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其工作原理基于 X 射線的產生機制，主要包括以下過程：
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電子發射：球管的陰極通常采用直熱式螺旋鎢絲。當對陰極燈絲通電加熱到一定溫度（通常約 2000K）時，燈絲中的電子獲得足夠能量，克服金屬表面的逸出功，從燈絲表面逸出，形成電子云，這一現象稱為熱電子發射。
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電子加速：在陰極和陽極之間施加高電壓，形成強電場。電子在電場力的作用下被加速，向陽極靶材方向高速運動，獲得很高的速度和動能。COMET 球管 MXS - 50MOH 工作時，其陰陽兩極間會產生電勢差，使電子束由陰極向陽極高速撞擊。
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X 射線產生：高速電子轟擊陽極靶材，與靶材中的原子相互作用，產生 X 射線，主要有韌致輻射和特征輻射兩種機制。
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韌致輻射：當電子接近靶原子核時，受庫侖力作用，電子速度驟減并改變方向，電磁場發生變化，根據電磁理論，加速電荷會發射電磁波，其中就包括連續譜的 X 射線。其波長取決于電子在接近原子核時損失能量的程度，能量范圍較廣。
