X-ray naychalari sifatida ishga?

X-nurlar qilingan X-ray naycha uchraydi fotonlari uchun elektronlar energiyasi, konvertatsiya tomonidan hosil. Soni (ta'sir) va sifat (spektr) radiatsiya hujjat oqim, kuchlanish va vaqt o'zgartirib rostlanishi mumkin.

Ish printsipi

X-ray naychalari (maqolada berilgan rasm) energiya Konverter, bor. ikkinchisi, kiruvchi yon mahsulotni hisoblanadi, radiatsiya va issiqlik o'tkir - Ular tarmoq, uni qabul qilish va boshqa shakllari aylanadi. X-ray u fotonlarning ishlab chiqarish eng yuqori darajaga va iloji boricha tezroq issiqlik chiqaradi shunday quvur qurilmasi.

Daraxt va Anote - tube, odatda, ikki asosiy elementlarini o'z ichiga olgan nisbatan oddiy qurilma hisoblanadi. joriy anod katod oqadi bo'lsa, elektronlar X-nurlar avlod olib keladi energiya, yo'qotadi.

anod

anod yuqori energiyali foton emissiya ishlab chiqarilgan bo'lib, bir qismi hisoblanadi. Bu elektr pallasida musbat qutbiga ulangan nisbatan katta metall elementi hisoblanadi. Bu ikki asosiy vazifasi bor:

• Bu, X-ray radiatsiya ichiga elektronlar energiyasi aylantirgan
• Bu issiqlik chiqaradi.

anod uchun moddiy bu vazifalarni oshirish uchun tanlandi.

Ideal, elektronlar eng ancha issiqlik ko'ra, bir yuqori energiyali fotonlar tashkil kerak. X-nurlanish (axlat) aylanadi umumiy energetika, nisbati ikki faktorlarga bog'liq:

• anod materiallar atom raqami (Z),
• elektron energiya.

atom raqami anod ishlatiladi volfram, bir material sifatida eng rentgen quvurlar katta Z tashqari 74. teng, bu metall Buning uchun munosib qilish ba'zi boshqa xususiyatlarga ega. Volfram isitish, yuqori erish nuqtasi va bir past bug'lanish nisbati bor qachon kuch saqlab qolish uchun o'z qobiliyati yagonadir.

Ko'p yillar davomida, anod sof volfram tayyorlangan. So'nggi yillarda, biz lekin faqat yuzasida, reniy bilan bu metall qotishmalari foydalanish boshladi. engil materiallar, yaxshi issiqlik-saqlash tayyorlangan volfram-reniy qoplamasi ostida o'zini o'zi anod. Ikki kabi moddalar molibden va grafit mavjud.

mamografi uchun ishlatiladigan X-ray tube, molibden bilan qoplangan, anod bilan amalga oshiriladi. Bu moddiy ko'kragini yozishni uchun mos xususiyati energiya bilan fotonlar, hosil bo'lgan oraliq atom raqami (Z = 42), bor. Ba'zi mamografi qurilmalar ham rodyum (Z = 45) dan tashkil topgan ikkinchi Anote, bor. Bu energiya oshirish va zich ko'ksingizdagi uchun katta kirishining erishish uchun qiladi.

sof volfram yasalgan anod bilan vaqt samaradorligi qurilmalar bilan yuzasiga issiqlik zarar tufayli kamayadi - volfram-reniy qotishmasidan foydalanish uzoq muddatli radiatsiya chiqishi yaxshilaydi.

anod eng konusning disklarni shaklga ega va rentgen nurlari chiqarish vaqtida nisbatan yuqori tezlikda ularni aylanadi vosita mil, sobit. aylanish maqsadi - issiqlik olib tashlash.

bosh spot

X-ray avlod qismi emas, butun anod. Bu uning yuzasi kichik sohada sodir - bosh joy. O'lchamlari oxirgi katod kelayotgan elektron nuri hajmini belgilab. undan ko'p bor bir to'rtburchaklar shakli, 0.1-2 mm qurilmalar doirasida o'zgarib turadi.

bosh joyida ma'lum bir hajmi bilan rentgen tube dizayn. u kichik, kam harakat Blur va oliy keskinlik va nima yaxshi issiqlik tarqalish, ko'p.

Zilzila markazi nuqta hajmi X-ray naychani tanlashda hisobga olinishi kerak bo'lgan omil hisoblanadi. Ishlab yuqori qaror va kichik etarli radiatsiya erishish uchun zarur bo'lgan kichik bosh joyida bilan qurilmalar ishlab chiqarish. Misol uchun, mamografi kabi tana kichik va nozik buyumlar o'rganish talab etiladi.

katta va kichik, tasvir hosil tartibda operatori tomonidan tanlanishi mumkin - X-ray tube asosan ikki jihatini bosh dog'lar ishlab chiqarish.

katod

katot asosiy vazifasi - elektronlar ishlab va anod qaratilgan bir nuri ularni to'plash uchun. Bu odatda bir chashka shaklidagi chuqurchaga ichiga ko'milgan kichik spiral sim (tola) iborat.

tutashuv o'tib elektronlar odatda o'tkazgichlari tark va bo'sh joy qoldirib bo'lmaydi. Ular yetarlicha energiya olish, agar Biroq, ular, uni, albatta, mumkin. emissiya sifatida tanilgan, bir jarayonda, issiqlik Katodda dan elektronlar chiqarib yuborish uchun ishlatiladi. bir evakuatsiya rentgen kolba bosim 10 ^-6 -10 kelganda, bu mumkin bo'ladi ^-7 Torr. San'at. ip bir joriy g'oyalar o'tib tomonidan spiral tola chiroq bir xil tarzda isitiladi. Ish katod ray tube elektronlar undan bir harorat yonishini olish issiqlik energiyasiga isitish bilan birga bo'ladi.

shar

anod va katod muhrlangan uy-joy mavjud bo'lgan - silindrli. ballonli va uning mazmuni ko'pincha cheklangan hayot bor va o'zgartirilishi mumkin INSERT, deb ataladi. metall va sopol ballonlar ba'zi ilovalar uchun ishlatiladigan da x-ray tube odatda, bir shisha lampochkani bor.

asosiy vazifasi konteyner va izolyatsiya qo'llab-quvvatlash uchun emas , anod va katod, hamda va saqlab vakuum. 15 ° C da evakuatsiya rentgen kolba bosim 1,2 × 10 ^-3 Pa. idishda gaz mavjudligi elektr nafaqat elektron nurlanish shaklida, erkin qurilma orqali oqib imkonini beradi.

uy-joy

X-ray tube apparat panjaralari va boshqa komponentlar qo'llab-quvvatlash bilan bir qatorda, u qalqon organi sifatida xizmat qiladi va deraza o'tib foydali nuri tashqari, radiatsiya yutadi kabi, bu. Uning nisbatan katta tashqi yuzasi qurilma ishlab issiqlik eng kamayadi. qobig'i va kartuş orasidagi kosmik izolyatsiya va uni sovutish beradi yog'i bilan to'la.

zanjir

elektr o'chirib, bir generator deb ataladi bir kuch manbai, telefonni bog'laydi. Manba tarmoqdan quvvat va joriy yo'naltirish muqobil oqim aylantirgan bo'ladi. generator ham siz zanjirning ayrim parametrlarini moslashtirish imkonini beradi:

• KV - kuchlanish yoki elektr potentsiali;
• MA - joriy naycha orqali oqadi;
• S - muddati yoki ta'sir vaqti, bir soniyada fraksiyalari ham.

elektron elektronlar harakatini ta'minlaydi. Ular generator o'tib, energetika ayblangan va anod ber etiladi. ularning harakati sifatida ikki o'zgarishlarni sodir:

• elektrik energiya kinetik energiyaga aylanadi;
• kinetik, o'z navbatida, X-ray radiatsiya va issiqlik aylanadi.

salohiyat

elektronlar bir shisha idishga etib, ular anod va katod orasidagi KV kuchlanish miqdori bilan belgilanadi salohiyati elektr energiyasi, ega. X-ray tube har zarracha 1 keV bo'lishi kerak 1 kV ishlab chiqarish uchun bir kuchlanish da operatsiya qilindi. KVA moslashtira, operator, har bir elektron energiya ma'lum bir miqdori beradi.

kinetika

bir evakuatsiya rentgen kolba Past bosimli emissiya va anod katod chiqadigan thermionic elektr kuch ta'siri ostida zarralar beradi (15 ° S da 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. V. emas). Bu kuch ortdi tezligi va kinetik energiyasi va potentsial ozayib, natijada ularni tezlashtiradi. Agar zarracha anod ustida gijinglab, uning salohiyati yo'qoladi va uning energiya barcha kinetik energiyaga aylanadi. 100-keV elektron yarmidan ko'pi bir tezligi katta etib nur tezligida. zarrachaning yuzasi zarba berish juda tez pastlab va ularning kinetik energiya yo'qotadi bo'ladi. U rentgen nurlari yoki issiqlik aylanadi.

Elektronlar anod materiallar individual atomi bilan kontaktda keladi. Radiatsiya Orbital (X-ray fotonlar) bilan o'zaro tomonidan hosil va yadro (bremsstrahlung) bilan.

majburiy energiya

bir atomi har elektron ikkinchisi hajmi va zarracha joylashgan da darajasiga bog'liq muayyan ulash energiya, bor. majburiy energiya xususiyati X-nurlar avlod muhim rol o'ynaydi va bir atom bir elektronni olib tashlash uchun talab qilinadi.

bremsstrahlung

Bremsstrahlung fotonlarning eng ko'p ishlab chiqaradi. elektronlar anod moddiy kirib yadrosiga yaqin cho'zilgan, qiyshiq va tortishish kuchi atom sekinlashdi. Bu uchrashuvda yo'qolgan ularning energiya X-ray foton shaklida paydo bo'ladi.

qator

Faqat bir necha fotonlar elektron energiyasiga energiya yaqin bor. Ularning ko'pchiligi bu kam. yadro atrofidagi bir bo'sh joy yoki maydon bo'lib, bu erda elektronlar tajribasi kuch bor, deb faraz «daf qilish." Bu joy zonalari bo'linadi mumkin. Bu markazda maqsadli atomining joy yadro bir ko'rinishi beradi. maqsad ham har bir joyda tushib elektron sekinlashdi va X-ray fotonni chiqaradi bo'ladi. markaziga yaqin kuz zarralar, eng fosh va shuning uchun juda yuqori energiya fotonlar ishlab chiqarish, energiyani eng ko'p yo'qotadi. Elektronlar bir boshdan tashqi zonasida kirgan zaif o'zaro va pastki energiya fotonlar ishlab. maydon-da, ular yadrosining masofaga qarab bir xil maydoni ega ekanini, shu kengligi bor. zonasi to'g'risidagi zarralar voqea soni, uning umumiy maydoni bog'liq ekan, u tashqi maydoni ko'proq elektronlar qo'lga va ko'proq fotonlar sabab bo'lgan ochiq. energiya X-ray spektri ushbu model bashorat mumkin.

E _max elektronlar mos E _max fotonlar asosiy bremsstrahlung spektri. Bu nuqtada Quyida bilan foton energiyasi kamayib, ularning sonini oshiradi.

kam energiya fotonlarning bir muhim soni so'riladi yoki ular anod naycha yoki quti filtr yuzasi orqali o'tishiga harakat qilib, suziladi. Filtrlash nur o'tgan materiallar tarkibi va qalinligi ustiga odatda bog'liq, va bu kam-energetika spektri egri yakuniy shaklini belgilaydi.

ta'sir KV

spektrining yuqori energiyali qismi kV (kilovolt) kuchlanish x-ray naychalari belgilaydi. Bu Anote yetib elektronlar energiyasi belgilaydi, chunki, bu, va fotonlar bundan salohiyati katta bo'lishi mumkin emas. har qanday kuchlanish yugurish X-ray naycha ostida? maksimal foton energiyasi maksimal amaliy salohiyati mos keladi. Bu kuchlanish tufayli muqobil joriy tarmog'iga ta'sir davomida farq qilishi mumkin. Bu holda, E _max cho'qqisi kuchlanish foton tebranish davri KV _p bilan _belgilanadi.

Bundan tashqari salohiyati Quanta, KV _p Anote yetib elektronlar berilgan qator hosil nurlanish miqdorini belgilaydi. bremsstrahlung nurlanishning umumiy samaradorligi KV _p belgilanadi voqea elektron energiya ortadi, o'sdi, _chunki, bu KV _p qurilmaning samaradorligini ta'sir degan ma'noni anglatadi.

KV _{p o'zgartirish,} odatda spektrlarini o'zgartirish. energiya egri ostida umumiy maydoni fotonlar sonini ifodalaydi. Filtrelenmemiş spektri bir uchburchak va kvadrat kVA mutanosib ravishda radiatsiya miqdori. filtr huzurida ham, suzilgan nurlanish foizini kamaytiradi fotonlarning KV o'sish kirishining, ziyoda. Bu oshdi radiatsiya hosili olib keladi.

xususiyati radiatsiya

xususiyati radiatsiya hosil hamkorlikning turi orbital elektronlar bilan yuqori tezlikda to'qnashuv o'z ichiga oladi. zarralari bir qismi E bir atomning majburiy energiyasidan katta bo'lsa o'zaro hamkorlik bo'lganidagina sodir bo'lishi mumkin. Qachon bu shart bajarilsa, va bir to'qnashuv elektron Ijaraga taqillatdi bo'ladi, bor. Bu zarrachaga yuqori energiya darajasi bilan to'lgan ochiq o'rnini, qoldiradi. Biz harakat sifatida elektron X-ray foton shaklida chiqarilgan energiya beradi. E anod qilingan qaysi foton xususiyati kimyoviy element hisoblanadi, chunki u, xususiyati radiatsiya deyiladi. Misol uchun, E = 69,5 keV bilan elektron taqillatdi bo'ladi K volfram qatlam _aloqa, oraliq E = 10,2 keV bilan L-darajali _aloqa elektronga bilan to'ldiriladi. Xarakterli X-ray foton ikki darajada, yoki 59,3 keV o'rtasidagi farq teng energiya bor.

Aslida, anod moddiy xususiyati X-ray energiyalari bir qator sabab bo'ladi. turli energiya darajadagi elektronlar (K, L, va boshqalar) zarralar bombardimon taqillatdi mumkin va ish o`rinlari energiya sathi turli to'lib mumkin tufayli shakllanadi. ish o`rinlari L-darajali fotonlar hosil va ularning energiyalari diagnostik foydalanish uchun juda kichik bo'lsa-da. Har bir xususiyati energiya, orbital dalolat bir belgisini berilgan bo'lib, zarur bo'lgan elektron manbasini ko'rsatib, bir katalog bilan oraliq. alfa (α) L-darajasidan to'ldirish elektronlar indeksini anglatadi, va beta (β) M yoki N. to'ldirish darajasini bildiradi

• Spectrum volfram. metall xususiyati radiatsiya necha diskret energiyalari iborat chiziqli spektrini ishlab chiqaradi va tormoz uzluksiz taqsimlash hosil. Har bir xususiyati energiyasi tomonidan yaratilgan fotonlar soni oraliq K-darajasini to'ldirish ehtimoli orbital bog'liq bo'lishidir.
• Spectrum molibden. 17,9 keV va 19,5 keV da K-beta da K-alfa: Mamografi uchun ishlatiladigan, bu metall Anotlar, ikki etarlicha kuchli xususiyati x-ray energiya ishlab chiqarish. farqli va o'rtasida eng yaxshi muvozanatni erishish imkonini beradi X-ray naychalari optimal qator, yorug'lik dozada E _p = 20 keV erishilgan o'rtacha ko'krak hajmi uchun. Biroq Bremsstrahlung ko'proq energiya ishlab chiqarish. spektridan foydalanish molibden filtr kiruvchi qismlar olib tashlash uchun mamografi uskunalar. filtr K-chetiga «tamoyili asosida ishlaydi." Bu K-darajali molibden atomi energiya majburiy ortiqcha elektronlar nurlanish singdiradi.
• rodyum spektri. Rodyum atom raqami 45 va molibden bor - 42. Shu sababli, bir rodyum anod xarakteristikasi X-nurlari molibden va yana mutafakkir ko'ra bir oz yuqori energiyaga ega bo'ladi. Bu zich ko'ksilariga ko'rish uchun ishlatiladi.

ikki yuza joylarda, molibden, rodyum bilan Anotlar, Kiyev va zichligi ko'ksidagi uchun optimallashtiradi tarqatish tanlash uchun operator beradi.

spektri kV ta'siri

KV qiymati juda Bu agar kam KV K-energetika darajasi elektronlar ishlab chiqarilgan bo'lmaydi, ya'ni. K. xususiyati radiatsiya ta'sir qiladi. KV bu pol qiymatini oshib ketganda, radiatsiya miqdori farq va pol KV tube kV odatda proportsional bo'ladi.

qurilmadan chiqadigan rentgen nurlanish fotonlar energiyasi spektr bir necha omillar bilan belgilanadi. qoida tariqasida, u bremsstrahlung va xarakterli o'zaro iborat.

Spektrning nisbiy tarkibi anod, KB va filtr materiallariga bog'liq. Volfram anodli quvurda KV <69.5 keV bo'lgan xarakterli radiatsiya hosil qilmaydi. Tashxisiy ishlarda ishlatiladigan CV ning yuqori qiymatlarida xarakterli radiatsiya umumiy nurlanishni 25% ga oshiradi. Molibden qurilmalarida u jami avlodning aksariyat qismini hisobga olishi mumkin.

Samaradorlik

Elektron tomonidan etkazib berilgan energiyaning faqat kichik bir qismi radiatsiyaga aylanadi. Asosiy qismi so'riladi va issiqqa aylanadi. Radiatsion samaradorlik umumiy radiatsion energiyaning qismini anodga etkazilgan umumiy elektr energiyasidan aniqlaydi. X-ray naychasining samaradorligini aniqlaydigan omillar - qo'llaniladigan kuchlanish KV va atomning raqami Z. Taxminan nisbati quyidagicha:

• Samaradorlik = KV x Z x 10 ^-6 .

XV rentabelligi va samaradorligi o'rtasidagi munosabatlar rentgen apparatlarini qo'llashda o'ziga xos ta'sir ko'rsatmoqda. Issiqlik energiyasini ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lgan quvurlar, elektr energiyasini kamaytiradigan ma'lum bir chegaraga ega. Bu qurilma kuchiga cheklov qo'yadi. Biroq, KV ning oshishi bilan birlik issiqlikda ishlab chiqariladigan radiatsiya miqdori sezilarli darajada oshadi.

Röntgenlerin ishlab chiqarish samaradorligining anod tarkibiga bo'lgan bog'liqligi nafaqat akademik qiziqish, chunki ko'pchilik qurilmalarda volfram ishlatiladi. Mamografi sohasida ishlatiladigan molibden va rodyum istisnolar. Ushbu qurilmalarning samaradorligi ularning past atomik soni tufayli volframga qaraganda ancha past.

Faoliyat

Radiostantsiya trubasining rentabelligi foydali radiometrning markazidagi nuqtaga etkazilgan milliy radionlarda radiatsiya miqdori sifatida asbobdan o'tgan har 1 mA elektron markaz uchun 1 m masofada joylashgan. Uning qiymati qurilma zaryadlangan zarrachalarning energiyasini rentgen nuriga aylantirish qobiliyatini ifodalaydi. Bemor va rasmning ta'sirini aniqlashga imkon beradi. Samarali bo'lgani kabi, qurilma samaradorligi KV, kuchlanish to'lqin shakllari, anod materiallari va uning yuzasiga shikastlanish darajasi, filtr va qurilmadan foydalanish vaqtini o'z ichiga olgan bir qator omillarga bog'liq.

KV nazorati

KV kuchlanishli rentgen nurlarining chiqish radiatsiyasini samarali boshqaradi. Odatda, chiqim KV kvadratiga proportsional deb taxmin qilinadi. KVni ikki marta ko'paytirish ta'sirni 4 marta oshiradi.

To'lqin shakli

To'lqinlar shakli elektr ta'minotining uslubiy tabiati sababli radiatsiyaviy avlodning paydo bo'lishi vaqtida KV ning vaqt bilan o'zgarib turishini tasvirlaydi. Turli xil to'lqin shakllari ishlatiladi. Umumiy printsip bu: KV ning shakli qanchalik kichik bo'lsa, unda yanada samarali rentgen nurlanishi hosil bo'ladi. Zamonaviy qurilmalarda nisbatan qattiq KV bo'lgan generatorlar ishlatiladi.

X-nurlari quvurlari: ishlab chiqaruvchilar

Oksford Instruments kompaniyasi 250 Vt gacha quvvatli shisha idishlar, 4-80kV potentsiali, 10 mikrongacha bo'lgan markazlashtirilgan nuqta va Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, RH, Ti, W.

Varian 400 dan ortiq turdagi tibbiy va sanoat rentgen nurlarini ishlab chiqaradi. Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong va boshqa mashhur taniqli ishlab chiqaruvchilar.

Rossiyada "Svetlana-Roentgen" rentgen nurlari ishlab chiqariladi. Aylanadigan va doimiy anodli an'anaviy qurilmalardan tashqari, kompaniya yorug'lik oqimi bilan boshqariladigan sovuq katotli qurilmalarni ishlab chiqaradi. Qurilmaning afzalliklari:

• Har doim va impulsli rejimlarda ishlaydi;
• Atalet etishmasligi;
• LEDning joriy intensivligini tartibga solish;
• Spektrning sofligi;
• Har xil intensivlik x-nurlarini olish imkoniyati.