议尝试复制这一过程。X射线对人体健康极为危险，若未采取适当的防护措施，可能会造成严重后果。请记住，我们身体中所接收到的X射线辐射会永久残留，并且每次新的剂量都会导致其累积增加。

本项目由PCBWay赞助。从概念到生产，PCBWay为全球创新者提供前沿的电子设计解决方案，涵盖硬件设计、软件开发、机械设计、产品测试与认证。PCBWay工程团队由在电子、嵌入式系统和产品开发领域经验丰富的工程师组成，已成功交付了数百个涵盖医疗设备、工业自动化、消费电子、智能家居及物联网等行业的项目。

通常，X射线机由几个部分组成：

事实上，这是该概念最大的优势，因为即便是最小型的牙科X射线管，价格也高达数百美元。唯一的缺点是由于辐射水平较低，曝光时间需要更长，但在这种危险的DIY实验中，这其实是有利的。DY86管采用反接方式，即阴极接正极，阳极接负极，从而显著延长了其使用寿命。

即使暴露时间超过1小时，管内温度也不会超过30度——因此这被称为冷发射。

对于本项目，必须实现可控的辐射强度，以便仅经过几次测试即可获得清晰的图像。我成功地实现了±几个微西弗的X射线输出，控制精度极高。

我的第一个目标是让DY86管开始发射X射线。我手头有几台旧CRT显示器的飞回变压器，它们输出直流高压。我还购买了7个DY86管，其中3个因长期放置而失去了真空度。检测真空度有个小技巧：用一根塑料棒敲击管子的玻璃部分，如果发出清脆响声，说明管内真空良好;若声音沉闷、模糊，则表明该管已无法使用。不幸的是，在实验过程中，我“意外”损坏了3个管子，只有最后一个才成功达到预期效果。实际上，直接使用飞回变压器来使管子发射X射线非常困难。事实上，它可能在某个阶段开始发射，但很快由于这些变压器的电压过低、电流过高，阳极会迅速过热，导致灯管烧毁。解决方法是采用无级联结构的线型高压变压器，输出交流电压，并连接一个电压倍增器。这样就能以较低的电流获得极高的电压。通过实验，我找到了“最佳点”，即在相对较低的耗电量下获得最高辐射量。这一点非常重要，因为在形成X射线图像时，我们必须将胶片暴露在这些相对较弱的X射线下很长时间。

我必须立即说明，所有防护措施都必须严格执行，因为这是一种非常危险的不可见辐射，对人体健康有严重的危害。管子周围应覆盖厚度为1毫米或以上的铅板，并在薄膜所在的一侧留有开口。我们也不得进入正在进行实验的房间。最好还能远程开启和关闭X射线设备。下面是一段简短的视频片段，展示了X射线开始发射的瞬间。

以下是容纳X射线发生器(即DY87管)的容器最终版本外观。

三面设有保护铅板，正面有一个开口，用于放置被记录的物体。由于我们处理的是极高电压，因此使用了特殊绝缘导线，这些导线之间以及与屏蔽层之间都必须保持适当间距。我将物体放置在距离辐射源10至15厘米的位置后开始照射。曝光时间取决于X射线的强度以及与辐射源的距离。

具体来说，我使用以下参数获得了最佳效果：

距离源点10厘米时(此时辐射强度约为200微西弗)

曝光时间根据所成像物体的不同在30至60分钟之间(对于材料较厚且不透水的物体，曝光时间更长)。

曝光结束后，我们进入胶片冲洗环节。冲洗过程在完全黑暗的房间内进行，可能用一个隐蔽的红色光源稍作照明。为此，我使用了三个5毫米的红色LED灯。

我小心地打开胶片，将其浸入显影液中约30到40秒。然后用清水冲洗，再放入定影液中2到3分钟。

此后，胶片不再对白光敏感，我们可以用强水流彻底冲洗并晾干。处理后的胶片最好置于强烈的白色漫射光下观看。为此，我制作了这个小屏幕。

现在你将看到用这台X光机处理的一些物体看起来是什么样子。

最后简要总结一下。本项目成功展示了如何利用DY86真空管和Cockcroft-Walton倍压器，构建一台低成本、微型的DIY X射线设备。通过精确控制高压电平和辐射强度，我能够使用牙科胶片对电子元件拍摄出高质量的X光片。

安全提示：由于存在极高的健康风险，本视频仅用于教育和纪录片目的。X光是一种非常危险的电离辐射，它肉眼不可见，能穿透人体，并可能引发致命疾病。请勿尝试在家中重现此实验。若您无视警告仍决定进行，请自行承担所有伤害后果，我对此不承担责任。

本文编译自hackster.io