Андрей Смирнов
Время чтения: ~20 мин.
Просмотров: 1

Критерии выбора рентгеновской трубки

4.5 ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТОДНОЙ ЭМИССИИ

Зависимость АНОДНОГО ТОКА от других переменных параметров, например от ТОКА НАКАЛА и АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

4.5.2 Представление данных

ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТОДНОЙ ЭМИССИИ задают как семейство кривых, на которых представлена зависимость АНОДНОГО ТОКА от ТОКА НАКАЛА, и, при необходимости, задают дополнительные связанные с этим характеристики КАТОДА, причем каждая кривая соответствует АНОДНОМУ НАПРЯЖЕНИЮ и ПРОЦЕНТНОЙ ПУЛЬСАЦИИ определенного значения и формы, а также приводят другие данные. Кроме того, указывают соотношение между ТОКОМ НАКАЛА и напряжением накала и, при необходимости, также их зависимость от других характеристик КАТОДА.

h Единицы физических величин — характеристик РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ приведены в таблице 1.

Катод — рентгеновская трубка

Катод рентгеновской трубки, представляющий собой спираль из вольфрамовой проволоки, является источником свободных электронов, необходимых для получения рентгеновского излучения. Ток, проходя через катод, нагревает его до температуры 2000 — 2400 С, при которой возникает эмиссия электронов с поверхности катода. Поток отрицательно заряженных электронов 2 притягивается положительно заряженным анодом. Зона анода, о которую ударяются электроны, называется фокусным пятном. Анод трубки, представляющий собой охлаждаемую вольфрамовую пластину, является источником рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение 4 возникает в трубке при столкновении быстролетя-щих электронов катода с атомами анода.

Схема рентге — ст.. В баллоне имеются два электро.

Катод рентгеновской трубки, представляющий собой спираль из вольфрамовой проволоки, является источником свободных электронов, необходимых для получения рентгеновского излучения. Ток, проходя через катод, нагревает его до температуры 2000 — 2400 G, при которой возникает эмиссия электронов с поверхности катода. Поток отрицательно заряженных электронов 2 притягивается положительно заряженным анодом. Зона анода, о которую ударяются электроны, называется фокусным пятном. Анод трубки, представляющий собой охлаждаемую вольфрамовую пластину, является источником рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение 4 возникает в трубке при столкновении быстролетящих электронов катода с атомами анода.

Накал катода рентгеновской трубки и кенотрона создается переменным током напряжением не выше 10 — 15 в. Вторичные обмотки этих трансформаторов, присоединенные к катодам, должны быть тщательно изолированы от первичных обмоток и от окружающих предметов, так как они находятся под высоким напряжением, создаваемым главным трансформатором. Поэтому обычно трансформаторы накала помещаются в один масляный бак с главным трансформатором.

Гафний используют в технике для изготовления нитей ламп накаливания и катодов рентгеновских трубок. В сочетании с окисью бария или стронция его применяют для изготовления катодов высоковакуумных разрядных трубок, а также в выпрямителях.

Разрушенные вольфрамовые зеркала.

При изготовлении вольфрамовых спиралей с малым расстоянием между отдельными витками ( для катодов рентгеновских трубок см. рис. 3 — i2 — 24C) проволока предварительно покрывается хлопчатобумажной обмоткой, которая способствует сохранению нужного расстояния между витками. После придания нужной формы спираль отжигается для снятия напряжений, после чего обуглившаяся хлопчатобумажная обмотка вымывается.

Рентгеновский блок.

Разрядник-обостритель FV2 преобразует этот импульс в импульс длительностью 10 с, который подается на катод рентгеновской трубки.

Вольфрам широко используют в радиоламповой, радиотехнической и электронно-вакуумной промышленности для изготовления нитей накаливания, нагревателей и экранов высокотемпературных вакуумных печей, электрических контактов, катодов рентгеновских трубок.

Оно связывает положение Ямин с максимальной энергией бомбардирующих анод электронов; т и Умакс — масса электрона и его скорость соответственно; е — заряд электрона; U — разность потенциалов анода и катода рентгеновской трубки.

Для безопасности работы с рентгеновскими аппаратами один из полюсов вторичной обмотки трансформатора и анод трубки заземляются, и в результате под высоким напряжением, опасным для жизни, находится лишь та часть цепи, которая связывает один из полюсов высоковольтного трансформатора с катодом рентгеновской трубки. Применение такой схемы существенно упрощает систему охлаждения рентгеновской трубки, позволяя направлять в нее воду прямо из водопроводной сети, а также облегчает работу с аппаратом, позволяя ставить камеры вплотную к окошкам рентгеновской трубки.

Схема рентгеновской трубки рентгеновского из.

В баллоне имеются два электрода — анод 3, соединенный с положительным полюсом высоковольтного генератора, и катод /, соединенный с отрицательным полюсом. Катод рентгеновской трубки, представляющий собой спираль из вольфрамовой проволоки, является источником свободных электронов, необходимых для получения рентгеновского излучения. Ток, проходя через катод, нагревает его до температуры 2000 — 2400 С, при которой возникает эмиссия электронов с поверхности катода.

К выводу закона Брэгга-Вульфа.

Анод

Анод является компонентом, в котором производится испускание высокоэнергетических фотонов. Это сравнительно массивный элемент из металла, который соединяется с положительным полюсом электрической цепи. Выполняет две основные функции:

  • преобразует энергию электронов в рентгеновское излучение,
  • рассеивает тепло.

Материал для анода выбирается так, чтобы усилить эти функции.

В идеале большинство электронов должно образовывать высокоэнергетические фотоны, а не тепло. Доля их полной энергии, которая превращается в рентгеновское излучение, (КПД) зависит от двух факторов:

  • атомного номера (Z) анодного материала,
  • энергии электронов.

В большинстве рентгеновских трубок в качестве материала анода используется вольфрам, атомный номер которого равен 74. В дополнение к большому Z, этот металл обладает некоторыми другими характеристиками, которые делают его подходящими для этой цели. Вольфрам уникален по своей способности сохранять прочность при нагревании, имеет высокую температуру плавления и низкую скорость испарения.

В течение многих лет анод делали из чистого вольфрама. В последние годы начали использовать сплав этого металла с рением, но лишь на поверхности. Сам анод под вольфрам-рениевым покрытием изготовляется ​​из легкого материала, хорошо аккумулирующего тепло. Двумя такими веществами являются молибден и графит.

Рентгеновские трубки, используемые для маммографии, изготавливают с анодом, покрытым молибденом. Этот материал имеет промежуточный атомный номер (Z=42), который генерирует характеристические фотоны с энергиями, удобными для съемки груди. Некоторые приборы для маммографии также имеют второй анод, выполненный из родия (Z=45). Это позволяет повысить энергию и добиться большего проникновения для плотной груди.

Использование рений-вольфрамового сплава улучшает долгосрочный выход излучения – со временем эффективность устройств с анодом из чистого вольфрама уменьшается вследствие термического повреждения поверхности.

Большинство анодов имеет ​​форму скошенных дисков и крепится к валу электродвигателя, который вращает их на относительно высоких скоростях во время испускания рентгеновских лучей. Цель вращения – отвод тепла.

9 ПАСПОРТНЫЕ УСЛОВИЯ РЕНТГЕНОГРАФИИ

9.1 ОДНОКРАТНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА

9.1.1 Определение МР-36-37Максимально допустимая НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, выражаемая зависимостью между постоянной ВХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ АНОДА и ВРЕМЕНЕМ НАГРУЗКИ для однократной НАГРУЗКИ в определенных условиях.

9.1.2 Представление данныхОДНОКРАТНУЮ ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ представляют в виде кривых или таблицы числовых значений, на которых или в которой показана постоянная ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА в зависимости от ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ для нормированных значений ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА и при подходящих ПАРАМЕТРАХ НАГРУЗКИ, например НОМИНАЛЬНОМ ЗНАЧЕНИИ ФОКУСНОГО ПЯТНА, СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АНОДА, АНОДНОМ НАПРЯЖЕНИИ И ПРОЦЕНТНОЙ ПУЛЬСАЦИИ АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

9.1.3 РегистрацияОДНОКРАТНУЮ ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ определяют как наибольшую постоянную ВХОДНУЮ МОЩНОСТЬ АНОДА, допустимую для нормированного ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ, которая может повторяться через определенные интервалы времени, такие, что в начале каждой НАГРУЗКИ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ соответствует нормированной ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА. РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА должна выдерживать такую процедуру в течение по крайней мере НАГРУЗОК, где определяют по ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ , выраженному в секундах, из формулы

.

ВРЕМЯ НАГРУЗКИ менее 0,1 с принимают за 0,1 с. По поводу типовых испытаний см. приложение В.

9.1.4 Формулировка соответствияЕсли необходимо сформулировать соответствие настоящему стандарту, то ОДНОКРАТНУЮ ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ обозначают следующим образом:ОДНОКРАТНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА ГОСТ Р МЭК 60613-99.

9.2 СЕРИЙНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА

9.2.1 Определение МР-36-38Максимально допустимая НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, выражаемая зависимостью между ВХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ АНОДА и ВРЕМЕНЕМ НАГРУЗКИ для полной определенной серии индивидуальных НАГРУЗОК РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ и при определенных ПАРАМЕТРАХ НАГРУЗКИ.

9.2.2 Представление данныхЕсли задают серийную ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ, то ее представляют для специальных приложений с подходящими значениями ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ, например:- начальное КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ;- ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА для индивидуальной НАГРУЗКИ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ;- ВРЕМЯ НАГРУЗКИ для индивидуальной НАГРУЗКИ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ;- полное число НАГРУЗОК или продолжительность серии НАГРУЗОК;- число индивидуальных НАГРУЗОК РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ в секунду.

9.2.3 ПроверкаЕсли требуется проверка СЕРИЙНОЙ ПАСПОРТНОЙ НАГРУЗКИ, то можно провести следующее испытание:- приложить максимально допустимую НАГРУЗКУ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ для серии из четырех НАГРУЗОК в секунду со ВРЕМЕНЕМ НАГРУЗКИ 0,05 с на одну НАГРУЗКУ;- повторить серию три раза, причем каждую серию начиная при нормированном начальном КОЛИЧЕСТВЕ ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ.РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА должна выдерживать испытание без существенного повреждения.

9.3 ПАДАЮЩАЯ ВХОДНАЯ ПАСПОРТНАЯ МОЩНОСТЬ

9.3.1 Определение МР-36-39Максимально допустимая НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, выражаемая функцией ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ для единичных нагрузок, во время которых ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА падает ступенчато или непрерывно.

9.3.2 Представление данныхЕсли задают ПАДАЮЩУЮ ВХОДНУЮ ПАСПОРТНУЮ МОЩНОСТЬ, то ее представляют в виде кривых или таблицы числовых значений, на которых или в которой показана НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ в зависимости от ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ для нормированных значений ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА, НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ФОКУСНОГО ПЯТНА, СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АНОДА, АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ПРОЦЕНТНОЙ ПУЛЬСАЦИИ и других соответствующих параметров.Таблица 1 — Характеристики РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ и единицы физических величин

Характеристика

Единица физической величины

Пункт настоящего стандарта

Наименование

Обозначение

АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (пиковое значение)

киловольт

кВ

4.1.2

НОМИНАЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

киловольт

кВ

4.2.2

ПРЕДЕЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

киловольт

кВ

4.3.1

АНОДНЫЙ ТОК

миллиампер

мА

4.4.2

ВРЕМЯ НАГРУЗКИ

секунда

с

5.4.2

ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА

ватт

Вт, кВт

6.1.2

НОМИНАЛЬНАЯ ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА

ватт

Вт, кВт

6.2.2

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА

ватт

Вт, кВт

6.3.2

ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

ватт

Вт, кВт

6.4.2

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ

джоуль

Дж

7.1.2

МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ

джоуль

Дж

7.2.2

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧАТЕЛЕ

джоуль

Дж

8.1.2

МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧАТЕЛЕ

джоуль

Дж

8.2.2

МАКСИМАЛЬНАЯ НЕПРЕРЫВНАЯ ТЕПЛООТДАЧА

ватт

Вт

8.5.2

Рентгеновские трубки: производители

Компания Oxford Instruments выпускает различные устройства, включая стеклянные мощностью до 250 Вт, потенциалом 4–80 кВ, фокальным пятном до 10 микрон и широким диапазоном материалов анода, в т. ч. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.

Varian предлагает более 400 различных типов медицинских и промышленных рентгеновских трубок. Другими известными производителями являются Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong и др.

В России выпускаются рентгеновские трубки «Светлана-Рентген». Помимо традиционных приборов с вращающимся и стационарным анодом, предприятие изготавливает устройства с холодным катодом, управляемым световым потоком. Преимущества прибора следующие:

  • работа в непрерывном и импульсном режимах;
  • безынерционность;
  • регулирование интенсивности током светодиода;
  • чистота спектра;
  • возможность получения рентгеновского излучения различной интенсивности.

Приложение ДА (справочное). Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам

Приложение ДА(справочное)

Таблица ДА.1

Обозначение и наименование международного стандарта

Обозначение и наименование международного стандарта другого года издания

Степень соответствия

Обозначение и наименование межгосударственного стандарта

IEC 60601-2-7:1987 Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к рентгеновским питающим устройствам диагностических рентгеновских генераторов

IEC 60601-2-7:1998 Изделия медицинские электрические. Часть 2-7. Частные требования к безопасности генераторов высокого напряжения диагностических рентгеновских аппаратов

IDT

ГОСТ IEC 60601-2-7-2011 Изделия медицинские электрические. Часть 2-7. Частные требования безопасности к рентгеновским питающим устройствам диагностических рентгеновских генераторов

IEC 60788:1984 Медицинская радиационная техника. Термины и определения

* Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Перевод данного международного стандарта находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.Примечание — В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандартов:- IDT — идентичные стандарты.

Электронный текст документа и сверен по:официальное изданиеМ.: Стандартинформ, 2013

5 НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ

5.1 НАГРУЗКА

5.1.1 Определение МР-36-09В РЕНТГЕНОВСКОМ ГЕНЕРАТОРЕ — приложение питания электрической энергией к АНОДУ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ.

5.2 НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ

5.2.1 Определение МР-36-21Электрическая энергия, подводимая к РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ и характеризуемая сочетанием значений ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ.

5.2.2 Представление данныхПри необходимости полную НАГРУЗКУ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ нормируют, задавая для каждого уровня энергии достаточный набор значений соответствующих ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ.

5.3 ПАРАМЕТР НАГРУЗКИ

5.3.1 Определение МР-36-01Параметр, значение которого влияет на степень НАГРУЗКИ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, например АНОДНЫЙ ТОК, ВРЕМЯ НАГРУЗКИ, ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА, АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ И ПРОЦЕНТНАЯ ПУЛЬСАЦИЯ АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

5.4 ВРЕМЯ НАГРУЗКИ

5.4.1 Определение МР-36-10Время, которое определяют специальным методом и в течение которого к РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ подводят ВХОДНУЮ МОЩНОСТЬ АНОДА.

5.4.2 Единицы физической величиныВРЕМЯ НАГРУЗКИ выражают в секундах (с).

5.4.3 Регистрация (см. ГОСТ Р 50267.7, пункт 50.106.3)Как правило, ВРЕМЯ НАГРУЗКИ определяют как интервал между:- моментом времени, при котором разность потенциалов в высоковольтной цепи первый раз достигала значения выше 65%, но не более 85% амплитудного значения;- моментом времени, при котором разность потенциалов в последний раз падает ниже того же значения.Для систем, содержащих электронные схемы в высоковольтной цепи управления, в которых в электронной лампе или в РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ используется управляющая сетка, ВРЕМЯ НАГРУЗКИ может быть определено как интервал между моментом, когда таймерное устройство генерирует сигнал для включения НАГРУЗКИ, и моментом, когда оно генерирует сигнал для отключения НАГРУЗКИ.В ОДНОПОЛУПЕРИОДНОМ или ДВУХПОЛУПЕРИОДНОМ РЕНТГЕНОВСКОМ ПИТАЮЩЕМ УСТРОЙСТВЕ вместо ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ можно определить ВРЕМЯ ОБЛУЧЕНИЯ измерением числа периодов или полупериодов, за которые набирается основная часть РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. В этом случае применяемый метод описывают в ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ.

Обучающие видео по расшифровке снимка

9 ПАСПОРТНЫЕ УСЛОВИЯ РЕНТГЕНОГРАФИИ

9.1 ОДНОКРАТНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА

9.1.1 Определение МР-36-37Максимально допустимая НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, выражаемая зависимостью между постоянной ВХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ АНОДА и ВРЕМЕНЕМ НАГРУЗКИ для однократной НАГРУЗКИ в определенных условиях.

9.1.2 Представление данныхОДНОКРАТНУЮ ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ представляют в виде кривых или таблицы числовых значений, на которых или в которой показана постоянная ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА в зависимости от ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ для нормированных значений ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА и при подходящих ПАРАМЕТРАХ НАГРУЗКИ, например НОМИНАЛЬНОМ ЗНАЧЕНИИ ФОКУСНОГО ПЯТНА, СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АНОДА, АНОДНОМ НАПРЯЖЕНИИ И ПРОЦЕНТНОЙ ПУЛЬСАЦИИ АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

9.1.3 РегистрацияОДНОКРАТНУЮ ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ определяют как наибольшую постоянную ВХОДНУЮ МОЩНОСТЬ АНОДА, допустимую для нормированного ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ, которая может повторяться через определенные интервалы времени, такие, что в начале каждой НАГРУЗКИ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ соответствует нормированной ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА. РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА должна выдерживать такую процедуру в течение по крайней мере НАГРУЗОК, где определяют по ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ , выраженному в секундах, из формулы

.

ВРЕМЯ НАГРУЗКИ менее 0,1 с принимают за 0,1 с. По поводу типовых испытаний см. приложение В.

9.1.4 Формулировка соответствияЕсли необходимо сформулировать соответствие настоящему стандарту, то ОДНОКРАТНУЮ ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ обозначают следующим образом:ОДНОКРАТНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА ГОСТ IEC 60613.

9.2 СЕРИЙНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА

9.2.1 Определение МР-36-38Максимально допустимая НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, выражаемая зависимостью между ВХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ АНОДА и ВРЕМЕНЕМ НАГРУЗКИ для полной определенной серии индивидуальных НАГРУЗОК РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ и при определенных ПАРАМЕТРАХ НАГРУЗКИ.

9.2.2 Представление данныхЕсли задают серийную ПАСПОРТНУЮ НАГРУЗКУ, то ее представляют для специальных приложений с подходящими значениями ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ, например:- начальное КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ;- ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА для индивидуальной НАГРУЗКИ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ;- ВРЕМЯ НАГРУЗКИ для индивидуальной НАГРУЗКИ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ;- полное число НАГРУЗОК или продолжительность серии НАГРУЗОК;- число индивидуальных НАГРУЗОК РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ в секунду.

9.2.3 ПроверкаЕсли требуется проверка СЕРИЙНОЙ ПАСПОРТНОЙ НАГРУЗКИ, то можно провести следующее испытание:- приложить максимально допустимую НАГРУЗКУ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ для серии из четырех НАГРУЗОК в секунду со ВРЕМЕНЕМ НАГРУЗКИ 0,05 с на одну НАГРУЗКУ;- повторить серию три раза, причем каждую серию начиная при нормированном начальном КОЛИЧЕСТВЕ ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ.Рентгеновская трубка должна выдерживать испытание без существенного повреждения.

9.3 ПАДАЮЩАЯ ВХОДНАЯ ПАСПОРТНАЯ МОЩНОСТЬ

9.3.1 Определение МР-36-39Максимально допустимая НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, выражаемая Функцией ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ для единичных нагрузок, во время которых ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА падает ступенчато или непрерывно.

9.3.2 Представление данныхЕсли задают ПАДАЮЩУЮ ВХОДНУЮ ПАСПОРТНУЮ МОЩНОСТЬ, то ее представляют в виде кривых или таблицы числовых значений, на которых или в которой показана НАГРУЗКА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ в зависимости от ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ для нормированных значений ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА, НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ФОКУСНОГО ПЯТНА, СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АНОДА, АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ПРОЦЕНТНОЙ ПУЛЬСАЦИИ и других соответствующих параметров.Таблица 1 — Характеристики РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ и единицы физических величин

Характеристика

Единица физической величины

Пункт настоящего стандарта

Наименование

Обозначение

АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (пиковое значение)

киловольт

кВ

4.1.2

НОМИНАЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

киловольт

кВ

4.2.2

ПРЕДЕЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

киловольт

кВ

4.3.1

АНОДНЫЙ ТОК

миллиампер

мА

4.4.2

ВРЕМЯ НАГРУЗКИ

секунда

с

5.4.2

ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА

ватт

Вт, кВт

6.1.2

НОМИНАЛЬНАЯ ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА

ватт

Вт, кВт

6.2.2

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА

ватт

Вт, кВт

6.3.2

ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

ватт

Вт, кВт

6.4.2

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ

джоуль

Дж, кДт

7.1.2

МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ

джоуль

Дж, кДт

7.2.2

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧАТЕЛЕ

джоуль

Дж, кДт

8.1.2

МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧАТЕЛЕ

джоуль

Дж, кДт

8.2.2

МАКСИМАЛЬНАЯ НЕПРЕРЫВНАЯ ТЕПЛООТДАЧА

ватт

Вт

8.5.2

Виды современных рентген-аппаратов

Для исследования разных участков нужны разные типы рентгеновских аппаратов. Их очень много. Вот самые распространённые.

  • Ангиограф – прибор, с которым проводится исследование сосудов.
  • Флюорограф – аппарат, предназначенный для рентгена лёгких человека. Обычно даёт данные в двух проекциях. Изображение проецируется на плёнку в уменьшенном масштабе.
  • Рентгеновский маммограф. Из названия можно понять, что устройство помогает получить данные о состоянии молочных желез. Исследование, которое проводит врач, называется маммография.
  • Палатный передвижной, в отличие от стационарного рентгенодиагностического аппарата, мобилен. С этим многофункциональным устройством работают в стационарах. Имеет относительно компактные размеры. Достоинство такого прибора – транспортабельность. Существуют передвижные и переносные установки.
  • Дентальный рентген-аппарат. Прибор используется в стоматологии для просвета челюстей. Он позволяет выявлять повреждения и заболевания зубов и их непосредственное расположение в полости рта.
  • Операционный рентгеновский аппарат. Устройство используется во время хирургических манипуляций, позволяет вовремя обнаруживать внутриполостные кровотечения и контролировать ход операции. Такие приборы дают высокую точность результатов и имеют большие габариты.
  • Цифровой рентген. Это наиболее сложный тип рентгеновского аппарата. Все данные фиксируются не на плёнке, а на электронной матрице. Они попадают непосредственно на дисплей рабочей станции в режиме реального времени.

Эффективность

Эффективность рентгеновской трубки определяется как количество облучения в миллирентгенах, доставленного в точку в центре полезного пучка на расстоянии 1 м от фокусного пятна на каждый 1 мАс электронов, проходящих через прибор. Ее значение выражает способность прибора преобразовывать энергию заряженных частиц в рентгеновское излучение. Позволяет определить экспозицию пациента и снимка. Как и КПД, эффективность устройства зависит от ряда факторов, в том числе KV, формы волны напряжения, материала анода и степени повреждения его поверхности, фильтра и времени использования прибора.

Промышленное рентгеновское излучение: источники, свойства, применение

Медицина – не единственная область, в которой нашла применение данная часть электромагнитного спектра. Значительной составной частью техногенной радиационной обстановки являются используемые в промышленности радиоизотопы и источники рентгеновского излучения. Примеры такого применения:

  • промышленная радиография;
  • измерение радиации;
  • детекторы дыма;
  • самосветящиеся материалы;
  • рентгеновская кристаллография;
  • сканеры для досмотра багажа и ручной клади;
  • рентгеновские лазеры;
  • синхротроны;
  • циклотроны.

Поскольку большинство из этих применений влечет за собой использование инкапсулированных изотопов, радиационное облучение происходит во время транспортировки, передачи, технического обслуживания и утилизации.

Является ли рентгеновская трубка источником ионизирующего излучения в промышленности? Да, ее используют в системах неразрушающего контроля аэропортов, в исследованиях кристаллов, материалов и структур, промышленного контроля. За последние десятилетия дозы радиационного облучения в науке и промышленности достигли половины значения этого показателя в медицине; следовательно, вклад существенный.

Инкапсулированные источники рентгеновского излучения сами по себе оказывают незначительное воздействие. Но их транспортировка и утилизация вызывают тревогу, когда их теряют или по ошибке выбрасывают на свалку. Такие источники рентгеновского излучения, как правило, поставляются и устанавливаются в виде дважды герметизированных дисков или цилиндров. Капсулы делают из нержавеющей стали и требуют периодической проверки на утечку. Их утилизация может представлять проблему. Короткоживущие источники могут сберегаться и разлагаться, но даже в этом случае они должны быть должным образом учтены, а остаточный активный материал должен быть утилизирован в лицензированном учреждении. В противном случае капсулы должны направляться в специализированные учреждения. Их мощность определяет материал и размер активной части источника рентгеновского излучения.

4.2 НОМИНАЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Наибольшее допустимое АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ для определенных рабочих условий.

4.2.2 Единицы физической величины

НОМИНАЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ задают его амплитудным значением и выражают в киловольтах (кВ).

4.2.3 Представление данных

Значения указывают для предельно допустимого АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ между АНОДОМ и КАТОДОМ. Значения можно задавать для наибольшей допустимой разности потенциалов между АНОДОМ и землей и между КАТОДОМ и землей.

Если не установлено иначе, то вышеуказанные значения справедливы для всех нормированных рабочих режимов.

Примечания

  • 1 Для различных рабочих режимов РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, например для непрерывного, повторно-кратковременного, кратковременного режимов, могут быть использованы различные значения вышеуказанного НОМИНАЛЬНОГО АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ.

  • 2 В некоторых случаях значения НОМИНАЛЬНОГО АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ во время режима с нагрузкой (которое характеризует ЭНЕРГИЮ ИЗЛУЧЕНИЯ, испускаемого РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ) и во время режима работы без нагрузки могут рахаичаться.

7 Тепловые характеристики АНОДА

7.1 КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ

7.1.1 Определение МР-36-26Мгновенное значение КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, аккумулированного во время НАГРУЗОК или сохранившегося после них.

7.1.2 Единицы физической величиныКОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ выражают в джоулях (Дж).

7.2 МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ

7.2.1 Определение МР-36-27Максимально допустимое КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ.

7.2.2 Единицы физической величиныМАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ выражают в джоулях (Дж).

7.2.3 Представление данныхЗадают комбинации нормированных значений ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ, для которых КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ равно МАКСИМАЛЬНОМУ КОЛИЧЕСТВУ ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ.

7.3 КРИВАЯ НАГРЕВА АНОДА

7.3.1 Определение МР-36-28Кривая, характеризующая КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ как функцию ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ при определенной ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА.КРИВЫЕ НАГРЕВА АНОДА рекомендуется начинать от значения КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ, соответствующего значениям температуры от 20 до 25 °С.

7.3.2 Представление данныхКРИВЫЕ НАГРЕВА АНОДА представляют собой кривые, построенные для различных значений КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ в качестве ординат и ВРЕМЕНИ НАГРУЗКИ в качестве абсцисс для различных значений постоянной ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА.

7.4 КРИВАЯ ОХЛАЖДЕНИЯ АНОДА

7.4.1 Определение МР-36-29Кривая, характеризующая КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ как функцию времени при нулевой ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА и начинающаяся после снятия НАГРУЗКИ, когда КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ равно МАКСИМАЛЬНОМУ КОЛИЧЕСТВУ ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ.

7.4.2 Представление данныхКРИВАЯ ОХЛАЖДЕНИЯ АНОДА представляет собой кривую, построенную для различных значений КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ в качестве ординат и времени в качестве абсцисс.

7.5 Проверка

Тепловые характеристики АНОДА могут быть проверены при работе РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ в предназначенном для нее кожухе с использованием ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ, заданных в ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ:

а) подают питание на РЕНТГЕНОВСКУЮ ТРУБКУ в соответствии с ПАРАМЕТРАМИ НАГРУЗКИ так, чтобы КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ достигло МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ за время ;

б) прекращают подачу питания в момент времени ;

в) по КРИВОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ АНОДА определяют разность между КОЛИЧЕСТВАМИ ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ () для интервала времени (), где — значение КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ в момент времени ; для проверки МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ значение , не должно быть менее 90% МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ (рисунок 1); для проверки КРИВОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ АНОДА значение не должно превышать 25% МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ (рисунок 2);

г) подают питание на РЕНТГЕНОВСКУЮ ТРУБКУ на промежуток времени () в соответствии с ПАРАМЕТРАМИ НАГРУЗКИ и с такой РАЗНОСТЬЮ КОЛИЧЕСТВ ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ (), что КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ достигает МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ в момент времени ;

д) повторяют операции из перечислений б) — г) десять раз.После проведения операций по перечислениям а) — д) РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА не должна иметь значительных повреждений. Испытание РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ в соответствии с 7.5, перечисления а) — д) может привести к снижению ожидаемого срока службы РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ.

Физика


Спектр рентгеновского излучения, испускаемого рентгеновской трубкой с родиевой мишенью, работающей при 60 кВ . Плавная непрерывная кривая обусловлена тормозным излучением , а пики — характерными линиями K для атомов родия.

Как и в любой вакуумной лампе , здесь есть катод , который испускает электроны в вакуум, и анод для сбора электронов, таким образом создавая поток электрического тока, известный как луч , через трубку. Источник высокого напряжения , например от 30 до 150 киловольт (кВ), называемый напряжением трубки , подключается между катодом и анодом для ускорения электронов. Рентгеновский спектр зависит от материала анода и ускоряющего напряжения.

Электроны катода сталкиваются с материалом анода, обычно вольфрамом , молибденом или медью , и ускоряют другие электроны, ионы и ядра в материале анода. Около 1% генерируемой энергии испускается / излучается, обычно перпендикулярно траектории электронного луча, в виде рентгеновских лучей. Остальная энергия выделяется в виде тепла. Со временем вольфрам будет осаждаться из мишени на внутренней поверхности трубки, включая поверхность стекла. Это приведет к медленному затемнению трубки и, как полагали, ухудшит качество рентгеновского луча. Испаренный вольфрам конденсируется на внутренней стороне оболочки над «окном» и, таким образом, действует как дополнительный фильтр и снижает способность трубок излучать тепло. В конце концов, отложения вольфрама могут стать достаточно проводящими, чтобы при достаточно высоких напряжениях возникла дуга. Дуга будет перескакивать с катода на вольфрамовый осадок, а затем на анод. Это искрение вызывает эффект, называемый « трещинами » на внутреннем стекле рентгеновского окна. Со временем трубка становится нестабильной даже при более низких напряжениях, и ее необходимо заменить. На этом этапе узел трубки (также называемый «головкой трубки») удаляется из рентгеновской системы и заменяется новым узлом трубки. Старая трубка в сборе отправляется компании, которая загружает в нее новую рентгеновскую трубку.

Эффект генерации рентгеновских фотонов обычно называют эффектом тормозного излучения , сокращение от немецкого bremsen означает тормозить, а Strahlung означает излучение .

Диапазон энергии фотонов, излучаемых системой, можно регулировать, изменяя приложенное напряжение и устанавливая алюминиевые фильтры различной толщины. На пути рентгеновского луча устанавливаются алюминиевые фильтры для удаления «мягкого» (непроникающего) излучения. Количество испускаемых рентгеновских фотонов или доза регулируется путем управления током и временем воздействия.

Высвобожденное тепло

Тепло выделяется в фокусном пятне анода. Поскольку небольшая часть (менее или равная 1%) энергии электронов преобразуется в рентгеновские лучи, ее можно не учитывать при расчетах тепла. Количество выделяемого тепла (в Джоулях) в фокусном пятне определяется как:

Eчасеатзнак равношVпят{\ displaystyle E _ {\ mathrm {heat}} = w \ mathrm {V_ {p}} \ mathrm {I} \ mathrm {t}}
ш{\ displaystyle w}являясь фактором формы волны
Vп{\ displaystyle \ mathrm {V_ {p}}}= пиковое напряжение переменного тока (в вольтах)
я{\ displaystyle \ mathrm {I}} = ток трубки (в милли амперах)
т{\ Displaystyle \ mathrm {т}} = время воздействия (в секундах)

Тепловая единица (HU) использовалась в прошлом как альтернатива Джоуля. Это удобный блок, когда к рентгеновской трубке подключен однофазный источник питания. С двухполупериодного выпрямления с синусоидальной волны , = , таким образом , блок тепла:
ш{\ displaystyle w}12≈0,707{\ displaystyle {\ frac {1} {\ sqrt {2}}} \ приблизительно 0,707}

1 HU = 0,707 Дж
1,4 HU = 1 Дж
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации