Ouvrir les "rayons", les rayons X avec des expériences minutieuses ont découvert les conditions de leur éducation. Il a constaté que ces rayons surviennent à la place du tube, où des électrons volants qui composent la poutre cathodique, sont retardés, frappant la paroi du tube. Sur la base de cette circonstance, les rayons X construisent et ont construit un tube spécial, pratique pour obtenir des rayons X. Dans leurs caractéristiques essentielles, la structure du tube à rayons X est préservée à notre époque.
En figue. 302 représente un tube à rayons X moderne. La cathode est utilisée par le fil de tungstène épais émettant un flux d'électrons intense (voir G. II, § 100), qui sont accélérés par la tension électrique appliquée. La cathode est équipée d'un capuchon de Tantalum, de concentration d'électrons, car les électrons volent perpendiculairement à la surface de la cathode. La cible est une assiette de tungstène, de platine ou d'un autre métal lourd, pressé dans l'anode (miroir d'anode), constitué de cuivre rouge pour enlèvement de chaleur. Ayant embarrassé de la surface de la cible, les électrons sont retardés et donnent des rayons X. La tension entre la cathode et l'anode atteint plusieurs dizaines de milliers de volts. Pour que les électrons atteignent librement la cible, le tube à rayons X est pompé jusqu'à un aspirateur élevé. L'anode est généralement refroidie avec de l'eau.
Figure. 302. Tube à rayons X moderne; Le circuit de chaleur de la cathode n'est pas montré
Agir pour les gaz, les rayons X sont capables de causer leur ionisation (voir T. II, § 92). Ainsi, en plaçant l'électroscope chargé près du tube à rayons X, nous constaterons qu'il est rapidement déchargé si le tube est activé (Fig. 303). La raison de la perte de charge par l'électroscope est que l'environnement de l'air est ionisé par l'effet de la radiographie et devient un conducteur. L'effet ionisé des rayons X est également utilisé pour les détecter et s'inscrire.
Figure. 303. Effet ionisable des rayons X: 1 - tube à rayons X, 2 - électroscope. L'expérience peut être gérée à la fois avec un électroscope positif et négativement chargé. Sous l'action des rayons X dans l'air, les ions sont créés par les deux signes
Le dispositif de tube à rayons X est un dispositif électrovaysum, qui a nécessairement une source d'irradiation (cathode) et le but du freinage (anode). En outre, dans l'appareil est un générateur - un dispositif situé dans un léger transformateur, qui contribue à la fourniture d'une tension forte dans la cathode dans un conducteur moins haute tension.
Les rayons apparaissent en raison du fait que la spirale de la cathode augmente avec une tension forte et jette le flux d'électrons qui retardés sur le plan de l'anode fabriqué à partir de tungstène. L'anode favorise la conversion de l'énergie en thermique, à la suite de laquelle l'anode est chauffée à une température supérieure à 2000 ° C. C'est la raison de la réduction de la puissance, augmentant ainsi la durée de l'exposition.
L'appareil est placé dans un boîtier de plomb spécial. Le tablier est rempli d'huile spéciale. La couverture du couvercle comprend des conducteurs haute tension et la fenêtre de sortie à travers laquelle le rayonnement cultivé est éliminé. Le dispositif électrovacuum moderne est conçu de manière à ce que la personne obtient une partie minimale des rayons.
La structure du dispositif électrovacuum
Le diagramme du tube à rayons X ressemble à ceci:
- fiole standard;
- le cou de l'anode;
- disque d'anode en mouvement;
- aNODE DE LA PALE DE FOCUS;
- hélice à incandescence de Catode;
- système de mise au point de la cathode.
Aujourd'hui, les appareils électrovachasués sont équipés de deux focouples de grande taille, les électrons sont distribués sur elles. Pour ce faire, le dispositif de collimation est intégré à la fenêtre, qui doit être en mouvement constant de sorte que le tube à rayons X soit endommagé. À ces fins, le système de déplacement du moteur est situé ci-dessous.
Quelques certificats sur le RT
Un dispositif électrovacuum 0.2bdm7-50 est utilisé dans un dispositif de rayons X dentaire, 5D 2P 1,6 BDM 13-90 est utilisé pour fonctionner avec un point de mise à la terre. Le fonctionnement de l'appareil doit être à une tension maximale de 110 kW et le monobloc doit être obligatoire à remplir d'huile spéciale. RT 1BTV4-100 est utilisé pour travailler près de la mise au point. L'appareil 1.7BDM18-100 est utilisé pour fonctionner RT dans un appareil mobile. 2-20S14-15 et 2-20 D14-150 s'appliquent à des fins de diagnostic. Pour l'opération de tube à rayons X 2.5-30BD29-150, il existe un périphérique "Sissan". 4BPM8-250 est utilisé en médecine pour la recherche et le diagnostic.
Principe de fonctionnement de l'appareil
RT est un périphérique qui fonctionne comme une diode, mais est capable de réaliser ses tâches en mode de charge spatiale.
Le principe de fonctionnement est assez simple: l'émission est faite à la suite d'une tension élevée. En conséquence, c'est précisément que le RT devrait être situé dans une présentation de plomb. Merci à ce dernier, cela ne se produit pas. En conséquence, un flux de rayonnement exceptionnellement maltré est affiché. Ensuite, les rayons non dangereux sont limités à l'aide d'un collimateur en mouvement stationnaire. Bien qu'il ne soit pas un détail du tablier, mais il est impossible de faire des rayons X sans elle, car il y aura une fuite de rayonnement nocif.
De plus, le tablier contribue à la protection contre les tensions élevées, créées entre l'anode et la cathode. La charge traverse un câble proviennent de la cabine de transformateur d'amélioration avec le générateur. Les rayons de rayons X sont formés d'énormes coûts d'énergie, principalement adressés à des éléments chauffants situés à l'intérieur du tube à rayons X. Les plus petites actions d'une deuxième énergie se concentrent sur la mise au point, il est ensuite placé tout au long de l'endroit focal.
Il faut plus de temps pour transférer de l'énergie à l'huile non conductrice, située dans le tablier de RT. Dans le même temps, l'énergie que le rayonnement chaud se déplace au tablier, en métal. Et enfin, la libération d'énergie est libérée des murs comme une convention ou une ventilation. Au cours de ce échange thermique, le tube à rayons X est chauffé à une certaine température limite - extrême, qui ne devrait pas être hors du cadre des indicateurs nécessaires. Sinon, le tube à rayons X sera détruit. Le mode de température de la mise au point et de ses taches est soumis à un contrôle à l'aide d'un certain mode de temps défini et de la tension fournie du générateur sous le facteur de remplissage minimum et limité. Ce dernier est calculé à l'aide de la table de charge de travail développée.
Le régime de température d'anode est déterminé par la bonne exposition. Ceci est fait afin de se conformer à l'heure du ratio de différence d'énergie.
Le temps de refroidissement est contrôlé par les instruments avec un logiciel natif à l'aide d'un schéma spécial de simulation de chaleur bouchée. S'il n'y a pas de cette fonction de ce type, le contrôle est effectué à l'aide d'un calendrier prévu qui s'est élevé au personnel de travail, en fonction de la modification des ondes de chauffage et de refroidissement et de refroidir l'anode. La température du tablier est également contrôlée par l'alternance de chauffage et de refroidissement. Dans ce cas, il doit être effectué avec des intervalles à long terme: la moitié du jour de refroidissement et du chauffage. La température dans le boîtier avec 3 dispositifs est ajustée:
- commutateur de température externe;
- interrupteur de température interne;
- micro-interrupteur.
Filtres de matériau à jet d'encre des rayons utiles. Le RT les sert:
- verre;
- beurre;
- plastique.
Mais une telle filtration, bien sûr, n'est pas suffisante pour limiter la faible énergie des rayons molles. Ce dernier endommagent le corps humain et l'image ne passe pas. Pour cette raison, des filtres supplémentaires sur des rayons inoffensives sont situés sur l'instrument. L'estimation de l'avantage et du mal à l'irradiation des rayons X est complexe. Les travaux sur les équipements de rayons X ne doivent être effectués que par un spécialiste qualifié formé. Ces appareils ne sont pas destinés à fonctionner manuellement ou à remplacer le contrôle automatique de l'indicateur de temps de refroidissement. Cependant, sans eux, il est impossible de parler de la sécurité complète de l'appareil. DANS travail normal Ces appareils ne s'appliquent pas. Il convient de noter que le RT lui-même n'a pas ces appareils pour la création de frontières. mode de température. Sur la base de ce qu'il est nécessaire de contrôler le cycle de l'énergie, qui provient du générateur. Cela aidera à ne pas nuire au patient. L'étalonnage à incandescence à un niveau est effectué avec programmation supplémentaire Systèmes contenant les informations nécessaires.
introduction
Les rayons des rayons X ont été trouvés par hasard en 1895 par le célèbre physicien allemand Wilhelm X-Ray. Il a étudié les rayons de cathode dans un tube à décharge à gaz à basse pression à haute tension entre ses électrodes. Malgré le fait que le tube était dans une boîte noire, la radiographie a noté que l'écran fluorescent était situé à proximité, chaque fois qu'il brillait lorsque le tube a fonctionné.
La radiographie a déterminé que le tube à décharge de gaz est une source d'un nouveau type de rayonnement invisible avec une grande capacité de pénétration. Le scientifique n'a pas pu déterminer si ce rayonnement était un flux de particules ou de vagues, et il a décidé de lui donner le nom des rayons X. En conséquence, ils s'appelaient des rayons X.
Il est maintenant connu que les rayons X sont la forme d'un rayonnement électromagnétique ayant une longueur d'onde plus petite que les ondes électromagnétiques ultraviolets. Le rayonnement radiologique le plus à ondes longues est recouvert de rayons ultraviolets à ondes courtes, à ondes courtes - ondes à ondes longues.
La longueur d'onde à rayons X varie de 70 nm jusqu'à 10 -5 nm. Plus la longueur d'onde de la radiographie est plus courte, plus l'énergie de leurs photons et plus de capacité pénétrante. Rayons X avec une longueur d'onde relativement longue (plus de 10 nm), appelé mou, tendre. Longueur d'onde 1 - 10 nm caractérise difficile Rayons X.
La théorie de l'excitation des rayons de rayons X.
Radiographies - ceci un rayonnement électromagnétiqueCe qui se produit soit lorsque la particule chargée librement en mouvement est inhibée, soit avec des transitions électroniques dans les coquilles internes de l'atome.
Dans l'état normal, l'atome multiciélectrique est un noyau chargé positivement, entouré par le système de coque électronique de l'intérieur avec le nombre quantique principal n \u003d 1, à l'extérieur avec N, correspondant à cet élément (valeur maximum N \u003d 7 correspond à la fin du tableau du système périodique d'éléments). Les coquilles sont indiquées lettres k, l, m, n, o, p, q Conformément à la croissance de N, en partant d'un. Sur chaque coquille, il existe un certain nombre d'électrons conformément au principe de Pauli. Il convient de noter que le concept de "shell" est plus correspondant au concept d'énergie (qui peut être remplacé par le terme "niveau d'énergie") que la coordonnée. Conformément à la mécanique quantique, les électrons de l'atome comme il a été "barbouillé" en volume avec la probabilité maximale de localisation sur la coque.
Dans l'état normal, l'atome ne rayonne pas et n'absorbe pas l'énergie. Le rayonnement associé aux transitions dans les coques internes n'est possible que dans le cas où une ou plusieurs électrons internes seront supprimés. Tout électron appartenant à l'extérieur (en ce qui concerne les postes vacants formés est une coque "trou"), se révèle être excitée. Cela conduit à des transitions avec plus niveaux élevés La position de la vacance avec le rayonnement de la radiographie quantique.
Si K-Electron est renversé, la transition vers la vacance formée avec la menteur ci-dessus L, M, N ... Les niveaux forment la série K-Wave-Wave K-Emmenant la plus courte. On observe un processus similaire lors de la déplacement des valeurs L-L-Niveaux (Série L), des vacanciers M-Niveaux (Série M), etc. (Figure 1)
Figure. 1. Diagramme des niveaux de rayons X et des transitions formant K, L, M, N Série. KGR, LGG, MGR, NG - Borders de la frontière correspondant aux transitions dans un spectre continu. N est le numéro quantique principal.
Le dispositif tube à rayons X.
La source la plus courante de rayons X est un tube à rayons X.
Le tube à rayons X est un dispositif vaccinal à deux électrodes (Fig. 2.1). La cathode chauffée 1 mange des électrons 4. Anode 2, appelé souvent une anticatode, a une surface inclinée afin de diriger le rayonnement rayant à rayons X émergents à un angle de l'axe du tube. L'anode est faite de matériau bien conducteur pour éliminer la chaleur générée lorsque les électrons sont altérées. La surface antiode est faite de matériaux réfractaires ayant un grand nombre de séquences d'un atome dans la table Mendeleev, par exemple du tungstène. Dans certains cas, l'anode est spécifiquement refroidie avec de l'eau ou de l'huile. La différence de potentiel entre la cathode et l'anode (anticatode) atteint plusieurs centaines de kilovolts. Les électrons sont accélérés par un champ électrique dans un tube à rayons X. Comme le tube est un très petit nombre de molécules de gaz, les électrons le long du trajet vers l'anode ne perdent pratiquement pas leur énergie. Ils atteignent une anode avec une très grande vitesse. Une partie de l'énergie qui ne diffuse pas sous la forme de chaleur se transforme dans l'énergie des ondes électromagnétiques (rayons X). Ainsi, les rayons X sont le résultat du bombardement des électrons de la substance d'anode.
Pour les tubes de diagnostic, la source de la source de rayons X est importante, qui peut être obtenue en focalisant des électrons dans un endroit de l'antique. Par conséquent, il est nécessaire de prendre en compte deux tâches opposées: d'une part, les électrons doivent tomber sur un endroit anode, d'autre part, pour éviter toute surchauffe, il est souhaitable de distribuer des électrons par différentes parties de l'anode. Comme l'une des solutions techniques intéressantes est un tube à rayons X avec une anode rotative (Fig. 2.2).
Figure. 2.1 Fig. 2.2.
Par la méthode d'excitation, les rayons X sont divisés en freinage et caractéristiques.
Rayonnement de freinage.
À la suite de l'inhibition des électrons (ou d'une autre particule chargée), le champ électrostatique du noyau atomique et les électrons atomiques de la substance anticatté résulté des rayons X de freinage.
Le mécanisme peut être expliqué comme suit. Avec le mouvement charge électrique Le champ magnétique est connecté, dont l'induction dépend de la vitesse d'électrons. En freinage, l'induction magnétique diminue et une onde électromagnétique apparaît conformément à la théorie Maxwell.
Lorsque des électrons de freinage, seule une partie de l'énergie passe à la création d'un photon de rayonnement à rayons X, l'autre partie est consacrée au chauffage de l'anode. Étant donné que le rapport entre ces pièces est aléatoire, alors lors du freinage d'un grand nombre d'électrons, un spectre continu de rayonnement à rayons X est formé. En figue. 3 montre les dépendances du flux de rayons X de la longueur d'onde λ (spectres) à différentes stress Dans le tube à rayons X: U 1< U 2 < U 3 .
Le flux de rayons de rayons X est calculé par formule (1):
où u et i est la tension et le courant dans le tube à rayons X; Z est le numéro de séquence de l'atome de substance anode; k - coefficient de proportionnalité.
Dans chacun des spectres, le rayonnement de freinage le plus courte sur ondes se produit lorsque l'énergie acquise par l'électron dans le champ d'accélération passe complètement dans l'énergie du photon.
, (2)
Cette formule peut être convertie en une expression plus pratique à des fins pratiques:
, (4)
où - la longueur de la vague dans les angstroms, U est la tension dans la place. La formule (4) correspond à la Fig. 3.
Notez que sur la base de (3), l'une des méthodes les plus précises de définition expérimentale d'une planche constante est développée.
Augmentation de la tension sur le tube à rayons X, modifiez la composition spectrale du rayonnement, comme on peut le voir de la Fig. 3 et formule (4) et augmentent la rigidité.
Si vous augmentez la température de la cathode, l'émission d'électrons augmentera et le courant dans le tube augmentera. Cela entraînera une augmentation du nombre de photons de rayonnement radiographique émis chaque seconde. La composition spectrale ne changera pas. En figue. 4.1 montre les spectres du rayonnement à rayons X de frein à une tension, mais avec des pouvoirs différents de la lueur de la cathode: i H1< I н2 .
Les spectres obtenus à partir de différentes anticatodes avec les mêmes U et I H sont représentés à la Fig. 4.2.
Figure. 4.1 Fig. 4.2.
Le spectre du rayonnement des rayons X de frein ne dépend pas de la nature de la substance d'anode. Comme vous le savez, l'énergie des photons à rayons X détermine leur fréquence et leur longueur d'onde. Par conséquent, le rayonnement à rayons X de freinage n'est pas monochromatique. Il est caractérisé par une variété de longueurs d'onde pouvant être représentées spectrum solide (continu). Par analogie avec lumière blanche, elle s'appelle également un rayonnement à rayons X blanc.
Le tube à rayons X est un dispositif électrovasculaire conçu pour obtenir un rayonnement à rayons X. Les rayons X se produisent lorsque le freinage accéléré sur l'écran de l'anticatod (anode) en métal lourd (par exemple, tungstène). Obtenir des électrons, leur accélération et leur freinage sont effectués dans le tube de rayons X de la plupart représentant un cylindre de verre aspiré dans lequel les électrodes métalliques: cathode (voir) - pour produire des électrons et une anode (voir) - pour les freiner (Fig. 1). Pour accélérer les électrons, une haute tension est fournie aux électrodes.
Figure. 1. Tube thérapeutique, rayon X avec une anode de tungstène massive: 1 - Cathode; 2 - anode.
Wilhelm Conrad X-ray
(Wilhelm Conrad Röntgen)
Le premier tube à rayons X, avec lequel V. K. X-Ray a fait sa découverte, était ion. Le tube à rayons X de ce type (fragile et contrôlé dur) est actuellement complètement éveillé par des tubes électroniques plus parfaits. En eux, les électrons sont obtenus en incandes à la cathode. Réglage du courant dans le circuit du tube à rayons X et, par conséquent, la température de la cathode, on peut modifier la quantité d'électrons émis par la cathode. Avec une basse tension, les électrons émis par la cathode sont impliqués dans la création d'un courant d'anode et la cathode forme le cloud électronique. Lorsque la tension est levée, le nuage électronique est absorbé et, à partir d'une certaine tension (tension de saturation), tous les électrons atteignent une anode. À travers le tube, le courant maximum (courant de saturation) coule. La tension sur le tube à rayons X est généralement supérieure à la tension de saturation, il est donc possible de régler séparément la tension et le courant du tube à rayons X. Cela signifie que la rigidité du rayonnement déterminé par la tension est régulée, quelle que soit l'intensité, qui est due au courant d'anode.
L'anode du tube à rayons X est généralement effectuée sous la forme d'un couvercle de cuivre massif faisant face à une cathode une extrémité biseautée de manière à ce que la sortie soit perpendiculaire à l'axe du tube. Dans l'épaisseur de l'anode de la plaque de tungstène dans 2- (miroir d'anode).
La cathode du tube à rayons X électron contient un filament réfractaire, généralement de tungstène, qui est fabriquée sous la forme d'une spirale cylindrique ou plate et est entouré d'une tasse en métal pour concentrer le faisceau d'électrons sur un miroir d'anode (rayons X Focus sur le tube). Dans les tubes à rayons X à deux concentrations, la cathode contient deux filaments.
Lorsque le tube à rayons X fonctionne sur l'anode, une grande quantité de chaleur est distinguée. Pour protéger l'anode de la surchauffe et augmentez la puissance du tube à rayons X, l'anode de refroidissement du dispositif est utilisée: radiateur à air, huile, refroidissement par eau, refroidissement de réfrigération. En tant que cas de membrane d'un tube à rayons X, un verre qui vous permet d'appliquer une tension assez haute sur les électrodes, il passe un rayonnement à rayons X sans une atténuation notable (pour obtenir les faisceaux de fenêtres de béryllium), assez fermement et impénétrables Pour les gaz (sous vide dans un tube à rayons X de 10 -6 - 10 -7 mm Hg. Art.). Les tubes diagnostiques à rayons X fonctionnent à des tensions maximales jusqu'à 150 kV, thérapeutiques - jusqu'à 400 mètres carrés.
Figure. 6 Image schématique La mise au point de la ligne du tube à rayons X diagnostique: 1 - miroir anode; 2 - Focus valable; 3 - anode; 4 - faisceau central; 5 - Focus optiques; 6 - tube axe; 7 - Cathode.
Figure. 8. Image schématique du tube de mise au point avec une anode de disque rotative: 1 - une mise au point valide; 2 - sa numérisation; 3 - mise au point instantanée; 4 - tube axe; 5 - Cathode; 6 - Focus optiques; 7 - anode.
La netteté de l'image de rayons X est due à la magnitude de la mise au point. L'exigence principale pour les tubes de rayons X diagnostiques est une puissance élevée à une faible concentration. Les tubes à rayons X modernes ont une mise au point de ligne d'une taille de 10 à 40 mm 2, mais pas une valeur de mise au point valide et sa saillie visible dans la direction du faisceau, c'est-à-dire les dimensions de la mise au point optique efficace (Fig. 2). Sur une anode ange de 19 °, une zone de mise au point efficace est 3 fois inférieure à celle valide, ce qui vous permet d'augmenter deux fois la puissance du tube à rayons X. Une augmentation supplémentaire de la puissance est obtenue dans des tubes avec une anode rotative (Fig. 3 et 4).
Actuellement, les tubes à rayons X d'objectifs de diverses fins sont produits, caractérisés en des méthodes de construction et de puissance, de refroidissement, de protection contre le rayonnement et de la haute tension. Le symbole du tube à rayons X est une combinaison de lettres et de chiffres. Le premier chiffre est la puissance du tube en kilowatts; Le deuxième signe détermine la génération de protection (P-protège contre le rayonnement, B - Protection contre le rayonnement et la haute tension, l'absence de la lettre indique aucune protection); La troisième marque détermine la nomination du tube à rayons X (D - Diagnostics, Thérapie); Le quatrième - indique la méthode de refroidissement (K - le radiateur à air, l'huile M, dans l'air, l'absence d'une lettre signifie refroidissement avec rayonnement); Le cinquième chiffre indique la tension d'anode maximale à Kilovolt. Par exemple, le 6-RDV-110 est un tube de diagnostic de protection à six kaat avec refroidissement par eau de 110 kV; Tube 1-T-1-200-Thérapeutique, sans protection, refroidissement avec rayonnement, avec une capacité de 1 Ket sur 25 kV stressant (nombre conditionnel 1).
Figure. 3. Tube avec anode de disque rotatif: 1 - Cathode; 2 - anode de disque; 3 - Disque de protection; 4 - Axe anode; 5 - Cylindre en acier - moteur électrique asynchrone à rotor.
Chaque nouveau tube avant de lancer au travail doit être vérifié pour un vide, sans inclure la chaleur. Si la lueur ou l'étincelle rose apparaît, le tube à rayons X a perdu le vide et ne convient pas au travail. Le tube, qui préservait le vide est soumis à une formation: un courant de 1-2 mA est fixé à haute tension de l'ordre de 1/3 de la valeur nominale et de 30 à 60 minutes. La tension et le courant sont progressivement élevés aux valeurs du mode à long terme indiqué dans le passeport du tube à rayons X. Lors du fonctionnement d'un tube à rayons X, il est nécessaire d'adhérer strictement aux modes de fonctionnement indiqués dans son passeport.
Le tube à rayons X est un dispositif électrovaysum utilisé pour générer des rayons X par émission d'électrons à partir d'une cathode, se concentrer et les accélérer dans le champ électrique haute tension avec le freinage ultérieur du flux d'électrons sur le miroir d'anode. En raison du freinage du flux d'électrons sur l'anode du tube à rayons X, une grande quantité de chaleur est distinguée et seule une petite quantité de cette énergie est transformée en énergie du rayonnement à rayons X (voir).
Depuis l'ouverture de la radiographie X à rayons X, jusqu'au début de la Première Guerre mondiale, les tubes à rayons X contenant du gaz ionique (Fig. 1), fragile et contrôlé dur sont utilisés pour les rayons X et thérapie à rayons X. LILIENFELD (L. Lilienfeld) a proposé d'un tube à rayons X plus avancé avec une électrode intermédiaire, une cathode rougeoyante et un refroidissement par eau (Fig. 2). Cependant, un tube à rayons X à deux électrodes alcalines proposé par le culiphème américain (W. D. Coolidge), a progressivement déplacé tous les autres tubes à rayons X et appliqué à différentes modifications jusqu'ici.
Figure. 1. Tube à rayons X ion avec air conditionné et un régénérateur de gaz.
Figure. 2. Tube à rayons X de Lilienfeld.
Un tube à rayons X moderne est une diode aspirante haute tension (avec deux électrodes - cathode et anode). La cathode du tube à rayons X contient un fil de gaz réfractaire, généralement du tungstène. Dans les tubes à deux rayons X de diagnostic à deux fins destinés à différents modes Travail, la cathode contient deux filaments pour chacun des focus. Les fils de lueur sont généralement fabriqués sous la forme d'une hélice cylindrique ou plate (figure 3, 1 et 2), respectivement, pour une mise au point de ligne ou ronde.
Figure. 3. Cathodes de Tubes à rayons X électroniques à deux fins: 1 - avec deux spirales cylindriques du filament; 2 - Avec deux spirales plates du filament.
L'anode du tube à rayons X est généralement faite sous la forme d'un couvercle de cuivre massif faisant face à une extrémité biseautée cathode, dans l'épaisseur dont une plaque de tungstène d'une épaisseur de 2 à 2,5 mm (miroir anode), qui est le Cible où le flux d'électrons de la cathode est axé, et donc, tube de mise au point X-rayooptic. Il existe des tubes à rayons X à des fins particulières, par exemple pour la radiothérapie intra-palmier (Fig. 4), dans laquelle l'anode est le fond du cylindre creux introduit dans la cavité appropriée.
Figure. 4. Tube à rayons X Safe pour radiothérapie intra-palmier: 1 - Cathode; 2 - un tube d'anode; 3 - fenêtre de sortie des rayons X; 4 - Base d'anode; 5 - chemise d'eau; 6 - Buses de refroidissement.
Afin d'accroître la résolution des tubes de diagnostic modernes, la mise au point sur le tube de rayons X est accordée à une attention particulière, en tant que focalisation plus nette, la plus forte l'image radiographique.
Lors de l'évaluation des propriétés de rayons X-ray-ray-rayons du tube à rayons X, il convient de garder à l'esprit que la valeur de la mise au point réelle sur le miroir d'anode a une valeur cruciale, mais la projection visible de l'emplacement focal dans la direction de Le faisceau central, c'est-à-dire les dimensions de la mise au point optique efficace. La diminution de la taille de la mise au point optique est obtenue par une diminution de l'anode du mal d'anode par rapport au faisceau central.
Contrairement aux tubes à rayons X thérapeutiques (Fig. 5), équipé d'une ronde ou sous la forme d'une mise au point optique d'ellipse, des tubes de diagnostic modernes ont une mise au point dite de la ligne (Fig. 6). Dans des tubes avec une zone de mise au point de ligne d'une mise au point efficace ayant une forme carrée, environ 3 fois inférieure à la zone de la mise au point réelle ayant une forme rectangle. Avec les mêmes propriétés à rayons X-ray-optiques, la puissance d'un tube à rayons X avec une mise au point de barres est d'environ 2 fois plus que celle du tube à rayons X avec une mise au point ronde.
L'augmentation supplémentaire de la puissance des tubes à rayons X diagnostiques est obtenue dans les tubes avec une anode rotative (Fig. 7 et 8). Dans ces tubes à rayons X, une anode de tungstène massive avec une mise au point de ligne, étirée sur toute la circonférence, est renforcée sur l'axe tournant dans les roulements et la cathode du tube est déplacée par rapport à son axe de sorte que le faisceau d'électrons focalisé ait Toujours frapper la surface biseau du miroir anode. Lorsque l'anode est pivotée, le faisceau des électrons focalisés tombe sur la section de changement de l'anode, dont la valeur effective, c'est-à-dire une mise au point optique, présente de très petites dimensions (environ 1x1 mm, 2,5x2,5 mm). Étant donné que la vitesse de rotation de l'anode est suffisamment grande (l'anode est la continuation de l'axe du moteur rotatif avec la vitesse angulaire de 2500 tr / min), la puissance du tube à 7 volets. Peut atteindre 40-50 kW.
Une quantité importante de chaleur générée sur l'anode du tube de commande nécessite son refroidissement en supprimant la chaleur de l'anode à l'environnement. Ceci est réalisé par refroidissement par radiateur à air (Fig. 9), refroidissement par eau (Fig. 10 et 11) ou refroidissement à l'huile (Fig. 12); L'huile est à la fois un milieu isolant; Le refroidissement à l'huile est généralement utilisé dans l'appareil de blocage (voir rayons X).
Figure. 9. TUBE AVEC RADIATEUR AIR refroidi.
Figure. 10. Anode de tube à refroidissement par eau: 1 - tige d'anode; 2 - Réservoir de refroidissement.
Figure. 11. Anode de tube refroidi avec eau fluide: 1 - Tubes de refroidissement à l'eau.
Figure. 12. Tube à rayons X miniature avec huile refroidie pour la radiographie des dents.
En ce qui concerne les diverses exigences des diagnostics des rayons X et de la thérapie par rayons X, des tubes à rayons X des objectifs les plus différents sont actuellement disponibles, caractérisés en une conception et de la magnitude constructives, de la puissance, des méthodes de refroidissement et de la protection contre les rayonnements inutilisés. Légende différents types Les tubes consistent en combinaisons de chiffres et de lettres. Le premier chiffre est la puissance maximale admissible du tube (en kW); La première lettre détermine la protection contre les rayonnements (p - autodéfense; B - dans la couverture de protection; l'absence d'une lettre ne signifie aucune protection); La deuxième lettre détermine le but du tube à rayons X (D - Diagnostic; Thérapie); La troisième lettre indique que le système de refroidissement (K est un refroidissement par radiateur à air, M - Huile, dans l'eau, l'absence d'une lettre signifie refroidissement avec rayonnement); Le dernier chiffre correspond à la tension d'anode maximale admissible en kilovolts. Par exemple, 3-BDM-2-100 est un tube de diagnostic à trois cylindres avec refroidissement à l'huile (radiateur) pour 100 kV pour fonctionner dans un couvercle de protection (type de type 2 conditionnel de type 2); Le tube est 1-T-1-200 - Thérapeutique sans protection avec réfrigérant refroidi, avec une capacité de 1 Ket sur une tension de 200 kV (nombre de type conditionnel - 1).
Indépendamment du type de tube à rayons X, le principe général de leur travail est le suivant. La chaleur de la cathode de tube à rayons X provoque des émissions thermoélectroniques pour former un nuage dite électronique à la cathode. Avec l'inclusion de haute tension sur les électrodes du tube à rayons X, les électrons libres sous l'action du champ électrique sont précipités sur l'anode, est inhibé sur son miroir et une partie de l'énergie de freinage est convertie en rayons X radiation.
Avec une tension croissante sur le tube à rayons X, le courant d'émission augmente de plus en plus en raison de la diminution progressive de la densité du nuage électronique. Lorsque le nombre d'électrons formés sur la cathode devient égal au nombre d'électrons atteignant l'anode, l'augmentation supplémentaire de la tension ne provoque pas d'augmentation du courant traversant le tube à rayons X, mais n'augmente que l'énergie cinétique des électrons atteindre l'anode. Le mode de fonctionnement du tube à rayons X, à laquelle l'utilisation de tous les électrons formés sur la cathode et d'autres augmentations de tension ne provoque pas une augmentation du courant d'anode, appelée courant de saturation. Le courant de saturation pratiquement i est atteint dans les tubes de rayons X diagnostiques dans la différence de potentiel σ d'environ 10-20 kV (figure 13). Par conséquent, les tubes à rayons X fonctionnent généralement principalement en mode courant de saturation. Si nécessaire, augmentez le courant d'anode pour augmenter le courant de lueur de la cathode en conséquence et en soulevant la tension, créez à nouveau un mode de courant de saturation.
Figure. 13. Tube à rayons X d'électrons caractéristiques anode: S "- à un courant de flux de 3,8 A; S-à un courant de chaleur de 3.4 a.
Dans le processus de production industrielle à partir de tubes à rayons X, le gaz est éliminé à la pression résiduelle de 10 -6 -10 -7 mm RT. De l'art. Sous ce vide, le passage du courant à travers le tube à rayons X est pratiquement due à l'émission thermoélectronique de la cathode. Cependant, avec un chauffage excessif de parties du tube, ainsi que lorsqu'il est allumé après une longue pause, le gaz peut apparaître dessus; Dans le même temps, l'effet de l'ionisation se produit; Le tube à rayons X commence à ignorer le courant dans les deux sens. Les instruments de mesure sur le panneau de commande détectent des oscillations pointues du courant d'anode. Si un tel tube de rayons X "de journaux" est inclus dans une haute tension sans la dissipation de chaleur, il crée une décharge de gaz constante, accompagnée d'une luminosité caractéristique du tube. Un tel tube à travailler est inapproprié et soumis au remplacement.
Chaque nouveau tube à rayons X avant de lancer au travail doit être vérifié sur un vide sous tension élevée, sans inclure la chaleur, puis soumis à une "formation". Pour cela, avec une tension anodique de l'ordre des 1/3 du nominal, le courant de 1-2 mA est défini. Puis pendant 30 à 60 minutes. La tension et le courant sont progressivement augmentés aux valeurs nominales du mode à long terme conformément au passeport du tube à rayons X. Lors du fonctionnement d'un tube à rayons X, il est nécessaire d'adhérer strictement aux modes de fonctionnement indiqués dans son passeport.
Voir aussi les appareils à rayons X, les rayons X.
Le tube à rayons X est un dispositif électrovaquium qui sert de source de rayonnement à rayons X. Un tel rayonnement apparaît lorsque des électrons de freinage, émis par la cathode et leur impact de l'anode; Dans le même temps, l'énergie électronique, leur vitesse dans l'espace entre l'anode et la cathode est augmentée par un champ électrique puissant, est partiellement modifiée dans l'énergie du rayonnement à rayons X. Le rayonnement du tube à rayons X est l'imposition de rayonnement à rayons X de freinage sur le rayonnement spécifique de la substance d'anode. Les tubes à rayons X sont distingués; Selon un procédé de production d'électrons - avec une cathode, qui est soumis à un bombardement avec des ions positifs et avec une source radioactive d'électrons, la cathode auto-sion, la cathode thermonique; Selon la méthode d'aspiration - pliable, accroupie; par temps de rayonnement - impulsion, action continue; par le type d'anode de refroidissement - avec rayonnement, huile, air, refroidissement par eau; en taille de mise au point - microfocty, withers et macrobus; Selon elle - une barre, ronde, une forme de bague; Par la méthode de focalisation des électrons par anode - avec concentration électrostatique électrostatique électrostatique, magnétique magnétique.
Les tubes à rayons X sont utilisés dans l'analyse structurelle des rayons X, la microscopie à rayons X, la détection de faille, les diagnostics des rayons X, la radiothérapie, l'analyse spectrale à rayons X et la microrentgenographie. La plus grande utilisation dans toutes les zones trouvez des tubes à rayons X dédiés avec un système de mise au point électrostatique, une anode à refroidissement par eau, une cathode thermonique. La cathode thermo-émissions du tube à rayons X est généralement un fil droit ou une spirale de fil de tungstène qui augmente choc électrique. La zone de travail de l'anode est une surface miroir métallique située au flux d'électrons perpendiculairement ou sous quelque service. Pour obtenir un spectre solide de rayonnement à rayons X d'intensité élevée et d'énergies, des anodes de l'UA, W sont utilisés; Dans l'analyse structurelle, des tubes à rayons X avec des anodes de Ti, Cr, Fe, C, MO, CO, NI, AG sont utilisés. Les principales caractéristiques du tube à rayons X sont la puissance spécifique dissipée par l'anode (10-104 W / mm2), la tension accélératrice maximale admissible (1-500 kV), le courant d'électron (0,01 mA - 1a), la puissance totale Consommation (0,002 W-60 KW) et la taille de la mise au point (1 μm - 10 mm). L'efficacité du tube à rayons X est comprise entre 0,1 et 3%.
