Röntgencső

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

Ezt a szócikket át kellene olvasni, ellenőrizni a szövegét, tartalmát.
Részletek a cikk vitalapján.

A röntgensugárzó egy olyan készülék, melynek célja röntgensugárzás előállítása. A sugárzó egy röntgencsőből és az azt védő üveg/fémházból áll.

A továbbiakban itt csak az orvosi röntgenkészülékek leírása következik.

[szerkesztés] Orvosi-diagnosztikai röntgencső

A csőnek mint sugárforrásnak van a legnagyobb hatása a röntgenkészülék által előállított képre, amit a következő három fontos paraméter befolyásol:

sugárzás erőssége - azaz az áthatolóképesség, - a csőre kapcsolt feszültséggel áll arányban,
a sugárzott dózis, ami a csőben folyó árammal arányos,
a fókusz mérete és az energiaeloszlás a fókuszban, ami a kontrasztot és a képfelbontást határozza meg.

[szerkesztés] Felépítése

Egy röntgencső a legegyszerűbb kivitelnél egy katódból és egy anódból áll, amik egy üvegbúrában vannak légmentesen lezárva. A búrában vákuum van. Nagyteljesítményű röntgencsövek esetében, amelyeket a komputertomográfiában vagy angiográfiában (ér-diagnosztika) használnak, a búra fémből készül, ami azzal az előnnyel jár, hogy sokkal nagyobb hőteljesítmény vezethető el.

[szerkesztés] Működése

A katódból a gyorsítófeszültség hatására kilépő - a fénysebesség 30-65%-ára felgyorsított - elektronok fokuszálás után becsapódnak az andódba, ahol lelassulnak. A lassulás során az elektronok energiájának kevesebb mint 1%-a röntgensugárzássá, 99%-a hővé alakul. Az elektronok sebessége és a gyorsító feszültség között az alábbi összefüggés van:

$e U = m 0 * c 2 * (1 / (s q r t (1 - (v / c) 2)) - 1)$

e: elektrontöltés
U: gyorsító feszültség
m0: elektrontömeg
c: fénysebesség vákuumban
v: elektron sebessége

A katód - az emitter A ma alkalmazott röntgencsövek katódjai két részből állnak, az emitterből, ami lehet helikálisan tekercselt 0,2-0,3 mm vastag wolframhuzal, vagy lapos kivitelű (szintén wolframból készült), és a segédelektródából.

Mindkét fajta emittert elektromos árammal fűtik, hogy azokból elektronok léphessenek ki.

A katódokat a szabad elektronok előállításának módja alapján is osztályozhatjuk:

Magashőmérsékletű elektronfelszabadítás A katód egy wolframból készült fűtőszál. A katódot elektromos árammal kb. 2000 °C-ig felfűtik, így a termikus emisszió következtében elektronok lépnek ki a fémből. Az elektronok egy negatív töltésű felhőt alkotnak, ami megakadályozza a további elektronok kilépését. Csak az anód és a katód közé kapcsolt nagyfeszültség bekapcsolását követően indul meg az elektronáramlás az anód irányába.

Ha a cső csupán egy anódból és egy katódból áll, akkor diódiáról beszélünk.

A kilépet elektronok számát az emitter fizikai kialakításán és anyagán kívül a gyorsító feszültség által létrehozott elektromos tér és a fűtőáram határozza meg. A pontos értéket az un. Richardson egyenlet adja meg.

$j=A T^2 e^{-\frac{W_{\rm e}}{k_{\rm B}T}}$

Ahol $j$ az áramsűrűség(A/m2), $T$ a hőmérséklet(K), $W e$ az elektronok kilépési energiája, $k B$ aBoltzmann-állandó és $A$ a Richardson-állandó.

Ha az anód áramát az elektron áramtól függetlenül kell szabályozni akkor egy harmadik elektródára van szükség. Ebben az esetben Triódáról beszélünk. Az orvosi röntgencsövek főleg az egyszerűbb dióda felépítésűek.

Egy orvosi röntgenfelvétel készítéséhez 100mA - 2000mA áramra van szükség, amihez 2700K emitter hőmerséklet tartozik. Ezen a hőmérsékleten még a nehezen olvadó wolfrámnál is jelentős párolgás tapasztalható (szemben az izzólámpával ahol védőgázban van izzószál). A párolgás károsan hat az emitter élettartamára, és a cső belső szigetelését is rontja, ezért csak a felvétel alatt fűtik fel az izzószálat az üzemi hőmérsékletre, különben kb. 1500K-en tartják, hogy az egy felvétel elkészítéséhez szükséges idő rövid maradjon.