Формирование рентгеновского излучения в рентгеновских аппаратах

В этом посте мы хотели бы обсудить, не вдаваясь в сложные технические аспекты, как на самом деле производит рентгеновское излучение и где купить медицинское оборудование рентген. Эта технология используется нами более 100 лет, и рентгеновский аппарат, который является результатом его эволюции, прошел увлекательный путь развития до наших дней.

История рентгена

Рентгеновское излучение обычно используется в визуальной диагностике. Своим названием он обязан имени своего первооткрывателя. Немецкий ученый Вильгельм Ретгена открыл их в 1895 году. и таким образом стал первым в истории лауреатом Нобелевской премии по физике. Затем он назвал свое открытие рентгеновскими лучами, и по сей день это синоним рентгеновских лучей. На первом распространенном в литературе рентгеновском снимке видна рука жены изобретателя. В одном анекдоте говорится, что ученый боялся неизвестного тогда воздействия рентгеновских лучей на тело, поэтому использовал руку жены, а не свою.

Рентгеновское излучение — это электромагнитное излучение, такое как, среди прочего, микроволны, радиоволны или видимый свет. Он характеризуется частотой в диапазоне между ультрафиолетовым и гамма-излучением (излучение, генерируемое, в том числе, в ядерных реакциях, также используется в медицине — диагностике и онкологической терапии).

Откуда исходит рентгеновское излучение?

Его источником в рентгеновской диагностике является рентгеновская трубка. Он состоит из двух электродов — катода и анода, помещенных в герметичный корпус. Через катод протекает очень сильный ток. В результате катод нагревается до температуры в несколько тысяч градусов и электроны отрываются от его поверхности, это явление называется термоэмиссией электронов. Напряжение, подаваемое на катод и электрод, составляет даже 100 000 вольт. Электроны, оторванные от катода, попадают в электрическое поле между катодом и анодом, где они ускоряются. Они с большой скоростью попадают в анод. Именно в этом месте в результате взаимодействия электронов с атомами анода генерируется рентгеновское излучение.

Из-за очень высоких токов анод изготовлен из материала высокой плотности и прочности. Электроны, которые попадают в него, теряют свою энергию. В зависимости от того, насколько близко к ядру атомов, электроны «пролетают» мимо анодов, они теряют его почти полностью или не теряют вовсе. В физике возникающее излучение называется ингибирующим излучением. — чем ближе электрон подлетает к ядру, тем сильнее он им тормозится. Поэтому испускаемые кванты тормозного излучения имеют разные энергии.

Это не единственный процесс, в котором рентгеновские лучи генерируются в рентгеновской трубке. Электроны могут не только замедляться в материале анода, но и выбивать электроны на внутренних электронных оболочках из его атомов. Выбитый таким образом электрон оставляет пустое пространство, куда подпрыгивает электрон с верхней оболочки. Этот электронный переход сопровождается испусканием рентгеновского кванта с энергией, равной разности уровней энергии, занятых электронами. Поскольку эта энергия характерна для атомов данного элемента, этот вид излучения называется характеристическим излучением. Этот тип рентгеновского излучения также имеет важное применение, хотя он генерируется гораздо меньше, чем тормозное излучение. Характерное излучение используется в маммографии,

Работа анода в рентгеновской трубке в рентгеновских аппаратах

Стоит обсудить работу анода в рентгеновских трубках, особенно в контексте рентгеновских устройств, предлагаемых на рынке . В случае рентгеновских аппаратов Интраоперационные модели С-дуги оснащены рентгеновскими трубками с вращающимся или неподвижным анодом (в предложении нашей компании есть оба варианта). Анод имеет форму профилированного диска (типа перевернутой пластины), на который направляется электронный луч, сильно нагревая его. Если цель движется, то есть анод вращается, а не неподвижен, электроны все время не уходят в одно и то же место, поэтому площадь, на которую электроны падают, значительно увеличивается. Короче говоря, такой анод может «поглотить» гораздо больше тепла, чем стационарный анод. Поэтому в устройствах с большими токами, например, стационарных аппаратах для костно-легочной системы, прикроватных аппаратах или более совершенных аппаратах с С-образной дугой, есть лампы с вращающимся анодом. Очевидно, что качество лампы зависит от цены рентгеновского аппарата .

И каково значение скорости вращения анода, с чем мы часто можем столкнуться при рассмотрении технических характеристик стационарного костно-легочного аппарата? Рентгеновские трубки, доступные на рынке, имеют аноды, которые вращаются с минимальной скоростью от 3000 до 10 000 об / мин в более совершенных рентгеновских системах. Поскольку сам электронный пучок очень быстрый, поверхность нагрева при максимальной скорости вращения анода намного больше, чем при низкой скорости вращения, и, следовательно, время воздействия.

Еще один важный параметр, характеризующий рентгеновские лампы и связанный с генерацией излучения, — это фокус лампы. Место происхождения (или фокусировки электронов) рентгеновского излучения — это именно точка фокусировки лампы, а ее геометрическая проекция на плоскость, имеющая прямоугольную форму, является точкой фокусировки рентгеновского излучения, указанной в каждой спецификации лампы. , с заданным размером, равным длине стороны этого прямоугольного выступа. Размер огня зависит от конкретного применения. Самые маленькие очаги (даже 0,1 мм) используются в маммографии, самые большие (обычно 1,2 мм), в силу их эффективности — в костно-легочных исследованиях, то есть стационарных аппаратах.

Параметры получаемого рентгеновского излучения зависят от силы тока и напряжения в рентгеновской трубке. Чем выше напряжение между электродами, тем сильнее ускоряются электроны. Таким образом, их кинетическая энергия увеличивается, которая затем трансформируется в энергии тормозного излучения. Большая энергия излучения — это не что иное, как облегчение прохождения через исследуемую анатомическую структуру. Если, например, пациент страдает ожирением, мы увеличиваем напряжение на рентгеновской трубке и, следовательно, энергию генерируемого излучения, которое, таким образом, имеет возможность проходить через пациента и попадать в устройство записи изображений.

С другой стороны, если мы увеличим ток в рентгеновской трубке, мы увеличим количество зарядов, то есть электронов, протекающих между электродами. Чем больше количество электронов, тем больше количество «произведенных» рентгеновских лучей, в результате получаемое изображение имеет соответствующую черноту. Слишком слабое излучение делает изображение бледным, а слишком много излучения — определенно слишком черным, чтобы его можно было использовать в диагностике. Часто цена рентгеновского аппарата является показателем качественного соотношения вышеперечисленных факторов.

Выводы

Однако наиболее важным свойством рентгеновских лучей является то, что они в той или иной степени поглощаются различными анатомическими структурами человека. Вот почему это так полезно в медицинской диагностике. Излучение проходит через пациента и больше поглощается костями, чем мягкими тканями. Детектор изображения размещается под пациентом, который в настоящее время чаще всего является цифровым детектором. Проще говоря, такой детектор регистрирует изменения количества рентгеновских лучей, которые в разной степени поглощаются ими при прохождении через ткани разной толщины и плотности. Отражением этого разнообразия является хорошо известное рентгеновское изображение, состоящее из областей разной степени черноты.