Рентгеновского излучения мощность дозы — Энциклопедия по машиностроению XXL

Длительное время основными видами изучаемой радиации были рентгеновское и гамма-излучение, т. е. потоки фотонов. Воздействие фотонов на вещество действительно можно измерять поглощенной дозой излучения. А поглощенная доза при облучении живых объектов фотонами пропорциональна ионизации, производимой фотонным излучением в воздухе, поскольку воздух может служить моделью воды или мышечной ткани (у них близкие эффективные атомные номера). Для рентгеновского излучения заданные дозы и их мощности сравнительно просто воспроизводятся и надежно измеряются (например, с помощью калиброванных рентгеновских источников и ионизационных камер).  [c.66]
Неиспользуемое рентгеновское излучение. Мощность экспозиционной дозы на расстоянии 5 см от корпуса камеры электроннолучевой сварки не должна превышать 0,28 Р/ч. Толщина защитной стенки из свинца и стали при заданной кратности ослабления может быть определена по табл. 18.18 и 18.19.  [c.431]

Ионизационный ток насыщения /нас служит мерой энергии рентгеновского излучения, поглощенной в газе камеры, т. е. является мерой дозы рентгеновского излучения. Поглощенная доза Д рентгеновского излучения представляет собой энергию излучения, поглощенную единицей массы облучаемого вещества. Доза, отнесенная к единице времени, называется мощностью дозы (мощностью поглощенной дозы)  [c.104]

Мощность экспозиционной дозы источника Ри (в единицах Р/с, Р/мин и т. д.), измеренная на расстоянии 1 м от источника, достаточно универсальна и применяется для характеристики самых разнообразных радиоизотопных источников и установок для получения рентгеновского излучения. Мощность экспозиционной дозы в воздухе от источников, применяемых в радиационной дефектоскопии, можно получить из соотношения  

[c.84]

Образцы топлива или смазочного материала, помещенные в ампулы из алюминия, нержавеющей или мягкой стали и запаянные в вакууме, на воздухе или в инертной атмосфере, облучали на источнике рентгеновских лучей, ускорителях частиц, -источниках и в различных ядерных реакторах в контролируемых и неконтролируемых температурных условиях. Экспозиции облучения определяли с различной степенью точности, хотя истинные дозы облучения в большинстве случаев не были измерены. В тех немногих случаях, когда были сделаны попытки исследовать влияние некоторых упомянутых выше параметров (например, мощности дозы или типа источника излучения) на изменение свойств и эксплуатационных характеристик облучаемых объектов, было показано, что влияние таких параметров может быть существенным. Поэтому следует сделать вывод, что для большинства исследованных веществ результаты по радиационному воздействию, полученные в экспериментах первого типа, могут. служить только как общее руководство при разработке новых материалов и более чувствительных методов измерения.  

[c.116]

В настоящее время широко распространены при работе в монтажных и выездных условиях, благодаря небольшим размерам и массе, импульсные рентгеновские аппараты, состоящие из двух блоков рентгеновского и управления. Принцип действия этих аппаратов основан на явлении возникновения вспышки рентгеновского излучения при вакуумном пробое рентгеновской трубки с холодным катодом под действием импульса высокого напряжения. К их недостаткам относятся невысокая мощность дозы, нестабильность интенсивности и спектрального состава, излучения, малый ресурс работы импульсной рентгеновской трубки и невозможность длительной непрерывной работы.  [c.15]

Транспортировать рентгеновские дефектоскопы можно на любом транспорте при условии их надежной сохранности с источниками гамма-излучения — только на специально оборудованных автомобилях в сопровождении двух сотрудников. Допускается перевозка на автомобилях без специального оборудования, при этом мощность дозы в кабине водителя не должна превышать 0,2-10 Зв/ч.  

[c.144]

Мощность дозы рентгеновского или гамма-излучений измеряется в рентгенах в секунду (сокращенное обозначение р/сек).  [c.13]

Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений Мощность экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излуче-ний Активность  [c. 59]

Ток трубки обычно устанавливают максимальным (насколько позволяет рентгеновский аппарат), поскольку при этом возрастает мощность дозы излучения и уменьшается время экспозиции.  

[c.41]

У.6.22. Мощность экспозиционной дозы фотонного, гамма- и рентгеновского излучений  [c.74]

Рентген (Р)—единица дозы излучения (рентгеновского и гамма-излучения), при которой в результате полного использования ионизационного действия в воздухе при нормальных условиях давления и температуры образуются заряды каждого знака по 1 СГСЭ единице заряда на 1 см (или 2,08-10 пар одновалентных ионов на I см ). Единица мощности дозы интенсивности излучения — рентген в секунду (Р/с). Рад (рад) — единица поглощенной дозы излучения, соответствующая поглощению 1 сДж энергии облучения в 1 кг облученного вещества. Физический эквивалент рентгена (фэр)—доза корпускулярного излу-  [c.299]

Пример. При измерении электрического напряжения переменного тока частоту тока рассматривают как параметр напряжения.

При измерении мощности поглощенной дозы рентгеновского излучения в некоторой точке поля этого излучения напряжение генерирования излучения часто рассматривают как один из параметров этого поля. Иногда термин физический параметр применяют во множественном числе, например, параметры движения , параметры электрических цепей . В этом случае под терминами обычно понимают наиболее существенные физические величины, которыми характеризуют движение тел или электрические цепи переменного тока.  [c.9]

Согласно ранее принятой в России классификации различают УРИ четырех классов. УРИ первого класса имеют переменный диаметр рабочего поля, номинальный диаметр входного поля не менее 320 мм, замкнутую телевизионную систему, фотокамеру и кинокамеру обеспечивают возможность подключения видеомагнитофона и автоматического поддержания заданной мощности дозы и дозы излучения во входной плоскости УРИ соответственно в режиме просвечивания, фотосъемки и киносъемки при подключении УРИ к рентгеновскому аппарату с системой стабилизации яркости.

 [c.174]

УРИ третьего класса имеют номинальный диаметр входного поля не менее 190 мм, замкнутую телевизионную систему обеспечивают возможность подключения видеомагнитофона и автоматического поддержания заданной мощности дозы излучения во входной плоскости УРИ в режиме просвечивания при подключении УРИ к рентгеновскому аппарату с системой стабилизации яркости.  [c.174]

Импульсные трубки имеют большую мгновенную мощность, а достигнутая частота повторения импульса Мощность дозы излучения на расстоянии 1 м импульсные аппараты сер. АРИНА с анодным напряжением 170…240 кВ для контроля изделий толщиной 30…40 мм.  [c.255]

Очевидно, что чем больше доза излучения Д или мощность дозы Р, тем выше ионизационный ток насыщения /нас- Участок АБ вольтамперной кривой является рабочей областью ионизационной камеры. Напряжение насыщения /нас различно для различных по конструкции ионизационных камер. Оно зависит от формы электродов, расстояния между ними, а также от интенсивности рентгеновского излучения.

 [c.104]

В табл. 15 приведены значения мощностей дозы излучения в воздухе на расстоянии 1 м от фокуса рентгеновской трубки при анодном токе в 1 мА.  [c.145]Энергия электронов, МэВ Средняя мощность пучка ускоренных электронов, кВт Мощность дозы рентгеновского излучения 1 м от мишени, Р/мин…….  [c.99]

При визуальном методе мощность дозы излучения, падающая на экран, не может быть ниже определенного значения, поэтому для визуального метода наблюдения необходимы рентгеновские  [c.296]

Эталонная установка для воспроизведения единицы экспозиционной дозы рентгеновского излучения в диапазоне энергий фотонов от 0,8 до 3,0 ФДж (5—20 кэВ) при значениях мощности экспозиционной дозы от 2,5-10 до 2,5-10 4 А/кг (10- —1 Р/с) и для передачи ее размера вторичным эталонам содержит в качестве основных элементов свободно-воздущную эталонную ионизационную камеру плоскопараллельного типа систему диафрагм и фильтров градуировочную скамью-линейку.

 [c.71]

Эталонная установка для воспроизведения единицы экспозиционной дозы гамма-излучения в диапазоне энергий фотонов от 40 до 500 фДж (240—3 000 кэБ) при значениях мощности экспозиционной дозы от 2,5-Ю-э до 2,5-10 А/кг (10 —10 Р/с) и для передачи ее размера вторичным эталонам содержит в качестве основных элементов свободно-воздущную эталонную ионизационную камеру плоскопараллельного типа электроизмерительное устройство систему диафрагм питающее устройство. Кроме того, в состав установок входят электроизмерительные устройства и источники рентгеновского излучения.  

[c.71]

Мощность дозы излучения Мощность, звуковая Мощность кермы Мощность поглощенной дозы излучения Мощность эквивалентной дозы излучения Мощность экспозиционной дозы, рентгеновского и гамма-излучений Мощность электрической цепи, активная Мощность электрической цепи, полная  [c.219]

Доза и мощность дозы являются основными величинами в измерениях рентгеновых и гамма-лучей. Для рентгеновых лучей эти величины зависят от конструкций рентгеновских трубок, анодного напряжения и прочих особенностей устройства аппаратов. В табл. 4-4 указаны для рентгеновского излучения мощность дозы в воздухе на расстоянии 1 м от анода трубки пр И различных напряжениях и при анодном токе 1 ма эквивалент поглощения стенки трубки принят равным поглощению алюминия толщиной 1 мм [Л. 13].  

[c.213]

Активность радионуклидов, бета-излучаю-(цих нуклидов в газах и радиоактивных аэрозолях экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений, импульсного рентгеновского излучения not лощённая доза бета-излучения и рентгеновского излучения мощность экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-нзлучений, импульсного рентгеновское о излучения мощность поглощённой дозы бета-излучения, фотонного и нейтронного излучений мощность эквивалентной дозы нейтронного излучения поток энергии рентгеновского излучения, импульсного рентгеновского излучения, тормозного излучения фотонов, электронов плотность потока энергии импульсного рентгеновского излучения флюенс нейтронов поток нейтронов и электронов плотность потока нейтронов  [c. 643]

Активность изотопа в радиоактивном источнике Поглощенная доза 1 злу-чения (доза излучс ния) Мощность поглощенной дозы излучения (мощность дозы излуч( ния) Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений Мощность экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-рзлу-ченнй  [c.77]

Линейные ускорители (рис. 6.14. а) имеют цилиндрическую вакуумную камеру-волновод 2 с фокусируюи щми электромагнитами. Источником питания волновода является мощные генераторы сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний. которые обеспечивают в волноводе бегущую электромагнитную волну. Электронная пушка I испускает электроны, ускоряемые полем электромагнитной волны. Ускоренные электроны попадают на мишень 3 из тяжелого металла, вызывая жесткое тормозное рентгеновское излучение с мощностью экспозиционной дозы излучения 2,.. 60 мА/кг на расстоянии 1 м при энергии излучения до 3…30 МэВ. В дефектоскопии примен5пот линейные ускорители элект-  [c.159]

Микротрон — это циклический резонансный ускоритель электронов постоянным во времени и однородным магнитным полем (рис. 6.14, в) Электроны, запущенные в вакуумную камеру 2, движутся по окружности различного радиуса, ускоряясь магнитным полем, попадают на мишень 3, в которой возникает тормозное рентгеновское излучение. Основное преимущество микротрона заключается в высокой интенсивности излучения и малой расходимости пучка. Эффективное фо1д/сное пятно составляет 2…3 мм. В промьшшенности применяют микротроны МТ-10, МТ-20, МР-30, РМД-1 ОТи др. Цифры обозначают энергию ускоренных электронов в МэВ. Мощность экспозиционной дозы излучения составляет от 2000 до 16 ООО Р/мин на расстоянии  [c.161]

Вторым наиболее серьезным фактором, ограничивающим метрологические характеристики ПРВТ, является немоноэнергетичность используемого тормозного рентгеновского излучения, так как современные источники моно-энергетического излучения не обеспечивают требуемой в большинстве задач ПРВТ мощности экспозиционной дозы.  [c. 415]

Кюри (активность изотопа в рядиоактивном источнике) Рад [поглощенная доза излучения (доза излучения)] Рад в секунду [мощность поглощенной дозы (мощность дозы излучения)]. . Рентген (экспозиционная доза рентгеновского и гамма-  [c.493]

Пироэлектрические детекторы излучения малой мощности используются для регистрации потока частиц и электромагнитного излучения в спектральном диапазоне от -излучения до сантиметровых волн. Они применяются для исследования пучков нейтронов, протонов и дейтронов в экспериментах по термоядерному синтезу, а также для изучения импульсного и стационарного и рентгеновского излучений. Преимуществами пиродетекторов являются их линейность до высоких доз поглощенного излучения, отсутствие потребности в источниках питания, легкость встраивания в системы обработки сигналов. При использовании в оптическом диапазоне у пиродетекторов появляются дополнительные преимущества — высокая равномерность зональной чувствительности по приемной площади при малой частотной зависимости и высокой устойчивости к механико-климатическим и радиационным воздействиям.  [c.172]

Наиболее распространенными способами защиты от ионизирующих излучений являются защита расстоянием и ослабление их слоем тяжелого материала — экра. ном. При прохождении излучения через экран 7-кванты либо поглощаются в нем, либо теряют свою энергию, вследствие чего мощность дозы за экраном меньше, чем мощность дозы в том же месте без экрана. Защитные свойства экранов характеризуются кратностью ослабле. ния и зависят от материала экрана и энергии излучения. Защитные устройства делятся на стационарные и нестационарные. К стационарным относятся стены, перекрытия, двери, смотровые окна. К нестационарным защитным устройствам относятся экраны, передвижные кабины, ширмы, защитные кожухи гамма-аппаратов и рентгеновских трубок, контейнеры для перевозки и хранения источников радиоактивного излучения.  [c.140]

Фоторентгеноскопический метод отличается от фотографического метода тем, что вместо рентгеновской пленки под просвечиваемым образцом помещают флуоресцирующий экран и зеркало (рис. 11-5). Зеркало необходимо для того, чтобы наблюдатель не находился в зоне рентгенова излучения, которое для просвечивания материалов должно обладать большой мощностью дозы. Для наблюдения дефектов в материалах применяют в основном экраны со слоем, состоящим из сернистого цинка и сернистого кадмия, активированных серебром.  [c.294]

Мощность э к с и о 3 и ц и и II и о й до 3 ы рентгеновского и гамма-излучений — эксштщпоитн доза  [c.123]

Основной задачей защиты является снижение дозы на рабочем месте до предельно допустимой. Это возможно либо за счет увеличения расстояния между источником излучения (рентгеновской трубкой) и контролером, либо за счет сооружения защитных стен, перегородок и экранов, поглощающих как прямое, так и рассеянное излучение, причем для уменьщения расхода защитного материала, стенки и перегородки располагают по возможности ближе к источнику излучения. Ослабление рентгеновского излучения защитным материалом зависит от энергии рентгеновских лучей (или длины волны к) и от атомного номера 2 защитного материала. Ослабление излучения тем сильнее, чем больще значения К и Z (ц/р СЯ, 2 ). Толщину защитного материала выбирают таким образом, чтобы мощность дозы излучения в воздухе, прошедшего через защитный слой, не превышала мощности предельно допустимой дозы, т. е. была бы не более 2,8 мР/ч (0,8 мкР/с).  [c.145]

Для измерения мощности дозы рентгеновского излучения применяют различные измерительные приборы, называемые дозиметрами. Для заводских рентгеновских лабораторий, оборудованных низковольтными рентгеновскими аппаратами, качество защитного материала проверяют на следующих приборах медицинском рент-генометре типа РМ-1М, переносном сцинтилляционном поисковом гамма-радиометре типа СРП-1а и сцинтилля-ционных дозиметрах ДРГЗ-02 и ДРГЗ-03.  [c.148]

Рентгеновская установка РТД-1 на 1 мВ выполнена на базе трубки 1,55ПВ-12/13-1000 с питанием от резонансного трансформатора. Максимальный размер фокусного пятна этой установки 5 мм, номинальный ток трубки 1,5 мА. Этот аппарат обеспечивает мощность дозы —30 Р/мин на расстоянии 1 м от анода. Для установки блока излучения требуется площадь диаметром не менее 2,5 м и высотой не менее 5 м [54].  [c.88]

Технические характеристики рентгеновских аппаратов, даны в табл. 8, а рентгеновских трубок, применяемых в них, в табл. 9. Необходимо отметить, что высокая мощность дозы трубок 1БПВ1-60 и 0,ЗБПВ6-150 на небольших расстояниях от анода объясняется тем, что их бериллиевые окна пропускают низкоэнергетическое рентгеновское излучение. Это излучение поглощается начальными слоями вещества, иначе говоря, мощность дозы значительно уменьшается при установке на выходе излучения из рентгеновских трубок тонких (1—2 мм) фильтров из алюминия или другого легкого вещества.  [c.89]

Излучение, падающее на экран, частично поглощается люминесцирующим слоем экрана в зависимости от энергии излучения, состава и толщины экрана. Более жесткое излучение будет меньше поглощаться экраном и поэтому будет вызывать более равномерное свечение люминесцирующего слоя по всей его толщине. С этой точки зрения при одинаковой мощности дозы яркость свечения люминесцирующего экрана будет тем больше, чем жестче излучение. Но интенсивность люминесценции пропорциональна поглощенной энергии, а поглощение энергии излучения будет тем меньше, чем больше его энергия. Поэтому при увеличении энергии излучения, т. е. при повышении напряжения на аноде рентгеновской трубки, яркость свечения экрана будет увеличиваться, но до определенного предела, после которого она будет уменьшаться. При фотографическом методе засвечивание рентгеновской пленки происходит за сравнительно большой промежуток времени. Необходимая мощность дозы излучения при этом может быть незначительной и апределяется в конечном итоге допустимым временем экспозиции, которая иногда может длиться несколько часов.  [c.296]

---

Классификация и технические характеристики промышленных рентгеновских аппаратов

 Источники излучения для промышленного радиационного контроля можно условно разделить на рентгеновские аппараты и гамма-дефектоскопы, использующие в качестве источника излучения радионуклид вместо рентгеновской трубки. Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки и более применим в конкретной области НК. Рентгеновские аппараты в общем виде можно классифицировать на аппараты постоянного и действия и импульсные. Импульсные рентгеновские аппараты как правило дешевле, легче и проще в управлении. Аппараты с постоянным напряжением дороже, но при этом долговечней и обеспечивают лучшее качество снимков. В настоящее время наиболее широкое распространение на российском рынке получили именно импульсные рентгеновские аппараты, которые помимо бюджетной стоимости и удобства в работе обеспечивают «нормативное» качество контроля большей части типовых ОК. Все импульсные аппараты портативны и работают как в направленном, так и в панорамном режимах. Вместе с этим, существует ряд ограничений, не дающих возможность использовать импульсные аппараты на особо ответственных объектах. Это связано с тем, что приборы данного типа не имеют регулировки напряжения, что в сочетании с большим размером фокусного пятна ограничивает их применение в атомной, авиационной и других отраслях, предъявляющих повышенные требования к качеству радиационного контроля. Кроме того импульсные аппараты требуют длительного перерыва между очередными экспозициями и сравнительно частой замены рентгеновских трубок. Рентгеновские аппараты постоянного действия как правило дороже и менее удобны в работе, при этом они имеют ряд преимуществ имеющих решающее значение при контроля толстостенных изделий а так же ОК предъявляющих повышенные требования к качеству снимка. Постоянные рентгеновские аппараты дают возможность регулировки мощности излучения, имеют малый размер фокусного пятна, не требуют частой замены рентгеновских трубок и постоянных перерывов в работе. Исполнение РА постоянного действия как правило зависит от их мощности. Аппараты небольшой мощности портативны, более мощные аппараты чаще работают стационарно. Гамма-дефектоскопы используют в основном в нестационарных условиях при отсутствии источников питания и контроле труднодоступных мест. Чувствительность радиографического контроля при использовании гамма-излучения, как правило, хуже, чем при использовании рентгеновского излучения оптимальной энергии, поэтому гамма-дефектоскопы применяются в случае технической невозможности применения рентгеновских аппаратов, например, при монтаже и эксплуатационном контроле. Источники излучения гамма-дефектоскопов выбирают в зависимости от толщины контролируемого металла и радиографической чувствительности, определяемой техническими условиями на контроль конкретного изделия. Из преимуществ аппаратов такого типа можно выделить бюджетную стоимость, портативность, а так же возможность как фронтального так и панорамного просвечивания. Основные технические характеристики серийно выпускаемых рентгеновских аппаратов приведены в следующих таблицах. Технические характеристики рентгеновских аппаратов непрерывного действия Модель Фото Диапазон напряжений,кВ Диапазон тока, мА Размер фокусного пятна, мм Угол выхода излучения, градус Макс.просвечиваемая толщина стали, мм Масса излучателя, кг Габариты излучателя, мм РАП 150/300-10 10÷100 10 1,5 — 8 Общая масса 1200 Ø 90 × 450 35÷150 2 0,3 × 0,7 55 16 Ø 270 × 800 35÷150 10 Ø 3,0 360×30 20 Ø 270 × 810 70÷300 10 1,5 × 1,5 40 35 Ø960 × 320 × 312 Руслан 160 10÷160 0÷10 0,5÷3,0 40 30 8 Ø 132 × 570 Руслан 225 10÷225 0÷30 0,5÷5,5 40 50 11 Ø 168 × 546 Руслан 320 30÷320 0÷30 1,9÷5,5 40 80 40 Ø 168 × 750 Руслан 420 40÷420 0÷20 3,0÷7,0 40 100 100 Ø 300 × 732 Бастион-160 160 0÷10 0,5÷1,0 40 30 8 Ø132 × 570 Бастион-225 225 0÷30 0,5÷1,0 30÷40 50 11 Ø168 × 750 Бастион-320 320 0÷30 1,9÷3,6 40 60 40 Ø168 × 750 РПД 200 мини 70÷180 0,5÷4,5 2 × 2 40×60 35 10 120 × 600 Фокус 200Е   5÷200 0,5÷10 1,5/3,0 40×60 40 24 Ø273 × 894 Витязь 120 30÷120 0,5÷2,5 0,6 × 0,6 40×60 15 13 118 × 555 Витязь 160 80÷160 0,5÷2,0 0,8 × 0,8 40×60 30 16 140 × 620 Витязь 200 80÷200 0,5÷7,0 2,2 × 3,0 40×60 40 18 140 × 640 Витязь 250 120÷250 0,5÷7,0 2,8 × 3,0 40×60 50 24 180 × 805 Рапан 160/50 160 0,3 3,0 360×30 16 3,6 95 × 295 Рапан 200/100 200 0,5 3,0 360×30 25 7,5 126 × 555 РПД 200 мини А 50÷150 0,1÷3 0,8 × 0,8 60×80 20 7,2 Ø180 × 475 Технические характеристики промышленных рентгеновских аппаретов типа РПД Технические характеристики Модели РПД-150 РПД-180 РПД-180П РПД-200 РПД-200П РПД-250 РПД-250П Фото аппарата Максимальная потребляемая мощность, Вт 220 650 1400 Максимальная мощность на аноде, Вт 150 400 1000 Диапазон установки анодного напряжения, кВ 50 ÷ 150 50 ÷ 180 70 ÷ 200 100 ÷ 250 Максимальная толщина просвечиваемой стали, мм 20 30   45 32 60 50 Диапазон установки анодного тока, мА 0,1 ÷ 3,0 0,5 ÷ 3,0 1,0 ÷ 5,0 0,5 ÷ 5,0 Диаграмма излучения 60°×80°     40° х 60° 40° х 360° 40° х 60° 40° х 360° Фокусное пятно (по паспорту на трубку), мм 0,8×0,8 40°х60° 40°х360° 2х2 3,5х1,5 3х3 3,5х1,5 Диапазон рабочих температур, °C от -10° до +40° (северная: от -30° до + 40°С) Диапазон установки времени экспозиции с шагом 1 с, с   1÷998 (16 мин) Питание — однофазная сеть переменного тока   220В-15%+10% частотой (50±1) Гц 220 В, 50 Гц Тип рентгеновской трубки   1,2 БПК 21-200 1 БПК 12-200 1,2 БПК 21-200 1 БПК 21-200 1. 8 БПК 11-300 1,5 БПК 14-300 Габаритные размеры, мм /вес, кг: Моноблок (без свинцовой защиты) 470х130х110 / 4,9             Моноблок (с рукоятками)   850×220×200 / 13,5 890х208х196 / 19 913 / 16 Ø240х1090 / 26 Моноблок (без рукояток)   760×138×138 Ø180х803 Ø180х806 Ø180 х 965 Блок питания и управления 414×345×180 / 7,0 415×345×180 / 7,0 470х405х215 / 7,0 ПДУ 210×100×26 / 0,3 170×50×50 / 7,3         Аккумуляторный блок 270×250×120 / 10,0             Технические характеристики моноблочных рентгеновских аппаратов «Интровольт»   Интровольт-120 Интровольт-160 Интровольт-275/ Интровольт-275-П Фото аппарата Максимальное напряжение 120 кВ 150 кВ 275 кВ Максимальный ток трубки 5 мА 3 мА 6 мА Максимальная мощность 320 Вт 450 Вт 1000 Вт Типовой размер фокусного пятна (IEC336) ≈ 0,5 × 0,5 мм ≈ 0,8 × 0,8 мм ≈ 2 × 2 мм Глубина просвечивания по стали, плёнка D7Pb, расстояние 700мм, время 10 мин, до плотности 2,0 14 мм 23 мм 52 мм / 40 мм Угол расхождения пучка 30º×30º 40º×60º 40º×60º / 40º×360º Стабильность тока и напряжения ± 1% Повторяемость тока и напряжения ± 0,1 % при неизменной температуре Пределы регулировки высокого напряжения 20. .120 кВ 30..150 кВ 70..275 кВ Пределы регулировки тока трубки 1,0..5,0 мА 1,0..3 мА 1,0..6,0 мА Время экспозиции (шаг 0,1мин или 1сек) 0,1-100 мин 0,1-100 мин 0,1-100 мин Задержка включения (шаг 0,1мин или 1сек) 0-10 мин 0-10 мин 0-10 мин Питание 220 В±12%, 50 Гц 220 В±12%, 50 Гц 220 В±12%, 50 Гц Вес излучателя 10 кг 12 кг 29 кг Вес генератора 8 кг 8 кг 8 кг Вес пульта 1,5 кг 1,5 кг 1,5 кг Габариты рентгеновского моноблока Ø135 мм × 602 мм Ø138 мм × 698 мм Ø170 мм × 790 мм Технические характеристики переносных рентгеновских моноблочных аппаратов «РАТМИР»   РАТМИР-120 РАТМИР-200 РАТМИР-250С Фото аппарата Максимальное напряжение (кВ) 120 190 250 Максимальный ток трубки (мА) 5 6 6 Типовой размер фокусного пятна ~ 0,5 × 0,5 мм 2 × 2 мм 1,5 × 1,5 мм Толщина просвечивания по стали при стандартных условиях испытаний: плёнка Agfa D7, расстояние 700 мм, время 10 мин, до плотности 2. 0 14 мм 36 мм 45 мм Угол расхождения пучка 30º×30º 40º×60º 40º×60º Стабильность тока и напряжения ± 1% ± 1% ± 1% Пределы регулировки высокого напряжения 20..120 кВ 30..190 кВ 40..250 кВ Пределы регулировки тока трубки 0,5..10 мА/0,1 мА 0,5..10мА/ 0,1 кВ 0,5..10мА/ 0,1 кВ Время экспозиции (шаг 0,1 мин или 1 сек) 0,1-100 мин 0,1-100 мин 0,1-100 мин Задержка включения (шаг 0,1 мин или 1 сек) 0,1-10 мин 0,1-10 мин 0,1-10 мин Максимальная потребляемая мощность 0,5 кВт 1,5 кВт 1,5 кВт Питание 220 В±12%, 50 Гц 220 В±12%, 50 Гц 220 В±12%, 50 Гц Вес радиационного блока (моноблока) 7,2 кг 16 кг 28,2 кг Вес блока управления 6,5 кг 7,2 кг 7,2 кг Длина силового кабеля 20 м 20 м 20 м Длина кабеля питания 10 м 10 м 10 м Габариты рентгеновского моноблока 602 мм × Ø135 мм 840 мм × Ø185 мм 716 мм × 200 мм Технические характеристики стационарных рентгеновских аппаратов кабельного типа «ЭКСТРАВОЛЬТ» Рентгеновский аппарат ЭКСТРАВОЛЬТ 160 ЭКСТРАВОЛЬТ 225 ЭКСТРАВОЛЬТ 350 Модификация Р640 Р1600 Р3000 Р640 Р1600 Р3000 Р2000 Р4200 Фото аппарата Глубина просвечивания по стали, мм плёнка Agfa D7Pb расстояние 700 мм, время 10 мин, до плотности 2,0 на максимальном режиме генератора 30 33 37 44 48 54 74 82 Максимальное напряжение, кВ 160 160 160 225 225 225 350 350 Максимальный ток трубки, мА 10 15 20 10 15 20 10 16 Максимальная мощность, Вт 640 1600 3000 640 1600 3000 2000 4200 Питание 220В ±12% 50Гц 220В ±12% 50Гц 220В ±12% 50Гц Вес аппарата (без рентгеновской трубки) 160 кг 160 кг 160 кг катод 125 кг катод Размер фокусного пятна, мм 1,5 × 1,5 3 × 3 3,5 ×3,5 Габариты рентгеновского моноблока 980 × 350 × 455 мм 980 × 350 × 455 мм 350 × 800 мм × 595 мм 350 × 800 мм × 450 мм Технические характеристики рентгеновских аппаратов СХТ Характеристика СХТ 180-24 СХТ 180-48 СХТ 200-48 Фото аппарата Напряжение питания постоянного тока, В 24 48 48 Потребляемый ток, не более, А 10 10 10 Мощность на аноде, Вт 200 400 400 Размеры фокусного пятна, не более, мм 3,5 × 1 3,5 × 1 3,5 × 1 Угол выхода пучка, градус 40 × 360 при неравномерности по полю снимка не хуже ±5% 40 × 360 при неравномерности по полю снимка не хуже ±5% 40 × 360 при неравномерности по полю снимка не хуже ±5% Габаритные размеры моноблоков, мм Ø120 × 890 Ø120 × 890 Ø120 × 890 Вес моноблоков, кг 15 15 15 Технические характеристики рентгеновских аппаратов серии Памир и Арина. Характеристики Арина-3 Арина-7 Арина-9 Памир-200 Памир-250 Памир-300 Фото аппарата Амплитуда напряжения на рентгеновской трубке, кВ 180 250 300 200 250 300 Экспозиционная доза рентгеновского излучения на расстоянии (500±20) мм от торца рентгеновского блока в прямом пучке за 1,5 мин, не менее, мкКл/кг (мР) 154 (600) 258,7 (1000) 309,7 (1200) 155 (600) 310 (1200) 387 (1500) Толщина стали, доступная для рентгенографирования с помощью рентгеновских пленок с флуоресцентными усиливающими экранами, мм до 40 до 80 до 85 до 40 до 80 до 85 Толщина стали, доступная для рентгенографирования с помощью высококонтрастных рентгеновских пленок, мм до 20 до 40 до 45 до 20 до 45 до 45 Диаметр фокусного пятна, мм 3 2,5 2,5 3 2,5 3 Напряжение питания однофазная сеть переменного тока (220 — 230) В, (50 ± 1) Гц батарея аккумуляторов (24 ± 3) В однофазная сеть переменного тока (220 ± 22) В, (50 ± 1) Гц, батарея аккумуляторов (12 ± 3) В однофазная сеть переменного тока (220 — 230) В, (50 ± 1), Гц батарея аккумуляторов (24 ± 3) В однофазная сеть переменного тока (220 ± 22) В, (50 ± 1) Гц, батарея аккумуляторов (24 ± 3) В Потребляемая мощность, Вт, не более 150 250 300 300 250 300 Масса и габаритные размеры составных частей, не более Рентгеновский блок масса, кг 5,5 7,9 8,1 5,0 7,0 7,8 длина, мм 425 515 520 405 437 460 ширина, мм 125 140 135 116 111 150 высота, мм 215 210 215 205 225 220 Пульт управления масса, кг 6,0 6,0 длина, мм 310 320 ширина, мм 260 260 высота, мм 150 160 Технические характеристики рентгеновских аппаратов серии АРИОН. Характеристики АРИОН-150 АРИОН-200 АРИОН-250 АРИОН-300 АРИОН-400 АРИОН-600 Рабочее напряжение на аноде рентгеновской трубки, кВ, не менее 150 200 250 300 400 600 Просвечиваемая толщина стали (фокусное расстояние 500 мм, пленка РТ-1 + УПВ-2, плотность 2,0), мм — рекомендованный режим 1500 имп: — максимальный режим 5000 имп: 20 30 25 40 30 50 35 60 50 80 70 110 Длительность рентгеновского импульса на полувысоте амплитуды, нс 2 2 2 2 1,5 1,5 Экспозиционная доза рентгеновского излучения на расстоянии 0,5 м от торца аппарата за 100 импульсов, мР, не менее 20 40 80 110 200 280 Диаметр фокусного пятна, мм 2,3 2,3 2,3 2,3 3,0 3,0 Гарантийный ресурс аппарата, импульсов 500 000 Частота следования импульсов, Гц, при питании от сети переменного тока 220 В 20 ÷ 25 20 ÷ 25 15 ÷ 20 10 ÷ 15 4 ÷ 7 4 ÷ 7 Напряжение питания — от однофазной сети переменного тока частотой 50±1 Гц, В 220 ±20 Потребляемая мощность, ВА, не более 200 Длина высоковольтного кабеля (ВСК) 25 25 25 25 40 50 Габаритные размеры высоковольтного блока, Ш х Г х В, мм 400 х 110 х 76 400 х 110 х 76 430 х 110 х 76 460 х 115 х 85 530 х 270 х 115 530 х 270 х 115 Масса высоковольтного блока, кг 2,5 2,5 3,0 3,5 8,0 8,1 Габаритные размеры пульта управления БПУЭ 12/220, Ш х Г х В, мм 255 х 170 х 95 Масса БПУЭ 12/220, кг 1,3 Степень защиты аппарата IP20 Технические характеристики отечественных импульсных рентгеновских аппаратов Модель Фото аппарата Технические параметры Анодное напряжение, кВ Размер фокусного пятна, мм Макс. просвечиваемая толщина стали, мм Масса излучателя, кг Габариты излучателя, мм ШМЕЛЬ-250 250 2,0 45 8,4 451×112×226 ШМЕЛЬ-350 350 2,0 54 10,2 481×124×220 САРМА-01 150 2,5 20 2,5 300×70×70 САРМА-02 200 2,5 30 2,5 300×70×70 САРМА-03 300 3,0 50 2,5 500×90×130 САРМА-04 500 3,0 85 6,0 620×350×700 Зарубежные моноблочные рентгеновские аппараты непрерывного действия. Модель Фото аппарата Технические параметры Диапазон напряжений, кВ Диапазон силы тока, мА Размер фокусного пятна, мм Угол излучения, градус Максимальная просвечиваемая толщина, мм Масса, кг Габариты излучателя, мм моноблок пульт управления ERESCO 42 MF2 ERESCO 60 MF2 ERESCO 32 MFC 2 20÷200 5÷275 20÷300 0,5÷10 0,5÷6,0 0,5÷10 1,5 1,5 0,3х3 40х60 46х360 38х360 42 42 32 24 21 24 13 13 13 Ø160 Ø160 Ø186 SMART- 160W SMART- 200 SMART- 200E SMART — 200PC SMART — 225 10÷160 60÷200 60÷200 50÷200 70÷225 0,5÷6,0 0,5÷4,5 0,5÷4,5 0,5÷4,5 0,5÷4,0 0,4х0,4 1,6х1,6 1,6х1,6 0,4х4,0 1,6х1,6 40 40х55 40 40х360 40х55 26 38 39 35 45 22,6 26 23 35,5 27 11 11 10,5 11 11 Ø295х606 Ø295х670 Ø284х665 Ø295х648 Ø295х705 SITE — X C1603 SITE — X C2254 SITE — X 2257 SITE — X D2258 50÷160 80÷225 80÷225 80÷225 1,0÷3,0 1,0÷4,0 1,0÷7,0 1,0÷8,0 Ø4х0,5 Ø5х0,5 Ø5х0,5 2,5х2,5 40х360 40х360 40х360 40х60 10 39 44 D=1. 5 45 Т=20мин 8 25 25 26 1 14 14 14 Ø124х530 Ø248х697 Ø346х771 Ø346х771 GFD — 165 GFC — 165 GFD — 208 GFC — 205 GFD — 306 GFC — 305 160 160 200 200 300 300 3/5 3/5 5/8 3/5 4/6 3/5 1,5 х1,5 Ø4х0,9 2,5х2,5 Ø5х1,2 3,2х3,2 Ø5х1,3 55 40х360 60 45х360 80 40х360 18 14 35 25 56 48 14 14,3 26 28 36 38 23 23 23 23 23 23 Ø269х628 Ø269х628 Ø275х723 Ø275х751 Ø310х823 Ø310х839 ISOVOLT 120 M2 ISOVOLT 225 M1 10÷120 15÷225 1,0÷13 1,0÷7 Ø1,5 Ø1,5 40х60 40х60 18 45 8. 5 11,6 — — Ø100х351 Ø132х342 Технические характеристики отечественных гамма — дефектоскопов Тип гамма -дефектоскопа Фото аппарата Радионуклид Тип источника Размер активной части источника, мм Размер радиационной головки, мм Масса радиационной головки, кг Область применения (сталь), мм диаметр высота ГАММАРИД 170/400 Иридий-192 Тулий-170 Селен-75 ГIR2. 011.1 ГТМЩ.012.2 ГТМO.013.1 ГSES5.013.3 0,5 5,0 9,0 11,5 0,5 5,0 7,0 11,0 212х135х78 6 5÷80 2÷10 5÷20 ГАММАРИД 192/120 Иридий-192 Цезий-137 ГIR2.011.1 ГIR2.011.2 ГIR2.011.3 ГIR2.011.5 ГCS7.01.1.8 ГCS7.02.1.7 0,5 1,0 1,5 2,0 3,5 6,0 0,5 1,0 1,5 2,0 3,5 6,5 240х110х110 16 5÷80 РИД-Se4P Селен-75 CP17.111 CP17.311 CP17.711 CP17.212 CP17.412 CP17. 512 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 224х100х175 7 5÷30 РИД ИС/120 Селен-75 Иридий-192 CP16.111 CP16.512 ГИ192M61 ГИ192М62 ГИ192М63 1,0 3,5 1,5 2,0 3,0 1,0 3,5 1,5 2,0 3,0 320х122х205 23 5÷30 РИД-К/100   Кобальт-60 ГК60M313.411 ГК60M313.911 ГК60M313.212 ГК60M313.412 1,5 2,0 2,5 3,0 1,5 2,0 2,5 3,0 420х270х320 850х550х650 152 38 30÷200 СТАПЕЛЬ 5М Иридий-192 ГIR2011. 1 ГIR2011.2 ГIR2011.3 0,5 1,0 1,5 0,5 1,0 1,5 155х118х100 7,0 5÷80 Информация дана по данным на 2009 г. Источник – учебное пособие «Радиографический контроль сварных соединений» В.И. Горбачев. А.П.Семенов.   Область применения радиографического метода дефектоскопии при использовании рентгеновских аппаратов и гамма — дефектоскопов в соответствии с ГОСТ 20426-82 приведена в следующих таблицах Область применения радиографического метода при использовании рентгеновских аппаратов Толщина просвечиваемого металла, мм Напряжение на рентгеновской трубке, кВ, не выше Железо Титан Алюминий Магний 0,4 1 5 14 50 0,7 2 12 22 60 1,5 5 29 46 80 3 8 45 66 100 6 14 56 92 120 12 29 60 150 150 20 45 97 160 200 23 53 102 166 250 32 70 128 233 300 40 90 180 270 400 130 230 370 560 1000 Область применения радиографического метода при использовании гамма — дефектоскопов Толщина просвечиваемого металла, мм Закрытые радиоактивные источники Железо Титан Алюминий Магний 1-20 2-40 3-70 10-200 170Tm 4-30 7-50 20-200 30-300 75Se 3-100 10-120 40-350 70-450 192Ir 10-120 20-150 50-350 100-500 137Cs 30-200 60-300 200-500 300-700 60Co Выбор толщины металлических усиливающих экранов Источник излучения Толщина экрана, мм рекомендуемая допустимая Рентгеновский аппарат с напряжением на рентгеновской трубке до 100 кВ до 0,02 0,02-0,09 Рентгеновский аппарат с напряжением на рентгеновской трубке до 100 до 300кВ 0,05-0,09 Рентгеновский аппарат с напряжением на рентгеновской трубке свыше 300 кВ 0,09 Тулий -170 0,09 0,02-0,09 Селен — 75 0,09-0,20 0,05-0,02 Иридий — 192 0,20-0,30 0,05-0,30 Цезий 0,30-0,50 0,09-0,50 Кобальт- 60 0,30-0,50 0,20-0,50 Источник информации: учебное пособие «Радиографический контроль сварных соединений»

Лидеры продаж Шаблон Красовского УШК-1 Эталоны чувствительности канавочные Услуги лаборатории неразрушающего контроля Комплект ВИК «Сварщик» Комплект ВИК «Энергетик» Учебные плакаты по неразрушающему контролю Фотоальбом дефектов основного металла Комплект ВИК «Поверенный» Гель для УЗК «Сигнал-1» Универсальный шаблон сварщика УШС-3 Альбом радиографических снимков Магнитный прижим П-образный ОПРОС: Какое оборудование кроме НК вас интересует:

Радиация — Что такое Радиация?

org/ImageObject»>

Радиация — совокупность разновидностей ионизирующих излучений, т. е. микрочастиц и физических полей, способных ионизировать вещество.

По сочетанию таких свойств, как состав, энергия и проникающая способность, выделяют следующие виды ионизирующего излучения:

• излучение альфа-частиц – обладает сильной ионизацией – это достаточно тяжелые ядра гелия с положительным зарядом;
• излучение бета-частиц – это поток заряженных электронов, по проникающей способности значительно превосходит альфа-частицы;
• гамма-излучение – похоже на видимый световой поток, а по своей природе – это короткие волны электромагнитного излучения, способные проникать в окружающие предметы;
• рентгеновское излучение – электромагнитные волны с меньшей энергией, чем гамма-излучение. Солнце – естественный и не менее мощный источник рентгеновских лучей, но слои атмосферы обеспечивают защиту от солнечного излучения;
• нейтроны – электрически нейтральные частицы, которые возникают около работающих атомных реакторов. Доступ на такую территорию всегда ограничен.

В качестве мощного источника излучения, опасного для здоровья и жизни человека, может выступать совершенно любой радиоактивный предмет или вещество.
И в сравнении со многими другими возможными опасностями радиацию невозможно почувствовать и увидеть.
Определить ее уровень можно только специальными приборами.

Влияние радиационного излучения на здоровье человека зависит от его конкретного вида, периода времени и частоты воздействия.
Гамма-излучение для человека считается самым опасным.
Альфа-излучение, хотя и обладает малой проникающей способностью, опасно в случае попадания альфа-частиц непосредственно в организм человека (в легкие или пищеварительную систему).
При излучении бета-частиц необходимо защитить кожные покровы человека и не допустить их попадания внутрь.
При работе с рентгеновским оборудованием необходимо соблюдать меры защиты, поскольку излучение от него является мутагенным фактором, что приводит к мутации генов – изменению генетического материала клетки.

Все перечисленные виды радиационного излучения могут вызывать у человека:

• серьезные заболевания – лейкоз, рак (легких, щитовидной железы),
• инфекционные осложнения, нарушение обмена веществ, катаракту,
• генетические нарушения (мутации), врожденные пороки,
• выкидыши и бесплодие.

Рентгеновская трубка с катодом на базе фотоэлектронного умножителя —

Желтая линия – это форма напряжения на источнике света — лазерном диоде, зеленая кривая (верхняя) – это форма регистрируемого сигнала с ФРТ, полученного сцинтилляционным методом. Длительность светового импульса 200 нс. Длительность нарастания и спада регистрируемого сигнала 30-50 нс[2].

4.Области применения

Идея создания рентгеновской трубки с катодом на базе фотоэлектронного умножителя поступила от ЗАО «Комита». Перед ними стояла цель усовершенствования рентгенофлюорисцентных анализаторов Х-Арт, Х-Арт М. В рентгеноструктурном и рентгеноспектральном анализе используется характеристическое РИ (рис. 2 область А), кроме того, используются системы фильтрации для уменьшения спектральной ширины линий характеристического излучения РТ. Интенсивность используемого РИ должна быть максимально стабильной, ведь в рентгеноструктурном анализе при расчете используется интенсивность излучения отразившегося от образца, важно понимать интенсивность изменилась при взаимодействии РИ с образцом, либо изменилось излучение на выходе из РТ. Преимуществом ФРТ является стабильность РИ, при ее использовании интенсивность излучения в процессе эксплуатации не будет изменяться, таким образом значительно уменьшится количество необходимых калибровок РТ. Препятствием к использованию ФРТ в данной области является размер фокусного пятна. Используемые для дифракции РТ с накальным катодом представляют собой микрофокусные источники РИ от 50 до сотен мкм.

Основным преимуществом ФРТ является ее быстродействие. ФРТ способна создавть импульсы РИ с длительностью до 200 нс. Это дает возможность использовать ее при исследовании быстропротекающих процессов. Так в настоящий момент проходит иследование с использованием ФРТ для оценки поперечных размеров пучков электронов в ускорителе заряженных частиц. В медицинской сфере ФРТ может быть задействована в компьютерных тамографах для исследования живых организмов. Для получения четких изображений органов, которые находятся в постоянном движении  из-за дыхания или сердцебиения, необходима запись изображений с определенной частотой (стробирование объекта рентгеновскими лучами). Ведутся медицинские исследования по записи рентгеновских снимков не в постоянном режиме, а в импульсном режиме освещения объекта РИ. В случае успешных результатов возможно появятся новые методы записи рентгенограмм, в которых понадобится импульсный источник РИ.

В обычном компьютерном томографе источник РИ устанавливается на вращающуюся сканирующь часть – гентри. Есть идея создания рентгеновского томографа, в котором по окружности сканирующей части будет установлено 24 ФРТ. ФРТ, находясь в неподвижном состоянии, будут последовательно создавать РИ определенной длительности. В этом случае отпадет необходимость вращения сканирующей части томографа. Такая система позволит упростить сложную механическую конструкцию компьютерного томографа.

Другим потенциальным применением рентгеновской трубки с фотокатодом может стать использование данного источника РИ в системах рентгеновской связи. ФРТ имеет высокое быстродействие, является стабильным источником РИ, может осуществить как амплитудную, так и частотную модуляцию РИ. Управление генерцией ФРТ осуществляется оптическим сигналом с низким временем отклика(рис. 6). В настоящее время только начинаются работы по созданию и исследованию передачи сообщений в рентгеновском диапазоне частот.

5.Вывод

Рентгеновская трубка с катодом на базе фотоэлектронного умножителя имеет главное преимущество – она способна создавать модулированное РИ с длительностью импульсов до 200 нс. Она уступает аналогам с накальным катодом по мощности РИ, а также по эффективному размеру фокусного пятна[3]. Нужно искать новые способы использования ФРТ, где в первую очередь есть необходимость использования импульсных источников рентгеновского излучения. Для применения, где используется просвечивание объекта рентгеновским излучением необходимо изменить конструкцию, которая сможет выдержать анодное напряжение  до 150-200 кВ. Также  стоит произвести работы по увеличению величины среднего анодного тока ФРТ и уменьшения эффективных размеров фокусного пятна ФРТ. Практически нет аналагов данной конструкции РТ с достигнутой мощностью излучения. Есть японский вариант трубки с фотокатодом, в которой отсутствует динодная система, но мощность излучения такой РТ на несколько порядков меньше нашей. Помимо технических характеристик РТ существует и другая сложность внедрения нашей ФРТ – сложность эксплуатации данной трубки.  Для демонстрации возможностей либо испытания в лабораторных условиях лучше подойдет готовое устройство, а не отдельный компонент, которым является ФРТ. Тем не менее, наши ФРТ используются в  Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова на кафедре электронных приборов и устройств для исследований по передаче голосовых сообщений в рентгеновском диапазоне частот. В Объединенном институте ядерных исследований проходят испытания с использованием наших ФРТ для оценки поперечных размеров пучков электронов в ускорителе заряженных частиц.

6.Список литературы

1. Хараджа Ф. Н. и др. Общий курс рентгенотехники //физика. – 1966. – Т. 53. – №. 03. – С. 4.
2. Материалы АО «ЦНИИ «Электрон»
3. Потрахов Н. Н., Мазуров А. И., Васильев А. Ю. Микрофокусная рентгенография в медицинской диагностике //Променева діагностика, променева терапія. – 2011. – №. 3-4. – С. 124-128.

Типовые Неисправности Рентгеновских Трубок

Указания по применению — рентгеновские генераторы

Типовые Неисправности Рентгеновских Трубок

УП-02

Введение

Рентгеновские трубки являются проверенным и экономически эффективным способом генерации рентгеновского излучения, применяемого в области медицины, контроля качества и науки. Более 100 лет рентгеновские трубки совершенствовались благодаря появлению новых областей применения, материалов, технологического оборудования и конструкций. Сегодня наиболее распространенными являются два типа: трубка с вращающимся анодом, преимущественно применяемая в медицинских целях, с напряжением от 25 киловольт (кВ) до 150 кВ, и трубка с неподвижным анодом, применяемая в сфере контроля, с напряжением от 25 кВ до более чем 400 кВ, а некоторые — в мегавольтном диапазоне. Трубки с неподвижным анодом обычно работают на токе 1–20 миллиампер в практически непрерывном режиме и могут оставаться включенными много часов подряд. Трубки с вращающимся анодом работают на токе свыше 1 000 миллиампер, но применяются, как правило, в импульсном режиме, примерно от 1 миллисекунды до 10 секунд.

При генерации рентгеновского излучения менее 1 % энергии затрачивается на полезное излучение, тогда как оставшиеся 99 % трансформируются в тепло. Этот фактор ограничивает срок службы рентгеновской трубки. В производстве качественной продукции, осуществляющемся под строгим контролем, задействованы многие научные дисциплины. Среди них: термодинамика, теплопередача, материаловедение, вакуумные технологии, высоковольтные технологии, электроника, ядерные/радиационные отрасли, производственные технологии, а также множество менее объемных, но важных прикладных наук. Сборка и контроль работы рентгеновской трубки и генератора крайне важны для получения ожидаемых технических результатов и обеспечения длительного срока службы трубки.

1. Естественный износ

a) Нормальное выгорание нити накала
b) Ускоренное выгорание нити накала
c) Медленные утечки
d) Отсутствие рабочей нагрузки
e) Образование трещин на стекле
f) Дуговой пробой
g) Образование микротрещин мишени
h) Случайное повреждение
i) Подшипники

2. Производственные дефекты

a) Немедленные отказы
i) Отбраковка по результатам испытаний
ii) Период выдержки
iii) Ненадлежащие материалы
iv) Технологические сбои
b) Скрытые отказы
i) Оптимизация процессов
ii) Неявные / не вполне понятные процессы
iii) Анализ отказов / неустановленные причины

3. Несоответствие области применения

a) Излучение при низком напряжении (кВ) / высоком токе (мА)
b) Температура/ресурс

4. Ненадлежащая работа с источником питания

a) Импеданс источника питания
b) Нить накала при постоянном/переменном токе
c) Высокая частота
d) Скорость вращения / торможение
e) Разогрев нити накала
f) Логические схемы
g) Уставки ограничения тока / разогрева нити

5. Особенности кожуха трубки

a) Утечка диэлектрика (изоляционного масла)
b) Перегрев
c) Температура окружающего воздуха
d) Пространственное положение кожуха
e) Подключение кабелей/заземления
f) Требования, связанные с расширением диэлектрика
g) Соблюдение номинальных параметров

1. Естественный износ

X-Рентгеновские трубки изнашиваются. Срок их службы ограничен, так как их характеристики начинают постепенно снижаться, а использованные материалы расходуются. Поэтому эффективность работы трубок снижается и со временем становится неудовлетворительной.

a. Нормальное выгорание нити накала: Пучок электронов образуется в рентгеновской трубке вольфрамовой нитью накала, которая используется в электронных трубках с момента их появления, а также применяется в лампах накаливания. Проводились эксперименты с другими источниками излучения: импрегнированными катодами, гексаборидом лантана и церия, вольфрамом, легированным торием и рением. Чистый вольфрам остается оптимальным материалом для нитей накала. Нить изготавливают из проволоки, которую свивают в спираль и помещают в чашу. Она действует как фокусирующий элемент и образует требуемый пучок электронов прямоугольной формы. Спираль служит для упрочнения нити накала и обеспечивает увеличение поверхности для максимизации излучения электронов.

Вольфрамовая проволока представлена на рынке в пригодных для использования формах. Проволока относительно прочная, жесткая и сохраняет форму при управляемой вибрации и ударной нагрузке. Изготовители рентгеновских трубок стабилизируют и укрепляют нити накала с помощью процесса, который называют рекристаллизацией. Он превращает волокнистую микроструктуру необработанной проволоки в кристаллическую структуру с соотношением длины и диаметра в диапазоне от 3 до 6. Рекристаллизация осуществляется путем очень быстрого нагрева проволоки до температуры примерно 2 600 градусов Цельсия за несколько секунд и выдерживания в течение очень короткого времени.
Общим параметром нитей накала является ресурс накала. Когда горячий вольфрам медленно испаряется с поверхности, скорость его испарения зависит от температуры: чем выше температура, тем выше скорость испарения. В идеальных условиях вольфрам испаряется равномерно, но на практике он начинает образовывать горячие пятна на границах кристаллического зерна, которые выглядят как зазубрины. Вольфрам испаряется с горячих пятен легче, и проволока в этих местах истончается сильнее. В конце концов она прогорает насквозь. Чем выше температура нити накала, тем больше кристаллов вольфрама со временем образуется, и тем быстрее идет образование зазубрин. Кроме того, если допускать значительные броски пускового тока на холодную нить накала, это ускоряет выгорание из-за перегрева истончившихся участков.

С точки зрения ресурса нити накала, сокращение массы проволоки примерно на 10 % рассматривается как окончание срока службы. Это означает уменьшение диаметра проволоки на 5,13 %, когда нить накала достигает примерно 98 % срока службы. (Tungsten Filament Life Under Constant-Current Heating, A. Wilson, Journal of Applied Physics, vol. 40 No. 4 Pg. 1956, 15 March 1969) (В этом источнике также приведено хорошее изображение зазубренной нити накала под воздействием постоянного тока и незазубренной проволоки под воздействием переменного тока). Уменьшение диаметра на 5 % или 6 % рассматривается многими производителями как исчерпание ресурса.

b. Ускоренное выгорание нити накала: На характеристики рентгеновской трубки влияют несколько факторов, в том числе ток трубки, напряжение трубки, расстояние между анодом и катодом, угол мишени, размер фокусного пятна (размер пучка электронов). Размер фокусного пятна зависит от площади поверхности проволоки, шага спирали (количество витков на 2,54 см), диаметра/длины спирали, а также от того, насколько спираль выступает из чаши для фокусировки и какова форма самой этой чаши. Только напряжение между анодом и катодом и ток (температура) нити накала определяют излучение трубки. Излучение подчиняется уравнению Ричардсона – Дешмана и зависит от температуры: чем выше температура, тем сильнее излучение.
Нить накала в трубке становится горячее, когда от трубки требуется больший ток при фиксированном напряжении или требуется больший ток, но трубка работает на меньшем напряжении. В качестве примера сравнивают два случая трубки с неподвижным анодом. Первый — трубка, работающая при 160 кВ и 1 миллиампере (мА) по сравнению с 5 мА. В этой трубке нить накала рассчитана для работы при 2 086 градусах Кельвина по сравнению с 2 260 градусами Кельвина при 5 мА. Увеличение на 174 градуса повышает скорость испарения в 21 раз при 5 миллиамперах по сравнению с работой при 1 миллиампере (The Rates of Evaporation and the Vapor Pressure of Tungsten…, Jones и Mackay, Physical Review, Vol. XX No. 2, August 1927.) Второй — у той же трубки, работающей при 40 кВ и 5 мА, если сравнивать со 160 кВ и 1 мА, температура составляет 2 300 K и 2 086 K соответственно, что сокращает ресурс примерно в 43 раза. Что интересно, относительно небольшое сокращение ресурса имеет место при низком токе трубки, когда сокращается напряжение трубки; например, при 160 кВ по сравнению с 40 кВ, когда ток в обоих случаях 1 мА, ресурс сокращается только в 1,3 раза, а при 160 кВ по сравнению с 40 кВ, когда ток в обоих случаях 5 мА, — в 2,1 раза.

Таким образом:

160 кВ при 5 мА по сравнению с 160 кВ при 1 мА — ресурс нити накала сокращается в 21 раз; 40 кВ при 5 мА по сравнению с 160 кВ при 1 мА — ресурс нити накала сокращается в 43 раза; 40 кВ при 1 мА по сравнению с 160 кВ при 1 мА — ресурс нити накала сокращается в 1,3 раза; 40 кВ при 5 мА по сравнению с 160 кВ при 5 мА — ресурс нити накала сокращается в 2,1 раза

Это показывает, что увеличение тока (вызванное повышением температуры нити накала) значительно важнее, чем изменения напряжения трубки. Определенные типы трубок, а также отдельные трубки определенного типа могут отличаться от приведенных примеров.

Повреждения нитей накала, вызванные выгоранием, связаны с высокой рабочей температурой; чем выше температура, тем быстрее нить накала прогорает насквозь. Вольфрам испаряется с поверхности нити, однако это происходит неравномерно, поэтому образуются горячие пятна, испарение с которых происходит быстрее. Горячие пятна образуются на поверхности кристаллов вольфрама, где испарение идет быстрее, чем на других поверхностях. Чем выше температура нити накала и чем дольше время работы, тем больше кристаллов образуется. Длительный срок службы достигается при расположении длинных и узких кристаллов вдоль оси проволоки, а также при поддержании как можно более низкой температуры.

c. Медленные утечки: Для работы рентгеновских трубок необходим высокий вакуум. Металлостеклянные уплотнения и металлические паяные соединения, с которых можно начать, подвергаются усталостным нагрузкам и иногда начинают пропускать малые объемы газа, постепенно увеличивая давление газа. Эффективность работы трубки начинает снижаться из-за испарения материалов и высоковольтного дугового разряда, который может быть вызван повышенным давлением газа.

d. Отсутствие рабочей нагрузки: Из-за отсутствия рабочей нагрузки газы в вакууме трубки скапливаются и перемещаются вдоль поверхностей. Когда нить накала находится под высоким напряжением, может образоваться дуговой разряд, особенно при повышенном рабочем напряжении. Большинство производителей рекомендуют процедуру прогревания, зависящую от продолжительности периода без рабочей нагрузки. Она должна быть универсальной, но в отдельных случаях процедура может не подойти для какой-то трубки. В некоторых случаях необходимы дополнительные расширенные рабочие операции при повышенной мощности или напряжении, которые называются выдерживанием. Они способствуют работе трубки. Результат может быть неудовлетворительным или отсутствовать полностью, и тогда трубку необходимо заменить.

e. Образование трещин на стекле: Большинство трубок изготавливается со стеклянными колбами с двойными стенками, однако стекло также выполняет задачу изоляции электродов трубки (катода, анода и заземления) от тока утечки и дугового разряда. С течением времени и в зависимости от коэффициента использования металл анода и нити накала начинает испаряться на стеклянные поверхности, что в будущем вызывает дуговой разряд и поломку трубки.
Дуговой пробой выводит испаренный материал из состояния покоя и может вызвать протравливание на стеклянных изоляторах. Такое состояние часто называют растрескиванием или травлением.

Для нейтрализации последствий испарения используются различные методы, в том числе пескоструйная обработка стекла (что увеличивает полосу изоляции), применение экранированного анода в трубках с неподвижным анодом (кожух или экран снижает напыление материала мишени на стекло), двойные стенки с металлическим центром (что снижает испарение нити накала на стекло в трубках с вращающимся анодом и некоторых видах трубок с неподвижным анодом), а также применение керамики. Эти методики не предотвращают испарение металла, однако значительно уменьшают объем его отложения на стеклянные и керамические изолирующие поверхности, тем самым отдаляя появление дуговых разрядов. Эти методики могут дать иной нежелательный эффект, например, пескоструйная обработка стекла может привести к высвобождению частиц стекла, что вызывает образование дуговых разрядов.

f. Дуговой пробой. Дуговой пробой является проблемой, типичной для всех высоковольтных систем. Некоторые из причин упомянуты выше: высокий уровень газа в вакууме, испарение проводящего металла с напылением на поверхности изоляторов, а также образование трещин или травление изоляторов, которое, в свою очередь, создает повышенное давление газов или ухудшает способность изоляторов выдерживать высокое напряжение. Другие причины, такие как мелкие частицы изолятора или металла, которые высвобождаются во время работы или могут генерироваться в трубке, вырабатывают газ или создают проводящие пленки на изоляторах. Эти частицы могут быть причиной появления малых, но направленных пучков электронов, которые вызывают дуговой разряд.
cause small but focused electron beams which trigger arcs.

g. Образование микротрещин мишени: При подаче питания на трубку пучок электронов ударяется в мишень, и температура под этим пучком быстро повышается. В случае трубок с неподвижным анодом мощность и температура относительно низкие, и равновесная температура достигается за доли минуты. Поверхность вольфрамовой мишени может легко достигать температуры плавления вольфрама (3 400 градусов Цельсия), но существует ограничение примерно до 400 градусов Цельсия (750 градусов Фаренгейта), для того чтобы вольфрамовый диск не отделился от медной основы. Повышение температуры на поверхности мишени создает нагрузки, которые могут привести к образованию малых трещин на поверхности мишени. С течением времени после ряда циклов включения/выключения эти трещины разрастаются, и некоторые электроны из пучка попадают в них, из-за чего изменяется рентгеновское излучение. Вольфрам абсорбирует часть излучения от трещин, и его интенсивность снижается, а энергия рентгеновских лучей становится более жесткой (лучи более высокой энергии). Работа трубки при низкой мощности и с уменьшенным числом циклов включения/выключения сокращает образование микротрещин. Также эту тенденцию сокращает пониженная плотность мощности (то есть большее фокусное пятно или меньший угол мишени).

В случае трубок с вращающимся анодом, допустимая мощность которых может в 1 000 раз превышать мощность трубок с неподвижным анодом, образование микротрещин мишеней значительно более выражено и, соответственно, имеет больший эффект. Температура фокусного пятна на мишени в трубке с вращающимся анодом может достигать 2 800 градусов Цельсия (более 5 000 градусов Фаренгейта). Сниженное излучение против числа воздействий часто называется спадом излучения. Образование микротрещин сокращается за счет использования наименьшей необходимой мощности, наибольшего возможного фокусного пятна и более длительного времени воздействия при сниженной мощности, а не за счет уменьшения времени воздействия при повышении мощности. Такие критерии применимы также к трубкам с неподвижным анодом. Микротрещины сокращают теплопередачу, что повышает температуру фокусного пятна, а это усиливает испарение вольфрамовой мишени с напылением на стекло.

h. Случайное повреждение: Хотя это и не частая причина выхода из строя, случайное повреждение может быть вызвано несоблюдением рекомендуемых протоколов при монтаже и эксплуатации. Недопонимание, незнание и допущения могут стать причиной случайного повреждения. Плотницкая поговорка гласит: «Семь раз отмерь, один раз отрежь». В случае с рентгеновскими трубками необходимо все проверять и перепроверять.

i. Подшипники. Выход из строя подшипников трубки с вращающимся анодом может стать источником проблем. Все механические системы изнашиваются и перестают работать, поэтому сложность заключается в том, чтобы достичь долговечности. Высокая температура и скорость более всего влияют на сокращение срока службы подшипника. По мере эксплуатации смазочный материал (как правило, из мягкого серебра или свинца) стирается с тела и поверхности качения, возникает контакт стали со сталью, который приводит к заеданию и заклиниванию. При аккуратном использовании подшипники обычно превышают по сроку службы прочие механизмы, подверженные выходу из строя. Отдавая предпочтение трубке с вращающимся анодом перед трубкой с неподвижным анодом, необходимо тщательно и подробно изучить требования к излучению и эксплуатации.

2. Производственные дефекты

a. Немедленные отказы. Какие бы усилия ни прилагал производитель, не все изготовленные трубки абсолютно одинаковы. Существуют небольшие различия, но в обязанности производителя входит обеспечение того, чтобы такие различия не влияли на работу трубки.

i. Отбраковка по результатам испытаний. После того как трубка изготовлена и обработана, она подвергается комплексу испытаний для того, чтобы завершить окончательную обработку и, что важнее, убедиться, что трубка соответствует стандартам исполнения, установленным для данной модели. Трубка проходит проверку качества. Прежде всего проводится испытание на стабильность при высоком напряжении. Каждая трубка подвергается воздействию высокого напряжения, как правило, превышающего максимальное рабочее напряжение на 15 % или более при работе на максимальной допустимой мощности. Такая обработка удаляет газы и частицы и подготавливает новые поверхности к работе при высоком напряжении. Затем трубка подвергается испытанию на гарантийные показатели для проверки стабильности при высоком напряжении. При этом при работе на максимальном номинальном напряжении в течение определенного периода времени дуговых разрядов не должно быть, либо их число должно быть ограничено.

Испытываются и измеряются катодная эмиссия, вольтамперные характеристики нити накала, размер фокусного пятна, тепловая нагрузка и другие соответствующие характеристики. Для трубок с вращающимся анодом выполняются дополнительные испытания, например, на шум, вибрацию, время выбега и другие, с тем чтобы оценить показатели работы ротора и подшипника. Трубки, не отвечающие техническим условиям, отбраковывают/утилизируют, но при этом анализируют для выявления причин дефектов, чтобы внести коррективы в процесс производства.

ii. Период выдержки. Иногда, несмотря на успешное прохождение испытаний, трубки, которые были выдержаны 2–4 недели, работают неудовлетворительно, особенно в условиях высокого напряжения. Изменение показателей работы обычно бывает вызвано малейшими утечками вакуума, которые невозможно определить нормальными средствами, однако они вырабатывают газы, которые препятствуют хорошей работе (при высоком напряжении). Нормальные тепловые циклические нагрузки могут вызвать утечки или появление вакуума, а также появление токсичных газов. Такое снижение эффективности работы случается крайне редко. В некоторых случаях более длительное пребывание без рабочей нагрузки или нормальные сроки оборота складских запасов выявляют дополнительные случаи выхода из строя.

iii. Ненадлежащие материалы. Современные материалы, такие как бескислородная медь, кобальтовые сплавы с заданным тепловым расширением, вольфрам с добавлением рения, жаропрочные сплавы, графит по вакуумной технологии, высокотемпературные припои, а также керамика и техническое стекло, значительно повысили эксплуатационные качества трубок. В связи с этими усовершенствованиями необходим более высокий уровень обеспечения качества, для того чтобы гарантировать рабочие характеристики этих и других материалов. Для обеспечения качества поставок часто используются испытания и сертификаты. Несмотря на это, в производственном процессе случайно могут быть задействованы материалы, не соответствующие стандарту. Хорошим примером может служить заготовка бескислородной меди, которая, если получена в результате экструзии, может содержать строчечные включения, которые вызывают утечки вакуума. Необходимо использовать более дорогие кованые пластины и заготовки. Как правило, подобные дефекты выявляются на производстве, и заказчик с ними не сталкивается.

iv. Технологические сбои. Новые технологии, такие как металлы вакуумного переплава, турбомолекулярные вакуум-насосы, высокотемпературная вакуумная обработка, высокотемпературное сжигание газообразного водорода, пайка в вакууме и электрополировка, также обеспечивают повышенные эксплуатационные качества рентгеновских трубок. Автоматизация помогла обеспечить более равномерное качество продукции. Однако, в случае если такой технологический процесс / применяемое оборудование выходит из строя или нарушается управление, отлаженный процесс может дать сбой и привести к появлению ограниченно пригодных или бракованных трубок.

b. Скрытые отказы. Скрытые или непредсказуемые отказы, которые происходят со временем, часто непредвиденны, и иногда их не удается соотнести с известной причиной.

i. Оптимизация процессов. Многие процессы, применяемые при изготовлении трубок и их частей, формировались в течение долгих лет практического опыта. Если нет однозначных показаний, производители неохотно вносят изменения в процесс, опасаясь неизвестных последствий. Например, анод с графитовым диском, припаянным к обратной стороне трубки с вращающимся анодом, необходимо дегазировать перед сборкой. Если температура слишком высокая, может произойти повреждение пайки и

точки контакта, а если слишком низкая, то может возникнуть риск для надлежащей дегазации. В случае с неподвижным анодом высокая температура анода способствует дегазации. Но насколько высокую температуру можно допустить и в течение какого времени, прежде чем появится (скрытое) повреждение? В эту категорию входят многие процессы — такие как дегазация, вакуумная откачка и выдерживание. Излишняя умеренность влечет риск неудовлетворительных эксплуатационных показателей, а излишняя интенсивность – риск повреждений. Найти компромисс сложно, но, когда процесс налажен, зачастую лучше в него не вмешиваться.

ii. Неявные или не вполне понятные процессы. Некоторые отказы вызваны такими явлениями, которые не вполне изучены или побочные эффекты, которых для различных процессов неизвестны. Почему случается, что изоляционное масло потемнело и содержит посторонние включения, однако трубка работает нормально? В других системах наблюдается дуговой разряд, но тем не менее и трубка, и охлаждающее масло, и внешняя среда выглядят нормально и дают благоприятный результат при испытаниях. Смазка шариковых подшипников вращающегося анода является хорошим примером неполного понимания процесса. Смазочный материал, как правило, серебро или свинец, наносится методом химического или физического испарения. Он неравномерен по своей природе. Для того чтобы смазочный материал распределился более ровно, необходима своего рода приработка трубки. Средняя толщина также имеет важное значение. Слишком тонкий слой ставит под угрозу срок службы подшипника, а слишком толстый является причиной перебоев в работе трубки, а также частых застреваний. Процесс налаживается на основании накопленного опыта, а также методом проб и ошибок, но физические причины этого феномена понятны не до конца.

iii. Анализ отказов / неустановленные причины. Анализ отказов может выявить причину. Это важный инструмент, применяемый производителями для выявления скрытых и немедленных отказов. Иногда проблема очевидна, а иногда для выявления первопричины нужно провести множество расчетов и испытаний. Любой, кто занят анализом отказов, знает, что во многих случаях основную причину не удается выяснить, несмотря на все усилия. Свидетельства оказываются либо уничтоженными в результате отказа, либо ликвидированными в процессе разборки. Иногда найденных свидетельств недостаточно для однозначного вывода. В такой ситуации лучшее, что можно сделать, — это прибегнуть к экстраполяции.

Типичной проблемой для достаточно долго прослуживших трубок является дуговой пробой. Наиболее распространенными причинами дугового пробоя являются высокое давление остаточных газов или ухудшение свойств изоляторов и паразитное излучение электронов (известно, как полевая эмиссия). Первые два вопроса были затронуты ранее. Что касается полевой эмиссии, микроскопические частицы (как металлических проводников, так и неметаллических изоляторов) могут вызывать малые электрические токи, как правило, в диапазоне наноампер. Причиной их появления являются сильные электрические поля. Такие малые токи, испускаемые в форме луча, при определенных условиях могут сообщать изоляторам заряд, который в дальнейшем разряжается, что приводит к появлению дуги. Также заряд может стать причиной выхода из строя изолятора из-за пробоя, то есть образования в изоляторе отверстия малого размера, вызывающего потерю вакуума. С другой стороны, частицы могут отделяться, разгоняться, тем самым накапливая энергию в электрическом поле, и при внезапном ударе вызывать образование дуги. Удар зачастую становится причиной вторичного повреждения — осколков от удара, в свою очередь усиливающих полевое излучение.

Производители обращают особое внимание на чистоту и стараются уменьшить количество микрочастиц, собирая трубки в чистых комнатах с помощью различных технологий для удаления частиц, таких как ультразвуковая очистка или электрополировка. Несмотря на эти усилия, малые частицы проникают в трубки. Для уменьшения количества микрочастиц каждую новую трубку «выдерживают» или подвергают воздействию высокого напряжения (примерно до 25 % максимального рабочего напряжения), с тем чтобы выжечь или удалить микрочастицы на неактивных частях трубки. Выдерживание трубки в холодных условиях не дает существенного результата, поэтому работу трубки нужно построить по определенному температурному протоколу, которых существует достаточно много. Планы такого выдерживания составляются на основе экспериментального опыта и предварительной оценки, но тем не менее не всегда оказываются оптимальными. Крайне сложно создать трубку, в которой не будет дуговых разрядов вообще.

3. Несоответствие области применения.

Хорошим примером неверного выбора трубки может служить ранний этап маммографии, когда для маммограмм применяли стандартные диагностические трубки. В результате диагностика была достаточно плохой, и часто случались лучевые ожоги. Спустя несколько лет стало известно, что излучение молибдена при напряжении примерно 30 кВ с очень малыми фокусными пятнами в трубках, конструкция которых специально разработана с учетом анатомических особенностей, невероятно эффективно в ранней диагностике рака молочной железы.
Новые трубки сконструировали по этим требованиям, и сегодня они являются эталоном актуальной ранней диагностики.

a. Излучение при низком напряжении (кВ) / высоком токе (мА). Распространенный вид несоответствия имеет место, когда трубка, рассчитанная на применение в условиях высокого напряжения, используется при пониженном напряжении (обычно половина или менее от максимального), а нить накала пропускает повышенный ток, чтобы преодолеть ограниченное излучение. В частности, если трубка с вращающимся анодом работает при 125 кВ и 300 мА, то при снижении до 50 кВ и 300 мА нить должна работать при мощности на 16 % выше, с тем чтобы преодолеть пониженное напряжение трубки. Поскольку нить охлаждается излучением с температурой, пропорциональной четвертой степени (T⁴), увеличение на 16 % означает повышение температуры нити лишь на 3,8 %. Это значение кажется небольшим, однако при повышенной мощности вольфрам испаряется в три раза быстрее, что в три раза сокращает срок службы нити накала. Если трубка работает при более высоком токе (в данном случае >300 мА) и при 50 кВ, то ток нити должен быть повышен, что еще больше сокращает ее ресурс. Часто такое несоответствие приходится принять, потому что производитель неохотно идет на изготовление специализированных конструкций, которые будут продаваться ограниченной партией.

b. Температура/ресурс. Основное правило для рентгеновских трубок таково, что температура — их враг. Чем выше подаваемая мощность, тем короче срок службы трубки. Однако при ненадлежащей мощности не будет достаточной интенсивности рентгеновского излучения для выполнения задачи. Испарение нити накала, создающее нежелательные металлические отложения, в конечном итоге приведет к дуговому пробою изолятора. Бомбардировка мишени при повышенной температуре не только приведет к испарению мишени — со временем качество излучения начнет изменяться в части распределения энергии и интенсивности, а также уменьшится из-за микротрещин.

При работе трубки присутствует термомеханическое напряжение. Металлостеклянные уплотнения подвергаются напряжению при нагреве, и чем больше нагрев, тем выше температура, ведущая к повышению напряжения. В конечном итоге могут оторваться малые частицы, либо могут образоваться тонкие трещины на стекле, которые будут расширяться при прохождении излучения. Всегда имеет место механическая усталость, связанная с тепловыми циклическими нагрузками. Чем больше цикличность, тем быстрее развивается усталость. Повышенная мощность вызывает повышенную температуру, которая ускоряет развитие усталости. Работа рентгеновской трубки при минимальной полезной мощности продлевает срок ее службы.

4. Ненадлежащая работа с источником питания

В рентгеновском источнике мощность, необходимая для работы трубки, включая нить накала, а в случае трубки с вращающимся анодом — для питания ротора, поступает от источника питания. Кроме того, источник питания снабжен логической схемой и блокировками, которые использует система. Таким образом, источник питания является неотъемлемой частью рентгеновского источника, и они оба работают согласованно.

a. Импеданс источника питания. Одной из наиболее важных характеристик питания является импеданс. В случае трубок с неподвижным анодом, которые работают при мощности в несколько сотен ванн, импеданс может быть высоким, то есть содержит значительное сопротивление. Таким образом, в случае дугового разряда повреждения трубки и чувствительного электронного оборудования сводятся к минимуму. Дуга, как правило, гасится при снижении напряжения, поддерживающего ее. Когда ток в дуге встречается с сопротивлением источника напряжения, напряжение на сопротивлении увеличивается, тем самым снижая напряжение на трубке и других частях контура высокого напряжения. Если давление газа в трубке становится достаточно высоким, чтобы поддерживать дуговой разряд, импеданс также защищает источник питания и соответствующее электронное оборудование. Если уровень газа становится слишком высоким, улучшить эффективность работы трубки невозможно.

К сожалению, высокий импеданс также означает, что, если дуговой разряд образуется из-за частиц либо полевой эмиссии или из-за малого испарения, зачастую нет достаточной накопленной энергии для устранения или испарения причины. Из-за этого дуговой пробой может продолжаться.

Трубка с вращающимся анодом работает в условиях значительно более высокой мощности, иногда до 100 киловатт, то есть практически в 1 000 раз больше, чем трубка с неподвижным анодом. Здесь высокий импеданс источника питания невозможен, иначе он не будет поддерживать необходимую мощность. В таких случаях часто бывает необходимо ограничить накопленную энергию обычно менее чем 10 джоулями. Высоковольтные кабели и конденсаторы добавочного сопротивления к вольтметру накапливают такую энергию, и это может привести к повреждению трубки из-за образования дуги. Десять джоулей — это не жестко зафиксированное значение, а лишь примерное. Многие трубки удовлетворительно работают при большей накопленной энергии, иные же не будут работать и при меньшей. Емкость становится более сложным вопросом при повышенном напряжении, так как энергия пропорциональна квадрату напряжения.

b. Нить накала при постоянном/переменном токе. Как правило, нити накала работают при переменном напряжении/токе. Для этого есть три основные причины. Во-первых, исторически было проще регулировать и подавать переменный ток, а во-вторых, при использовании постоянного тока прослеживается тенденция к образованию кристаллов, из-за чего нить со временем становится хрупкой и быстрее прогорает. В-третьих, хоть это и менее важно, при постоянном токе на одном конце нити будет небольшой постоянный потенциал, равный рабочему потенциалу нити, что может исказить фокусное пятно, слегка сместив его по отношению к фокусирующей чаше. Этот эффект сильнее выражен в случае небольших фокусных пятен и сильного излучения. При переменном токе такое отклонение попеременно возникает на обоих концах нити и таким образом нивелируется. При нагревании нити накала с помощью постоянного тока имеет место феномен образования зазубрин, особенно на тонких нитях. В
таком случае некоторое количество ионов вольфрама выделяется из испаренных атомов вольфрама, притягивается к отрицательному концу нити и откладывается, образуя серию зазубрин. Такие зазубрины бывают тоньше других участков нити, что приводит к образованию горячих пятен с сопутствующим усилением испарения и в конечном итоге к прогоранию. Имеются данные о сокращении ресурса нити накала от двух до десяти раз при работе на постоянном токе, а не на переменном. Современные источники питания, в которых применяется постоянный ток, получают его с помощью высокочастотного преобразователя. В таких условиях низкоамплитудные высокочастотные колебания порядка 10 кГц наблюдаются в сигнале нити накала, что сводит к минимуму образование зазубрин.

c. Высокая частота. Металлостеклянные уплотнения трубки изготавливаются из ковара или аналогичного сплава, включающего железо, никель и кобальт. Каждый из них является высокомагнитным металлом. Уплотнения включают в себя проходные элементы, через которые идет ток нити накала. При высокой частоте магнитные материалы подвергаются воздействию магнитного гистерезиса, вихревых токов и поверхностного эффекта, что отбирает энергию протекающего тока. Это явление требует, чтобы источник питания вырабатывал большую мощность в сравнении с немагнитными материалами, что необходимо для преодоления потерь. Чем выше частота, тем больше потери. Потеря мощности приведет к нагреву проходных элементов, а эффект механического нагружения в уплотнениях не вполне изучен. В настоящее время используются частоты до 40 кГц. Для катода и анода используются высокочастотные высоковольтные источники питания, но с выпрямлением тока.

d. Скорость вращения / торможение. Для трубок с вращающимся анодом основными факторами, влияющими на срок службы, являются ресурс подшипника и испарение нити накала. Когда требуется воздействие, на статор подается питание, и анод трубки набирает скорость вращения (в оборотах в минуту). Такая минимальная скорость указана производителем. Исторически существует четыре значения синхронизированной скорости в зависимости от частоты электросети. Для 60 Гц максимальная скорость составляет 3 600 об/мин или 10 800 об/мин при тройной скорости, для 50 Гц — это 3 000 об/мин и 9 000 об/мин при тройной скорости. Эти скорости обычно называют высокой и низкой скоростью для нормальной сингулярной частоты или тройной частоты соответственно. На практике ротор никогда не достигает этой скорости, так как трение в подшипниках и неполная магнитная связь между статором и ротором снижают скорость. Фактически КПД системы статора/ротора составляет лишь около 10 % в сравнении с обычными двигателями, для которых это значение обычно выше 90 %. По этим причинам производители обычно указывают минимальную скорость 3 000, 9 500, 2 800 и 8 500 или аналогичные значения, позволяющие выйти из синхронной частоты вращения.
При начале воздействия питание подается на статор в течение определенного времени до достижения минимальной скорости и зависит от момента инерции анода (очень приблизительно пропорционального теплоаккумулирующей способности), напряжения, поданного на статор, а также частоты поданного напряжения (высокой или низкой скорости). Как правило, такое время на раскрутку ротора составляет от 1,5 до 6 или более секунд. После раскрутки статор переходит в рабочий режим, при котором пониженное напряжение (обычно от 80 до 100 вольт) непрерывно подается для поддержания минимальной скорости. Часто установку времени на раскрутку выполняет сборщик таким образом, чтобы оно соответствовало минимальной скорости, и практическое решение этой задачи может быть непростым. Скорость вращения измеряется вибрационными тахометрами и синхронными стробоскопами. Необходимо учитывать тепловое состояние анода. Горячий анод достигнет меньшей скорости, чем холодный, из-за повышенного трения и пониженной магнитной связи. После окончания воздействия скорость ротора снижается или тормозится путем подачи напряжения только на одну обмотку статора.

Торможение выполняется для быстрого снижения скорости вращения подшипника. Кроме того, не менее важно быстро пройти резонанс ротора. Все роторы имеют собственную резонансную частоту, и при ее достижении возможна заметная вибрация ротора/анода. Чтобы быстро пройти резонансную скорость и минимизировать любые негативные воздействия, подается тормозящее напряжение. Стандартные резонансные частоты равны примерно 4 000–5 000 об/мин (65–80 Гц), важность торможения намного выше после работы на высоких скоростях. С учетом обычно более краткого времени на разогрев нити накала и более длительного времени на раскрутку ротора очевидна следующая последовательность работы рентгеновской системы: потребность в воздействии, раскрутка статора, разогрев нити накала, воздействие высоковольтного импульса, снятие нагрузки с нити накала, торможение анода. Современные источники питания адаптируются ко всем этим временным последовательностям.

e. Разогрев нити накала. Когда рентгеновская трубка не вырабатывает рентгеновское излучение (то есть на катод и анод не подается высокое напряжение), нить накала находится в так называемом холостом (или предпусковом) режиме. Через нее идет ток, но он ниже точки излучения, в которой трубка потребляет ток. Когда потребуется воздействие, ток в нити накала повышается до предварительно заданного значения, что обеспечивает протекание тока в трубке при подаче на нее высокого напряжения. Когда потребности в рентгеновском излучении нет, высокое напряжение отключается, и нить возвращается к току холостого режима.

Как правило, время разогрева нити варьируется от половины секунды до одной секунды. Эта методика особенно важна для трубки с вращающимся анодом, где токи в трубке высокие, а ресурс нити накала экономят, используя ее только при необходимости в рентгеновском излучении. Ток холостого режима выбирают таким образом, чтобы испарение с нити накала было очень малой долей от тока нити накала, необходимого для мощного излучения. Благодаря такому подходу минимизируется испарение в холостом режиме. Если ток в трубке достаточно низкий, некоторые трубки с неподвижным анодом вообще не разогреваются, и нить накала нужно задействовать из отключенного состояния. В непрерывной импульсной системе возможны проблемы с испарением, так как если частота повтора импульсов высока, между импульсами недостаточно времени на разогрев нити до следующего импульса. Обычно в таких случаях нить работает в режиме разогрева до окончания генерации импульсов. Современные источники питания адаптируются ко всем этим временным последовательностям.

f. Логические схемы. Как видно из приведенного выше описания, логическая последовательность и ее реализация очень важны. Добавим иные системы, такие как блокировки, последовательность получения изображений, требования к рентгенографическим объектам и прочие требования к системе — очевидно, что функционирование и надежность логических
схем совершенно необходимы для надлежащей работы устройств. В некоторых случаях дуговой разряд в трубке становится причиной импульсных помех, вызываемых бросками тока или прерыванием подачи высокого напряжения. Они становятся причиной отказа логической схемы. Современные источники питания снабжены изолированными логическими схемами, что защищает чувствительное электронное оборудование от импульсных помех при нормальном режиме работы и в случае дуговых разрядов.

g. Уставки ограничения тока/разогрева нити. Ограничение тока в нити накала является одной из наиболее важных настроек. Уставка ограничения тока ограничивает максимальный выходной ток источника питания нити накала для защиты нити в рентгеновской трубке. Эта уставка не дает рентгеновскому генератору превысить заданное значение при любых обстоятельствах. Заданное значение должно быть равно или ниже указанного производителем в техническом паспорте.

При установке ограничения тока в нити накала ниже максимального значения, указанного в техническом паспорте на рентгеновскую трубку, такое ограничение должно быть на 10–15 % выше тока в нити, необходимого для достижения максимального заданного тока эмиссии (мА) при нижней применяемой уставке напряжения (кВ). Необходимо помнить, что максимальные значения для нити накала отличаются от значений, необходимых для излучения. Уставка на 10–15 % выше необходимого тока эмиссии обеспечивает запас по уровню, а также улучшенные частотные характеристики.

Всегда поддерживайте ограничение тока в нити накала. Оно должно быть равным или ниже рекомендованного производителем максимального значения тока. Ток холостого хода в нити накала (называемый в некоторых линейках продукции током разогрева нити накала) — это ток в холостом режиме, подаваемый на нить накала рентгеновской трубки в момент, когда трубка находится в режиме ожидания (отключено высокое напряжение, и нет рентгеновского излучения).

Уставка тока разогрева, как правило, составляет примерно от 1 до 2 ампер, однако необходимо проконсультироваться с производителем рентгеновской трубки. В качестве ориентира удобно руководствоваться тем, что максимальный уровень тока разогрева нити накала должен быть не выше 50 % ограничения тока в нити накала по техническому паспорту. Вполне можно устанавливать ток в холостом режиме на ноль, если нет потребности в быстром наращивании тока эмиссии.

 5. Особенности кожуха трубки.

Рентгеновская трубка должна быть помещена в надлежащий контейнер, с тем чтобы предотвратить распространение рентгеновского излучения во всех направлениях, обеспечить надлежащую высоковольтную изоляцию и возможность охлаждения трубки/системы. В случае автономной рентгеновской трубки контейнер называют кожухом, трубкой в сборе или источником излучения, а в случае системы, где источник питания сочетается с трубкой, его обычно называют Monoblock® (зарегистрированная торговая марка Spellman).

a. Утечка диэлектрика (изоляционного масла). Диэлектрик — как правило, трансформаторное масло с противоокислительной присадкой — должен обеспечивать высоковольтную изоляцию для предотвращения дугового разряда от всех высоковольтных поверхностей. Если развивается утечка масла, как правило, это означает также утечку воздуха в кожухе. Если воздух проникнет в область высокого напряжения, это вызовет дуговой разряд. Если образование дуговых разрядов будет продолжаться, углерод, образовавшийся в результате распада масла, будет покрывать поверхности без возможности их восстановления. Масляные уплотнения часто выполняются в виде уплотнительных колец и уплотнений типа Buna-N из резины, пригодной для масла с присадкой. Некоторые материалы, такие как неопрен, для этого непригодны, поскольку при контакте с таким маслом они набухают. Обычная рекомендация от производителей уплотнительных колец в отношении процента сжатия — примерно 5–10 %, не сдавливать. Обычно используют 25-процентное сжатие, так как при стандартных высоких температурах кожуха уплотнительные кольца «устают», их упругость снижается, и могут появиться утечки.

Применяемое масло содержит абсорбированные газы, которые необходимо отвести с помощью вакуумирования, для того чтобы они не проникли в кожух. Такая обработка повышает электрическую прочность диэлектрика, измеряемую в вольтах на единицу расстояния. Стандартные значения превышают 30 киловольт на 2,54 см. Важно обратить внимание на материалы, применяемые на внутренней части кожуха, это, как правило, пластмассовые изоляторы. Они могут выщелачивать пластификаторы или иные химические реагенты, которые могут раствориться в масле и понизить электрическую прочность. Температура улучшает выщелачивание. Материалы кожуха необходимо тщательно испытывать, даже если части взяты из новых производственных партий.

b. Перегрев. Перегрев может вызывать повреждение не только трубки, но и кожуха. Многие системы снабжены теплообменником с вентилятором и иногда насосом для перекачки масла. Такие теплообменники необходимо содержать в чистоте. Пыль является причиной серьезных проблем и затрудняет как естественную, так и принудительную (с помощью вентилятора) воздушную конвекцию. В результате кожух перегревается, из-за чего необходимо проводить техническое обслуживание.

c. Температура окружающего воздуха. Необходимо поддерживать температуру окружающего воздуха в соответствии с рекомендациями производителя. Как правило, температура окружающего воздуха равна 25–30 градусам Цельсия. При высоких нагрузках кожух может достигать 75–80 градусов Цельсия, что является стандартным ограничением. Таким образом, температура может повышаться примерно на 50 градусов, и если температура окружающего воздуха выше рекомендованных значений, то их совместное действие приведет к перегреву. Ограждения, часто применяемые при испытаниях и для предотвращения утечек излучения, могут стать причиной повышения температуры окружающего воздуха выше рекомендованной нормы. Кроме того, достаточно часто для защиты оборудования применяют пластмассовое или тканевое покрытие, однако это только препятствует воздушной конвекции и легко может привести к перегреву.

d. Пространственное положение кожуха.Кожух трубки, вне зависимости от наличия теплообменника, может нагреваться в верхней части и оставаться без изменений в нижней. Причиной этому является то, что изоляционное и охлаждающее масло формирует сильные конвекционные потоки, которые поднимаются, как дым от сигареты, и переносят тепло в верхнюю часть кожуха. Необходимо обращать внимание на поддержку оптимального положения кожуха при работе. Часто для выявления нагретых участков можно применять термопары, однако для точности измерений необходим хороший термоконтакт.

e. Подключение кабелей/заземления. Хотя это и кажется очевидным, важно обеспечить хорошее электрическое соединение. В частности, заземление, а также другие подключения — например, статор, термопредохранители и высоковольтные кабели. Туго затянутые соединения без изношенных контактов и проводов являются обязательным требованием. Соединения высоковольтных кабелей особенно важны: если в них проникнет воздух, он ионизирует область высокого напряжения, и это вызовет дуговой пробой изоляции. Как правило, для изоляции от воздуха и обеспечения плотного контакта поверхностей используют смазку, предназначенную для высоковольтного оборудования. Когда появляются следы дугового разряда, устранить их невозможно. Необходимо строго следовать рекомендациям производителя по установке кабельных изоляторов.

f. Расширение диэлектрика. При нагреве масло расширяется в объеме, как и все материалы. Рентгеновские системы должны обладать достаточным объемом, чтобы принять такое расширение. На холодной стороне при отгрузке системы необходимо предусмотреть объем для усадки. Такое расширение и сжатие обычно обеспечивается с помощью гибкой диафрагмы, позволяющей изменять объем в целом. Хорошо проработанная конструкция предусматривает коэффициент запаса. Чем он больше, тем лучше. Хорошим считается коэффициент запаса не менее 25 %. Также важно задать нейтральное положение для теплового перемещения: диафрагма должна быть установлена так, чтобы обеспечивать возможность и расширения, и сжатия, которое может произойти. Эти коэффициенты заложены в требования к конструированию и производству.

g. Соблюдение номинальных параметров. Одним из наиболее важных моментов в работе трубки является соблюдение заявленных номинальных значений. Крайне важно ознакомиться с ними и все тщательно спланировать. Высокое напряжение и мощность нити необходимо проанализировать, для того чтобы обеспечить соблюдение требований в части перегрева в долгосрочной перспективе. Краткосрочная чрезмерно высокая мощность на аноде может стать причиной расплавления фокусного пятна. Основными требованиями являются внимание и осторожность. Также важно, чтобы теплообменник был чистым и свободным. То же касается трубок с вращающимся анодом, но, кроме того, для них необходимо обеспечить надлежащую скорость вращения. Важно учитывать индивидуальные мощности излучения, для того чтобы подать питание на надлежащее фокусное пятно, применить корректный график скорости, соблюсти параметры высокого напряжения и выбрать соответствующую длительность импульса. Для предотвращения перегрузки графики должны быть согласованы с излучением нити накала и вольтамперными характеристиками. Легко ошибиться в графиках или неверно их прочесть. Всегда выполняйте двойную проверку.

Нажмите здесь чтобы загрузить PDF.

Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к диагностическим блокам источника рентгеновского излучения и рентгеновским излучателям – РТС-тендер

ГОСТ Р 50267.28-95
(МЭК 601-2-28-93)

Группа Р07

ОКС 13.340.30*

ОКСТУ 9407

_______________

* В указателе «Национальные стандарты» 2006 год ОКС 11.040.50. —

Примечание «КОДЕКС».

Дата введения 1996-07-01

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством здравоохранения Российской Федерации

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 11.07.95 N 370

3 Настоящий стандарт содержит полный аутентичный текст международного стандарта МЭК 601-2-28-93 «Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к диагностическим блокам источника рентгеновского излучения и рентгеновским излучателям» с дополнительными требованиями, отражающими потребности экономики страны

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт является прямым применением международного стандарта МЭК 601-2-28-93 «Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к диагностическим блокам источника рентгеновского излучения и рентгеновским излучателям», подготовленного подкомитетом 62В «Рентгеновские аппараты напряжением до 400 кВ и вспомогательные устройства» технического комитета 62 МЭК «Изделия электрические, применяемые в медицинской практике».

Требования настоящего стандарта имеют преимущество перед аналогичными требованиями общего стандарта ГОСТ Р 50267.0, дополняют и изменяют его.

МЭК 601-2-28 включает в себя требования МЭК 637. Вследствие этого МЭК 601-2-28 аннулирует и заменяет МЭК 637 (1979).

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50267.7-95 (МЭК 601-2-7-87) Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к рентгеновским питающим устройствам диагностических рентгеновских генераторов

ГОСТ Р 50267.0-92 (МЭК 601-1-88) Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности

ГОСТ Р 50267.15-93 (МЭК 601-2-15-88) Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к рентгеновским генераторам с накопительным конденсатором

ГОСТ Р 50733-95 (МЭК 522-76) Собственная фильтрация рентгеновского излучателя

ГОСТ Р 50755-95 (МЭК 806-84) Определение максимального симметричного радиационного поля рентгенодиагностической трубки с вращающимся анодом

Применяют пункты и подпункты общего стандарта, за исключением;

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

1.1* Область распространения

______________

* Стандарт не распространяется на блоки источника рентгеновского излучения, медико-технические требования или другое задание на разработку которых утверждены до 1 октября 1994 г.

Изменение:

Требования настоящего стандарта распространяются на диагностические БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И РЕНТГЕНОВСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ и их составные части, которые используются только в РЕНТГЕНОВСКОМ АППАРАТЕ, включая КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТОМОГРАФЫ. РЕНТГЕНОВСКИЕ ПИТАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА таких аппаратов должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 50267.7 и ГОСТ Р 50267.15.

1.2 Цель

Изменение:

Цель настоящего стандарта — установить частные требования безопасности, которые следует учитывать при разработке и производстве изделия, и определить методы установления соответствия этим требованиям.

1.3 Частные стандарты

Дополнение:

Настоящий стандарт является дополнительным к ГОСТ Р 50267.0.

Для краткости в настоящем стандарте ГОСТ Р 50267.0 называется либо «общий стандарт», либо «общие требования».

Нумерация разделов, пунктов и подпунктов настоящего стандарта соответствует нумерации, принятой в общем стандарте. Изменения в тексте общего стандарта обозначены следующими понятиями.

«Изменение» означает, что текст настоящего частного стандарта полностью заменяет соответствующий пункт или подпункт общего стандарта.

«Дополнение» означает, что текст настоящего частного стандарта дополняет требования общего стандарта.

«Уточнение» означает, что текст настоящего стандарта частично изменяет соответствующий пункт или подпункт общего стандарта.

Дополняющие общий стандарт подпункты и рисунки обозначены цифрами, начиная со 101, а пункты обозначены буквами аа), bb) и т.д.

Под выражением «настоящий стандарт» понимают общий стандарт и настоящий частный стандарт, рассматриваемые совместно.

Требование настоящего частного стандарта, замещающее или изменяющее требования общего стандарта, имеет преимущество перед соответствующим(ми) общим(ми) требованием(ями).

Если в настоящем частном стандарте отсутствует какой-либо пункт или подпункт, то применяют без изменений соответствующий пункт или подпункт общего стандарта.

Случаи, когда какая-либо часть общего стандарта не должна быть применена, хотя она может относиться к БЛОКАМ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, в настоящем частном стандарте указаны.

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

Дополнение:

Определения терминов, которые в настоящем стандарте выделены прописными буквами, приведены в ГОСТ Р 50267.0.

Применяют пункт общего стандарта, за исключением;

4.1 Испытания

аа) Технические испытания

Если нет других указаний, испытания, предписываемые настоящим стандартом, являются техническими испытаниями, которые следует проводить при строго определенных условиях, которые должны быть обеспечены только в испытательных лабораториях.

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

5.1 Изменение:

БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должны быть классифицированы как ИЗДЕЛИЯ КЛАССА I.

5.2 Изменение:

Если не нормированы требования к более высокой степени защиты от поражения электрическим током, БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должны быть классифицированы как ИЗДЕЛИЯ ТИПА В.

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

6.1 Маркировка на наружной стороне изделия или его частей

с) Изделия, питаемые от специального источника питания

Дополнение:

За исключением маркировки по 6.1с), информация, требуемая в 6.1 общего стандарта, может быть приведена только в ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ.

Маркировка на РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ должна оставаться ясно видимой и при извлечении последней из КОЖУХА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ после периода НОРМАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Маркировка отдельных изделий, их серий или типов должна обеспечивать их отнесение к соответствующим ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ДОКУМЕНТАМ.

1) РЕНТГЕНОВСКИЕ ТРУБКИ должны иметь маркировку по 6.1е) и 6.1f) общего стандарта, а также обозначение номера серии или индивидуальное обозначение.

Указанные выше маркировки могут быть выполнены в виде комбинированного обозначения, которое должно быть объяснено в ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ

2) КОЖУХИ РЕНТГЕНОВСКИХ ТРУБОК должны иметь маркировку по 6.1е) и 6.1f) общего стандарта с указанием номера серии или индивидуального обозначения, а также НОМИНАЛЬНОГО АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, на которое спроектирован КОЖУХ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ.

Отдельная маркировка не является обязательной, если необходимая информация комбинирована с маркировкой РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ по пункту 3).

3) Кроме маркировки КОЖУХА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ по пункту 2), РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ должен иметь следующую маркировку:

— наименование или торговый знак сборщика РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ;

— тип установленной РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ;

— НОМИНАЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ установленной РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ.

Три указанные маркировки могут быть выполнены в виде комбинированного обозначения, которое должно быть объяснено в ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ;

— обозначение положения ФОКУСНОГО ПЯТНА или ФОКУСНЫХ ПЯТЕН. Это обозначение должно определять центр сферы, диаметр которой не превышает 10 мм и в которой находится геометрический центр одного ФОКУСНОГО ПЯТНА или средняя точка между центрами двух ФОКУСНЫХ ПЯТЕН при использовании двухфокусных РЕНТГЕНОВСКИХ ТРУБОК;

— указание НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ или НОМИНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ФОКУСНОГО ПЯТНА, относящихся к нормируемой ОПОРНОЙ ОСИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ;

— обозначение полярности кабельных разъемов;

— указание ОБЩЕЙ ФИЛЬТРАЦИИ в виде ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ПО КАЧЕСТВУ ФИЛЬТРАЦИИ.

4) УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА должны иметь маркировку по 6.1е) и 6.1f) общего стандарта, с указанием номера серии или индивидуального обозначения, и ОБЩЕЙ ФИЛЬТРАЦИИ в виде ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ПО КАЧЕСТВУ ФИЛЬТРАЦИИ.

5) БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должны иметь следующую маркировку:

— наименование или торговый знак сборщика БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ;

— номер серии или индивидуальное обозначение;

— НОМИНАЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Примечание — ОБЩАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ может быть меньше, чем сумма указанных значений ОБЩЕЙ ФИЛЬТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ и УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА.

d) Минимальные требования к маркировке на ИЗДЕЛИЯХ и сменяемых частях

Изменение:

Минимальные требования к маркировке соответствуют требованиям 6.1с).

6.8 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДОКУМЕНТЫ

6.8.1 Общие требования

Дополнение:

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДОКУМЕНТЫ должны определять отдельные изделия, их серии или типы.

В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ должна быть указана вся информация, маркировка которой предписана 6.1.

Настоящий стандарт не содержит требований о языке(ах), на котором(ых) должны быть представлены ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДОКУМЕНТЫ.

Необходимо учесть то, что ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДОКУМЕНТЫ на языке, отличном от языка оригинала, на котором они были представлены и утверждены изготовителем БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ и его узлов, подлежат тщательной проверке экспертом, кандидатура которого должна быть, по возможности, одобрена изготовителем.

В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ должен быть указан язык(и) оригинала, на котором(ых) они были первоначально составлены, одобрены или представлены изготовителем, в них должна быть ссылка хотя бы на один из вариантов оригинала.

В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ на БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ в дополнение к информации по 6.8 могут быть даны ссылки на ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДОКУМЕНТЫ на составные части, где содержится требуемая информация.

6.8.2 ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Дополнения:

аа) В ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ на РЕНТГЕНОВСКУЮ ТРУБКУ должны быть указаны следующие характеристики:

1) НОМИНАЛЬНАЯ ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ АНОДА;

2) МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ;

3) КРИВАЯ НАГРЕВА АНОДА;

4) КРИВАЯ ОХЛАЖДЕНИЯ АНОДА;

5) ОДНОКРАТНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА;

6) СЕРИЙНАЯ ПАСПОРТНАЯ НАГРУЗКА.

bb) В ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ на РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ должна быть указана следующая информация:

1) МАКСИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧАТЕЛЕ;

2) КРИВАЯ НАГРЕВА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ;

3) КРИВАЯ ОХЛАЖДЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ;

4) МАКСИМАЛЬНАЯ НЕПРЕРЫВНАЯ ТЕПЛООТДАЧА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ.

cc) Не использован.

dd) В ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ на БЛОК ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должно быть указано максимальное симметричное РАДИАЦИОННОЕ ПОЛЕ по ГОСТ Р 50755.

6.8.3 Техническое описание

Дополнения:

Если от совместимости элементов и узлов зависит соответствие БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ требованиям настоящего стандарта, в технических описаниях на элементы и узлы должны быть указаны присоединяемые изделия, с которыми они могут быть совместимы для достижения такого соответствия.

В технических описаниях могут быть приведены соответствующие физические характеристики или перечислены присоединяемые изделия (применительно к изготовителям или поставщикам), МОДЕЛЬ или ТИП, а также номер серии или индивидуальное обозначение.

аа) Дополнительно к маркировке по 6.1 в ТЕХНИЧЕСКИХ ОПИСАНИЯХ на РЕНТГЕНОВСКИЕ ТРУБКИ должны быть приведены:

1) обозначение материалов МИШЕНИ, которые характеризуют СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ;

2) ОПОРНАЯ ОСЬ, по отношению к которой указаны УГОЛ (УГЛЫ) МИШЕНИ и характеристики ФОКУСНОГО ПЯТНА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ;

3) УГОЛ(Ы) МИШЕНИ, соответствующий(ие) нормируемой ОПОРНОЙ ОСИ;

4) НОМИНАЛЬНОЕ(ЫЕ) ЗНАЧЕНИЕ(Я) ФОКУСНОГО ПЯТНА для нормируемой ОПОРНОЙ ОСИ;

5) фильтрация несъемными материалами в виде ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ПО КАЧЕСТВУ ФИЛЬТРАЦИИ, определенная по ГОСТ Р 50733*;

_______________

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р МЭК 60522-2001. — Примечание «КОДЕКС».

6) НОМИНАЛЬНОЕ АНОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ;

7) данные, касающиеся необходимого питания от рентгеновского питающего устройства (РПУ), или обозначение типа соответствующего источника питания;

8) данные, касающиеся электропитания и соединения с нитью накала РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ, и ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТОДНОЙ ЭМИССИИ. При необходимости указывают напряжение, ток, частоту, рабочий цикл, схему соединений или тип соответствующего источника питания;

9) данные, необходимые для разгона и управления вращающимся АНОДОМ, или обозначение типа соответствующего устройства для разгона и управления;

10) информация, касающаяся необходимого питания вспомогательного оборудования.

bb) Дополнительно к маркировке по 6.1 в технических описаниях на РЕНТГЕНОВСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ должны быть приведены:

1) ОПОРНАЯ ОСЬ, по отношению к которой указаны УГОЛ (УГЛЫ) МИШЕНИ и характеристики ФОКУСНОГО ПЯТНА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ;

2) УГОЛ (УГЛЫ) МИШЕНИ, соответствующий(ие) нормируемой ОПОРНОЙ ОСИ;

3) НОМИНАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ФОКУСНОГО ПЯТНА для нормируемой ОПОРНОЙ ОСИ;

4) электрические и монтажные схемы;

5) основные и присоединительные размеры;

6) масса с массой съемных при монтаже частей и без нее;

7) нормируемые значения ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ, касающиеся ИЗЛУЧЕНИЯ УТЕЧКИ;

8) классификация по пункту 5;

9) нагрузки мотора вращающегося АНОДА или тип вспомогательного устройства;

10) электрические соединения для питания статора и для каждого защитного устройства от избыточного давления, как требуется по 45.7;

11) нагрузки и параметры для каждого вспомогательного режима, например: скорость охлаждения, вид, предельные температуры и количество охлаждающего продукта;

12) информация, относящаяся к высоковольтным соединениям;

13) полярность высоковольтных соединений;

14) предельные условия транспортирования и хранения;

15) меры предосторожности, которые необходимо предпринять по окончании установки РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ до первой НАГРУЗКИ, специальные процедуры подготовки РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ.

Кроме того, техническое описание на РЕНТГЕНОВСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ должно содержать информацию по пунктам аа) 5-аа) 10.

сс) Дополнительно к маркировке по 6.1 в технических описаниях на УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА должны быть приведены:

1) потребляемая электроэнергия;

2) подробности, касающиеся требований к устройствам согласования и электропитания, или обозначение типа подходящих устройств согласования и электропитания;

3) если доставляют СВЕТОВОЙ УКАЗАТЕЛЬ ПОЛЯ, — тип лампы и инструкции по ее замене.

dd) В дополнение к маркировкам по 6.1 в технических описаниях на БЛОК ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должны быть приведены;

1) характеристика ОПОРНОЙ ОСИ, по отношению к которой указаны УГОЛ (УГЛЫ) МИШЕНИ и характеристики ФОКУСНОГО ПЯТНА БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ;

2) УГОЛ (УГЛЫ) МИШЕНИ, соответствующие нормируемой ОПОРНОЙ ОСИ;

3) положение ФОКУСНОГО ПЯТНА и его допуски по отношению к ОПОРНОЙ ОСИ;

4) НОМИНАЛЬНОЕ(ЫЕ) ЗНАЧЕНИЕ(ИЯ) ФОКУСНОГО ПЯТНА для нормируемой ОПОРНОЙ ОСИ.

Кроме того, технические описания на БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должны содержать информацию по пунктам аа) 5-аа) 10, bb) 5-bb) 15 и сс) 1-сс) 3.

Дополнение

6.8.101 Формулировка соответствия

Соответствие БЛОКОВ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ требованиям настоящего стандарта формулируют следующим образом:

Блок источника рентгеновского излучения…* — по ГОСТ Р 50257.28-95.

______________

* Модель или тип.

Если для достижения соответствующей безопасности были использованы какие-либо другие средства, кроме описанных в настоящем стандарте, то это должно быть указано в ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ при формулировании соответствия требованиям настоящего стандарта.

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

7.1 Изменение:

7.1 Потребление электроэнергии БЛОКОМ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Потребление электроэнергии БЛОКОМ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ определяется РЕНТГЕНОВСКИМ ПИТАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ, к которому он подсоединен: см. 1.1.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта, за исключением:

16 Корпуса и защитные крышки

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

Дополнения:

аа) Доступные высоковольтные кабели, БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ с их РПУ должны иметь гибкий проводящий экран с сопротивлением на единицу длины не более 1 Ом, покрытый непроводящим материалом, который защищает экран от механических повреждений. Экран должен быть соединен с проводящим корпусом РПУ.

bb) Если сопротивление гибкого проводящего экрана от одного конца до другого превышает 200 Ом, проводящий экран должен быть также соединен с проводящим КОРПУСОМ БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

сс) Во всех случаях должна быть электропроводность между экраном высоковольтного кабеля и ДОСТУПНЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЧАСТЯМИ кабельных розеток БЛОКА ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Примечание — Гибкий проводящий экран не следует считать проводом между соединенными кабелем устройствами, удовлетворяющими требованию к соединению с защитным заземлением.

Соответствие требованиям аа), bb) и сс) проверяют посредством визуального контроля и измерений.

Примечание — Предлагается исключить соответствующие дополнительные пункты 16аа) из ГОСТ Р 50267.7 и ГОСТ Р 50267.15.

18 Защитное заземление, рабочее заземление и выравнивание потенциалов

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

Дополнение к пункту с):

При использовании БЛОКОВ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ в особых целях для частей, соединенных с ЗАЖИМОМ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ и предназначенных для контакта с ПАЦИЕНТОМ, например для введения в полость тела, допускается прохождение функциональных токов.

В таких случаях в ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ нужно включать соответствующие сведения об особом риске и условиях, таких как отсутствие обрыва в соединении с защитным заземлением, необходимых для безопасной работы.

19 Длительные ТОКИ УТЕЧКИ и ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ В ЦЕПИ ПАЦИЕНТА

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

19.3 Допустимые значения

Дополнение:

Для БЛОКОВ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ применимы колонка, относящаяся к типу В, и строки, соответствующие ТОКУ УТЕЧКИ НА ЗЕМЛЮ в НОРМАЛЬНОМ СОСТОЯНИИ и при УСЛОВИИ ЕДИНИЧНОГО НАРУШЕНИЯ, а также ТОКУ УТЕЧКИ НА КОРПУС в НОРМАЛЬНОМ СОСТОЯНИИ, из таблицы IV общего стандарта и примечания к ней.

20 Электрическая прочность изоляции

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

Дополнение:

Соответствующий пункт не применяют к высоковольтным цепям внутри защитного КОРПУСА КОЖУХА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ.

Требования к высоковольтным цепям БЛОКОВ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ изменяются в зависимости от применения. Безопасность работы может быть обеспечена только эффективным контролем процессов конструирования и производства.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта, за исключением:

25 Выбрасываемые части

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

Дополнение:

25.101 Защитный кожух

Накапливаемая кинетическая энергия во вращающемся АНОДЕ и высокая температура, возникающая во время работы, являются потенциальными причинами выбрасывания частей.

Эффективные меры предупреждения должны быть приняты при обеспечении качества в процессе конструирования и производства.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта, за исключением:

29 Рентгеновское излучение

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

29.1 Изменение:

БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должны соответствовать стандарту на группу изделий.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта, за исключением:

42 Чрезмерные температуры

Ограничения температуры не применимы для внутренней части защитного кожуха РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ.

42.5 Защитные ограждения

Дополнение:

Если ДОСТУПНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ БЛОКОВ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, которые могут иметь высокие температуры, не защищены, то должны быть предусмотрены средства, исключающие необходимость контакта с этими поверхностями в условиях НОРМАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Должны быть также приняты меры, делающие случайный контакт маловероятным. В таких случаях в ИНСТРУКЦИИ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ должны быть указаны температуры ДОСТУПНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, которые могут возникнуть при НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ (см. таблицу Ха общего стандарта).

Дополнение:

42.101 Ограничение температуры

УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА, в состав которых входит СВЕТОВОЙ УКАЗАТЕЛЬ ПОЛЯ, должны иметь также одно из следующих устройств для снижения чрезмерной температуры, которая может возникнуть, если лампа остается включенной, а УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА покрыто простынями или каким-либо другим материалом, уменьшающим нормальный теплоотвод:

a) ТЕРМОВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, прерывающий электропитание лампы при превышении максимальной температуры, допустимой по 42.1, любой ДОСТУПНОЙ ПОВЕРХНОСТИ УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА.

b) Устройство ограничения времени, прерывающее электропитание лампы через 2 мин после ее последнего включения ОПЕРАТОРОМ.

c) В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДОКУМЕНТАХ должна быть информация о способе подключения внешнего отключающего устройства ограничения времени, выполняющего функцию по перечислению b).

45 Сосуды и части, находящиеся под ДАВЛЕНИЕМ

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

Дополнение:

При НОРМАЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕНТГЕНОВСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ не подвергаются воздействию ДАВЛЕНИЯ, кроме случаев охлаждения РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ посредством пропускания электроизоляционного масла трубки через внешний теплообменник.

ДАВЛЕНИЕ может возникнуть из-за чрезмерной энергетической нагрузки и из-за некоторых неисправностей, включая те, в результате которых происходит разрушение РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ.

Тепловая энергия, накапливаемая во вращающемся АНОДЕ, и высокая температура, возникающая во время работы, вместе с неисправностями являются потенциальным источником чрезмерного ДАВЛЕНИЯ и, следовательно, утечки изолирующей среды.

Эффективные меры предупреждения должны быть приняты при обеспечении качества в процессе конструирования и производства.

45.2 Изменение:

БЛОКИ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должны выдержать следующее испытание без создания ОПАСНОСТИ.

Если на результаты испытания не влияет отсутствие УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ПУЧКА или других составных частей, относящихся к БЛОКУ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, испытания можно проводить только на РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧАТЕЛЕ.

БЛОК ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должен быть смонтирован в типичном для эксплуатации виде и подвергнут испытаниям в соответствии с его характеристиками.

АНОД ТРУБКИ С ВРАЩАЮЩИМСЯ АНОДОМ должен вращаться с максимально нормируемой СКОРОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ АНОДА.

Сначала РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА должна быть нагружена в соответствии с ПАСПОРТНЫМИ УСЛОВИЯМИ РЕНТГЕНОГРАФИИ для достижения максимально допустимой температуры изолирующей среды внутри РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ и поддержания ее не менее 10 мин.

Сразу после этого РЕНТГЕНОВСКУЮ ТРУБКУ следует нагружать еще в течение 2 мин при максимальной нормированной ВХОДНОЙ МОЩНОСТИ АНОДА, определяемой по КРИВОЙ НАГРЕВА АНОДА, но не превышая МАКСИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ В АНОДЕ.

Затем оболочка РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ должна быть разрушена, например путем механического удара по ее стеклянной части.

При разрушении РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ утечка изоляционных веществ в окружающую среду не должна превышать 1 сммин и не должно быть выброса содержимого излучателя или его частей.

45.7 Изменение:

БЛОК ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ должен соответствовать требованиям общего стандарта, включая требования 45.7а)-45.7g), либо должно быть предусмотрено наличие средств, реагирующих на один или несколько критических уровней теплоты, например элементов, чувствительных к предварительно определенным значениям температуры, объема или давления изолирующей среды внутри КОЖУХА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ; вместо этих элементов могут быть использованы расчеты на модели.

При достижении критического уровня теплоты с помощью средств подачи сигналов об этом должен быть предупрежден ОПЕРАТОР и (или) прекращена подача НАГРУЗКИ от РЕНТГЕНОВСКОГО ПИТАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА.

Соответствие проверяют в процессе осмотра и функциональных испытаний.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта, за исключением:

50 Точность рабочих характеристик

Применяют пункт общего стандарта, за исключением:

Изменение:

Точность рабочих характеристик обеспечивается соответствием РЕНТГЕНОВСКОГО ПИТАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА требованиям 1.1 ГОСТ Р 50267.7 или ГОСТ Р 50267.15.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта.

Применяют пункты и подпункты общего стандарта.

Текст документа сверен по:

официальное издание

М.: ИПК Издательство стандартов, 1995

Рентгеновское излучение возникновение — Справочник химика 21

    Механизм возникновения характеристического рентгеновского излучения состоит в том, что электроны катодных лучей при достаточной энергии выбивают электроны из атомов материала антикатода. На освободившиеся места переходят электроны из вышележащих уровней, излучая при этом кванты энергии, отвечающие данной серии линий. Если, допустим, окажется выбитым электрон из второго уровня (L), то на его место может перейти электрон из третьего уровня. Тогда произойдет излучение кванта с частотой линии L при переходе электрона с четвертого уровня на второй последует излучение с частотой, отвечающей линии р и т. д. Таким образом, в характеристическом спектре появится L-серия линий, М-серия появляется при переходе электрона из более высоких уровней в освободившиеся места [c.75]

    К ионным реакциям относятся также радиационно-химические процессы, вызываемые действием рентгеновских а- и р-излучений. Возникновение таких реакций обусловливается способностью излучений ионизировать и возбуждать молекулы вещества, т. е. приводить к образованию активных частиц. Радиационно-химические реакции имеют небольшую величину энергии активации и протекают сравнительно легко даже при очень низких температурах (ниже 373 К).-В отличие от обычных реакций их скорость мало зависит от температуры, но зависит от агрегатного состояния вещества. Обычно в газе эти реакции происходят с большим выходом, чем в жидком и твердом состояниях, что связано с более быстрым рассеиванием энергии в конденсированной среде. [c.199]

    При прохождении любого электромагнитного излучения, в том числе и рентгеновского, через вещество происходит частичное рассеивание излучения. Под действием периодически изменяющегося электрического поля электроны вещества начинают колебаться с частотой, равной частоте падающего излучения.Колеблющиеся электрические заряды становятся источниками вторичного электромагнитного излучения гой же частоты, которое распространяется во всех направлениях и наблюдается как рассеянное излучение. Пучок рассеянного излучения, выбранный в некотором направлении, складывается из волн, рассеянных в этом направлении. Однако в подавляющем большинстве направлений эти волны на фронте рассеянной волны не совпадают по фазе и частично или полностью гасят друг друга, и заметного рассеяния не происходит. Однако при прохождении пучка через периодическую структуру — кристалл в некоторых определенных направлениях рассеянные волны совпадают по фазе и, усиливая друг друга, дают интенсивный пучок рассеянного излучения. Возникновение интенсивного рассеяния рентгеновского излучения по неко-торы.м дискретным направлениям в результате взаимодействия их с периодическими структурами называется дифракцией рентгеновского излучения. [c.160]

    Механизм возникновения характеристического рентгеновского излучения состоит в том, что электроны катодных лучей при достаточной энергии выбивают электроны из атомов материала [c.93]

    В зависимости от механизма возбуждения рентгеновское излучение называется или тормозным или характеристическим. Тормозное излучение возникает при торможении быстрых электронов на атомах исследуемого вещества и представляет собой непрерывный спектр. Характеристический спектр — линейчатый рентгеновский спектр, возникающий при переходах электронов из внещних слоев атома на близко расположенные к ядру внутренние Л -, 1-, М-, Л -электронные слои. Для его возникновения необходимо, чтобы под действием какого-либо внешнего возбуждения теми же электронами пли фотонами высокой энергии электроны внутренних слоев перешли на свободные уровни внешних слоев. При возвращении такого возбужденного атома в основное нормальное состояние испускается квант характеристического излучения согласно (111.3). На рис. 82 показана схема возникновения характеристических рентгеновских спектров. Линии в пределах каждой серии отличают друг от друга индексами, обозначаемыми буквами греческого алфавита, например Ка, Кц, а, р, V и т. д. [c.181]

    Рентгеновские фотоны первичного излучения трубки выбивают из атома электроны, находящиеся на /С-оболочке, т. е. на орбитали, расположенной в непосредственной близости от ядра атома. На вакантные места переходят электроны с более отдаленных от ядра Ь, М и других оболочек. Переход электронов сопровождается возникновением вторичного рентгеновского излучения. [c.779]

    Рассмотрим процессы, возникающие при падении пучка ускоренных электронов на поверхность металла. Проходящие через вещество электроны могут терять свою энергию в результате возбуждения и ионизации атомов вещества, передачи энергии движущихся электронов непосредственно атомам, путем резонансного поглощения, при возникновении рентгеновского излучения и других процессов. [c.235]

    Вследствие того что длина волны рентгеновского излучения имеет приблизительно такую же величину, как диаметры атомов, с помощью рентгеновских лучей можно получать однозначную информацию о расстояниях между атомами и о расположении атомов внутри кристаллических веществ. На рис. 10.9 схематически изображен пучок рентгеновских лучей, взаимодействующих с кристаллом. Кристаллическая структура представлена на этом рисунке слоями атомов или ионов, расположенными на расстоянии с1 друг от друга. Пучок рентгеновских лучей проникает сквозь многие слои кристалла, постепенно рассеиваясь атомными электронами. Хотя рассеяние рентгеновских лучей происходит во всех направлениях, на рисунке показаны только два из них. В одном из этих направлений, под углом а, происходит рассеяние волн с противоположными фазами, которые ослабляют друг друга, и в результате в точке А нельзя обнаружить рентгеновских лучей. В отличие от этого волны, рассеиваемые под углом Ь, обладают одинаковыми фазами и усиливают друг друга, что позволяет обнаружить рентгеновские лучи в точке В. При еще больших углах происходит последовательное ослабление и усиление волн (см. рис. 2.10), что приводит к возникновению дифракционных максимумов и минимумов более высоких порядков. [c.173]

    В процессе неупругого рассеяния электронов пучка рентгеновское излучение может возникать за счет двух совершенно различных процессов 1) торможения электрона пучка в кулоновском поле атома, состоящего из ядра и слабо связанных электронов, приводящего к возникновению непрерывного спектра рентгеновского излучения с энергией от нуля до энергии падающего электрона, как показано на рис. 3.32 это излучение называется непрерывным, или тормозным рентгеновским излучением 2) взаимодействия электрона пучка с электронами внутренних оболочек, которое может привести к выбиванию связанного электрона, покидающего атом в возбужденном состоянии с вакансиями на электронной оболочке (рис. 3.33). При возвращении атомов в стационарное состояние происходит электронный переход с внешних оболочек для заполнения этой вакансии. При переходе происходит изменение энергии и высвободившаяся энергия атома может проявиться либо в форме испускания рентгеновского кванта, либо в форме испускания (оже) электрона. Так как энергия испускаемого рентгеновского кванта определяется разностью энергии между четко определенными атомными уровнями, это излучение называется характеристическим рентгеновским излучением. [c.66]

    Когда ионизованный атом переходит из возбужденного в стационарное состояние, электронные переходы могут приводить либо, как это обсуждалось выше, к возникновению рентгеновского излучения, либо к испусканию электрона (оже-эффект). Вышедший оже-электрон обладает энергией, которая является характерной для атома, так как электронные переходы происходят между строго определенными энергетическими уровнями. Показанный на рис. 3.33 оже-переход в стационарное состояние включает в себя заполнение вакансии на /С-оболочке электроном L-оболочки с последующим испусканием другого электрона с L-оболочки. [c.92]

    В общем задержка по времени при получении кусочка ткани илн клеток нз экспериментального организма должна быть минимальной. Имеется достаточно сведений о морфологических эффектах аноксии, стресса и посмертных изменений, чтобы предположить, что, по-видимому, также изменяются локальные концентрации элементов. Необходимо предпринимать также меры предосторожности при удалении всех загрязняющих организм жидкостей, таких, как кровь, слизь, межклеточные жидкости, которые могут собираться в организме и привести к возникновению ложных сигналов рентгеновского излучения. Подробности необходимых процедур приведены в гл. 11 по препарированию образцов для растровой электронной микроскопии. [c.275]

    Возникновение рентгеновского излучения % [c.9]

    Исторически первый и наиболее распространенный способ получения рентгеновского излучения состоит в бомбардировке твердого вещества заряженными частицами, ускоренными до достаточно больших энергий. При этом могут иметь место два механизма возникновения рентгеновского излучения. [c.796]

    Рентгеновское излучение, возникающее на различной глубине, частично поглощается на пути к поверхности, при этом интенсивность выходящего излучения ослабевает. Наиболее важным механизмом поглощения являются электронные переходы внутри атома. Эти переходы, инициированные рентгеновским излучением, ведут к флуоресцентному, вторичному рентгеновскому излучению. В то время как интенсивность первичного рентгеновского излучения падает вследствие поглощения, интенсивность излучения атомов поглощающего элемента растет. Условием возникновения рентгеновской флуоресценции является значение длины волны X первичного излучения, меньшее чем длина волны края поглощения Ак. Поскольку в непрерывном спектре Я изменяется в широких пределах, некоторая часть спектра имеет Ж Як. [c.222]

    Причина возникновения линий рентгеновского спектра та же, что и причина, вызывающая образование обычных световых волн ею может быть только перескок электронов с более высокого уровня энергии на более низкий. Каким образом можно истолковать возникновение характеристического рентгеновского излучения, можно понять, если применить формулу Мозли к отдельным линиям в несколько уточненном виде, что и было проделано Мозли. Согласно закону Мозли, для линии Ка, имеем  [c.256]

    Из изложенной выше теории в полном согласии с опытом следует, что для возбуждения рентгеновского излучения, соответствующего какой-нибудь линии, недостаточно в отличие от периферийных оптических спектров сообщения атому извне такого количества энергии, которое бы отвечало частоте данной линии, но требуется большая энергия. Так, для возбуждения ЛГ -линии с частотой недостаточно сообщить энергию 8ц = ЛГц, так как эта энергия была. бы в состоянии перенести электрон только до 1,-уровня, между тем как для возникновения этого излучения электрон необходимо поднять по крайней мере до периферии атома. Если требующуюся для этого энергию обозначить через 8 , а напряжение трубки, которое необходимо приложить, чтобы сообщить отдельным частицам катодных лучей энергию — через то эту энергию можно определить из соотношения [c.259]

    Ускоренные в трубке электроны могут выбить тот или иной внутренний электрон атома анода (рис. 5.2). Возникновение электронной вакансии переводит атом в возбужденное состояние с временем существования около 10 с. Атом может вернуться в невозбужденное состояние путем самопроизвольного заполнения вакансии электроном с внешнего уровня. Избыток энергии выделяется в виде кванта рентгеновского излучения с энергией, равной разности энергий электрона на внешнем и вакантном уровнях. При выбивании электрона, например, с /С-уровня возможен переход электронов с -уров- [c.144]

    Действие фотоэлектрических детекторов основано на возникновении свечения при поглощении рентгеновских лучей фосфором (т. е. флуоресцирующим материалом). Термин флуоресцирующий относится здесь не к рентгеновскому излучению, а к фосфору. [c.71]

    Заключение. Различные виды взаимодействия -излучения с вещ,еством находят широкое применение в науке и технике. Каждый вид взаимодействия носит довольно сложный характер и не зависит от других видов. Лишь в немногих случаях можпо с достаточной точностью описать взаимодействие, исходя из теоретических соображений, однако эмпирически можно вывести соотношения, позволяющие точно охарактеризовать эти явления. При совместном рассмотрении явлений ноглощения, обратного рассеяния и возникновения рентгеновского излучения мон но получить довольно важные сведения. Есть все основания полагать, что использование радиоизотопов дополнит, а возмон но, и заменит некоторые из обычных методов исследований. [c.242]

    От рассмотренных ранее конструкций эти преобразователи отличаются иным расположением электродов и сильно уменьшенной поверхностью коллектора ионов. Коллектор ионов 1 расположен на месте катода, положение сетки 3 сохраняется неизменным, а катод 2 вынесен за пределы сетки. Ввод коллектора закрыт стеклянным экраном, защищающим его от рентгеновского излучения и препятствующим возникновению токов утечки по баллону преобразователя. Коллектор ионов изготовлен из вольфрамовой проволоки диаметром 150 мкм. Для уменьшения его поверхности и соответствующего снижения вероятности попадания на коллектор рентгеновского излучения коллектору путем электрохимического травления придана форма конуса. Сетка представляет собой молибденовую спираль диаметром 20) мм, приваренную к молибденовым вводам. В качестве катода взята вольфрамовая нить диаметром 150 мкм. [c.88]

    Ионизирующее излучение в манометрическом преобразователе сопровождается рядом вторичных явлений, часть которых оказывается вредной для его работы, так как создает дополнительный ток в цепи коллектора, имитирующий увеличение давления. В большинстве термоэлектронных манометров предел чувствительности ограничивается уровнем фоновых токов. Эти токи являются результатом явлений, происходящих в преобразователе возникновение фотоэлектронного тока в цепи коллектора под действием ультрафиолетового и рентгеновского излучения автоэлектронна  [c.106]

    Более подробные сведения о возникновении вторичного рентгеновского излучения см. в литературе » . [c.144]

    Возникновение рентгеновского излучения (характеристических рентгеновских спектров), обусловленное глубокими переходами в электронных оболочках атомов, характеризуется простой закономерностью, связывающей длину волны характеристического излучения и менделеевское число элементов. Эта закономерность лежит в основе рентгеновского спектрального химического анализа, имеющего в определенных областях большие преимущества перед оптическим спектральным анализом. [c.6]

    Мягкое уизлучение отличается от рентгеновского лишь природой возникновения, и его взаимодействие с веществом в рентгеновской области длин волн аналогично процессу взаимодействия рентгеновского излучения. Поэтому в дальнейшем, где это особо ие оговаривается, речь будет идти только [c.10]

    Существование такой локализации чрезвычайно важно для теории биологического действия излучения и в значительной мере определяет применяемые методы вычисления. Вопрос о распределении ионизаций вдоль путей электронов будет рассмотрен ниже. Энергия в несколько сотен электронвольт, необходимая для удаления электрона из поглощающего квант излучения атома, в конечном итоге проявляется в форме ионизации. Механизм этой ионизации может быть двояким это либо испускание второго электрона из того же самого атома (эффект Оже), либо, что случается реже, испускание фотона длинноволнового рентгеновского излучения. Этот фотон после прохождения в ткани расстояния порядка 1 мк также поглощается каким-либо атомом с образованием фотоэлектрона, энергия которого практически равна энергии поглощенного рентгеновского фотона. Таким образом, поглощение в ткани первичного кванта энергией 8 кэв приводит обычно к возникновению двух электронов ионизации с энергиями приблизительно 7,5 и 0,5 кэв. Рассмотренное распределение энергии кванта между двумя электронами в больщинстве случаев не играет существенной роли, и часто мы будем проводить наши вычисления таким образом, как если бы энергия первичного кванта была рассеяна на одном электроне, получающем при этом полную энергию 8 кэв. Исходя из этого предположения, были вычислены, например, данные табл. 3. [c.15]

    Рентгеновские лучи занимают широкий диапазон длин волн от 80 до 0,00001 нм. Спектр излучения в зависимости от возникновения делится на сплошной (тормозное излучение) и характеристический торможение заряженных частиц (двигающихся с начальной скоростью Уд) в поле атомов вещества приводит к рентгеновскому излучению с граничной частотой Vo=m o/2h=eDVh, [c.101]

    Методы, основанные на возбуждении глубинных электронов атомов — рентгенофлуоресцентный и рентгеноэмиссионный методы анализа. В более распространенном рентгенофлуоресцентном методе пробу подвергают действию излучения рентгеновской трубки. Атомы пробы возбуждаются внутренние электроны, находящиеся на ближайшей к ядру атома орбитали, так называемые К-электроны, выбиваются из атома. Их место занимают электроны с более отдаленных от ядра орбиталей. Переход этих электронов сопровождается возникновением вторичного рентгеновского излучения, длина волны которого связана функциональной зависимостью с атомным номером элемента. Измерение длины волны вторичного излучения дает возможность установить, какие именно элементы входят в состав пробы интенсивность же вторичного излучения зависит от количества данного элемента в пробе, т. е. ее измерение является основой количественного рентгенофлуоресцентного метода анализа. [c.32]

    В основе метода отношения пик/фон [159, 165, 166, 167] лежит то обстоятельство, что, хотя причиной возникновения характеристического и тормозного рентгеновского излучения служат совершенно различные процессы (ионизация внутренних электронных оболочек и кулоновское взаимодействие), оба типа излучения генерируются почти в одном и том же объеме. Более того, при возбуждении образца оба типа излучения будут одинаково поглощаться. Следовательно, при данной энергии массовый эффект и эффект поглощения будут одинаковы как для характеристического, так и для тормозного излучения. Интенсивность тормозного излучения /в можно поэтому нспользовать в качестве нормировки для основных геометрических эффектов. Таким образом, хотя й = /част//м. обр сильно зависит от размера частиц, величина (/част//вчаст)/(/м. обр//в м. обр) практически не зависит от размера частиц, за исключением очень малых 168]. [c.54]

    Помимо того, что поглощение может сопровождаться флуоресценцией (разд. 8.3), взаимодействие рентгеновского излучения с атомами также может привести и к рассеянию, которое может быть упругим (эффект Рэлея) или неупругим (эффект Комптона). При упругом рассеянии электроны атома, вовлеченного в процесс, ускоряются падающим рентгеновским излучением и сами становятся источником излучения, имеющего такие же точно энергию и длину волны, что и падающее рентгеновское излучение. Б отличие от этого, эффект Комптона отражает корпускулярную природу электромагнитного излучения, и его можно рассматривать как столкновение между протоном и электроном, которое приводит к потере энергии и увеличению длины волны рентгеновского излучения в соответствии с законами сохранения энергии и количества движения. С счастью, неупругое рассеяние играет незначительную роль для таких длин волн, как СиКа (1,5418 А) или МоКа (0,7107 А), которые широко используются в рентгеновских экспериментах. Этот эффект, тем не менее, приводит к относительно высокому фоновому сигналу рассеяния. В процессе упругого (когерентного) рассеяния ускоренные электроны приводят к возникновению рассеянного излучения, испускаемого во всех направлениях. [c.389]

    Особенно отличаются (в сторону завышения) величи ККМ, определенные дифракцией рентгеновского излучени в связи с тем, что этот метод фиксирует возникновение пл тинчатых мицелл, не реагируя на присутствие в раство мицелл сфероидального типа. [c.126]

    Все методы регистрации основаны из ионивации вещества при поглощении квантов рентгеновского излучения. В фотографической эмульсии ионизация приводит к фотохимическим реакциям, в сцинтил-ляционном счетчике — к возникновению фотонов ультрафиолетового и видимого света и последующему фотоэффекту на катоде, в пропорциональном счетчике — к возникновению новых электронов при так называемой ударной ионизации в счетчиках Гейгера существенны оба [c.158]

    Возникновение характеристического излучения может быть обусловлено как прямым взаимодействием р-частицы с атомом, так и фотоэлектрическим поглощением тормозного излучения. Поскольку процессы ионизации и возбуждения р-частицами являются преобладающими по сравнению с процессод образования тормозного излучения, то прямое возбуждение рентгеновского излучения в первом приближении не зависит от тормозного излучения. Флуоресцентное возбуждение, однако, непосредственно зависит от интенсивности тормозного излучения, особенно при энергиях, больших энергий края полосы поглощения для данной мишени. [c.65]

    От этих недостатков свободен воздухостойкий ионизационный манометр, использующий плоскопараллельную конструкцию электродов и иридиевый катод, покрытый двуокисью тория. Этот манометр способен измерять давление в диапазоне от 10 до 1 мм рт. ст. Нижпий предел давлений, измеряемый манометром, обусловлен возникновением фонового тока эмиссии электронов с коллектора под действием падающего на него мягкого рентгеновского излучения, появляющегося при торможении испускаемых катодом электронов в материале сетки. Фоновый ток (около 10 ° й) искажает измерение давления на 5% при 5-10 мм рт. ст. и на 25% при 1 10 -5 мм рт. ст. Верхний предел измеряемых давлений связан с появлением нелинейности градуировочных кривых (при р= = 1 мм рт. ст. отклонение от линейности составляет 5%>). Большим достоинством манометра, использующего иридиевый катод, является то, что он, находясь в накаленном состоянии, не выходит из строя даже в случае аварийного прорыва атмосферного воздуха в вакуумную систему. [c.139]

    Измерение более низких давлений 1-10 —1Л0 .ч.мрт.ст.) затруднено из-за наличия паразитного тока, обусловленного возникновением мягкого рентгеновского излучения при бомбардировке электронами положительного электрода манометра. Рентгеновские лучи, попадая па коллектор, выбивают из него электроны этот эффект равносилен увеличению ионного тока. Паразитный ток можно снизить, уменьшив вероятность попадания рент-геновского излучения на коллектор. Для этого катод помеш ают вне сетки, а коллектор ионов — /Л внутри сетки.  [c.363]

    Так же как и в других случаях, при облучении полимерных веществ происходит образование ионов и свободных электронов. Образование этх частиц приводит к изменению электрических свойств полимеров, что проявляется в возникновении или увеличении их электропроводности. Так было установлено увеличение электропрозодности полистирола и некоторых других полимеров под действием рентгеновского излучения [108]. Электропроводность полимеров в течение облучения возрастает до Некоторого стационарного значения, величина которого зависит от интенсивности излучения. После прекращения облучения электропроводность падает до первоначальной величины. Увеличение электропроводности может быть весьма значительным. Например, электропроводность стирола возрастает в 2000 раз при интенсивности излучения 100 р/мин. При исследовании электропроводности полиэтилена под действием уизлучения было найдено [109], что зависимость проводимости (а) от интенсивности излучения (/) меняется по закону сг РА. Для показателя степени при / был также найден ряд других значений например, 0,85 —для полиэтилена, 1—для пластифицированного и 0,55 — для непластифицированного полиметакрилата [110], 0,71 и 1—для политетрафторэтилена [111]. [c.268]

    Если с помощью ловушек, охлаждаемых жидким водородом t = —253°), и поглотителей газа такой вакуум может быть получен в отпаянных сосудах, то для того, чтобы его измерить, необходимы специальные приборы, т. -к. даже ионизационные манометры (обычгюй коиструкции) для измерения столь низких давлений совершенно непригодны. Причиной этого является возникновение в цепи коллектора манометра фонового тока, величина которого не зависит от давления. Появление этого-фонового тока происходит вследствие бомбардировки положительно заряженной сетки летящими с катода электронами, в результате которой сетка становится источником мягкого рентгеновского излучения, вызывающего заметный выход электронов с облучаемого коллектора. Так как уход электронов с коллектора равнозначен появлению в цепи коллектора тока положительных ионов, то при достаточно низких давлениях (около 10 мм рт. ст.), когда ионный то очень мал, ионизационный манометр практически показывает лишь фотоэлектронный ток, чем собственно и обуславливается нижний предел измеряемых манометром давлений. [c.50]

    В частности, при протекании реакции полиприсоединения в гомогенной системе олиго-изопрендигидразид—диглицидиловый эфир бисфено ла А наблюдается помутнение в спектре рентгеновского излучения, свидетельствующее о микрофазовом разделении. На начальной стадии этого процесса зависимость логарифма интенсивности рассеяния рентгеновских лучей от продолжительности отверждения имеет прямолинейный характер. Это свидетельствует о том, что фазовое разделение, инициированное формированием полиблочной структуры, протекает по механизму спинодального распада, т.е. начинается с возникновения малых по интенсивности периодических флуктуаций состава и сопровождается возрастанием степени сегрегации компонентов при сохранении периодичности релаксирую-щей в равновесное состояние системы. Образующаяся пространственно неоднородная структура устойчива вплоть до температур, на 150 °С превышающих температуру гомогенизации смеси исходных компонентов. Этот факт существен для понимания термодинамического состояния гибридных матриц. [c.223]

---

Генерация рентгеновских лучей

Генерация рентгеновских лучей

---

Генерация рентгеновских лучей

---

Указатель материалов курса Указатель раздела Предыдущая страница Следующая Страница

---

Генерация рентгеновских лучей

Лабораторные источники рентгеновского излучения можно разделить на два типа: герметичные трубки и источники рентгеновского излучения. вращающийся анод.Оба могут использоваться для генерации монохроматического рентгеновского излучения и в основном они различаются только интенсивностью производимого излучения.

Белое излучение

Рентгеновские лучи образуются, когда вещество облучается пучком заряженных частиц высокой энергии. частицы, такие как электроны. В лаборатории нить нагревают до производят электроны, которые затем ускоряются в вакууме сильным электрическим полем в диапазоне 20-60 кВ по направлению к металлической мишени, которая положительный называется анодом.Соответствующий электрический ток находится в диапазоне 5-100 мА. Процесс крайне неэффективен, так как 99% энергия луча рассеивается в виде тепла в мишени. Типичный Спектр рентгеновского излучения от медной мишени показан ниже:

Потеря энергии электронов при столкновении с атомами обычно происходит через несколько событий. Результатом является производство непрерывного Спектр рентгеновских лучей известен как белое излучение .Максимальная потеря энергии, E (макс.), определяет самую короткую длину волны, λ (min), что можно получить согласно уравнению

E = e V = h c / λ где e — заряд на электрон, В — ускоряющее напряжение, ч — Планковское константа, а c — скорость света. Более практичная форма этого уравнения: дано λ = 12.398/ В где В, — в киловольтах, а λ — в Ангстремса (1 & Aring = 0,1 нм). Таким образом, чем выше ускоряющее напряжение генератора рентгеновских лучей, тем короче минимальная длина волны, которую можно получить. Максимум интенсивности белого излучения приходится на длина волны примерно 1,5 × λ (мин). Более длинные волны получаются за счет процессов многократных столкновений.

Полная интенсивность белого излучения I (w) приблизительно равна пропорциональный току накала, i , атомный номер анодная мишень Z и квадрат ускоряющего напряжения В .

Характеристическое излучение

Когда энергия ускоренных электронов выше, чем определенное пороговое значение (который зависит от металлического анода), получается второй тип спектра поверх накладывается белое излучение. Это называется характеристикой . излучения и состоит из дискретных пиков. Энергия (и длина волны) пиков зависит исключительно от металла. используется для цели и происходит из-за выброс электрона из одной из внутренних электронных оболочек атом металла.Это приводит к тому, что электрон с более высокого атомного уровня опускается на вакантный уровень с испусканием рентгеновского фотона, характеризуемого разница в энергии между двумя уровнями. Схема ниже покажите уровни энергии электронов для атома меди:

Характерные линии в этом типе спектра называются K, L, M, … и они соответствуют переходам на орбитали с главной квантовой числа 1, 2, 3, … Когда две орбитали, участвующие в переходе, смежны (е.грамм. 2 → 1), прямая называется α. Когда две орбитали разделены другой оболочкой (например, 3 → 1), линия называется β. Поскольку переход для β больше, чем для α, т. е. Δ E _β > Δ E _α , тогда λ _β <λ _α . Об этом свидетельствуют значения Kα и Kα длины волн в таблице ниже для двух распространенных анодных материалов:

Анод	Кα	Кβ
Cu	1.54184 Å	1,39222 Å
Пн	0,71073 Å	0,63229 Å

В рентгеновском спектре меди видны только 2 характерные линии при низких энергиях. разрешение и полоса ( ^— ) часто используется над α, чтобы указывают, что это средневзвешенное значение. (Этот эффект трудно достичь на языке HTML, поэтому полоса опущена.) Однако при более высоком разрешении Линия Kα ₁ легко рассматривается как дублет, который помечен как Kα ₁ и Kα ₂ где Δ E α ₁ > Δ E α ₂ .Расщепление 2p-орбиталей в меди, т.е. расщепление уровней энергии L _II и L _III , очень мала (0,020 кэВ), поэтому две длины волны Kα ₁ (= 1,54056 Å) и Kα ₂ (= 1,54439 Å) очень похожи.

Вы можете задаться вопросом, почему на рисунке показано так мало переходов: разрешенные переходы определяются набором правил выбора, в которых говорится, что внешний s- или d-электрон не может заполнить дырку, оставленную выброшенным 1s-электроном, но это p электроны могут.

Форма спектральной линии

Картинка выше на самом деле является упрощенной версией реальности, так как анализ спектральных линий с высоким разрешением, например, Cu Kα показывает, что как α ₁ и α ₂ пика явно асимметричны. Объяснение происхождения этого асимметрия важна для понимания так называемого Метод фундаментальных параметров к профилированию пиков порошковой дифракции.

Процесс снятия возбуждения, в котором внешний 2 p электрон заполняет внутреннюю 1 с электронная оболочка быстро (≈ 10 ^-12 с), но недостаточно быстро, чтобы остановить события двойной ионизации. Особенно, за выбросом начального 1s-электрона может последовать потеря одного из 2s или 2p электронов с уровней энергии L _I , L _II или L _III . Воздействие повышенной ионизации на атом немного изменится. энергетический зазор между уровнями K и L, в результате чего в немного разных длинах волн для испускаемого рентгеновского фотона.Результирующая асимметрия пиков в спектральном распределении Kα линии меди показаны на красный на схеме ниже:

Пунктирные цветные линии представляют отдельные спектральные вклады. к сумме (взято из статьи Х. Бергера в Рентгеновская спектрометрия , 1986, 15 , 241-243).

Спектральная интенсивность

На приведенном выше рисунке легко видеть, что интенсивность Пик Kα ₁ почти равен ровно вдвое больше интенсивности Kα ₂ пик.Вы можете спросить, как это соотносится с Kβ радиация или даже белое излучение. Интенсивность линии К приблизительно дается формулой

I _K = c i ( V — V _K ) ⁿ где i — ток электронного пучка, ( c — постоянная величина,) и V _K — потенциал возбуждения линии K (как было указано ранее В _К = 12.398 [кВ / Å] / λ). Показатель n составляет примерно 1,5, но падает в сторону 1,0 при В > 2 В _K . Соотношение I _K : I _белый является максимальным при ускоряющем напряжении В примерно 4 × потенциал возбуждения В _К . Для анода Cu Kα, где В _K составляет 8,0 кВ, работает с типичным рабочим напряжением 40 кВ линия Kα примерно в 90 раз интенсивнее, чем белое излучение аналогичная длина волны.Таким образом, белое излучение от медного анода равно слишком слаб, чтобы иметь какое-либо практическое применение для порошковой дифракции в лаборатории.

А как насчет интенсивности Kβ-излучение? Снова рассматривая медный анод, интенсивность Kα линий примерно в 5 раз больше, чем Kβ. Следовательно, все инструментальные установки оптимизированы для Kα-излучение, и предпочтительно около Kα ₁ , когда Монохроматоры высокого разрешения используются в составе рентгеновской оптики.

---

Указатель материалов курса Указатель раздела Предыдущая страница Следующая Страница

---

Основы излучения | Агентство по охране окружающей среды США

Радиация — это энергия. Он может происходить из нестабильных атомов, подвергающихся радиоактивному распаду, или он может быть произведен машинами. Излучение распространяется от своего источника в виде энергетических волн или заряженных частиц. Есть разные формы излучения, и они имеют разные свойства и эффекты.

На этой странице:

---

Неионизирующие и ионизирующие излучения

Есть два вида излучения: неионизирующее излучение и ионизирующее излучение.

Неионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы перемещать атомы в молекуле или заставлять их колебаться, но не достаточно, чтобы удалить электроны из атомов. Примерами этого вида излучения являются радиоволны, видимый свет и микроволны.

Ионизирующее излучение обладает такой большой энергией, что может выбивать электроны из атомов — процесс, известный как ионизация.Ионизирующее излучение может влиять на атомы в живых существах, поэтому оно представляет опасность для здоровья, повреждая ткани и ДНК в генах. Ионизирующее излучение исходит от рентгеновских аппаратов, космических частиц из космоса и радиоактивных элементов. Радиоактивные элементы испускают ионизирующее излучение, поскольку их атомы подвергаются радиоактивному распаду.

Радиоактивный распад — это излучение энергии в форме ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение. Излучение с такой большой энергией, что оно может выбивать электроны из атомов.Ионизирующее излучение может влиять на атомы в живых существах, поэтому оно представляет опасность для здоровья, повреждая ткани и ДНК в генах. Ионизирующее излучение, которое испускается, может включать альфа-частицы альфа-частицы Форма ионизирующего излучения твердых частиц, состоящая из двух нейтронов и два протона. Альфа-частицы не представляют прямой или внешней радиационной угрозы; однако они могут представлять серьезную угрозу для здоровья при проглатывании или вдыхании., бета-частицы бета-частицы Форма ионизирующего излучения твердых частиц, состоящая из небольших, быстро движущихся частиц.Некоторые бета-частицы способны проникать через кожу и вызывать такие повреждения, как ожоги кожи. Бета-излучатели наиболее опасны при вдыхании или проглатывании. и / или гамма-лучи гамма-лучи Форма ионизирующего излучения, состоящая из невесомых пакетов энергии, называемых фотонами. Гамма-лучи могут полностью проходить через человеческое тело; при прохождении через них они могут вызывать повреждение тканей и ДНК. Радиоактивный распад происходит в нестабильных атомах, называемых радионуклидами.

Электромагнитный спектр

Энергия излучения, показанного в спектре ниже, увеличивается слева направо по мере увеличения частоты.

Миссия

EPA в области радиационной защиты заключается в защите здоровья человека и окружающей среды от ионизирующего излучения, которое возникает в результате использования человеком радиоактивных элементов. Другие агентства регулируют неионизирующее излучение, которое испускается электрическими устройствами, такими как радиопередатчики или сотовые телефоны (см. Ресурсы излучения за пределами EPA).

Типы ионизирующего излучения

Альфа-частицы

Альфа-частицы (α) заряжены положительно и состоят из двух протонов и двух нейтронов ядра атома.Альфа-частицы образуются в результате распада самых тяжелых радиоактивных элементов, таких как уран, радий и полоний. Хотя альфа-частицы очень энергичны, они настолько тяжелы, что расходуют свою энергию на короткие расстояния и не могут улететь очень далеко от атома.

Воздействие на здоровье альфа-частиц во многом зависит от того, как человек подвергается воздействию. Альфа-частицам не хватает энергии, чтобы проникнуть даже через внешний слой кожи, поэтому их воздействие на внешнюю поверхность тела не является серьезной проблемой.Однако внутри тела они могут быть очень вредными. При вдыхании, проглатывании или попадании альфа-излучателей в организм через порез альфа-частицы могут повредить чувствительную живую ткань. То, как эти большие и тяжелые частицы наносят ущерб, делает их более опасными, чем другие виды излучения. Ионизации, которые они вызывают, очень близки друг к другу — они могут высвободить всю свою энергию в нескольких клетках. Это приводит к более серьезным повреждениям клеток и ДНК.

Бета-частицы

Бета-частицы (β) — это маленькие, быстро движущиеся частицы с отрицательным электрическим зарядом, которые испускаются ядром атома во время радиоактивного распада.Эти частицы испускаются некоторыми нестабильными атомами, такими как водород-3 (тритий), углерод-14 и стронций-90.

Бета-частицы более проникают, чем альфа-частицы, но меньше повреждают живые ткани и ДНК, потому что ионизация, которую они производят, более широко разнесена. В воздухе они распространяются дальше, чем альфа-частицы, но могут быть остановлены слоем одежды или тонким слоем вещества, такого как алюминий. Некоторые бета-частицы способны проникать через кожу и вызывать такие повреждения, как ожоги кожи.Однако, как и в случае с альфа-излучателями, бета-излучатели наиболее опасны при их вдыхании или проглатывании.

Гамма-лучи

Гамма-лучи (γ) — это невесомые пакеты энергии, называемые фотонами. В отличие от альфа- и бета-частиц, которые обладают как энергией, так и массой, гамма-лучи представляют собой чистую энергию. Гамма-лучи похожи на видимый свет, но имеют гораздо более высокую энергию. Гамма-лучи часто испускаются вместе с альфа- или бета-частицами во время радиоактивного распада.

Гамма-лучи представляют опасность для всего тела.Они могут легко преодолевать барьеры, которые могут задерживать альфа- и бета-частицы, такие как кожа и одежда. Гамма-лучи обладают такой проникающей способностью, что может потребоваться несколько дюймов плотного материала, такого как свинец, или даже несколько футов бетона, чтобы остановить их. Гамма-лучи могут полностью проходить через человеческое тело; Проходя через них, они могут вызвать ионизацию, которая повреждает ткани и ДНК.

Рентгеновские лучи

Из-за их использования в медицине почти каждый слышал о рентгеновских лучах.Рентгеновские лучи похожи на гамма-лучи в том, что они представляют собой фотоны чистой энергии. Рентгеновские лучи и гамма-лучи обладают одинаковыми основными свойствами, но исходят из разных частей атома. Рентгеновские лучи излучаются процессами за пределами ядра, но гамма-лучи возникают внутри ядра. Они также обычно имеют меньшую энергию и, следовательно, менее проникающие, чем гамма-лучи. Рентгеновские лучи могут производиться естественным путем или с помощью машин, использующих электричество.

В медицине ежедневно используются буквально тысячи рентгеновских аппаратов.Компьютерная томография, широко известная как компьютерная томография или компьютерная томография, использует специальное рентгеновское оборудование для получения подробных изображений костей и мягких тканей тела. Медицинские рентгеновские лучи — самый крупный источник антропогенного облучения. Узнайте больше об источниках и дозах излучения. Рентгеновские лучи также используются в промышленности для инспекций и контроля процессов.

Периодическая таблица

Элементы периодической таблицы могут принимать разные формы. Некоторые из этих форм стабильны; другие формы нестабильны.Как правило, наиболее устойчивая форма элемента является наиболее распространенной в природе. Однако все элементы имеют нестабильную форму. Неустойчивые формы излучают ионизирующее излучение и радиоактивны. Некоторые элементы, не имеющие стабильной формы, всегда радиоактивны, например уран. Элементы, излучающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Техническая оценка рентгеновского производства

— StatPearls

Проблемы, вызывающие озабоченность

Рентгеновское производство

Рентгеновские лучи — это форма электромагнитного излучения (также называемого излучательной энергией), тип ионизирующего излучения (что означает излучение с достаточной энергией для отделения электронов от атомов или других молекул), которое переносит энергию с использованием волн и фотонов.Энергия фотона может быть описана такими характеристиками, как частота, длина волны и постоянная скорость (скорость света; 299 792 498 м / с). Вообще говоря, энергия фотона обратно пропорциональна его длине волны. Он прямо пропорционален его частоте, что означает, что есть фотоны с более высокой энергией, с более короткой длиной волны и более высокой частотой. Энергия, передаваемая в виде электромагнитного излучения, используется для разделения излучения на различные группы, такие как радиоволны, микроволны, ультрафиолетовый свет и рентгеновские лучи.16 Гц. Эти концепции становятся важными при обсуждении контролирующих факторов производства рентгеновского излучения далее в этой статье. [1] [2] [3] [4]

Рентгеновские трубки — это вакуумные трубки, которые используются для преобразования входной электроэнергии в рентгеновские лучи. Основные компоненты рентгеновской трубки и корпуса включают отрицательно заряженную катодную нить, положительно заряженную анодную мишень, стеклянную оболочку и корпус свинцовой трубки. Для получения рентгеновских лучей в трубке обычно требуется три основных этапа: правильная сборка трубки с источником электронов, средство для ускорения электронов, а затем их замедление.

Катодная нить накала служит источником электронов, который при нагревании электрическим током (измеряемым в миллиамперах, мА; вырабатываемым высоковольтным генератором), протекающим через нее, создает электронное облако, называемое «пространственным зарядом». Процесс, при котором нагрев катода приводит к эмиссии электронов, получил название «термоэлектронной эмиссии». Существует ограничение на общее количество электронов, образующихся на аноде в этом процессе, которые могут занимать объемный заряд за один раз. Это известно как явление, называемое «эффектом пространственного заряда», которое происходит, когда ток, проходящий через катод, составляет около 1000 мА.Помимо этого, выделяется слишком много тепла, что может привести к поломке катода.

Накопление электронов на катоде приводит к образованию большого отрицательного заряда, что приводит к ускорению электронов по направлению к анодной мишени. Катод рентгеновской трубки изготовлен из вольфрамовой нити. Рентгеновские трубки, как правило, имеют два куска вольфрама на анод (двухфокусные трубки), один размером 1 сантиметр, а второй — 2 сантиметра. Чем меньше размер нити накала, тем меньший ток может выдержать нить и тем меньше электронов она может произвести.Нить меньшего размера используется для получения рентгенограмм меньших частей тела. Более крупная нить используется для визуализации более крупных частей тела. Из-за увеличенного количества электронов в пучке увеличивается отталкивание электронов пучка, что приводит к рассеянию пучка и снижению пространственного разрешения рентгенограмм. Это исправляется наличием отрицательно заряженного фокусирующего колпачка на конце катода, который отталкивает электроны от периферийных областей и создает очень узкий сфокусированный электронный пучок, увеличивая пространственное разрешение.Теперь, когда электроны возбуждены и испускаются из вольфрамовых нитей, они ускоряются по направлению к положительно заряженному аноду.

Анод — это место, где электроны тормозятся; энергия от замедления затем выделяется в виде тепла и рентгеновских лучей (фотонов). Примерно 99% энергии излучается в виде тепла и 1% в виде рентгеновских лучей. Есть два типа анодов: стационарные аноды и вращающиеся аноды. Стационарные аноды не могут поглощать столько тепла (низкая теплоемкость) и по этой причине обычно не используются в медицинской визуализации.Вращающиеся аноды изготовлены из анодного диска, который вращается с помощью асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель состоит из статоров (электромагнитов), окружающих ротор, включенных последовательно, чтобы вызвать вращение ротора, который вращает анодный диск. Это значительно увеличивает теплоемкость анода и позволяет ему производить больше рентгеновского излучения. После получения рентгеновских лучей в ходе этого процесса их необходимо правильно направить из корпуса рентгеновской трубки.

Корпус рентгеновской трубки состоит из внутренней оболочки из стекла Pyrex, которая защищает рентгеновскую трубку и создает вакуум вокруг трубки для предотвращения коррозии и окисления.Эта стеклянная оболочка имеет целевое окно, через которое проходят рентгеновские лучи, делая стеклянную оболочку более тонкой. Стеклянную оболочку окружает внешняя часть корпуса трубки, сделанная из свинца, которая предотвращает выход рентгеновских лучей из корпуса трубки. Как только рентгеновский луч выходит из корпуса трубки, он проходит через свинцовый фильтр. Свинцовый фильтр предотвращает попадание рентгеновских лучей с низкой энергией, испускаемых рентгеновской трубкой, к пациенту, поскольку у этих рентгеновских лучей не будет достаточно энергии, чтобы пройти через пациента и внести свой вклад в рентгенограмму.Затем рентгеновские лучи проходят через коллиматор.

Коллимация — это процесс «фокусировки» рентгеновского луча на определенной мишени с помощью свинцовых пластин. Рентгеновские лучи, испускаемые пучком, проходят через коллиматор, и указанные пластины поглощают любые рентгеновские лучи, которые не параллельны свинцовым пластинам. Это дает рентгеновские лучи, которые увеличивают пространственное разрешение полученной рентгенограммы. Правильная коллимация важна, поскольку чрезмерно коллимированные рентгеновские лучи могут скрыть диагностически полезные детали, а недостаточная коллимация может подвергнуть пациентов дополнительному облучению и привести к увеличению рассеянного излучения.Затем коллимированные рентгеновские лучи проходят через пациента, через сетку отведений за пациентом (которая позволяет проходить только параллельным рентгеновским лучам) и попадают в кассету для визуализации.

Таким образом, рентгеновский луч создается рентгеновской трубкой, проходит через свинцовый фильтр, коллимируется, проходит через пациента, проходит через свинцовую сетку, а затем попадает в кассету формирования изображений для получения рентгенограммы. [2] [5]

Управляющие факторы производства рентгеновских лучей (мАс и кВп)

Контрольные факторы производства рентгеновских лучей, которыми рентгенологи манипулируют для получения технически адекватных изображений, включают количество фотонов, производимых рентгеновским лучом, измеряемое в миллиампер в секунду (мАс), и энергию производимые фотоны измеряются в пиковых киловольтах (кВп).MAs отражают количество / интенсивность изображения, а kVp — качество изображения. Конкретные используемые комбинации могут варьироваться в зависимости от визуализируемого клинического сценария пациента и опыта рентгенолога в получении снимка.

Увеличение мАс рентгеновского излучения происходит за счет увеличения тока, проходящего через катод рентгеновской трубки, что приводит к увеличению количества фотонов в рентгеновском луче, направляемом в сторону пациента. Слишком низкое значение a mAs может привести к появлению «квантовой пятнистости», которая по сути является рентгеновским шумом.В этом сценарии недостаточно фотонов, достигающих рентгеновской кассеты, и важные детали изображений могут отсутствовать или плохо просматриваться. С другой стороны, когда мАс слишком велико, из рентгеновской трубки выстреливается больше фотонов, и пациент подвергается чрезмерному облучению. Дополнительным фактором, который следует учитывать при манипулировании мА, является то, что это переменная, зависящая от времени. Если электрический ток поддерживается постоянным, количество фотонов, которым подвергается пациент, полностью зависит от количества времени, в течение которого они находятся перед рентгеновским лучом.В идеале, пациент визуализируется как можно быстрее с более высоким электрическим током, чтобы уменьшить артефакты движения во время рентгеновского снимка.

Что касается kVp, когда это значение увеличивается, фотоны рентгеновского луча имеют более высокую энергию и могут легче проникать через ткани. Это происходит из-за увеличения разности потенциалов между катодом и анодом, что приводит к возбуждению электронов до более высоких уровней энергии при ускорении по направлению к аноду. Результирующие рентгеновские лучи, производимые при более высоких кВ / сек, имеют более высокие частоты, что позволяет им проходить через большее количество тканей, а это означает, что большее количество фотонов попадает в кассету для визуализации, создавая более темные рентгенограммы.В зависимости от того, в каком месте тела рентгенолог делает снимок, kVp регулируется таким образом, чтобы было достаточно фотонов, проникающих в ткань и ослабляющих ткань, для получения клинически полезного контраста на рентгенограммах. Если kVp слишком высокое, в кассету попадет больше фотонов, и рентгенограмма будет выглядеть слишком темной. Если kVp слишком низкое, большее количество фотонов будет ослабевать в тканях тела и выглядеть слишком яркими.

Вышеупомянутые концепции мАс и кВп важны для рентгенологов для получения технически адекватных рентгенограмм.[6]

Рентгеновские взаимодействия

Тканевое поглощение и ослабление рентгеновских фотонов с результирующей переменной потерей энергии фотонов и последующее обнаружение рецептором изображения дает переменные плотности, видимые на рентгенограмме. Энергия рентгеновского излучения, проходящая через тело, обычно приводит к одному из трех результатов: поглощению, передаче и рассеянию. Как правило, более плотные материалы (например, кость) поглощают больше энергии (рентгеновских фотонов), чем менее плотные материалы (например.ж., жир.) Ткани пациента поглощают примерно две трети энергии рентгеновских фотонов, производимых рентгеновскими трубками. Около одной трети приводит к рассеиванию излучения, и менее 1% передается на кассету / приемник изображения для создания радиологического изображения.

Рассеянные рентгеновские лучи — это рентгеновские лучи, которые не попадают на цифровой детектор и не поглощаются тканями. Эти рентгеновские лучи «разлетаются» по комнате и могут поглощаться персоналом, не соблюдающим надлежащую радиационную безопасность. Несколько важных концепций рассеяния, о которых следует знать, включают фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние и когерентное рассеяние.

Фотоэлектрический эффект возникает, когда фотон из рентгеновского луча взаимодействует с внутренней электронной оболочкой и приводит к ионизированному электрону с низкой энергией (фотоэлектрон), который выбрасывается со своей орбиты (вторичное излучение). Во время этого процесса рентгеновский фотон полностью поглощается, и происходит последующее заполнение этой внутренней электронной оболочки электронами внешней оболочки. Фотоэлектрический эффект приводит к тому, что фотон не проходит через пациента в кассету формирования изображения. Этот тип взаимодействия преобладает в рентгеновских пучках с напряжением 30 кВп и ниже и чаще встречается в более плотных веществах с более высокими атомными номерами (например,g., кость.) [7]

Комптоновское рассеяние — это когда рентгеновский фотон сталкивается с электроном во внешней оболочке атома и приводит к образованию как рассеянного рентгеновского фотона с меньшей энергией, так и ионизированного электрона. , который сразу же сбивается с орбиты. Этот разброс возникает на всех уровнях энергии, но начинает преобладать при более высоких кВ / сек. Комптоновское рассеяние нежелательно при медицинской визуализации. Он «затуманивает» изображение из-за рассеяния фотонов, вызывает биологическое повреждение тканей и является причиной воздействия рентгеновского излучения на рентгенолога.Это также увеличивает дозу облучения пациента. Пациенты с более крупным телосложением подвержены повышенному риску комптоновского рассеяния, поскольку рентгеновские фотоны проходят через более плотные мягкие ткани. Комптоновское рассеяние — одна из причин, по которой рентгенологам так важно понимать и применять концепции мАс и кВп, поскольку правильное управление этими двумя значениями может значительно уменьшить количество Комптоновского рассеяния на рентгенограмме. [8]

Когерентное рассеяние — это когда фотон взаимодействует со всем атомом; фотон временно поглощается.Фотон высвобождается в виде рассеянного фотона с более низкой энергией без события ионизации, без свободного электрона и без биологического вреда. Когерентное рассеяние менее важно для медицинской визуализации, поскольку эти эффекты минимально влияют на контраст изображения.

Упомянутый ранее коллиматор должен помочь уменьшить количество рассеянного излучения на каждой выполненной рентгенограмме, но всегда есть некоторая степень рассеянного излучения. Дополнительные методы, помогающие уменьшить разброс, включают сетку, размещаемую позади пациента и перед кассетой / рецептором изображения.Разные сетки рассеивания будут иметь разное соотношение сетки, которое представляет собой высоту выводных полос (H), деленную на расстояние между полосами (D). Стандартный коэффициент сетки составляет приблизительно 10 с 45 линиями на сантиметр рассеянной сетки. [9]

Поглощение рентгеновских лучей означает, что энергия попадает в орган-мишень рентгеновского фотона, и энергия рассеивается по ткани посредством фотоэлектрического эффекта, описанного выше. Ткани, в которых поглощается больше энергии (например, кость), считаются более «аттенуированными», чем ткани, поглощающие меньше энергии (например.г., жир). С точки зрения безопасности, поглощенная радиация на единицу массы, «поглощенная доза», измеряется в серых (Гр). Однако, поскольку не все типы излучения производят одинаковые биологические эффекты, вместо этого используется эквивалент дозы или «эффективная доза», измеряемая в зивертах (Зв), которая реализует взвешивающий фактор ткани, основанный на типе излучения, которое необходимо учитывать. учитывать потенциальные биологические эффекты данной дозы облучения.

Передача рентгеновских лучей означает, что фотоны рентгеновских лучей прошли через пациента и попали в светочувствительный детектор (исторически называемый «кассетой») на другой стороне пациента.Этот цифровой детектор обнаруживает рентгеновские фотоны, которые попали в него, и преобразует их в электрический сигнал, используемый для представления различных пикселей, которые затем объединяются для получения стандартной рентгенограммы (в просторечии называемой «рентгеновским лучом»). Это делается с помощью сцинтилляторов (люминофоров), которые излучают свет в цифровом детекторе при воздействии излучения. Излучаемый сцинтиллятором свет затем обнаруживается детектором света, который преобразует информацию в пиксельное цифровое изображение. Цифровые детекторы, подвергающиеся воздействию небольшого количества излучения за счет манипулирования мАс и кВп, могут приводить к появлению «зашумленных» изображений, которые ухудшают качество изображения.На другом конце спектра цифровые детекторы, подвергающиеся воздействию большого количества излучения, не обязательно могут влиять на качество изображения, но подвергают пациента ненужному облучению. Для сравнения, аналоговые рентгенограммы (реже используемые) используют пленку для захвата, отображения и хранения рентгенографических изображений. Пленка для аналогового рентгеновского снимка изготавливается из тонкой эмульсии с подложкой из майлара (толстого полиэстера). Эмульсия содержит зерна галогенида серебра, которые при воздействии радиации становятся сенсибилизированными. После прохождения пленки через раствор проявителя и закрепителя ее можно повесить на лайтбокс для просмотра.[10] [11]

Радиационная безопасность и облучение

Радиация повреждает ткани по двум механизмам: прямое повреждение и косвенное путем образования свободных радикалов, которые изменяют клеточную функцию. Эффекты радиационного облучения можно далее классифицировать как «детерминированные» и «стохастические». Детерминированные эффекты радиационного облучения — это предсказуемые по степени тяжести эффекты, которые имеют определенную вероятность возникновения при данном радиационном облучении (например, эритема кожи обычно возникает при радиационном воздействии 2 Гр).Детерминированные эффекты радиационного облучения считаются «неслучайными» эффектами радиационного облучения. Стохастические эффекты от радиационного облучения — это те эффекты, которые могут возникать при любом уровне радиационного облучения и считаются «случайными» эффектами от радиационного облучения. Тяжесть стохастических эффектов при заданном облучении случайна, но их вероятность возрастает с увеличением дозы облучения [12]. Для рентгеновских лучей, используемых для получения рентгеновских снимков, 1 Гр равен 1 Зв. [13] Дозы облучения при медицинской визуализации обычно выражаются в миллизивертах (мЗв).Для справки: средняя годовая доза фонового излучения от радона в доме составляет примерно 3 мЗв. [14] Напротив, на стандартной рентгенограмме, используемой в медицине, средняя доза облучения составляет около 0,1 мЗв. Известно, что дозы более 100 мЗв оказывают вредное воздействие на человека, например, вызывают развитие рака, но влияние более низких доз менее очевидно. [13] Поскольку накопленная доза радиации в течение жизни человека может вызвать такие эффекты, радиология в целом следует принципу ALARA, который гласит, что пациенты всегда должны получать дозы облучения, которые должны быть «на разумно достижимом низком уровне».[15] Однако стандартные медицинские рентгенограммы обычно считаются очень безопасными с минимальным риском.

Техническая оценка

В зависимости от того, как делается рентгенограмма, разные ткани и анатомические структуры могут иметь разное ослабление и даже изменять размер и расположение органов. Из-за этого важно тщательно оценить, является ли сделанная рентгенограмма технически адекватной, чтобы можно было принять точные клинические решения.

Техническая оценка рентгенограмм необходима, чтобы их можно было интерпретировать с уверенностью и точностью. Интерпретация рентгенограмм без предварительного подтверждения того, что изображение технически адекватно, может привести к неверной оценке изображений, что в конечном итоге может привести к неправильному ведению пациента и негативно повлиять на клинические результаты. Изображения должны просматриваться как технологом-исполнителем, радиологом-переводчиком, так и даже клиническим персоналом, который не принимает непосредственного участия в уходе за пациентом, чтобы свести к минимуму ошибки.При оценке технической пригодности рентгеновского снимка следует обратить внимание на несколько факторов, например:

Маркировка

Первоначальная оценка технического аспекта рентгенограммы должна включать подтверждение того, что исследование проводится на правильном пациенте, что оно было выполнено в правильную дату и правильно маркировано (например, слева и справа). [16] Могут возникнуть очевидные проблемы. если сканировать пациента и сохранить изображение под неправильным именем пациента в системе обмена данными с архивом изображений (PACS).Было бы проблематично ввести неверную дату исследования в аналогичном свете, сравнивая изображения с предыдущими аналогичными изображениями для оценки медицинских изображений.

Артефакт

Артефакт на изображении — это характеристика, которая не коррелирует с физическими свойствами изображаемого объекта и может затруднить или затруднить интерпретацию этого изображения. Поскольку механизм создания изображений различается между плоскими детекторами и компьютерной рентгенографией, причины и появление некоторых артефактов могут быть уникальными для этих различных модальностей.Артефакты могут возникать по нескольким причинам; Примеры включают повреждение детекторов рентгеновского излучения, жидкое загрязнение детекторов рентгеновского излучения, обнаружение излучения обратного рассеяния и насыщение изображения. Типичные проявления вышеупомянутых артефактов на рентгенограмме грудной клетки перечислены ниже. [17]

• Повреждение детекторов рентгеновского излучения: белые полосы, которые могут постепенно увеличиваться со временем

• Загрязнение жидкости: повторяющиеся вертикальные полосы

• Обратное рассеяние излучения: теневое изображение наложенной цифровой электроники детектора

• Насыщенность изображения: вырезка анатомии

Пять анатомических технических оценок рентгенограмм грудной клетки

Некоторые из наиболее распространенных критериев оценки рентгенограмм, особенно рентгенограмм грудной клетки, — это проникновение, вдох, вращение, увеличение и изгиб.«ПИРМА» — полезная мнемоника, которая помогает запомнить эти пять критериев.

1. Проникновение

Одним из наиболее полезных свойств рентгеновских лучей является их способность проникать сквозь непрозрачные объекты [18]. Степень проникновения рентгеновского луча зависит от толщины, плотности и типа материала на пути рентгеновского луча. В медицинской физике наиболее распространенным способом количественной оценки проникновения рентгеновского луча является слой с половинным значением (HVL), который представляет собой толщину материала, которая снижает интенсивность до пятидесяти процентов от ее начального значения.В медицинской визуализации это означает возможность видеть грудные позвонки через наложенное сердце. На рентгеновском снимке грудной клетки с недостаточным проникновением вы не сможете увидеть грудной отдел позвоночника через наложенное сердце. На рентгенограмме грудной клетки с чрезмерным проникновением становится трудно различить легкие.

2. Вдохновение

Адекватное вдохновение на рентгенограмме грудной клетки обычно определяется как возможность визуализировать от восьми до десяти задних ребер по среднеключичной линии.

3.Вращение

Вращение оценивается путем измерения расстояния от медиального конца ключиц с обеих сторон до остистого отростка грудного позвонка, который должен находиться по средней линии. В адекватном исследовании это расстояние должно быть примерно таким же, что означает, что пациент не поворачивается. Если пациента повернуть влево, расстояние от медиального конца левой ключицы до остистого отростка будет больше, чем расстояние от медиального конца правой ключицы до того же остистого отростка.[16]

4. Увеличение

Увеличение означает, насколько большим будет сердце на рентгенограмме грудной клетки. Можно быстро и удобно определить, имеет ли сердце нужный размер, оценив кардиоторакальный коэффициент (CTR). Кардиоторакальное соотношение определяется путем измерения самого широкого диаметра сердца на рентгенограмме грудной клетки, а затем измерения самого широкого внутреннего диаметра грудной клетки, обычно непосредственно над диафрагмой. Затем измеренный диаметр сердца делится на измеренный диаметр грудной клетки, чтобы получить CTR.[19] Вообще говоря, CTR ниже 0,5 считается нормальным, хотя некоторые исследования ставят под сомнение это соглашение, предполагая, что нормальный CTR должен быть ниже. [20] Другое исследование предложило использовать измерения в сантиметрах (см) для оценки нормального размера сердца, заявив, что сердце с поперечным диаметром 15 см или увеличение поперечного диаметра на 1-2 см за год можно назвать кардиомегалией. Также важно отметить, что тот факт, что сердце не выглядит увеличенным на рентгенограмме грудной клетки, не означает, что основной сердечной патологии может не быть.[21]

Увеличение играет важную роль в этой концепции, потому что в зависимости от того, как располагается пациент во время рентгенограммы, сердце может выглядеть немного иначе. Чтобы понять эту концепцию, нужно помнить, что объекты, расположенные ближе к рентгеновскому лучу на рентгенограмме, будут казаться больше при проецировании на цифровой детектор. Рентген грудной клетки можно сделать несколькими способами, включая задне-передний (ПА) и передне-задний (ПЗ). Рентгенограммы ПА получают, когда задние элементы пациента находятся ближе всего к рентгеновскому лучу, а их передние элементы — ближе всего к цифровому детектору.Рентгенограммы грудной клетки обычно считаются лучшим отражением истинного размера сердца пациента, поскольку сердце находится близко к цифровому детектору и не увеличивается в такой степени. Тем не менее, больным пациентам в больнице, особенно в отделении интенсивной терапии, может не проводиться рентгенограмма переднего отдела позвоночника, и им необходимо делать рентгенограмму переднего пациента у постели больного. На рентгенограммах AP сердце находится ближе к рентгеновскому лучу, и сердце больше увеличивается, что делает его больше, чем есть на самом деле. [21] Простой способ запомнить вышеупомянутую концепцию, связывающую PA / AP-пленки с расстоянием от рентгеновского луча, — это помнить, что название рентгенограммы описывает, где рентгеновский луч входит, а затем выходит из пациента (например,g., для пленок PA рентгеновский луч входит сзади и выходит вперед), сердце является передней структурой. Чем ближе сердце к рентгеновскому лучу, тем в большем увеличении оно будет отображаться на рентгенограмме.

5. Угловой

Угол обычно можно рассматривать как наклон, под которым располагается пациент во время рентгенографии грудной клетки. Примером изменения угла наклона пациента является рентгеновский снимок грудной клетки у постели больного, когда изголовье кровати приподнято.Этот вид рентгенограммы называется апикальной лордотической проекцией или лордотической проекцией. Эти изображения могут быть особенно полезны при оценке подозреваемой патологии легких на верхушках легких. Однако искажение некоторых других структур с этой точки зрения может привести к диагностической ошибке [22].

Клиническая значимость

Маркировка

Если на рентгенограмме указано неправильное имя, можно диагностировать заболевание у здорового пациента или невозможно определить, является ли патология, видимая на рентгенограмме, острой или хронической.Примером этого является наблюдение линий Керли B на рентгенограмме грудной клетки. Линии Керли B — это линии на 1-2 см, перпендикулярные плевральной поверхности и идущие к ней, вызванные утолщением субплевральных межлобулярных перегородок. Эти линии не являются специфичными для какого-либо одного заболевания (например, могут наблюдаться у пациента с обострением острой сердечной недостаточности или у пациента с хроническим интерстициальным заболеванием легких). Правильная датировка на экзаменах может помочь установить хронический характер этого открытия и помочь определить, как управлять пациенту клинически.[16]

Артефакт

Артефакт важно идентифицировать, так как он может вызвать неправильную интерпретацию изображения. Самый важный способ избежать ошибок, связанных с артефактами, — это идентифицировать артефакты, когда они возникают, и исправлять их. Что касается примеров артефактов, перечисленных ранее в разделе определения / введения, способы их устранения следующие [17]:

• Падение детектора: повторная калибровка или замена детектора

• Жидкое загрязнение: надлежащая герметизация пластикового пакета удерживая детектор

• Обнаружение излучения обратного рассеяния: более жесткая коллимация и / или дополнительное экранирование за детектором (например,g., свинцовый фартук или пластина)

• Перенасыщение: убедитесь, что соблюдаются правильные методы, основанные на размере

Пять анатомических технических оценок рентгенограмм грудной клетки

1. Проникновение

При чрезмерном проникновении рентгеновского снимка грудной клетки на светочувствительный детектор попадает больше рентгеновских лучей, и рентгенограмма будет выглядеть темнее, чем обычно, особенно в полях легких, что делает их более рентгенопрозрачными, чем должны.Это уменьшает маркировку легких и может вызвать подозрение на такие патологии, как эмфизема или даже пневмоторакс, у полностью здорового пациента. [23] Способы избежать ошибок включают в себя сознательное усилие по проверке адекватности проникновения, регулировку окна, если возможно, проверку боковых проекций, если они доступны, и оценку других результатов визуализации, которые вы должны увидеть при подозрении на патологию (например, уплощение диафрагмы при хронической обструктивной болезни легких.)

2.Вдохновение

Пациенты, демонстрирующие недостаточное усилие вдоха при рентгенографии грудной клетки, заставляют сосуды изображения выглядеть более заметными, чем они должны, что может привести к предположению, что у пациента может быть какая-то основная патология, такая как сердечная недостаточность. Это также может привести к сжатой маркировке легких в основании легких, что может ввести человека, читающего рентгенограмму, в заблуждение, чтобы поверить в то, что это может быть ателектаз или пневмония. Хороший способ помочь исключить лежащую в основе патологию в таких ситуациях — посмотреть на боковой вид, если он доступен, чтобы подтвердить наличие или отсутствие патологии.[16] Плохое вдохновение может также изменить внешний вид сердца и структур средостения. В частности, из-за плохого вдохновения сердце кажется больше, чем оно есть на самом деле, что приводит к изменению кардиоторакального соотношения — феномен, называемый «псевдокардиомегалией». [21] Это особенно проблематично для пациентов в отделении интенсивной терапии (ICU), которые слишком больны, чтобы принимать надлежащее вдохновение или невозможность сотрудничать. [24]

3. Вращение

Когда пациента поворачивают, это приводит к тому, что одна сторона тела пациента оказывается ближе к рентгеновскому лучу, чем другая, что вызывает ряд проблем с интерпретацией рентгенограммы грудной клетки.Вращение приводит к тому, что одна сторона рентгенограммы кажется более темной, чем другая, — явление, называемое «повышенной трансрадиацией». Это может привести к интерпретации рентгенограмм грудной клетки, которые вполне могут считаться нормальными, как аномальные. Повышенная прозрачность полей легких может заставить переводчика подумать, что это пневмоторакс, эмфизема или тромбоэмболия легочной артерии. Кроме того, более светлое противоположное световое поле может заставить интерпретатора поверить в скопление плевральной жидкости или уплотнение воздушного пространства.[16] Неадекватное вращение рентгенограммы грудной клетки также может исказить хилу с обеих сторон и сделать гемидиафрагму, ближайшую к рентгеновскому лучу, как если бы она была выше, чем у другой гемидиафрагмы. Один из способов помочь понять, являются ли эти наблюдения истинной патологией, — это посмотреть на предыдущие рентгенограммы грудной клетки, чтобы увидеть, присутствовала ли патология раньше.

4. Увеличение

Оценка увеличения сердца важна для оценки сердечной патологии (например,д., дилатационная кардиомиопатия, выпот в перикард и т.д.) может казаться больше, чем есть на самом деле. Можно также посмотреть на прошлые рентгенограммы грудной клетки, чтобы определить, произошло ли значительное изменение поперечного диаметра сердца с течением времени (увеличение диаметра на 1-2 см за год). Еще один способ помочь определить наличие кардиомегалии — это посмотреть на рентгенограмму грудной клетки в боковой проекции, если она доступна для уменьшения размера ретрокардиального пространства.

5. Угловой

Основными артефактами, наблюдаемыми в апикальных лордотических проекциях / лордотических проекциях, являются подъем диафрагмы, плохая визуализация оснований легких, потеря четкости выступа аорты и расширение средостенных структур. [17] Эти наблюдения в апикальной лордотической проекции производятся под углом рентгеновского луча, который вместо того, чтобы входить в пациента параллельно полу, входит в пациента под наклоном выше параллели. Принимая во внимание влияние увеличения на передние и задние структуры грудной клетки, имеет смысл, если угол, под которым рентгеновский луч входит в пациента, изменяется, изменяя относительное расстояние от различных структур в грудной клетке до X- луч луча и цифровой детектор, структуры будут выглядеть иначе.Легкие и основания диафрагмы приближаются к рентгеновскому лучу, а верхушки легких удаляются дальше от рентгеновского луча в этом типе обзора. В дополнение к вышеупомянутым подсказкам относительно того, является ли рентгенограмма апикальной лордотической, можно также оценить ключицы. На нормальной рентгенограмме грудной клетки ключицы имеют относительную S-образную форму, а медиальные концы должны находиться примерно на уровне передних вторых и третьих ребер. Ключицы кажутся более прямыми на апикальном лордозе, а медиальные концы могут появляться над первым ребром.

Американский журнал рентгенологии Vol. 204, No. 2 (AJR)

Радиологи несут ответственность за методы проведения рентгенологических исследований, в том числе рентгенограмм, маммограмм и компьютерных томографов. Параметры радиографического протокола следует выбирать для обеспечения адекватной диагностики, и поэтому радиологи должны понимать процесс создания изображения в дополнение к интерпретации результатов рентгенологических исследований [1–4]. Выбор параметра протокола также влияет на количество радиации, полученной пациентом, и радиологи должны убедиться, что пациенты не подвергаются ненужному радиационному облучению.

Наиболее важным аспектом выбора параметров протокола является обеспечение того, чтобы качество изображения было достаточным для данной задачи диагностической визуализации [5]. Поэтому радиологам важно понимать, как выбор каждого параметра протокола повлияет на получаемое в результате изображение. Ключевые варианты рентгеновского излучения включают в себя напряжение на рентгеновской трубке (киловольт), величину тока рентгеновской трубки (миллиамперы) и время экспозиции изображения (секунды) [6, 7]. Хотя артефакты при рентгенографии имеют очевидное значение для качества изображения, они выходят за рамки данной статьи [8].

Выход рентгеновской трубки	Выбирать К началу страницы Вывод рентгеновской трубки << Качество изображенияТехники и качество изображения ... Заключение Ссылки ЦИТИРУЮЩИЕ СТАТЬИ

Количество

Важными факторами, определяющими количество рентгеновского пучка, являются выбор тока трубки (миллиамперы) и соответствующего рентгеновского излучения. время экспозиции луча луча (секунды) [9–11]. Произведение тока трубки и времени экспозиции, известное как значение в миллиампер-секундах, является основным показателем интенсивности рентгеновского луча.Значение в миллиампер-секундах указывает относительный выход излучения для данной рентгеновской трубки при работе с заданным напряжением трубки, но не учитывает различия между рентгеновскими системами, использующими различные трубки и фильтрацию. По этой причине, как правило, не очень полезно или информативно описывать любое рентгенографическое исследование как выполняемое при заданном значении миллиампер-секунды.

Интенсивность рентгеновского луча количественно определяется с помощью кермы воздуха, которая относится к кинетической энергии, выделяемой на единицу массы при взаимодействии рентгеновских лучей с воздухом [12].Керма воздуха — это энергия, передаваемая электронам, при нормировании на массу воздуха (энергия / масса) и измеряемая с помощью градаций серого или миллиграмм. Керму воздуха можно представить как количество рентгеновских лучей на единицу площади, при этом энергия фотонов вызывает минимальное беспокойство. Керма воздуха в любом рентгеновском луче прямо пропорциональна как току трубки, так и соответствующему времени воздействия. Поскольку воздушная керма хорошо определена и понятна всем, это предпочтительный показатель для определения интенсивности рентгеновского луча. Чем выше керма воздуха, тем выше интенсивность рентгеновского луча и тем больше фотонов падает на пациента.

Когда воздушная керма умножается на соответствующую площадь луча, получается произведение кермы на площадь в градациях на квадратные сантиметры (Гр = см ² ), которое часто называют произведением дозы на площадь [12]. Произведение площади кермы — это общее количество радиации, падающей на пациента, и она влияет на энергию, вложенную в пациента. Воздушная керма используется для оценки дозы облучения кожи на входе и, следовательно, вероятности детерминированного (кожного) радиационного риска. Произведение площади Кермы количественно определяет общее количество радиации, падающей на пациента, и наиболее тесно связано с общим стохастическим риском для пациента.Для большинства пациентов стохастический риск можно принять за канцерогенный риск. В таблице 1 показаны репрезентативные значения произведения кермы-площади для полных исследований при радиологической визуализации [13].

ТАБЛИЦА 1: Репрезентативные значения продукта площади Кермы в радиологической визуализации

Качество

Качество рентгеновского луча относится к проникающей способности луча и обычно выражается в виде слоя с половинным значением. (HVL) алюминия (в миллиметрах).Когда в рентгеновский луч помещается слой алюминия с половинной толщиной, он снижает интенсивность (воздушную керму) на 50%. Типичный рентгеновский луч, используемый в рентгенографии брюшной полости, вероятно, будет иметь HVL толщиной 3 мм из алюминия. На рисунке 1 показано, что 0,3 мм меди (атомный номер 29), 3 мм алюминия (атомный номер 13) или 30 мм мягких тканей (атомный номер 7,5) ослабляют половину рентгеновского луча, что свидетельствует о первостепенном значении. важность атомного номера аттенюатора [14]. Когда средняя энергия рентгеновского луча увеличивается, что означает, что рентгеновский луч имеет повышенную проникающую способность, HVL также увеличивается.

Посмотреть увеличенную версию (51K)

Рис. 1 — Толщина материала (атомный номер Z), необходимая для ослабления рентгеновского луча (80 кВ + фильтрация алюминия 3 мм) на 50% . Обратите внимание на резкое уменьшение толщины материала по мере увеличения атомного номера. (Иллюстрации Abrahams RB)

В радиографии двумя важными определяющими факторами качества рентгеновского луча являются напряжение трубки и фильтрация луча. Увеличение напряжения на трубке или общего количества фильтрации, или того и другого, увеличит среднюю энергию фотонов и, следовательно, проникающую способность рентгеновского луча.Важно отметить, что добавление фильтров всегда снижает выход (количество) рентгеновской трубки, но увеличивает проникающую способность (качество) рентгеновского луча. Наиболее распространенным фильтрующим материалом, используемым в рентгенографии, является алюминий, при этом типичная фильтрация в обычной рентгенографии составляет около 3 мм алюминия. Медь также используется в модальностях, для которых важны дозы, особенно в педиатрии и интервенционной радиологии. В маммографии наиболее распространенными фильтрующими материалами являются молибден, родий и серебро.CT использует относительно тяжелую фильтрацию, причем наиболее часто используемыми материалами являются алюминий, медь и титан.

Типичный рентгеновский луч в рентгенографии брюшной полости будет иметь напряжение на рентгеновской трубке 80 кВ и общую фильтрацию алюминия примерно 3 мм. Качество рентгеновского луча, вероятно, также будет из алюминия толщиной 3 мм, что легко спутать с фильтрацией, поскольку они часто количественно очень похожи. Качество луча в маммографии очень низкое и составляет порядка 0.4 мм алюминия. Типичное напряжение на рентгеновской трубке КТ составляет 120 кВ, а фильтрация может состоять из 2 мм алюминия с дополнительными 0,1 мм меди или 1 мм титана. Полученные в результате HVL будут из алюминия порядка 6 мм или даже выше, что значительно больше, чем те, которые встречаются при рентгенографии.

Выбор метода

Когда необходимо увеличить количество излучения, необходимое для создания изображения, это обычно достигается за счет увеличения значения миллиампер-секунды, как показано на рисунке 2.Важно отметить, что изменение значения миллиампер-секунды не изменяет спектр рентгеновского луча. Средняя энергия фотона остается постоянной, что приводит к тому же (процентному) прохождению через пациента. По возможности, увеличение значения миллиампер-секунды должно выполняться за счет увеличения тока лампы (миллиампер). На практике это может быть невозможно из-за ограничений нагрева трубки или из-за того, что максимальный доступный ток трубки уже используется. В таких случаях увеличение значения миллиампер-секунды обычно требует более длительных выдержек, тем самым увеличивая вероятность размытия изображения при движении.

Посмотреть увеличенную версию (118K)

Рис. 2 — Увеличение значения миллиампер-секунды (мАс) пропорционально увеличивает количество рентгеновских лучей, производимых без изменения средней энергии фотонов ( слева ). Когда напряжение на трубке (кВ) увеличивается, производится больше фотонов, и средняя энергия фотонов также увеличивается ( справа, ). Увеличение значения миллиампер-секунды увеличивает только количество, тогда как увеличение киловольта увеличивает количество и качество.(Иллюстрации Abrahams RB)

Увеличение напряжения на рентгеновской трубке будет генерировать (много) больше рентгеновских лучей, как показано на рисунке 2, но также увеличит энергию луча (качество / HVL). В рентгенографии выход рентгеновской трубки (воздушная керма) обычно считается пропорциональным квадрату киловольт, тогда как в КТ выход рентгеновской трубки пропорционален киловольтгу в 2,6-й мощности [15]. Однако выбор напряжения на рентгеновской трубке обычно определяется с учетом требований к проникновению через пациента, контрастности изображения и динамическому диапазону.Лишь очень редко, если вообще когда-либо, киловольт регулируется просто для изменения количества излучения при любом рентгеновском исследовании. При изменении киловольта всегда необходимо оценивать другие факторы, включая степень проникновения пациента, интенсивность рассеянного излучения, пропускание рентгеновского излучения через сетку и изменения эффективности поглощения фотонов в детекторах рентгеновского излучения.

Конструкция протокола требует первоначального выбора подходящего напряжения рентгеновской трубки и последующей регулировки миллиампер-секунды рентгеновской трубки, чтобы гарантировать, что интенсивность излучения на приемнике изображения является той, которая требуется для качества изображения.На рис. 3 (левая панель) показан корешок, который невидим (слишком белый на изображении), поэтому для улучшения проникновения луча необходимо увеличить напряжение на лампе (рис. 3, средняя панель). Повышение напряжения в киловольтах обеспечивает правильную величину проникновения, но теперь изображение слишком темное (рис. 3, средняя панель), поэтому теперь необходимо уменьшить миллиампер-секунду, чтобы обеспечить соответствующее количество излучения (воздушную керму). рецептор изображения для достижения удовлетворительной плотности изображения (рис. 3, правая панель). Поскольку напряжение на трубке влияет на выход и проникновение, как показано на рисунке 2, ток рентгеновской трубки при любом рентгеновском исследовании интенсивность рентгеновского излучения (миллиампер-секунда) всегда должна регулироваться при изменении киловольтного напряжения, чтобы обеспечить соответствующее количество излучения. на рецепторе изображения.

Посмотреть увеличенную версию (120K)

Рис. 3 —36-летний мужчина с нормальной болью в груди. Рентгенограмма грудной клетки ( слева, ) недостаточно проницаема, что требует увеличения напряжения на рентгеновской трубке. После увеличения напряжения (кВ) ( средний ) рентгенограмма слишком темная. После уменьшения выходной мощности рентгеновской трубки (значение миллиампер-секунды [мАс]) ( справа ) рентгенограмма имеет правильную плотность изображения. (Иллюстрации Abrahams RB)

Качество изображения	Выбирать К началу страницы Вывод рентгеновской трубки Качество изображения << Методы и качество изображения... Заключение Ссылки ЦИТАТЫ СТАТЬИ

Контраст

Рассмотрим поражение, которое появляется на любом радиологическом изображении, где интенсивность поражения определяется как I _{поражение} . Если интенсивность окружающих нормальных тканей составляет I _ткани , то контраст поражения составляет I _{поражение} — I _ткань . Положительный или отрицательный контраст определяется характеристиками поражения и не имеет значения с точки зрения качества изображения.Например, добавление йода или диоксида углерода в кровеносный сосуд сделает сосудистую сеть видимой, но с другой полярностью, потому что йод поглощает больше рентгеновских лучей, тогда как диоксид углерода поглощает меньше рентгеновских лучей, чем соседние ткани. Контрастность не зависит от количества излучения, используемого для создания изображения, как показано на рисунке 4. Если поражение пропускает на 5% больше фотонов, чем окружающие нормальные ткани, это всегда верно, независимо от того, установлена ​​ли рентгеновская трубка (и соответствующая выход воздушной кермы) составлял 1, 10 или 100 мАс.Изображения, показанные на рисунке 4, иллюстрируют единственный эффект уменьшения миллиампер-секунды — это увеличение количества неоднородностей изображения.

Увеличенная версия (245K)

Рис. 4 — Увеличение выходного сигнала рентгеновской трубки (т. Е. Значения миллиампер-секунды [мАс]) не влияет на контраст изображения в цифровых изображениях ( слева ), но потребует соответствующей настройки параметров цифрового дисплея. Когда меньшее количество фотонов используется для создания изображения ( справа, ), контраст остается точно таким же, но неоднородность изображения увеличивается.(Иллюстрации Abrahams RB)

Наиболее важным фактором, влияющим на контраст, является средняя энергия фотонов, используемая для создания изображения, которая определяется выбором напряжения рентгеновской трубки и степенью фильтрации рентгеновского луча. По мере уменьшения энергии фотонов дифференциальное затухание между поражением и окружающими тканями увеличивается. Соответственно, низкая энергия обычно связана с более высоким контрастом и наоборот, как показано на рисунке 5. Хотя в целом это верно, важно отметить, что улучшение контраста поражения при низких энергиях также зависит от атомного номера поражения.Поскольку атомный номер поражения отличается от атомного номера мягких тканей (атомный номер ≈7,5), контраст изменяется гораздо сильнее. Уменьшение энергии фотонов улучшает контраст (то есть видимость) кальцификатов и тканей, содержащих йод, гораздо больше, чем улучшает контраст поражений мягких тканей.

Увеличенная версия (173K)

Рис. 5 —Снижение напряжения на лампе (кВ) увеличивает контраст изображения ( справа, ) по сравнению с более высоким напряжением на лампе ( слева, ).В этом примере использовался автоматический контроль экспозиции, поэтому значение миллиампер-секунды будет увеличиваться при уменьшении выбранного киловольта. Сохраняя воздушную керму на рецепторе изображения на обоих изображениях, неоднородность изображения остается неизменной. (Иллюстрации Abrahams RB)

Необходимо учитывать два дополнительных фактора, касающихся контраста, относящихся к рассеиванию и отображению цифрового изображения. Повышенное рассеяние обычно снижает контраст, что можно оценить, посмотрев на рентгенограмму брюшной полости, полученную без использования сетки удаления рассеяния.Манипуляция изображениями в цифровой рентгенографии может использоваться для изменения как яркости, так и контрастности любого объекта. Когда ширина окна увеличивается, контраст дисплея уменьшается, и наоборот. Соответственно, можно увеличить контраст дисплея за счет использования узких окон. Однако при использовании окна с малой шириной диапазон видимых значений пикселей (тканей) также уменьшается. Следовательно, существует компромисс между контрастностью дисплея и типом анатомии, видимой на отображаемом изображении.Хорошим примером является использование настроек отображения легких и средостения при считывании КТ грудной клетки.

Шум

Рассмотрим цифровой детектор рентгеновского излучения, который подвергается воздействию однородного рентгеновского луча, при этом среднее количество фотонов, обнаруживаемых в пикселе, равно 100. Статистическая природа рентгеновского излучения (и обнаружения) означает, что не каждый пиксель обнаружит ровно 100 фотонов. Некоторые пиксели имеют больше рентгеновских лучей и кажутся более темными, тогда как другие пиксели имеют менее 100 фотонов и выглядят светлее.Распределение этих более темных и светлых пикселей является случайным, и изображение будет иметь пестрый вид (распределение соли и перца). Ученые, занимающиеся визуализацией, назвали этот зернистый вид «шумом», что является синонимом «пятнистости». На рис. 6 показаны примеры рентгеновских изображений грудной клетки, полученных при низких и высоких выходных значениях рентгеновской трубки, и показано, как уменьшается шум изображения (пятнистость) по мере увеличения выходной мощности рентгеновской трубки (миллиампер-секунда).

Увеличенная версия (229K)

Рис.6 —36-летний мужчина с нормальным диагнозом боли в груди. Пестрота изображения незначительна на изображении с высоким значением миллиампер-секунды (мАс) ( слева, ), но очень высока на изображении с низким значением миллиампер-секунды ( справа, ). Поскольку цифровые данные в изображении с высоким значением миллиампер-секунды будут намного выше, чем изображение с низким значением миллиампер-секунды, всегда необходима корректировка настроек цифрового дисплея (окна и уровня). (Иллюстрации Abrahams RB)

Поскольку шум является случайным, количество шума не увеличивается линейно, когда увеличивается количество излучения, используемого для генерации изображения.Если среднее количество фотонов на пиксель равно 100, SD этого среднего значения составляет 10, что обычно выражается как относительное SD (колебание) в 10%. Когда количество фотонов увеличивается в 4 раза, относительное стандартное отклонение уменьшается вдвое (т.е. 4 ^0,5 ) до всего 5%. Таким образом, полезно всегда помнить, что увеличение в четыре раза количества фотонов, используемых для создания любого радиографического изображения, уменьшит вдвое количество шума изображения, и наоборот.

Шум практически во всех модальностях рентгеновского изображения преобладает за счет квантовой неоднородности, где последняя относится к общему количеству рентгеновских лучей, используемых для создания изображения.Квантовая крапинка преобладает во всех рентгенографических, маммографических, рентгеноскопических и компьютерных исследованиях. Это важно, потому что единственный технический способ уменьшить шум с помощью любого метода рентгеновской визуализации — это использовать больше рентгеновских лучей. Эффективность обнаружения рентгеновских лучей в большинстве систем формирования рентгеновских изображений относительно высока, поэтому улучшения маловероятны. Например, в КТ детекторы тока обычно поглощают более 90% всех падающих фотонов. Следствием того факта, что практически вся медицинская визуализация является квантово-неоднородной, является то, что замена компонентов в цепочке визуализации, таких как устройство с зарядовой связью (ПЗС) для телекамеры при рентгеноскопии, не может привести к снижению дозы при сохранении качества изображения. .

Отношение контрастности к шуму

Когда увеличивается только контраст или уменьшается только шум, поражение становится более заметным. Однако видимость поражения не определяется только шумом или контрастом поражения. Видимость любого поражения на радиологическом изображении должна учитывать как величину контраста поражения, так и соответствующее количество шума.

Степень контрастности поражения по отношению к количеству шума (пятнистости) является ключевым фактором, определяющим видимость данного поражения.Отношение контраста поражения к неоднородности изображения известно как отношение контраста к шуму (CNR). Это соотношение является показателем относительного качества изображения этого поражения (то есть видимости), как показано изображениями на фиг.7. Улучшение видимости любого поражения всегда требует увеличения CNR поражения. Это может быть достигнуто за счет увеличения контрастности поражения или уменьшения количества шума или сочетания этих двух методов.

Увеличенная версия (619K)

Рис.7 —Нижнее правое изображение показывает плохую видимость атомарного узора из-за очень низкого контраста и очень высокого шума. Уменьшение шума ( внизу слева, ) и увеличение контраста ( вверху справа, ) улучшают видимость атомарного рисунка. Наилучшее изображение ( вверху слева, ) — это изображение, контрастность которого увеличена, а шум уменьшен. (Иллюстрации Abrahams RB)

При визуализации цифровой субтракционной ангиографии (DSA) одним из способов улучшить контрастность аневризмы (и, следовательно, CNR) является замена венозного введения йодированного контрастного вещества артериальным введением йода.Аналогичные результаты могут быть получены при использовании большего количества рентгеновских фотонов при создании изображения, что уменьшит количество шума изображения (пятнистость). С точки зрения видимости поражения необходимо увеличивать только CNR, а увеличение контраста эквивалентно уменьшению шума. Однако оптимальная стратегия, как правило, будет зависеть от внешних факторов, например, от того, может ли рентгеновская система выдавать больше рентгеновских лучей или может ли пациент выдержать такое увеличение дозы.

Методы и качество изображения	Выбирать К началу страницы Вывод рентгеновской трубки Качество изображения Методы и качество изображения.. << Заключение Ссылки ЦИТИРУЮЩИЕ СТАТЬИ

Выходные данные

Для одиночного рентгеновского изображения выбор тока трубки (миллиамперы) и времени экспозиции (секунды) определяет общую интенсивность рентгеновского луча (т. Е. Миллиампер). -второй). Максимальный ток трубки для большинства рентгенографических установок при работе с большим фокусным пятном будет около 1000 мА, а мощность нагрузки, вероятно, будет около 100 кВт. Могут использоваться небольшие размеры фокусного пятна (например,g., для уменьшения размытости рентгенограмм шейного отдела позвоночника и конечностей). В этих случаях ток лампы и нагрузка на фокусное пятно обычно уменьшаются в четыре раза, потому что площадь фокусного пятна теперь составляет только четверть размера. На практике система визуализации выбирает максимально возможный ток трубки, который может выдерживаться требованиями нагрева трубки, потому что это минимизирует время рентгенографического воздействия.

Для данного рентгенологического исследования выбранное значение миллиампер-секунды будет напрямую влиять на количество излучения, проходящего через пациента и используемого для получения результирующей рентгенограммы.Для рентгеновского снимка грудной клетки требуемая керма воздуха на рецепторе изображения в настоящее время составляет около 3 мкГр. Если количество излучения на рецепторе изображения должно быть увеличено в четыре раза (значение в миллиампер-секундах), то шум изображения (пятнистость) уменьшится вдвое (рис. 5). И наоборот, использование четверти излучения (значение в миллиампер-секундах) удвоит количество шума изображения (пятнистость).

Доза пациента прямо пропорциональна значению миллиампер-секунды, и радиолог должен выбирать этот параметр с большой осторожностью.Когда значение миллиампер-секунды выбрано слишком низко, диагностические характеристики могут быть скомпрометированы. И наоборот, выбор слишком высокого значения миллиампер-секунды приводит к тому, что пациенты подвергаются излишнему облучению и, таким образом, подвергаются ненужным радиационным рискам.

Напряжение

При выборе напряжения на рентгеновской трубке при любом рентгенографическом исследовании в первую очередь следует учитывать вопрос проникновения пациента (рис. 3). Низкое напряжение на рентгеновской трубке означает низкую энергию фотонов, которые могут не проникнуть через пациента и не будут иметь большого значения при радиографической визуализации.Проникновение рентгеновских лучей и соответствующее напряжение на рентгеновской трубке также зависят от размера пациента. Данные в таблице 2 показывают, как проникновение рентгеновского луча зависит от средней энергии фотонов для взрослых пациентов, а в таблице 3 показаны аналогичные данные для педиатрических пациентов. Как правило, для маленьких пациентов можно использовать пониженное напряжение, тогда как для более крупных пациентов важно увеличить проникновение пациента за счет увеличения напряжения трубки.

ТАБЛИЦА 2: Проникновение моноэнергетических фотонов через пациенты различной толщины (вода или мягкие ткани), моделирующие взрослых пациентов

ТАБЛИЦА 3: Проникновение моноэнергетических фотонов через пациенты различной толщины (вода или мягкие ткани) (вода или мягкие ткани) Пациенты, которым проводят визуализацию

После того, как будет достигнуто адекватное проникновение, тем не менее может быть выгодно использовать даже более высокие энергии фотонов (т.е.е. повышенное киловольт). Хотя контраст изображения обычно уменьшается при высоких энергиях фотонов (как уже обсуждалось), то же самое происходит и с динамическим диапазоном результирующих данных изображения. Динамический диапазон получается путем сосредоточения внимания на значениях кермы воздуха в анатомической области пациента и сравнения самой высокой кермы рецепторного воздуха с самой низкой кермой рецепторного воздуха. Для таких исследований, как рентгенография грудной клетки, где собственный контраст обычно удовлетворительный, важно уменьшить динамический диапазон изображения.На рентгенограммах низкие напряжения, которые создают очень большие динамические диапазоны, приведут к тому, что более высокие экспозиции в легких будут выглядеть полностью черными, а более низкие экспозиции в средостении будут выглядеть полностью белыми. Поэтому при диагностической рентгенографии грудной клетки на специальных системах визуализации, расположенных в отделении радиологии, используются высокие напряжения, которые сокращают динамический диапазон изображения.

Использование высоких напряжений в рентгеновской трубке снижает дозу облучения пациента, если используется автоматический контроль экспозиции. Более высокое напряжение приводит к более высокой энергии, что увеличивает проникновение в пациента.Когда интенсивность излучения на приемнике изображения фиксирована, можно уменьшить излучение, падающее на пациента. В большинстве систем рентгенографии и рентгеноскопии используется автоматический контроль экспозиции; поэтому использование высоких напряжений в лампе связано с более низкими дозами облучения пациентов [16, 17]. Однако в КТ системы автоматического управления экспозицией регулируют только ток трубки (миллиамперы) и в настоящее время не изменяют напряжение трубки. Таким образом, при компьютерной томографии понимание доз пациента требует точной информации о выбранных напряжениях трубки (киловольт) и соответствующих токах трубки (миллиампер).Увеличение напряжения CT может привести к более высоким дозам облучения пациента, если ток трубки (миллиампер) остается постоянным. Однако увеличение киловольта при КТ может снизить дозу облучения пациента, когда токи трубки (миллиамперы) (заметно) уменьшены, чтобы воспользоваться преимуществом увеличения проникновения через пациента.

Отношение контрастности к шуму

Два параметра, которые легко настроить в любом протоколе рентгенографии, — это напряжение на рентгеновской трубке (киловольт) и общая интенсивность излучения (значение в миллиампер-секундах), используемое для получения изображения.Это верно для всех методов визуализации на основе рентгеновских лучей, включая рентгенографию, маммографию, рентгеноскопию и КТ [18, 19]. Радиолог несет ответственность за настройку этих ключевых параметров, которые влияют на качество изображения и соответствующую дозу облучения пациента. Общая цель состоит в том, чтобы гарантировать диагностическое качество изображений, не подвергая пациентов ненужному облучению.

Когда пациент подвергается воздействию рентгеновского луча, существует четко определенная и поддающаяся количественному определению доза пациента. Однако результирующее изображение не имеет соответствующего четко определенного качества изображения.Причина этого в том, что качество изображения всегда зависит от поставленной задачи. Когда делается рентгенограмма для обнаружения тонкого поражения мягких тканей, минимизация количества пятен будет очень важной, потому что собственный контраст поражения относительно низок. С другой стороны, рентгенограмма для определения местоположения проглоченной монеты потребует гораздо меньше излучения, потому что внутренний контраст монеты очень высок.

Количество приемлемых пятен при диагностическом рентгенологическом исследовании грудной клетки, вероятно, будет низким и требует кермы воздуха рецептора изображения около 5 мкГр.Последующее обследование при сколиозе, когда клинический вопрос касается любых изменений кривизны позвоночника, вероятно, может быть проведено с использованием в 10 раз меньшего радиационного облучения [20]. Хотя неравномерность изображения при таких низких дозах, очевидно, будет относительно высокой, рентгенограмма, тем не менее, будет адекватной для ответа на поставленный клинический вопрос. Тот факт, что качество изображения всегда зависит от поставленной задачи, является, пожалуй, самым важным уроком, который ученые, занимающиеся визуализацией, должны преподать сообществу специалистов по радиологической визуализации.

Заключение	Выбирать К началу страницы Вывод рентгеновской трубки Качество изображения Методы и качество изображения..Заключение << Список литературыЦИТИРОВАНИЕ СТАТЬИ

Понимание процесса создания изображения, связанного с взаимодействием контраста, шума, дозы пациента и диагностических характеристик, имеет жизненно важное значение в практике современной радиологии. Выбор напряжения трубки влияет на величину контраста в результирующем изображении, а выбранное значение в миллиампер-секундах влияет на соответствующую неоднородность изображения. Результирующий CNR можно рассматривать как относительный индикатор видимости данного поражения.Когда поражение необходимо сделать более заметным, это может быть достигнуто за счет увеличения контраста, уменьшения шума или разумного сочетания обоих аспектов. Таким образом, радиографические методы, которые могут использоваться для корректировки CNR поражения, представляют собой значения в киловольтах и ​​миллиампер-секундах. Как и во всех рентгенографических исследованиях, оптимальные значения зависят от физических характеристик пациента и конкретной задачи диагностической визуализации.

Рентген — обзор

Свойства рентгеновского излучения и визуализация

Рентгеновские лучи, электромагнитное излучение, испускаются электронами, находящимися за пределами ядра атома (в отличие от других высокоэнергетических альфа- и гамма-лучей, которые излучаются из ядра атома).Рентгеновские лучи похожи на видимый свет, но имеют гораздо более короткую длину волны (примерно от 10 до 0,02 нм) и гораздо более высокую энергию (от ∼0,12 до ∼120 кэВ). Таким образом, рентгеновские лучи могут проникать через биологические ткани и многие другие материалы, в отличие от видимого света. Эта высокая проникающая способность и различные коэффициенты ослабления рентгеновских лучей различными тканями тела делают рентгеновские лучи полезным сигналом для биомедицинской визуализации. Обычно рентгеновские лучи классифицируются как «мягкие» или «жесткие» в зависимости от диапазона их энергии; «Мягкое» рентгеновское излучение составляет от ∼0.От 12 до ∼12 кэВ, а «жесткое» рентгеновское излучение — от ∼12 до ∼120 кэВ. Понятно, что жесткие рентгеновские лучи обычно используются для твердых и / или крупных объектов, а мягкие рентгеновские лучи используются для небольших объектов и / или для некоторых специальных требований для получения изображений с низкой энергией. Например, мы обычно используем «жесткий» рентгеновский снимок с низкой кэВ, такой как ~ 45 кэВ, для микро-КТ-визуализации плода, поскольку скелеты плода еще не созрели.

Рентгеновское изображение зависит не только от энергии рентгеновского излучения, но также от плотности материалов, которые должны быть отображены; чем выше плотность материала, тем больше поглощение рентгеновских лучей и меньше проникновение.Именно из-за этих дифференциальных поглощений (то есть коэффициентов ослабления рентгеновских лучей) можно было различить различные плотности костей, мышц, жира и других мягких тканей. Это физическая основа биомедицинской рентгеновской визуализации.

Поскольку контрастность изображения формируется из-за разницы коэффициентов ослабления рентгеновского излучения различными тканями, рентгеновские технологии обычно хороши для визуализации костей и легких. Поскольку кости содержат относительно тяжелые атомы с большим количеством электронов, которые действуют как поглотители рентгеновских лучей, изображения значительно отличаются от окружающих «мягких» тканей, которые в основном состоят из воды, белков и других молекул, которые имеют более легкие атомы.В легких воздух не поглощает рентгеновские лучи, поэтому он действует как «контрастный агент», делая структуру ткани легкого четко видимой из-за разницы в контрасте между воздухом и тканями легких. Однако для мягких тканей и органов рентгеновское изображение дает очень плохой контраст. Из-за отсутствия контраста рентгеновские методы могут не подходить для визуализации мягких тканей и органов, если не используется контрастный агент.

Основы физики рентгеновских лучей — Производство рентгеновских лучей

Ключевые моменты

• Рентгеновские лучи образуются при взаимодействии ускоренных электронов с ядрами вольфрама внутри анода трубки
• Генерируются два типа излучения: характеристическое излучение и тормозное излучение (тормозное) излучение
• Изменение настроек тока или напряжения рентгеновского аппарата изменяет свойства рентгеновского луча

Рентгеновские лучи производятся в рентгеновском аппарате, также известном как рентгеновская трубка.Никаких внешних радиоактивных материалов не задействовано.

Рентгенологи могут изменять настройки тока и напряжения на рентгеновском аппарате, чтобы управлять свойствами создаваемого рентгеновского луча. На разные части тела наносятся разные спектры рентгеновского пучка.

Рентгеновская трубка

Наведите / выключите изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Нажмите на изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Щелкните изображение, чтобы выровнять с верхом страницы

Рентгеновская трубка

• Небольшое увеличение напряжения накала ( 1 ) приводит к значительному увеличению тока трубки ( 2 ), что ускоряет электроны с очень высокой скоростью от отрицательного катода накала ( 3 ) в вакууме по направлению к высокоскоростным электронам. положительный вольфрамовый анод-мишень ( 4 ).Этот анод вращается для рассеивания выделяемого тепла. Рентгеновские лучи генерируются внутри вольфрамового анода, а рентгеновский луч ( 5 ) направлен на пациента.

Рентгеновское излучение генерируется за счет взаимодействия ускоренных электронов с электронами ядер вольфрама внутри анода трубки. Существует два типа генерируемого рентгеновского излучения: характеристическое излучение и тормозное излучение.

Характерное генерирование рентгеновского излучения

Наведите / выключите изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Нажмите на изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Щелкните изображение, чтобы выровнять его с верхней частью страницы

Характерное генерирование рентгеновского излучения

• Когда электрон высокой энергии ( 1 ) сталкивается с электроном внутренней оболочки ( 2 ), оба выбрасываются из атома вольфрама, оставляя «дыру» во внутреннем слое.Он заполняется электроном внешней оболочки ( 3 ) с потерей энергии, излучаемой как рентгеновский фотон ( 4 ).

Тормозное излучение / Торможение Генерация рентгеновского излучения

Наведите указатель мыши на изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Нажмите на изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Щелкните изображение, чтобы выровнять его с верхней частью страницы

Тормозное излучение / Торможение X -лучение поколения

• Когда электрон проходит рядом с ядром, он замедляется и его траектория отклоняется. Потерянная энергия испускается в виде тормозного рентгеновского фотона.
• Тормозное излучение = тормозное излучение
• Примерно 80% рентгеновского излучения в рентгеновском луче составляют рентгеновские лучи, генерируемые таким образом.

Спектр рентгеновского излучения

Наведите указатель мыши на изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Нажмите на изображение, чтобы показать / скрыть результаты

Щелкните изображение, чтобы выровнять его с верхней частью страницы

Спектр рентгеновского излучения

• В результате генерации характеристического и тормозного излучения в рентгеновском пучке создается спектр энергии рентгеновского излучения.
• Этим спектром можно управлять, изменяя настройки тока или напряжения рентгеновской трубки или добавляя фильтры для выделения низкоэнергетических рентгеновских лучей. Таким образом, рентгенологи могут применять разные спектры рентгеновских лучей к разным частям тела.

Расчет выходной мощности и рентгеновского спектра Z-пинчей на основе многопроволочных решеток

1.

Е.А. Болховитинов, Г.С. Волков, И.Ю. Вичев, Е.В. Грабовский, А.Н. Грицук, В.И.Зайцев, В.Г. Новиков, Г.Олейник М., Рупасов А.А., Светлов Е.В., Шиканов А.С., Федулов М.В. Исследование спектров излучения быстрых Z-пинчей, образующихся при сжатии проволочных решеток на установке «Ангара-5-1» // Физика плазмы. Отчет 38 , 824–832 (2012). doi 10.1134 / S1063780X120

Статья Google ученый

2.

Б.А. Гасилов и др. Пакет MARPLE3D для моделирования импульсной магнитоускоренной плазмы на суперкомпьютерах // Мат.Модель. 24 (1), 55–87 (2012).

Google ученый

3.

В. В. Александров, Е. В. Грабовский, А. Н. Грицук, Я. Лаухин Н., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Фролов И.Н., Сасоров П.В., Шевелько А.П., Гасилов В.А., Ольховская О.Г., Болдарев А.С., Багдасаров Г.А. Экспериментальное и численное исследование квазисферического сжатия плазменных лайнеров. Препринт. ИПМ РАН № 42 (ИММ РАН, Москва, 2013).

Google ученый

4.

М. М. Баско, П. В. Сасоров, М. Мураками, В. Г. Новиков, А. С. Грушин, «Одномерное исследование радиационно-доминирующего сжатия цилиндрического столба вольфрамовой плазмы», Физика плазмы. Контроль. Fusion 54 , 055003 (2012).

Артикул Google ученый

5.

М. Э. Форд, Р. Ф. Хитер, П. А. М. ван Хоф, Р. С. Тхо, Дж.Э. Бейли, М. Э. Кунео, Х.-К. Чанг, Д.А. Лидаль, К. Б. Фурнье, Г. А. Чендлер, В. Йонаускас, Р. Кизелиус, LP Mix, К. Рамсботтом, П. Т. Спрингер, Ф. П. Кинан, С. Дж. Роуз и У. Х. Голдштейн, «Распределение состояний заряда и эффект Доплера в расширяющемся фотоионизированная плазма // ФММ. Rev. Lett. 93 , 055002 (2004).

Артикул Google ученый

6.

И.Ю. Вичев В.А., Новиков В.Г., Соломянная А.Д. Моделирование спектров излучения вольфрамовой плазмы // Мат.Модели вычисл. Simul. 1 , 470–481 (2009).

Артикул Google ученый

7.

А. Ф. Никифоров, В. Г. Новиков, В. Б. Уваров, Квантово-статистические модели горячей плотной материи. Методы вычисления непрозрачности и уравнения состояния (Физматлит, М., 2000; Бирхаузерг, Базель, Берлин, 2005).

MATH Google ученый

8.

В.В.Александров А. В. Браницкий, Г. С. Волков, Е. В. Грабовский, М. В. Зурин, С. Л. Недосеев, Г. М. Олейник, А. А. Самохин, П. В. Сасоров, В. П. Смирнов, М. В. Федулов, И. Н. Фролов, “Динамика гетерогенных лайнеров с длительным образованием плазмы”, Физика плазмы. Реп. 27 , 89–109 (2001).

Артикул Google ученый

9.

М. Ф. Гу, «Гибкий атомный код», Canad.