Рассмотрим основные элементы рентгеновской трубки и их устройство.
Из чего состоит рентгеновская трубка:
- защитный кожух;
- стеклянная колба;
- анод и катод внутри колбы
- система фильтрации;
- система охлаждения.
Устройство катода и анода
Катод рентгеновской трубки представляет собой сложную систему, формирующую поток электронов заданной формы. Сам катод представляет собой нить накала из вольфрама – плоскую или цилиндрическую. Кроме него, катодный узел содержит катодный держатель, токоведущие провода и стойки, экран катода и изолятор. Заданную форму электронного потока обеспечивает форма нити накала и форма экрана.
Электрод, непосредственно формирующий рентгеновское излучение в трубке, называется анодом. Анод состоит из тела анода и мишени. К телу анода предъявляются следующие требования: высокая теплоемкость и теплопроводность, высокая температура плавления. Для изготовления мишени анода необходимо использовать материал с высокой температурой плавления и низкой упругостью паров при высокой температуре. Чаще всего для этого применяют вольфрам.
Если в трубке используется вращающийся анод, то трубка также содержит ротор, жестко соединенный с анодом, который вращается внутри колбы, и статор, расположенный снаружи и охлаждаемый маслом.
Колба рентгеновской трубки и ее устройство
Электроды трубки помещаются в стеклянную герметичную емкость в форме шара или цилиндра - колбу. Назначение колбы - отделить вакуумный объем трубки от взаимодействия с внешней средой и зафиксировать электроды в нужном положении и на определенном расстоянии относительно друг друга.
Для изготовления колбы применяют материалы с высокой прочностью и устойчивостью к высоким температурам, лучевой проводимостью. Кроме того, для диагностических трубок необходим материал, отсекающий мягкое рентгеновское излучение. В трубках для рентгенотерапии, наоборот, изготавливают окно, пропускающее мягкое излучение в нужную сторону.
Пучок рентгеновского излучения из трубки зависит от толщины стеклянной стенки. Степень поглощения стеклянной оболочки измеряют в алюминиевом (или в некоторых случаях медном) эквиваленте.
Назначение и устройство кожуха рентгеновской трубки
Внешняя металлическая оболочка трубки называется кожух. Его назначение – защита от лучевого и электрического поражения, охлаждение трубки, направление рентгеновского потока в нужном направлении.
Кожух заполняется маслом для охлаждения трубки. Так как при значительном нагреве масла в нем начинаются процессы образования дегтя, то в кожухе устанавливаются резиновые мембраны и под ними замыкающие контакты. При достижении заданной температуры мембраны перемещаются и замыкают контакты, после чего раздается зуммер. Также для безопасности в кожухе трубки могут устанавливаться датчики срабатывания по превышению температуры и давления масла. Дополнительно для охлаждения кожухи могут снабжаться вентиляторами, теплообменниками.
В кожухе имеется выходное окно и тубус, через которое поток излучения направляется в сторону обследуемого пациента. Например, в трубках для КТ создается узкий веерообразный поток излучения с углом расхождения 30-50°C.
Система фильтрации рентгеновской трубки
Рентгеновское излучение, получаемое в трубке, представляет собой излучение широкого спектра с разной длиной волны, в том числе мягкое излучение, которое в значительной степени поглощается тканями человека и не влияет на качество получаемого изображения. Цель фильтрации – снизить количество неполезного излучения, тем самым снизив дозу облучения пациента. Фильтрация происходит элементами самой трубки – стеклом, маслом, фильтрами в тубусе кожуха и в коллиматоре. Дальнейшая фильтрация осуществляется уже в самом диагностическом аппарате.