Ионизирующие излучения. Материалы к семинару

Методы получения рентгеновского излучения

жүктеу 0,98 Mb. бет 2/25 Дата 05.12.2022 өлшемі 0,98 Mb. #40467 түрі Глава

7.2. Методы получения рентгеновского излучения. Ниже рассматриваются методы получения рентгеновского излучения, применяемые в медицине. 7.2.1. Рентгеновская трубка. В рентгеновской трубке на катоде происходит термоэлектронная эмиссия, затем происходит разгон электронов в электрическом поле и торможение в материале анода, сопровождаемое появлением рентгеновского излучения. Схема трубки представлена на рис. 2. Рис.2. Схема рентгеновской трубки. Подробнее о процессах, происходящих в рентгеновской трубке: Нить накала, благодаря току от специального низковольтного источника, имеет температуру поверхности порядка 2000 – 2500 К, при которой электроны вырываются из нити (явление термоэлектронной эмиссии). Эти электроны тут же подхватываются сильным электрическим полем: напряжение между катодом и анодом (он традиционно называется антикатодом), создаваемое специальным высоковольтным источником, может регулироваться в пределах от нескольких киловольт до сотен киловольт. Фокусирующий электрод находится в электрическом контакте с нитью накаливания, так что его можно считать частью катода. Его задача – так искривить силовые линии разгоняющего поля, чтобы электроны образовали узкий пучок, несмотря на их кулоновское взаимное отталкивание. Антикатод рентгеновской трубки изготавливается из тяжелых тугоплавких металлов (вольфрам, молибден), торможение электронов сопровождается появлением рентгеновского излучения. Сила тока в рентгеновской трубке весьма невелика. Она определяется очень скромной производительностью нити накала - числом электронов, вырывающихся из нее за одну секунду. Так что сила тока в рентгеновских трубках измеряется не в амперах, а в миллиамперах. Но анодное напряжение – громадное, так что электрическая мощность трубки оказывается весьма ощутимой. Оценим порядок этой величины. Напомним, что электрическая мощность участка цепи равна произведению силы тока I на напряжение U, действующее на этом участке: N = IU. При напряжении на трубке U = 100 кВ = 105 В и возникшем в ней токе I = 5 мА = 5∙10-3А мощность составит N = IU = 5∙10-3А∙105В =500 Вт = 0,5 кВт. Таков уровень энергозатрат рентгеновской трубки от источника тока. Во что переходят эти 500 джоулей в секунду? Суммарная мощность потока быстрых электронов на подлете к антикатоду – 500 Вт. Суммарная мощность потока рентгеновских лучей, возникающих при торможении электронов, составляет около 1% от этой величины (то есть 5 Вт), а остальные 99% (495 Вт) – теплота, выделяемая на антикатоде. С такой тепловой нагрузкой может не справиться даже тугоплавкий вольфрам; поэтому рентгеновские трубки часто имеют систему принудительного охлаждения антикатода проточной водой. В некоторых моделях трубок защита антикатода от перегрева осуществляется его медленным вращением от небольшого электродвигателя. Распределение быстрых электронов по всей площади антикатода упростило бы защиту от его перегрева, но этого не делается: желательно иметь точечный источник рентгеновского излучения, для этого надо фокусировать быстрые электроны в точку на поверхности антикатода. Поток рентгеновского излучения, возникающий в поверхностном слое материала антикатода, направляется на пациента через каналы в защитной оболочке, охватывающей рентгеновскую трубку (на схеме не показана). В онкологии, при лучевой терапии в некоторых методиках требуется жесткое рентгеновское излучение с энергией квантов до 45 - 50 МэВ. Создание рентгеновской трубки с рабочим напряжением 50 млн вольт невозможно. Излучение с энергией квантов столь высокого уровня получают на бетатронах. жүктеу 0,98 Mb. Достарыңызбен бөлісу:

©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз