Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми Ctrl + F1 или же кликни по этому блоку!

Фокусное пятно рентгеновской трубки

16 августа 2019

Фокус рентгеновской трубки – важная характеристика всех рентгеновских трубок, которая влияет на качество получаемых изображений.

Определение фокусного пятна

Напомним основное устройство рентгеновской трубки. В стеклянной колбе на разных ее концах впаяны два электрона – анод и катод. При подаче напряжения на катод с него испускается поток электронов, которые разгоняются и затем резко тормозят от столкновения с поверхностью анода. Поверхность анода, обращенная в сторону катода, называется зеркалом анода. От удара о зеркало анода кинетическая энергия электронов преобразуется в большое количество тепла и в небольшое количество рентгеновского излучения.

Участок анода, с которым происходит столкновение электронов, называется фокусное пятно рентгеновской трубки. Весь анод не участвует в генерации рентгеновского излучения – фокус представляет собой небольшой круглый или прямоугольный участок. Некоторые трубки снабжаются двумя фокусами разного размера – для разных целей визуализации.

фокусное пятно рентгеновской трубки

Размеры и форма фокуса

В зависимости от изменения размера и формы пучка электронов меняется форма и размер фокусного пятна рентгеновской трубки. Форма и размер электронного потока, в свою очередь, зависит от формы катода и фокусирующих устройств.

Обычно встречаются следующие размеры фокусного пятна:

  • 0,3 и 0,6 мм, применяются обычно в маммографии;
  • 1,0 и 1,2 мм, чаще всего используются в общей рентгенографии.

От размеров фокуса зависят оптические свойства трубки. При уменьшении фокуса повышается четкость и резкость изображения, так как источник рентгеновских лучей становится подобен точечному источнику. То есть при малых размерах фокусного пятна повышается максимальная разрешающая способность формируемой картинки в рентгеновском аппарате.

Ограничения фокуса

В связи с тем, что при генерации рентгеновских лучей выделяется большое количество тепла, поверхность анода быстро нагревается, а глубинные слои анода при этом практически не меняют температуру. Чтобы исключить деформацию анодной дорожки, возникновение на ней трещин и шероховатостей, применяются следующие технологии:

  • Для изготовления зеркала анода используют тугоплавкие материалы – вольфрам или его сплав с рением, часто вольфрамовое зеркало монтируется в молибденовую основу. За счет этого поверхность зеркала выдерживает более высокие температуры, а значит, позволяет увеличить мощность излучателей.
  • В 1929 году была изготовлена рентгеновская трубка с вращающимся анодом – это позволило повысить мощность трубок и сохранить при этом их оптические свойства. Вращающийся анод представляет собой тонкий скошенный конус, боковая поверхность которого изготовлена из вольфрама. Поток электронов попадает на постоянно вращающуюся боковую поверхность анода. Это способствует более равномерному нагреву поверхности зеркала анода и его меньшему повреждению.

Оптический и действительный фокус

Участок на аноде, бомбардируемый электронами, называется действительным (в некоторых источниках - истинным или физическим) фокусом трубки. Существует понятие оптического фокуса трубки – это проекция действительного фокуса в направлении центрального луча излучения. Именно эта характеристика трубки имеет практическое значение в рентгенографии. Чтобы уменьшить размер оптического фокуса в современных трубках прибегают к уменьшению угла скашивания анода по отношению к центральному лучу.

фокус рентгеновской трубки

Двухфокусные трубки

Рентгеновская трубка с двумя фокусами имеет две нити накала на катоде, которые создают пучки электронов разного сечения. За счет этого возможно применение одной и той же трубки для исследования разных структур организма. В случаях, когда необходима высокая мощность, используется большой фокус, если же необходимо получить снимки с высоким качеством, то применяют малый фокус.