ActionTeaser.ru - тизерная реклама

**Рентгеновская трубка

Рентгеновский излучатель ,или трубка представляет собой электровакуумный  прибор ,преобразующий  электрическую энергию  в энергию  рентгеновского  излучения  Любая  рентгеновская  трубка  состоит  из стеклянного  баллона  с высокой степенью  разрежения (до 10 в минус 7 степени мм рт ст ),в котором  расположены 2 электрода  Стекло оболочки  должно  удовлетворять определенным  требованиям :быть  прочным ,не иметь  микропор ,хорошо плавиться ,быть стойким  к высокой  температуре ,пропускать  рентгеновское  излучение   Оболочка  делается из стекла  ,содержащего  боросиликат ,поглощающий  мягкое рентгеновское  излучение  Коэффициент  поглощения  стекла примерной  такой же ,как и у  алюминия ;измеряется  в Аl-эквиваленте  и составляет  около 1 мм Аl

Катод рентгеновского  излучателя  представляет собой  вольфрамовую  спираль  линейной  формы, накаливающуюся  током низкого  напряжения  (6-14 В,2-8 А) По числу  нитей  катода  все трубки  делятся  на фокусные  и двухфокусные  Двухфокусные  имеют  две вольфрамовые  спирали  ,расположенные  одна за другой  или рядом  Вольфрамовые  спирали  помещаются  в фокусирующее  устройство  чашеобразной ,корытообразной  или щелевидной  формы  Дело в том ,что имеющие  отрицательный  заряд  электроны ,испускаемые  катодом  по пути к аноду ,будучи  одноименно  заряженными  ,отталкиваются  друг от друга ,что приводит  к веерообразной  или конусообразной  расфокусировке  пучка  электронов  Имеющее  отрицательный  потенциал  фокусирующее  устройство  препятствует  расхождению  электронного  пучка

Один  из основных показателей  качества  рентгеновского изображения -резкость  Она в свою очередь  во многом определяется  степенью  так называемой  геометрической  нерезкости

Абсолютно  резкое  изображение  может быть  получено только в том случае ,если пучок лучей  (рентгеновских) исходит  из точечного  источника  света  Если источник света имеет какие-то  размеры (а он, естественно,  всегда их  имеет),то неизбежно  образуются  полутени  ,размывающие  контур  изображения  Причем  нерезкость  тем больше,чем больше размеры  источника света  Что в рентгеновской   трубке является  источником  рентгеновского света? Очевидно  , то место на аноде ,куда попадает  электронный пучок  Площадь его равна площади  сечения  электронного  пучка  в месте  соударения его с анодом  Следовательно  ,чем острее  сфокусирован электронный луч  ,тем выше  качество  изображения (рис) Можно его сфокусировать ?Да  Но тогда  возникает  опасность  тепловой  перегрузки  трубки  ,поскольку  электронный луч,несущий  огромную тепловую  энергию  на небольшую площадь ,может вывести  трубку  из строя ,расплавив  анод Значит  острофокусную  трубку ,позволяющую  рассчитывать на высокое  качество  изображения ,можно  создать  только решив задачу  эффективного  охлаждения  трубки (анода)

Второе обстоятельство —динамическая  нерезкость  ,то есть  нерезкость ,обусловленная  движением (произвольным и непроизвольным )объекта  во время  исследования (съемки ) Ясно ,что для  уменьшения  этой нерезкости  нужно по возможности  укоротить  время съемки  Но ведь это означает ,что  и рентгеновская трубка  должна «выдавать»  достаточную  для получения  изображения  энергию  в короткий  промежуток  времени  А это значит ,что в единицу  времени  трубка  должна генерировать  большей лучей ,следовательно,  большее  количество  электронов  должно  устремляться  от катода к аноду ,бомбардируя  его,  а значит ,и нагревая ,то есть ,чем мощнее трубка ,тем эффективнее  она должна охлаждаться


Электроны ,испускаемые катодом ,движутся  к аноду  со скоростью ,пропорциональной  напряжению ,подведенному к трубке  Около 99% всей энергии  превращается  в тепло  и всего лишь 0,5% в рентгеновское излучение  Анод  может быть выполнен  в виде  массивного  медного стержня  Поверхность анода(зеркало) скошена  под углом 5-20 град  (чаще 19 град) Температура на аноде  может достигнуть  2000 град  Поэтому на рабочей  поверхности  зеркала  анода  монтируется  пластина  из тугоплавкого  металла  Желательно ,чтобы это вещество было  с большим  порядковым  номером  ,поскольку  КПД рентгеновской трубки  пропорционален  порядковому  номеру вещества  анода

Чаще  всего это вольфрам (74),реже тантал (73),иридий (76),платина (78)Температура  плавления  вольфрама 3372 град Место  генерирования  рентгеновского  излучения  на зеркале анода  называют  фокусом  Часть анода  ,на которую  попадает  пучок  электронов ,называется  действительным ,или электрическим  фокусом(рис)

Проекция  электрического фокуса  на направление  излучения  называтся  оптическим ,или эффективным  фокусом Его размеры  зависят  от угла  наклона  зеркала  анода  Оптические качества  трубки (геометрическая  нерезкость ) тем лучше ,чем меньше  величина  оптического  фокуса  Но при  неподвижном аноде трудно  достичь  большой  мощности  без риска  вывести трубку из строя  Стремление  увеличить  мощность  рентгеновской трубки ,сохранив  или даже  уменьшив  величину  оптического фокуса ,привело  к созданию  трубок  с вращающимся анодом (рис)

Анод  трубки  представляет  собой диск  диаметром  до 80-100мм ,изготовленный  из вольфрама  или сплава вольфрама с рением  толщиной  4-5 мм Катод  смещен  таким образом ,что электронный  луч ударяет  в скошенный  край  анодного диска ,который  вращается  со скоростью  3000-9000  об\мин Ротор  двигателя  ,вращающего  анод ,укреплен  на подшипниках в колбе  трубки   Статор  располагается  вне колбы  в кожухе  трубки  В таких трубках анод при вращении  подставляет электронному  пучку  кольцевидную  поверхность  большой площади  То есть  электрический  фокус  сохраняет  большую площадь  при сохранении  малых размеров  оптического  фокуса Трубки  с неподвижным  анодом  бывают  и одно-,и двухфокусными  Размеры фокуса -от 2х2 мм до 0,3х0,3мм Мощность  такой трубки  -от 2 до 10 кВт  Мощность трубки -это такая  максимально  допустимая  мощность ,на режиме  которой  фокус  не выходит  из строя  Она выражается в киловаттах ,получаемых  умножением  киловольт  на миллиамперы

Трубки  с вращающимся  анодом  также могут быть  однофокусными  двухфокусными  При тех же  размерах  фокусов мощность  их в несколько раз  выше  и достигает 50 кВт и  даже  100 кВт за  0,1 с В последние  годы  сконструированы трубки с управляющей  сеткой ,что позволяет  включать  и выключать  трубку ,не останавливая  анода ,-на сетку ,расположенную  вблизи  катода ,подается  отрицательный  потенциал-трубка  запирается (выключается) Рентгеновская  трубка заключена  в защитный  кожух ,который  изготовлен  из стали  и  выложен  изнутри  свинцом  Кожух  имеет  выходное окно  для рабочего  пучка ,которое  закрыто  пластмассой  По концам  кожуха  расположены  цилиндрические  гнезда  для наконечников  высоковольтных  кабелей  Пространство  между стенками  кожуха  и трубкой  заполняется  минеральным  маслом ,которое служит  для охлаждения  и электрической  изоляции  Сам кожух  иногда  дополнительно охлаждается  воздушным  вентилятором  Рентгенотерапевтические  и некоторые другие  трубки  могут иметь  воздушное  или водяное  охлаждение

О работе  рентгеновской  трубки  судят  по ее  основным  параметрам :величине тока  накала  и напряжению  накала ,величине  анодного тока  и высокого  напряжения ,тепловому жиму   Связи  между этими  параметрами  называются  характеристиками (рис)



Эмиссионная (накальная)характеристика  устанавливает зависимость  между током  накала  (или температурой  накала) и анодным  током ,когда к трубке  приложено  такое напряжение ,при котором  все электроны  переносятся  с катода на анод  Она показывает  ,что испускание  электронов  катодом  начинается  только при температуре  около 2000  ,что соответствует  току накала  около 3 А  Эмиссия  ,а значит  и анодный ток  медленно  нарастает  по мере  нагревания  нити  накала А начиная  с 4 А  ,отмечается  чрезвычайно  резкое  возрастание  анодного  тока  до максимальных  его величин  Поэтому регулировку  накала  трубки следует  производить  осторожно плавно

Анодная (вольт-амперная) характеристика  показывает зависимость  анодного  тока  трубки  от величины  приложенного  к ней  высокого  напряжения  при неизменном  накале  При определенном  для данного  тока  накала  напряжении  все электроны  переносятся  от катода  к аноду ,и величина  анодного тока  становится  постоянной  ,не зависящей  от изменений  высокого  напряжения  Такое состояние  называется  режимом насыщения Каждой  температуре  (току накала) соответствует свой  режим  насыщения (ток и напряжение  насыщения )Трубка  должна  работать  в режиме  насыщения

Электрическая (мощностная) характеристика  устанавливает зависимость  между  мощностью  трубки  и  длительностью нагрузки  Мощность  рентгеновской  трубки  зависит  от ее способности  отдавать  образующуюся  теплоту  без того ,чтобы ее части  нагревались  выше допустимого  То есть ,чем совершеннее   охлаждение ,тем мощнее  трубка  Мощность тем больше,чем меньше длительность  нагрузки

Мощность Р равна  произведению  максимального  напряжения (в киловольтах) на величину  анодного тока  (в милиамперах ) и выражается  в киловаттах  Мощность зависит также от формы  кривой  напряжения  ,питающего  трубку Поэтому  в формулу  вводится  коэффициент  К, равный  для  безвентильных ,одновентильных  и четырехвентильных  аппаратов  0,71 ,а для  6 и 12  вентильных  -1  За номинальную мощность рентгеновской трубки  принимают  мощность ,которую трубка  выдерживает  за 1 с За рубежом  номинальная мощность  оценивается  за 0,1 или 0,5 с

Рентгеновские трубки  подразделяются :

по назначению :диагностические  и терапевтические ;

по мощности  :от 0,2 до 100 кВт;

по числу фокусов -одно-и двухфокусные ;

по конструкции  анода (неподвижный ,вращающийся ,открытый ,закрытый ,выносной );

по способу  охлаждения (водяное ,масляное ,калориферное ,комбинированное )

В наименовании  отечественных трубок  первая цифра  означает  номинальную  мощность  в киловаттах  за 1 с  У двухфокусных  трубок  2 цифры  обозначают  паспортную  мощность  обоих  фокусов  Буква ,следующая  за цифрами ,указывает род защиты (например Б-безопасный кожух)Следующие буквы  Д или Т-назначение  (диагностическое  или терапевтическое )Следующая буква -род охлаждения (М-масляное ,В-водяное ,К-калориферное ) Стоящее  рядом число-порядковый  номер  заводской  модели  Последнее число-предельно  допустимое  напряжение  в киловольтах

Все новые  трубки  перед эксплуатацией  подлежат  испытанию ,которое  включает:

1 Внешний  осмотр:целость  стеклянного  баллона ,положение  катода  и анода  ,состояние  нитей  накала

2 Выдержка  перед  распаковкой  в теплом  помещении в течение  8-12 ч (особенно  в зимнее время)

3 Удаление  грязи  и пыли  с последующей  обработкой  спиртом

4 Сушка  трубки  на батарее  или в сушильном  шкафу  в течение  30-60 мин

5Электрические  испытания  преследуют  цель  уточнить состояние  вакуума  трубки  и нитей  накала  катода  Нить накала  для этого включается  в простейшую  электрическую цепь,состоящую  из батарейки  и  лампочки ,или трубка  непосредственно  подключается  к накальным  выводам  аппарата

Более сложный  и ответственный момент -проверка  трубки  на вакуум -либо на специальном  испытательном  стенде ,либо на рабочем  месте (но тогда  обязательно  надо разомкнуть  цепь  накала  катода )при напряжении 40-50кВ

Показатель  хорошего состояния  вакуума-отсутствие свечения  и искрообразования  ,а также  устойчивое  положение стрелки  миллиамперметра  на нуле  Нарушение  вакуума  может быть  исправимым  и неисправимым  Небольшое  количество воздуха  может оказаться  в трубке ,когда он при изготовлении ,поглощенный  стеклом  и металлическими  частями  трубки ,высвобождается  Тогда  при включении  высокого  напряжения  в трубке  наблюдается  кратковременное  зеленовато-голубоватое  свечение ,подергивание  стрелки  миллиамперметра,проскакивание  отдельных искр  В этих случаях  можно попытаться  восстановить  вакуум  (чтобы воздух  опять  поглотился  стеклом  и металлическими  частями  трубки) Для  этого осуществляется  серия  кратковременных  включений  высокого напряжения  В дальнейшем  такая трубка  тщательно  тренируется

Признаками  неисправимого  нарушения  вакуума  являются интенсивное  красновато-фиолетовое  свечение  в трубке ,зашкаливание  стрелки  миллиамперметра  ,возникновение  коронного  разряда  или вольтовой  дуги Такая трубка  подлежит списанию

Тренировка  новой трубки  и трубки  с исправимым  вакуумом  осуществляется  в режиме  просвечивания  при включенной цепи  накала  на рабочем месте  Зашторивают диафрагму трубку  закрывают  просвинцованной  резиной  или фартуком Начинают  тренировку  с напряжения  40 кВ  ,устанавливают анодный  ток 1 мА  Длительность  включения  составляет  10 мин  Затем ,если нет  потрескивания  ,подергивания  стрелки ,делается  перерыв  5 мин  и напряжение  поднимают на одну ступень  и так далее  до его  максимального  значения Если возникают  искрообразование  и подергивание  стрелки,то напряжение  снижают  на одну ступень  и тренировку  продолжают  на этом  режиме  На это  уходит  целый день  На следующий  день  проводят  только  просвечивание  и лишь  на 3-й день  допускается  производить  снимки

В процессе  эксплуатации  под действием  большой  термической  нагрузки  в вольфрамовом  зеркале  возникают  трещины ,участки  оплавления ,шероховатости  Вольфрамовая нить катода  постепенно  испаряется  и через  некоторое время  сгорает  Старение трубки  существенно  замедляется  ,если при съемке  нагрузка  не превышает  60-80% предельно допустимой Необходимо  соблюдать  и интервалы  между  включениями трубки ,особенно  в начале  работы ,когда она  нагревается быстрее ,а охлаждается  медленнее

Современные  диагностические  аппараты  имеют  весьма сложные  системы  защиты  трубок  от перегрузок  ,которые обеспечивают  сохранение  нужного  режима  их работы  ,предохраняют  от перегрузок  и удлиняют  сроки эксплуатации

4 1 2 3

Other Posts

Комментарии

No Комментарии

Leave a reply

Тизерная сеть GlobalTeaser