Mar a tha an X-ray tubes ag obair?

X-ghathan a tha air a chruthachadh leis an atharrachadh lùth a 'electrons gu photons, a tha a' tachairt ann an X-ray tube. Uimhir (dh'aithneachadh) agus càileachd (speactram) rèididheachd Faodar atharrachadh le bhith ag atharrachadh an-dràsta, bholtaids agus àm an ionnstramaid.

prionnsabal obrachadh

X-ray tubes (dealbh air a thoirt seachad ann an artaigil) Tha cruth-atharrachaidhean cumhachd. Gheibh iad e bho an lìonra agus atharrachadh gu cruthan eile - rèididheachd a 'seinn agus teas, is e an byproduct mì-chàilear. X-ray tube uidheam mar a tha an ìre as àirde a 'dèanamh photons agus dissipates an teas cho luath' sa ghabhas.

Tha an tiùba an ìre mhath sìmplidh uidheam, mar as trice anns a bheil dà-eileamaidean bunaiteach ann - cathode agus an anode. Nuair a làithreach a 'sruthadh bho cathode don anode, an electrons a chall lùth, a tha a' dol gu ghinealach de X-ghathan.

anode

Tha anode 'S e pàirt, anns an sgaoilidhean àrd-lùth photons dhèanamh. 'S e seo an ìre mhath mòr meatailt eileamaid a tha ceangailte ri an deagh pòla an dealain cuairt. Tha dà phrìomh raointean:

• Tha e converts an electron lùth-steach X-ray rèididheachd,
• Tha e dissipates teas.

Tha stuth airson na anode a thaghadh gus cur ri na gnìomhan.

Bu chòir 'chuid as motha de na electrons bu chòir àrd-lùth photons, seach teas. Ratio de lùth, a tha air atharrachadh gu X-rèididheachd (COP) an crochadh air dà fheart:

• àireamh atamach (Z) de anode stuth,
• electron lùth.

Anns a 'chuid as motha x-ghath tubes mar stuth na anode chleachdadh tungsten, aig a bheil àireamh atamach a tha co-ionnan ri 74. A thuilleadh air na mòr Z, meatailt seo tha feartan sònraichte eile a dhèanamh freagarrach airson an adhbhair seo. Tungsten tha sònraichte comais aige a bhith a 'cumail suas a neart nuair a theasachadh, tha àrd agus a' leaghadh a 'phuing ìosal Deatachadh ìre.

Airson iomadh bliadhna, an anode ga dhèanamh fìor-ghlan tungsten. Sna bliadhnaichean mu dheireadh, thòisich sinn a 'cleachdadh meatailt alloy seo le rhenium, ach a mhàin air an uachdar. Fèin anode fo tungsten-rhenium chochall a dhèanamh de stuth solas, teas-stòraidh math. Dà leithid stuthan a tha molybdenum agus graphite.

Tha an X-ray tube a chleachdadh airson mammography, air a dhèanamh leis a 'anode, còmhdadh le molybdenum. Tha an stuth seo eadar-mheadhanach àireamh atamach (Z = 42), a tha a 'gineadh photons le feart lùth, freagarrach airson clàradh bhroilleach. Nithean mammography innealan cuideachd a tha dàrna anode, a stèidheachadh bho rhodium (Z = 45). Tha seo ga dhèanamh comasach a bhith a 'meudachadh cumhachd agus a' coileanadh barrachd ballachan tiugh airson chìochan.

Tha cleachdadh na tungsten-rhenium alloy leasachadh san ùine-fhada rèididheachd toradh - le èifeachdas àm uidheaman le anode dhèanamh fìor-ghlan tungsten air a lùghdachadh air sgàth tearmach milleadh a dhèanamh air an uachdar.

As an anode Tha cruth na chaol lann agus ceangailte ris an charbadan-chas, a tha a 'rotates iad aig coimeasach àrd astaran aig àm an sgaoilidhean X-ghathan. 'S e adhbhar an cuairteachadh - a' toirt air falbh an teas.

mheadhan àite

Tha an X-ray ghinealach phàirt nach fad anode. Tha e a 'tachairt ann an raon beag de a h-uachdar - na mheadhan àite. Meud mu dheireadh air a dhearbhadh air meud an electron sail a 'tighinn bho na cathode. Anns a 'mhòr-chuid de tha ceart-cheàrnach cumadh eadar-dhealaichte taobh a-staigh 0.1-2 mm innealan.

Tha an x-ghath tube dealbhachadh le meud àraidh de na mheadhan àite. Tha nas lugha a tha e, a 'gluasad nas lugha blur sharpness agus àrd-ìre, agus ciod e tuilleadh, na b' fheàrr teas dissipation.

'S e fòcas an àite meud bàillidh gum feumar beachdachadh nuair a bhios a' taghadh an X-ray tube. Manufacturers a chruthachadh le innealan beaga fòcas an àite, far a bheil e riatanach a choileanadh àrd agus rùn beag gu leòr rèididheachd. Mar eisimpleir, tha feum ann an rannsachadh beag agus fìnealta pàirtean den bhodhaig mar ann mammography.

Tha an X-ray tube 'mhòr-chuid a' dèanamh fòcas spotan le dà meud - mòr agus beag, a dh'fhaodas a bhith air an taghadh leis a 'ghnìomhaiche ann an co-rèir ris an ìomhaigh a' dèanamh modh-obrach.

cathode

Tha prìomh dhleastanas na cathode - a ghineadh electrons agus iad gan cruinneachadh a-steach air sail a stiùireadh gus an anode. Tha e a 'chumantas air a dhèanamh suas de beag shnìomhanach uèir (filament) freumhaichte ann an cumadh cupa fosadh.

Electrons a 'dol tro cuairt as trice chan urrainn a' fàgail an stiùiriche agus fàg rùm-asgaidh. Ge-tà, faodaidh iad sin a dhèanamh, ma gheibh iad gu leòr lùth. Ann am pròiseas ris an canar tearmach sgaoilidh, an teas a chleachdadh gus expel an electrons bho cathode. Seo a 'fàs' sa ghabhas nuair a Brùthadh ann an às-fhalamhachadh x-ghath tube a 'ruighinn 10 ^-6 -10 ^-7 Tòrr. Gaileiridh. Tha an snàth air a theasachadh ann an aon dòigh mar shnìomhanach filament lampa a 'dol seachad le làithreach therethrough. Obair cathode ray tube nochaidh teasachadh gu Teòthachd luminescence àiteach chumhachd teas bhuapa an electrons.

bailiùn

Tha anode agus cathode tha anns dhùinte taigheadas - siolandair. Tha bailiùn agus a th 'ann a tha gu tric air ainmeachadh mar cuir a-steach, a tha cuingealaichte beatha agus faodar a chur an àite. Tha an x-ghath tube chumantas tha glainne bulb, ged meatailt agus ceramic siolandairean a chleachdadh airson cuid de thagraidhean.

Tha prìomh dhreuchd gus taic a thoirt container agus iomallachd an anode agus an cathode, agus a 'cumail falamhachd. Tha Brùthadh ann an às-fhalamhachadh x-ghath tube aig 15 ° C 10 1.2 × ^-3 Pa. Tha làthaireachd gas anns an tanca a leigeadh le dealan air a 'sruthadh tro na uidheam gu saor, chan ann dìreach ann an riochd electron sail.

taigheadas

X-ray tube uidheam a leithid sin, a thuilleadh air an iodhlann agus taic do cho-phàirtean eile, tha e a 'frithealadh mar sgiath corp agus a' slugadh an rèididheachd, ach a-mhàin airson feumail sail a 'dol tron uinneig. Tha an ìre mhath mòr a-muigh uachdar dissipates chuid as motha de an teas a ghineadh ann an uidheam. Tha beàrn eadar na sligean agus a 'cuir a-steach air a lìonadh le ola a' toirt teas agus tha e a 'fuarachadh.

sèine

Tha an dealain a 'ceangal cuairt a' fòn gu stòras cumhachd, a tha an t-ainm gineadair. Stòr tha cumhachd bhon lìonra agus converts an-dràsta seach a bhith a 'stiùireadh an-dràsta. Tha gineadair cuideachd a 'leigeil leat' gleusadh cuid de pharamadairean an t-slabhraidh:

• Kv - bholtaids dealain no a dh'fhaodadh a bhith;
• MA - an-dràsta a tha a 'sruthadh tro na tube;
• S - Faid no dh'aithneachadh ùine, ann an bhloighean de dàrna.

Tha cuairt air a 'toirt a' gluasad electrons. Tha iad an urra ri lùth, a 'dol tro an gineadair, agus a thoirt do na anode. Mar an gluasad tachairt dà-atharrachaidhean:

• dealain comas lùth ga atharrachadh gu lùth gluasaid;
• kinetic, ann an tionndadh, tha atharrachadh gu X-ray rèididheachd agus teas.

a dh'fhaodadh a bhith

Nuair a ruigeas electrons ann an Flasg, tha iad a shealbhachadh a dh'fhaodadh a bhith dealain lùth, a tha air a shuidheachadh leis an t-suim de Kv bholtaids eadar an anode agus an cathode. Tha an X-ray tube bha air obrachadh aig bholtaids a ghineadh 1 Kv far a bheil gach Particle Feumaidh 1 keV. Le bhith a 'mion-atharrachadh an Kv, an gnìomhaiche a' toirt seachad gach electron 'S e na h-uiread de lùth.

kinetics

Ìosal Brùthadh ann an às-fhalamhachadh x-ghath tube (aig 15 ° C 10 tha e ^-6 -10 ^-7 Tòrr. V.) leigeil leis a 'pìosan fo-gnìomha de sgaoilidhean agus thermionic dealain feachd a thèid a sgaoileadh bho na cathode gu anode. Feachd seo accelerates dhaibh, a 'ciallachadh barrachd luaths agus lùth gluasaid agus a dh'fhaodadh a bhith a' teàrnadh. Nuair a Particle fearann air an anode, a dh'fhaodadh a bhith caillte, agus a h-uile a tha lùth air atharrachadh gu lùth gluasaid. 100 keV electron a 'ruighinn luaths barrachd na leth solas astar. Iongantaiche air uachdar na Particle tha slaodachadh gu math luath agus chailleadh iad an lùth gluasaid. Tha i a 'tionndadh gu X-ghathan no teas.

Electrons a 'tighinn a-steach gu dadaman fa-leth de na anode stuth. Radiation chruthachadh le an conaltradh ri orbitals (X-ray photons), agus le prìomh (bremsstrahlung).

ceangaltach lùth

Tha gach electron ann an dadam tha sònraichte ceangaltach lùth, a tha a 'crochadh air meud an dàrna agus an ìre aig a bheil an Particle suidhichte. Tha an lùth a 'ceangal a' cluich pàirt chudromach ann an ginealach de na feart X-ghathan agus mar a tha a dhìth a thoirt air falbh an electron bho dadam.

bremsstrahlung

Bremsstrahlung a 'dèanamh as motha an àireamh de photons. Tha electrons 'drùidheadh a-steach dhan anode stuth agus a' leudachadh faisg air an niuclas, deflected agus decelerated talamh feachd dadam. Lùtha aca a chall aig àm a 'choinneamh seo a' nochdadh ann an riochd X-ray photon.

raon de

Chan eil ach beagan photons tha lùth faisg air a 'electron lùth. Tha a 'mhòr-chuid dhiubh, tha e nas ìsle. A 'gabhail ris gu bheil beàrn no achadh mun cuairt an cridhe, anns an electrons eòlas feachd "inhibition." Tha a 'mhachair a roinn ann an sònaichean. Tha seo a 'toirt sealladh air a' mhachair cridhe an targaid dadam anns an ionad. Dealanach a 'tuiteam an àite sam bith ann an targaid decelerated agus a' gineadh an X-ray photon. Particles a 'tuiteam as fhaisge air a' mheadhan, as motha a tha fosgailte agus mar sin a 'call a' chuid as motha de lùth, a 'dèanamh glè àrd-lùth photons. Electrons a 'dol a-muigh an sòn eòlas a lag eadar-obrachadh agus a' gineadh lùth photons ìosal. Ged a tha an sgìre aig a bheil an aon leud, gu bheil iad eadar-dhealaichte agad a rèir sgìre air an astar eadar an niuclas. Bhon a tha an àireamh de pìosan thachair air an sòn, a 'crochadh air an sgìre gu h-iomlan, tha e follaiseach gu bheil an taobh a-muigh sgìre a' glacadh barrachd electrons agus adhbhrachadh tuilleadh photons. lùth X-ray speactram Faodar an dùil am modail seo.

S _max photons prìomh bremsstrahlung speactram a fhreagras ris S _max electrons. Gu h-ìosal a 'phuing seo, le lùghdachadh photon lùth a' meudachadh àireamh aca.

Bha àireamh chudromach de photons ìosal lùth ghabhail a-steach no a chriathradh, mar a dh'fheuchas iad ri dhol tro uachdar na anode tube no bogsa Criathrag. Criathradh an fharsaingeachd tha an crochadh air na buill agus an tighead an stuth tro bheil an sail a 'dol seachad, agus tha seo a' dearbhadh an riochd dheireannach de na lùth-ìosal speactram lùb.

buaidh Kv

Tha an àrd-lùth phàirt den speactram a 'dearbhadh an bholtaids x-ghath tubes ann Kv (kilovolt). Tha seo seach gu bheil e a 'dearbhadh an lùth de electrons' ruigsinn an anode, agus photons nach urrainn a bhith an comas nas motha na seo. Fo sam bith bholtaids a 'ruith X-ray tube? Tha a 'char as photon lùth co-ionann ris a' char as àirde a chur an gnìomh a dh'fhaodadh a bhith. Tha seo a 'bholtaids atharrachadh aig àm dh'aithneachadh mar thoradh air an atharrachadh eadar-dràsta lìonra. Anns a 'chùis seo, S _max stùc bholtaids a dhearbhadh le photon oscillation ùine Kv _p.

Nas fhaide a dh'fhaodadh a bhith quanta, Kv _D a 'sònrachadh an t-suim de rèididheachd a thèid a chruthachadh le àireamh de electrons' ruigsinn an anode. Bho iomlan èifeachdas bremsstrahlung rèididheachd a tha a mheudachadh le na thachair electron àrdachadh lùth, a tha air a shuidheachadh Kv _p, tha seo a 'ciallachadh gum Kv _p' toirt buaidh air èifeachdas an t-inneal.

Kv _p ag _{atharrachadh,} mar as trice ag atharrachadh an speactram. Tha an sgìre gu h-iomlan fo an lùth a 'riochdachadh loidhne lùbte an àireamh de photons. Unfiltered speactram S e triantan, agus an t-suim de rèididheachd ann an co-roinn ris an ceàrnag Kv. Ann an làthair an Criathrag cuideachd meudachadh àrdachadh Kv sàthadh de photons, a 'lùghdachadh an àireamh sa cheud de rèididheachd a' criathradh. Tha seo a 'leantainn gu barrachd rèididheachd toradh.

feart rèididheachd

Tha an seòrsa eadar-obrachadh a tha a 'gineadh an feart rèididheachd gabhail a-steach àrd-astar tubaist le orbital electrons. Eadar-obrachadh urrainn ach a 'gabhail àite nuair a tha _na phàirt S Particle tha nas motha na an ceangal lùth an dadam. Nuair seo staid a tha a 'coinneachadh, agus tha tubaist, an electron tha a leagail a-mach. Suidheachadh seo a 'fàgail fosgailte, air a lìonadh leis an Particle nas àirde lùth ìre. Mar a ghluaiseas sinn na electron a 'toirt lùth a thèid a sgaoileadh ann an riochd X-ray photon. Tha e ris an canar feart rèididheachd, bhon S e an photon feart eileamaid cheimigeach a tha bho na anode a dhèanamh. Mar eisimpleir, nuair a tha an electron leagail K tungsten filleadh _{co-cheangailte} ris S = 69,5 keV, an dreuchd a lìonadh leis an electron bhon L-ìre _conaltraidh le S = 10.2 keV. Feart X-ray photon Tha cumhachd co-ionnan ris an diofar eadar an dà ìre, no 59,3 keV.

Gu dearbh, an anode stuth a 'dol gu grunn feart X-ray a neart. Tha seo a 'tachairt air sgàth electrons aig diofar ìrean lùth (K, L, msaa) faodar a leagail bombarding pìosan agus na beàrnan a dh'fhaodadh a bhith air a lìonadh le measgachadh de lùth-ìrean. Ged a tha na beàrnan L-ìre a 'gineadh photons agus an neart a tha ro bheag airson a chleachdadh ann breithneachaidh iomhaighean. Tha gach feart a tha lùth a thoirt sònrachadh a tha a 'sealltainn orbital, anns an dreuchd, le clàr-amais a' sealltainn an tùs electron dhìth. alpha (α) Ceart an clàr-amais a lìonadh electron bho L-ìre, agus beta (β) a 'sealltainn an ìre de lìonadh M no N.

• Spectrum tungsten. Tha feart rèididheachd na meatailt a 'dèanamh sreathach speactram anns a bheil àireamh air leth neart agus a' cleachdadh nam breicichean gineadh leantainneach sgaoileadh. Tha an àireamh de photons a chruthachadh le gach feart lùth, a chomharrachadh anns a 'choltachd a lìonadh an dreuchd bàn K-ìre an crochadh air orbital.
• Spectrum molybdenum. Anodes seo meatailt a chleachdadh airson mammography, a 'dèanamh dà dian gu leòr feart x-ghath lùth: K-alpha aig 17,9 keV agus an K-beta aig 19,5 keV. Tha an raon as motha de X-ray tubes, a tha a 'toirt cothrom as fheàrr a choileanadh an cothromachadh eadar coimeas agus irradiation dòs airson cuibheasachd uchd meud a choileanadh aig _p S = 20 keV. Ach Bremsstrahlung 'dèanamh barrachd lùth. Ann mammography uidheam a thoirt air falbh nach eileas ag iarraidh pàirtean den speactram chleachdadh molybdenum criathar. Tha an criathar ag obair air prionnsapal «K-oir." Tha e a 'gabhail a-steach rèididheachd còrr electron ceangaltach cumhachd aig an K-ìre molybdenum dadam.
• Speactram nan rhodium. Rhodium Tha àireamh atamach 45, agus molybdenum - 42. Uime sin, na feart X-ghathan de rhodium anode bi beagan nas àirde na sin de lùth molybdenum agus tuilleadh drùidhteach annta. Thathar ga chleachdadh airson Imaging dùmhail chìochan.

Anodes dùbailte le uachdar raointean, molybdenum, rhodium, cothrom a thoirt dhan a 'ghnìomhaiche a thaghadh sgaoileadh freagarraiche airson cìochan de dhiofar meud agus dùmhlachd.

A 'bhuaidh air an speactram Kv

Kv luach gu mòr a 'bualadh air an feart rèididheachd, ie. K. Cha bhi e a dhèanamh ma tha nas lugha Kv K-lùth ìre electrons. Nuair a Kv nas àirde na stairsneach seo air an luach, an t-suim de rèididheachd an fharsaingeachd tha co-roinneil ris an eadar-dhealachadh agus an stairsnich Kv tube Kv.

Tha an lùth speactram photons de X-ray sail a thèid a sgaoileadh bho na uidheam air a shuidheachadh le grunn adhbharan. Mar riaghailt, tha e air a dhèanamh suas de bremsstrahlung agus an fheart eadar-obrachadh.

Tha an riochdachadh co-cheangailte ris an speactram an crochadh air stuth an anod, KV agus an criathar. Ann an tiùb le anod tungstain, chan eil rèididheachd sònraichte air a chruthachadh aig KV <69.5 keV. Aig luachan nas àirde de CV air a chleachdadh ann an sgrùdaidhean breithneachaidh, tha an rèididheachd sònraichte a 'meudachadh an rèididheachd iomlan gu 25%. Ann an innealan molybdenum, faodaidh e cunntas a thoirt don chuid as motha den ghinealach gu lèir.

Èifeachdas

Chan eil ach pàirt bheag den lùth a lìbhrigeas eaconoman air atharrachadh gu bhith na rèididheachd. Tha am prìomh phàirt air a ghabhail a-steach agus air a thionndadh gu teas. Tha an èifeachdas rèididheachd air a mhìneachadh mar an bloigh de lùth iomlan rèidichte bhon lùth dealain iomlan a chaidh a thoirt don anod. Is e na factaran a tha a 'dearbhadh èifeachdas an tiùb-ghalair X-kV an voltasachd agus an àireamh atamach Z. Tha an co-mheas tuairmseach mar a leanas:

• Èifeachdais = Kv x Z x 10 ^-6.

Tha buaidh eadar-dhealaichte aig an dàimh eadar èifeachdas agus KV air cleachdadh practaigeach inneal-ray X. Air sgàth gineadh teas, tha teirm sònraichte aig na tiùban anns an tomhas de lùth dealain a dh'fhaodas iad a leagail. Tha seo a 'cur bacadh air cumhachd an inneil. Leis an àrdachadh ann an KV, ge-tà, tha an ìre de rèididheachd a thèid a dhèanamh gach aonad a 'teannachadh gu mòr.

Tha an eisimeileachd èifeachdas ginead X-ray air a 'cho-sgrìobhadh anode air ùidh acadaimigeach a-mhàin, seach gu bheil a' chuid as motha de na h-innealan a 'cleachdadh tungstain. Is e molybdenum agus rhodium a th 'ann an eisgeachdan, air an cleachdadh ann am mammography. Tha èifeachdas nan uidheaman sin mòran nas ìsle na an tungsten air sgàth an àireamh atamach aca.

Èifeachdas

Tha èifeachdas an tiùba-ghalair X air a mhìneachadh mar an uiread irradiation ann am millean-radairean a chaidh a lìbhrigeadh gu puing ann am meadhan an seòl feumail aig astar 1 m bho àite-teasachaidh airson gach 1 mA de eleactronan a 'dol tron ionnstramaid. Tha an luach aige a 'nochdadh comas an inneal gus lùth nam mìrean a chaidh a ghearradh a-steach a-steach do rèididheachd X-ghalan. A 'toirt cothrom dhut dearbhadh gu bheil an euslaintich agus an dealbh a' nochdadh. Coltach ri EFFICIENCY, tha èifeachdas an inneal a 'crochadh air grunn nithean, a' gabhail a-steach KV, tonnform bholtàta, stuthan anod agus dè cho mòr 'sa tha cron air an uachdar, a' chriathradh agus an ùine a bhios an inneal air a chleachdadh.

KV Smachd

Bidh an KV bholtaid a 'riaghladh gu h-èifeachdach ri rèididheachd toraidh an tiùba-ghalair X. Mar riaghailt, thathar a 'gabhail ris gu bheil an toradh co-roinneil ris a' cheàrnag de KV. Tha dùblachadh KV a 'meudachadh an nochd 4 uairean.

Cruth-cruth

Tha an waveform a 'toirt tuairisgeul air an dòigh anns a bheil KV eadar-dhealaichte le ùine rè ginealachd rèididheachd mar thoradh air nàdar cruth an t-solarachaidh cumhachd. Tha diofar dhòighean-tonn eadar-dhealaichte gan cleachdadh. Is e am prionnsapal coitcheann seo: nas lugha cumadh KV, an rèididheachd-ray nas èifeachdaiche air a dhèanamh. Ann an uidheam ùr, thathar a 'cleachdadh gineadairean le KV an ìre mhath leantainneach.

Tiùbaichean-ray-cruaidh: luchd-dèanamh

Tha innealan Oxford a 'dèanamh innealan eadar-dhealaichte, nam measg feadhainn glainne le cumhachd suas ri 250 W, comas 4-80 kV, àite inntinneach suas ri 10 microns agus raon farsaing de stuthan innealan, nam measg Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.

Tha Varian a 'tabhann còrr is 400 seòrsa eadar-dhealaichte de thubaidean X-ghalair meidigeach agus gnìomhachais. Is e luchd-dèanaidh ainmeil eile Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong agus feadhainn eile.

Anns an Ruis, bidh tuban X-ray "Svetlana-Roentgen" air an dèanamh. A bharrachd air innealan traidiseanta le anod rothlach agus rianail, bidh a 'chompanaidh a' dèanamh innealan le catod fuar, fo smachd solas. Is iad na buannachdan a th 'aig an inneal:

• Obraich ann an dòighean leantainneach agus lùbte;
• Dìth iomagain;
• Riaghladh dian-làthaireachd làithreach an LED;
• Bìomhaireachd an speactram;
• An comas a bhith a 'faighinn x-ghathan de dhian eadar-dhealaichte.