كما أنابيب الأشعة السينية العمل؟

والأشعة السينية ولدت عن طريق تحويل الطاقة من الالكترونات إلى الفوتونات، والذي يحدث في أنبوب الأشعة السينية. الكمية (التعرض) و (طيف) الإشعاع الجودة يمكن تعديلها عن طريق تغيير الحالي، والجهد والوقت من الصك.

مبدأ العملية

أنابيب أشعة X (الواردة في المادة الصورة) هي استخدام الطاقة. يتلقونها من الشبكة وتحويلها إلى أشكال أخرى - الإشعاع والحرارة اختراق، وهذا الأخير هو نتيجة ثانوية غير مرغوب فيه. الأشعة السينية جهاز أنبوب بحيث يزيد من إنتاج الفوتونات وتبدد الحرارة في أسرع وقت ممكن.

أنبوب هو جهاز بسيط نسبيا، وهي عادة ما تتكون عنصرين أساسيين - الكاثود والأنود. عندما يتدفق التيار من القطب السالب إلى القطب الموجب، والإلكترونات تفقد الطاقة، الأمر الذي يؤدي إلى توليد الأشعة السينية.

الأنود

الأنود هو عنصر، حيث انبعاث الفوتونات ذات الطاقة العالية إنتاج. هذا هو عنصر معدني ضخم نسبيا وهذا مرتبط إلى القطب الموجب للدائرة الكهربائية. فقد اثنين من وظائف رئيسية:

• فهي تحول الطاقة الإلكترون إلى إشعاع الأشعة السينية،
• انها تبدد الحرارة.

ويتم اختيار المواد للالأنود لتعزيز هذه الوظائف.

من الناحية المثالية، فإن معظم إلكترونات ينبغي أن تشكل الفوتونات ذات الطاقة العالية، بدلا من الحرارة. نسبة من الطاقة الإجمالية، التي يتم تحويلها إلى الأشعة السينية (COP) تعتمد على عاملين:

• العدد الذري (Z) من مادة الأنود،
• طاقة الإلكترون.

في معظم أنابيب الأشعة السينية كمادة من القطب الموجب تستخدم التنغستن، الذي عدده الذري يساوي 74. وبالإضافة إلى Z كبير، هذا المعدن لديها بعض الخصائص الأخرى التي تجعلها مناسبة لهذا الغرض. التنغستن هي فريدة من نوعها في قدرتها على الحفاظ على قوة عند تسخينها، لديه نقطة انصهار عالية ومعدل التبخر منخفض.

لسنوات عديدة، ويتكون القطب الموجب من التنغستن النقي. في السنوات الأخيرة، بدأنا في استخدام هذا سبيكة معدنية مع الرنيوم، ولكن فقط على السطح. الأنود الذاتي تحت طلاء التنغستن الرنيوم مصنوعة من مادة خفيفة، وحسن حرارة التخزين. اثنين من هذه المواد هي الموليبدينوم والجرافيت.

أنبوب الأشعة السينية المستخدمة في التصوير الشعاعي للثدي، تتم مع القطب الموجب، المغلفة مع الموليبدينوم. هذه المواد لديها عدد وسيطة الذري (Z = 42)، الذي يولد الفوتونات مع طاقة مميزة، ومناسبة لتسجيل الصدر. تحتوي بعض أجهزة التصوير الشعاعي للثدي أيضا الأنود الثاني، التي تشكلت من الروديوم (Z = 45). هذا يجعل من الممكن لزيادة الطاقة وتحقيق المزيد من الاختراق للكثافة الثدي.

استخدام سبائك التنغستن الرنيوم يحسن إخراج إشعاع على المدى الطويل - مع الأجهزة كفاءة الوقت مع الأنود مصنوعة من التنغستن النقي هو انخفاض بسبب الضرر الحراري إلى السطح.

أكثر من القطب الموجب لها شكل أقراص مدبب وثابتة على رمح السيارات، والتي تدور عليها بسرعات عالية نسبيا في ذلك الوقت من انبعاث الأشعة السينية. الغرض من دوران - إزالة الحرارة.

نقطة بؤرية

الجيل جزء أشعة X لا الأنود بأكمله. ويحدث ذلك في منطقة صغيرة من سطحه - الفور الاتصال. آخر تحدد أبعاد حجم شعاع الالكترون القادمة من القطب السالب. في الغالبية العظمى من أنه قد يختلف شكل مستطيل داخل الأجهزة 0،1-2 ملم.

تصميم أنبوب الأشعة السينية مع حجم معين من نقطة بؤرية. أصغر هو عليه، وأقل الضبابية وارتفاع الحدة، وما هو أكثر من ذلك، تبديد الحرارة أفضل.

الوصل حجم البقعة هو أحد العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار أنبوب الأشعة السينية. الشركات المصنعة تنتج الأجهزة مع نقطة بؤرية صغيرة، حيث كان من الضروري لتحقيق دقة عالية والإشعاع صغيرة بما فيه الكفاية. على سبيل المثال، هو مطلوب منها في دراسة أجزاء صغيرة وحساسة من الجسم كما هو الحال في التصوير الشعاعي للثدي.

أنبوب الأشعة X أساسا إنتاج البقع التنسيق مع اثنين من الأحجام - الكبيرة والصغيرة، والتي يمكن اختيارها من قبل المشغل وفقا للصورة الإجراء تشكيل.

أشعة الكاثود

وتتمثل المهمة الرئيسية للالكاثود - لتوليد الإلكترونات وجمع بينهما في شعاع موجه إلى القطب الموجب. وهو يتألف عموما من سلك حلزوني صغير (خيوط) جزءا لا يتجزأ من العطلة على شكل فنجان.

الالكترونات التي تمر عبر الدائرة لا يمكن أن تترك عادة الموصل وترك مساحة حرة. ومع ذلك، فإنها يمكن أن تفعل ذلك، واذا حصلوا على ما يكفي من الطاقة. في عملية تعرف باسم الانبعاث الحراري، وتستخدم الحرارة لطرد الإلكترونات من القطب السالب. هذا يصبح ممكنا عندما يكون الضغط في أنبوب الأشعة السينية أجلت إلى 10 ^-6 -10 ^-7 عربة. الفن. يسخن الغزل بنفس الطريقة مثل مصباح خيوط دوامة عن طريق تمرير therethrough الحالي. ويرافق عمل أنبوب أشعة الكاثود عن طريق تسخين إلى درجة حرارة التلألؤ النزوح الطاقة الحرارية منها الإلكترونات.

بالون

وترد القطب الموجب والسالب في السكن مختوم - الاسطوانة. وغالبا ما يشار البالون ومحتوياته إلى باعتبارها إدراج، والتي لديها حياة محدودة ويمكن استبداله. أنبوب الأشعة السينية بشكل عام لمبة زجاجية، على الرغم من المعدن والسيراميك اسطوانات تستخدم لبعض التطبيقات.

وتتمثل المهمة الرئيسية هي دعم الحاويات والعزلة من القطب الموجب والقطب السالب، والحفاظ على فراغ. الضغط في أنبوب الأشعة السينية اجلاء عند 15 درجة C هو 1.2 × 10 ^-3 باسكال. إن وجود الغاز في الخزان تسمح الكهرباء لتتدفق من خلال الجهاز بحرية، وليس فقط في شكل شعاع الالكترون.

إسكان

جهاز أنبوب الأشعة السينية مثل ذلك، بالإضافة إلى العلبة ودعم المكونات الأخرى، وهو بمثابة هيئة درع ويمتص الإشعاع، باستثناء شعاع مفيد يمر من خلال النافذة. سطحه الخارجي الكبير نسبيا تبدد معظم الحرارة المتولدة في الجهاز. شغل الفراغ بين قذيفة وإدراج مع النفط الذي يوفر العزل والتبريد فيه.

سلسلة

الدائرة الكهربائية يربط الهاتف لمصدر للطاقة، وهو ما يسمى مولد. هو مدعوم من مصدر من شبكة وتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر. كما يسمح المولد لك لتعديل بعض المعلمات من سلسلة:

• KV - الجهد أو الجهد الكهربائي.
• MA - التيار الذي يمر عبر الأنبوب.
• S - مدة أو التعرض لفترة، في أجزاء من الثانية.

تقدم دائرة حركة الإلكترونات. وهم متهمون الطاقة، ويمر من خلال المولد، وإعطائها إلى القطب الموجب. كما حركتهم يحدث تحولين:

• يتم تحويل الطاقة الكامنة الكهربائية إلى طاقة حركية.
• الحركية، في المقابل، يتم تحويلها إلى إشعاع الأشعة السينية والحرارة.

إمكانية

عند وصول الإلكترونات في قارورة، وامتلاك الطاقة الكهربائية المحتملة، والتي يتم تحديدها من خلال حجم KV الجهد بين الأنود والكاثود. تم تشغيل أنبوب الأشعة السينية في الجهد لتوليد 1 KV التي يجب على كل الجسيمات 1 كيلو. عن طريق ضبط KV، المشغل يعطي كل إلكترون هو كمية معينة من الطاقة.

حركية

الضغط المنخفض في أنبوب الأشعة السينية اجلاء (عند 15 درجة C هو 10 ^-6 -10 ^-7 عربة. V.) يسمح للجزيئات في إطار العمل من الانبعاثات وقوة الكهربائية الثرميوني المنبعثة من القطب السالب إلى القطب الموجب. هذه القوة يسرع لهم، مما أدى إلى زيادة السرعة والطاقة الحركية والهابطة المحتملين. عندما يهبط جسيم على الأنود، يتم فقدان قدرته، وجميع من احتياجاتها من الطاقة وتحويلها إلى طاقة حركية. 100 كيلو إلكترون تصل إلى سرعة أكبر من نصف سرعة الضوء. ضرب سطح الجسيمات يتباطأ بسرعة كبيرة وتفقد طاقتها الحركية. أنها تتحول إلى أشعة X أو الحرارة.

الإلكترونات تتلامس مع الذرات الفردية للمادة الأنود. الإشعاع التي تم إنشاؤها بواسطة تفاعلها مع المدارات (فوتونات أشعة X)، مع وجود الأساسية (إشعاع انكباحي).

طاقة الربط

كل إلكترون في ذرة لديها طاقة ملزمة معينة، والتي تعتمد على حجم هذا الأخير والمستوى الذي يقع الجسيمات. تلعب طاقة الربط دورا هاما في توليد الأشعة السينية المميزة وهناك حاجة لإزالة إلكترون من ذرة.

إشعاع انكباحي

إشعاع انكباحي تنتج أكبر عدد من الفوتونات. الإلكترونات تخترق المواد الأنود وتمتد على مقربة من النواة، تهرب وتباطأت ذرة قوة الجاذبية. يبدو الطاقة المفقود خلال هذا الاجتماع في شكل فوتون الأشعة السينية.

مجموعة من

فقط عدد قليل من الفوتونات لها على مقربة الطاقة إلى طاقة الإلكترون. الغالبية منهم هو أقل من ذلك. لنفترض أن هناك مساحة أو مجال المحيطة الأساسية، حيث الإلكترونات تجربة القوة "تثبيط". هذا الحقل يمكن تقسيمها إلى مناطق. وهذا يعطي إطلالة على جوهر مجال الذرة الهدف في المركز. وتباطأ الالكترونية الوقوع في أي مكان في الهدف ويقوم بإنشاء فوتون الأشعة السينية. الجسيمات التي تقع الأقرب إلى مركز، معرضون أكثر من غيرهم، وبالتالي تفقد أكبر قدر من الطاقة، وإنتاج جدا الفوتونات ذات الطاقة العالية. الإلكترونات الدخول في المنطقة الخارجية تعاني من التفاعل الضعيف وتوليد فوتونات الطاقة أقل. على الرغم من أن المنطقة لها نفس العرض، أن لديهم منطقة مختلفة اعتمادا على المسافة من النواة. ولما كان عدد من الحوادث الجسيمات على المنطقة، يعتمد على مساحته الإجمالية، فمن الواضح أن المنطقة الخارجية التقاط المزيد من الإلكترونات وتسبب المزيد من الفوتونات. طاقة الأشعة السينية الطيف يمكن التنبؤ بها عن طريق هذا النموذج.

E فوتونات الإشعاع _ماكس الأساسي يتوافق مع طيف الكبح _ماكس E الإلكترونات. تحت هذه النقطة، مع تناقص طاقة الفوتون يزيد عددهم.

وهناك عدد كبير من الفوتونات الطاقة المنخفضة امتصاصها أو تصفيتها، لأنها محاولة لتمرير من خلال سطح أنبوب الأنود أو فلتر مربع. تصفية تعتمد عموما على تكوين وسمك المادة التي يمر شعاع، وهذا يحدد الشكل النهائي للمنحنى طيف الطاقة المنخفضة.

تأثير KV

الجزء الطاقة العالية من الطيف يحدد الجهد أنابيب الأشعة السينية في كيلو فولت (كيلو فولت). هذا هو لأنه يحدد طاقة الإلكترونات الوصول إلى القطب الموجب، والفوتونات لا يمكن أن يكون أكبر من إمكانيات من هذا. تحت أي جهد تشغيل أنبوب الأشعة السينية؟ يتوافق مع الحد الأقصى للطاقة الفوتون إلى الحد الأقصى تطبيق المحتملة. قد تختلف هذه الجهد خلال التعرض بسبب الشبكة الحالية بالتناوب. في هذه الحالة، E _أقصى الجهد الذروة تحديدها من قبل الفوتون التذبذب فترة KV _ص.

المزيد من الكميات المحتملة، KV _ص يحدد كمية الإشعاع التي تم إنشاؤها بواسطة عدد معين من الإلكترونات الوصول إلى القطب الموجب. منذ يتم زيادة الكفاءة الكلية للإشعاع إشعاع انكباحي بسبب الزيادات في الطاقة الإلكترون الحادث، والتي يتم تحديدها KV _{ص، وهذا} يعني أن KV _ص يؤثر على كفاءة الجهاز.

تغيير KV _ص، عادة تغيير الطيف. تمثل المساحة الكلية تحت المنحنى الطاقة في عدد من الفوتونات. الطيف فلتر هو مثلث، وكمية الإشعاع بما يتناسب مع KV مربع. في ظل وجود مرشح يزيد أيضا KV زيادة تغلغل الفوتونات، مما يقلل من نسبة الإشعاع التي تمت تصفيتها. وهذا يؤدي إلى زيادة العائد الإشعاع.

الإشعاع مميزة

نوع التفاعل الذي يولد الإشعاع مميزة ويضم عالية السرعة الاصطدام مع الإلكترونات المدارية. التفاعل يمكن أن يحدث فقط عندما يكون جزء E _من الجسيمات لديها أكبر من طاقة الربط للذرة. عندما يتحقق هذا الشرط، وليس هناك تصادم، طرقت الإلكترون بها. وهذا يترك موقف فتح، وشغل من قبل الجسيمات مستوى أعلى من الطاقة. ونحن نتحرك الإلكترون يعطي الطاقة المنبعثة في شكل فوتون الأشعة السينية. ويسمى الإشعاع مميزة، منذ E هو الفوتون مميزة عنصر كيميائي من التي يتم فيها الأنود. على سبيل المثال، عندما يتم طرقت الإلكترون K التنغستن _اتصال مع طبقة E = 69.5 كيلو، ويتم تعبئة الشواغر مع إلكترون من _{الاتصالات} على مستوى L مع E = 10.2 كيلو. مميزة فوتون الأشعة السينية لديها طاقة تساوي الفرق بين مستويين، أو 59.3 كيلو.

في الواقع، ومادة الأنود يؤدي إلى عدد من طاقات الأشعة السينية المميزة. يحدث هذا لأن الإلكترونات في مستويات الطاقة المختلفة (K، L، الخ) ويمكن طرقت قصف الجسيمات ويمكن ملء الشواغر مع مجموعة متنوعة من مستويات الطاقة. في حين أن الوظائف الشاغرة على مستوى L يولد الفوتونات وطاقاتهم هي صغيرة جدا لاستخدامها في التصوير التشخيصي. يتم منح كل الطاقة مميزة تسمية مما يدل على المدار، حيث شاغر، مع فهرس مما يدل على مصدر الإلكترون المطلوبة. ألفا (α) يدل على مؤشر ملء الإلكترون من مستوى L، وبيتا (β) يشير إلى مستوى ملء M أو N.

• التنغستن الطيف. الإشعاع مميزة من المعدن ينتج الطيف الخطي تتكون من عدة الطاقات المتميزة والكبح يولد التوزيع المستمر. عدد الفوتونات التي أنشأتها كل الطاقة مميزة، تتميز في أن احتمال ملء الشواغر على مستوى K يعتمد على المدار.
• الموليبدينوم الطيف. مصاعد من هذا المعدن المستخدمة في التصوير الشعاعي للثدي، وإنتاج اثنين مكثفة بما فيه الكفاية مميزة الأشعة السينية الطاقة: K-ألفا في 17.9 كيلو وK-بيتا في 19.5 كيلو. مجموعة الأمثل للأنابيب أشعة X، والذي يسمح لتحقيق أفضل توازن بين التباين و جرعة التشعيع لمتوسط حجم الثدي التي تحققت في E _ع = 20 كيلو. ومع ذلك إشعاع انكباحي إنتاج المزيد من الطاقة. في معدات التصوير الشعاعي للثدي لإزالة الأجزاء غير المرغوب فيها من الطيف استخدام فلتر الموليبدينوم. مرشح يعمل على مبدأ «K-الحافة". أنها تمتص الإشعاع في الإلكترون الزائد طاقة الربط في ذرة الموليبدينوم المستوى K.
• طيف الروديوم. الروديوم له العدد الذري 45، والموليبدينوم - 42. ولذلك، فإن مميزة الأشعة السينية من الأنود الروديوم سوف يكون لها طاقة أعلى بقليل من الموليبدينوم وأكثر اختراق. فهو يستخدم لتصوير الثدي الكثيفة.

مصاعد مع المساحات السطحية مزدوجة، الموليبدينوم، الروديوم، وتمكين المشغل لتحديد التوزيع الأمثل للثدي مختلفة الحجم والكثافة.

التأثير على KV الطيف

يؤثر قيمة KV كثيرا من الإشعاع مميزة، أي. K. لن يتم إنتاجه إذا الإلكترونات مستوى K-طاقة أقل KV. عندما يتجاوز KV هذه القيمة عتبة، وكمية الإشعاع يتناسب عموما مع الفرق وأنبوب KV عتبة KV.

يتم تحديد الطيف طاقة فوتونات شعاع الأشعة السينية المنبعثة من الجهاز عن طريق عدة عوامل. وكقاعدة عامة، وتتكون من إشعاع انكباحي والتفاعل المميز.

تكوين النسبي من الطيف يعتمد على مادة الأنود، KV والتصفية. في أنبوب ذات صفة الانبعاثات الأنود التنغستن لم يتم تشكيل في KV <69،5 كيلو. في قيم أعلى من HF المستخدمة في الدراسات التشخيصية، الأشعة المميز يزيد من الإشعاع الكلي إلى 25٪. الأجهزة الموليبدينوم قد تصل إلى جزء كبير من إجمالي القدرة التوليدية.

كفاءة

فقط يتم تحويل جزء صغير من الطاقة التي ألقاها الإلكترونات إلى الإشعاع. يتم امتصاص جزء الرئيسي وتحويلها إلى حرارة. ويعرف كفاءة الإشعاع كما جزء من الكل يشع الطاقة من جنرال الكتريك المنقولة الأنود. يتم تطبيق العوامل التي تحدد كفاءة أنبوب أشعة X KV الجهد والعدد الذري Z. نسبة التقريبية لما يلي:

• الكفاءة = KV س Z × 10 ^-6.

العلاقة بين الكفاءة وKV له تأثير خاص على الاستخدام العملي للمعدات الأشعة السينية. ويرجع ذلك إلى توليد حرارة أنبوب لديها حد لعدد من الطاقة الكهربائية التي يمكن أن تتبدد. ويفرض على قدرة الحد الجهاز. مع زيادة KV، ومع ذلك، فإن كمية الإشعاع التي تنتجها واحدة من الحرارة يزيد بشكل كبير.

اعتماد كفاءة توليد أشعة X على تكوين الأنود هو فقط من الاهتمام الأكاديمي لمعظم الأجهزة المستخدمة التنغستن. استثناء هو الموليبدينوم والروديوم، وتستخدم في تصوير الثدي. كفاءة هذه الأجهزة هي أقل من ذلك بكثير لالتنغستن بسبب العدد الذري أقل بهم.

فعالية

ويعرف كفاءة أنبوب الأشعة السينية وكمية من الإشعاع millirentgenah تسليمها إلى نقطة في مركز شعاع مفيدة على مسافة 1 متر من نقطة اتصال لكل 1 ماس الإلكترونات تمر عبر الجهاز. وتمثل قيمة لها قدرة الجهاز لتحويل الطاقة من الجسيمات المشحونة في الأشعة السينية. انها تسمح لك لتحديد التعرض للمريض، واللقطة. عن الكفاءة، كفاءة الجهاز تعتمد على عدة عوامل، بما في ذلك KV، على شكل موجة الجهد، ومادة الأنود ودرجة الأضرار السطحية للجهاز تصفية ووقت الاستخدام.

KV-إدارة

تسيطر الجهد KV أنبوب الأشعة السينية بشكل فعال الإشعاع الناتج. وكقاعدة عامة، يفترض أن الناتج يتناسب مع مربع من KV. مضاعفة التعرض KV يزيد 4 مرات.

الموجي

يصف الموجي الطريقة التي KV يختلف مع الوقت خلال جيل من الإشعاع نظرا لطبيعة دوري للسلطة. مستعملة عدة الطول الموجي مختلفة. المبدأ العام هو: التغيير أصغر في KV الشكل، يتم إنتاج الأشعة السينية X بكفاءة. المعدات الحديثة المستخدمة المولدات مع KV ثابتة نسبيا.

أنابيب الأشعة السينية: مصنعين

أجهزة شركة أكسفورد بتصنيع مختلف الأجهزة، بما في ذلك الزجاج، والطاقة إلى 250 W، 4-80 إمكانية كيلو فولت، والتنسيق بقعة 10 ميكرون، ومجموعة واسعة من المواد الأنود، ر. ه حج والاتحاد الافريقي، المشارك، الكروم، النحاس، الحديد، مو، المشتريات، ره، تي، W.

تقدم فاريان أكثر من 400 أنواع مختلفة من أنابيب الأشعة السينية الطبية والصناعية. المنتجين الآخرين المعروفين Dunlee، GE، فيليبس، شيمادزو، سيمنز، توشيبا، IAE، وهانغتشو واندونج، Kailong وآخرون.

في روسيا أنتجت أنابيب أشعة X "سفيتلانا-رونتجن". بالإضافة إلى الأجهزة التقليدية مع الدورية وشركة الأنود ثابتة بتصنيع أجهزة من تدفق مضيئة الكاثود البارد التي تسيطر عليها. فوائد الأجهزة التالية:

• عمل في وسائط مستمرة والنبض.
• غياب الجمود.
• تنظيم كثافة الصمام الحالي.
• نقاء الطيف.
• إمكانية إشعاع الأشعة السينية بدرجات متفاوتة من الشدة.