Kama mirija eksirei kazi?

Eksirei ni yanayotokana na kuwabadili nishati ya elektroni ya fotoni, ambayo hutokea katika X-ray tube. Kiasi (yatokanayo) na ubora (wigo) mionzi inaweza kubadilishwa kwa kubadilisha sasa, voltage na wakati wa chombo.

kanuni ya kazi

X-ray mirija (picha kutolewa katika makala) ni nishati converters. Wao kuipokea kutoka kwa mtandao na kuongoka katika aina nyingine - hupenya mionzi na joto, ya mwisho ni mbaya byproduct. X-ray tube kifaa kama kwamba maximizes uzalishaji wa fotoni na inapelekea joto haraka iwezekanavyo.

tube ni kifaa rahisi, kawaida inahusu mambo mawili ya msingi - cathode na anode. Wakati sasa unatokana na cathode anode, elektroni kupoteza nishati, ambayo inaongoza kwa uzalishaji wa eksirei.

anode

anode ni sehemu, ambapo chafu ya fotoni juu ya nishati zinazozalishwa. Hii ni kiasi kikubwa chuma kipengele ambayo ni kushikamana na pole chanya ya mzunguko umeme. Ina kazi kuu mbili:

• Ni waongofu elektroni nguvu katika X-ray mionzi,
• Pungua joto.

vifaa kwa ajili ya anode imechaguliwa ili kuongeza majukumu haya.

Kimsingi, wengi elektroni lazima fomu fotoni juu ya nishati, badala ya joto. Uwiano wa nishati jumla, ambayo ni waongofu katika X-mionzi (COP) hutegemea mambo mawili:

• atomiki idadi (Z) ya nyenzo anode,
• elektroni nishati.

Katika zaidi mirija eksirei kama nyenzo ya anode kutumika tungsten, ambaye atomiki idadi ni sawa na 74 Mbali na Z kubwa, chuma hii ina baadhi ya sifa nyingine ambayo kufanya ni mzuri kwa ajili hiyo. Tungsten ni ya kipekee kwa uwezo wake wa kudumisha nguvu wakati moto, ina high kiwango uhakika na kiwango cha chini kutokana na joto.

Kwa miaka mingi, anode ni wa maandishi tungsten safi. Katika miaka ya karibuni, tulianza kutumia Aloi chuma na rhenium, lakini tu juu ya ardhi. Self anode chini ya Tungsten-rhenium mipako alifanya ya nyenzo mwanga, nzuri joto hifadhi. vitu viwili kama hiyo ni molybdenum na grafiti.

X-ray tube kutumika kwa ajili ya mammography, ni kufanywa na anode, coated na molybdenum. Nyenzo hii ina kati ya atomiki idadi (Z = 42), ambayo inazalisha fotoni na nishati tabia, yanafaa kwa ajili ya kurekodi kifuani. Baadhi ya vifaa mammography pia kuwa anode pili, hutengenezwa kutoka rhodium (Z = 45). Hii inafanya kuwa inawezekana kuongeza nguvu na kufikia kupenya zaidi kwa matiti mnene.

matumizi ya Tungsten-rhenium Aloi inaboresha mionzi ya muda mrefu pato - na vifaa wakati ufanisi na anode alifanya ya tungsten safi hupungua kutokana na uharibifu mafuta ya ardhi.

Zaidi ya anode ina sura ya diski tapered na fasta kwa shimoni motor, ambayo rotates yao kwa kasi ya juu kiasi wakati wa utoaji wa eksirei. Madhumuni ya mzunguko - kuondolewa kwa joto.

focal doa

X-ray ya kizazi sehemu si anode nzima. Hutokea katika eneo dogo la uso wake - doa focal. Vipimo mwisho kuamua ukubwa wa elektroni boriti kutoka cathode. Katika wengi wa ina sura mstatili inatofautiana ndani ya 0.1-2 vifaa mm.

tube kubuni eksirei na ukubwa fulani ya doa focal. ndogo ni, chini mwendo blur na ukali juu, na nini zaidi, bora joto itawaangamiza.

Focal doa ukubwa ni sababu ambayo lazima kuzingatiwa wakati wa kuchagua X-ray tube. Manufacturers kuzalisha vifaa vyenye ndogo focal doa, ambapo ni muhimu ili kufikia azimio juu na ndogo mionzi ya kutosha. Kwa mfano, inahitajika katika utafiti wa sehemu ndogo na maridadi ya mwili kama katika mammography.

X-ray tube hasa mazao spots focal na ukubwa mbili - kubwa na ndogo, ambayo inaweza kuchaguliwa na mtoa kwa mujibu wa picha kutengeneza utaratibu.

cathode

kazi kubwa ya cathode - kuzalisha elektroni na kukusanya yao katika boriti kuelekezwa kwa anode. Kwa ujumla lina ndogo ond waya (filament) imewekwa katika mapumziko kikombe-umbo.

Elektroni kupita kwa njia ya mzunguko hawezi kawaida kuondoka kondakta na kuondoka kupata nafasi. Hata hivyo, unaweza kufanya hivyo, kama kupata nishati ya kutosha. Katika mchakato unaojulikana kama chafu mafuta, joto kutumika kufukuza elektroni kutoka cathode. Hii inawezekana wakati shinikizo katika walihamishwa eksirei tube fika 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. Art. uzi ni joto kwa namna sawa na ond filamenti taa kwa kupitisha therethrough sasa. Kazi cathode ray tube huambatana na joto na joto la luminescence makazi yao mafuta ya nishati humo elektroni.

puto

anode na cathode yanapatikana katika nyumba kumi - silinda. puto na maudhui yake ni mara nyingi hujulikana kama kuingiza, ambayo ina maisha mdogo na inaweza kubadilishwa. eksirei tube ujumla wana bulb kioo, pamoja na kwamba chuma na kauri mitungi kutumika kwa ajili ya baadhi ya programu.

kazi kubwa ni kwa msaada wa chombo na kutengwa ya anode na cathode, na kudumisha utupu. shinikizo katika walihamishwa eksirei tube katika 15 ° C ni 1.2 × 10 ^-3 Pa. uwepo wa gesi katika tank itaruhusu umeme kutiririka kupitia kifaa kwa uhuru, si tu kwa njia ya elektroni boriti.

nyumba

X-ray tube vifaa vile kwamba, pamoja na ua na msaada sehemu nyingine, ni mtumishi kama ngao ya mwili na kufyonza mionzi, isipokuwa kwa boriti muhimu kupita kwa njia ya dirisha. Ya kiasi kikubwa nje ya uso pungua wengi joto yanayotokana katika kifaa. nafasi kati ganda na kuingiza ni kujazwa na mafuta ambayo hutoa insulation na baridi yake.

mlolongo

mzunguko umeme unajumuisha simu kwenye nishati, iitwayo generator. Chanzo inaendeshwa na mtandao na waongofu sasa alternating kuelekeza sasa. jenereta pia inaruhusu kurekebisha baadhi ya vigezo ya mnyororo:

• KV - voltage au uwezo umeme;
• MA - sasa ambayo inapita tube;
• S - muda au muda huo, katika sehemu ya pili.

mzunguko hutoa harakati ya elektroni. Wao ni kushtakiwa kwa nishati, kupitia jenereta, na kutoa kwa anode. Kama harakati zao hutokea mabadiliko mbili:

• nishati ya umeme uwezo ni waongofu katika nishati kinetic;
• kinetic, kwa upande wake, hubadilishwa eksirei mionzi na joto.

uwezo

Wakati elektroni kufika katika chupa, waliyo nayo uwezo nishati ya umeme, ambayo ni kuamua na kiasi cha KV voltage kati ya anode na cathode. X-ray tube iliyoendeshwa katika voltage kuzalisha 1 KV ambavyo kila chembe lazima 1 Kev. Kwa kurekebisha KV, mwendeshaji inatoa kila elektroni ni kiasi fulani cha nishati.

kinetics

Chini ya shinikizo katika walihamishwa eksirei tube (katika 15 ° C ni 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. V.) Inaruhusu chembe chini ya hatua ya chafu na thermionic umeme nguvu lilio kutoka cathode anode. Nguvu hii kuchochea kasi yao, na kusababisha kuongezeka kasi na nishati kinetic na kushuka uwezo. Wakati chembe ardhi juu anode, uwezo wake ni waliopotea, na wote wa nishati yake ni waongofu katika nishati kinetic. 100 Kev elektroni fika kasi kubwa zaidi ya nusu ya kasi ya mwanga. Kushangaza uso wa chembe ni kupunguza kasi ya haraka sana na kupoteza nishati yao kinetic. Yeye anarudi kwa eksirei au joto.

Elektroni kuja katika kuwasiliana na atomi ya mtu binafsi ya nyenzo anode. Mionzi yanayotokana na mwingiliano wao na orbitals (X-ray fotoni), na kwa msingi (bremsstrahlung).

kisheria nishati

Kila elektroni katika chembe ina baadhi ya kisheria ya nishati, ambayo inategemea ukubwa wa mwisho na kiwango ambapo chembe iko. nishati kisheria ina jukumu muhimu katika uzalishaji wa tabia eksirei na inahitajika kuondoa elektroni kutoka atomi.

bremsstrahlung

Bremsstrahlung inazalisha idadi kubwa ya fotoni. elektroni kupenya katika nyenzo anode na kupanua karibu na kiini, deflected na decelerated mvuto nguvu chembe. nishati yao walipoteza wakati wa mkutano hii inaonekana katika mfumo wa X-ray photon.

mbalimbali ya

Tu fotoni chache na karibu nishati ya nishati elektroni. Wengi wao ni ya chini. Kudhani kuwa kuna nafasi au shamba jirani msingi, ambapo elektroni uzoefu nguvu "kukandamiza." Sehemu hii inaweza kugawanywa katika maeneo ya. Hii inakupa mtazamo wa uwanja msingi wa lengo chembe katika kituo hicho. Electronic kuanguka popote Lengo ni decelerated na inazalisha eksirei photon. Chembe hiyo kuanguka karibu na kituo cha, ni wazi zaidi na kwa hiyo kupoteza nishati zaidi, kuzalisha sana fotoni high-nishati. Elektroni kuingia katika ukanda wa nje kupitia mwingiliano dhaifu na kuzalisha fotoni ya nishati ya chini. Ingawa eneo hilo na upana sawa, kwamba wao wana eneo tofauti kulingana na umbali kutoka kiini. Kwa kuwa idadi ya chembe tukio juu ya eneo, inategemea eneo lake jumla, ni dhahiri kuwa eneo nje kukamata elektroni zaidi na kusababisha fotoni zaidi. nishati X-ray wigo zinaweza kutabiriwa kutokana na mtindo huu.

E _max fotoni kuu bremsstrahlung wigo sambamba na E _max elektroni. Hapa chini hatua hii, pamoja na kupungua kwa photon nishati kuongezeka idadi yao.

idadi kubwa ya fotoni ya nishati ya chini kufyonzwa au kuchujwa, kama wao kujaribu kupita katika uso wa anode bomba au sanduku chujio. Filtering ujumla unategemea muundo na unene wa vifaa kwa njia ambayo boriti hupita, na hii huamua aina ya mwisho ya chini ya nishati wigo Curve.

ushawishi KV

juu ya nishati ni sehemu ya wigo huamua voltage eksirei mirija katika kV (kilovolt). Hii ni kwa sababu ni huamua nishati ya elektroni kufikia anode, na fotoni hawezi kuwa na uwezo mkubwa kuliko huu. Chini ya yoyote voltage uendeshaji eksirei tube? kiwango cha juu photon nishati inalingana na kiwango cha juu kutumika uwezo. voltage hii inaweza kutofautiana wakati wa yatokanayo kutokana na alternating mtandao sasa. Katika hali hii, E _max kilele voltage kuamua na photon oscillation kipindi KV _s.

Zaidi ya hayo uwezo quanta, KV _p huamua kiasi cha mionzi yanayotokana na idadi fulani ya elektroni kufikia anode. Kwa kuwa ufanisi jumla ya mionzi bremsstrahlung huongezwa kwa tukio elektroni ongezeko nishati, ambayo imedhamiria KV _p, hii ina maana kwamba KV _p huathiri ufanisi wa kifaa.

Kubadilisha KV _p, kwa kawaida kubadilisha wigo. Jumla ya eneo chini ya Curve nguvu inawakilisha idadi ya fotoni. Unfiltered wigo ni pembetatu, na kiasi cha mionzi kwa uwiano wa mraba KV. Mbele ya filter pia huongezeka KV ongezeko kupenya ya fotoni, ambayo hupunguza asilimia ya mionzi kuchujwa. Hii inasababisha kuongezeka mionzi mavuno.

mionzi ya tabia

aina ya mwingiliano kwamba inazalisha mionzi tabia inajumuisha yenye kasi mgongano na elektroni orbital. Mwingiliano unaweza tu kuchukua nafasi wakati sehemu E ya chembe ina zaidi ya nishati kisheria wa chembe. Wakati hali hii ni alikutana, na kuna mgongano, elektroni ni knocked nje. Hii majani nafasi ya wazi, kujazwa na chembe ya juu kiwango cha nishati. Kama sisi kusonga elektroni inatoa nishati inayozalishwa kwa njia ya X-ray photon. Hiyo inaitwa mionzi tabia, tangu E ni photon tabia kemikali kipengele ambayo anode ni wa maandishi. Kwa mfano, wakati elektroni ni knocked K tungsten safu _kuhusiana na E = 69.5 Kev, nafasi ni kujazwa na elektroni kutoka _mawasiliano L ngazi na E = 10.2 Kev. Tabia eksirei photon ina nishati sawa na tofauti kati ya viwango vya mbili, au 59.3 Kev.

Kwa kweli, anode nyenzo inaongoza kwa idadi ya tabia nguvu X-ray. Hii hutokea kwa sababu elektroni katika ngazi mbalimbali ya nishati (K, L, nk) unaweza kuwa knocked bombarding chembe na nafasi za kazi inaweza kujazwa na aina ya viwango vya nishati. Wakati nafasi za kazi L ngazi inazalisha fotoni na nguvu zao ni ndogo mno kwa ajili ya matumizi ya uchunguzi upigaji picha. Kila nishati tabia anapewa wajibu ambalo linaonyesha orbital, ambapo nafasi, pamoja na index ambayo inaonyesha elektroni chanzo required. alpha (α) inaashiria index wa kujaza elektroni kutoka L-kiwango, na beta (β) inaonyesha kujaza ngazi ya M au N.

• Spectrum tungsten. mionzi tabia ya chuma hutoa wigo linear yenye nguvu nyingi za kipekee na kusimama inazalisha usambazaji endelevu. idadi ya fotoni iliyoundwa na kila nishati tabia, sifa kwa kuwa uwezekano wa kujaza nafasi K ngazi inategemea orbital.
• Spectrum molybdenum. Anodes ya chuma hii kutumika kwa ajili ya mammography, kuzalisha mbili kutosha makali tabia eksirei nishati: K-alpha katika 17.9 Kev na K-beta katika 19.5 Kev. optimum mbalimbali ya mirija eksirei, ambayo inaruhusu kufikia uwiano mzuri kati tofauti na mnururisho dozi kwa kila matiti mafanikio katika E _p = 20 Kev. Hata hivyo Bremsstrahlung kuzalisha nishati zaidi. Katika vifaa vya mammography kwa kuondoa sehemu zisizotakiwa ya wigo kutumika molybdenum chujio. filter kazi katika kanuni ya «K-makali." Ni inachukua mionzi katika elektroni ziada kisheria nishati katika K-cha molybdenum chembe.
• wigo wa rhodium. Rhodium ina idadi atomic 45, na molybdenum - 42. Kwa hiyo, tabia eksirei ya rhodium anode itakuwa na nishati kubwa zaidi kuliko ile ya molybdenum na zaidi hupenya. Ni kutumika kwa ajili picha za matiti mnene.

Anodes na maeneo ya mara mbili uso, molybdenum, rhodium, kuwawezesha operator kuchagua usambazaji optimized kwa ajili ya matiti ya kawaida tofauti na wiani.

athari kwa wigo KV

KV thamani sana huathiri mionzi tabia, yaani. K. Si kuzalishwa kama chini KV cha K-nishati elektroni. Wakati KV unazidi thamani hii kizingiti, kiasi cha mionzi kwa ujumla sawia na tofauti na kizingiti KV tube KV.

nishati wigo wa fotoni ya X-ray boriti lilio kutoka kifaa imedhamiria kwa mambo kadhaa. Kama kanuni, lina ya bremsstrahlung na mwingiliano tabia.

utungaji jamaa wa wigo hutegemea vifaa anode, KV na chujio. Katika bomba na tungsten anode tabia chafu si sumu katika KV <69,5 Kev. Wakati maadili ya juu ya HF kutumika katika masomo ya uchunguzi, mionzi ya tabia ongezeko mionzi jumla ya 25%. vifaa molybdenum inaweza kufikia sehemu kubwa ya jumla ya kuzalisha uwezo.

ufanisi

Sehemu ndogo tu ya nishati zilizotolewa na elektroni hubadilishwa mnururisho. sehemu kuu ni kufyonzwa na kubadilishwa kuwa joto. ufanisi mionzi hufafanuliwa kama sehemu ya jumla kuipelekea nguvu kutoka umeme wa jumla kuwashirikisha anode. sababu ambazo kuamua ufanisi wa eksirei tube hutumiwa voltage KV na idadi atomic Z. takriban uwiano kati ya yafuatayo:

• Ufanisi = KV x Z x 10 ^-6.

uhusiano kati ya ufanisi na KV ina athari maalum juu ya matumizi ya vitendo ya vifaa X-ray. Kutokana na joto kizazi wa bomba na kikomo cha idadi ya nguvu za umeme waweze kupungua. Ni inatoa juu ya uwezo wa kipimo cha kifaa. Katika kuongezeka KV, hata hivyo, kiasi cha mionzi zinazozalishwa na moja ya joto kwa kiasi kikubwa huongezeka.

utegemezi wa ufanisi wa kizazi X-ray na muundo wa anode ni tu ya riba ya kielimu kwa sababu ya vifaa nyingi hutumika tungsten. isipokuwa ni molybdenum na rhodium, kutumika katika matiti. Ufanisi wa vifaa hivi ni kiasi kikubwa chini ya tungsten kwa sababu ya idadi yao chini atomiki.

ufanisi

Ufanisi eksirei tube hufafanuliwa kama kiasi cha mnururisho millirentgenah mikononi uhakika katikati ya boriti muhimu katika umbali wa 1 m kutoka doa focal kwa kila 1 Mas elektroni kupitia kifaa. thamani yake inawakilisha uwezo wa kifaa kubadili nishati ya chembe kushtakiwa katika X-ray mionzi. Ni utapata kujua yatokanayo wa mgonjwa, na snapshot. Kama ufanisi, ufanisi wa kifaa unategemea mambo kadhaa, ikiwa ni pamoja KV, voltage wimbi aina, vifaa anode na safu ya uharibifu ya uso kwa kifaa filter na wakati wa matumizi.

KV-usimamizi

Voltage KV eksirei tube ufanisi udhibiti mionzi pato. Kama kanuni, ni kudhani kwamba pato ni sawia na mraba wa KV. Mara dufu KV yatokanayo ongezeko mara 4.

waveform

waveform inaeleza mbinu ambayo KV inatofautiana na wakati wakati wa kizazi cha mionzi kutokana na hali ya mzunguko wa nguvu. Kutumika kadhaa waveforms mbalimbali. kanuni ya jumla ni: ndogo mabadiliko katika KV sura, X-ray mionzi ni zinazozalishwa kwa ufanisi. Vifaa vya kisasa kutumika jenereta kwa KV kiasi mara kwa mara.

mirija eksirei: Manufacturers

Oxford Instruments Company tillverkar vifaa mbalimbali, ikiwa ni pamoja kioo, nguvu 250 W, 4-80 kV watarajiwa, focal doa 10 microns na aina mbalimbali ya vifaa anode, t. H. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.

Varian inatoa zaidi ya 400 aina mbalimbali ya mirija ya matibabu na viwanda X-ray. wazalishaji nyingine inayojulikana ni Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong et al.

Nchini Urusi zinazozalishwa X-ray mirija "Svetlana-Roentgen". Mbali na vifaa jadi na kupokezana na stationary anode Kampuni hii ina viwanda vifaa baridi cathode luminous Flux kudhibitiwa. Faida za vifaa zifuatazo:

• kazi katika kuendelea na mapigo njia;
• Kutokana na kukosekana kwa hali;
• kusimamia ukubwa wa LED sasa;
• wigo usafi;
• uwezekano wa X-ray mionzi ya kiwango tofauti.