Рентген ретінде құбырлар жұмыс?

X-сәулелер жатыр рентген түтікшесіне орын алған, фотонды электрондардың энергия түрлендіру арқылы жасалған. Саны (экспозиция) және сапасы (спектрін) радиациялық құралының ағымдағы, кернеу мен уақытын өзгерту арқылы реттеуге болады.

Жұмыс принципі

Рентген түтіктер (мақаласында берілген фото) энергетикалық түрлендіргіштер болып табылады. Олар желі оны алуға және өзге де нысандарда айналдыруға - еніп радиациялық және жылу, соңғы жағымсыз жанама өнімі болып табылады. ол фотондар өнуін арттырады және мүмкіндігінше тез қызуды таратады деп осындай рентгендік түтік құрылғы.

катод және анод - түтік әдетте екі негізгі элементтері бар салыстырмалы түрде қарапайым құрылғы болып табылады. ағымдағы катодта анодпен ағып кезде, электрондар рентген сәулелерінің ұрпаққа әкеледі энергиясын жоғалтады.

анодты

анод жоғары энергия фотондар эмиссия өндірілген, онда құрамдас болып табылады. Бұл электр тізбегінің оң полюсі қосылған салыстырмалы жаппай металл элементі болып табылады. Ол екі негізгі функциялары бар:

• Ол рентген сәулелерiн ішіне электронды энергиясын түрлендіреді,
• Ол қызуды таратады.

анод үшін материалдық осы функцияларды арттыру үшін таңдалады.

Ең дұрысы, электрондардың ең орнына жылу қарағанда, жоғары-энергетикалық фотонды қалыптастыруы тиіс. X-сәулелену (КС) айналдырады жалпы энергетика, қатынасы екі факторларға байланысты:

• Анодты материал атом саны (Z),
• электрондардың энергиясы.

атом саны үлкен Z қосымша 74. тең анод пайдаланылатын вольфрам, бір материал ретінде ең рентген түтікшелер, бұл металл осы мақсаттар үшін жарамды басқа да кейбір сипаттамалары бар. Вольфрам қызған беріктігін сақтау үшін оның қабілетін бірегей, жоғары балқу нүктесі және төмен булану жылдамдығы бар.

Көптеген жылдар бойы, анод таза вольфрам жасалған. Соңғы жылдары біз ренийді осы металл қорытпасын пайдалана бастады, бірақ тек бетінде. Жарық материал, жақсы жылу-сақтау жасалған вольфрам-рений жабыны астында Өзін анод. Осындай екі заттар молибден және графит болып табылады.

маммография үшін пайдаланылатын рентген түтігі, молибден қапталған анодты, жасалған. Бұл материал Көкіректі жазу үшін қолайлы тән энергиясын фотонды отырып жасайды аралық атом санын (Z = 42), бар. Кейбір маммографиялық құрылғылар, сондай-ақ родий (Z = 45) қалыптасады екінші анод, бар. Бұл энергия арттыру және тығыз төсін үшін үлкен енуін қол жеткізуге мүмкіндік береді.

таза вольфрам жасалған анодпен уақыт тиімділігі құрылғылармен байланысты бетіне жылу залал дейін төмендейді - вольфрам-рений қорытпасынан пайдалану ұзақ мерзімді радиациялық шығыс жақсартады.

анод ең конустық дискілер пішінді бар және X-сәулелері уақытта салыстырмалы түрде жоғары жылдамдықпен оларды айналады қозғалтқыш білігінің, бекітілген. айналу мақсаты - жылу жою.

ошақты спот

Рентген ұрпақ бөлігі емес, бүкіл анод. ошақты спот - Ол өз бетінің шағын ауданында орын. Өлшемдері катодты түсетін электрондық сәуленің бел өлшемін созылады. оған көптеген тік бұрышты пішінді 0,1-2 мм құрылғылар шегінде ауытқиды бар.

ошақты жерде белгілі бір мөлшерімен рентген түтігі жобалау. аз, бұл, кем бұлыңғырлық қозғалысы және жоғары айқындық болып табылады, және одан, жақсы жылу шашырау қандай болып табылады.

Шоғырлау спот мөлшері рентген түтігін таңдау кезінде ескеру қажет фактор болып табылады. Өндірушілер бұл жоғары ажыратымдылығы мен шағын жеткілікті сәуле қол жеткізу үшін қажет шағын ошақты дақ, құрылғыларды шығарады. Мысалы, ол маммография ретінде органның шағын және нәзік бөлшектер зерттеу қажет.

үлкен және кіші, сурет қалыптастыру тәртіппен оператор арқылы таңдауға болады - рентген-түтік негізінен екі көлемімен ошақты дақтарды шығарады.

катодты

катодты негізгі функциясы - электрондарды генерациялау және анод бағытталған сәулесіне оларды жинау үшін. Ол, әдетте, тостаған тәрізді ойыққа енгізілген шағын спираль сым (жіп) тұрады.

тізбек арқылы өтетін электрондар әдетте кондукторлар қалдыру және бос орын қалдыру мүмкін емес. олар жеткілікті энергиясын алуға Алайда, егер олар, оны істей алады. жылу эмиссиясы ретінде белгілі процесінде, жылу катодта электрондарды қуып үшін пайдаланылады. Егер көшірілді рентген түтікшесіне қысым 10 ^-6 -10 ^-7 Torr жеткенде Бұл мүмкін болады. Арт. жіп ағымдағы еке өтетін арқылы спираль шамдар сияқты тәртіппен қыздырылады. Жұмыс сәулелік түтіктер электрондар осыған температура люминесценция ауыстыру жылу энергиясын жылыту жүреді.

әуе шары

цилиндр - анодтық және катодтық мөрленген тұрғын үй қамтылған. шар және оның мазмұнын жиі шектеулі мерзімі бар және ауыстыруға болады кірістіру, деп аталады. металл және қыш цилиндрлер кейбір бағдарламалар үшін пайдаланылатын, бірақ рентген түтігі, әдетте, шыны шамды бар.

негізгі функциясы сауыты мен оқшаулауды қолдау көрсету анодты және катодты, және вакуум қолдау. 15 ° С температурада көшірілді рентген түтікшесіне қысым 1,2 × 10 ^-3 Па. резервуарда газдың болуы электр ғана емес электрондық сәуленің түрінде, еркін құрылғы арқылы ағып мүмкіндік береді.

тұрғын үй

басқа компоненттерін қоса және қолдау үшін қосымша, ол қалқан орган ретінде қызмет етеді және терезе арқылы өтетін пайдалы сәуленің қоспағанда, сәуле сіңіріп, сол сияқты рентген түтігі аппараты. Оның салыстырмалы үлкен сыртқы беті құрылғыда жылу ең таратады. Shell және Кірістіру арасындағы ғарыш оқшаулау және оны салқындату қамтамасыз маймен толтырылады.

шынжыр

Электр тізбегі генераторы деп аталады қуат көзіне, телефонды қосылады. Дереккөз желіден қуат және ағымдағы бағыттау айнымалы ток түрлендіреді отыр. генератор, сондай-ақ тізбектің кейбір параметрлерін реттеуге мүмкіндік береді:

• KV - кернеу немесе электр әлеуетті;
• MA - түтік арқылы ағып ағымдағы;
• S - ұзақтығы немесе экспозиция уақыты, секунд фракциялар.

тұйықталу электрондардың қозғалысын қамтамасыз етеді. Олар генератор арқылы өтетін, энергиясын зарядталған, және анод оны береді. олардың қозғалысы екі өзгерістерді жүреді ретінде:

• электр әлеуетті энергиясы кинетикалық энергиясына айналады;
• кинетикалық, өз кезегінде, рентген сәулелерiн және жылу айналады.

әлеует

электрондар колбаға келгенде, олар анод пен катодтың арасында кВ кернеумен мөлшерінде анықталады әлеуетті электр энергиясын, ие. Рентген түтігі әрбір бөлшектер 1 кэВ болуы керек 1 кВ генерациялау үшін кернеу кезiнде ота жасалды. КВ реттеу арқылы, оператор әрбір электрон энергиясын белгілі бір сома береді.

кинетикасы

Егер көшірілді рентген түтікшесіне төмен қысымды (15 ° C кезінде ол 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. V.) эмиссия әсерінен бөлшектер және Термокатодты электр күші анод және катодта шығаратын мүмкіндік береді. Бұл күш жылдамдығын арттыру және кинетикалық энергиясы және әлеуетті Кему нәтижесінде, оларды жылдамдатады. анодта кезде бөлшектердің жерлер, оның әлеуетті жоғалады, және оның энергия барлық кинетикалық энергиясы айналады. 100-кэВ электрондардың жартысынан үлкен жылдамдығы жетеді жарық жылдамдығы. бөлшектердің бетін таң өте тез баяулады және олардың кинетикалық энергиясын жоғалтады отыр. Ол рентген сәулелерінің немесе жылу айналады.

Электрондар анод материалды жеке атомдар тиюіне. орбитальдардың (рентген фотондар) бар, және өзегін (тежегіш) олардың өзара іс-қимыл арқылы жасалған Радиациялық.

байланыс энергиясы

атом Әрбір электрондардың соңғы мөлшері мен бөлшектердің орналасқан, онда деңгейіне байланысты белгілі бір энергиясына, бар. байланыс энергиясы тән рентген сәулелерінің ұрпаққа маңызды рөл атқарады және атом электрон алып тастау қажет.

тежегіш

Тежегіш фотондар ең көп өндіреді. электрондар анод материал еніп, ядро жақын созылып, қабылданбайды және гравитациялық күші атомы баяулайды. Осы кездесу барысында жоғалған олардың энергия рентген фотонды түрінде пайда болады.

ауқымы

Тек бірнеше фотонды электрондық энергиясына жақын энергияға ие. Олардың көпшілігі, ол төмен. өзегін қоршаған ғарыш немесе далалық бар екенін болжауға, онда көрсетілген электрондар тәжірибесі күші «тежелуі». Бұл өріс аймақтары бөлуге болады. Бұл орталығында мақсатты атом далалық өзегі көрінісін береді. Электрондық кез келген жерде мақсатты құлдырауы тежелудің және рентген фотонды генераторларын. орталығына жақын құлап бөлшектер, ең ұшырайды, сондықтан ең энергиясын жоғалтады жатыр, өте жоғары энергия фотонды өндіретін. Электрондар бастан сыртқы аймағына кіретін әлсіз өзара іс-қимылды және төменгі энергия фотонды генерациялау. Аудан Дегенмен олар ядро қашықтыққа байланысты түрлі аймақты бар екенін, ені бірдей. аймағында бөлшектер оқиғадан саны, оның жалпы ауданы байланысты болғандықтан, ол сыртқы аумағы электрондарды түсіру және одан фотонды тудыруы анық. энергия Рентген спектрі осы болжау моделі болуы мүмкін.

E _Max электрондардың сәйкес келетін E _Max фотонға негізгі тежегіш спектрі. Осы тұрғыдан Төменде, фотон энергиясын азайту олардың санын арттырады.

олар анод түтікке немесе қорап фильтр бетіндегі арқылы өтуге әрекет ретінде төмен энергия фотондар саны едәуір, жұтып немесе сүзгіден. Сүзу арқалық арқылы өтетін материалдың құрамы мен қалыңдығына, әдетте тәуелді, және бұл төмен энергетикалық спектрі қисық қорытынды нысанын анықтайды.

әсері KV

спектрін жоғары энергия бөлігі кВ (киловольт) кернеу рентген түтіктерін анықтайды. ол анод жетіп электрондардың энергия анықтайды, және фотонды осы қарағанда әлеуетті Үлкен болуы мүмкін емес, өйткені бұл. Рентген түтікті жұмыс істеп, кез келген кернеу астында? барынша энергиясын фотонды барынша қолданылатын әлеуетіне сәйкес. Бұл кернеу айнымалы ток желісіне байланысты әсері кезінде өзгеруі мүмкін. фотон тербеліс кезеңде KV _P айқындалады Бұл жағдайда, E _макс шыңы _{кернеу.}

Әрі қарай әлеуетті кванты, KV _P анод жетіп электрондардың берілген санына жинақталатын сәулелену мөлшерін анықтайды. тежегіш сәулелену жалпы тиімділігі KV _б анықталады оқиға электрондардың энергетикалық артады, өсті жылдан _{бастап,} осы KV _P құрылғының тиімділігін әсер ететінін білдіреді.

KV _{р өзгерту,} әдетте спектрін өзгертуге. энергетикалық қисық астындағы жалпы аумағы фотондар санын білдіреді. Сүзілмеген спектрі шаршы KV бара үшбұрыш болып табылады, және сәулелену мөлшері. Сүзгінің қатысуымен, сондай-ақ сүзілген радиацияның пайызын азайтады фотондар К.В. арттыру ену, арттырады. Бұл өсіп радиациялық кірістілігінің әкеледі.

тән радиациялық

тән радиация шығаратын өзара іс-қимыл түрі орбиталық электрондар бар жоғары жылдамдықты соқтығысқан қамтиды. бөлшектердің бір бөлігі Е атомның байланыс энергиясын одан артық болған кезде өзара іс-қимыл ғана орын алуы мүмкін. Егер бұл шарт орындалса, және соқтығысу бар кезде, электронды нокаутқа отыр. Бұл бөлшектердің жоғары энергетикалық деңгейдегі толтырылған ашық позициясын, қалдырады. Біз жылжыту ретінде электронды рентген фотонды түрінде шығаратын қуат береді. E анод жасалған, оның фотон тән химиялық элемент болып табылады, өйткені тән радиациялық деп аталады. электрондардың Е К вольфрам қабаты _{қосылымын} = 69,5 кэВ нокаутқа кезде Мысалы, бос орын E = 10,2 кэВ бар L-деңгейлі _{қарым-қатынас} шыққан электронның толтырылады. Тән рентгендік фотон екі деңгейде, немесе 59,3 кэВ арасындағы айырмаға тең энергиясын бар.

Шын мәнінде, анод материалы тән рентген энергия бірқатар әкеледі. әр түрлі энергетикалық деңгейлерінің (және т.б. K, L) кезінде электрондар бөлшектердің бомбардирские нокаутқа болады және бос жұмыс орындары энергетикалық деңгейдегі түрлі толтырылған болуы мүмкін, себебі орын алады. Бос жұмыс орындары L-деңгейлі жасайды, ал фотондар мен олардың энергиясын диагностика пайдалану үшін тым кішкентай. Әрбір тән энергетикалық талап электронды көзін көрсетеді индексімен, орбиталық-тармағында, онда конкурс көрсететін Тағайындалған беріледі. альфа (α) L-деңгейінен электрон толтыру индексі білдіреді, және бета (β) м немесе Н. толтыру деңгейін көрсетеді

• Спектр вольфрам. металл тән радиациялық бірнеше дискретті энергия тұратын сызықтық спектрі өндіреді және тежеу үздіксіз бөлу жасайды. әрбір тән энергиясын құрылған саны фотонды, бос орын K-деңгейін толтыру ықтималдығы орбиталық байланысты бұл сипатталады.
• Спектр молибден. 17,9 кэВ және 19,5 кэВ кезінде К-бета кезінде К-альфа: маммография үшін пайдаланылатын осы металл анодтар, екі жеткілікті қарқынды тән рентген энергиясын өндіреді. Керісінше және арасындағы тепе-жақсы қол жеткізуге мүмкіндік береді рентген түтікшелер оңтайлы диапазоны, сәуле дозасын E _P = 20 кэВ қол орташа сүт безі өлшемі үшін. Алайда тежегіш сәуле энергияны көп өндіреді. спектрін қажетсіз бөліктерін алып тастау үшін маммографиялық жабдықтарда молибден сүзгіні пайдаланылады. Сүзгі K-шетіне «принципі бойынша жұмыс істейді». Ол K-деңгейдегі молибден атомы энергияны түптеу артық электрон сәуле жұтып.
• родий спектрі. Родий атом саны 45, ал молибден бар - Сондықтан 42., родиевого анод тән Х-сәулелер молибден және одан да көп сұғыла қарағанда сәл жоғары энергияға ие болады. Ол тығыз кеудеге визуализация үшін пайдаланылады.

қос беті аудандарда, молибден, родий бар анодтар, түрлі мөлшері мен тығыздығы кеуде үшін оңтайландырылған үлестіруге таңдау үшін оператор мүмкіндік береді.

спектрі кВ әсері

KV мән айтарлықтай кем KV K-энергетикалық деңгейдегі электрондар болса, ол өндірілген болады емес тән сәуле, яғни. K. әсер етеді. KV осы шекті мәні асып кезде, сәулелену мөлшері айырма және шекті KV түтік кВ, әдетте пропорционалды.

құрылғыдан шығаратын рентген сәулесінің фотондар энергиясы спектрі бірнеше факторлармен анықталады. Әдетте, бұл тежегіш және тән өзара іс-қимыл тұрады.

Спектрдің салыстырмалы құрамы анод, кВ және сүзгі материалына байланысты. Вольфрам анодымен түтікке тән сәуле KV <69.5 кэВ кезінде қалыптаспайды. Диагностикалық зерттеулерде пайдаланылатын түйіндердің жоғары мәндерінде, тән сәулелену жалпы сәулеленуді 25% -ға дейін арттырады. Молибден құрылғыларында ол жалпы ұрпақтың басым бөлігін есепке алады.

Өнімділік

Электронмен жеткізілетін энергияның кішкене бөлігі ғана радиацияға айналады. Негізгі бөлігі сіңіріледі және ыстыққа айналады. Радиациялық тиімділік анодқа жеткізілетін жалпы электр энергиясынан жалпы радиациялық энергияның үлесі ретінде анықталады. Рентгендік түтіктің тиімділігін анықтайтын факторлар КВ қолданылатын кернеу және Z атомының нөмірі болып табылады. Шамамен ара қатынасы келесідей:

• Тиімділігі = КВ x Z x 10 ^-6 .

КВ тиімділігі мен КВ арасындағы байланыс рентген аппаратурасын практикалық қолдануда нақты әсер етеді. Тепловоздар жылу алудың арқасында электр қуатының мөлшерінде белгілі бір шегіне жетеді. Бұл құрылғының қуатын шектейді. Алайда КВ-ны ұлғайту кезінде бірлік температурасында шығарылатын радиацияның мөлшері айтарлықтай артады.

Рентгендік генерацияның тиімділігіне анод құрамы бойынша тәуелділігі тек академиялық қызығушылыққа ие, себебі көптеген құрылғылар вольфрамды пайдаланады. Маммографияда пайдаланылатын молибден және родий ерекшелік болып табылады. Бұл құрылғылардың тиімділігі олардың төменгі атом санымен байланысты вольфрамнан әлдеқайда төмен.

Тиімділігі

Рентгендік түтіктің тиімділігі құралы арқылы өтетін электрондардың әрбір 1 мА үшін фокальды нүктеден 1 м қашықтықта пайдалы пучка ортасында нүктеге жеткізілген ұлттық рентгендердің сәулелену шамасы ретінде анықталады. Оның құны зарядталған бөлшектердің энергиясын рентген сәулесіне айналдыруға мүмкіндік береді. Науқастың және суреттің әсерін анықтауға мүмкіндік береді. EFFICIENCY сияқты, құрылғының тиімділігі КВ, кернеу толқынының нысаны, анодты материал мен оның бетіне зақымдану дәрежесін, сүзгіні және құрылғыны пайдалану уақытын қосқанда бірқатар факторларға байланысты.

КВ бақылау

КВ кернеуі рентгендік түтіктің шығыс сәулесін тиімді басқарады. Әдетте, шығарылым КВ квадратына пропорционалды деп есептеледі. КВ екі есе көбейтеді.

Толқын формасы

Толқындар формасы қуаттың циклдік сипатына байланысты радиацияның генерациясы кезінде КВ-ның уақытша өзгеру жолын сипаттайды. Бірнеше түрлі толқындар қолданылады. Жалпы қағидат: КВ формасы кішірек болса, онда тиімді рентген сәулелері шығарылады. Заманауи жабдықта тұрақты КВ бар генераторлар қолданылады.

Рентгендік түтіктер: өндірушілер

Oxford Instruments компаниясы 250 Вт дейін қуаты бар, 4-80 кВ әлеуеті бар, 10 микронға дейінгі фокалды нүкте және Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.

Varian 400-ден астам медициналық және өнеркәсіптік рентгендік түтіктерді ұсынады. Басқа белгілі Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong және басқалары.

Ресейде «Светлана-Рентген» рентгендік түтіктер шығарылады. Айналмалы және стационарлы анодпен бірге дәстүрлі құрылғылардан басқа, компания жеңіл ағынмен басқарылатын суық катодты құрылғылар шығарады. Құрылғының артықшылықтары:

• Үздіксіз және импульсті режимде жұмыс жасау;
• Инерттің болмауы;
• Жарық диодтың ағымдағы қарқындылығын реттеу;
• Спектрдің тазалығы;
• Әр түрлі қарқындылық рентгендерін алу мүмкіндігі.