Рентгеновское излучение трубка
Основными компонентами рентгеновского генератора являются трубка, генератор высокого напряжения, пульт управления и система охлаждения. Как обсуждалось на нашем сайте, рентгеновские лучи генерируются путем направления потока высокоскоростных электронов на материал-мишень, такой как вольфрам, который имеет высокий атомный номер. Когда электроны замедляются или останавливаются при взаимодействии с атомными частицами мишени, возникает рентгеновское излучение. Это происходит в рентгеновской трубке, такой как показанная здесь.
Рентгеновская трубка является одним из компонентов рентгеновского генератора, и трубки бывают разных форм и размеров. На изображении ниже показана часть коллекции рентгеновских трубок. Рентгеновское излучение и рентгеновские трубки являются основным методом неразрушающего контроля.
Катод трубки (нить накала) нагревается током низкого напряжения в несколько ампер. Нить нагревается, и электроны в проводе свободно удерживаются. Высоковольтный генератор создает большой электрический потенциал между катодом и анодом.
Электроны, которые освобождаются от катода, сильно притягиваются к анодной мишени. Поток электронов между катодом и анодом является током трубки. Ток трубки измеряется в миллиамперах и регулируется регулирующим током низкого напряжения, подаваемого на катод. Чем выше температура нити накала, тем больше электронов покидают катод и перемещаются к аноду. Параметр миллиампера или тока на пульте управления регулирует температуру нити накала, которая связана с интенсивностью рентгеновского излучения.
Высокое напряжение между катодом и анодом влияет на скорость, с которой электроны движутся и ударяют анод. Чем выше киловольт, тем больше скорости и, следовательно, энергии у электронов, когда они ударяются о анод. Удар электронов с большей энергией приводит к рентгеновскому излучению с большей проникающей способностью. Потенциал высокого напряжения измеряется в киловольтах, и это контролируется с помощью управления напряжением или киловольтом на консоли управления. Увеличение напряжения также приведет к увеличению интенсивности излучения.
Фокусирующая чашка используется для концентрации потока электронов в небольшой области мишени, называемой фокусным пятном. Размер фокусного пятна является важным фактором в способности системы создавать четкое изображение.
Большая часть энергии, подводимой к трубке, преобразуется в тепло в фокусном месте анода.
Как упоминалось выше, анодная мишень обычно изготавливается из вольфрама, который имеет высокую температуру плавления в дополнение к высокому атомному номеру. Однако охлаждение анода активными или пассивными средствами необходимо. Системы охлаждения воды или масла часто используются для охлаждения труб. Некоторые маломощные трубки охлаждаются просто с помощью теплопроводящих материалов и ребер, потребляющих тепло.
Следует также отметить, что для предотвращения выгорания катода и предотвращения искрения между анодом и катодом весь кислород удаляется из трубки путем вытягивания вакуума. Некоторые системы имеют внешние вакуумные насосы для удаления любого кислорода, который мог просочиться в трубу. Тем не менее, большинство промышленных рентгеновских трубок просто требуют проведения процедуры разогрева.
Эта процедура прогрева осторожно повышает ток и напряжение трубки, чтобы медленно сжечь любой доступный кислород, прежде чем трубка будет работать на большой мощности.
Другим важным компонентом системы генерации рентгеновского излучения является пульт управления.
Консоли обычно имеют блокировку на ключ для предотвращения несанкционированного использования системы. У них будет кнопка для запуска генерации рентгеновских лучей и кнопка для ручной генерации рентгеновских лучей.
Три основных регулируемых элемента управления регулируют напряжение трубки в киловольтах, силу тока трубки в миллиамперах и время воздействия в минутах и секундах. Некоторые системы также имеют переключатель для изменения размера фокусного пятна трубки.
Варианты рентгеновского генератора
Киловольтаж — Рентгеновские генераторы бывают самых разных размеров и конфигураций. Существуют стационарные устройства, предназначенные для использования в лабораторных или производственных средах, а также портативные системы, которые можно легко перенести на место работы. Системы доступны в широком диапазоне уровней энергии. При проверке крупных стальных или тяжелых металлических компонентов могут потребоваться системы, способные производить миллионы электрон-вольт, чтобы проникнуть на всю толщину материала. Альтернативно, для небольших, легких компонентов может потребоваться только система, способная производить всего несколько десятков киловольт.
Размер фокусного пятна
Еще одним важным фактором является размер фокусного пятна трубки, поскольку это учитывает геометрическую нерезкость получаемого изображения.
Как правило, чем меньше размер пятна, тем лучше. Но поскольку поток электронов фокусируется на меньшую площадь, мощность трубки должна быть уменьшена, чтобы предотвратить перегрев на аноде трубки. Следовательно, размер фокусного пятна становится компромиссом между разрешающей способностью и мощностью.
Генераторы и промышленные рентгеновские аппараты можно классифицировать как обычные, минифокусные и микрофокусные системы. Обычные единицы имеют фокусные пятна больше, чем приблизительно 0,5 мм, минифокусные единицы имеют фокусные пятна в диапазоне от 50 микрон до 500 микрон (от 0,050 мм до 0,5 мм), а системы микрофокусировки имеют фокусные пятна меньше 50 микрон. Меньшие размеры пятна особенно выгодны в случаях, когда необходимо увеличение объекта или области объекта. Стоимость системы обычно увеличивается, когда размер пятна уменьшается, а некоторые микрофокусные трубки превышают 100 000 долларов США. Некоторые производители объединяют две нити разных размеров, чтобы сделать трубку с двойным фокусом. Это обычно включает в себя обычный и минифокусный размер пятна и добавляет гибкости системе.
Системы переменного и постоянного потенциала.
Рентгеновские системы переменного тока снабжают трубку синусоидальным переменным током. Они производят рентгеновские лучи только в течение одной половины 1/60 секунды цикла. Это производит вспышки излучения, а не постоянный поток.
Кроме того, напряжение изменяется в течение цикла, и энергия рентгеновского излучения изменяется по мере того, как напряжение увеличивается, а затем уменьшается. Используется только часть излучения, и излучение с низкой энергией обычно должно быть отфильтровано. Генераторы постоянного потенциала выпрямляют ток на стенке переменного тока и снабжают трубку постоянным током. Это приводит к постоянному потоку относительно последовательного излучения. Большинство новых систем теперь используют генераторы постоянного потенциала.
Флэш-рентгеновские генераторы
Генераторы вспышки рентгеновского излучения производят короткие, интенсивные вспышки излучения.
Эти системы полезны при исследовании объектов в быстром движении или при исследовании переходных процессов, таких как отключение электрического выключателя. В таких ситуациях высокоскоростное видео используется для быстрого захвата изображений с усилителя изображения или другого детектора в реальном времени. Поскольку время экспозиции для каждого изображения очень короткое, необходим высокий уровень интенсивности излучения, чтобы получить полезный выходной сигнал от детектора. Чтобы предотвратить насыщение системы формирования изображения излучением высокой интенсивности непрерывного воздействия, генератор подает микросекундные импульсы излучения. Трубки этих рентгеновских генераторов не имеют нагретой нити, а вместо этого электроны вытягиваются из катода сильным электрическим потенциалом между катодом и анодом.
Ознакомьтесь с этими интересными снимками
