1 / 29

Генерація рентгенівського випромінювання

Генерація рентгенівського випромінювання. Інтенсивність гальмівного випромінювання. I=C*i*Z*U 2. Базові елементи джерела рентгенівського випромінювання.

giselle-brown
Download Presentation

Генерація рентгенівського випромінювання

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Генерація рентгенівського випромінювання

  2. Інтенсивність гальмівного випромінювання I=C*i*Z*U2

  3. Базові елементи джерела рентгенівського випромінювання • Генератор : схема живлення, яка забезпечує високу напругу на рентгенівську трубкуРентгенівська трубка: пристрій, який продукує рентгенівське випромінювання

  4. Рентгенівські трубки

  5. Компоненти рентгенівської трубки • Катод: нитка розжарення, яка є джерелом пучка електронів, напрямлених на анодвольфрамова нитка розжарювання • Анод (Стаціонарний або з обертанням): приймає падаючі електрони і генерує рентгенівське випромінювання • Металічнийкожух трубки, який захищає скляну або металічну рентгенівську трубку (електрони рухаються у вакуумі) • Захисний матеріал (захист від розсіяного випромінювання)

  6. Компоненти рентгенівської трубки Захисний кожух Катод 1: Довга нитка розжарення з вольфраму 2 : Довга нитка розжарення з вольфраму 3 : Реальні розміри катода 1: відмітка фокальної плями

  7. Структура катоду • Катод складається з нитки (ниток) розжарюваннята допоміжних схем • Матеріал вольфрам : переважно використовується із-за • високої точки плавлення (3370°C) • Стійкість до іонного бомбардування • низького рівня випаровування • відсутності ефекту утворення дуги • мінімальне розпилення вольфраму на поверхню скляної колби • Для зменшення випаровування температура емісії катоду досягається тільки перед самим випромінюванням (прикладенням напруги) • в режимі stand-by, температура підтримується приблизно при at 1500°C так, щоробоча температура емісії 2700°C може бути досягнута за секунду

  8. Приклад катоду

  9. Структура катоду • Сучасні катоди мають дві нитки розжарювання • довгу : більший струм / менша роздільна здатність • коротку : менший струм / більша роздільна здатність • Кулонівська взаємодія призводить до розходження електронного пучка по дорозі до аноду, що призводить до • втрат електронів, які утворюють рентгенівське випромінювання • Збільшення необхідних розмірів мішені • Збільшення фокальної плямименша роздільна здатність зображення Обмеження розширення пучка електронів необхідне!

  10. Структура аноду:характеристики рентгенівської трубки • Механічні обмеження по аноду • Матеріал : вольфрам, реній, молібден, графіт • Фокальна пляма : поверхня анода, на яку падають електрони • Кут між напрямком до поверхні зображення і анодом • Диск і діаметр кільцевого треку (частота обертаннявід 3,000 до 10,000 обертів на хвилину) • Товщина маса і об’єм матеріалу  властивості нагрівання аноду • Теплові обмеження для аноду • Безперевне розсіяння потужності (теплового навантаження) • Крива теплового навантаження • Крива охолодження

  11. Кут аноду • Принцип лінійного фокуса • Анодна пляма має форму більш еліпсоїдальну або прямокутну ніж округлу • Форма залежить від : • Форми і розміру нитки розжарювання • Фокусуючих електродів і напруги • Відстані між анодом і катодом • Забезпечення високої роздільної здатності зображення вимагає малої фокусної плями • Ефективне розсіяння теплавимагає великої плями • Це протиріччя вирішуєтьсяза рахунок нахилу поверхні аноду

  12. Анодні характеристики 1 : анодний трек 2 : анодний трек

  13. Кут аноду Кут  ‘ Кут  Розмір (дійсний) Фокальної плями Розмір (дійсний) Фокальної плями Ширина падаючого пучка електронів Ширина падаючого пучка електронів Збільшений розмір зображення фокальної плями (ефективний фокус) Розмір зображення фокальної плями (ефективний фокус) Плівка Film Менший кут – краща роздільна здатність

  14. Ефект нахилу аноду • Кут нахилу аноду (від 7° до 20°) призводить до варіаціївиходу рентгенівського випромінюванняв площині, в якій лежить вісь анод-катод • Поглинання анодом рентгенівських квантів при малих кутах емісії • Величина впливу ефекту нахилу на зображення залежить від таких факторів як : • Кут нахилу аноду • Розмір плівки • Відстань між фокусною плямою (фокусом) та плівкою • Старіння аноду (“випалювання” електронним пучком з часом) збільшує ефект нахилу аноду

  15. Розмір фокальної плями і геометрія зображення • Не нульові розміри фокуса нечіткість зображення • Для покращення різкостізменшувати розмір фокальної плями • Для маммографії розмір фокусної плями 0.4 мм • Зменшений розмір фокусної плями зменшений вихід трубки (більший час експозиції) • Збільшений розмір фокусної плями збільшений вихід трубки (менший час експозиції) • Оптимальний вибір залежатиме від рухливості діагностованих органів (діагностування органів, які швидко рухаються вимагає більшого розміру фокусу)

  16. Властивості по тепловому навантаженню • Виділення тепла залежить від: • Використованої високої напруги, струму трубки (мA), часу генерації випромінювання • форми змінної напруги для генерації високої напруги • Кількість експозицій в серії експозицій • Одиниці нагріву Heat Unit (HU) [Дж] : Одиниця напругиxодиниця струму трубкиx одиниця часу • Одиниці теплової потужності для різних типів живлення: • 1 фаза : HU = kV x mA x s • 3 фазне, 6 імпульсів : HU = 1.35 kV x mA x s • 3 фазне, 12 імпульсів: HU = 1.41 kV x mA x s

  17. Характеристики по навантаженню • Виробники комбінують характеристики по тепловому навантаженню з максимальними межами по струму і напрузі з використанням Tube Rating Charts (в графічному вигляді) • Приклад: • Трубка A: a 300 мA, 0.5 с, 90 кВрежим 1-фазнийполовина хвиліможе призвести до виходу з ладу трубки і аварійній ситуації (неприйнятний режим) • Трубка B: a 200 мA, 0.1 с, 120 кВрежим 3-фазного повного живлення допустимий

  18. X Ray tube A 1 f half-wave rectified 3000 rpm 90 kV 1.0 mm effective focal spot 700 600 500 400 300 200 100 70 kVp 50 kVp Tube current (mA) Unacceptable 90 kVp 120 kVp 0.01 0.05 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 Exposure time (s)

  19. 700 600 500 400 300 200 100 X Ray tube B 3f full-wave rectified 10.000 rpm 125 kV 1.0 mm effective focal spot 70 kVp 50kVp Tube current (mA) 90 kVp Unacceptable 125 kVp Acceptable 0.01 0.05 0.1 0.5 1.0 5.0 10.0 Exposure time (s)

  20. Графіки охолодження аноду • Генероване в аноді тепло відводиться системою охолодження • Типовий графік охолодженнямає: • Вхідні криві (теплові одиниці heat units як функція часу) • Крива охолодження аноду • Наступний графік показує, що : • Режим, при якому виділяється 500 HU/s може бути необмежено довго • При 1000 HU/s такий режим повинен бути зипинений через 10 хвилин • Якщо анод накопичив 120.000 HU, за 5 хв. він повністю буде охолоджений

  21. Maximum Heat Storage Capacity of Anode 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 1000 HU/sec Imput curve 500 HU/sec 350 HU/sec Heat units stored (x 1000) 250 HU/sec Cooling curve 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Elapsed time (min)

  22. Джерело живлення рентгенівської трубки Забезпечує рентгенівську трубку : струмом накалу нитки розжарювання катоду Високою напругою для прискорення електронів Автоматичною експозицією випромінювання Необхідна енергія живлення  1000  енергію рентгенівського випромінювання(99.9% виділяється у вигляді тепла)

  23. Доза в площині зображення може бути виражена за допомогою формули : D = k0* Un* I * T • U: Максимальна напруга (кВ) • I: середній струм (мА) • T: час експозиції (мс) • n: змінюється в діапазонівід 1.5 до 3

  24. Величина напруги впливає на жорсткість рентгенівського випромінювання • Для грудної клітки : 140 - 150 кВприйнятна напруга для візуалізаціїструктури легень • Тільки 65 кВдостатньо, щоб побачити кістяк (структуру кісток) • Пульсації “r” генератораповинні бути якомога менші r = [(U - Umin)/U] x 100%

  25. Форма змінної напруги для живлення високовольтного генератора • Стандартні генератори • Однофазний 1-імпульсний (стоматологічні та деякі мобільні апарати) • Однофазний 1-імпульсний (подвійне випрямлення) • Трифазний 6-імпульсний • Трифазний 12-імпульсний • Генератори з постійною напругою • Високочастотні генератори (50Hz кГцдіапазон)  “Інверторні технології”

  26. Single phase single pulse kV ripple (%) 100% Single phase 2-pulse 13% Three phase 6-pulse 4% Three phase 12-pulse Line voltage 0.01 s 0.02 s

  27. Автоматичний контроль і управління експозицією • Радіаційний детектор перед чи після касети з плівкою • Експозиція зупиняється, коли набирається попередньо визначена доза

  28. Automatic exposure control X Ray tube Collimator Beam Soft tissue Patient Air Bone Table Grid AEC detectors Cassette

More Related