Как работает рентгеновская трубка
- Рентгеновская трубка: устройство и принцип работы
- Процесс генерации рентгеновского излучения
- Конструкция рентгеновской трубки
- Охлаждение и фокусировка
- Заключение
Рентгеновская трубка: устройство и принцип работы
Рентгеновская трубка - это электровакуумный прибор, который используется для получения рентгеновского излучения. Он состоит из вакуумированного стеклянного баллона с металлическими электродами, впаянными в него.
Процесс генерации рентгеновского излучения
Рентгеновское излучение возникает при торможении ускоренных электронов на экране анода, который выполнен из тяжелого металла. Для ускорения электронов к аноду подводится высокое напряжение. В современных рентгеновских трубках электроны получают при накаливании катода.
Количество электронов можно регулировать, изменяя ток в цепи накала. При низком напряжении не все электроны участвуют в создании анодного тока, и у катода образуется электронное облако, которое рассасывается при повышении напряжения. Когда напряжение достигает определенного значения, все электроны достигают анода, и через трубку течет максимальный ток, который называется током насыщения.
Конструкция рентгеновской трубки
Анод рентгеновской трубки обычно выполнен в виде массивного чехла из меди, в которую впаяна вольфрамовая пластинка, известная как зеркало анода. Анод скошенным торцом обращен к катоду, что позволяет рентгеновскому излучению выходить перпендикулярно оси трубки.
В катоде находится тугоплавкая нить накала, чаще всего из вольфрама, выполненная в виде плоской или цилиндрической спирали. Нить окружена металлическим стаканчиком, который служит для фокусировки пучка электронов на зеркале анода. Некоторые рентгеновские трубки оснащены двумя нитями накала и имеют два фокуса.
Охлаждение и фокусировка
При торможении потока электронов на аноде выделяется большое количество тепла, и лишь небольшое количество энергии превращается в рентгеновское излучение. Чтобы предотвратить перегрев анода и повысить эффективность работы трубки, применяются различные методы охлаждения, такие как масляное, водяное или воздушное охлаждение. Иногда используется также лучеиспускание.
Величина фокуса рентгеновской трубки влияет на резкость получаемого изображения. У современных трубок линейчатый фокус имеет размер от 10 до 40 мм, но практическое значение имеет не его реальный размер, а видимая проекция в направлении пучка. В диагностических трубках площадь эффективного фокуса примерно в три раза меньше площади реального фокуса. Рентгеновские трубки с вращающимся анодом имеют еще большую мощность. В них массивный вольфрамовый анод обладает линейчатым фокусом, который растянут по окружности. Анод вращается на подшипниках, а катод смещается относительно оси трубки, чтобы сфокусированный пучок электронов всегда попадал на скошенную поверхность зеркала анода.
Заключение
Рентгеновская трубка - это устройство, которое позволяет получать рентгеновское излучение. Ее конструкция и принцип работы обеспечивают эффективность и качество получаемых изображений. Охлаждение и фокусировка играют важную роль в работе трубки, позволяя предотвратить перегрев анода и обеспечить резкость изображений. Современные трубки с вращающимся анодом имеют еще большую мощность и эффективность. Все это делает рентгеновскую трубку неотъемлемой частью медицинской и научной областей.
