Pequeño foco del tubo de rayos X. Dispositivo de tubo de rayos X. ¿Cómo funciona una máquina de rayos X?

El generador de rayos X es un tubo de rayos X. Un tubo de electrones moderno está diseñado según un principio único y tiene siguiente dispositivo. La base es un matraz de vidrio en forma de bola o cilindro, en cuyas secciones finales se sueldan electrodos: un ánodo y un cátodo. Se crea un vacío en el tubo, lo que favorece la emisión de electrones del cátodo y su rápido movimiento.

El cátodo es una espiral de filamento de tungsteno (refractario), que se monta sobre varillas de molibdeno y se coloca en una tapa metálica que dirige el flujo de electrones en forma de un haz estrecho hacia el ánodo.

El ánodo está hecho de cobre (desprende calor más rápido y es relativamente fácil de enfriar) y tiene unas dimensiones enormes. El extremo que mira hacia el cátodo se corta oblicuamente en un ángulo de 45 a 70°. En la parte central del ánodo biselado hay una placa de tungsteno en la que se encuentra el foco del ánodo, un área de 10-15 mm2, donde se generan principalmente los rayos X.

El proceso de formación de rayos X. El filamento de un tubo de rayos X es la espiral de tungsteno del cátodo cuando se le aplica corriente. bajo voltaje(4-15 V, 3-5A) brilla, formando electrones libres alrededor del filamento. La activación de una corriente de alto voltaje crea una diferencia de potencial en los polos del tubo de rayos X, lo que da como resultado electrones libres. alta velocidad corren hacia el ánodo en forma de una corriente de electrones: rayos catódicos que, cuando inciden en el foco del ánodo, se ralentizan drásticamente, como resultado de lo cual parte de la energía cinética de los electrones se convierte en energía. vibraciones electromagnéticas con una longitud de onda muy corta. Esta será radiación de rayos X (rayos de frenado).

Principios básicos para la protección del personal de la sala de rayos X.

1. Protección de blindaje:

Medios estacionarios: yeso de barita en las paredes de los gabinetes, puertas con revestimiento de láminas de plomo, vidrio emplomado en ventanas de observación;

Móviles: mamparas protectoras, también con revestimiento de lámina de plomo;

Equipo personal: delantales, guantes, gorros y cubrezapatos de caucho con plomo para el personal, y revestimiento de caucho con plomo para proteger los tejidos más sensibles del paciente (mencionados anteriormente) durante el tratamiento. varios metodos Diagnóstico por rayos X.

2. Protección por distancia- ubicación de los lugares de trabajo del personal con eliminación máxima de la fuente de radiación, la distancia máxima posible entre el tubo de rayos X y la piel del paciente (distancia focal piel). Se ha comprobado que a medida que se duplica esta distancia, la dosis disminuye cuatro veces.

3. Protección por tiempo aquellos. cuanto más corto sea el tiempo de irradiación, menor será la dosis. En este sentido, existe una estricta regulación de la jornada laboral del radiólogo y del tiempo de los procedimientos de diagnóstico por rayos X.

Así, con la radiografía, la exposición dura en promedio hasta 1-3 s, la fluoroscopia del tórax - 5 minutos, el estómago - 10 minutos, etc.

Diseño de una máquina de rayos X (principal bloques de funciones)

La máquina de rayos X consta de:

De uno o más tubos, que se denominan emisores.

Un dispositivo de suministro de energía diseñado para proporcionar electricidad y regular los parámetros de radiación.

La máquina de rayos X incluye trípodes con los que se puede controlar.

Un dispositivo que convierte los rayos X en imagen visible, que se vuelve observable

Detalles:

Dispositivos de dispositivo

El dispositivo tiene la forma de un transformador de bloque montado sobre un trípode móvil. El alto voltaje se activa al tomar fotografías usando un control remoto conectado a un cable externo largo.

La conexión del dispositivo a la red, la conexión a tierra y el acoplamiento del transformador de bloque con el trípode se realiza mediante conectores de cable y alambres.

El trípode del aparato asegura el movimiento del foco tubular a una altura de 1750 mm desde el suelo (la ventana de salida del transformador de bloque está dirigida hacia abajo) hasta 360 mm del suelo (la ventana de salida del transformador de bloque está dirigida hacia arriba).

El trípode también garantiza el movimiento horizontal del foco tubular con respecto a la columna cuando la ventana de salida está dirigida hacia abajo en el rango de 400 a 620 mm. El bloque transformador tiene la capacidad de girar en la horquilla 30º hacia la columna, 210º desde la columna y alrededor del eje de la horquilla ±180º desde la posición de disparo cuando el haz de rayos se dirige hacia abajo. En todas las posiciones de funcionamiento, el bloque transformador se fija con dispositivos autofrenantes.

El tubo para imágenes en casete proporciona un campo de irradiación con un diámetro de 38 cm a una distancia de 70 cm del foco del tubo. El tubo de imágenes dentales proporciona un campo de irradiación de 5,5 cm de diámetro a una distancia de 15 cm del foco del tubo con una precisión de ±3 mm.

-Columna de trípode:

La columna del trípode es un tubo cuadrado de duraluminio, en una de cuyas superficies laterales está montada una cremallera. La cremallera dentada de la columna sirve para desplazar el carro monobloque a lo largo de ella. La parte cónica inferior del tubo se inserta en un orificio especial en la base.

-carro para movimiento vertical y horizontal del transformador bloque:

El carro es un cuerpo de fundición de aluminio sobre el que se montan dos pares de rodillos para el movimiento a lo largo de la columna, así como dos pares de rodillos y un par de topes rígidos regulables para el movimiento del carro horizontal. Los rodillos están montados sobre ejes excéntricos ajustables. Los topes ajustables están asegurados con tornillos.

El carro se mueve hacia arriba y hacia abajo mediante un mecanismo de engranaje autofrenante. El engranaje del mecanismo está constantemente engranado con la cremallera de la columna del trípode. A la horquilla del engranaje se fijan un disco y un resorte con un zarcillo doblado mediante una llave. El resorte se coloca sobre el tambor del carro. Todo el mecanismo se cierra mediante una tapa en cuya ranura encaja el zarcillo doblado del resorte. Cuando la manija del mecanismo gira, la tapa gira, descomprime el resorte y lo gira. Un resorte a través de un disco hace girar el eje del engranaje y la rueda. Rueda de cremallera

mueva el carro hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de la rotación del mango. Cuando el carro se detiene, el resorte se comprime en el tambor e impide que el engranaje se mueva. Esto asegura el autofrenado ante movimientos arbitrarios a lo largo de la columna.

El transformador de bloque se mueve en dirección horizontal mediante un carro horizontal. El carro horizontal consta de dos barras rectangulares paralelas conectadas en los extremos por travesaños de aluminio que se mueven sobre rodillos. El travesaño delantero tiene un casquillo y un perno de bloqueo para asegurar el enchufe del transformador de bloque. La autofrenación por movimiento arbitrario del carro horizontal se realiza mediante almohadillas de goma, que se fijan al carro de fundición mediante un soporte.

Desde el exterior, el carro se cierra con dos tapas decorativas.

-transformador de bloque:

El bloque del transformador es un tanque de metal, dentro del cual se coloca un transformador de alto voltaje y se monta un tubo de rayos X. El bloque transformador se monta en el carro trípode mediante una horquilla y puede girar tanto en la propia horquilla como junto con la horquilla alrededor del eje de su cola.

La horquilla en la que gira la unidad transformadora está diseñada para que la unidad transformadora permanezca en equilibrio en cualquier posición y no se requieren dispositivos de frenado adicionales para fijarla. En la cola hay un conector enchufable al que están conectados los circuitos de alimentación y control del transformador de bloque. En la pared lateral del transformador de bloque hay divisiones que muestran el ángulo de rotación en la horquilla.

Para compensar los cambios en el volumen de aceite durante el transporte y la operación, el transformador de bloque tiene cuatro conservadores de aceite. El transformador de bloque tiene ventana transparente para salida de rayos X y dos agujeros cerrados, destinado a cambiar un tubo defectuoso.

-Panel de control:

El panel de control manual tiene forma de caja de plástico. El control remoto tiene: un interruptor de configuración de miliamperios, un botón de instantánea y un indicador de encendido de alto voltaje. Dentro del mando a distancia se encuentran elementos de un circuito eléctrico.

Del mando a distancia sale un cable flexible de cinco hilos de 3 metros, que se conecta a un bloque de contactos ubicado en la base.

-cables y alambres:

El bloque transformador se conecta a la base mediante un cable que tiene un conector en el extremo. Mediante un cable de red de 3 hilos, el dispositivo se puede conectar a un cable tripolar enchufe de pared con contacto de puesta a tierra. Para conectarse a una red con un enchufe bipolar convencional, utilice un bloque adaptador con cable de conexión a tierra, incluido en el kit del dispositivo.

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Fecha de creación de la página: 2017-04-03

Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia

institución educativa autónoma del estado federal

educación superior

"INVESTIGACIÓN NACIONAL

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TOMSK"

Trabajo de laboratorio No. 1

Supervisor: profesor del departamentoMMS

Kulkov Serguéi Nikolaevich

Alumnos del grupo 4B21:

Kondratenko A.I.

Proskurnikov G.V.

Dronov A.A.

Tomsk, 2015

Objetivo: familiarizarse, estudiar y también adquirir habilidades en el análisis de polvos por rayos X.

dispositivo de máquina de rayos X

Uno de los más métodos efectivos El estudio de la estructura de las sustancias cristalinas es la radiografía.

La radiografía se divide en 2 tipos:

1. Análisis de difracción de rayos X (DRX);

2. Análisis de fase de rayos X (XRF).

El primer método es el más general e informativo y le permite determinar sin ambigüedades todos los detalles de la estructura cristalina (coordenadas atómicas, etc.). El objeto de investigación en RStA es un monocristal. El segundo método le permite identificar la sustancia y determinar algunos parámetros de la estructura cristalina. Los objetos del estudio XRF son muestras policristalinas.

Una máquina de rayos X está diseñada para convertir la energía eléctrica en rayos X. La estructura de una máquina de rayos X depende de su función, pero en general consta de una fuente de radiación, una fuente de alimentación, un sistema de control y periféricos.

¿Cómo funciona una máquina de rayos X?

El dispositivo normalmente se alimenta de la red eléctrica. C.A. a 126 o 220 V. Sin embargo, los equipos de rayos X modernos funcionan con corriente continua a un voltaje significativamente mayor. En este sentido, la fuente de alimentación incluye un transformador (o sistema de transformadores) y un rectificador de corriente (a veces puede que no haya rectificador, si la potencia del dispositivo es baja). Un generador de radiación es un tubo de rayos X, uno o más.

El sistema de control es una aparamenta, es decir, un cuadro de control que regula el funcionamiento de toda la instalación. Además, el aparato incluye un trípode (sistema de trípodes) sobre el que está montado el generador de radiación. El principio de funcionamiento de la instalación es el siguiente. La corriente alterna de la red se suministra al devanado primario del transformador. Se elimina un voltaje más alto de su devanado secundario y se suministra al emisor directamente (instalaciones de media onda) o mediante un rectificador - Kenotron. El calentamiento del filamento catódico del tubo de rayos X regula su funcionamiento. En este caso, no más del 1% de la energía suministrada al tubo se convierte en radiación, el resto se convierte en calor y, en primer lugar, el ánodo se calienta. Para evitar daños por sobrecalentamiento, se utilizan materiales refractarios (tungsteno, molibdeno) o se diseña un sistema de refrigeración especial (refrigeración por agua, ánodo giratorio). Las modernas unidades de rayos X están equipadas con dispositivos especiales para estabilizar la corriente y proteger el emisor contra sobrecargas. Además, se instala un sistema para proteger a los demás del exceso de radiación (así como de la corriente de alto voltaje).

dispositivo de tubo de rayos x

Un tubo de rayos X es un dispositivo eléctrico de vacío con una fuente de radiación de electrones (cátodo) y un objetivo en el que se desaceleran (ánodo). El voltaje de alto voltaje para calentar el cátodo se suministra a través de un cable negativo de alto voltaje desde un transformador de filamento, que se encuentra en el dispositivo generador. La espiral calentada del cátodo, cuando se aplica alto voltaje al tubo de rayos X, comienza a emitir un flujo acelerado de electrones, y luego se desaceleran bruscamente en la placa de tungsteno del ánodo, lo que conduce a la aparición de X- rayos.

Principio de funcionamiento del tubo de rayos X.

Figura 1 - Diagrama de un tubo de rayos X para análisis estructural: 1 - copa de ánodo metálico (generalmente conectado a tierra); 2 – ventanas de berilio para la emisión de rayos X; 3 – cátodo termoiónico; 4 – matraz de vidrio, aislando la parte anódica del tubo del cátodo; 5 – terminales del cátodo, a los que se suministra el voltaje del filamento, así como el voltaje alto (en relación con el ánodo); 6 – sistema de concentración de electrones electrostáticos; 7 – entrada (anticatodo); 8 – tubos de entrada y salida de agua corriente que enfrían el vaso de entrada.

La zona del ánodo donde caen los electrones se llama foco. Los tubos de rayos X modernos suelen tener dos focos: grande y pequeño. En el ánodo, más del 95% de la energía de los electrones se convierte en energía termal, calentando el ánodo a 2000° o más. Por este motivo, a medida que aumenta la duración de la exposición, disminuye la potencia permitida.

El tubo de diagnóstico por rayos X se coloca en una carcasa de plomo que se llena con aceite de transformador. La carcasa tiene orificios para conectar cables de alto voltaje y una ventana de salida a través de la cual sale el haz de radiación. Para minimizar la dosis radiación de rayos x En las máquinas de rayos X modernas, por ejemplo FMC, se coloca un dispositivo de colimación en la ventana de salida. Para evitar daños en el ánodo del tubo de rayos X, este último debe girar; para ello se coloca un dispositivo de rotación del ánodo en la parte inferior de la carcasa del tubo de rayos X;

Arroz. 1. Tubo de rayos X terapéutico con un ánodo de tungsteno macizo: 1 - cátodo; 2 - ánodo.

tubo de rayos x- un dispositivo de vacío eléctrico diseñado para producir rayos X. La radiación de rayos X se produce cuando los electrones acelerados se desaceleran en una pantalla anticátodo (ánodo) hecha de un metal pesado (por ejemplo, tungsteno). La producción de electrones, su aceleración y desaceleración se lleva a cabo en el propio tubo de rayos X, que es un recipiente de vidrio al vacío en el que se sueldan electrodos metálicos: el cátodo (ver) - para recibir electrones y el ánodo (ver) - para su inhibición (Fig. 1). Para acelerar los electrones, se aplica alto voltaje a los electrodos.

Wilhelm Conrad Röntgen
(Wilhelm Conrad Röntgen)

El primer tubo de rayos X con el que V.K. Roentgen hizo su descubrimiento fue de iones. Los tubos de rayos X de este tipo (frágiles y difíciles de controlar) han sido actualmente completamente sustituidos por otros más avanzados. tubos de electrones. En ellos los electrones se obtienen calentando el cátodo. Al ajustar la corriente en el circuito de filamento del tubo de rayos X y, por lo tanto, la temperatura del cátodo, se puede cambiar la cantidad de electrones emitidos por el cátodo. En caso de baja tensión, no todos los electrones emitidos por el cátodo participan en la creación de la corriente anódica y en el cátodo se forma la llamada nube de electrones. A medida que aumenta el voltaje, la nube de electrones se disuelve y, a partir de un voltaje determinado (voltaje de saturación), todos los electrones llegan al ánodo. Al mismo tiempo, la corriente máxima fluye a través del tubo (corriente de saturación). El voltaje en el tubo de rayos X suele ser mayor que el voltaje de saturación, por lo que es posible regular por separado el voltaje y la corriente del tubo de rayos X. Esto significa que la dureza de la radiación, determinada por el voltaje, se regula independientemente de él. la intensidad, que está determinada por la corriente del ánodo.
Ánodo El tubo de rayos X suele tener la forma de una funda de cobre maciza, orientada hacia el cátodo con un extremo biselado, de modo que la radiación de rayos X que sale es perpendicular al eje del tubo. Se suelda una placa de tungsteno en el espesor del ánodo en 2- (espejo anódico).
Cátodo El tubo de rayos X de electrones contiene un filamento refractario, generalmente hecho de tungsteno, que tiene la forma de una espiral cilíndrica o plana y está rodeado por una copa de metal para enfocar el haz de electrones en el espejo anódico (el foco de los rayos X). tubo de rayos). En los tubos de rayos X bifocales, el cátodo contiene dos filamentos.
Durante el funcionamiento del tubo de rayos X, se libera gas en el ánodo. gran número calor. Para proteger el ánodo del sobrecalentamiento y aumentar la potencia del tubo de rayos X, se utilizan dispositivos de refrigeración del ánodo: radiador de aire, aceite, refrigeración por agua, enfriamiento radiativo. Como material de la carcasa de un tubo de rayos X se suele utilizar vidrio, lo que permite aplicar un voltaje suficientemente alto a los electrodos, transmite la radiación de rayos X sin una atenuación perceptible (las ventanas de berilio están hechas para producir rayos bukki), es lo suficientemente fuerte e impenetrable a los gases (el vacío en un tubo de rayos X es de 10-6 - 10-7 mm Hg). Los tubos de rayos X de diagnóstico funcionan a voltajes máximos de hasta 150 kV, terapéuticos, hasta 400 kV.

Arroz. 2. Foco lineal de un tubo de rayos X de diagnóstico; 1 - espejo anódico; 2 - enfoque real; 3 - ánodo; 4 - viga central; 5 - foco óptico; 6 - eje del tubo; 7 - cátodo.

Arroz. 4. Tubo de enfoque con ánodo de disco giratorio: 1 - enfoque real; 2 - escaneo de enfoque real; 3 - enfoque instantáneo; 4 - eje del tubo; 5 - cátodo; 6 - foco óptico; 7 - ánodo.

La nitidez de la imagen de rayos X está determinada por el enfoque. El principal requisito para los tubos de rayos X de diagnóstico es energía alta con bajo enfoque. Los tubos de rayos X modernos tienen una línea enfocar tamaño 10-40 mm2, pero significado práctico no tiene el tamaño real del foco, sino su proyección visible en la dirección del haz, es decir, las dimensiones del foco óptico efectivo (Fig. 2). Con un ángulo de inclinación del ánodo de 19°, el área de enfoque efectiva es 3 veces menor que la real, lo que permite duplicar la potencia del tubo de rayos X. Se logró un aumento adicional de potencia en tubos con ánodo giratorio (Fig. 3 y 4).
Actualmente se están produciendo tubos de rayos X. para varios propósitos, que se diferencian tanto en diseño como en potencia, métodos de refrigeración, protección contra la radiación y alto voltaje. El símbolo del tubo de rayos X es una combinación de letras y números. El primer número es la potencia del tubo en kilovatios; el segundo carácter determina el tipo de protección (P - protección contra radiación, B - protección contra radiación y alto voltaje, la ausencia de una letra indica falta de protección); tercer signo
determina el propósito del tubo de rayos X (D - diagnóstico, T - terapia); el cuarto: indica el método de enfriamiento (K - radiador de aire, M - aceite, B - aire, la ausencia de una letra significa enfriamiento radiante); el quinto dígito indica el voltaje máximo del ánodo en kilovoltios. Por ejemplo, el 6-RDV-110 es un dispositivo de diagnóstico protector de seis kilovatios. tubo refrigerado por agua 110 kW; Tubo 1-T-1-200-terapéutico, sin protección, enfriamiento por radiación, potencia 1 kW por voltaje 200 kV (convencional número 1).

Arroz. 3. Tubo con ánodo de disco giratorio: 1 - cátodo; 2 - ánodo de disco; 3 - disco protector; 4 - eje del ánodo; 5 - cilindro de acero - rotor del motor eléctrico.

Antes de ponerlo en funcionamiento, se debe comprobar el vacío de cada tubo nuevo, sin encender la incandescencia. Si aparece un brillo rosado o una chispa, el tubo de rayos X ha perdido vacío y ya no se puede utilizar. El tubo, que ha conservado el vacío, se somete a entrenamiento: se establece una corriente de 1-2 mA a un alto voltaje del orden de 1/3 del voltaje nominal y durante 30-60 minutos. el voltaje y la corriente aumentan gradualmente hasta los valores del modo a largo plazo especificado en la hoja de datos del tubo de rayos X. Al utilizar un tubo de rayos X, es necesario cumplir estrictamente con los modos de funcionamiento especificados en su pasaporte.

Un tubo de rayos X es un dispositivo de vacío eléctrico que se utiliza para generar rayos X emitiendo electrones desde un cátodo, enfocando
y acelerarlos en un campo eléctrico de alto voltaje con la posterior desaceleración del flujo de electrones en el espejo anódico. Como resultado de la desaceleración del flujo de electrones en el ánodo del tubo de rayos X, se libera una gran cantidad de calor y solo una pequeña cantidad de esta energía se transforma en energía de radiación de rayos X (ver).
Desde el descubrimiento de los rayos X por parte de Roentgen hasta el estallido de la Primera Guerra Mundial, para el diagnóstico por rayos X se utilizaron los llamados rayos X que contienen gases iónicos (fig. 1), que son frágiles y difíciles de controlar. y terapia con rayos X. Lilienfeld (L. Lilienfeld) propuso un R. t más avanzado con un electrodo intermedio, un cátodo calentado y refrigeración por agua (Fig. 2). Sin embargo, el R. t. de dos electrodos de alto vacío, propuesto por el estadounidense W. D. Coolidge, reemplazó gradualmente a todos los demás R. t y se utiliza en. diferentes modificaciones hasta ahora.
Moderno tubo de rayos x es un diodo de vacío de alto voltaje (con dos electrodos: un cátodo y un ánodo). El cátodo RT contiene un filamento refractario, normalmente hecho de tungsteno. En tubos de rayos X de diagnóstico de doble enfoque diseñados para diferentes modos En funcionamiento, el cátodo contiene dos filamentos para cada foco. Los filamentos, por regla general, tienen forma de espiral cilíndrica o plana (Fig. 3, 1 y 2), respectivamente, para un foco lineal o redondo.
El ánodo del tubo de rayos X suele tener la forma de una cubierta de cobre maciza, orientada hacia el cátodo con un extremo oblicuo, en cuyo espesor se suelda una placa de tungsteno de 2-2,5 mm de espesor (espejo anódico), que está un objetivo donde se enfoca el flujo de electrones del cátodo y, por lo tanto, representa el tubo de enfoque óptico de rayos X. Existen R. t para fines especiales, por ejemplo, para la terapia de rayos X intracavitaria (Fig. 4), en la que el ánodo es la parte inferior de un cilindro hueco insertado en la cavidad correspondiente.
Para aumentar la resolución de los tubos de diagnóstico modernos, se presta mucha atención al enfoque del tubo de rayos X, ya que cuanto más nítido sea el enfoque, más nítida será la imagen de rayos X.
Al evaluar las propiedades ópticas de los telescopios de rayos X hay que tener en cuenta que el factor decisivo no es el tamaño del foco real en el espejo anódico, sino la proyección visible del punto focal en la dirección del haz central, es decir, las dimensiones del foco óptico efectivo. La reducción del tamaño del foco óptico se logra reduciendo el ángulo de bisel del ánodo con respecto al haz central.
A diferencia de los RT terapéuticos (fig. 5), equipados con un foco óptico redondo o elipse, los tubos de diagnóstico modernos tienen el llamado foco lineal (fig. 6). En los tubos con foco lineal, el área del foco efectivo, que es cuadrado, es aproximadamente 3 veces menor que el área del foco real, que es rectangular. Con las mismas propiedades ópticas de rayos X, la potencia de un tubo de rayos X con foco lineal es aproximadamente 2 veces mayor que la de un tubo de rayos X con foco redondo.
Se logró un aumento adicional en el poder del diagnóstico R. t en tubos con un ánodo giratorio (Fig. 7 y 8). En estos tubos de rayos X, un ánodo de tungsteno macizo con un foco lineal extendido a lo largo de toda la circunferencia está montado sobre un eje que gira sobre cojinetes, y el cátodo del tubo se desplaza con respecto a su eje de modo que el haz de electrones enfocado siempre incida sobre la superficie biselada del espejo anódico. Cuando el ánodo gira, un haz de electrones enfocados incide sobre un área cambiante del foco del ánodo, cuyo valor efectivo, es decir, el foco óptico, tiene por lo tanto unas dimensiones muy pequeñas (aproximadamente 1X1 mm, 2,5X2,5 milímetros). Dado que la velocidad de rotación del ánodo es bastante alta (el ánodo es una continuación del eje del motor que gira a una velocidad angular de 2500 rpm), la potencia del tubo en tiempos de exposición de 0,1 segundos. Puede alcanzar los 40-50 kW.
Una cantidad significativa de calor generada en el ánodo de un tubo de trabajo requiere su enfriamiento eliminando el calor del ánodo para ambiente. Esto se logra mediante refrigeración por radiador de aire (Fig. 9), refrigeración por agua (Fig. 10 y 11) o refrigeración por aceite (Fig. 12); el aceite es también un medio aislante; La refrigeración por aceite se utiliza habitualmente en los llamados dispositivos de bloque (ver Tecnología de rayos X).
En relación con las diversas exigencias del diagnóstico y la terapia por rayos X, actualmente se fabrican tubos de rayos X para una amplia variedad de usos, que se diferencian tanto en diseño, tamaño, potencia, métodos de enfriamiento como en protección contra la radiación no utilizada. Leyenda varios tipos Los tubos están formados por combinaciones de números y letras. El primer dígito es la potencia máxima permitida del tubo (en kW); la primera letra determina la protección radiológica (P - autoprotección; B - en una carcasa protectora; la ausencia de una letra significa que no hay protección); la segunda letra determina el propósito de R. t (D - diagnóstico; T - terapia); la tercera letra indica el sistema de enfriamiento (K - enfriamiento del radiador de aire, M - aceite, B - agua, la ausencia de una letra significa enfriamiento radiante); el último dígito corresponde a la tensión máxima permitida del ánodo en kilovoltios. Por ejemplo, 3-BDM-2-100 es un tubo de diagnóstico de tres kilovatios con refrigeración por aceite (radiador) a 100 kV para funcionamiento en una carcasa protectora (número de tipo convencional - 2); tubo - 1-T-1-200 - terapéutico sin protección con enfriamiento por radiación, potencia 1 kW a un voltaje de 200 kV (número de tipo - 1).
Independientemente del tipo de tubo de rayos X principio general su trabajo es el siguiente. El calentamiento del cátodo por el R.T. provoca emisión termoiónica con la formación de los llamados nube electrónica. Con la inclusión de alto voltaje en los electrodos de R.T. electrones libres bajo la influencia. campo eléctrico corre hacia el ánodo, desacelera en su espejo y parte de la energía de desaceleración se convierte en radiación de rayos X.
A medida que aumenta el voltaje a través del tubo de rayos X, la corriente de emisión inicialmente aumenta bruscamente debido a una disminución gradual en la densidad de la nube de electrones. Cuando el número de electrones producidos en el cátodo es igual al número de electrones que llegan al ánodo, un aumento adicional en el voltaje no causa un aumento en la corriente que pasa a través del cátodo, sino que solo aumenta la energía cinética de los electrones que llegan al ánodo. . El modo de funcionamiento del R. t., en el que se utilizan todos los electrones formados en el cátodo y un aumento adicional de voltaje no provoca un aumento de la corriente del ánodo, se denomina corriente de saturación. ¿Se logra prácticamente la corriente de saturación i en los tubos de rayos X de diagnóstico con una diferencia de potencial? alrededor de 10-20 kV (Fig. 13). Por tanto, normalmente R. t. principalmente operar en modo de corriente de saturación. Si es necesario aumentar la corriente del ánodo, se debe aumentar correspondientemente la corriente del filamento del cátodo y, al aumentar el voltaje, crear nuevamente un modo de corriente de saturación.
En curso producción industrial El gas se retira del R. t hasta una presión residual de 10-6 -10-7 mm Hg. Arte. A este grado de vacío, el paso de corriente a través del cátodo se debe prácticamente únicamente a la emisión termoiónica del cátodo. Sin embargo, si las partes del tubo se sobrecalientan, así como cuando lo enciende después de una pausa prolongada en el funcionamiento, puede aparecer gas en él; en este caso se produce un efecto de ionización; El tubo de rayos X comienza a pasar corriente en ambas direcciones. Instrumentos de medida En el panel de control se detectan fluctuaciones bruscas en la corriente del ánodo. Si dicho R. T. "gaseado" se enciende a alto voltaje sin calentar el cátodo, se crea en él una descarga de gas estable, acompañada de un brillo característico del tubo. Este tubo no se puede utilizar y debe ser reemplazado.
Antes de poner en funcionamiento, cada nuevo R. T. debe comprobarse en busca de vacío bajo alto voltaje, sin encender la incandescencia, y luego someterse a un "entrenamiento". Para hacer esto, a un voltaje de ánodo de aproximadamente 1/3 del voltaje nominal, establezca una corriente de 1-2 mA. Luego durante 30-60 minutos. el voltaje y la corriente aumentan gradualmente a los valores nominales del modo a largo plazo de acuerdo con el pasaporte R. t. Al operar el R. t., es necesario cumplir estrictamente con los modos de funcionamiento especificados en su. pasaporte.
Véase también máquinas de rayos X, radiación de rayos X.

Arroz. 1. Tubo de rayos X de iones con enfriado por aire y un regenerador de gas.
Arroz. 2. Tubo de rayos X de Lilienfeld.
Arroz. 3. Cátodos de tubos de rayos X de electrones de doble foco: 1 - con dos espirales de filamentos cilíndricos; 2 - con dos espirales de filamentos planos.
Arroz. 4. Radiografía segura tubo para radioterapia intracavitaria: 1 - cátodo; 2 - tubo de ánodo; 3 - ventana de salida de rayos X; 4 - base del ánodo; 5 - camisa de agua; 6 - tubos de refrigeración.
Arroz. 5. Tubo de rayos X terapéutico con un ánodo de tungsteno macizo: 1 - cátodo; 2 - ánodo.
Arroz. 6. Representación esquemática del foco lineal de un tubo de rayos X de diagnóstico: 1 - espejo anódico; 2 - válido enfocar; 3 - ánodo; 4 - viga central; 5 - foco óptico; 6 - eje del tubo; 7 - cátodo.
Arroz. 7. Tubo con ánodo de disco giratorio: 1 - cátodo; 2 - ánodo de disco; 3 - disco protector; 4 - eje del ánodo; 5 - cilindro-rotor de acero de un motor eléctrico asíncrono.
Arroz. 8. Representación esquemática del foco de un tubo con ánodo de disco giratorio: 1 - foco real; 2 - su desarrollo; 3 - enfoque instantáneo; 4 - eje del tubo; 5 - cátodo; 6 - foco óptico; 7 - ánodo.
Arroz. 9. Tubería enfriada por aire del radiador.
Arroz. 10. Ánodo del tubo refrigerado por agua: 1 - varilla del ánodo; 2 - tanque con agua de refrigeración.
Arroz. 11. Ánodo tubos enfriados por agua corriente: 1 - tubos de conexión de refrigeración por agua.
Arroz. 12. Tubo de rayos X en miniatura refrigerado por aceite para radiografía dental.
Arroz. 13. Tubo de rayos X de electrones característico del ánodo: S’- con una corriente de filamento de 3,8 a; S-a una corriente de filamento de 3,4 A.

Un dispositivo de tubo de rayos X es un dispositivo eléctrico de vacío que necesariamente tiene una fuente de irradiación (cátodo) y un objetivo de desaceleración (ánodo). El dispositivo también contiene un generador, un dispositivo ubicado en el transformador de filamento, que ayuda a suministrar alto voltaje al cátodo a través del conductor negativo de alto voltaje.

Los rayos aparecen debido al hecho de que el cátodo-hélice se calienta bajo alto voltaje y emite una corriente de electrones que quedan retenidos en la placa anódica de tungsteno. El ánodo favorece la conversión de energía en calor, como resultado de lo cual el ánodo se calienta hasta temperaturas superiores a 2000°C. Ésta es la razón de la disminución de la potencia y el aumento de la duración de la exposición.

El dispositivo se coloca en un estuche de plomo especial. El delantal está lleno de aceite especial. La estructura de la cubierta incluye conductores de alta tensión y una ventana de salida por la que se evacua la radiación acumulada. Un dispositivo eléctrico de vacío moderno está diseñado de tal manera que una persona recibe una porción mínima de rayos.

La estructura de un dispositivo de vacío eléctrico.

El diagrama del tubo de rayos X se ve así:

• matraz estándar;
• cuello de ánodo;
• disco de ánodo móvil;
• punto focal del ánodo;
• bobina de filamento catódico;
• Sistema de enfoque catódico.

Hoy en día, los dispositivos de electrovacío están equipados con dos focos de tamaño grande y pequeño, sobre los cuales se distribuyen electrones. Para ello, se incorpora un dispositivo de colimación en la ventana, que debe estar en constante movimiento para que el tubo de rayos X no resulte dañado. A estos efectos se dispone a continuación un sistema de desplazamiento del ánodo.

Alguna información sobre RT

El dispositivo de electrovacío 0.2BDM7-50 se utiliza en un dispositivo de rayos X dental, el 5D 2RT 1.6 BDM 13-90 se utiliza para funcionar con un punto de conexión a tierra. El dispositivo debe funcionar a un voltaje de no más de 110 kW, y el monobloque en obligatorio debe llenarse con aceite especial. Para operaciones de enfoque cercano, se utiliza RT 1BTV4-100. El dispositivo 1.7BDM18-100 se utiliza para la operación RT en un dispositivo móvil. 2-20BD14-15 y 2-20BD14-150 son aplicables con fines de diagnóstico. Para operar el tubo de rayos X 2.5-30BD29-150, existe un dispositivo “Proscan”. 4BPM8-250 se utiliza en medicina para investigación y diagnóstico.

Principio de funcionamiento del dispositivo.

Un RT es un dispositivo que funciona como un diodo, pero es capaz de realizar sus tareas en modo de carga espacial.

El principio de funcionamiento es bastante simple: como resultado se producen emisiones. alto voltaje. Es por esto que el RT debe ubicarse en una plataforma de plomo. Gracias a esto último, no suceden cosas innecesarias. De este modo se emite un flujo de radiación exclusivamente inofensivo. A continuación, los rayos no peligrosos se limitan mediante un colimador estacionario o en movimiento. Aunque no forma parte del delantal, es imposible tomar una radiografía sin él, ya que se produciría una fuga. radiación dañina.

Además, el delantal ayuda a proteger contra los altos voltajes que se crean entre el ánodo y el cátodo. La carga pasa a través de un cable que proviene de una caja de transformador elevador con un generador. La radiación de rayos X se genera con un enorme gasto energético, dirigido principalmente a calentar los elementos situados en el interior del tubo de rayos X. En mínimas fracciones de segundo, la energía se concentra en el foco y luego se distribuye por todo el foco.

La transferencia de energía al aceite no conductor, que se encuentra en la plataforma RT, tarda más tiempo. Al mismo tiempo, la energía en forma de radiación caliente pasa a una plataforma de metal. Y por último, la energía se libera de las paredes a modo de convención o ventilación. Durante dicho intercambio de calor, el tubo de rayos X se calienta hasta un cierto límite: una temperatura extrema, que en ningún caso debe superar los valores requeridos. De lo contrario, el tubo de rayos X quedará destruido. El régimen de temperatura del foco y su punto está sujeto a control estableciendo un cierto régimen de tiempo y el voltaje suministrado desde el generador bajo un factor de llenado mínimo y limitado. Este último se calcula utilizando la tabla desarrollada de características de carga.

El régimen de temperatura del ánodo está determinado por la exposición correcta. Esto se hace para que se respete el tiempo de relación de caída de energía.

El tiempo de enfriamiento se controla mediante dispositivos con software nativo mediante un circuito especial para modelar el calor acumulado. Si no existe dicha función, el control se lleva a cabo según un cronograma planificado, que fue elaborado por el personal de trabajo, en función del cambio en las ondas de calentamiento y enfriamiento del ánodo. El régimen de temperatura de la plataforma también se controla cambiando la calefacción y la refrigeración. EN en este caso debe realizarse a intervalos largos: medio día para enfriar y calentar. La temperatura en la carcasa se controla mediante 3 dispositivos:

• interruptor de temperatura externo;
• interruptor de temperatura interno;
• microinterruptor.

El material del chorro filtra los rayos beneficiosos. En RT son atendidos por:

• vaso;
• aceite;
• plástico.

Pero este filtrado, por supuesto, no es suficiente para limitar la baja energía de los rayos suaves. Estos últimos son perjudiciales al cuerpo humano, pero la imagen no se transmite. Por esta razón, el dispositivo tiene filtros adicionales sobre rayos inofensivos. Es difícil evaluar los beneficios y daños de la exposición a los rayos X. Sólo personal capacitado y calificado debe operar el equipo de rayos X. Estos dispositivos no están diseñados para operación manual ni para reemplazar control automático indicador temporal de enfriamiento. Sin embargo, sin ellos no podemos hablar de seguridad total aparato. EN trabajo regular tales dispositivos no se utilizan. Cabe señalar que el RT en sí no tiene estos dispositivos para crear límites. régimen de temperatura. En base a esto, es necesario controlar el ciclo de energía que proviene del generador. Esto ayudará a no dañar al paciente. La calibración del filamento en un nivel se lleva a cabo usando programación adicional sistema que contiene la información necesaria.

Un tubo de rayos X es un dispositivo de vacío eléctrico diseñado para producir radiación de rayos X. La radiación de rayos X se produce cuando el anticátodo (ánodo) acelerado en la pantalla, hecho de un metal pesado (por ejemplo, tungsteno), se desacelera. La producción de electrones, su aceleración y desaceleración se lleva a cabo en el propio tubo de rayos X, que es un recipiente de vidrio al vacío en el que se sueldan electrodos metálicos: el cátodo (ver) - para recibir electrones y el ánodo (ver) - para su inhibición (Fig. 1). Para acelerar los electrones, se aplica alto voltaje a los electrodos.

Arroz. 1. Tubo de rayos X terapéutico con un ánodo de tungsteno macizo: 1 - cátodo; 2 - ánodo.

Wilhelm Conrad Röntgen
(Wilhelm Conrad Röntgen)

El primer tubo de rayos X con el que V.K. Roentgen hizo su descubrimiento fue de iones. Este tipo de tubo de rayos X (frágil y difícil de controlar) ha sido ahora completamente sustituido por tubos de electrones más avanzados. En ellos los electrones se obtienen calentando el cátodo. Al ajustar la corriente en el circuito de filamento del tubo de rayos X y, por lo tanto, la temperatura del cátodo, se puede cambiar la cantidad de electrones emitidos por el cátodo. En caso de baja tensión, no todos los electrones emitidos por el cátodo participan en la creación de la corriente anódica y en el cátodo se forma la llamada nube de electrones. A medida que aumenta el voltaje, la nube de electrones se disuelve y, a partir de un voltaje determinado (voltaje de saturación), todos los electrones llegan al ánodo. Al mismo tiempo, la corriente máxima fluye a través del tubo (corriente de saturación). El voltaje a través del tubo de rayos X suele ser mayor que el voltaje de saturación, por lo que es posible regular el voltaje y la corriente del tubo de rayos X por separado. Esto significa que la intensidad de la radiación, determinada por el voltaje, se controla independientemente de la intensidad, que está determinada por la corriente del ánodo.

El ánodo de un tubo de rayos X suele tener la forma de una carcasa de cobre maciza, enfrentada al cátodo con un extremo biselado para que la salida sea perpendicular al eje del tubo. Se suelda una placa de tungsteno en el espesor del ánodo en 2- (espejo anódico).

El cátodo de un tubo de rayos X de electrones contiene un filamento refractario, generalmente hecho de tungsteno, que tiene la forma de una espiral cilíndrica o plana y está rodeado por una copa de metal para enfocar el haz de electrones en el espejo anódico (el foco de el tubo de rayos X). En los tubos de rayos X bifocales, el cátodo contiene dos filamentos.

Cuando funciona un tubo de rayos X, se genera una gran cantidad de calor en el ánodo. Para proteger el ánodo del sobrecalentamiento y aumentar la potencia del tubo de rayos X, se utilizan dispositivos de enfriamiento del ánodo: radiador de aire, aceite, enfriamiento por agua, enfriamiento por radiación. El material de la carcasa de un tubo de rayos X suele ser vidrio, lo que permite aplicar un voltaje suficientemente alto a los electrodos, transmite la radiación de rayos X sin una atenuación perceptible (las ventanas de berilio están hechas para producir rayos bukki), es lo suficientemente fuerte e impenetrable. a los gases (el vacío en un tubo de rayos X es de 10 -6 - 10 -7 mm Hg). Los tubos de rayos X de diagnóstico funcionan a voltajes máximos de hasta 150 kV, terapéuticos, hasta 400 kV.

Arroz. 6. Representación esquemática del foco lineal de un tubo de rayos X de diagnóstico: 1 - espejo anódico; 2 - enfoque real; 3 - ánodo; 4 - viga central; 5 - foco óptico; 6 - eje del tubo; 7 - cátodo.

Arroz. 8. Representación esquemática del foco de un tubo con ánodo de disco giratorio: 1 - foco real; 2 - su desarrollo; 3 - enfoque instantáneo; 4 - eje del tubo; 5 - cátodo; 6 - foco óptico; 7 - ánodo.

La nitidez de la imagen de rayos X está determinada por el enfoque. El principal requisito para los tubos de rayos X de diagnóstico es una alta potencia con un enfoque bajo. Los tubos de rayos X modernos tienen un foco lineal de 10-40 mm 2 de tamaño, pero lo que tiene importancia práctica no es el tamaño real del foco, sino su proyección visible en la dirección del haz, es decir, las dimensiones del foco. enfoque óptico efectivo (Fig. 2). Con un ángulo de inclinación del ánodo de 19°, el área de enfoque efectiva es 3 veces menor que la real, lo que permite duplicar la potencia del tubo de rayos X. Se logró un aumento adicional de potencia en tubos con ánodo giratorio (Fig. 3 y 4).

Actualmente, los tubos de rayos X se fabrican para diversos fines, diferenciándose tanto en diseño como en potencia, métodos de enfriamiento, protección contra la radiación y alto voltaje. El símbolo del tubo de rayos X es una combinación de letras y números. El primer número es la potencia del tubo en kilovatios; el segundo carácter determina el tipo de protección (P - protección contra radiación, B - protección contra radiación y alto voltaje, la ausencia de una letra indica falta de protección); el tercer carácter determina el propósito del tubo de rayos X (D - diagnóstico, T - terapia); el cuarto: indica el método de enfriamiento (K - radiador de aire, M - aceite, B - aire, la ausencia de una letra significa enfriamiento radiante); el quinto dígito indica el voltaje máximo del ánodo en kilovoltios. Por ejemplo, el 6-RDV-110 es un tubo de diagnóstico protector de seis kilovatios con refrigeración por agua de 110 kW; Tubo 1-T-1-200-terapéutico, sin protección, enfriamiento por radiación, potencia 1 kW por voltaje 200 kV (convencional número 1).

Arroz. 3. Tubo con ánodo de disco giratorio: 1 - cátodo; 2 - ánodo de disco; 3 - disco protector; 4 - eje del ánodo; 5 - cilindro de acero - rotor de un motor eléctrico asíncrono.

Antes de ponerlo en funcionamiento, se debe comprobar el vacío de cada tubo nuevo, sin encender la incandescencia. Si aparece un brillo rosado o una chispa, el tubo de rayos X ha perdido vacío y ya no se puede utilizar. El tubo, que ha mantenido el vacío, se somete a entrenamiento: se establece una corriente de 1-2 mA a un alto voltaje del orden de 1/3 del voltaje nominal y durante 30-60 minutos. el voltaje y la corriente aumentan gradualmente hasta los valores del modo a largo plazo especificado en la hoja de datos del tubo de rayos X. Al utilizar un tubo de rayos X, es necesario cumplir estrictamente con los modos de funcionamiento especificados en su pasaporte.

Un tubo de rayos X es un dispositivo de vacío eléctrico que se utiliza para generar rayos X emitiendo electrones desde el cátodo, enfocándolos y acelerándolos en un campo eléctrico de alto voltaje, seguido de la desaceleración del flujo de electrones en el espejo del ánodo. Como resultado de la desaceleración del flujo de electrones en el ánodo del tubo de rayos X, se libera una gran cantidad de calor y solo una pequeña cantidad de esta energía se transforma en energía de radiación de rayos X (ver).

Desde el descubrimiento de los rayos X por parte de Roentgen hasta el estallido de la Primera Guerra Mundial, para el diagnóstico por rayos X se utilizaron los llamados tubos de rayos X que contienen gases iónicos (Fig. 1), frágiles y difíciles de controlar. Terapia de rayos X. Lilienfeld (L. Lilienfeld) propuso un tubo de rayos X más avanzado con un electrodo intermedio, un cátodo calentado y refrigeración por agua (Fig. 2). Sin embargo, el tubo de rayos X de dos electrodos de alto vacío, propuesto por el estadounidense W. D. Coolidge, reemplazó gradualmente a todos los demás tubos de rayos X y se utiliza con diversas modificaciones hasta el día de hoy.

Arroz. 1. Tubo de rayos X de iones refrigerado por aire con regenerador de gas.

Arroz. 2. Tubo de rayos X de Lilienfeld.

Un tubo de rayos X moderno es un diodo de vacío de alto voltaje (con dos electrodos: un cátodo y un ánodo). El cátodo del tubo de rayos X contiene un filamento refractario, normalmente de tungsteno. En los tubos de rayos X de diagnóstico de doble foco diseñados para diferentes modos de funcionamiento, el cátodo contiene dos filamentos para cada foco. Los filamentos, por regla general, tienen forma de espiral cilíndrica o plana (Fig. 3, 1 y 2), respectivamente, para un foco lineal o redondo.

Arroz. 3. Cátodos de tubos de rayos X de electrones de doble foco: 1 - con dos espirales de filamentos cilíndricos; 2 - con dos espirales de filamentos planos.

El ánodo del tubo de rayos X suele tener la forma de una cubierta de cobre maciza, orientada hacia el cátodo con un extremo oblicuo, en cuyo espesor se suelda una placa de tungsteno de 2-2,5 mm de espesor (espejo anódico), que está un objetivo donde se enfoca el flujo de electrones del cátodo y, por lo tanto, representa el tubo de enfoque óptico de rayos X. Existen tubos de rayos X para usos especiales, por ejemplo para la radioterapia intracavitaria (fig. 4), en los que el ánodo es el fondo de un cilindro hueco insertado en la cavidad correspondiente.

Arroz. 4. Tubo de rayos X seguro para radioterapia intracavitaria: 1 - cátodo; 2 - tubo de ánodo; 3 - ventana de salida de rayos X; 4 - base del ánodo; 5 - camisa de agua; 6 - tubos de refrigeración.

Para aumentar la resolución de los tubos de diagnóstico modernos, se presta mucha atención al enfoque del tubo de rayos X, ya que cuanto más nítido sea el enfoque, más nítida será la imagen de rayos X.

Al evaluar las propiedades ópticas de un tubo de rayos X, se debe tener en cuenta que el factor decisivo no es el tamaño del foco real en el espejo anódico, sino la proyección visible del punto focal en la dirección de el haz central, es decir, las dimensiones del foco óptico efectivo. La reducción del tamaño del foco óptico se logra reduciendo el ángulo de bisel del ánodo con respecto al haz central.

A diferencia de los tubos de rayos X terapéuticos (Fig. 5), equipados con un foco óptico redondo o elipse, los tubos de diagnóstico modernos tienen el llamado foco lineal (Fig. 6). En los tubos con foco lineal, el área del foco efectivo, que es cuadrado, es aproximadamente 3 veces menor que el área del foco real, que es rectangular. Con las mismas propiedades ópticas de rayos X, la potencia de un tubo de rayos X con foco lineal es aproximadamente 2 veces mayor que la de un tubo de rayos X con foco redondo.

Se ha logrado un aumento adicional de la potencia de los tubos de rayos X de diagnóstico en los tubos con ánodo giratorio (Fig. 7 y 8). En estos tubos de rayos X, un ánodo de tungsteno macizo con un foco lineal extendido a lo largo de toda la circunferencia está montado sobre un eje que gira sobre cojinetes, y el cátodo del tubo se desplaza con respecto a su eje de modo que el haz de electrones enfocado siempre incida sobre la superficie biselada del espejo anódico. Cuando el ánodo gira, un haz de electrones enfocados incide sobre un área cambiante del foco del ánodo, cuyo valor efectivo, es decir, el foco óptico, tiene por lo tanto unas dimensiones muy pequeñas (aproximadamente 1X1 mm, 2,5X2,5 milímetros). Dado que la velocidad de rotación del ánodo es bastante alta (el ánodo es una continuación del eje del motor que gira a una velocidad angular de 2500 rpm), la potencia del tubo en tiempos de exposición de 0,1 segundos. Puede alcanzar los 40-50 kW.

Una cantidad significativa de calor generada en el ánodo de un tubo de trabajo requiere su enfriamiento eliminando el calor del ánodo al medio ambiente. Esto se logra mediante refrigeración por radiador de aire (Fig. 9), refrigeración por agua (Fig. 10 y 11) o refrigeración por aceite (Fig. 12); el aceite es también un medio aislante; La refrigeración por aceite se utiliza habitualmente en los llamados dispositivos de bloque (ver Tecnología de rayos X).

Arroz. 9. Tubería enfriada por aire del radiador.

Arroz. 10. Ánodo del tubo refrigerado por agua: 1 - varilla del ánodo; 2 - tanque con agua de refrigeración.

Arroz. 11. Tubo de ánodo enfriado por agua corriente: 1 - tubos de conexión de refrigeración por agua.

Arroz. 12. Tubo de rayos X en miniatura refrigerado por aceite para radiografía dental.

En relación con las diversas exigencias del diagnóstico y la terapia por rayos X, actualmente se fabrican tubos de rayos X para una amplia variedad de usos, que se diferencian tanto en diseño, tamaño, potencia, métodos de enfriamiento como en protección contra la radiación no utilizada. Los símbolos de los diferentes tipos de tubos constan de combinaciones de números y letras. El primer dígito es la potencia máxima permitida del tubo (en kW); la primera letra determina la protección radiológica (P - autoprotección; B - en una carcasa protectora; la ausencia de una letra significa que no hay protección); la segunda letra determina el propósito del tubo de rayos X (D - diagnóstico; T - terapia); la tercera letra indica el sistema de enfriamiento (K - enfriamiento del radiador de aire, M - aceite, B - agua, la ausencia de una letra significa enfriamiento radiante); el último dígito corresponde a la tensión máxima permitida del ánodo en kilovoltios. Por ejemplo, 3-BDM-2-100 es un tubo de diagnóstico de tres kilovatios con refrigeración por aceite (radiador) a 100 kV para funcionamiento en una carcasa protectora (número de tipo convencional - 2); tubo - 1-T-1-200 - terapéutico sin protección con enfriamiento por radiación, potencia 1 kW a un voltaje de 200 kV (número de tipo - 1).

Independientemente del tipo de tubo de rayos X, el principio general de su funcionamiento es el siguiente. El calentamiento del cátodo del tubo de rayos X provoca una emisión termoiónica con la formación de la llamada nube de electrones en el cátodo. Cuando se activa un alto voltaje en los electrodos del tubo de rayos X, los electrones libres, bajo la influencia de un campo eléctrico, se precipitan hacia el ánodo y se frenan en su espejo, y parte de la energía de frenado se convierte en X- radiación de rayos.

A medida que aumenta el voltaje a través del tubo de rayos X, la corriente de emisión inicialmente aumenta bruscamente debido a una disminución gradual en la densidad de la nube de electrones. Cuando el número de electrones producidos en el cátodo es igual al número de electrones que llegan al ánodo, un aumento adicional del voltaje no provoca un aumento de la corriente que pasa a través del tubo de rayos X, sino que sólo aumenta la energía cinética de los electrones. llegando al ánodo. El modo de funcionamiento del tubo de rayos X, en el que se utilizan todos los electrones generados en el cátodo y un aumento adicional de voltaje no provoca un aumento de la corriente del ánodo, se denomina corriente de saturación. En la práctica, la corriente de saturación i se logra en los tubos de rayos X de diagnóstico con una diferencia de potencial σ del orden de 10-20 kV (Fig. 13). Por lo tanto, los tubos de rayos X normalmente funcionan en modo de corriente de saturación. Si es necesario aumentar la corriente del ánodo, se debe aumentar correspondientemente la corriente del filamento del cátodo y, al aumentar el voltaje, crear nuevamente un modo de corriente de saturación.

Arroz. 13. Tubo de rayos X de electrones característico del ánodo: S" - con una corriente de filamento de 3,8 a; S - con una corriente de filamento de 3,4 a.

Durante la producción industrial, el gas se extrae de los tubos de rayos X hasta una presión residual de 10 -6 -10 -7 mm Hg. Arte. A este grado de vacío, el paso de corriente a través del tubo de rayos X se debe prácticamente únicamente a la emisión termoiónica del cátodo. Sin embargo, si las partes del tubo se sobrecalientan, así como cuando lo enciende después de una pausa prolongada en el funcionamiento, puede aparecer gas en él; en este caso se produce un efecto de ionización; El tubo de rayos X comienza a pasar corriente en ambas direcciones. Los instrumentos de medición en el panel de control detectan fluctuaciones bruscas en la corriente del ánodo. Si dicho tubo de rayos X "gaseado" se enciende a alto voltaje sin calentar el cátodo, se crea en él una descarga de gas estable, acompañada por un brillo característico del tubo. Este tubo no se puede utilizar y debe ser reemplazado.

Antes de ponerlo en funcionamiento, cada nuevo tubo de rayos X debe someterse a una prueba de vacío bajo alto voltaje, sin encender la luz, y luego someterse a un "entrenamiento". Para hacer esto, a un voltaje de ánodo de aproximadamente 1/3 del voltaje nominal, establezca una corriente de 1-2 mA. Luego durante 30-60 minutos. el voltaje y la corriente aumentan gradualmente hasta los valores nominales del modo a largo plazo de acuerdo con la hoja de datos del tubo de rayos X. Al utilizar un tubo de rayos X, es necesario cumplir estrictamente con los modos de funcionamiento especificados en su pasaporte.

Véase también máquinas de rayos X, radiación de rayos X.