تیوب اشعه ایکس چگونه کار میکند؟
برای فهم نحوه کارکردن تیوب اشعه ایکس ابتدا باید بدانیم ساختار تیوب اشعه ایکس چگونه است.عملکرد تیوب اشعه ایکس به این صورت است که به عنوان یک مبدل انرژی خاص عمل می کند و انرژی الکتریکی را دریافت می کند و آن را به دو شکل دیگر انرژی تابش x (1٪) و گرما (99٪) تبدیل میکند.
بنابراین گرما پارامتر نامطلوب فرآیند تولید اشعه ایکس در نظر گرفته می شود، بنابراین اشعه x با گرفتن انرژی از الکترون ها و تبدیل آن به فوتون ایجاد می شود، این تبدیل انرژی بسیار خاص در تیوب اشعه ایکس انجام می شود.
ساختار تیوب اشعه ایکس
برای فهم نحوه کارکردن تیوب اشعه ایکس اجزا آنرا معرفی میکنیم. تیوب اشعه ایکس شامل دو عنصر اصلی است .
1-رشته یا فیلامنت(به عنوان کاتد عمل می کند): الکترون ها را با گسیل ترمیونی می جوشاند
2- هدف (به عنوان آند عمل می کند): الکترون ها برای تولید اشعه ایکس به سطح آند برخورد می کنند
اجزای اضافی عبارتند از:
- محفظه شیشه ای یا پاکت شیشه ای داخل تیوب (که خلا شده است)
- محفظه بیرونی تیوب( که با روغن پر شده است)
- روغن دی الکتریک خنک کننده
- روتور
- استاتور القایی
- پنجره تیوب: معمولا از بریلیم ساخته می شود، نه شیشه
رشته / کاتد و هدف یا آند در پوشش شیشه ای قرار دارند که خلاء، پشتیبانی و عایق الکتریکی را فراهم می کند. این محفظه اغلب از شیشه ساخته می شود، اگرچه برخی از تیوب ها حاوی محفظه هایی هستند که از سرامیک یا حتی فلز تشکیل شده اند.
نمای کلی یک تیوب اشعه ایکس
برای درک اجزای یک تیوب اشعه ایکس، داشتن یک درک اساسی از نحوه کارکردن تیوب اشعه ایکس و تولید اشعه ایکس مهم است. توضیح مختصری در اینجا ارائه خواهد شد و بعداً در این فصل به این موضوع پرداخته خواهد شد.
تولید اشعه ایکس
به طور خلاصه، اشعه ایکس به روشی استاندارد تولید میشود با گرم کردن یک رشته، که الکترون‌ها را با گسیل ترمیونی آزاد میکند، الکترون‌ها را با ولتاژ بالا شتاب می‌دهد و به آنها اجازه می‌دهد با نقطه کانونی روی هدف/آند برخورد کنند. اشعه ایکس از طریق دو برهمکنش در آند تولید می شود.
1. الکتریسیته (جریان الکترون) به یک تیوب اشعه ایکس هدایت می شود. الکترون ها دارای بار الکتریکی منفی هستند.
2. دو نیمه تیوب اشعه ایکس دارای بارهای الکتریکی مخالف هستند
* آند: دارای بار مثبت
* کاتد: دارای بار منفی
3. به دلیل تفاوت های زیاد در بار الکتریکی، الکترون های دارای بار منفی به شدت به سمت آند با بار مثبت جذب می شوند. این شبیه به الکتریسیته ساکن با بار منفی در هوا است که به زمین دارای بار مثبت جذب می شود و در نتیجه صاعقه ایجاد می شود.
4. هنگامی که متخصص رادیولوژی سوئیچ اکسپوز( انتشار اشعه ایکس) روی کنسول دستگاه اشعه ایکس را فشار می دهد، بار الکتریکی ایجاد شده روی کاتد آزاد می شود. این جهش در طول فضایی که دو طرف منفی و مثبت تیوب اشعه ایکس را از هم جدا می کند.
5. جریان الکترون ها با نیروی عظیمی با آند (هدف) برخورد می کند. برخورد بزرگ انرژی جریان الکترون را به گرما (99٪) و اشعه ایکس (1٪) تبدیل می کند.
ساختار تیوب اشعه ایکس
قسمت بیرونی تیوب اشعه ایکس محفظه تیوب است. درون محفظه یک محفظه شیشه ای که بیرون از آن روغن و درون آن آند اشعه ایکس، رشته(فیلامنت)، کاتد و نقاط کانونی قرار دارند.
محفظه تیوب
این محفظه محافظ فلزی است که تیوب اشعه ایکس را در بر می گیرد. هنگامی که اشعه ایکس در داخل تیوب اشعه ایکس تولید می شود، در تمام جهات به سمت بیرون حرکت می کند (همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است). فقط آنهایی که به بیمار هدایت می شوند در ساخت تصویر اشعه ایکس مفید هستند. اشعه ایکس نمی تواند از داخل محفظه فلزی سنگین به بیرون نفوذ کند.
این امر با جذب تمام پرتوهایی که به سمت بیمار هدایت نمی شود کمک میکند و موجب میشود قرار گرفتن در معرض تابش بیش از حد و غیر مفید را برای بیمار و اپراتور کاهش می دهد. محفظه تیوب همچنین از شوک الکتریکی به اپراتور و بیمار به دلیل ولتاژ بالای موجود در محفظه جلوگیری می کند.
هنگامی که اشعه ایکس در داخل تیوب اشعه ایکس تولید می شود، در تمام جهات به سمت بیرون حرکت می کند. محفظه تیوب فلزی تمام تشعشعاتی را که به سمت بیمار هدایت نمی شود جذب می کند. محفظه تیوب همچنین از شوک الکتریکی به اپراتور و بیمار به دلیل ولتاژ بالای موجود در تیوب جلوگیری می کند.
در داخل محفظه فلزی چندین پیمانه روغن دی الکتریک وجود دارد که به دفع گرمای تولید شده در هنگام تولید اشعه ایکس کمک می کند. تولید اشعه ایکس فرآیند کارآمدی نیست. حدود 99 درصد انرژی که در فرآیند تولید اشعه ایکس ساطع می شود به صورت گرما است و تنها 1 درصد انرژی به اشعه ایکس تبدیل می شود.
شیشه ای( پاکت شیشه ای )
یک محفظه شیشه ای در داخل محفظه تیوب قرار دارد. سایر تیوب اشعه ایکس از جمله آند و کاتد را احاطه کرده است. در اوایل توسعه ماشین های اشعه ایکس، مشهود بود که ایجاد اشعه ایکس در داخل یک تیوب خلاء تولید اشعه ایکس کارآمدتر را امکان پذیر می کند.
محفظه شیشه ای از شیشه پیرکس ساخته شده است تا گرمای بسیار زیاد را تحمل کند. با بالا رفتن سن یا آسیب شیشه، خلاء خود را از دست می دهد و گازدار می شود (هوا وارد تیوب خلاء می شود). تولید اشعه ایکس به شدت کاهش می یابد و تیوب از کار می افتد.
در شکل زیر یک تیوب اشعه ایکس نشان داده شده است که محفظه فلزی محافظ آن برداشته شده است. در اینجا محفظه شیشه ای آند (سمت چپ) و کاتد (سمت راست) را احاطه کرده است.
محفظه شیشه ای دارای یک پنجره 5 سانتی متری است که پرتو پرتو ایکس مفید باید از آن عبور کند. تنها راهی که اشعه ایکس می تواند از محفظه تیوب خارج شود، از طریق این پنجره است و جنس این پنجره معمولا از بریلیم ساخته می شود و از شیشه درست نمیشود.
اشعه ایکس که در هر جهت دیگری حرکت می کند توسط محفظه تیوب جذب می شود و مانع خروج تشعشات بسمت بیمار میگردد.
منبع نوشته:https://www.glaciermedicaled.com
برای مطالعه ادامه نوشته به بخش دوم لطفا مراجعه کنید.