Eins og X-geisli slöngur vinna?

Röntgengeislun er búin til með því að breyta orku rafeinda í ljóseindir, sem gerast í röntgenrör. Magnið (útsetning) og gæði (litróf) geislunar er hægt að stjórna með því að breyta núverandi, spennu og notkunartíma tækisins.

Meginregla um rekstur

Röntgenrör (mynd er að finna í greininni) eru orkuframleiðendur. Þeir fá það frá netkerfinu og snúa því í annað form - rúms geislun og hita, en hið síðarnefnda er óæskilegt aukaafurð. Röntgenröratækið er þannig að það hámarkar framleiðslu á ljóseindir og dreifir hita eins fljótt og auðið er.

Túpurinn er tiltölulega einfalt tæki, sem venjulega inniheldur tvö meginþætti - bakskautið og rafskautið. Þegar straumurinn rennur frá bakskautinu að rafskautinu missa rafeindin orku, sem leiðir til kynslóðar röntgengeisla.

Anode

The anode er hluti þar sem hár-orka ljósmyndir eru gefin út. Þetta er tiltölulega gróft málmhluti sem tengist jákvæðu stönginni í rafrásinni. Það framkvæmir tvær helstu aðgerðir:

• Breytir orku rafeinda í röntgengeisla,
• Losar hita.

Efnið fyrir rafskautið er valið til að auka þessar aðgerðir.

Helst, flestir rafeindir ættu að mynda hár-orka ljósmyndir, frekar en hita. Hlutfall heildarorku þeirra, sem er breytt í röntgengeislun, (EFFICIENCY) fer eftir tveimur þáttum:

• Atómsnúmerið (Z)
• Orka rafeinda.

Í flestum röntgenrörum er wolfram notað sem rafskautaefni, kjarnagildi þess er 74. Til viðbótar við stóru Z hefur þetta málmur önnur einkenni sem gera það hentugt í þessu skyni. Volfram er einstakt í getu sinni til að viðhalda styrk þegar hitað er, hefur hátt bræðslumark og lágt uppgufunarhraða.

Í mörg ár var rafskautið úr hreinu wolframi. Á undanförnum árum hefur málmblönduna af þessu málmi með rheníum, en aðeins á yfirborðinu, verið notað. Anodið sjálft undir tungsten-rheníumhúðinni er gert úr léttu efni sem safnast upp hita vel. Tvö slík efni eru mólýbden og grafít.

Röntgenrör sem notuð eru við brjóstamyndatöku eru gerðar með anóða húðaður með mólýbdeni. Þetta efni hefur milligreindanúmer (Z = 42), sem myndar einkennandi ljósmyndir með orku sem er hentugur til að skjóta á brjósti. Sumar brjóstakrabbameinatæki hafa einnig annað anóða úr ródíum (Z = 45). Þetta gerir þér kleift að auka orku og ná meiri skarpskyggni fyrir þétt brjósti.

Notkun rheníum-wolframblöndunnar bætir langtíma geislunarávöxtun - með tímanum dregur úr skilvirkni tækjanna með rafskautaöryggi hreint wolframs vegna varma skemmda á yfirborðinu.

Flestir rafskautarnir eru í formi sneidda diska og eru festir við rafmagnsmótið, sem snýst um tiltölulega mikla hraða við losun röntgengeisla. Tilgangur snúnings er að fjarlægja hita.

Brennidepli

Í kynslóð röntgengeisla, tekur ekki allt anodían þátt. Það gerist á litlu svæði yfirborði þess - brennivídd. Mál síðarnefnda er ákvörðuð af mál rafeinda geisla sem kemur frá bakskautinu. Í flestum tækjum hefur það rétthyrndan form og er á bilinu 0,1-2 mm.

Röntgenröra verkefni með ákveðinni stærð brennivíddsins. Því minni sem það er, því minna óskýrt og hærra skýrleika myndarinnar, og því meira sem það er, því betra sem hita er fjarlægt.

Stærð brennisteinsins er ein af þeim þáttum sem þarf að taka tillit til þegar röntgenrör eru valin. Framleiðendur framleiða tæki með litla brennivísa, þegar nauðsynlegt er að ná háum upplausn og nægilega lítið geislun. Til dæmis er krafist í rannsókninni á litlum og þunnum hlutum líkamans, eins og í brjóstamyndatöku.

Röntgenrör eru aðallega framleiddar með brennivíddum tveimur stærðum - stór og smá, sem hægt er að velja af rekstraraðilanum í samræmi við aðferð við myndmyndun.

Kaþólikka

Helsta hlutverk bakskautsins er að búa til rafeindir og safna þeim í geisla sem er beint að rafskautinu. Að jafnaði samanstendur það af litlu vírspírali (filament), sökkt í bollaformi þunglyndi.

Rafeindir sem liggja í gegnum hringrásina, geta venjulega ekki farið í hljómsveitina og farið í frjálsan rými. Hins vegar geta þau gert þetta ef þeir fá nóg af orku. Í því ferli sem kallast hitameðferð losun, er hita notað til að útrýma rafeindir frá bakskautinu. Þetta verður mögulegt þegar þrýstingur í rifgötuðum röntgenrörinu nær 10 ^-6 -10 ^-7 mm Hg. Gr. Glósurinn er hituð á sama hátt og glóandi glóandi lampi þegar straumurinn rennur í gegnum hann. Verkið á röntgenrörinu fylgir upphitun bakskautsins við luminescence hitastigið með því að skipta út sumum rafeindum með varmaorku frá því.

Cylinder

Anodið og bakskautið eru í innsigluðum hlíf. Blöðruna og innihald þess eru oft kallað innskot sem hefur takmarkaða líftíma og má skipta út. Röntgenrör hafa aðallega glerplöntur, þó að málm- og keramikhylki séu notaðir í sumum forritum.

Helstu hlutverk strokka er að veita stuðning og einangrun á rafskautinu og bakskautinu og halda í lofttæmi. Þrýstingur í rýmisröntgenrör við 15 ° C er 1,2 · ^10-3 Pa. Viðvera lofttegunda í strokka myndi leyfa raforku að flæða í gegnum tækið frjálslega, og ekki aðeins í formi rafeinda geisla.

Húsnæði

Röntgenröratækið er þannig að til viðbótar við girðinguna og stuðning annarra efna þjónar húsnæði þess sem skjöldur og gleypir geislun nema fyrir gagnleg geisla sem liggur í gegnum gluggann. Tiltölulega stór ytri yfirborð hennar leysir mikið af hita sem myndast inni í tækinu. Rýmið milli líkamans og innskotsins er fyllt með olíu, sem gefur einangrun og kælingu þess.

Keðja

Rafrásin tengir rörið við orkugjafa, sem kallast rafall. Upptökan fær orku frá netkerfinu og breytir gjaldeyrisstraumnum í fastan. Rafalinn leyfir þér einnig að stilla nokkrar breytur hringrásarinnar:

• KV - spennu eða rafmagns möguleiki;
• MA er núverandi sem rennur í gegnum rörið;
• S - Lengd eða tími útsetningar, í brotum í sekúndu.

Keðjan tryggir hreyfingu rafeinda. Þeir eru ákærðir fyrir orku, liggja í gegnum rafallinn og gefa það til rafskautið. Þegar þeir flytja eru tvær umbreytingar:

• Möguleg raforkunotkun er breytt í hreyfiorku;
• Kíneticinn er síðan umbreytt í röntgengeislun og hita.

Möguleiki

Þegar rafeindir koma inn í flöskuna, hafa þeir hugsanlega raforku, þar sem magnið er ákvarðað af spennunni KV milli rafskautsins og bakskautsins. Röntgenrörið starfar undir spennu til að búa til 1 KV þar sem hver agna skal hafa 1 keV. Með því að stilla KV, gefur rekstraraðilinn hverja rafeind magn af orku.

Kinetics

Lágþrýstingurinn í rýmisröntgenrörinu (við 15 ° C er 10 ^-6 -10 ^-7 mmHg) gerir að agnirnar geta flúið frá katóðanum til rafskautsins með aðgerðinni á hitastigi og rafmagnsstyrk. Þessi kraftur flýta fyrir þeim, sem leiðir til aukinnar hraða og hreyfilorku og lækkun á hugsanlegri orku. Þegar partý kemst á rafskautið er möguleiki hennar glataður og all orka hennar fer í hreyfiorkuna. 100-keV rafeind nær hraði sem er yfir helmingur ljóssins. Slá yfirborðið, hægja á agnunum mjög hratt og missa hreyfigetu sína. Það breytist í X-rays eða hita.

Rafeindirnar komast í snertingu við einstaka atóm anóða efnisins. Geislun myndast þegar þau hafa samskipti við sporbrautir (röntgenmyndar) og kjarna (bremsstrahlung).

Kraftur samskipta

Sérhver rafeind inni í atóminu hefur ákveðna bindingu orku, sem fer eftir stærð hins síðarnefnda og stigið þar sem agnirinn er staðsettur. Bindandi orka gegnir mikilvægu hlutverki í kynslóð einkennandi röntgengeislunar og er nauðsynlegt til að fjarlægja rafeindið úr atóminu.

Bremsstrahlung

Brake geislun framleiðir stærsta fjölda ljósa. Rafeindir sem ganga í gegnum rafskautaefnið og liggja nærri kjarnanum eru sveigðir og hægir á krafti aðdráttarafls atómsins. Orkan þeirra, sem tapast á þessum fundi, birtist í formi röntgenmyndavélar.

Spectrum

Aðeins nokkrar ljósmyndir hafa orku nærri orku rafeindanna. Flestir þeirra eru lægri. Segjum að það sé pláss eða vettvangur í kringum kjarnann, þar sem rafeindin upplifa kraftinn "hömlun". Þessi reitur má skipta í svæði. Þetta gefur kjarnakljúfinu miða við atóm í miðjunni. Rafeind sem smellir á hvaða punkt á markinu fer fram hraðaminnkun og myndar röntgenmyndatöku. Particles sem koma nálægt miðjunni verða fyrir mestum áhrifum og missa því mestan orku og framleiða flestar orku ljósmyndir. Rafeindir sem koma inn í ytri svæði upplifa veikari samskipti og mynda magn með minni orku. Þó að svæðin eru með sömu breidd, þá eru þeir með mismunandi svið, allt eftir fjarlægðinni í kjarna. Þar sem fjöldi agna sem falla í tilteknu svæði fer eftir heildarsvæðinu er augljóst að ytri svæðin fanga fleiri rafeindir og búa til fleiri ljósmyndir. Samkvæmt þessu líkani er hægt að spá fyrir um orkuspjöll röntgengeislunar.

E _{max af} ljósmyndir af grundvallar bremsstrahlung litrófinu samsvarar E _{max af} rafeindunum. Undir þessum tímapunkti, með fækkun orku magna, eykst fjöldi þeirra.

Verulegur fjöldi ljóseinda með litla orku frásogast eða síast, þegar þeir reyna að fara í gegnum anodyfirborðið, slönguna eða síuna. Síun er að jafnaði háð samsetningu og þykkt efnisins sem geisla fer fram, sem ákvarðar endanlegt form lítilla orkuferilsins í litrófinu.

Áhrif KV

The hár-orka hluti af litrófinu ákvarðar spennuna í röntgenrörunum kV (kilovolt). Þetta er vegna þess að það ákvarðar orku rafeindanna sem ná til rafskautarinnar og ljósmyndir geta ekki haft möguleika meiri en þetta. Undir hvaða spennu virkar röntgenrörið? Hámarks photon orka samsvarar hámarks beittu möguleika. Þessi spenna getur verið breytileg meðan á váhrifum stendur vegna AC-straums. Í þessu tilviki er E _max ljóssins ákvarðað af háspennu sveifluspennunnar KV _p .

Til viðbótar við hugsanlega magni, ákvarðar KV _p magn geislunar sem myndast af tilteknum fjölda rafeinda sem koma inn í rafskautið. Þar sem heildarvirkni bremsstrahlung eykst vegna vöxtar orkunnar í sprengjuflugvélinum, sem ákvarðast af KV _p , leiðir það til þess að KV _{p hafi} áhrif á skilvirkni tækisins.

Breytingin á KV _p breytir yfirleitt litrófinu. Heildarflatarmál undir orkuferlinum er fjöldi ljóseinda. Án síu er litrófið þríhyrningur og magn geislunar er í réttu hlutfalli við torgið KV. Í nærveru síu, eykst aukning á KV einnig skarpskyggni ljósa, sem dregur úr hlutfalli síaðrar geislunar. Þetta leiðir til aukinnar geislunarávöxtunar.

Einkennandi geislun

Tegund samskipta sem framleiðir einkennandi geislun felur í sér árekstur háhraða rafeinda með sporbrautum. Milliverkanir geta komið fram aðeins þegar komandi agnir hafa E _til meiri en bindandi orku í atóminu. Þegar þetta skilyrði er uppfyllt og árekstur kemur fram er rafeindið slitið út. Þetta skilur laus störf sem er fyllt með ögn hærri orku. Þegar hreyfingin hreyfist gefur rafeindið orku út í formi röntgengeisma. Þetta er kallað einkennandi geislun, þar sem E ljóseindið er einkennandi fyrir efnafræðin sem myndast úr rafskautinu. Til dæmis, þegar rafeind K-stigs wolframs er slegin út með E- _bindum = 69,5 keV, er lausin fyllt með rafeind frá L-stigi með E- _bindum = 10,2 keV. Einkennandi röntgenmyndavélin hefur orku sem er jafngildur munurinn á þessum tveimur stigum eða 59,3 keV.

Í raun leiðir þetta rafskautsefni til útlits fjölda einkennandi röntgengeisla. Þetta er vegna þess að rafeindir með mismunandi orkugjafa (K, L, osfrv.) Geta verið slegnir út með því að sprengja agnir og laus störf geta fyllst frá mismunandi orkustigum. Þrátt fyrir að fylla lausnir á L-stigi mynda ljósmyndir, eru orkurnar þeirra of litlar til notkunar við greiningu á myndum. Hver einkennandi orka er gefið tilnefningu sem gefur til kynna hringrásina þar sem laust var myndað, með vísitölu sem gefur til kynna uppspretta rafeindafyllingarinnar. Alfa vísitalan (α) gefur til kynna fyllingu rafeinda frá L-stigi og beta (β) gefur til kynna að fylla sé á M eða N stigi.

• Spectrum af wolfram. Einkennandi geislun þessarar málms framleiðir línulegt litróf sem samanstendur af nokkrum stökum orkum og bremsstrahlungið skapar samfellda dreifingu. Fjöldi ljósa sem búið er til með sérhverri einkennandi orku er ólíkt því að líkurnar á því að fylla á K-stigi lausnar veltur á hringrásinni.
• Spólu mólýbden. Anódómur úr þessu málmi sem notuð eru við brjóstamyndun framleiða tvö talsvert mikil einkennandi röntgengeisla: K-alfa við 17,9 keV og K-beta við 19,5 keV. Besti liturinn af röntgenrörum, sem gerir það mögulegt að ná besta jafnvægi milli andstæða og geislunarskammt fyrir meðalstórt brjóst, næst _Ef = 20 keV. Hins vegar er bremsstrahlung framleitt með miklum orku. Í mammography búnaði er mólýbden sía notað til að fjarlægja óæskilegan hluta litrófsins. Sían starfar á meginreglunni "K-brún". Það gleypir geislun sem fer yfir bindandi orku rafeinda í K-stigi mólýbdenatómsins.
• Litróf rhodium. Ródín hefur atóm númer 45 og mólýbden hefur 42. Þess vegna mun einkennandi röntgengeislun rhodium anode hafa örlítið hærri orku en mólýbden og meira í gegnum. Þetta er notað til að fá myndir af þéttum brjóstum.

Anódar með tvöföldum yfirborði, mólýbden-rhodíum, gera rekstraraðilanum kleift að velja dreifingu sem er bjartsýni fyrir brjóstkirtla af mismunandi stærðum og þéttleika.

Áhrif KV á litróf

Gildi KV hefur mikil áhrif á einkennandi geislun, þar sem það verður ekki framleitt ef KV er minna en orkan á K-stigi rafeindanna. Þegar KV fer yfir þessa þröskuld er magn geislunar venjulega í réttu hlutfalli við mismuninn á KV rörinu og þröskuldinum KV.

Orka litróf röntgenmynda sem eru gefin út úr tækinu er ákvörðuð af nokkrum þáttum. Að jafnaði samanstendur það af magni af bremsstrahlung og einkennandi samskiptum.

Hlutfallslegur Samsetningu litróf veltur á forskautsefnisins, KV og síað. Í rör með wolfram anode emission einkennandi er ekki mynduð á KV <69,5 keV. Við hærri gildum á HF sem notuð eru í rannsóknum á sjúkdómsgreiningar, einkennandi geislun eykur heildar geislun í 25%. Mólýbden tæki það nái stór hluti af heildar framleiðslugetu.

skilvirkni

Aðeins lítill hluti orkunnar sem afhent frá rafeindum er breytt í geislun. Helstu hluti frásogast og breytt í hita. geislun skilvirkni er skilgreint sem brot af samtals útgeislun frá General Electric miðlað rafskautaverksmiðju. Þeir þættir sem ákvarða skilvirkni í X-geisli rör eru notuð spenna kV og sætistölu Z. Áætlað hlutfallið á milli eftirfarandi:

• Nýtni = KV x Z x 10 ^-6.

Sambandið á milli hagkvæmni og KV hefur ákveðna áhrif á hagnýta notkun röntgentæki. Vegna hita kynslóð rörið hafa takmörk á fjölda raforku sem þeir geta dreifa. Það leggur á getu takmörk tæki. Með vaxandi KV hins vegar magn af geislun framleitt af einum af hita eykst verulega.

Hæði skilvirkni X-ray kynslóð á samsetningu rafskautaverksmiðju er aðeins af fræðilegum áhuga vegna þess að flestir tæki notuð wolfram. Undantekning er mólýbden og ródíum, notað í brjóstamyndatöku. Skilvirkni þessara tækja er marktækt lægri wolfram vegna lægri sætistölu sinni.

skilvirkni

Skilvirkni X-Ray hólkur er skilgreint sem það magn af geislun millirentgenah sem afhent er til a benda í miðju gagnlega geisla í fjarlægð 1 m fjarlægð frá brennidepli stað fyrir hvert 1 MAS rafeindir sem liggur í gegnum tækið. gildi hennar táknar getu tækisins til að breyta orku í hlaðinna agna í X-ray geislun. Það gerir þér kleift að ákvarða útsetningu sjúklingsins, og mynd. Eins skilvirkni, skilvirkni búnaðarins veltur á nokkrum þáttum, þar á meðal KV, spenna bylgjuform, sem rafskautaverksmiðju efni og að hve miklu leyti yfirborði skemmdir síuna tæki og tíma notkun.

KV-stjórnun

Spenna KV X-geisli rör stýrir í raun framleiðsla geislun. Sem reglu, er gert ráð fyrir að framleiðsla er í réttu hlutfalli við veldi KV. Tvöföldun KV útsetningu eykur 4 sinnum.

bylgjuform

Bylgjuform lýsir aðferð sem KV breytilegt með tíma á kynslóð af geislun vegna sýkliska eðli valds. Notað nokkrir mismunandi waveforms. Almenna reglan er: því minni breyting á lögun KV, X-Ray geislun er framleitt á skilvirkan hátt. Nútíma tæki, sem notuð rafala með tiltölulega stöðugri KV.

X-geisli slöngur: Manufacturers

Oxford Instruments Company framleiðir ýmis tæki, þar á meðal gleri, vald til 250 W, 4-80 kV möguleika, brennivídd blettur 10 míkron og a breiður svið af rafskautaverksmiðju efni, t. H. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.

Varian býður upp á yfir 400 mismunandi tegundir af læknisfræðilegum og iðnaðar röntgenlampar. Önnur þekkt framleiðendur eru Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong et al.

Í Rússlandi framleitt röntgenlampar "Svetlana-Roentgen". Auk hefðbundinna tækja með snúningur og kyrrstöðu rafskautaverksmiðju Company framleiðir tæki af kalt bakskaut ljósstreymi stjórnað. Ávinningur af eftirtöldum tækjum:

• vinna í samfellt og púls ham;
• Skortur á tregðu,
• reglur um álag á LED núverandi;
• litróf hreinleika;
• möguleika á X-ray komast hjá geislun frá mismunandi styrkleiki.