Minangka tabung sinar X bisa?

sinar-X sing déning nindakake energi saka elektron kanggo foton, kang ana ing tabung X-ray. Jumlahe (cahya) lan (spektrum) radiation kualitas bisa diatur kanthi ngganti saiki, voltase lan wektu instrument.

asas saka operasi

tabung sinar X (foto diwenehi ing artikel) sing ngowahi energi. Padha nampa saka jaringan lan diowahi dadi wangun liya - penetrating radiation lan panas, sing terakhir iku sawijining prodhuk sampingan undesirable. X-ray piranti tube kuwi maximizes produksi foton lan dissipates panas minangka cepet sabisa.

Tabung iku piranti relatif prasaja, biasane cacahe loro unsur dhasar - sing cathode lan anode. Nalika saiki mili saka cathode kanggo anode, ing elektron ilang energi, kang ndadékaké kanggo generasi sinar X.

anode

anode punika komponèn, endi emisi foton dhuwur-energi diprodhuksi. Iki unsur logam relatif massive kang disambungake menyang kutub positif saka sirkuit listrik. Wis loro fungsi utama:

• Iku ngowahi energi elektron menyang radiation X-ray,
• Iku dissipates panas.

Materi kanggo anode dipilih kanggo nambah fungsi iki.

Saenipun, paling saka elektron kudu mbentuk foton dhuwur-energi, tinimbang panas. Aspek saka energi total, kang diowahi dadi X-radiation (COP) gumantung faktor loro:

• nomer atom (Z) saka materi anode,
• energi elektron.

Ing paling tabung x-ray minangka materi saka anode digunakake tungsten, kang nomer atom punika witjaksono menyang 74. Saliyane ing Z gedhe, logam wis karakteristik tartamtu kang wis cocok kanggo maksud iki. Tungsten punika unik ing sawijining kemampuan kanggo njaga kekuatan nalika digawe panas, duwe titik leleh dhuwur lan tingkat penguapan kurang.

Kanggo akèh taun, anode digawe saka tungsten murni. Ing taun anyar, kita wiwit nggunakake logam campuran logam karo rhenium, nanging mung ing lumahing. anode poto wonten ing lapisan tungsten-rhenium digawe saka materi cahya, apik panas-panyimpenan. Two bahan kimia kayata sing molybdenum lan grafit.

tube X-ray digunakake kanggo mammography, digawe karo anode, ditutupi karo molybdenum. materi iki wis nomer penengah atom (Z = 42), kang ngasilake foton karo energi karakteristik, cocok kanggo ngrekam dodo. Sawetara piranti mammography uga duwe anode kapindho, kawangun saka rhodium (Z = 45). Iki ndadekake iku bisa kanggo nambah energi lan entuk seng nembus luwih kanggo dodo kandhel.

Panggunaan alloy tungsten-rhenium mbenakake radiation output long-term - karo piranti efficiency wektu karo anode digawe saka tungsten murni suda amarga karusakan termal menyang permukaan.

Paling anode nduweni wangun saka cakram tapered lan tetep kanggo ing batang motor, kang bisa muter mau ing kecepatan relatif dhuwur ing wektu emisi sinar-X. Tujuan rotasi - aman saka panas.

titik fokus

The X-ray generasi part ora kabeh anode. Nanging ana ing panggonan cilik ing lumahing sawijining - titik fokus. Ukuran pungkasan ditemtokake ukuran Beam elektron teka saka cathode ing. Ing mayoritas wis wangun persegi dowo beda-beda gumantung ing 0.1-2 piranti mm.

The x-ray desain tabung karo ukuran tartamtu saka titik fokus. Ing cilik iku, kurang gerakan ora cetho lan ketajaman luwih, lan apa liyane, boros panas sing luwih apik.

ukuran titik fokus punika faktor sing kudu dianggep nalika milih tabung X-ray. Produsen gawé piranti karo titik fokus cilik, ngendi iku perlu kanggo entuk resolusi dhuwur lan radiation cukup cilik. Contone, iku dibutuhake ing sinau saka bagean cilik lan alus awak ing mammography.

Tabung sinar X utamané ngasilaké panggonan fokus karo loro ukuran - gedhe lan cilik, kang bisa dipilih dening operator ing sesuai karo prosedur mbentuk gambar.

cathode

Fungsi utama saka cathode - kanggo generate elektron lan ngempalaken mau menyang Beam diarahake menyang anode ing. Nanging umume kasusun saka kabel spiral cilik (filament) ditempelake ing recess tuwung-shaped.

Elektron ngliwati sirkuit ora bisa biasane ninggalake dirijen lan ninggalake papan free. Nanging, padha bisa nindakake iku, yen padha njaluk cukup energi. Ing proses dikenal minangka polusi termal, panas digunakake kanggo ngusir elektron saking cathode ing. Iki dadi bisa nalika meksa ing tabung x-ray ngungsi tekan 10 ^-6 -10 ^-7 torr. Art. tenunan sing wis digawe panas ing proses padha lampu filament spiral dening maringaken a therethrough saiki. Work cathode tabung sinar diiringi panas menyang suhu luminescence pamindahan energi termal therefrom elektron.

balon

The anode lan cathode sing ana ing omah nutup - silinder. Balon lan isi sing kerep diarani minangka insert, kang wis urip winates lan bisa diganti. Tabung x-ray umume duwe bohlam kaca, senajan logam lan Keramik silinder digunakake kanggo sawetara aplikasi.

Fungsi utama kanggo ndhukung wadhah lan hubungan ing anode lan cathode ing, lan ngramut vakum. Meksa ing tabung x-ray ing ngungsi ing 15 ° C 1.2 × 10 ^-3 Pa. Ing ngarsane gas ing tank bakal ngidini listrik mili liwat piranti bebas, ora mung ing wangun saka Beam elektron.

omah

apparatus tube X-ray sing, saliyane kanggo pager lan dhukungan saka komponen, iku serves minangka awak tameng lan nyerap radiasi, kajaba kanggo Beam migunani maringaken liwat jendhela. Sawijining lumahing external relatif gedhé dissipates paling panas kui ing piranti. Ing papan antarane Nihan lan insert kapenuhan lenga sing nyedhiyani jampel lan cooling iku.

chain

Sirkuit listrik nyambung telpon menyang sumber daya, kang diarani generator. Source powered saka jaringan lan ngowahi gantian saiki langsung saiki. generator uga ngijini sampeyan kanggo nyetel sawetara paramèter saka sanad:

• KV - voltase utawa potensial listrik;
• MA - saiki kang mili liwat tabung;
• S - dadi utawa cahya wektu, ing bagian cilik saka liya.

Sirkuit punika menehi gerakan elektron. Lagi daya karo energi, ngliwati penggerak, lan dipun kanggo anode ing. Minangka gerakan sing ana loro transformasi:

• energi potensial listrik bisa diowahi dadi energi kinetik;
• kinetik, ing siji, diowahi dadi radiation X-ray lan panas.

potensial

Nalika elektron teka ing flask, padha nduweni energi electrical potensial, kang ditemtokake dening jumlah voltase KV antarane anode lan cathode ing. Tabung sinar X iki dilakokno ing voltase kanggo generate 1 KV kang saben partikel kudu duwe 1 keV. Kanthi ngatur KV ing, operator menehi saben elektron jumlah tartamtu saka energi.

obahe awak

kurang meksa ing tabung x-ray ngungsi (ing 15 ° C iku 10 ^-6 -10 ^-7 torr. V.) Ngidini partikel ing tumindak polusi lan pasukan elektrik panas cemlorot saka cathode kanggo anode ing. pasukan iki accelerates wong, asil ing tambah kacepetan lan energi kinetik lan potensial mudhun. Nalika partikel bantala ing anode ing, sawijining potensial wis ilang, lan kabeh energi diowahi dadi energi kinetik. 100-keV elektron tekan kacepetan luwih saka setengah kacepetan cahya. Striking lumahing partikel wis kalem mudhun banget cepet ilang energi kinetik sing. Dheweke dadi sinar-X utawa panas.

Elektron teka menyang kontak karo atom individu saka materi anode. Radiation déning interaksi karo orbitals (X-ray foton), lan karo inti (bremsstrahlung).

energi naleni

Saben elektron ing sawijining atom energi naleni tartamtu, kang gumantung ing ukuran sing terakhir lan tingkat ing kang partikel dumunung. Energi naleni peran wigati ing generasi sinar-X karakteristik lan perlu kanggo mbusak elektron saka atom.

bremsstrahlung

Bremsstrahlung mrodhuksi nomer paling foton. Elektron nembus menyang materi anode lan ndawakake cedhak inti sèl, deflected lan decelerated atom gravitasi pasukan. energi sing ilang sak patemon iki katon ing wangun X-ray foton.

sawetara

Mung sawetara foton duwe cedhak energi kanggo energi elektron. Mayoritas wong iku murah. Nganggep sing ana papan utawa lapangan lingkungan inti, endi elektron pengalaman pasukan "pencegahan." Lapangan iki bisa dipérang dadi zona. Iki menehi tampilan saka inti lapangan ing atom target ing tengah. Elektronik Mudhun ngendi wae ing target wis decelerated lan ngasilake lan foton sinar X. Partikel sing tiba cedhak tengah, sing paling kapapar lan mulane ilang energi paling, prodhuksi banget foton dhuwur-energi. Elektron ngetik menyang zona sing paling njaba ngalami interaksi lemah lan generate foton saka energi ngisor. Senajan wilayah duwe jembaré padha, sing padha duwe wilayah gumantung ing kadohan saka inti sèl. Wiwit sawetara kedadean partikel ing zona, gumantung ing area total, iku ketok sing wilayah external dijupuk liyane elektron lan nimbulaké foton. energi spektrum X-ray saged dening model iki.

E _max foton spektrum bremsstrahlung utama cocog kanggo E _max elektron. Ngisor titik iki, karo mudun energi foton mundhak sing nomer.

A nomer pinunjul saka foton saka kurang energi digunakke utawa saring, lagi nyoba kanggo nembus lumahing tabung anode utawa kothak Filter. Nyaring iku umume gumantung ing komposisi lan kekandelan saka materi liwat kang Beam liwat, lan iki nemtokake wangun Final saka kurva spektrum kurang-energi.

pengaruh KV

Sisih dhuwur-energi spektrum nemtokake x-ray voltase tabung ing kV (kilovolt). Iki amarga nemtokake energi saka elektron sik njongko anode, lan foton ora bisa duwe potensial luwih saka iki. Ing sembarang voltase mlaku tube X-ray? Energi foton maksimum cocok kanggo maksimum potensial Applied. voltase iki bisa beda-beda sak cahya amarga jaringan saiki gantian. Ing kasus iki, E _max voltase puncak ditemtokake dening foton oscillation wektu KV _p.

Luwih potensial quanta, KV _p nemtokake jumlah radiation déning sawetara diwenehi elektron sik njongko anode ing. Wiwit efficiency total radiation bremsstrahlung tambah dening mundhak energi kedadean elektron, kang ditemtokake KV _p, iki gawe katut sing KV _p mengaruhi efficiency saka piranti.

Ganti KV _p, biasane ngowahi spektrum. The total wilayah ing kurva energi nggantosi nomer foton. spektrum unfiltered iku segi telu, lan jumlah radiation ing babagan menyang KV kothak. Ing ngarsane Filter uga mundhak KV Tambah seng nembus saka foton, kang nyuda persentasi saka radiation saring. Iki ndadékaké kanggo tambah ngasilaken radiation.

ciri-ciri radiasi

Jinis interaksi sing njedulake ciri radiasi dumadi dhuwur-kacepetan tabrakan karo elektron orbit. Interaksi mung bisa njupuk Panggonan nalika bagean E _partikel wis luwih saka energi naleni saka atom. Nalika Kondisi ketemu, lan ana tabrakan, saéngga kalah metu. Godhong posisi mbukak, kapenuhan dening partikel tingkat ènèrgi kang luwih dhuwur. Kita mindhah elektron menehi energi cemlorot ing wangun X-ray foton. Punika disebut-ciri radiasi, wiwit E foton karakteristik unsur kimia saka kang anode digawe. Contone, nalika elektron wis kalah K tungsten _sambungan lapisan karo E = 69,5 keV, lowongan kapenuhan elektron saka _komunikasi L-tingkat karo E = 10.2 keV. Karakteristik X-ray foton wis energi witjaksono kanggo prabédan antarane loro tingkat, utawa 59.3 keV.

Ing kasunyatan, materi anode ndadékaké kanggo sawetara ciri tenogo X-ray. Iki dumadi amarga elektron ing werna-werna tingkat energi (K, L, lan sapiturute) bisa kalah némbakaké partikel lan lowongan bisa kapenuhan karo macem-macem tingkat energi. Nalika lowongan L-tingkat ngasilake foton lan tenogo sing cilik banget kanggo nggunakake ing imaging diagnostik. Saben energi karakteristik diwenehi sebutan kang nuduhake orbit, endi sing kerja, karo index kang nuduhake sumber èlèktron dibutuhake. alpha (α) nyukani arti indeks saka Isi elektron saka L-tingkat, lan beta (β) nuduhake tingkat Isi saka M utawa N.

• Spektrum tungsten. The-ciri radiasi logam sing mrodhuksi spektrum linear dumadi saka sawetara tenogo sing bedo karo liyane lan rem ngasilake distribusi dadi. Jumlah foton digawe dening saben energi karakteristik, ditondoi ing kemungkinan Isi lowongan K-tingkat gumantung ing orbit.
• Spektrum molybdenum. Anodes saka logam digunakake kanggo mammography gawé loro cekap kuat karakteristik x-ray energi: K-alpha ing 17,9 keV lan K-beta ing 19,5 keV. Ing sawetara paling luweh saka tabung sinar X, kang ngidini kanggo entuk imbangan paling antarane kontras lan dosis mepe kanggo ukuran susu saben ngrambah ing E _p = 20 keV. Nanging Bremsstrahlung gawé liyane energi. Ing peralatan mammography kanggo njabut bagean bayangan saka spektrum digunakake Filter molybdenum. Filter dianggo ing asas saka «K-pinggiran." Absorbs radiation ing keluwihan elektron naleni energi ing atom molybdenum K-tingkat.
• Ing spektrum rhodium. Rhodium wis nomer atom 45, lan molybdenum - 42. Mulane, ing sinar-X-ciri saka anode rhodium bakal duwe ènèrgi kang luwih dhuwur tinimbang sing saka molybdenum lan liyane penetrating. Kang digunakake kanggo imaging dodo kandhel.

Anodes karo wilayah lumahing pindho, molybdenum, rhodium, mbisakake operator kanggo milih distribusi optimized kanggo dodo saka ukuran lan Kapadhetan beda.

Ing efek ing spektrum KV

Nilai KV nemen mengaruhi ciri radiasi, IE. K. ora bakal diprodhuksi yen kurang KV elektron tingkat K-energi. Nalika KV ngluwihi Nilai batesan iki, jumlah radiation iku umume ceceg kanggo prabédan lan batesan KV tabung KV.

Ing spektrum energi saka foton saka Beam X-ray cemlorot saka piranti ditemtokake dening sawetara faktor. Minangka aturan, iku kasusun saka bremsstrahlung lan interaksi karakteristik.

Komposisi relatif saka spektrum gumantung ing materi anode, KV lan Filter. Ing tabung karo ciri polusi tungsten anode ora kawangun ing KV <69,5 keV. Ing angka sing luwih dhuwur saka HF digunakake ing studi diagnostik, ciri-ciri radiasi mundhak radiation total kanggo 25%. Piranti molybdenum iku bisa tekan bagean amba saka total kapasitas ngasilaken.

efficiency

Mung bagean cilik saka energi dikirim dening elektron diowahi dadi radiation. Ing bagian sekedhik utama digunakke lan diowahi dadi panas. efficiency radiation wis ditetepake minangka bagian sekedhik saka total radiated daya saka listrik general margi anode. Faktor kang nemtokake efficiency tabung sinar X sing Applied voltase KV lan nomer atom Z. Ing aspek kira-kira saka ing ngisor iki:

• Efficiency = KV x Z x 10 ^-6.

Hubungan antarane efficiency lan KV nduwe pengaruh tartamtu ing praktis dienggo saka peralatan X-ray. Amarga generasi panas tabung duwe watesan ing sawetara daya listrik sing padha bisa dissipate. Isine ing kapasitas saka wates piranti. Karo nambah KV, Nanging, jumlah radiation diprodhuksi dening salah siji panas Ngartekno mundhak.

Katergantungan saka efficiency saka generasi X-ray ing komposisi anode mung saka kapentingan akademisi amarga piranti digunakake tungsten. Pangecualian punika molybdenum lan rhodium, digunakake ing mammogram ing. Efisiensi piranti iki Ngartekno ngisor kanggo tungsten amarga saka nomer atom ngisor sing.

efektifitas

Efficiency tube X-ray wis ditetepake minangka jumlah mepe millirentgenah dikirim menyang titik ing tengah Beam migunani ing kadohan saka 1 m saka titik fokus kanggo saben 1 Mas elektron ngliwati piranti. nilai nggantosi kemampuan piranti kanggo ngowahi energi partikel daya ing radiation X-ray. Nanging ngidini sampeyan nemtokake cahya kang sabar, lan gambar asli seko. Minangka efficiency, efficiency piranti gumantung marang sawetara faktor, kalebu KV, wangun gelombang voltase, materi anode lan sarjana saka karusakan lumahing kanggo piranti Filter lan wektu nggunakake.

KV-Manajemen

Tegangan KV tube X-ray èfèktif kontrol ing radiation output. Minangka aturan, lagi wiwit sing output dipunbandingaken kaliyan kuadrat KV ing. Dobel cahya KV mundhak 4 kaping.

ombak

ombak nggambaraké cara kang KV beda-beda gumantung karo wektu sak generasi radiation amarga alam siklik saka daya. Used saperangan waveforms beda. Ing asas umum: ing cilik ing owah-owahan ing KV wangun, radiasi sinar X diprodhuksi luwih irit. Ing modern digunakake generator karo KV relatif pancet.

tabung sinar X: Produsen

Oxford Instrumen Company pabrik macem-macem piranti, kalebu kaca, daya kanggo 250 W, 4-80 potensial kV, ing fokus titik 10 microns lan sawetara amba anode, t. H. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, RH, Ti, W.

Varian nawakake luwih saka 400 jinis tabung X-ray medical lan industri. prodhusèn dikenal liyane Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong et al.

Ing Rusia diprodhuksi X-ray tabung "Svetlana-Roentgen". Saliyane piranti tradisional karo puteran lan perusahaan anode nulis pabrik piranti saka cathode kadhemen flux cetha kontrol. Keuntungan piranti ing ngisor iki:

• ing fokus lan detak jantung mode;
• anané inersia;
• ngatur kakiyatan saka saiki LED;
• spektrum kemurnian;
• kamungkinan saka radiation X-ray saka werna-werna kakiyatan.