Као рендген цеви ради?

Кс-зраци су генерисани претварањем енергију електрона у фотона, који се јавља у Кс-зрака цеви. Количина (експозиција) и квалитет (спектар) зрачење може да се подеси променом струје, напона и време инструмента.

Принцип рада

Рендгенске цеви (фото дата у чланку) су енергије претварача. Они то примају од мреже и претворена у друге облике - продирући зрачења и топлоте, ова друга је непожељан нуспродукт. Рендгенска цев уређаја тако да максимизира производњу фотона и расипа топлоту што је брже могуће.

Туба је релативно једноставан уређај, типично обухвата два основна елемента - катоду и аноду. Када струја тече од катоде према аноди, електрони губе енергију, што доводи до стварања рендгенских зрака.

анода

Анода је компонента, где је емисија високе енергије фотоне произведени. Ово је релативно масовни метални елемент који је повезан са позитивном полу у струјно коло. Она има две главне функције:

• Она претвара електрона енергије у рендгенском зрачењу,
• Оно ослобађа топлоту.

Материјал за аноде је изабран да побољша ове функције.

У идеалном случају, већина електрона треба да формирају велике енергије фотоне, него топлоте. Однос укупне енергије која се претвара у Кс-зрачења (ЦОП) зависи од два фактора:

• атомиц нумбер (З) аноде материјала,
• електрон енергије.

У већини к-зрацима као материјалу анода користи волфрам, чији атомски број је једнак 74. Поред великог З, овај метал има одређене друге карактеристике које га чине погодни за ову сврху. Волфрам је јединствен у његовој способности да одржи снагу кад се загрева, има високу тачку топљења и ниску стопу испаравања.

Дуги низ година, анода је направљена од чистог волфрама. У последњих неколико година, почели смо да користимо ову метала легуре са ренијума, али само на површини. Селф аноде под слојем волфрама-ренијума направљен од лаког материјала, добре топлотне скије. Два таква супстанце су молибден и графит.

Кс-раи цев се користи за мамографију, врши са анодом, обложена молибдена. Овај материјал има интермедијер атомски број (З = 42), која генерише фотоне са карактеристичном енергијом, погодне за снимање груди. Неки мамографски уређаји имају други аноде, формиран од родијума (З = 45). Ово омогућава да се повећа енергију и постизање већег продора по густим груди.

Употреба волфрам-ренијума легуре побољшава дугорочну зрачења излаз - са ефикасности тиме уређајима са анодом од чистог волфрама је смањено услед термалног оштећења површине.

Већина аноде има облик Закошена дискова и фиксиран за вратило мотора, који их ротира релативно великим брзинама у време емисије Кс-зрака. Сврха ротације - уклањање топлоте.

даљина место

Кс-раи генератион дио не цијели анода. Јавља се у малом простору њене површине - централну тачку. Димензије последњи одређује величину електронског снопа из катоде. У већина тога има правоугаони облик варира у 0,1-2 мм уређаја.

Цев дизајна рендген са одређеном величином фокуса места. Мањи је, мање Мотион Блур и више оштрине, и шта више, бољи одвођење топлоте.

Даљина величина место је фактор који се мора узети у обзир приликом избора рендген цеви. Произвођачи праве уређаје са малим фокуса месту, где је потребно постићи високу резолуцију и довољно мали зрачења. На пример, потребно је у студији малих и деликатним деловима тела, као у мамографији.

Кс-раи цев се углавном производе фокалне тачке са две величине - великим и малим, које могу бити одабране од стране оператера у складу са слике процедура формирања.

катода

Основна функција катоде - за генерисање електроне и прикупља их у сноп усмерен на аноду. Она се углавном састоји од малог спирално жице (влакном) уграђен у удубљење у облику чаше.

Електрони пролазе кроз коло не може нормално напустити проводника и оставили слободан простор. Међутим, они то могу, ако добију довољно енергије. У процесу познатом као топлотне емисије, топлота се користи да избаци електроне из катоде. Ово постаје могуће када је притисак у евакуисана рендгенске цеви достиже 10 ^-6 -10 ^-7 Торр. Арт. Предиво се загрева на исти начин као спиралне Филамент Ламп пропуштањем струје кроз њега. Рад раи цев катода прати грејани на померања топлотне енергије температура луминисценгном одатле електрона.

балон

Анода и катода се налазе у затвореној кућишту - цилиндар. Балон и њен садржај често називају уметак, која има ограничен век и може да буде замењен. Тхе к-раи тубе генерално имају стаклену сијалице, иако метала и керамике цилиндара користе за неке апликације.

Основна функција је да подржи контејнер и изолацију на аноде и катоде, и одржавање вакуума. Притисак у евакуисана рендгенске цеви на 15 ° Ц је 1,2 × 10 ^-3 Па. Присуство гаса у резервоару би омогућило струја тече кроз уређај слободно, не само у облику електронског снопа.

кућиште

Рендгенска цев апарат тако да, поред кућиштем и подршку других компоненти служи као тијело штита и апсорбује зрачење, осим корисним греду пролази кроз прозор. Релативно велика спољна површина расипа највећи део топлоте у уређају. Простор између шкољке и уметак је напуњен уљем које пружа изолацију и то за хлађење.

ланац

Електрично коло повезује телефон на извор напајања, који се зове генератор. Извор се напаја из мреже и претвара наизменичну струју у једносмерну струју. Генератор такође омогућава да подесите неке параметре ланца:

• КВ - напона или електрични потенцијал;
• МА - струја која тече кроз цеви;
• С - трајање или изложеност времена, у делићима секунде.

Круг обезбеђује кретање електрона. Они се терете за енергијом, пролази кроз генератор, и дати га аноде. Као њихов покрет се јавља два трансформације:

• електрична потенцијална енергија претвара у кинетичку енергију;
• кинетиц, заузврат, се конвертује у рендгенском зрачењу и топлоте.

потенцијал

Када електрони стигну у боци, оне поседују потенцијалну електричну енергију, који се одређује количином КВ напона између аноде и катоде. Кс-раи цев је радити на напону за генерисање 1 КВ којих свака честица мора имати 1 кеВ. Подешавањем КВ, оператер даје сваки електрон одређена количина енергије.

кинетика

Лов прессуре у евакуисана рендгенске цеви (на 15 ° Ц је 10 ^-6 -10 ^-7 Торр. В.) Омогућује честица под дејством емисије и тхермиониц електричне снаге емитованог од катоде према аноди. Ова сила их убрзава, што доводи до повећања брзине и кинетичке енергије и потенцијалног старијима. Када честица земљишта на аноде, њен потенцијал је изгубљен, а сву своју енергију претвара у кинетичку енергију. 100-кеВ електрон достиже брзину већу од пола брзине светлости. Удара површину честице успорава врло брзо и губе кинетичке енергије. Она се окреће Кс-зрацима или топлоти.

Електрони дођу у контакт са појединачним атомима анодног материјала. Зраци произведени њихове интеракције са орбитала (Кс-раи фотоне) и са језгром (Бремсстрахлунг).

биндинг енерги

Сваки електрон у атому има одређену везивања енергију, што зависи од величине овог другог на нивоу на којем се налази честица. енерги Везивање игра важну улогу у стварању карактеристичних рендгенских зрака и она је неопходна да уклони један електрон из атома.

Бремсстрахлунг

Закочно производи највећи број фотона. Електрони продру анода материјал и протеже близу нуклеуса, лопта и успорава гравитационо атом снаге. Њихова енергија је изгубио током овог састанка се појављује у облику Кс-зрака фотона.

опсег

Само неколико фотона имају енергије близу до електронске енергије. Већина њих је нижа. Претпоставимо да постоји простор или поље окружује језгро, где је електрони искуство снаге "инхибиција". Ово поље се може поделити на зоне. Ово даје поглед на поља језгра циљног атома у центру. Електронски пада свуда у мети се зауставља и генерише рендгенске фотон. Честице које падну најближи центру, су највише изложена и због тога губи највише енергије, производњу веома високог енергије фотона. Електрони улази у спољне зоне доживљава слаба интеракција и генеришу фотоне нижег енергије. Иако подручју има исту ширину, да они имају другачији простор у зависности од удаљености од језгра. Пошто је број честица инцидента зони, зависи од њене укупне површине, очигледно је да је спољна површина хватање више електрона и изазвати више фотона. енерги Кс-раи спектра може предвидети овим моделом.

Е _мак фотони маин Бремсстрахлунг спектар одговара _Емак електрона. Испод ове тачке, са смањењем фотона енергије повећава њихов број.

Значајан број фотона ниског енергије апсорбује или филтрира, док покушавају да прођу кроз површину анода цеви или кутије филтера. Филтрирање је обично зависи од састава и дебљине материјала кроз који зрак пролази, а то одређује коначни облик криве спектра ниског енергије.

uticaj К.

Висока енергије део спектра одређује напонско рендгенске цеви у кВ (киловолти). То је зато што одређује енергију електрона стигну до анода, а фотони не могу да имају потенцијал већи од овога. Под било којим напон трчања цев Кс-зрака? Максимална енергија фотона одговара максималној примењује потенцијала. Овај напон може да варира у току излагања због наизменичне струје мреже. У овом случају, _Емак вршни напон одређује пхотон осциловања период КВ _п.

Даље потенцијал Куанта, КВ _стр одређује количину радијације генерисана од стране одређеног броја електрона достижу аноду. Пошто је укупна ефикасност закочно зрачења се повећава са порастом енергетских инцидент електронске, којима се одређује КВ _п, ово имплицира да КВ _п утиче на ефикасност уређаја.

Промена КВ _{п обично} мењају спектар. Укупна површина испод криве енергије представља број фотона. Унфилтеред спектар је троугао, и количина зрачења сразмерно квадратном КВ. У присуству филтра повећава КВ повећање продирања фотона, која смањује проценат филтрира зрачења. Ово доводи до повећања приноса зрачења.

карактеристика зрачења

Тип интеракције који генерише карактеристичну зрачење садржи брзу судар са орбиталних електрона. Интеракција може одвијати само када део Е од _{честица} има већа од енергије везивања атома. Када се овај услов не испуни, а постоји колизија, електрон је нокаутирао. Ово оставља отворену позицију, попуњен од стране честица већи ниво енергије. Како се крећемо електрон даје енергију коју емитује у облику Кс-зрака фотона. Зове се карактеристика зрачења, будући Е је фотон карактеристика хемијски елемент из којег се врши анода. На пример, када електрон се лупа К Волфрам лаиер _веза са Е = 69,5 кеВ, конкурс је испуњен електрона из _{комуникација} Л нивоу са Е = 10.2 кеВ. Карактеристична Кс-раи пхотон има енергију једнак разлици између два нивоа, или 59,3 кеВ.

У ствари, анодни материјал доводи до низа карактеристичних Кс-зрака енергије. Ово се дешава због тога што електрони на различитим нивоима енергије (К, Л, итд) могу бити покуцао бомбардују честице и слободна радна места могу бити попуњена са различитим енергетским нивоима. Иако је радна места Л нивоу ствара фотона и њихове енергије су премале за употребу у дијагностичком снимању. Сваки карактеристика енергија добија ознаку која указује кружно, где слободно место, са индексом који показује један извор електрона потребно. алфа (α) означава индекс пуњења електрона са Л-нивоу и бета (β) означава ниво напуњености М или Н.

• Спецтрум тунгстен. Карактеристика зрачење метала производи линеарни спектар се састоји од неколико дискретних енергија и кочење генерише континуирану дистрибуцију. Број фотона створених сваки карактеристичном енергијом, назначен тиме што се вероватноћа попуњавања конкурс К нивоу зависи кружно.
• Спектар молибден. Аноде овог метала кориштеним за мамографију, производе два довољно интензиван карактеристичну к-зрака енергије: К-алфа ат 17.9 кеВ и К-бета код 19.5 кеВ. Оптимална Опсег Кс-зрацима, који омогућава да се постигне најбољи баланс између контраста и дозе радијације за просечне величине дојке постигнуте на Е _п = 20 кеВ. Међутим закочно производе више енергије. У мамографа за уклањање нежељених делова спектра користи молибден филтеру. Филтер ради на принципу «К-ивице." Апсорбује зрачење у везивање енергије од атома молибдена К-нивоа вишка електрона.
• Спектар родијума. Родијум има атомски број 45 и молибден - 42. Стога, карактеристичне Кс-зраке родијума аноде имаће нешто већу енергију од оне коју молибдена и више пенетрације. Користи се за сликање густо ткиво дојке.

Аноде са француским површинама, молибдена, родијум, омогућавају оператеру да одаберете дистрибуције оптимизован за груди различите величине и густине.

Утицај на КВ спектра

К. вредност у великој мери утиче на карактеристичну зрачења, тј. К. Неће бити произведена ако је мање КВ електроне нивоу к-енергија. Када КВ прелази овај граничну вредност, количина зрачења генерално пропорционална разлици и цеви КВ праг КВ.

Енергија Спектар фотона из Кс-зрака емитују уређаја одређује неколико фактора. По правилу, састоји од закочно и карактеристичног интеракције.

Релативна састав спектра зависи од анода материјала, КВ и профилтрирати. У епрувети са емисионом карактеристику тунгстен анода се не формира на КВ <69,5 кеВ. При већим вредностима инсуфицијенције користе у дијагностичким студијама, карактеристична радијација повећава укупну зрачења до 25%. У молибдена уређаји може достићи велики део укупне производних капацитета.

ефикасност

Само мали део енергије испоручене од стране електрона претвара у зрачења. Главна фракција се апсорбује и претвара у топлоту. Ефикасност зрачења се дефинише као део укупног израчена снага од Генерал Елецтриц пренете аноде. Фактори који одређују ефикасност рендгенске цеви примењују напон кВ и атомски број З. приближан однос следећег:

• Ефикасност = КВ к З к 10 ^-6.

Однос између ефикасности и КВ има посебан утицај на практичну примену Кс-зрацима опремом. Због производњу топлотне цеви имају ограничење на број електричне енергије који могу да претворе. То намеће капацитета границе уређаја. Са повећањем КВ, међутим, количина зрачења произвести један од топлоте значајно повећава.

Зависност ефикасности Кс-зрака генерације о саставу аноде само научног интереса јер већина уређаја користи волфрама. Изузетак је молибден и родијум, користи у мамографа. Ефикасност ових уређаја је знатно нижа за волфрама због нижег атомским бројем.

ефикасност

Ефикасност Кс-раи цев се дефинише као количина зрачења миллирентгенах достављен тачке у центру корисног снопа на удаљености од 1 м од фокуса тачке за сваки 1 Мас електрони пролазе кроз уређај. Његова вредност представља способност уређаја за конверзију енергије наелектрисаних честица у рендгенском зрачењу. То вам омогућава да се одреди изложеност пацијента, као и снимак. Као ефикасности, ефикасност уређаја зависи од неколико фактора, укључујући КВ, напонског таласа обрасцу, анода материјала и степен површинских оштећења уређаја филтрирање и времена употребе.

К.-управљање

Волтаге КВ рендгенска цев ефикасно контролише излазну зрачења. По правилу, претпоставља се да је излаз је пропорционалан квадрату КВ. Удвостручење експозицију КВ повећава 4 пута.

таласа

Таласног облика описује метод којим КВ варира са временом током генерисања зрачења због циклични природи моћи. Половни неколико различитих таласних облика. Општи принцип је: промена у облику КВ мања, Кс-раи зрачења се производи ефикасно. Савремена опрема користи генераторе са релативно константним КВ.

Рендгенске цеви: Мануфацтурерс

Оксфорд инструменти предузећа производи разне уређаје, укључујући стакла, снаге до 250 В, потенцијал 4-80 кВ, централних тачка 10 микрона и широког спектра анода материјала, т. Х. Аг, Ау, Цо, Цр, Цу, Фе, Мо, пд Рх, ти, В.

Вариан нуди преко 400 различитих типова медицинских и индустријских Кс-зрацима. Остали познати произвођачи су ДУНЛЕЕ, ГЕ, Пхилипс, Схимадзу, Сиеменс, Тосхиба, ЗУО, Хангзхоу Вандонг, Каилонг ет ал.

У Русији произведено рендгенске цеви "Светлана-роентген". Поред традиционалних уређаја са ротирајућим и стационарне аноде фирме производи уређаје за катодна светлосног флукса под контролом. Предности следећим уређајима:

• Рад у Континуални и пулсни режимима;
• одсуство инерције;
• регулисање интензитета ЛЕД струја;
• спецтрум пурити;
• могућност Кс-зрака зрачења различитог интензитета.