由于X射线管工作？

X射线通过电子的光子的能量，这发生在X射线管产生的转换。 量（曝光）和质量（频谱）的辐射可以通过改变该仪器的电流，电压和时间进行调整。

工作原理

X射线管（在本文中给出的照片）是能量转换器。 他们收到来自网络的，并转换成其他形式 - 穿透辐射和热，后者是不希望的副产物。 X射线管装置，使得可以最大限度地产生光子并尽可能快消散的热量成为可能。

所述管是一个相对简单的设备，典型地包括两个基本要素 - 阴极和阳极。 当电流从阴极流向阳极，电子失去能量，这导致X射线的生成。

阳极

阳极是一个组件，其特征在于，高能光子的发射产生的。 这是被连接到该电路的正极相对大规模的金属元素。 它主要有两个功能：

• 它的电子能量转换为X射线辐射，
• 它散热。

用于阳极的材料被选择以增强这些功能。

理想情况下，大部分电子应该形成一个高能量的光子，而不是热。 总能量，其被转换成X辐射（COP）的比率取决于两个因素：

• 原子序数（Z）的负极材料的，
• 电子能量。

在大多数X射线管作为阳极使用的钨，其原子序数的材料是等于74除了大Z，该金属具有一定的其它特性，这使得它适合于这个目的。 钨是在其保持强度在加热时，具有高的熔点和低蒸发速率的能力是唯一的。

多年来，阳极是由纯钨。 近年来，我们开始使用这种金属合金铼，但只在表面。 轻型材料，良好的热存储的钨铼涂层下自阳极。 两个这样的物质是钼和石墨。

用于乳房X射线摄影的X射线管，与所述阳极，涂有钼制成。 这种材料具有中间原子序数（Z = 42），其产生具有特征能量的光子，适合于记录的胸部。 一些乳房X线照相装置还具有一个第二阳极，从铑（Z = 45）形成的。 这使得有可能增加能量和实现更大的穿透密集的乳房。

使用钨 - 铼合金改善了长期辐射输出 - 与阳极时间效率的设备由纯钨由于与表面的热损伤降低。

大部分的阳极的具有锥形盘的形状，并且固定在电动机轴，其旋转他们在相对高的速度在X射线的发射的时间。 旋转的目的 - 移除热量。

焦点

X射线生成部不是整个阳极。 它发生在其表面的一个小区域 - 焦点。 尺寸确定最后的电子束从阴极来的大小。 在大多数它具有矩形形状内0.1-2毫米的设备而变化。

该x射线管设计具有焦斑的一定大小。 它越小，越不运动模糊和更高的清晰度，而且更重要的是，更好的散热效果。

焦斑尺寸是必须选择X射线管时，必须考虑的一个因素。 生产厂家与小焦点，它是要实现高分辨率和足够小，辐射装置。 例如，需要在主体的小而精密部件如乳房X线照相研究。

X射线管主要生产焦斑两种尺寸 - 大，小，其可以由操作者根据图像形成过程进行选择。

阴极

阴极的主要功能 - 产生的电子并将其收集到导向阳极的光束。 它一般由嵌入在杯形凹陷小螺旋线（丝）的。

通过电路的电子不能正常离开导体，并留下一个自由空间。 然而，他们能做到这一点，如果他们得到足够的能量。 在称为热排放的方法，该热用于从阴极排出的电子。 当在真空x射线管中的压力达到10 ^-6 -10这成为可能^-7乇。 艺术。 纱线被以相同的方式成螺旋灯丝灯通过穿过其中的电流加热。 工作的阴极射线管是伴随着加热到从其电子的温度发光位移热能。

气球

阳极和阴极都包含在一个密封的壳体 - 圆柱体。 球囊和其内容物经常被称为插入件，其具有有限的寿命，并可以更换。 该x射线管通常具有玻璃管，虽然用于一些应用中的金属和陶瓷圆柱体。

的主要功能是支撑容器和隔离 的阳极和阴极中， 并保持真空。 在15℃下在真空x射线管中的压力为1.2×10 ^-3 Pa以下。 气体在罐中的存在将允许电力通过设备自由地流动，而不是仅仅在电子束的形式。

住房

X射线管装置，使得，除了在外壳和支撑其他部件的，它作为一个屏蔽体和吸收辐射，除了穿过窗口的有用光束。 其相对大的外表面最消散在装置中产生的热量。 壳体和插入件之间的空间被填充有油，可提供绝缘和冷却。

链

该电路在电话连接到一个电源，其被称为发电机。 来源从网络供电，转换交流电为直流电。 发电机还允许您调整链条的一些参数：

• KV - 电压或电势;
• MA - 电流流过管;
• 的S - 持续时间或曝光时间，在几分之一秒。

该电路提供电子的移动。 他们被控犯有能量，通过发电机，并给它的阳极。 由于他们的运动发生两个转变：

• 电势能转换成动能;
• 动能又转换成X射线辐射和热。

潜力

当电子在到达烧瓶，它们具有潜在的电能，这是由阳极和阴极之间KV电压的量来确定。 所述X射线管在一个电压操作，以产生1 KV每个粒子必须有1千电子伏。 通过调整KV，操作员给每个电子是有一定量的能量。

动力学

在真空x射线管低压（在15℃下为10 ^-6 -10 ^-7乇。V.）允许发射和从阴极向阳极发射的热离子的电力的作用下所述颗粒。 这股力量加速他们，从而提高速度和动能和潜力下降。 当颗粒在阳极焊盘，其潜在丢失，和所有其能量被转换成动能。 100千电子伏的电子达到的速度的一半更大 光速。 引人注目的粒子的表面非常迅速放缓而失去动能。 她转向X射线或热量。

电子接触到阳极材料的单个原子接触。 通过它们与轨道（X射线光子）的相互作用产生的辐射，和具有芯（轫致辐射）。

结合能

在原子的每个电子具有一定的结合能，这依赖于后者的尺寸和在该粒子位于水平。 结合能起着特性X射线的产生中起重要作用，并且需要从一个原子除去一个电子。

轫致辐射

轫致辐射产生的光子的最大数量。 电子穿透到阳极材料和延伸接近细胞核，偏转和减速重力原子。 他们在这次会议期间损失的能量出现在X射线光子的形式。

的范围

只有少数光子具有的能量接近于电子能量。 他们中的大多数是低。 假定有围绕该芯的空间或场，其中，所述电子经验力“抑制”。 该字段可以分为区。 这给出了在中心的目标原子的磁场铁心的视图。 电子目标的任何地方坠落并减速产生X射线光子。 那年秋天最接近中心的粒子，最易暴露并因此失去了大部分能量，产生非常高能量光子。 电子进入外区经历了 弱相互作用 和产生较低能量的光子。 虽然区域具有相同的宽度，它们具有根据来自核的距离不同的区域。 由于粒子入射到区域的数量，取决于其总面积，很明显的是，外部区域捕获更多的电子，并导致更多的光子。 能量X射线光谱可通过该模型来预测。

È _最大的光子对应至E _最大电子主要轫致辐射光谱。 下面这一点上，随光子能量增加其数量。

低能量的光子的数目显著吸收或过滤，因为他们试图穿过阳极管或箱式滤波器的表面上。 过滤通常依赖于通过该束穿过的材料的组成和厚度，并且这决定了低能量光谱曲线的最终形式。

影响KV

光谱的高能量部分确定千伏（千伏）的电压x射线管。 这是因为它决定的电子到达阳极的能量，光子不能超过此电势越大。 下的任何电压运行的X射线管？ 最大的光子能量相当于所施加的最大潜力。 这个电压可在暴露期间，由于交流电网络而改变。 在这种情况下，E _最大峰值电压通过光子振荡周期KV _P规定_。

进一步的潜在量子，KV _p确定由电子到达阳极的给定数目的所产生的辐射量。 因为轫致辐射的总效率提高了入射电子能量增加，这被确定KV _P，这意味着KV _p影响设备的效率。

改变KV _P，通常改变的频谱。 能量曲线下的总面积表示的光子的数量。 未过滤的谱是一个三角形，并辐射成比例的平方KV的量。 在过滤器的存在也增加光子的KV的增加渗透，从而降低了滤波的辐射的百分比。 这导致增加的辐射率。

特征辐射

相互作用产生的特征辐射类型包括与轨道电子高速碰撞。 相互作用只能发生_在颗粒的E部分具有比一个原子的结合能大。 当这一条件得到满足，并且有一个碰撞，电子被淘汰。 这让开位置，通过颗粒更高的能级填满。 随着我们的电子给出的X射线光子的形式发射能量。 这就是所谓的特征辐射，由于E是从该阳极由该光子特性的化学元素。 例如，对于E = 69.5千电子伏的电子被敲当K钨层_连接 ，空置填充有从与E = 10.2千电子伏的L电平_的通信的电子。 特征X射线光子具有的能量等于所述两个电平，或59.3千电子伏之间的差。

事实上，阳极材料导致许多特性X射线能量。 这是因为电子在不同能量水平（K，L，等）可被敲轰击粒子和空位可以填充有各种能级。 而空位L电平产生的光子和它们的能量用于在诊断成像中使用太小。 每个特征能量被赋予一个指定指示轨道，其中一个空缺，以示出所需要的电子源的索引。 阿尔法（α）表示填充电子从L电平的指数，和β（β）表示M或N的填充水平

• 频谱钨。 金属的特征辐射产生由若干离散能量的线性频谱和制动产生连续分布。 由每个特征能量产生的光子的数量，其特征在于，填补空缺K级的概率依赖于轨道。
• 频谱钼。 此金属用于乳房X线照相的阳极，产生两个足够强的特性X射线能量：K-α在17.9千电子伏，并在19.5千电子伏的K-beta版。 最佳范围的X射线管，其允许实现对比度和之间的最佳平衡 的照射剂量 为E处_P = 20keV的实现的平均乳房的大小。 然而轫致辐射产生更多的能量。 在乳房X线照相设备用于除去频谱使用钼滤波器的不需要的部分。 该过滤器适用于K-边缘«原则“。 它吸收在过量的电子在K级钼原子结合能的辐射。
• 铑的频谱。 铑具有原子序数45，和钼 - 42。因此，铑阳极的特征X射线将具有比钼和更直观的略高的能量。 它用于成像致密乳房。

双表面区域，钼，铑阳极，使操作员能够选择用于不同尺寸和密度的乳房优化的分布。

在频谱KV的影响

KV值极大地影响特征辐射，即K.它不会产生如果少KV K-能级的电子。 当KV超过该阈值，辐射的量一般正比于所述差值和所述阈KV管KV。

从装置发射的X射线束的光子的能量频谱是由几个因素决定的。 作为一项规则，它由轫致辐射和特征的互动。

光谱的相对组成取决于阳极材料，KV和过滤器。 在具有钨阳极的发光特性的管没有在KV <69.5千电子伏形成。 在诊断研究中所用的HF的较高的值，特征辐射增加了总辐射到25％。 钼设备可能达到的总发电量的一个大的部分。

效率

仅由电子传递的能量的一小部分被转换为辐射。 主馏分被吸收并转换成热。 辐射效率被定义为总的分数辐射功率从General Electric赋予阳极。 它决定了X射线管的效率的因素是施加的电压和KV原子序数Z.下面的近似比率：

• 效率= KV X Z×10 ^-6。

效率和KV之间的关系对实际使用的X射线摄影装置的特定效果。 由于发热管的对电功率，他们可以消散的数量的限制。 它规定了设备限制的能力。 随着KV，但是，所产生的辐射的量通过加热一个显著增加。

的X射线产生的在阳极上的组合物中的效率的依赖性仅仅是学术兴趣，因为大多数设备中使用的钨。 一个例外是钼和铑，在乳房X线照片使用。 这些设备的效率是因为其较低的原子序数钨显著降低。

效用

效率X射线管被定义为照射millirentgenah递送至点在有用光束的中心在1米的距离从焦点为穿过该装置的每个1层的mAs的电子的量。 它的值代表该设备的带电粒子的能量转换在X射线辐射的能力。 它允许你以确定病人的曝光，和快照。 由于效率，该装置的效率取决于几个因素，包括KV，电压波形，阳极材料和过滤装置表面的损伤的程度和使用的时候。

KV-管理

电压KV X射线管可以有效地控制输出辐射。 作为一项规则，假定输出正比于KV的平方。 加倍KV暴露增加4倍。

波形

波形描述了由于功率的循环性质，通过该KV与辐射的产生期间随时间变化的方法。 使用了几种不同的波形。 总的原则是：在形状KV较小的变化，X射线辐射有效地生产。 现代化的设备使用发电机，相对恒定KV。

X射线管：制造商

牛津仪器公司制造的各种装置，包括玻璃，功率250瓦，4-80千伏电势时，焦点10微米，宽范围的阳极材料的，吨。H.银，金，钴，铬，铜，铁，钼，钯，铑，钛，W.

瓦里安提供超过400不同类型的医疗和工业用的X射线管的。 其他已知的生产者Dunlee，GE，飞利浦，岛津，西门子，东芝，IAE，杭州万东，凯隆等。

在俄罗斯生产的X射线管“斯韦特兰娜-伦琴”。 除了与旋转部件和固定阳极公司传统设备生产控制冷阴极光通量的装置。 以下设备的优点：

• 在连续和脉冲模式下工作;
• 不存在的惯性;
• 调节LED电流的强度;
• 光谱纯度;
• 不同强度的X射线辐射的可能性。