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x射線管的外殼密封一個高真空室，并將陽極和陰極封裝在腔內。殼體內機械強度和電氣絕緣強度足夠高。作為x射線管的核心部件，高壓發生器提供的高壓能量大部分以熱量的形式流失，同時，它以控制系統設定的劑量發射出射線束。其發射機制為熱電子發射，在高壓的激發下加速陽極電子，以極高的速度撞擊陽極，并發射x射線。用于工業x射線探測的x射線管外殼主要由玻璃和金屬或陶瓷和金屬制成。用玻璃和金屬制成外殼的x射線管叫做玻璃x射線管。由陶瓷和金屬外殼制成的x光管可分為兩種:金屬陶瓷射線管和波紋陶瓷射線管。陶瓷管采用不銹鋼代替玻璃外殼，采用陶瓷絕緣，其主要特點是結構牢固，使用壽命長。波紋陶瓷管作為x射線管的一種也被廣泛應用，它與金屬陶瓷管具有相似的特性。另一種用于工業x射線測試的x射線管是微聚焦x射線管，這是一種特殊類型的管，其聚焦尺寸小到幾微米。它使用一個電子聚焦系統，形成非常細的電子束。微焦x射線管的工作電壓相對較低，且管電流小于普通x射線管。
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