Gan fod y tiwbiau pelydr-X yn gweithio?

pelydrau-X yn cael eu cynhyrchu gan drosi egni'r electronau i ffotonau, sy'n digwydd yn y tiwb pelydr-X. Gall maint (amlygiad) ac ymbelydredd ansawdd (sbectrwm) yn cael ei addasu trwy newid y cerrynt, foltedd ac amser yr offeryn.

egwyddor o weithredu

pelydr-X tiwbiau (llun a roddir yn yr erthygl) yn converters ynni. Maent yn derbyn oddi ar y rhwydwaith ac trosi'n ffurfiau eraill - ymbelydredd a gwres treiddgar, yr olaf yn byproduct annymunol. pelydr-X dyfais tiwb fel ei fod yn gwneud y gorau cynhyrchu ffotonau ac dissipates y gwres cyn gynted â phosibl.

Mae'r tiwb yn ddyfais gymharol syml, fel arfer yn cynnwys dwy elfen sylfaenol - sef catod ac anod. Pan presennol yn llifo oddi wrth y catod at yr anod, mae'r electronau yn colli ynni, sy'n arwain at gynhyrchu pelydrau-X.

anod

Mae'r anod yn elfen, yn yr hon allyrru ffotonau uchel-ynni a gynhyrchir. Mae hon yn elfen metel cymharol enfawr sydd wedi ei gysylltu i'r polyn cadarnhaol y gylched trydanol. Mae ganddo ddwy brif swyddogaeth:

• Mae'n trosi egni electron mewn i ymbelydredd pelydr-X,
• Mae'n dissipates gwres.

Mae'r deunydd ar gyfer yr anod yn cael ei ddewis i wella swyddogaethau hyn.

Yn ddelfrydol, dylai'r rhan fwyaf o'r electronau yn ffurfio ffotonau uchel-ynni, yn hytrach na gwres. Cymhareb o gyfanswm egni, sy'n cael ei drawsnewid i mewn i ymbelydredd-X (COP) yn dibynnu ar ddau ffactor:

• rhif atomig (Z) o'r deunydd anod,
• electron egni.

Yn y rhan fwyaf tiwbiau pelydr-x fel deunydd o'r anod a ddefnyddir twngsten, y mae eu rhif atomig yn hafal i 74. Yn ychwanegol at y Z mawr, mae gan metel hwn penodol nodweddion eraill sy'n ei wneud yn addas at y diben hwn. Twngsten yn unigryw o ran ei allu i gynnal cryfder wrth gael eu gwresogi, mae ymdoddbwynt uchel a chyfradd anweddiad isel.

Am flynyddoedd lawer, mae'r anod cael ei wneud o twngsten pur. Yn y blynyddoedd diwethaf, rydym yn dechrau i ddefnyddio'r aloi metel gyda rheniwm, ond dim ond ar yr wyneb. Hunan anod o dan y gorchudd twngsten-rheniwm gwneud o ddeunydd ysgafn, da gwres storio. Mae dau sylweddau o'r fath yn folybdenwm a graffit.

Mae'r tiwb pelydr-X a ddefnyddir ar gyfer mamograffeg, yn cael ei wneud gyda anod, ei araenu â molybdenwm. Mae gan y deunydd rif canolradd atomig (Z = 42), sy'n cynhyrchu ffotonau ag egni nodweddiadol, sy'n addas ar gyfer cofnodi frest. Mae gan rai dyfeisiau mamograffeg ail anod, a ffurfiwyd o rhodiwm (Z = 45). Mae hyn yn ei gwneud yn bosibl i gynyddu ynni a sicrhau mwy o treiddio i bronnau trwchus.

Mae'r defnydd o aloi twngsten-rheniwm yn gwella allbwn ymbelydredd tymor hir - gyda dyfeisiau effeithlonrwydd amser gyda anod a wnaed o twngsten pur yn cael ei ostwng oherwydd difrod thermol i'r wyneb.

Mae'r rhan fwyaf o'r anod mae gan y siâp y disgiau tapered a gosod ar y siafft modur, sy'n eu cylchdroi ar gyflymder cymharol uchel ar adeg allyrru pelydrau-X. Pwrpas y cylchdro - cael gwared o wres.

fan a'r lle ffocal

Mae'r genhedlaeth rhan pelydr-X nad oedd y anod gyfan. Mae'n digwydd mewn ardal fechan o ei wyneb - y fan a'r lle canolbwynt. Dimensiynau benderfynol ddiwethaf maint y trawst electron yn dod o'r cathod. Yn y mwyafrif o mae ganddo siâp hirsgwar yn amrywio o fewn 0.1-2 dyfeisiau mm.

Mae'r dyluniad tiwb pelydr-x gyda maint penodol o'r fan a'r lle ffocal. Po leiaf y mae, y lleiaf aneglur cynnig ac eglurder uwch, a beth yn fwy, mae'r dissipation gwres yn well.

Maint y fan a'r lle Focal yn ffactor y mae'n rhaid eu hystyried wrth ddewis y tiwb pelydr-X. Gwneuthurwyr cynhyrchu dyfeisiau gyda smotyn ffocal bach, lle mae'n angenrheidiol i gyflawni cydraniad uchel ac ymbelydredd ddigon bach. Er enghraifft, mae'n ofynnol yn yr astudiaeth o rannau bach a cain y corff fel yn mamograffeg.

Mae'r tiwb pelydr-X yn bennaf yn cynhyrchu smotiau ffocal gyda dau faint - mawr a bach, sy'n gallu cael eu dewis gan y gweithredydd yn unol â'r ddelwedd ffurfio weithdrefn.

cathod

Prif swyddogaeth y cathod - i gynhyrchu electronau a'u casglu i mewn trawst cyfeirio at y anod. Mae'n arfer yn cynnwys gwifren troellog bach (ffilament) gwreiddio mewn cilfach siâp cwpan.

Fel arfer, ni all electronau pasio drwy'r gylched yn gadael yr arweinydd a gadael gofod rhad ac am ddim. Fodd bynnag, gallant wneud hynny, os ydynt yn cael digon o egni. Mewn proses a elwir yn allyriadau thermol, y gwres a ddefnyddiwyd i ddiarddel yr electronau o'r cathod. Mae hyn yn dod yn bosibl pan fydd y pwysau mewn tiwb pelydr-x symud yn cyrraedd 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. Celf. Mae'r edafedd yn cael ei gynhesu yn yr un modd ag y lamp ffilament troellog drwy basio therethrough cyfredol. tiwb pelydrau cathod Mae gwaith yn dod gyda gwresogi i dymheredd ymoleuedd dadleoli ynni thermol o hynny yr electronau.

balŵn

Mae'r anod a'r catod yn cael eu cynnwys mewn tai wedi'i selio - silindr. Mae'r balŵn a'i gynnwys yn aml yn cael eu cyfeirio at fel mewnosodiad, sydd â bywyd cyfyngedig a gellir eu disodli. Mae'r tiwb pelydr-x gyffredinol mae bwlb gwydr, er y metel a serameg silindrau a ddefnyddiwyd ar gyfer rhai ceisiadau.

Y brif swyddogaeth yw cefnogi'r cynhwysydd ac ynysu o'r anod a'r catod, a chynnal gwactod. Mae'r pwysau yn y tiwb pelydr-x symud yn 15 ° C yn 1.2 × 10 ^-3 Pa. Byddai presenoldeb nwy yn y tanc yn caniatáu i drydan lifo drwy'r ddyfais yn rhydd, nid yn unig yn y ffurf trawst electron.

tai

cyfarpar tiwb pelydr-X fel bod, yn ychwanegol at y lloc a chefnogaeth chydrannau eraill, mae'n gwasanaethu fel corff tarian ac yn amsugno'r ymbelydredd, ac eithrio ar gyfer y trawst defnyddiol pasio drwy'r ffenestr. Ei wyneb allanol gymharol fawr dissipates y rhan fwyaf o'r gwres a gynhyrchir yn y ddyfais. Mae'r gofod rhwng y gragen a'r mewnosodiad yn llawn olew sy'n darparu inswleiddio ac oeri iddo.

cadwyn

Mae'r gylched trydanol yn cysylltu y ffôn i ffynhonnell pŵer, a elwir generadur. Ffynhonnell Wedi'i bweru gan y rhwydwaith ac yn trosi y cerrynt eiledol i gyfarwyddo ar hyn o bryd. Mae'r generadur hefyd yn eich galluogi i addasu rhai paramedrau o'r gadwyn:

• KV - foltedd neu botensial trydanol;
• MA - presennol sy'n llifo drwy'r tiwb;
• S - hyd neu amlygiad amser, mewn ffracsiynau o eiliad.

Mae'r gylched yn darparu symudiad electronau. Maent yn cael eu cyhuddo o ynni, gan fynd trwy y generadur, ac yn ei roi i'r anod. Wrth i'w symud yn digwydd dau trawsnewidiadau:

• egni potensial trydanol yn cael ei drawsnewid i mewn i egni cinetig;
• cinetig, yn ei dro, yn cael ei drawsnewid i mewn i ymbelydredd pelydr-X a gwres.

potensial

Pan fydd yr electronau yn cyrraedd yn y fflasg, maent yn meddu ynni trydanol posibl, sy'n cael ei bennu gan faint o foltedd KV rhwng yr anod a'r catod. Mae'r tiwb pelydr-X yn cael ei weithredu ar foltedd i gynhyrchu 1 KV y mae'n rhaid i bob gronyn gael 1 Kev. Drwy addasu'r KV, mae'r gweithredwr yn rhoi pob electron yn swm penodol o ynni.

cineteg

Gwasgedd isel mewn tiwb pelydr-x symud (yn 15 ° C mae'n 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. V.) caniatáu i'r gronynnau dan effaith allyriadau a grym trydan thermionic allyrrir gan y catod i'r anod. Mae'r heddlu yn cyflymu iddynt, gan arwain at fwy o gyflymder ac egni cinetig a disgyn posibl. Pan fydd gronyn yn glanio ar yr anod, ei botensial yn cael ei golli, a'i holl egni yn cael ei drawsnewid yn egni cinetig. electron 100-Kev gyrraedd buanedd fwy na hanner cyflymder golau. Taro'r wyneb y gronynnau yn arafu i lawr yn gyflym iawn ac yn colli eu egni cinetig. Mae'n troi at pelydrau-X neu wres.

Electronau yn dod i gysylltiad â'r atomau unigol y deunydd anod. Ymbelydredd a gynhyrchir gan eu rhyngweithio gyda orbitalau (pelydr-X ffotonau), a gyda craidd (bremsstrahlung).

rhwymo ynni

Mae pob electron mewn atom mae egni rhwymo penodol, sy'n dibynnu ar faint yr olaf a'r lefel y mae'r gronyn wedi'i leoli. Mae'r egni rhwymo yn chwarae rhan bwysig yn y genhedlaeth y pelydrau-X nodweddiadol ac mae angen i dynnu electron o atom.

bremsstrahlung

Bremsstrahlung cynhyrchu'r nifer fwyaf o ffotonau. Mae'r electronau treiddio i mewn i'r deunydd anod ac ymestyn yn agos at y niwclews, gwyro ac arafu atom grym disgyrchiant. Mae eu hegni a gollwyd yn ystod y cyfarfod hwn yn ymddangos ar ffurf ffoton pelydr-X.

ystod o

Dim ond ychydig o ffotonau yn cael egni yn agos at y ynni electron. Mae'r rhan fwyaf ohonynt yw'n is. Tybiwch fod yna le neu gae o amgylch y craidd, yr hwn yr electronau profiad yr heddlu "ataliad." Gall hyn maes yn cael ei rannu i mewn i barthau. Mae hyn yn rhoi golwg ar y craidd maes yr atom targed yn y ganolfan. Electronig syrthio yn unrhyw le yn y targed yn cael ei arafu ac yn cynhyrchu ffoton pelydr-X. Gronynnau sy'n dod agosaf at y ganolfan, yn fwyaf agored ac felly yn colli y mwyaf ynni, cynhyrchu ffotonau ynni uchel iawn. Electronau mynd i mewn i'r parth allanol profi rhyngweithiad gwan a chynhyrchu ffotonau ynni is. Er bod yr ardal yn cael yr un lled, bod ganddynt faes gwahanol yn dibynnu ar y pellter o'r niwclews. Ers nifer o ronynnau digwyddiad ar y parth, yn dibynnu ar gyfanswm ei ardal, mae'n amlwg bod yr ardal allanol yn dal mwy o electronau ac achosi mwy o ffotonau. Gall ynni sbectrwm pelydr-X yn cael ei ragwelir gan y model hwn.

E ffotonau _max brif sbectrwm bremsstrahlung cyfateb i E electronau _max. Isod y pwynt hwn, gyda lleihau ynni ffoton yn cynyddu eu nifer.

Mae nifer sylweddol o ffotonau o ynni isel amsugno neu hidlo, wrth iddynt geisio pasio trwy wyneb y tiwb anod neu flwch hidlo. Hidlo yn ddibynnol ar y cyfan ar gyfansoddiad a thrwch y deunydd y mae'r trawst yn mynd heibio, ac mae hyn yn penderfynu ar ffurf derfynol y gromlin sbectrwm ynni isel.

dylanwad KV

Mae'r rhan ynni uchel y sbectrwm yn penderfynu y foltedd pelydr-x tiwbiau yn kV (kilovolt). Mae hyn oherwydd ei fod yn penderfynu egni electronau cyrraedd yr anod, ac ni all ffotonau y potensial fwy na hyn. O dan unrhyw foltedd rhedeg tiwb pelydr-X? Uchafswm y egni ffoton yn cyfateb i'r uchafswm gymhwyso potensial. Gall hyn amrywio yn ystod foltedd amlygiad oherwydd y rhwydwaith presennol yn ail. Yn yr achos hwn, E _max foltedd brig bennir gan oscillation ffoton cyfnod KV _t.

quanta potensial pellach, KV _p pennu faint o ymbelydredd a gynhyrchir gan nifer penodol o electronau cyrraedd y anod. Ers gyfanswm effeithlonrwydd o ymbelydredd bremsstrahlung cael ei gynyddu gan y electron digwyddiad yn cynyddu ynni, a bennir KV _p, mae hyn yn awgrymu bod y KV _p yn effeithio ar effeithlonrwydd y ddyfais.

Newid KV _p, fel arfer yn newid y sbectrwm. Mae cyfanswm yr arwynebedd dan y gromlin ynni yn cynrychioli nifer y ffotonau. sbectrwm heb ei hidlo yn triongl, a faint o ymbelydredd yn gymesur â'r KV sgwâr. Ym mhresenoldeb yr hidlydd hefyd yn cynyddu KV cynyddu treiddiad ffotonau, sy'n lleihau canran y pelydriad hidledig. Mae hyn yn arwain at fwy o gynnyrch ymbelydredd.

ymbelydredd nodweddiadol

Mae'r math o ryngweithio sy'n cynhyrchu yr ymbelydredd nodweddiadol yn cynnwys cyflymder uchel gwrthdrawiad gyda electronau orbital. Gall Rhyngweithio Dim ond yn digwydd pan fydd rhan E _y gronyn sydd fwy na'r egni rhwymo atom. Pan fydd yr amod hwn yn cael ei fodloni, ac mae gwrthdrawiad, yr electron yn cael ei fwrw allan. Mae hyn yn gadael safle agored, llenwi gan y gronyn lefel egni uwch. Wrth i ni symud yr electron yn rhoi egni sy'n cael ei allyrru ar ffurf ffoton pelydr-X. Fe'i gelwir yn y pelydriad nodweddiadol, gan fod E yw'r elfen gemegol nodweddiadol ffoton y mae'r anod ei wneud. Er enghraifft, _cysylltiad haen twngsten K pan electron yn cael ei daro gyda E = 69.5 Kev, y swydd wag yn cael ei llenwi â electron gan y _cyfathrebu ar lefel L gyda E = 10.2 Kev. wedi nodweddiadol ffoton pelydr-X egni sy'n hafal i'r gwahaniaeth rhwng y ddwy lefel, neu 59.3 Kev.

Yn wir, mae'r deunydd anod yn arwain at nifer o nodweddion ynni pelydr-X. Mae hyn yn digwydd oherwydd gall electronau ar lefelau egni gwahanol (K, L, ac ati) yn cael eu taro gorlwytho gronynnau ac efallai y bydd y swyddi gwag yn cael eu llenwi gydag amrywiaeth o lefelau egni. Er bod y L-lefel swyddi gwag yn cynhyrchu ffotonau a'u hegni yn rhy fach i'w defnyddio mewn delweddu diagnostig. Mae pob egni nodweddiadol Rhoddir dynodiad sy'n dangos yr orbital, wherein swydd wag, gyda mynegai sy'n dangos ffynhonnell electron ei angen. alffa (α) yn dynodi y mynegai o lenwi electron o lefel L, a beta (β) yn dangos lefel llenwi M neu N.

• twngsten sbectrwm. Mae pelydriad nodweddiadol o'r metel yn cynhyrchu sbectrwm llinol cynnwys sawl egnïon arwahanol a brecio yn cynhyrchu dosbarthu parhaus. Mae nifer y ffotonau a grëwyd gan bob egni nodweddiadol, a nodweddir gan fod y tebygolrwydd o lenwi y K-lefel gwag yn dibynnu ar y orbital.
• molybdenwm sbectrwm. Anodau metel hwn ei ddefnyddio ar gyfer mamograffeg, cynhyrchu dau yn ddigon dwys nodweddiadol ynni pelydr-x: K-alffa yn 17.9 Kev a K-beta ar 19.5 Kev. Mae'r ystod gorau posibl o diwbiau pelydr-X, sy'n caniatáu i sicrhau'r cydbwysedd gorau rhwng cyferbyniad a dos arbelydru ar gyfer maint y fron cyfartalog a gyflawnwyd yn E _p = 20 Kev. Fodd bynnag Bremsstrahlung cynhyrchu mwy o ynni. Mewn offer mamograffeg ar gyfer cael gwared rhannau diangen o'r sbectrwm a ddefnyddir hidlo molybdenwm. Mae'r hidlydd yn gweithio ar yr egwyddor o «K-ymyl." Mae'n amsugno ymbelydredd yn electron dros ben rhwymo ynni yn yr atom folybdenwm lefel-K.
• Mae sbectrwm o Rhodiwm. Mae gan Rhodiwm rhif atomig 45, a molybdenwm - 42. Felly, bydd y pelydrau X-nodweddiadol o anod Rhodiwm gael ynni ychydig yn uwch na hynny o folybdenwm a mwy treiddgar. Mae'n cael ei ddefnyddio ar gyfer delweddu bronnau trwchus.

Anodau gydag ardaloedd arwyneb dwbl, molybdenwm, Rhodiwm, yn galluogi'r gweithredwr i ddewis dosbarthiad optimeiddio ar gyfer bronnau o wahanol maint a dwysedd.

Yr effaith ar y KV sbectrwm

Gwerth KV yn effeithio ar y pelydriad nodweddiadol yn fawr, hy. K. Ni fydd yn cael ei gynhyrchu os oes llai KV electronau lefel K-ynni. Pan KV yn fwy na gwerth y trothwy hwn, y swm o ymbelydredd yn gyffredinol gymesur â gwahaniaeth ac mae'r KV tiwb KV trothwy.

Mae'r sbectrwm egni ffotonau o trawst pelydr-X a allyrrir gan y ddyfais yn cael ei bennu gan nifer o ffactorau. Fel rheol, mae'n cynnwys bremsstrahlung a'r rhyngweithio nodweddiadol.

Mae cyfansoddiad cymharol y sbectrwm yn dibynnu ar y deunydd anod, KV a hidlo. Mewn tiwb â nodwedd allyriadau anod twngsten nid yn cael ei ffurfio yn y KV <69,5 Kev. Ar gwerthoedd uwch o HF a ddefnyddir mewn astudiaethau diagnostig, ymbelydredd nodweddiadol yn cynyddu cyfanswm yr ymbelydredd i 25%. Mae'r dyfeisiau molybdenwm gall gyrraedd cyfran fawr o gyfanswm y capasiti cynhyrchu.

effeithlonrwydd

Dim ond rhan fechan o'r ynni a ddarperir gan yr electronau yn cael ei drawsnewid i mewn i ymbelydredd. Y prif ffracsiwn yn cael ei amsugno ac yn trosi i wres. effeithlonrwydd ymbelydredd yn cael ei ddiffinio fel y ffracsiwn o'r cyfanswm pelydrol pŵer o'r trydan cyffredinol chyfleu anod. Mae'r ffactorau sy'n penderfynu effeithlonrwydd y tiwb pelydr-X yn cael eu cymhwyso KV foltedd a Z. rhif atomig Mae'r gymhareb bras y canlynol:

• Effeithlonrwydd = KV x Z x 10 ^-6.

Mae'r berthynas rhwng effeithlonrwydd a KV yn cael effaith benodol ar y defnydd ymarferol o offer pelydr-X. Oherwydd y cynhyrchu gwres y tiwb yn cael terfyn ar y nifer o pŵer trydan y gallant eu diflannu. Mae'n gosod ar gynhwysedd y terfyn ddyfais. Gyda mwy o KV, fodd bynnag, y swm o ymbelydredd a gynhyrchir gan un o wres yn cynyddu'n sylweddol.

Mae dibyniaeth y effeithlonrwydd y genhedlaeth pelydr-X ar gyfansoddiad y anod yn unig o ddiddordeb academaidd fod y rhan fwyaf ddyfeisiau a ddefnyddir twngsten. Un eithriad yw molybdenwm a Rhodiwm, a ddefnyddir yn y mamogram. Effeithlonrwydd o'r dyfeisiadau hyn yn sylweddol is ar gyfer twngsten oherwydd eu rhif atomig is.

effeithiolrwydd

Effeithlonrwydd tiwb pelydr-X yn cael ei ddiffinio fel y swm o arbelydriad millirentgenah gyflwyno i bwynt yng nghanol y trawst yn ddefnyddiol ar bellter o 1 m oddi wrth y fan a'r lle canolog ar gyfer pob 1 Brentisiaethau Modern electronau pasio drwy'r ddyfais. Mae ei werth yn cynrychioli gallu'r ddyfais i droi'r egni y gronynnau godir yn y ymbelydredd pelydr-X. Mae'n eich galluogi i benderfynu ar y amlygiad y claf, a'r ciplun. Fel effeithlonrwydd, effeithiolrwydd y ddyfais yn dibynnu ar sawl ffactor, gan gynnwys KV, y ffurf tonnau foltedd, y deunydd anod a faint o ddifrod wyneb at y ddyfais hidlo a adeg ei ddefnyddio.

KV-reoli

KV foltedd tiwb pelydr-X yn effeithiol yn rheoli ymbelydredd allbwn. Fel rheol, cymerir yn ganiataol bod y cynnyrch ar gymesur â sgwâr y KV. Dyblu amlygiad KV yn cynyddu 4 gwaith.

tonffurf

Mae'r tonffurf yn disgrifio'r dull y KV yn amrywio gydag amser yn ystod y genhedlaeth o ymbelydredd oherwydd natur gylchol o rym. Used nifer o wahanol tonffurfiau. Yr egwyddor gyffredinol yw: y lleiaf yw'r newid yn y KV siâp, mae'r ymbelydredd pelydr-X yn cael ei gynhyrchu yn effeithlon. Mae'r offer modern a ddefnyddir generaduron gyda KV gymharol gyson.

tiwbiau pelydr-X: Cynhyrchwyr

Rhydychen Offerynnau Cwmni cynhyrchu gwahanol ddyfeisiau, gan gynnwys gwydr, pŵer i 250 W, 4-80 potensial kV, mae'r canolbwynt fan a'r lle 10 micron ac ystod eang o ddeunyddiau anod, t. H. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, gp, Rh, Ti, W.

Varian yn cynnig dros 400 o wahanol fathau o diwbiau pelydr-X meddygol a diwydiannol. cynhyrchwyr hysbys eraill yn Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong et al.

Yn Rwsia cynhyrchu pelydr-X tiwbiau "Svetlana-Roentgen". Yn ogystal â dyfeisiau traddodiadol gyda cylchdroi a chwmni anod llonydd yn gweithgynhyrchu dyfeisiau o'r catod oer fflwcs luminous a reolir. Manteision y dyfeisiau canlynol:

• gweithio mewn parhaus a pwls moddau;
• absenoldeb inertia;
• rheoleiddio dwyster y LED ar hyn o bryd;
• purdeb sbectrwm;
• y posibilrwydd o pelydr-X ymbelydredd sy'n amrywio o ran dwyster.