چه عواملی باعث خرابی تیوب اشعه ایکس میشوند؟
عمر تیوب دستگاه سی تی اسکن را خرابی های متداول تیوب اشعه ایکس تعیین میکند این خرابی ها شامل عوامل مختلفی هست که اصلی ترین آن گرما و حرارت بالای داخل تیوب اشعه ایکس است.
در تولید اشعه ایکس کمتر از 1 درصد انرژی دریافتی تیوب اشعه ایکس تبدیل به اشعه ایکس مفید تولید می شود و 99 درصد باقیمانده به گرما تبدیل می شود. این عامل عمر مفید تیوب اشعه ایکس را محدود می کند.
-
قدیمی شدن و مستهلک شدن تیوب اشعه ایکس با گذر زمان
تیوب های اشعه ایکس به مرور زمان مستهلک میشوند و عمر محدودی دارند، زیرا ویژگی‌ها و مواد استفاده‌شده شروع به تخریب تدریجی میکنند و مصرف میشوند به طوری که عملکرد آنها به تدریج کاهش می‌یابد تا زمانی که دیگر عملکرد رضایت‌بخشی نداشته باشند.
-
سوختن فیلامنت تیوب اشعه ایکس
پرتو الکترونی در یک تیوب اشعه ایکس توسط یک رشته تنگستن تامین می شود که از زمان پیدایش تیوب های الکترونی و همچنین در لامپ های رشته ای استفاده شده است.
علیرغم آزمایش با سایر تابش‌کننده‌ها مانند کاتدهای توزیع‌کننده، لانتانیم و هگزابورید سریم، تنگستن دوپ شده با توریم و رنیم، تنگستن خالص بهترین ماده رشته باقی مانده است.
یک پارامتر رایج برای رشته ها، طول عمر فیلامنت است. هنگامی که تنگستن داغ میشود و به آرامی ازسطح خود تبخیر می شود، هر چه دما بالاتر باشد میزان تبخیر بیشتر می شود.
-
نشت آهسته روغن تیوب اشعه ایکس
تیوب های اشعه ایکس برای عملکرد ایده آل به خلاء بالایی نیاز دارند. مهر و موم شیشه به فلز و لحیم کاری فلزی مفاصل برای اینکار انجام میشود.
و گاهی اوقات این مفاصل شروع به فرسودگی می کنند و باعث ورود مقداری گاز به محیط خلا میشود که بتدریج با افزایش فشار گاز عملکرد تیوب اشعه ایکس به دلیل تبخیر مواد و ولتاژ بالای(HV) و قوس الکتریکی ( آرک) دچار مشکل میشود.
-
عدم فعالیت تیوب اشعه ایکس
از دیگر خرابی های متداول عدم کارکرد برای مدت طولانی است و اجازه می دهد تا گازهایی درون خلاء تیوب ایجاد شود و این گازها داخل تیوب حرکت می کنند.
سطوح خلا وقتی فیلامنت جریان و ولتاژ بالا به آن اعمال میشود، می‌تواند به ویژه در آن قوس الکتریکی (آرک)رخ دهد.
به همین علت اکثر تولید کنندگان از در این مواقع کالیبره های خاص را پیشنهاد میکنند که مقدار ولتاژ بالایی را به تیوب اعمال میکند و باعث میشود این گازهای بوجود آمده از بین بروند.
دوره زمانی غیر فعال بودن تیوب اشعه ایکس دستگاه سی تی اسکن بین تمامی مدلهای یکسان نیست ولی معمولا تولیدکنندگان دستگاه سی تی اسکن پیشنهاد میکنند اگر این دستگاه بیش از یک هفته کار نکرد کالیبره تیوب سیزنینگ انجام بگیرد.
-
ترک خوردن محفظه شیشه ای تیوب اشعه ایکس
اکثر تیوب های اشعه ایکس با شیشه تولید می شوند مخزن دیواری خلاء شیشه است و شیشه نیز وظیفه عایق کردن الکترودهای تیوب (کاتد، آندو زمین) از جریان های نشتی و قوس الکتریکی(آرک زدن) را انجام می دهد.
با گذشت زمان و بسته به عوامل استفاده، فلز (تنگستن) ازآند و رشته (فیلامنت)شروع به تبخیر روی سطوح شیشه ای می کنند سطوح شیشه ای باعث قوس بالای( آرک زدن) و باعث ترک خوردن محفظه شیشه ای تیوب اشعه ایکس می شود.
آرک زدن (قوس الکتریکی)
یکی دیگر از خرابی های متداول تیوب اشعه ایکس آرک زدن میباشد ، آرک زدن یک مشکل رایج در تمام سیستم های فشار قوی است برخی از دلایل در بالا ذکر شده است:
- سطح بالای گاز درخلاء
- تبخیر فلز رسانا بر روی سطوح عایق
- فرسودگی عایق ها که به نوبه خود گاز بیشتری تولید می کنند
- فشار یا کاهش توانایی عایق برای جلوگیری از ولتاژ بالا
- علل دیگر مانند عایق کوچک یا ذرات فلز در داخل تیوب تولید می شوند که می توانند تولید گازبکنند. این ذرات می توانند باعث ایجاد پرتوهای الکترونی کوچک اما متمرکز که باعث ایجاد قوس یا آرک می شوند.
-
آسیب دیدن سطح آند
هنگامی که برق به تیوب اشعه ایکس می رسد، یک پرتو الکترونی به هدف ( سطح آند) برخورد می کند و دمای زیر این پرتو در سطح آند به سرعت افزایش می یابد.
برای تیوب های آند ثابت، توان و دما نسبتاً کم است و دمای تعادل در کسری از دقیقه به دست می آید. سطح هدف تنگستن می تواند به راحتی به دمای ذوب تنگستن (3400 درجه سانتیگراد) برسد، اما به حدود 400 درجه سانتیگراد (750 فارنهایت) محدود می شود، بنابراین دیسک تنگستن از پایه مسی خود جدا نمی شود.
افزایش دما در سطح هدف(آند) باعث ایجاد تنش هایی می شود که می تواند منجر به ترک های دقیقه ای در سطح آند شود. با گذشت زمان و با چرخه روشن/خاموش، این ترک‌ها رشد میکنند و برخی از الکترون‌های پرتو در این شکاف‌ها می‌افتند، بنابراین تابش X حاصله تغییر میکند.
تنگستن مقداری از تشعشعات ترک ها را جذب می کند و شدت تابش کاهش می یابد و انرژی اشعه ایکس سخت تر می شود (دارای پرتوهای انرژی بالاتر).
برای تیوب های آند دوار که توانایی قدرت آنها می‌تواند تا 1000 برابر بیشتر از یک آند ثابت باشد، ریز ترک‌خوردگی سطح آند بسیار شدیدتر و بنابراین اثرات آن بیشتر است.
دمای نقطه کانونی هدف در یک تیوب آند در حال چرخش می تواند به 2800 درجه سانتیگراد (بیش از 5000 فارنهایت) برسد. میکرو ترک انتقال حرارت را کاهش می دهد که باعث افزایش دمای نقطه کانونی می شود که تبخیر تنگستن را روی شیشه افزایش می دهد.
در حالی که علت خرابی بدلیل تصادف زیاد نیست، آسیب تصادفی می تواند به دلیل رعایت نکردن پروتکل های توصیه شده در حین جابجایی و نصب و بهره برداری تیوب سی تی اسکن ایجاد شود.
-
آسیب دیدن بلرینگ مربوط به حرکت دادن آند تیوب اشعه ایکس
خرابی بلبرینگ تیبوب های آند چرخشی می تواند مشکل ساز باشد. تمام سیستم های مکانیکی فرسوده می شوند و بعد از کار می افتد ،بنابراین ترفند دستیابی به طول عمر است. دمای بالا و سرعت بالا بیشترین کاهش عمر بلبرینگ را خواهد داشت.
بنابراین تا آنجا که امکان دارد دمای بالای تیوب اشعه ایکس پرهیز بکنید و همچنین بطور مداوم با دستگاه کار شود و توقف های زیاد در حین کار باعث آسیب دیدن تیوب ایکس میشود.
-
ضربه خوردن تیوب اشعه ایکس بطور تصادفی
در حالی که علت خرابی بدلیل تصادف زیاد نیست ولی آسیب تصادفی می تواند از مهمترین خرابی های متداول تیوب اشعه ایکس به دلیل رعایت نکردن پروتکل های توصیه شده در حین جابجایی و نصب و بهره برداری تیوب سی تی اسکن ایجاد شود.
-
دما/عمر
یک قانون اساسی برای تیوب های اشعه ایکس این است که دما دشمن تجهیزات برقی و الکترونیکی و بخصوص تیوب اشعه ایکس است.
هر چه قدرت بیشتر (ولتاژ و جریان) اعمال شود، به مرور زمان عمر تیوب کوتاهتر می شود. با این حال، بدون قدرت کافی، شدت تابش X کافی برای انجام اسکن وجود ندارد.
تبخیر فیلامنت رشته‌ای که باعث رسوب‌های فلزی ناخواسته میشود در نهایت منجر به قوس عایق( آرک) میشود.
عملکرد سطح آند در دمای بالاتر نه تنها در نهایت باعث تبخیر سطح آند می شود، بلکه کیفیت تابش از نظر توزیع انرژی به دلیل ترک خوردگی ریز تغییر کرده و کاهش می یابد.
تنش های ترمومکانیکی در حین کار تیوب وجود دارد. درزگیرهای شیشه به فلز هنگام گرم شدن تحت فشار قرار می گیرند و هر چه گرمای بیشتر باشد، دما بالاتر می رود و منجر به افزایش تنش می شود.
در نهایت ذرات ریز می توانند شکسته شوند یا شیشه ترک های ریز ایجاد کند که با عبور تابش افزایش می یابد.
فرسودگی مکانیکی همیشه به دلیل تنش های حرارتی وجود دارد و هر چه تنش ها بیشتر باشد، فرسودگی سریع‌تر ایجاد میشود.
قدرت بیشتر باعث دمای بالاتر می شود که فرسودگی را تسریع می کند. کارکردن تیوب اشعه ایکس با کمترین توان قابل استفاده عمر تیوب را افزایش می دهد.
-
جریان بوست فیلامنت
هنگامی که یک تیوب اشعه ایکس اشعه ایکس تولید نمی کند (یعنی ولتاژ بالایی به کاتد و آند اعمال نمی شود) رشته فیلامنت آن در حالت به اصطلاح بیکار (یا پیش گرم) قرار می گیرد.
دراین حالت جریانی از آن عبور می کند، اما زیر نقطه انتشاراشعه ایکس است . هر زمان که تابش اشعه ایکس مورد نیاز باشد، جریان فیلامنت به یک جریان از پیش تعیین شده “تقویت” می شود که ولتاژ بالا به تیوب اشعه ایکس اعمال می شود. وقتی دیگر نیازی به اشعه ایکس نباشد، ولتاژ بالا خاموش می شود و رشته به جریان بیکار خود باز می گردد.
زمان‌های تقویت فیلامنت معمولی از نیم تا یک ثانیه متغیر است. این تکنیک مخصوصاً برای تیوب آند دوار که در آن جریان تیوب زیاد است و با استفاده از آن تنها در مواقعی که نیاز به اشعه ایکس است، در طول عمر رشته صرفه جویی می شود، اهمیت دارد. جریان بیکار رشته به گونه ای انتخاب می شود که تبخیر از فیلامنت کسری بسیار کوچک از جریان رشته است که برای انتشار زیاد لازم است، بنابراین تبخیر در حالت غیر فعال به حداقل می رسد.
-
درایو نامناسب توسط منبع تغذیه
در یک منبع اشعه ایکس، منبع تغذیه تمام توان لازم برای عملکرد آن از جمله رشته فیلامنت و روتور برای یک تیوب آند چرخان را فراهم می کند. بنابراین منبع تغذیه بخشی جدایی ناپذیر از منبع اشعه ایکس است و هر دو به طور هماهنگ عمل می کنند.
-
CT generator Target Micro-Cracking
یکی دیگر از خرابی های متداول تیوب اشعه ایکس بوچود آمدن مسیرهای کوچکی بر روی سطح آند است که اشعه ایکس تولید شده را منحرف میکند هنگامی که برق به تیوب می رسد، یک پرتو الکترونی به هدف برخورد می کند ودمای زیر این پرتو به سرعت افزایش می یابد.
برای تیوب های آند ثابت قدرت ودما نسبتاً پایین است و دمای تعادل در کسری از دقیقه به دست می آید.سطح هدف تنگستن به راحتی می تواند به دمای ذوب تنگستن (3400 درجه سانتیگراد) برسد.
تنگستن مقداری از تشعشعات ترک ها را جذب می کند و از شدت تابش کاسته می شود و انرژی اشعه ایکس سخت تر می شود (دارای پرتوهای انرژی بالاتر).
نقطه کانونی هدف در یک تیوب آند چرخان می تواند 2800 درجه سانتیگراد (بیش از 5000 فارنهایت) برسد.
-
Anode Damage نشتی Dielectric (Oil) Leak ielectric (روغن)
تیوب اشعه ایکس در یک ظرف مناسب محصور میشود تا:
1- از انتشار اشعه ایکس بغیر از یک دریچه کوچک جلوگیری شود.
2- عایق مناسب ولتاژ بالا درون این ظرف که تیوب را محصور کرده است قرار داده میشود تا اجازه خنک شدن به آن را بدهد.
به این محفظه که تیوب درون آن قرار میگیرد و با روغن پر میشود Housing میگویند.و دی الکتریک آن که معمولاً با اکسیداسیون مهار می شود، باید مقدار بالایی داشته باشد.
اگر نشت روغن ایجاد شود معمولاً به این معنی است هوا نیز به داخل محفظه نشت کرده است و اگر هوا وارد ناحیه میدان ولتاژ بالا شود باعث قوس الکتریکی( آرک) می شود.
اگر آرک ها ادامه یابد، کربن حاصل از تجزیه روغن شروع به پوشاندن سطوح شیشه ای تیوب می کند.
-
گرمای بیش از حد
گرمای بیش از حد می تواند نه تنها در تیوب اشعه ایکس بلکه در محفظه ایجاد جوش کند. بسیاری از سیستم ها دارای یک مبدل حرارتی هستند که از یک فن و گاهی اوقات یک پمپ برای گردش روغن استفاده می کند. واجب است که این مبدل ها تمیز نگه داشته شوند.
گرد و غبار مقصر اصلی و مانع جابجایی هوای طبیعی است و همرفت هوای اجباری (فن) را مهار می کند نتیجه این است که تیوب بیش از حد گرم می شود و توصیه میشود یک برنامه تعمیر وسرویس نگهداری باید تنظیم شود.
-
اتصالات کابل/زمین
اگرچه واضح به نظر می رسد، اتصالات الکتریکی خوب یک ضرورت است ، اتصال زمین به خصوص و همچنین سایر اتصالات مانند استاتور، کابل های ولتاژ و سوئیچ های قطع کننده دمای بیش از حد همه به یک اندازه مهم هستند. اتصالات بایستی پیچی و محکم باشد.
اتصالات کابل “های ولتاژ” بسیار حیاتی است زیرا اگر هوا وارد آن شود، یونیزه می شود و باعث ایجاد آرک میشود معمولاً از گریس های ولتاژ(High voltage) برای درزگیری هوا استفاده می شود.