что такое рентгеновская трубка
Рентгеновская трубка: принцип работы
Рентгеновская трубка – это электровакуумный прибор, генерирующий рентгеновское излучение. Сфера использования рентгеновских трубок:
Как устроена рентгеновская трубка?
Современные трубки имеют следующее устройство: внутри стеклянной колбы с вакуумом впаяны электроды – катод и анод. Они находятся напротив друг друга.
Катод представляет собой спираль из вольфрамовой нити. При подаче на нее тока катод начинает испускать поток электронов, который ускоряется и двигается в сторону анода за счет разности потенциалов между ними. Процесс отрыва электронов с катода называется электронной эмиссией.
Анод действует как мишень для электронов. Попадая на анод, электроны резко тормозятся, и большая часть их кинетической энергии преобразуется в тепловую энергию, а наименьшая часть (около 1%) – в рентгеновское излучение. Оно направлено перпендикулярно оси движению электронов – за счет скошенной поверхности анода.
Для материала анода подбирается тугоплавкий сплав, который, с одной стороны, быстро рассеивает тепло, с другой стороны – максимально эффективно преобразует энергию в рентгеновское излучение. Чаще всего – используется вольфрам, который имеет высокую температуру плавления и сохраняет свою прочность при нагреве.
Участок анода, куда попадают электроны, называется фокусным* пятном. От его размера зависит качество получаемых изображений – чем он меньше, тем резче получается рисунок. Обратной стороной является более быстрое повреждение анода. Чтобы избежать этого, рентгеновские трубки снабжают вращающимся анодом и конструируют с двумя фокусами – большим и малым.
Так как очень большое количество энергии преобразуется в нежелательное тепло, то рентгеновскую трубку снабжают системой охлаждения – водным, воздушным или масляным.
Рентгеновская трубка: принцип работы
Трубки для медицинских рентгеновских аппаратов поставляются с различными характеристиками. При этом трубки для разных видов диагностики и для терапии будут иметь разные показатели.
Путем изменения электрических параметров (напряжение, ток трубки) и времени воздействия можно менять количество и качество рентгеновского излучения, добиваясь тем самым необходимого воздействия на биологические ткани или требуемого качества получаемых изображений.
Например, рентген трубки, используемые для диагностических целей, работают при максимальном напряжении до 150 кВ, а для терапевтических – до 400 кВ. Фокусное пятно трубок для маммографии меньше, чем у трубок для рентгеновских аппаратов.
Большое значение имеют оптические характеристики трубки – размер фокусного пятна определяет разрешающую способность получаемых снимков. При его уменьшении возникает ограничение на максимальную мощность трубки: даже при использовании в качестве мишени анода очень тугоплавкого вольфрама при площади фокуса 1 кв. мм и односекундной экспозиции рассеяться без повреждений анода может не более 200 Вт.
Для продления срока службы анода в практической рентгенографии используют специальные таблицы и графики зависимости размера фокусного пятна, времени экспозиции и мощности, подаваемой на трубку.
*Фокусное пятно – распространенный перевод термина «focal spot» в отечественной литературе. Но более правильным является употребление термина – фокальное пятно.
Рентгеновская трубка
Назначением рентгеновской трубки является генерация рентгеновских лучей. По сути своей она является двухэлектродным электровакуумным прибором — диодом.
Существуют разные конструкции рентгеновских трубок, но почти все они имеют типовую электронную схему. В классическом исполнении трубка представляет собой стеклянную колбу определённой формы, в которую впаяны металлические электроды: катод и анод.
Катодом служит вольфрамовая спираль, подключённая к накальной цепи источника тока и заключённая в фокусирующее устройство, которое и формирует поток электронов.
Анод выполняется из меди и делается достаточно массивным для обеспечения хорошего теплообмена. Та часть анода, которая обращена к катоду, имеет косой срез под острым углом 45° – 70°. В центре скошенного среза закрепляется вольфрамовая мишень с фокусным пятном анода, на которой происходит генерация рентгеновского излучения.
Процесс генерации рентгеновского излучения.
При включении тока накала спираль катода разогревается, при этом вокруг неё образуется облако свободных электронов; чем больше напряжение, тем выше температура нагрева, тем плотнее облако.
При подаче на электроды трубки высокого напряжения — порядка десятков и сотен киловольт — проявляется свойство разноимённых зарядов притягиваться друг к другу. В результате отрицательно заряженные электроны с большой скоростью устремляются к положительному аноду. Чем выше анодное напряжение, тем больше скорость электронного пучка.
Достигнув фокусного пятна, электроны резко тормозятся на нём, и их кинетическая энергия преобразуется в «лучи торможения», что и является рентгеновским излучением. На данное явление впервые обратил внимание немецкий учёный В. К. Рентген в результате эксперимента.
Типы рентгеновских трубок
К настоящему времени разработано большое количество видов рентгеновских трубок в соответствии с условиями их эксплуатации. Они различаются:
Применение
Рентгеновские трубки широко применяются:
Рентгеновская трубка: устройство и принцип работы
Рентгеновская трубка — это специальное электровакуумное приспособление, которое генерирует рентгеновские лучи, и используется, например, в рентгеновских аппаратах. Такой прибор применяется в разных сферах:
Устройство рентгеновской трубки
Главные элементы рентгеновской трубки — катод и анод. Они находятся внутри стеклянной колбы друг напротив друга.
Если детальнее разобраться в устройстве катода, то окажется, что это спираль из вольфрамовой нити. Когда ток начинает поступать на нить, она испускает поток электронов. Электроны с высокой скоростью устремляются к аноду (а их отрыв с катода называется электронной эмиссией). Такое желание электронов попасть на анод вызвано разностью потенциалов между катодом и анодом.
Когда электроны достигают своей цели (анода), они резко тормозятся. В результате этого торможения большая часть кинетической энергии электронов превращается в тепловую, оставшаяся часть — в рентгеновское излучение.
Материал, из которого сделан анод, должен быстро рассеивать тепло и очень эффективно превращать энергию в рентгеновское излучение. В большинстве случаев для изготовления анода используют вольфрам. Этот металл не плавится при высоких температурах, сохраняя свою прочность.
Также на аноде можно выделить фокусное пятно (это место, в которое стремятся попасть электроны). Чем меньше это пятно, тем резче будет рисунок. Но маленький размер может сказаться на времени работы трубки, поэтому для предотвращения быстрой поломки в трубку помещают вращающийся анод с двумя фокусами (маленьким и большим).
Трубка сильно нагревается при работе, поэтому в ее состав обязательно входит водная, воздушная или масляная система охлаждения.
Принцип работы рентгеновской трубки
Для медицинского оборудования поставляются совершенно разные трубки. Характеристики трубки зависят от того, для какого вида диагностики или лечения она будет применяться.
Нужное действие на ткани организма или необходимое качество изображения можно получить путем регулирования напряжения, тока трубки и времени ее работы. Здесь будет регулироваться самое главное — количество и качество излучения.
К примеру, для диагностики заболеваний врач использует устройство с трубкой, которые работают под напряжением до 150 кВ. Для лечения используются приборы с трубкой, работают под напряжением до 400 кВ.
Кроме напряжения может быть отличие и в размере фокусного (фокального) пятна, ведь именно этот параметр определяет разрешающую способность получаемых снимков. При его уменьшении возникает ограничение на максимальную мощность трубки: даже при использовании в качестве мишени анода очень тугоплавкого вольфрама при площади фокуса 1 кв. мм и односекундной экспозиции рассеяться без повреждений анода может не более 200 Вт.
Чтобы продлить жизнь аноду врачи-рентгенологи ведут специальные таблицы и графики, где фиксируют размер фокусного пятна, время работы и мощность рентгеновских трубок.
Рентгеновский досмотровый аппарат. Как он устроен? Получаем рентген.
С понедельником всех, будь он проклят. Даю вторую часть.
Как можно видеть, в одноэнергетическом режиме некоторые тест-объекты неразличимы, а вот в двуэнергетическом уже можно понять, где что )
Теперь продолжим тереть за источники. Их мы применяем два вида: рентгеновская трубка и бетатрон. Оба основаны на явлении тормозного рентгеновского излучения.
Обратимся к формулировке из педивикии:
Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле.
Отсюда можем понять, что необходимо для получение этого излучения:
— заряженная частица;
— электрическое поле;
— частица затормаживается, значит сначала её нужно привести в движение.
Заряженных частиц в нашей обыденной жизни есть две: протон и электрон. А поскольку ускорение обратно пропорционально массе, то при торможении электрона в том же поле можно получить куда более интенсивное излучение. Да и поток электронов получить намного проще.
Чем же будем тормозить наши электроны? А тормозить мы их будем об атомные ядра! Ну а что? Заряд у них имеется.
Ну а приводить в движение будем электростатическим полем. В сотни киловольт. Иногда в десятки сотен (но это не точно).
В маломощных генераторах используется рентгеновская трубка. Ниже её схематическое изображение.
Картиночка с тормозящим электроном:
Энергия излучения получается из двух составляющих: скорости электрона и заряда ядра. Описывается двумя уравнениями:
А вот так выглядят те самые рентгеновские трубки:
Слева на 100кВ, справа на 160кВ. Анод в процессе работы сильно разогревается и требует охлаждения, поэтому мишень сидит на медном цилиндре и снарузи имеет алюминиевую блямбу. через которую и происходит теплосъём. Например у правой трубке мощность, рассеиваемая на аноде, может достигать 320 Ватт.Излучение выходит через берилиевое окошко (круглая «шайба» внутри второй трубки»). Бериллий почти прозрачен для рентгена и задерживает только совсем уж низкоэнергетическе кванты, которые не дают полезной информации на снимке. Могут применяться и другие материалы, зависит от задачи. Например в мелкой трубке для фильтра применён титановый поясок.
Теперь про бетатрон. Он же «бублик». Основные принципы те же, вот только электроны разгоняются уже не линейно, а циклически. Вот он:
В применяемых нами бетатронах мы получаем энергии электронов до 7,5 МэВ. А самое интересное, что для таких энергий не требуется столь высокого напряжения. Весь секрет в том, что это по сути маленький ускоритель частиц. Он представляет собой стеклянный циклобатон, порытый изнутри проводящим слоем и помещённый в магнитное поле. В него инжектируются электроны. которые собираются в пучок внутри бублика и разгоняются по кругу, на каждом пролёте к ним добавляется ещё немного энергии за счёт ускорения вихревым магнитным полем. Позволю себе слизать формулировку из педивикии:
Бетатрон работает подобно трансформатору, у которого вторая обмотка состоит из одного витка — ускоряемых частиц в камере.
Вот собственно «бочка» и блок питания к ней:
Но давайте рассмотрим эти проблемы по отдельности.
Отливаем защиту, помещаем в неё трубку. Лепота.
Перевернём эту шайтан-трубу:
Управляется генератор с внешнего блока питания и управления. Управляется по двум параметрам: ток трубки и напряжение трубки.
А вот так выглядит генератор в технологическом корпусе:
А вот проверка этих мелких бесит.Они сразу идут с медными мягкими выводами (обычно трубки до окончательных испытаний идут со стальными выводами) и их приходится постоянно запихивать в кембрики..Кстати,а можешь написать какой номер на трубке?Может я ее и записывал)
А еще они красиво лампово светятся)На работе испытывали время накала на отказ.Рядом с ними так уютно находиться)
Очень интересно и доходчиво! Ждём с нетерпением 3 часть, про детекторы
Не хватает снимков с самыми интересными находками.
Котстел
Как делают бумагу
Гордость
Кстати коровок или свинушек не жалко?
Нормально так. Девочка Грета с мамой.
Отличная идея
Такие поздравления
Как моя Мама отказалась от меня
К машине шли гордым строем.
Впереди охранник с тележкой, наполненной продуктами.
Следом я с литровой коробкой сока, кульком конфет и синим воздушным шариком, и следом мама с чеком, десяти процентной скидкой и бурчанием «Откажусь, к чертовой матери, от тебя. Ходишь, блин, позоришь». Но довольная.
«Народ у нас оскотинился». Под Петербургом мама-депутат ищет, кто слил видео с её ребёнком за рулем
Депутат из Гатчинского района Ленобласти похвасталась в социальных сетях навыками вождения своего маленького сына. После звонка журналистов ролик оказался удалён, а среди подписчиков начался поиск стукача.
На видео, опубликованное в Instagram депутата совета депутатов Гатчинского района Светланы Малашковой, обратило внимание издание 47news 27 ноября. В ролике на коленях у женщины сидит маленький мальчик, вероятно сын, и управляет автомобилем. Ребёнок заявляет, что сел за руль в 7 лет.
— Сейчас, можно сказать, ты первый раз едешь сам. Левее, канава, — поправляет Малашкова, добавляя, — но педали нажимаю я. Мы тут решили по дорожке проехаться до магазина. Сам едет (переводит камеру на накатанную заснеженную дорогу, видно, что на спидометре 18–20 км/час).
— Ой, мам, там машина! Стой, мам, держи! — воскликнул мальчик.
Мать смеётся в ответ на камеру: «Испугался, руль бросил. Я тебе там помогу, не бойся».
Малашкова в разговоре с журналистами отказалась комментировать видео. После звонка ролик из аккаунта пропал, но появилась запись. «Пока я в бане мои подписчики скидывают мои сториз журналистам. Хочу сказать одно, народ у нас оскатинился и доносами занялся. И мне жаль его» (орфография и пунктуация сохранены. — Прим. ред.).
Светлана Малашкова окончила Институт специальной педагогики и психологии и Государственный институт экономики, финансов, права и технологий. Стала депутатом на выборах в 2019 году от ЛДПР. Входит в постоянную комиссию по вопросам правопорядка и законности. В апреле 2021 года зарегистрировалась как индивидуальный предприниматель. Вид деятельности — реклама. Ранее работала в гатчинской полиции, но уволилась после рождения ребёнка. Известна как экоактивист, борющийся со свалками.
ГачиТВ представляет.
Не успел
Вейк ап, Нео.
Олды тут?;)
Ответ на пост «Жена одного из дагестанских бандитов, избивавших ногами девушек в астраханском кафе, пожаловалась на задержание своего мужа»
Не могу промолчать. Дагестанцы-герои этой истории (я прям подчеркиваю национальность) такие глупые или такие наглые?
Малика, твой муж, отец твоего ребёнка, бьёт женщин. Ты настолько глупа, что не понимаешь, что в определённой ситуации на месте тех девченок будешь ты?
Малика, ты просишь предать огласке задержание твоего мужа. Ты настолько глупа, что не понимаешь, что ситуация уже предана огласке? И она тебе не на пользу?
Малика, ты просишь защиты. У кого? Вы, ты и твой муж, дагестанцы, покинули свою малую Родину, приехали в чужую и очень сильно там нагадили. Ты настолько наглая, что не понимаешь, что ты должна каяться за своего мужа, а не просить защиты?
Малика, твой поступок и поступок твоего мужчины насквозь пропитан неуважением, пренебрежением. Если бы героем новости был не твой муж, то вы б вместе с ним одобрительно кивали, ведь русская свинья получила по лицу. Для тебя та девушка – свинья, в противном случае ты бы ей сочувствовала. В противном случае тебе бы и в голову не пришло писать пост, который ты написала.
Так все-таки, Малика, ты глупая или ты наглая?
Конечно «Малика» можно взять в кавычки. Малика – это все эти персонажи, которые совершенно перестали уважать людей, к которым приехали. Они будут и дальше наглеть, это точно. Такие показательные задержания – одно на сто, наверное. Но если они – наглые и глупые, то мы какие? Мы позволяем им такими быть. А точнее не мы, а власть наша. Сколько ещё будет таких Малик? А сколько будет мужчин, которые вступятся за жертв Маликовских мужей, а после либо в больничку, либо в тюрячку?
Во мне 45кг, будь я на месте тех девушек, на моей могилке бы уже цветы мёрзли. И неважно, был бы у меня с собой шокер или нет. Будучи свидетелем подобной ситуации – что я могла бы сделать? Ничего. Эта беспомощность выливается в лютую ненависть и неприязнь, которая распространаяетая на любого приезжего. Ты, «Малика», надеешься на помощь общественности, а общественность в лице меня наивно надеется, что это не очередное показательное выступление с избиением виновных приезжих, а зарождающаяся тенденция. Ведь по-другому «Малика» не понимает.
Что такое рентгеновская трубка
Генератором рентгеновых лучей является рентгеновская трубка. Современная электронная трубка конструируется по единому принципу и имеет следующее устройство. Основой является стеклянная колба в виде шара или цилиндра, в концевые отделы которой впаяны электроды: анод и катод. В трубке создается вакуум, что способствует вылету электронов из катода и быстрейшему их перемещению.
Катод представляет собой спираль из вольфрамовой (тугоплавкой) нити, которая укрепляется на молибденовых стержнях и помещается в металлический колпак, направляющий поток электронов в виде узкого пучка в сторону анода.
Анод делается из меди (быстрее отдает тепло и сравнительно легко охлаждается), имеет массивные размеры. Конец, обращенный к катоду, косо срезается под углом 45—70°. В центральной части скошенного анода имеется вольфрамовая пластинка, на которой находится фокус анода — участок 10—15 мм2, где в основном и образуются рентгеновы лучи.
Процесс образования рентгеновых лучей. Нить накала рентгеновской трубки — вольфрамовая спираль катода при подведении к ней тока низкого напряжения (4—15 В, 3—5А) накаливается, образуя свободные электроны вокруг нити. Включение тока высокого напряжения создает на полюсах рентгеновской трубки разность потенциалов, в результате чего свободные электроны с большой скоростью устремляются к аноду в виде потока электронов — катодных лучей, которые, попав на фокус анода, резко тормозятся, вследствие чего часть кинетической энергии электронов превращается в энергию электромагнитных колебаний с очень малой длиной волны. Это и будет рентгеновское излучение (лучи торможения).
По желанию врача и техника можно регулировать как количество рентгеновых лучей (интенсивность), так и качество их (жесткость). Повышая степень накала вольфрамовой нити катода можно добиться увеличения количества электронов, что обусловливает интенсивность рентгеновых лучей. Повышение напряжения, подаваемого к полюсам трубки, ведет к увеличению скорости полета электронов, что является основой проникающего качества лучей.
Выше уже было отмечено, что фокус рентгеновской трубки — это тот участок на аноде, куда попадают электроны и где генерируются рентгеновы лучи. Величина фокуса влияет на качество рентгеновского изображения: чем меньше фокус, тем резче и структурней рисунок и наоборот, чем он больше, тем более расплывчатым становится изображение исследуемого объекта.
Практикой доказано, чем острее фокус, тем быстрее трубка приходит в негодность — происходит расплавление вольфрамовой пластинки анода. Поэтому в современных аппаратах трубки конструируются с несколькими фокусами: малым и большим, или линейным в виде узкой полосы с коррекцией угла скошенности анода в 71°, что позволяет получать оптимальную резкость изображения при наибольшей электрической нагрузке на анод.
Удачной конструкцией рентгеновской трубки является генератор с вращающимся анодом, что позволяет делать фокус незначительных размеров и удлинить тем самым срок эксплуатации аппарата.
Из потока катодных лучей только около 1% энергии превращается в рентгеновы лучи, остальная энергия переходит в тепло, что приводит к перегреванию анода. Для целей охлаждения анода используются различные способы: водяное охлаждение, калорифер-но-воздушное, масляное охлаждение под давлением и комбинированные способы.
Рентгеновская трубка помещается в специальный просвинцованный футляр или кожух с отверстием для выхода рентгеновского излучения из анода трубки. На пути выхода рентгеновского излучения из трубки устанавливаются фильтры из различных металлов, которые отсеивают мягкие лучи и делают более однородным излучение рентгеновского аппарата.
Во многих конструкциях рентгеновских аппаратов в футляр наливается трансформаторное масло, которое со всех сторон обтекает рентгеновскую трубку. Все это: металлический футляр, масло, фильтры экранируют персонал кабинета и больных от воздействия рентгеновского облучения.