Proračun toplinskog režima anode rendgenske cijevi. X-zraka tehnologija

Koje su značajke izbora rendgen

Kvalitetna i pravovremena dijagnoza ključ je uspješnog i učinkovitog liječenja. Zato u moderni svijet Niti jedna medicinska i dijagnostička ustanova ne može bez rendgenskog aparata.

Voditelji medicinskih centara često se suočavaju s pitanjem izbora ovu opremu, ali kako odrediti koji je rendgenski uređaj iz velike ponude na tržištu prikladan za kliniku? Koji su parametri za odabir i kupnju rendgenskog aparata? Kako ne preplatiti za nepotrebne značajke i ne propustiti glavnu stvar?

Danas sve zastarjelije "filmske" uređaje zamjenjuju digitalni rendgenski uređaji koji povećavaju propusnost ordinacije i minimaliziraju dozu zračenja. Isplati li se odlučiti u njihovu korist ili raditi "na starinski način"?

U ovom članku ćemo vam reći što su rendgenski sustavi i po čemu se međusobno razlikuju, o njihovim prednostima i značajkama koje je važno znati onima koji se odluče na kupnju rendgenskog aparata.

Vrste radiografskih uređaja

Prema uvjetima rada, rendgenski aparat može biti odjel, mobilni i stacionarni.

Predstavljeni su i specijalizirani tipovi rendgenskih uređaja:

P koriste se u operacijskim dvoranama za kirurške intervencije - "GOOSE", "C-arc"

aparati za angiografiju - "C-luk"

mamografski - "mamografi"

stacionarni za dva i tri radna mjesta

angiografski "C-luk" "angio kompleksi"

kompjutorizirana tomografija s različitim brojem rezova

dentalne rendgenske snimke za stomatološke odjele

Postoje i prijenosni uređaji male veličine koji se koriste za jednostavne rendgenske studije u vozilu hitne pomoći ili kod pacijenta kod kuće. Područje primjene prijenosni uređaji je izuzetno ograničena, zbog svoje vrlo male snage, pa ne mogu zamijeniti ni mobilni, a još manje stacionarni rendgen.

Mobilne rendgenske jedinice uglavnom se koriste na odjelima, zbog čega se često nazivaju "odjelni rendgenski uređaj". Snaga mobilnih rendgenskih aparata u prosjeku se kreće od 2,5 kW do 32 kW. Snaga klasičnih stacionarnih uređaja kreće se od 40 kW.

Neki medicinski centri, koji imaju značajna ograničenja u postavljanju stacionarnog rendgenskog aparata, za rendgenske preglede na radiološkom odjelu koriste mobilni (odjelni) rendgen snage 32 kW.

Rendgenski aparat tipa U-arm je rendgenski aparat s emiterom i detektorom smještenim na jednom rotirajućem nosaču. Za snimke u "ležećem" položaju koristi se rendgenski prozirna kolica. Ova vrsta stacionarnih rendgenskih uređaja najčešće se koristi u sobama s malom površinom.

Rendgenski sustavi koji se temelje na daljinski upravljanom tronožnom stolu najskuplja su vrsta stacionarnih radiografskih uređaja. Ovo su jedinice 3 u 1 za rendgenski dijagnostički odjel svake moderne medicinske ustanove. Omogućuju vam provođenje svih mogućih radiografskih i fluoroskopskih studija. Najčešći tip stacionarnih rendgenskih sustava u medicinskim centrima su klasični rendgenski aparati za dva radna mjesta. Glavne komponente takvih sustava su rendgenska cijev (stropna ili podna montaža), stol za snimanje za ležeći položaj, stalak za snimanje za stojeći položaj i generator.

Pri kupnji rendgenskog aparata važno je odrediti profil istraživanja i mjesto postavljanja opreme. Nakon odabira vrste rendgenskog aparata, možete nastaviti s procjenom njegovih tehničkih parametara.

Važno tehnički podaci rendgenski aparati

Snaga generatora

Prilikom odabira uređaja također biste trebali uzeti u obzir glavne tehničke karakteristike. Što je veća snaga uređaja za hranjenje, to je kraće vrijeme ekspozicije, manja je izloženost zračenju, au nekim je studijama kvaliteta slike veća. To je osobito važno kod pregleda pretilih pacijenata.

Za stacionarne rendgenske aparate raspon snage generatora je u prosjeku od 40kW do 80kW. Najviše korištene konfiguracije su one s napajanjem od 50 kW, što je dovoljno za veliku većinu studija. Ali važno je uzeti u obzir da snaga generatora mora biti u skladu s radnom snagom trikova. rendgenska cijev, koji određuju radnu snagu sustava "generator - rendgenska cijev".

Vrsta generatora

Pri odabiru rendgenskog uređaja također je važno uzeti u obzir vrstu generatora: visokofrekventni izvori napajanja karakteriziraju mala valovitost anodnog napona, što povećava životni vijek rendgenske cijevi i smanjuje doza zračenja za pacijenta.

Tehnička rješenja primijenjena u dizajnu najboljih suvremenih generatora daju rendgenske slike visokog kontrasta i prostorne razlučivosti, kao i maksimalnu sigurnost istraživanja minimiziranjem “mekog” rendgenskog zračenja koje ne sudjeluje u formiranju slike.

Parametri rendgenske cijevi

Glavne karakteristike same rendgenske cijevi koje su važne za rendgensku dijagnostiku suefektivne veličine fokusa .

Vrijednost teoretski ostvarive prostorne razlučivosti opada kako se povećava veličina fokusa. S veličinom fokusa od 2 mm, prema različitim procjenama, mogu se prepoznati do 3 para linija / mm, čak i ako detektor ima najbolji nastup(X-zraka, na primjer, omogućuje vam razlikovanje između 10-15 parova linija/mm). Sve cijevi imaju dva radna žarišta. Što je manja veličina fokusa rendgenske cijevi, to će rezultirajuće slike biti jasnije, ali smanjenje veličine fokusa također smanjuje radnu snagu.

Istodobno je važno da snaga generatora rendgenskog aparata odgovara radnoj snazi žarišta isporučene cijevi.

Druga karakteristika rendgenskih cijevi jevrijednost toplinskog kapaciteta anode , što utječe na intenzitet resursa sustava. Što je ovaj pokazatelj veći, to je veći broj studija prije nego što se cijev pregrije i to će duže trajati.

Prilikom odabira stacionarnog rendgenskog aparata treba obratiti pozornost na karakteristike stola za snimanje.

U proizvodnji slikovnih stolova s visokim najvećim dopuštenim opterećenjem koriste se najskuplje i najpouzdanije komponente. dobar pokazatelj smatra se da je maksimalno dopušteno opterećenje stola 200 kg, no neki proizvođači proizvode opcijske modele stolova s dopuštenim opterećenjem do 290 kg ili čak i više.

Rendgenski uređaj također može biti opremljen stolom za snimanje s opcijom "dizala" koja vam omogućuje pomicanje površine stola u vertikalnoj ravnini - u prosjeku u rasponu od 500-850 mm od razine poda.

Mogućnosti montaže cijevi

Stacionarni rendgenski uređaji za 2 radna mjesta imaju dvije mogućnosti montaže cijevi - na podni tronožac i strop.

Najrasprostranjenija u privatnim medicinskim centrima je mogućnost postavljanja cijevi na podni stalak. Lakše je instalirati, nema ozbiljnih ograničenja na minimalnu visinu stropova i područje rendgenske sobe.

Stropni nosač cijevi je skuplja opcija, uključujući instalaciju, ali i pouzdanija i praktičnija za korištenje. Ako prostor dopušta, strop i proračun dodijeljen za rendgenski uređaj, a zatim s velikim planiranim protokom pacijenata, bolje je zaustaviti se na opciji stropne montaže cijevi.

Ako se s velikim protokom pacijenata planira kupiti rendgenski uređaj s nosačem za podnu cijev, obratite pozornost na opcije s ojačanim podnim postoljem.

Prednosti digitalnih rendgenskih aparata

NA posljednjih godina Dijagnostika se sve više provodi digitalnom rendgenskom opremom nove generacije. Pruža trenutne slike, eliminira proces razvijanja, omogućuje pohranjivanje slika i provođenje dijagnostike pomoću računalne tehnologije.

Digitalni rendgen karakterizira to što se slike anatomskih struktura dobivene rendgenskim zračenjem digitalno obrađuju.

Glavne prednosti ove moderne dijagnostičke metode su:

najviša kvaliteta primljenih slika: mogućnost njihove digitalne obrade omogućuje otkrivanje važnih detalja;

brzina i praktičnost rada: odmah nakon postupka, slika je dostupna za analizu;

praktičnost pohrane i ušteda prostora zahvaljujući izradi mobilnih i lako dostupnih rendgenskih arhiva,

niži troškovi istraživanja zbog nepostojanja filma i reagensa, i ekološka sigurnost uklanjanjem razvojnog koraka.

Za pacijente je također važno da suvremeni digitalni rendgenski aparat minimalizira izloženost zračenju tijekom postupka pregleda.

Rendgenski aparati opremljeni digitalnim sustavom skuplji su od analognih, ali ne zahtijevaju procesor sa potrošni materijal a za nju posebnu zamračenu sobu.

Prijelaz na digitalnu tehnologiju može značajno povećati propusnost rendgenske sobe, smanjiti dozno opterećenje pacijenta, a također i smanjiti vrijeme čekanja nalaz za pacijenta. Postaje moguće uređivanje i obrada dobivenih slika, tako da je stručnjacima lakše odrediti dijagnozu i specifičnosti bolesti.

Poluvodički sustav detektora ravnog panela je najviše Moderna tehnologija, koji ima veću rezoluciju.

CR sustavi primjenjuju princip osjetljivosti fosfora. Izvana, ovo je konvencionalni rendgenski uređaj, u kojem se umjesto filmske kasete koristi CR-kazeta temeljena na memorijskom fosforu. Nakon snimanja, kasetu je potrebno izvaditi iz uređaja i staviti u poseban čitač - digitalizator. Na kraju procesa očitavanja, digitalizator šalje primljenu digitalnu sliku na radnu stanicu laboranta, dok će kaseta biti očišćena i spremna za sljedeće istraživanje.

DR sustavi koriste poluvodičke ravne detektore. Digitalni rendgenski uređaj s dvije stanice može biti opremljen ili jednim bežičnim detektorom ravnog panela, koji se mora premjestiti sa stola na stalak za slike, ili s dva - i za stol i za stalak za slike.

U ovom slučaju treba uzeti u obzir da flat panel detektor nikako ne bi trebao biti ispušten, a njegova cijena čini većinu cijelog DR sustava, za razliku od CR-a, gdje je cijena jedne kazete zanemariva.

Nakon snimke, gotovo trenutno, detektor ravnog panela šalje digitalnu sliku na radnu stanicu laboranta. Ne postoji karika u lancu u obliku digitalizatora (digitalizatora), što značajno smanjuje vrijeme za dobivanje digitalne slike, kao i pouzdanost cijelog sustava.

Sustavi ravnih detektora (DR) su skuplji od sustava digitalizatora s kazetama (CR), ali su opravdani velikim protokom pacijenata, jer značajno povećavaju propusnost rendgenske sobe, pouzdaniji su, a također pružaju najbolja kvaliteta slike.

Uz radnu stanicu laboranta, koja je obično uključena u isporuku CR ili DR sustava, za opremanje radiološkog odjela digitalnim rendgenskim uređajem trebat će vam radna stanica liječnika, opremljena medicinskim monitorom visoke rezolucije i poseban pisač za ispis rendgenskih slika.

Prilikom odabira i kupnje rendgenskog uređaja, preporučljivo je uzeti u obzir prisutnost mreže servisnih centara ovlaštenih od strane proizvođača u Rusiji sa skladištem osnovnih rezervnih dijelova koji pružaju i jamstvenu i post-jamstvenu uslugu.

Pravilan odabir opreme od velike je važnosti za potpuno funkcioniranje rendgenskog odjela u privatnoj klinici.

Upotreba: u rendgenskoj tehnici. Bit izuma: anoda sadrži bazu od legure molibdena, koja uključuje najmanje jedan od elemenata odabranih iz skupine koja uključuje niobij, tantal i renij, i cilj od legure volframa, baza i cilj su izrađeni u obliku povezana monokristalna struktura. 1 z.p. letjeti.

Izum se odnosi na izvore rendgenskih zraka i može se koristiti za stvaranje emitera rendgenskih zraka povećana razina snaga i radna sredstva za medicinske i tehničke svrhe. Rotirajuće anode rendgenskih cijevi poznate su, na primjer, za CT skenere, izrađene u obliku metalnog diska izrađenog od vatrostalne legure, na primjer, na bazi molibdena sa slojem legure volframa i renija nanesenog na njega. Međutim, anode ovog tipa imaju nedovoljan vijek trajanja i nisku pouzdanost zbog procesa rekristalizacije u radno područje pri velikim toplinskim opterećenjima. najbliži tehničko rješenje deklariranoj tehničkoj suštini je anoda koja sadrži bazu od legure molibdena, koja uključuje najmanje jedan od elemenata odabranih iz skupine koja uključuje niobij, tantal i renij, te cilj od volframa ili njegove legure. Nedostatak ove anode je strukturna nestabilnost disperzivno očvrsnutih molibdenskih legura. U takvim materijalima, povišene temperature rekristalizacijski procesi mogu teći intenzivno. Njihova toplinska čvrstoća pod cikličkim izlaganjem također ima temperaturna ograničenja pri korištenim brzinama rotacije anode. U tom slučaju ciklička unutarnja naprezanja uzrokuju pucanje površine prstenaste radne staze na meti anode, što dovodi do smanjenja intenziteta zračenja i vijeka trajanja cijevi. Stoga, pri korištenju polikristalnih materijala, posebno legura na bazi molibdena, najveća dopuštena snaga odašiljača rendgenskih zraka i njegov vijek trajanja određuju se pod uvjetom da prosječna masena temperatura anode ne prelazi 1200-1300 ° C. Cilj izuma je povećati otpornost anode na toplinska opterećenja. Cilj se postiže činjenicom da su anodni disk i ciljni sloj izrađeni u obliku jednog kristala. Osim toga, upotreba monokristalne legure na bazi molibdena, pretežno dopirane niobijem i/ili tantalom u količini od 1-9% po težini, koja također može sadržavati 0,5-9% po masi renija, osigurava povećanje u razini toplinske otpornosti anode u temperaturnom području od 1400 -1700 ° C i zadovoljavajuće obradivosti na sobne temperature. Legure ovog sastava pripadaju legurama s kaljenjem u čvrstoj otopini i karakterizirane su visokom strukturnom stabilnošću u cijelom temperaturnom području postojanja. Stoga, kada je anodni disk izrađen od monokristalne legure, potpuno su isključeni svi procesi povezani s temperaturnom kinetikom razvoja strukture, koji su karakteristični za polikristalne legure. Ove razlike omogućuju podizanje dopuštene razine prosječne masene temperature diska na 1400-1600 ° C. Osim toga, izvedba diska kao monokristala tako da se njegova površina na strani ciljanog sloja podudara s tijesno pakiranim kristalografskim licem (110) omogućuje daljnje povećanje pouzdanosti anode i dopuštene snage na račun orijentacije kristala. Legiranje molibdena u gornjim količinama s niobijem, tantalom i renijem osigurava optimalna toplinska i strukturna svojstva. Pri količinama manjim od donje razine otpornost na toplinu se znatno smanjuje, a pri količinama većim od gornje razine smanjuje se toplinska vodljivost. Sve to zajedno omogućuje povećanje pouzdanosti anode i povećanje snage rendgenske cijevi, kao i produljenje životnog vijeka anode. PRIMJER Metalna anoda izrađena je u obliku diska od monokristala legure molibdena. Promjer diska oko 100 mm, debljina oko 5 mm. Površina diska na ciljanoj strani ima konus od 12 o. Ploča diska dobivena je metodom zonskog taljenja. Ciljni sloj izrađen je visokotemperaturnim (1600 o C) vakuumskim taloženjem u obliku monokristala volframa. Provedena su preliminarna toplinska ispitivanja proizvedenih anoda u usporedbi s anodama poznate izvedbe i istog toplinskog kapaciteta (anode za rendgenske cijevi 2-30BD11-150). Utvrđeno je da predložene anode premašuju poznate anode za 30-40% u smislu disipacije snage, što osigurava povećanje pouzdanosti anode, kao i snage rendgenske cijevi koja sadrži anodu od traženi dizajn.

Zahtjev

1. ROTIRAJUĆA ANODNA CIJEV ZA RTG ZRAKE koja sadrži bazu od legure molibdena, koja uključuje najmanje jedan od elemenata odabranih iz skupine koja uključuje niobij, tantal i renij, i metu izrađenu od volframa ili njegove legure, naznačena time što je za U svrhu povećanja otpornosti anode na toplinska opterećenja, baza i meta su izrađene u obliku povezane monokristalne strukture. 2. Anoda prema zahtjevu 1, naznačena time, da se površina spojene monokristalne strukture poklapa s ravninom kristalografskog oblika (110).

X-zrake nastaju pretvaranjem energije elektrona u fotone, što se odvija u rendgenskoj cijevi. Količina (ekspozicija) i kvaliteta (spektar) zračenja mogu se podešavati promjenom struje, napona i vremena rada uređaja.

Princip rada

X-zrake (fotografija je dana u članku) su pretvarači energije. Uzimaju ga iz mreže i pretvaraju u druge oblike - prodorno zračenje i toplinu, pri čemu je potonje neželjeni nusprodukt. cijev je takva da maksimalno povećava proizvodnju fotona i rasipa toplinu što je brže moguće.

Cijev je relativno jednostavan uređaj koji obično sadrži dva temeljna elementa - katodu i anodu. Kada struja teče od katode prema anodi, elektroni gube energiju, što rezultira stvaranjem X-zraka.

Anoda

Anoda je komponenta u kojoj se emitiraju fotoni visoke energije. Ovo je relativno masivan metalni element koji se spaja na pozitivni pol. strujni krug. Obavlja dvije glavne funkcije:

pretvara energiju elektrona u x-zrake
rasipa toplinu.

Materijal anode je odabran da poboljša ove funkcije.

U idealnom slučaju, većina elektrona trebala bi tvoriti fotone visoke energije, a ne toplinu. Udio njihove ukupne energije koji se pretvara u X-zrake (učinkovitost) ovisi o dva čimbenika:

atomski broj (Z) materijala anode,
energija elektrona.

Većina rendgenskih cijevi kao materijal anode koristi volfram koji ima atomski broj 74. Osim što ima veliki Z, ovaj metal ima još neke karakteristike koje ga čine pogodnim za ovu svrhu. Volfram je jedinstven po svojoj sposobnosti da zadrži čvrstoću pri zagrijavanju, ima visoko talište i nisku stopu isparavanja.

Dugi niz godina anoda se izrađivala od čistog volframa. Posljednjih godina počela se koristiti legura ovog metala s renijem, ali samo površinski. Sama anoda ispod volfram-renijeve prevlake izrađena je od lagani materijal dobro skladištenje topline. Dvije takve tvari su molibden i grafit.

X-zrake koje se koriste za mamografiju izrađene su od anode obložene molibdenom. Ovaj materijal ima srednji atomski broj (Z=42) koji stvara karakteristične fotone s energijama prikladnim za fotografiranje grudi. Neki mamografi imaju i drugu anodu od rodija (Z=45). To vam omogućuje povećanje energije i postizanje veće penetracije za napete grudi.

Legura poboljšava dugotrajnu izlaznost zračenja - tijekom vremena, učinkovitost uređaja s anodama od čistog volframa opada zbog toplinskog oštećenja površine.

Većina anoda ima oblik kosih diskova i pričvršćena je na osovinu električnog motora koja ih rotira relativno velikim brzinama dok se emitiraju X-zrake. Svrha rotacije je odvođenje topline.

žarišna točka

Nije cijela anoda uključena u stvaranje X-zraka. Javlja se na mala površina njegova površina – žarište. Dimenzije potonjeg određene su dimenzijama elektronskog snopa koji dolazi s katode. U većini uređaja ima pravokutni oblik i varira između 0,1-2 mm.

X-zrake su dizajnirane s određenom veličinom žarišne točke. Što je manji, slika je manje mutna i oštrija, a što je veći, toplina se bolje uklanja.

Veličina žarišne točke jedan je od čimbenika koje treba uzeti u obzir pri odabiru rendgenskih cijevi. Proizvođači proizvode uređaje s malim žarišnim točkama kada je potrebno postići visoku rezoluciju i dovoljno nisko zračenje. Na primjer, to je potrebno kod pregleda malih i tankih dijelova tijela, kao kod mamografije.

X-zrake se općenito proizvode s dvije veličine žarišne točke, velikom i malom, koje može odabrati operater u skladu s postupkom snimanja.

Katoda

Glavna funkcija katode je generirati elektrone i skupljati ih u snop usmjeren prema anodi. U pravilu se sastoji od male žičane spirale (navoja) uronjene u zdjelasto udubljenje.

Elektroni koji prolaze kroz krug obično ne mogu napustiti vodič i otići u slobodni prostor. Međutim, oni to mogu ako dobiju dovoljno energije. U procesu poznatom kao toplinska emisija, toplina se koristi za izbacivanje elektrona s katode. To postaje moguće kada tlak u evakuiranoj rendgenskoj cijevi dosegne 10 -6 -10 -7 mm Hg. Umjetnost. Žarna nit se zagrijava na isti način kao i nit žarulje sa žarnom niti kada kroz nju prolazi struja. Rad rendgenske cijevi prati zagrijavanje katode do temperature sjaja uz istiskivanje dijela elektrona iz nje toplinskom energijom.

Balon

Anoda i katoda nalaze se u zatvorenom spremniku. Balon i njegov sadržaj često se nazivaju umetkom, koji ima ograničen vijek trajanja i može se zamijeniti. Rendgenske cijevi uglavnom imaju staklene žarulje, iako se za neke primjene koriste metalne i keramičke žarulje.

Glavna funkcija balona je pružiti potporu te izolirati i održavati vakuum. Tlak u evakuiranoj rendgenskoj cijevi pri 15°C iznosi 1,2·10 -3 Pa. Prisutnost plinova u balonu omogućila bi slobodno strujanje struje kroz uređaj, a ne samo u obliku elektronskog snopa.

Okvir

Dizajn rendgenske cijevi je takav da, osim što obuhvaća i podupire ostale komponente, njeno kućište služi kao štit i apsorbira zračenje, osim korisne zrake koja prolazi kroz prozor. Njegova relativno velika vanjska površina raspršuje velik dio topline koja se stvara unutar uređaja. Prostor između kućišta i umetka ispunjen je uljem, čime se osigurava izolacija i hlađenje.

Lanac

Električni krug povezuje cijev s izvorom energije koji se naziva generator. Izvor dobiva napajanje iz mreže i pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu. Generator vam također omogućuje podešavanje nekih parametara kruga:

KV - napon ili električni potencijal;
MA je struja koja teče kroz cijev;
S - trajanje ili vrijeme ekspozicije, u dijelovima sekunde.

Krug osigurava kretanje elektrona. Oni se pune energijom, prolazeći kroz generator, i daju je anodi. Dok se kreću, događaju se dvije transformacije:

potencijalna električna energija se pretvara u kinetičku;
kinetički se pak pretvara u x-zrake i toplinu.

Potencijal

Kada elektroni uđu u žarulju, oni imaju potencijalnu električnu energiju čija je količina određena naponom KV između anode i katode. Rendgenska cijev radi pod naponom, za stvaranje 1 KV od kojeg svaka čestica mora imati 1 keV. Podešavanjem KV, operater daje svakom elektronu određenu količinu energije.

Kinetika

Niski tlak u evakuiranoj rendgenskoj cijevi (na 15°C iznosi 10 -6 -10 -7 mm Hg) omogućuje česticama da pod djelovanjem termoelektrične emisije i električne sile izlete s katode na anodu. Ta ih sila ubrzava, što dovodi do povećanja brzine i kinetičke energije te smanjenja potencijala. Kada čestica udari u anodu, njen potencijal se gubi i sva njena energija se pretvara u kinetičku energiju. Elektron od 100 keV postiže brzinu veću od polovice Pri udaru o površinu čestice se vrlo brzo usporavaju i gube svoju kinetičku energiju. Pretvara se u x-zrake ili toplinu.

Elektroni dolaze u dodir s pojedinačnim atomima materijala anode. Zračenje se stvara kada oni djeluju u interakciji s orbitalama (fotoni X-zraka) i s jezgrom (kočno zračenje).

Energija veze

Svaki elektron unutar atoma ima određenu energiju vezanja, koja ovisi o veličini potonjeg i razini na kojoj se nalazi čestica. Energija vezanja igra važnu ulogu u stvaranju karakterističnih X-zraka i neophodna je za uklanjanje elektrona iz atoma.

Kočno zračenje

Bremsstrahlung proizvodi najveći broj fotoni. Elektroni koji prodiru kroz materijal anode i prolaze blizu jezgre skreću se i usporavaju privlačna sila atoma. Njihova energija, izgubljena tijekom ovog susreta, pojavljuje se u obliku fotona X-zraka.

Spektar

Samo nekoliko fotona ima energiju blisku elektronima. Većina ih je niža. Pretpostavimo da postoji prostor ili polje koje okružuje jezgru u kojem elektroni doživljavaju silu "kočenja". Ovo polje se može podijeliti na zone. To polju jezgre daje izgled mete s atomom u središtu. Elektron koji pogodi bilo koju točku mete doživljava usporavanje i stvara foton X-zraka. Čestice koje udare najbliže središtu su najviše pogođene i stoga gube najviše energije, proizvodeći fotone najveće energije. Elektroni koji ulaze u vanjske zone doživljavaju više i generiraju kvantove niže energije. Iako su zone iste širine, što one imaju različito područje ovisno o udaljenosti do jezgre. Budući da broj čestica koje padaju na određenu zonu ovisi o njezinoj ukupnoj površini, očito je da vanjske zone hvataju više elektrona i stvaraju više fotona. Ovaj model se može koristiti za predviđanje energetskog spektra X-zraka.

E max fotoni glavnog spektra kočnog zračenja odgovaraju E max elektronima. Ispod te točke, kako se energija fotona smanjuje, njihov broj raste.

Značajan broj fotona niske energije apsorbira se ili filtrira dok pokušavaju proći kroz površinu anode, prozor cijevi ili filter. Filtracija u pravilu ovisi o sastavu i debljini materijala kroz koji snop prolazi, što određuje konačni oblik krivulje niskoenergetskog spektra.

Utjecaj KV

Visokoenergetski dio spektra određen je naponom u rendgenskim cijevima kV (kilovolt). To je zato što određuje energiju elektrona koji dolaze do anode, a fotoni ne mogu imati veći potencijal od ovoga. S kojim naponom radi rendgenska cijev? Maksimalna energija fotona odgovara maksimalnom primijenjenom potencijalu. Ovaj se napon može promijeniti tijekom izlaganja zbog izmjenične mrežne struje. U ovom slučaju, E max fotona je određen vršnim naponom perioda oscilacije KV p .

Osim kvantnog potencijala, KV p određuje količinu zračenja koju stvara određeni broj elektrona koji udare u anodu. Budući da se ukupna učinkovitost kočnog zračenja povećava zbog povećanja energije bombardirajućih elektrona, koja je određena KV p , slijedi da KV p utječe na učinkovitost uređaja.

Promjena KV p obično mijenja spektar. ukupna površina ispod energetske krivulje nalazi se broj fotona. Bez filtera spektar je trokut, a količina zračenja proporcionalna kvadratu KV. U prisutnosti filtra, povećanje KV također povećava prodiranje fotona, što smanjuje postotak filtriranog zračenja. To dovodi do povećanja izlaznog zračenja.

Karakteristično zračenje

Vrsta interakcije koja proizvodi karakteristično zračenje uključuje sudar elektrona velike brzine s elektronima u orbiti. Interakcija se može dogoditi samo kada nadolazeća čestica ima Ek veći od energije vezivanja u atomu. Kada se ovaj uvjet ispuni i dođe do sudara, elektron se izbacuje. U tom slučaju ostaje prazno mjesto koje popunjava čestica više energetske razine. Dok se elektron kreće, on odaje energiju, koja se emitira u obliku kvanta X-zraka. To se naziva karakteristično zračenje, budući da je E fotona karakteristika kemijski element od kojeg je anoda izrađena. Na primjer, kada se izbaci elektron s K-razine volframa s E vezom =69,5 keV, upražnjeno mjesto popunjava elektron s L-razine s E vezom=10,2 keV. Karakteristični rendgenski foton ima energiju jednaku razlici između ove dvije razine, odnosno 59,3 keV.

Zapravo, dati materijal anode rezultira nizom karakterističnih energija X-zraka. To je zato što se elektroni na različitim energetskim razinama (K, L, itd.) mogu izbaciti bombardiranjem čestica, a prazna mjesta mogu se popuniti s različitih energetskih razina. Iako popunjavanje slobodnih mjesta na razini L stvara fotone, njihove su energije preniske da bi se koristile u dijagnostičkom oslikavanju. Svaka karakteristična energija dobiva oznaku koja označava orbitalu u kojoj je nastala praznina, s indeksom koji označava izvor popunjavanja elektronima. Indeks alfa (α) označava popunjavanje elektrona s L-razine, a beta (β) označava popunjavanje s M ili N razine.

Spektar volframa. Karakteristično zračenje ovog metala proizvodi koje se sastoji od nekoliko diskretnih energija, dok kočno zračenje stvara kontinuiranu distribuciju. Broj fotona stvorenih svakom karakterističnom energijom razlikuje se po tome što vjerojatnost popunjavanja praznog mjesta K-razine ovisi o orbitali.
Spektar molibdena. Anode od ovog metala koje se koriste za mamografiju proizvode dvije prilično intenzivne karakteristične energije X-zraka: K-alfa na 17,9 keV i K-beta na 19,5 keV. Optimalni spektar rendgenskih cijevi, koji omogućuje postizanje najbolje ravnoteže između kontrasta i za grudi srednje veličine, postiže se pri E f =20 keV. Međutim, kočno zračenje se proizvodi pri visokim energijama. Oprema za mamografiju koristi filtar od molibdena za uklanjanje neželjenog dijela spektra. Filter radi na principu "K-edge". Apsorbira zračenje koje premašuje energiju vezanja elektrona na K-razini atoma molibdena.
spektar rodija. Rodij ima atomski broj 45, dok molibden ima atomski broj 42. Stoga će karakteristična emisija X-zraka rodijeve anode imati malo veću energiju od one molibdena i prodornija je. Ovo se koristi za snimanje gustih grudi.

Dvostruke površinske anode od molibdena i rodija omogućuju operateru odabir distribucije optimizirane za mliječne žlijezde različite veličine i gustoća.

Učinak KV na spektar

Vrijednost KV uvelike utječe na karakteristično zračenje, budući da ono neće biti proizvedeno ako je KV manji od energije elektrona K-razine. Kada KV prijeđe ovaj prag, količina zračenja općenito je proporcionalna razlici između KV cijevi i KV praga.

Energetski spektar fotona rendgenske zrake koja napušta instrument određen je s nekoliko čimbenika. U pravilu se sastoji od kvanta kočnog zračenja i karakteristične interakcije.

Relativni sastav spektra ovisi o materijalu anode, KV i filteru. U cijevi s volframovom anodom ne stvara se karakteristično zračenje na KV< 69,5 кэВ. При более высоких значениях КВ, используемых в диагностических исследованиях, характеристическое излучение увеличивает суммарную радиацию до 25%. В молибденовых устройствах оно может составить большую часть общего объема генерации.

učinkovitost

Samo mali dio energije koju predaju elektroni pretvara se u zračenje. Glavni dio se apsorbira i pretvara u toplinu. Učinkovitost zračenja definira se kao udio ukupne izračene energije od ukupne električne energije dovedene na anodu. Čimbenici koji određuju učinkovitost rendgenske cijevi su primijenjeni napon KV i atomski broj Z. Primjer odnosa je sljedeći:

Učinkovitost = KV x Z x 10 -6.

Odnos između učinkovitosti i KV ima poseban utjecaj na praktičnu upotrebu rendgenske opreme. Zbog stvaranja topline, cijevi imaju određeno ograničenje u količini električna energija koje mogu raspršiti. To nameće ograničenje snage uređaja. Međutim, kako KV raste, količina proizvedenog zračenja po jedinici topline značajno raste.

Ovisnost generiranja X-zraka o sastavu anode samo je od akademskog interesa, budući da većina uređaja koristi volfram. Izuzetak su molibden i rodij koji se koriste u mamografiji. Učinkovitost ovih uređaja je puno niža od volframa zbog nižeg atomskog broja.

Učinkovitost

Učinkovitost rendgenske cijevi definirana je kao količina zračenja, u milirendgenima, isporučena do točke u središtu korisnog snopa na udaljenosti od 1 m od žarišne točke za svakih 1 mAs elektrona koji prolaze kroz instrument. . Njegova vrijednost izražava sposobnost uređaja da pretvori energiju nabijenih čestica u x-zrake. Omogućuje određivanje izloženosti pacijenta i slike. Poput učinkovitosti, učinkovitost uređaja ovisi o brojnim čimbenicima, uključujući KV, valni oblik napona, oštećenje materijala anode i površine, filtar i vrijeme upotrebe.

KV kontrola

KV napon učinkovito kontrolira izlaz rendgenske cijevi. Općenito se pretpostavlja da je izlaz proporcionalan kvadratu KV. Udvostručenje KV povećava izloženost za faktor 4.

Valni oblik

Valni oblik opisuje način na koji se KV mijenja tijekom vremena tijekom stvaranja zračenja zbog cikličke prirode napajanja. Koristi se nekoliko različitih valnih oblika. Opće načelo je kako slijedi: što se oblik KV manje mijenja, to se rendgenske zrake proizvode učinkovitije. Moderna oprema koristi generatore s relativno konstantnim KV.

X-zrake: proizvođači

Oxford Instruments proizvodi različite uređaje, uključujući staklene uređaje do 250 W, potencijal 4-80 kV, žarišnu točku do 10 mikrona i širok raspon anodnih materijala, uključujući Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo , Pd, Rh, Ti, W.

Varian nudi preko 400 različitih vrsta medicinskih i industrijskih rendgenskih cijevi. Ostali poznati proizvođači su Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong itd.

U Rusiji se proizvode rendgenske cijevi "Svetlana-Rentgen". Osim tradicionalnih uređaja s rotirajućom i stacionarnom anodom, tvrtka proizvodi uređaje s hladnom katodom kontroliranom svjetlosnim tokom. Prednosti uređaja su sljedeće:

rad u kontinuiranom i pulsnom načinu rada;
bezinercijalnost;
regulacija intenziteta LED strujom;
čistoća spektra;
mogućnost dobivanja X-zračenja različitih intenziteta.

GOST R 55771-2013

NACIONALNI STANDARD RUSKE FEDERACIJE

MEDICINSKI ELEKTRIČNI PROIZVODI

Tomografi su rendgensko računalo. Tehnički uvjeti za javnu nabavu

medicinska električna oprema. Rentgenska oprema za angiografiju. Tehnički uvjeti za državne nabave

OKS 11.040.50

Datum uvođenja 2015-01-01

Predgovor

1 RAZVIJALA Savezna državna proračunska ustanova "Sveruski institut za istraživanje i ispitivanje medicinske opreme" Savezna služba za nadzor u području zdravstvene zaštite i socijalnog razvoja (FGBU "VNIIIIMT" Roszdravnadzora)

2 PREDSTAVLJA Tehnički odbor za standardizaciju TK 411 "Aparati i oprema za radijacijsku dijagnostiku, terapiju i dozimetriju"

3 ODOBREN I STUPAN NA SNAGU Nalogom Savezne agencije za tehničku regulaciju i mjeriteljstvo od 8. studenog 2013. N 1549-st

4 PRVI PUT PREDSTAVLJENO

Pravila za primjenu ove norme navedena su u GOST R 1.0-2012 (odjeljak 8). Podaci o izmjenama ove norme objavljuju se u godišnjem (od 1. siječnja tekuće godine) indeksu informacija "Nacionalne norme", a službeni tekst izmjena i dopuna - u mjesečnom indeksu informacija "Nacionalne norme". U slučaju revizije (zamjene) ili ukidanja ove norme, odgovarajuća obavijest bit će objavljena u sljedećem broju informativnog indeksa "Nacionalne norme". Relevantne informacije, obavijesti i tekstovi također se postavljaju u informacijski sustav uobičajena uporaba- na službenoj web stranici Savezne agencije za tehničku regulaciju i mjeriteljstvo na internetu (gost.ru)

Uvod

Ovom normom utvrđeni su osnovni zahtjevi koje treba sadržavati projektni zadatak za javnu nabavu rendgenskih računalnih tomografa namijenjenih dobivanju slojevitih slika i 3D slika (RCT).

Prilikom provođenja konkurentskih ponuda, natječajni zadaci za kupnju RCT-a u nizu slučajeva uključuju tehničke zahtjeve koji ne odgovaraju namjeni nabavljene opreme: ili su precizirani i suvišni, ili su neizravno povezani s njezinim potrošačkim svojstvima. Ovaj standard ima za cilj pojednostaviti ustaljenu praksu pripreme tehnički zahtjevi za državne nabave.

Ne postoje međunarodni analozi standarda. Ova norma odražava specifičnosti domaćih oblika javne nabave visokotehnološke medicinske opreme i može biti samo nacionalni dokument.

1 područje upotrebe

Ova norma utvrđuje opće zahtjeve za izradu tehničkih specifikacija (TOR) i njihovu provedbu tijekom javne nabave medicinske opreme (MO): rendgenskih računalnih tomografa namijenjenih dobivanju slojevitih slika i 3D slika (RKT).

Ova norma je privatna norma u odnosu na GOST R 55719-2013 "Medicinski električni proizvodi. Zahtjevi za sadržaj i dizajn tehničkih specifikacija za dokumentaciju za nadmetanje tijekom javne nabave visokotehnološke medicinske opreme."

Ovaj se standard primjenjuje na natječaje za državnu i općinsku nabavu MO za pružanje medicinska pomoć. Standard se ne odnosi na nedržavnu nabavu MO.

Ovaj standard se odnosi na RKT.

Ova norma ne pokriva uređaje za tomosintezu.

2 Normativne reference

Ova norma koristi normativne reference na sljedeće nacionalne norme:

GOST R 55719-2013 Medicinski električni proizvodi. Zahtjevi za sadržaj i dizajn tehničke specifikacije dokumentacije za nadmetanje za javnu nabavu visokotehnološke medicinske opreme

GOST R 50267.0-92 (IEC 601-1-88) Medicinski električni proizvodi. Dio 1. Opći sigurnosni zahtjevi

GOST R 50267.0.2-2005 (IEC 60601-1-2:2001) Medicinski električni proizvodi. Dio 1-2. Opći sigurnosni zahtjevi. Elektromagnetska kompatibilnost. Zahtjevi i metode ispitivanja

GOST R 50267.32-99 (IEC 60601-2-32-94) Medicinski električni proizvodi. Dio 2. Posebni sigurnosni zahtjevi za pomoćnu opremu rendgenskih uređaja

GOST R IEC 60601-1-2010

GOST R IEC 60601-2-28-2013

GOST R IEC 60601-2-44-2013

GOST R IEC/TO 60788-2009

Napomena - Prilikom korištenja ovog standarda, preporučljivo je provjeriti valjanost referentnih standarda u javnom informacijskom sustavu - na službenim stranicama Federalne agencije za tehničku regulativu i mjeriteljstvo za normizaciju na internetu ili prema godišnjem objavljenom indeksu informacija " Nacionalne norme", koji je izlazio od 1. siječnja tekuće godine, te o izdanjima mjesečnog informativnog indeksa "Nacionalne norme" za tekuću godinu. Ako je nedatirana referentna referentna norma zamijenjena, preporuča se da se koristi trenutna verzija te norme, uzimajući u obzir sve promjene u toj verziji. Ako se referentni standard na koji je navedena datirana referenca zamijeni, tada se preporuča koristiti verziju ovog standarda s gore navedenom godinom odobrenja (prihvaćanja). Ako se, nakon odobrenja ove norme, napravi promjena referentne norme na koju je dana referenca, a koja utječe na odredbu na koju se referenca daje, tada se preporučuje da se ova odredba primijeni bez uzimanja u obzir ove promjene. Ako se referentna norma poništi bez zamjene, tada se odredba u kojoj je navedena referenca na nju preporuča primijeniti u dijelu koji ne utječe na ovu poveznicu.

3 Termini i definicije

Ova norma koristi pojmove prema GOST R IEC 60601-1, GOST R IEC 60601-2-44 i GOST R IEC / TO 60788, kao i sljedeće pojmove s odgovarajućim definicijama:

3.1 garantni rok: Razdoblje tijekom kojeg proizvođač jamči stabilnost pokazatelja kvalitete proizvoda tijekom rada, uz poštivanje radnih pravila.

Napomena 1 - Unutar garantni rok Proizvođač odgovara za skrivene i očite nedostatke, osim ako nije drukčije određeno sporazumom (ugovorom).

Napomena 2 - Proizvođač ih je, na zahtjev kupca, dužan besplatno otkloniti, osim ako dokaže da su nedostaci nastali uslijed okolnosti za koje on ne odgovara.

3.2 normativni (dodijeljeni) vijek trajanja: Kalendarsko trajanje rada, po čijem se postizanju mora prekinuti rad objekta, bez obzira na njegovo tehničko stanje.

Napomena - Nakon isteka dodijeljenog resursa (životnog vijeka), objekt se mora povući iz rada i donijeti odluku, predviđenu odgovarajućom regulatornom i tehničkom dokumentacijom, - slanje na popravak, stavljanje izvan pogona, uništavanje, provjeru i postavljanje novi dogovoreni datum.

4 Opći zahtjevi za sadržaj projektnog zadatka za javnu nabavu medicinske opreme

4.1 TK razvija kupac. TOR određuje predmet MO narudžbenice.

Odgovornost za potpunost i dostatnost TOR-a leži na korisniku.

4.2 Prilikom pripreme TOR-a za kupnju MO-a, zabranjeno je navoditi određene trgovačke znakove, žigove usluga, trgovačke nazive, patente, uporabne modele, industrijske dizajne, oznake izvornosti ili nazive proizvođača (osim ako je drugačije posebno navedeno).

5 Glavne tehničke karakteristike navedene u projektnom zadatku za dražbu

5.1 Sljedeće su karakteristike (parametri) koje treba uključiti u TOR za javnu nabavu RCT-a:

- napon napajanja, V;

- potrošnja energije, kW, ne manje;

- spiralni tip RKT (ako je dostupan);

- broj linija detektora;

- minimalno vrijeme jednog okretaja rendgenske cijevi, s, ne više;

- minimalna debljina rez, mm, ne više;

- maksimalno polje skeniranje, mm;

je toplinski kapacitet rendgenske cijevi, MHU;

- brzina hlađenja rendgenske cijevi, kHU/min;

- nazivna snaga generatora X-zraka, kW, ne manje;

- promjer otvora portala, mm;

- raspon mjerenja gustoće, Hounsfieldove jedinice, ne manje;

- matrica prikupljanja podataka, nije lošija;

- vrijeme rekonstrukcije slike, slika/e, ne manje;

- matrica slike, nije lošija;

- kontrastna osjetljivost,%, ne manje;

- prostorna razlučivost, par linija/cm, ne manje;

- nosivost stola za pacijenta, kg, ne manje;

- raspon okomitog pomicanja stola za pacijenta, mm, ne manje;

- opseg horizontalnog kretanja pacijenta, ne manje;

- brzina kretanja stola za pacijenta, mm/s;

- softver: osnovni i posebni.

Bilješke

1 Većina kliničkih rutinskih pregleda može se izvesti na 16-slojnom CT-u. Tomografi s velikim brojem rezova (64, 128 ili više) po rotaciji rendgenske cijevi dizajnirani su za složenije studije (kardiologija) i za određenu skupinu pacijenata (na primjer, djeca). Što više linija detektora sadrži CT, brže se prikupljaju informacije za danu 3D sliku, što je posebno važno za kardiovaskularni sustav. U proučavanju srca, koje je u stalnom i brzom kretanju, koristi se sinkronizacija s EKG-om. Međutim, s povećanjem broja detektorskih linija i, posljedično, broja XCT presjeka, povećava se doza zračenja pacijenta i pogoršava se kvaliteta slike zbog zračenja koje raspršuje objekt. Za smanjenje doze zračenja bolesnika koriste se određeni načini rada CT-a i posebni programi modulacije doze ovisno o građi, dobi i spolu bolesnika.

2 Kupac pri kupnji određuje vrstu RCT-a ovisno o profilu zdravstvene ustanove i vrsti istraživanja koje provodi te je za to odgovoran.

5.2 Popis normativni dokumenti, s kojim RCT mora biti u skladu, dan je u Dodatku A.

6 Zahtjevi za izradu tehničkih specifikacija

6.1 Primjer medicinskih i tehničkih karakteristika RCT-a dan je u Dodatku B.

6.2 Moguće je uključiti dodatne zahtjeve koje kupac opravdava sa stajališta provođenja potrebnih studija u skladu s profilom zdravstvene ustanove.

Dodatak A (obavezno). Popis regulatornih dokumenata kojima mora biti u skladu rendgenski računalni tomograf

Dodatak A
(obavezno)

Tablica A.1


Oznaka	Ime
	Medicinski električni proizvodi. Dio 1: Opći sigurnosni zahtjevi s obzirom na bitne funkcionalne karakteristike
	Medicinski električni proizvodi. Dio 2-28. Posebni sigurnosni zahtjevi, uzimajući u obzir glavne funkcionalne karakteristike medicinskih dijagnostičkih rendgenskih emitera
	Medicinski električni proizvodi. Dio 2-44. Posebni sigurnosni zahtjevi, uzimajući u obzir glavne funkcionalne značajke za rendgensku kompjutoriziranu tomografiju
	Medicinski električni proizvodi. Rječnik
	Standardi radijacijske sigurnosti
	Higijenski zahtjevi na uređenje i rad rendgenskih kabineta, uređaja i rendgenskih pretraga

Dodatak B (informativni). Primjer medicinskih i tehničkih karakteristika rendgenskog računalnog tomografa

Dodatak B
(referenca)

Tablica B.1


Karakteristično ime	Značaj za 64-slojni CT	Značaj za 16-slojni CT
Mogućnosti skeniranja
Područje skeniranja	Cijelo tijelo, glava
Sustav skeniranja, 360°/rotacija	Kontinuirana rotacija
Spiralno skeniranje tijekom pomicanja stola za pacijenta	Kontinuirano skeniranje
Minimalno vrijeme okretanja rendgenske cijevi, s
Maksimalno polje skeniranja, mm
Debljina reza, mm
spiralno skeniranje
Maksimalno vrijeme jednog skeniranja, s, ne manje
Minimalna brzina tijekom spiralnog skeniranja, mm/s, ne više
Najveća brzina tijekom spiralnog skeniranja, mm/s
Gantry
Promjer otvora, cm, ne manje od
Pozicioniranje laserom
Daljinsko i ručno upravljanje pomicanjem portala
Detektor
Broj istovremeno dobivenih odjeljaka, kom.
Minimalna debljina jednog reza, mm, ne više
rendgenska cijev
Toplinski kapacitet rendgenske cijevi, MHU, ne manji od
Brzina hlađenja rendgenske cijevi, kHU/min, ne manje od
Minimalna veličina fokusa, mm, ne više
Generator X-zraka
Nazivna snaga, kW, ne manje
Raspon anodnog napona, kV
Raspon anodne struje, mA
Stol za pacijente
Elektromehanički i ručni pogon
Mogućnost daljinski upravljač kretanje stola
Raspon okomitog kretanja, cm
Maksimalno horizontalno kretanje, cm, ne manje od
Širina palube stola, cm, ne manje od

Brzina kretanja stola, mm/m
Opcije slike
Matrica za prikupljanje podataka, ništa lošija
Vrijeme rekonstrukcije, slika/e, ne manje od
Matrica slike, ništa lošija
Niska razlučivost kontrasta od 0,3%, ne manje
Visoka rezolucija kontrasta (pri anodnoj struji 250 mA, ANODNOM NAPONU 120 kV, vremenu skeniranja 0,5 s, debljini kriške 1 mm)
Phantom Catphan promjera 20 cm
Softver
Osnovni paket
Protokoli modulacije doze
Kardio paket
Sinkronizacija s EKG-om
Aksijalna kardiografija
Korekcija aritmije
pedijatrijski protokoli
Softver za korekciju konusa grede
Poseban softver	Prema potrebama kupca
Provjera kalcifikacije koronarnih žila
Vaskularni pregled
Srčani parametri
Ispitivanje funkcije pluća
Karakteristike elektroenergetske mreže
Napon napajanja, V	3-fazni, 380	3-fazni, 380
Potrošnja energije, kW, ne manje
Jamstveni rok rada, godine, ne manje
Normativni vijek trajanja, godine, ne manje Higijenski zahtjevi za uređenje i rad rendgenskih soba, uređaja i rendgenskih pregleda, - Ministarstvo zdravstva Ruske Federacije, 2003.

UDK 621.86.1:616-073.7:006.354 OKS 11.040.50

Ključne riječi: rendgenski tomograf, tomografska ploha, tomografski presjek, indeks doze kompjutorizirane tomografije, slika
_______________________________________________________________________________

Elektronski tekst dokumenta
pripremio Kodeks JSC i provjerio prema:
službena objava
M.: Standardinform, 2014

Primjena akceleratora

I rendgen uređaji

Tutorial

na dizajn tečaja

St. Petersburg

Izdavačka kuća Elektrotehničkog sveučilišta u Sankt Peterburgu "LETI"

UDK ___________

BBC ____________

I00 Gryaznov A.Yu., Potrakhov N.N. Primjena akceleratora i rendgenskih uređaja: Zbornik. džeparac. St. Petersburg: SPbGETU "LETI", 2006., 46 str.

Dizajniran za studente specijalnosti 200300 i smjera 654100, a također može biti koristan inženjerskim i tehničkim radnicima u ovom području znanja.

UDK ___________

BBC ____________

Recenzenti: laboratorij tehnička sredstva nerazorna ispitivanja Moskovskog instituta radio elektronička oprema; CH. inženjer CJSC "ELTECH-Med" V.M. Mukhin

Odobreno

urednički i izdavački savjet sveučilišta

kao smjernice

UVOD

Rentgenska oprema zauzima jedno od vodećih mjesta u nizu alata koji se koriste za proučavanje strukture tvari, nedestruktivnu kontrolu kvalitete proizvoda, tehnologiju zračenja, proučavanje brzih procesa i rješavanje drugih znanstvenih i tehničkih problema. Funkcionalnost i tehnička razina rendgenske opreme uvelike su određeni parametrima izvora zračenja koji se u njoj koriste - rendgenskih cijevi.

Povijesno gledano, prva područja praktične primjene X-zraka bila su medicinska dijagnostika i transiluminacija materijala. U početnoj fazi razvoja tehnologije X-zraka, ionske X-zrake su korištene za dobivanje slika u sjeni predmeta koji se proučavaju. Radovi Lilienfelda i posebno Coolidgea (1912. - 1913.) doveli su do stvaranja elektronskih cijevi s termionskom katodom, koje su kasnije dobile iznimno veliki razvoj.

Na ovaj trenutak Zahvaljujući napretku vakuumske tehnologije i tehnologije, X-zrake su znatno poboljšane. Razvijeni asortiman postojećih rendgenskih cijevi omogućuje rješavanje širokog spektra praktičnih problema raznih vrsta: rendgenska difrakcija i spektralne analize rendgenskih zraka, rendgenska difrakcija brzih procesa, istraživanje faznog i elementarnog sastava za industrijske i znanstvene svrhe, kontrola kvalitete mikroelektronike i poluvodičkih proizvoda, rendgenska lokacija, rendgenska luminiscencijska separacija stijena, litografija rendgenskim zrakama i još mnogo toga.

Simbol za rendgenske uređaje (označavanje) definiran je u OST 11.073.807-82 „Vakuumski uređaji. Sustav simbola "i odražava svrhu, a ponekad i glavne parametre uređaja. U skladu s OST-om, simbol uključuje kombinaciju brojeva i slova: znamenka \ slova \ znamenka \ - znamenka.

Za rendgenske cijevi za industrijsku transiluminaciju te strukturnu i spektralnu analizu prva znamenka označava najveću dopuštenu snagu tijekom kontinuiranog rada u kilovatima. Nakon toga slijedi slovo koje označava način zaštite od zračenja: "P" - osigurana je potpuna zaštita; "B" - potrebna je dodatna zaštita elementima kućišta ili monobloka aparata. Sljedeće slovo označava opseg: "P" - za industrijsku transiluminaciju; "X" - za spektralnu analizu; "C" - za strukturnu analizu; "M" - za medicinsku transiluminaciju; "T" - za terapiju; "D" - za otkrivanje nedostataka.

Treće slovo označava prirodu (metodu) prisilnog hlađenja: "B" - voda; "K" - zrak; "M" - ulje. Nedostatak trećeg slova znači hlađenje prirodnom konvekcijom ili zračenjem. Broj iza slova označava serijski broj uređaja u ovoj skupini.

Za industrijske transiluminacijske cijevi sljedeća brojka (ispisana s crticom) označava najveći dopušteni anodni napon u kilovoltima. Za cijevi za strukturnu i spektralnu analizu, posljednji element simbol(napisano s crticom) simbol je materijala mete anode. Ponekad se nakon standardne oznake cijevi dodaje rimski broj u zagradama, koji označava vanjski dizajn uređaja (ako je potrebno raznih dizajna zaštitni poklopci oprema starih i novih modifikacija). Informacije o razlici u oblikovati navedeno je u putovnici za uređaj iu reklamnim porukama.

Dizajn i tehnologija

moderna rendgenska cijev

Glavne jedinice moderne rendgenske cijevi su katodna jedinica, vakuumski omotač i anoda.

Katodni sklop je dizajniran za generiranje elektronske zrake zadanog oblika. Dizajn katodnog sklopa uključuje žice za provođenje struje, držač katode, nosače za provođenje struje, žarnu nit, katodni zaslon i izolator.

Kao izvori elektrona uglavnom se koriste izravno grijana termionska katoda ili emiter polja. Katoda je pričvršćena (zavarivanjem ili mehanički) na stupove od molibdena, od kojih je jedan pričvršćen za držač katode i ima električni kontakt s njim, a drugi je mehanički pričvršćen za držač katode, ali je od njega odvojen izolatorom. Žice kroz koje prolazi struja dovode se do izoliranog stalka i do držača katode i izvode se iz vakuumske ovojnice.

Kako bi emitirani tok elektrona imao određeni oblik cijelim putem od katode do anodne mete, dizajn katodne jedinice je elektronsko-optički sustav. Učinak fokusiranja elektronske zrake osigurava se određenim oblikom rupe u katodnom ekranu. Na katode cijevi, zajedno s Opći zahtjevi na katode elektrovakuumskih uređaja (osigurati potrebnu i stabilnu emisijsku struju tijekom cijelog životnog vijeka, biti dobro otplinjene i ne pogoršavati vakuum u uređaju u načinima rada, imati dovoljan radni vijek itd.), niz posebnih zahtjeva nameću se: stabilnost rada pri visokonaponskim poljima na površini katode i mogućnost podešavanja struje emisije u širokom rasponu.

Šiljasta proširena ravna spirala

Riža. 1. Izvedbe katoda

Vakuumski omotač rendgenske cijevi dizajniran je za odvajanje vakuumskog volumena uređaja od vanjskog okruženja, fiksiranje elektroda u određenom položaju i njihovu međusobnu izolaciju. Cilindar se izrađuje puhanjem u posebne oblike, čime se omogućuje oblikovanje potrebne konfiguracije cilindra s dovoljnom točnošću. Spajanje elektroda s cilindrom provodi se lemljenjem. Istodobno, jedinice katode i anode sastavljene na staklenim nogama hermetički su spojene na cilindar na posebnim strojevima za zavarivanje.

Riža. 2. Vrste vakuumskih ljuski

Srednji dio cilindra je proširen kako bi se povećala dielektrična čvrstoća. Istodobno, širenje srednjeg dijela pomaže smanjiti specifično toplinsko opterećenje staklene površine zbog toplinsko zračenje od katode i anode. Duljina cilindra odabire se uzimajući u obzir radni napon cijevi i okolinu u kojoj će se raditi. Na mjestu gdje bi se zračenje trebalo ispuštati, brušenjem se smanjuje debljina stijenke - stvara se specifičan izlazni prozor. Druga mogućnost je korištenje ispušnog otvora izrađenog od vakuumski nepropusnog berilija.

Anodne jedinice rendgenskih cijevi namijenjene su izravno stvaranju rendgenskih zraka. Anoda rendgenske cijevi je elektroda koja djeluje kao meta ili nosi metu cijevi. Dio emisije X-zraka koji nastaje tijekom usporavanja elektrona na meti, namijenjen za korisna upotreba i zatvorena u čvrsti kut, čiji vrh leži u središtu prave žarišne točke, naziva se radna zraka zračenja cijevi. Geometrijske karakteristike radnog snopa zračenja (njegov smjer i prostorni kut) ovise o izvedbi rendgenske cijevi i njezine anode.

Strukturno, anode mogu biti masivne ili perforirane. Masivna anoda sastoji se od tijela anode i mete (kompozitne anode). Materijal tijela anode mora imati visoku toplinsku vodljivost, budući da se toplina odvodi kroz tijelo anode do uređaja za hlađenje. Najčešće je tijelo anode izrađeno od bakra koji ima prilično visoko talište (1360 K), dobra vakuumska svojstva, visok toplinski kapacitet i toplinsku vodljivost. Meta nanesena na površinu anode podliježe zahtjevima visoke temperature taljenja i niskog tlaka pare na visokoj temperaturi. U cijevima dizajniranim za proizvodnju kočnog zračenja, mete su izrađene od volframa. Za dobivanje karakterističnog zračenja određene tvrdoće (cijevi za rendgensku difrakcijsku analizu i rendgensku spektralnu analizu) mete se izrađuju od raznih materijala(krom, željezo, bakar, molibden, srebro itd.).

Riža. 3. Dizajn anodne jedinice masivnog tipa

1 – meta, 2 – tijelo anode, 3 – središnja rashladna cijev,

4 - spojni covar prsten, 5 - rub staklene posude

U nekim slučajevima cilj strukturni element nema u cijevi, a njegove funkcije obavlja površina tijela anode (homogena anoda).Glavni zahtjev pri izradi masivne anode s metom je dobar toplinski kontakt između mete i tijela anode. Ovaj zahtjev osiguravaju različite tehnološke metode: vakuumsko taljenje, difuzijsko zavarivanje, elektrokemijsko ili plazma taloženje. Vakuumsko taljenje koristi se za proizvodnju anoda s masivnim vatrostalnim metama od volframa, molibdena ili rodija. Za taljenje se koristi sklopivi grafitni lončić u obliku čaše na čijem je dnu postavljena meta pod željenim kutom. Zatim se u lončić stavlja bakrena gredica prethodno očišćena od nečistoća. Taljenje bakra u loncu provodi se u vakuumskoj peći s grijanje na struju ili visokofrekventnim strujama ispod kvarcne kupole. Ovisno o masi anoda, načini taljenja su odabrani na takav način da bakreno tijelo anode ima grubo zrnatu strukturu. Nakon taljenja, prazna anoda se obrađuje mehanički, dajući joj potrebnu konfiguraciju. Dizajn uređaja za hlađenje anode ovisi o načinu rada, snazi cijevi i nekim drugim čimbenicima. Radijatorsko hlađenje koristi se u rendgenskim cijevima koje rade u isprekidanom načinu rada srednje snage (nekoliko stotina vata).

Na bakreno tijelo anode s metom zavarivanjem je pričvršćena prirubnica preko koje je anodni sklop spojen na cijevni cilindar. Radijator je fiksiran na dršku anode steznim spojem nakon što je cijev vakuumirana. U svrhu pouzdanog toplinskog kontakta, spojne površine tijela anode i radijatora pažljivo su obrađene. Kako bi se povećala površina izmjene topline, radijator je višestruko rebar. Kao rashladni medij mogu se koristiti ulje, voda ili zrak. Ovisno o izvedbi emitera i načinu rada, hlađenje može biti prisilno (pomoću pumpi) ili prirodno. U cijevima velike (do 4 kW) snage, koje rade u dugotrajnom kontinuiranom načinu rada, koriste se protočni sustavi tekućeg hlađenja. Kao rashladno sredstvo koristi se voda ili transformatorsko ulje. U oba rashladna sustava tekućina ulazi u šupljinu anode kroz cijev koja se nalazi na njezinoj osi, izravno ispire unutarnju stijenku šupljine, šireći se kroz kanale posebne bifilarne spirale zalemljene na krajnji dio ohlađene površine. Spirala, nazvana puž, doprinosi boljem pranju tekućinom najtoplijeg krajnjeg dijela ohlađene površine, a također povećava površinu za izmjenu topline. Stoga sustav hlađenja spirale može raspršiti veću snagu. Sustavi spiralnog hlađenja obično koriste transformatorsko ulje kao rashladno sredstvo, koje također djeluje kao izolator za rendgensku cijev od uzemljenog kućišta ili spremnika transformatorskog ulja u kojem se nalazi cijev. Sustav hlađenja obično koristi vodu izravno iz vodovoda, anodni sklop je uzemljen.

U stacionarnoj i mobilnoj opremi za detekciju nedostataka najčešće se koriste rendgenske cijevi krajnje izvedbe s poklopcem na anodi. Obično rade u području napona od 160 - 320 kV i karakteriziraju ih visoka snaga, visoki napon, dosežući 4 kW. Značajka dizajna ovih uređaja je masivno bakreno kućište na anodi.

Riža. 4. Anoda s poklopcem.

1 - poklopac, 2 - elektronski snop, 3 - izlazni prozor, 4 - zračenje, 5 - anoda

Poklopac služi za smanjenje intenziteta neiskorištenog rendgenskog zračenja i sprječava sekundarne elektrone izbačene iz mete da dođu do staklene ljuske uređaja, čime se povećava električna čvrstoća i pouzdanost cijevi. Ponekad, kako bi se poboljšala zaštitna svojstva poklopca, izrađen je od materijala s dodacima teških elemenata, poput volframa, ili je opremljen unutarnjim zaslonima u obliku cilindara od molibdena ili tantala. Usmjereni radni rendgenski snop pušta se kroz posebnu rupu u kućištu, koja je zatvorena diskom od berilija ili titana, a zatim prolazi kroz cijevni balon. Anode snažnih rendgenskih cijevi ove vrste za stacionarnu opremu u pravilu imaju prisilno hlađenje uljem.

Zadatak za kolegijni projekt

Svrha dizajna kolegija je proračun toplinskih, električnih i radijacijskih karakteristika rendgenske cijevi, kao i razvoj glavnih elemenata njezinog dizajna.

1. Dobiti varijantu zadatka koja će navesti osnovne podatke za proračun i dizajn rendgenske cijevi (npr. varijanta iz tablice 1.):

Vrsta i namjena cijevi.

Radni napon cijevi.

Nazivna snaga cijevi.

Materijal cijevi za metu.

2. Upoznajte se i ponesite Kratki opis osnovni zahtjevi za katodne i anodne sklopove, vakuumski omotač cijevi i izlazne prozore suvremenih rendgenskih cijevi.

3. Izračunajte dielektričnu čvrstoću zadane rendgenske cijevi.

Odrediti međuelektrodni razmak.

Odredite površinu na kojoj su vjerojatni kvarovi.

Odredite relativni položaj, konfiguraciju elektroda i njihovu udaljenost od ljuske.

Odrediti maksimalnu temperaturu anode pri nazivnoj snazi cijevi.

5. Odredite karakteristike zračenja rendgenske cijevi.

6. Napravite sklopni crtež zadane rendgenske cijevi s naznakom glavnih dijelova. Donesite specifikaciju.

stol 1

Približne mogućnosti zadatka