Calculul regimului termic al anodului tubului cu raze X. Tehnologia cu raze X

Care sunt caracteristicile alese aparat cu raze X

Diagnosticul de înaltă calitate și la timp este cheia unui tratament de succes și eficient. De aceea în lumea modernă Nicio instituție medicală și de diagnostic nu se poate lipsi de un aparat cu raze X.

Managerii centrelor medicale se confruntă adesea cu problema alegerii. a acestui echipament, dar cum să determinați care aparat cu raze X din marea varietate de opțiuni de pe piață este potrivit pentru clinică? Ce parametri ar trebui să folosiți pentru a alege și cumpăra un aparat cu raze X? Cum să nu plătiți în plus pentru funcții inutile și să nu ratați principalul lucru?

Astăzi, dispozitivele de tip „film” învechite sunt din ce în ce mai mult înlocuite cu aparate digitale cu raze X, crescând debitul camerei și reducând la minimum doza de radiații. Ar trebui să fac o alegere în favoarea lor sau să lucrez „la modă veche”?

În acest articol vă vom spune ce sunt sistemele cu raze X și cum diferă unele de altele, despre avantajele și caracteristicile lor pe care este important să le cunoașteți pentru cei care decid să cumpere un aparat cu raze X.

Tipuri de aparate cu raze X

În funcție de condițiile de funcționare, aparatul cu raze X poate fie echipă, mobilă și staționară.

Sunt prezentate și tipuri specializate de aparate cu raze X:

P utilizat în sălile de operație pentru intervenții chirurgicale - „GUS”, „C-arm”

dispozitive de angiografie - „C-arm”

mamografie - „mamografii”

staționar pentru două și trei locuri de muncă

„C-arm” angiografice „complexe angiografice”

Scanere CT cu numere diferite de felii

radiografii dentare pentru sectii dentare

Există, de asemenea, dispozitive portabile, de dimensiuni mici, care sunt folosite pentru examinări simple cu raze X într-o ambulanță sau la domiciliul pacientului. Zona de aplicare dispozitive portabile este extrem de limitată din cauza puterii lor foarte scăzute, astfel încât nu pot înlocui nici un aparat de radiografie mobil, nici mai ales staționar.

Unitățile mobile de raze X sunt utilizate în principal în secții, motiv pentru care sunt adesea numite „mașini cu raze X de secție”. Puterea aparatelor mobile cu raze X variază în medie de la 2,5 kW la 32 kW. Puterea dispozitivelor staționare clasice începe de la 40 kW.

Unele centre medicale care au restricții semnificative cu privire la instalarea unui aparat de radiografie staționar utilizează o radiografie mobilă (secție) cu o putere de 32 kW pentru examinările radiografice în departamentul de radiologie.

O mașină de raze X de tip U-brat este o mașină de raze X cu un emițător și un detector situat pe un singur suport rotativ. Pentru fotografiile în decubit dorsal se folosește o targă transparentă cu raze X. Acest tip de aparate staționare cu raze X este cel mai adesea folosit în încăperi cu o suprafață mică.

Sistemele cu raze X bazate pe o masă trepied controlată de la distanță sunt cel mai scump tip de dispozitive staționare cu raze X. Acestea sunt unități 3 în 1 pentru departamentul de raze X al oricărei instituții medicale moderne. Acestea permit efectuarea tuturor examinărilor radiografice și fluoroscopice posibile. Cel mai comun tip de sisteme staționare de raze X în centrele medicale sunt aparatele clasice de raze X cu două stații. Componentele principale ale unor astfel de sisteme sunt un tub cu raze X (cu montare pe tavan sau pe podea), o masă de imagistică pentru poziția culcat, un suport pentru imagini pentru poziția în picioare și un generator.

Atunci când achiziționați un aparat cu raze X, este important să decideți asupra profilului cercetării și a locației echipamentului. După ce ați ales tipul de aparat cu raze X, puteți trece la evaluarea parametrilor tehnici ai acestuia.

Important specificații aparate cu raze X

Puterea generatorului

Atunci când alegeți un dispozitiv, ar trebui să țineți cont de principalele caracteristici tehnice. Cu cât puterea dispozitivului de alimentare este mai mare, cu atât timpul de expunere este mai scurt, cu atât doza de radiație este mai mică și, în unele studii, cu atât calitatea imaginii este mai mare. Acest lucru este deosebit de important atunci când se examinează pacienții obezi.

Pentru aparatele staționare cu raze X, domeniul de putere a generatorului este în medie de la 40 kW la 80 kW. Cele mai utilizate configurații sunt cele cu o sursă de alimentare de 50 kW - aceasta este suficientă pentru a efectua marea majoritate a studiilor. Dar este important să se ia în considerare faptul că puterea generatorului trebuie să fie în concordanță cu puterea de funcționare a focarelor tub cu raze X, care determină puterea de funcționare a sistemului „generator - tub cu raze X”.

Tip generator

Atunci când alegeți o mașină cu raze X, este important să luați în considerare și tipul de generator: sursele de alimentare de înaltă frecvență se caracterizează printr-o ușoară pulsație a tensiunii anodului, ceea ce crește durata de viață a tubului cu raze X și reduce doza de radiații pentru pacient.

Soluțiile tehnice implementate în proiectarea celor mai bune generatoare moderne oferă imagini cu raze X cu contrast ridicat și rezoluție spațială, precum și siguranță maximă în cercetare prin minimizarea radiațiilor de raze X „soft” care nu sunt implicate în formarea imaginii.

Parametrii tubului cu raze X

Principalele caracteristici ale tubului cu raze X în sine, care sunt importante pentru diagnosticarea cu raze X, suntdimensiuni focale efective .

Valoarea rezoluției spațiale realizabile teoretic scade pe măsură ce dimensiunea focală crește. Cu o dimensiune a focalizării de 2 mm, conform diferitelor estimări, pot fi recunoscute până la 3 perechi de linii/mm, chiar dacă detectorul are cele mai bune caracteristici(Filmul cu raze X, de exemplu, vă permite să distingeți 10-15 perechi de linii/mm). Toate tuburile au două focusuri de lucru. Cu cât este mai mică dimensiunea focalizării tubului cu raze X, cu atât imaginile rezultate vor fi mai clare, dar scăderea dimensiunii focalizării reduce și puterea de operare.

Este important ca puterea generatorului mașinii de raze X să se potrivească cu puterea de funcționare a focarelor tubului furnizat.

O altă caracteristică a tuburilor cu raze X estevaloarea capacitatii termice a anodului , afectând consumul de resurse al sistemului. Cu cât acest indicator este mai mare, cu atât este mai mare numărul de studii înainte ca tubul să se supraîncălzească și cu atât va dura mai mult.

Atunci când alegeți o mașină staționară cu raze X, ar trebui să acordați atenție caracteristicilor mesei de imagistică.

În producția de tabele de imagistică cu o sarcină maximă admisă ridicată, sunt utilizate cele mai scumpe și mai fiabile componente. Indicator bun Sarcina maximă admisă pe masă este considerată a fi de 200 kg, dar unii producători produc modele opționale de masă cu o sarcină admisă de până la 290 kg sau chiar mai mare.

Aparatul cu raze X poate fi echipat și cu o masă de imagistică care are o opțiune „lift”, care vă permite să mutați suprafața mesei într-un plan vertical - în medie în intervalul 500-850 mm de la nivelul podelei acoperire.

Opțiuni de montare a tubului

Pentru aparatele staționare cu raze X cu 2 stații de lucru, există două opțiuni pentru montarea tubului - pe un suport de podea și pe tavan.

Cea mai comună opțiune în centrele medicale private este montarea tubului pe un suport de podea. Este mai ușor de instalat și nu are restricții serioase privind înălțimea minimă a tavanului și suprafața camerei cu raze X.

Montarea tubului pe tavan este o opțiune mai costisitoare, inclusiv instalarea, dar și mai fiabilă și mai convenabilă de utilizat. Dacă dimensiunile camerei permit, tavanși bugetul alocat pentru aparatul cu raze X, atunci dacă există un flux planificat mare de pacienți, este mai bine să alegeți opțiunea de montare pe tavan a tubului.

Dacă, cu un flux mare de pacienți, intenționați să achiziționați un aparat cu raze X cu un tub montat pe podea, ar trebui să acordați atenție opțiunilor cu un suport armat montat pe podea.

Avantajele aparatelor digitale cu raze X

ÎN anul trecut Diagnosticele sunt efectuate din ce în ce mai mult folosind echipamente radiografice digitale de nouă generație. Oferă achiziție instantanee de imagini, elimină procesul de dezvoltare, vă permite să stocați imagini și să efectuați diagnostice folosind tehnologia computerizată.

Un aparat digital cu raze X se distinge prin faptul că imaginile structurilor anatomice obținute prin iradierea cu raze X sunt procesate digital.

Principalele avantaje ale acestui lucru metoda modernă diagnosticul poate fi numit:

cea mai înaltă calitate a imaginilor rezultate: capacitatea de a le procesa digital vă permite să dezvăluiți detalii importante;

viteză și ușurință în operare: imediat după procedură, imaginea este disponibilă pentru analiză;

ușurință de stocare și economie de spațiu prin crearea de arhive cu raze X mobile și ușor accesibile,

costuri mai mici ale cercetării din cauza absenței filmului și a reactivilor și Siguranța mediului, datorită eliminării etapei de dezvoltare.

De asemenea, este important pentru pacienți ca un aparat digital modern de raze X să minimizeze expunerea la radiații în timpul procedurii de examinare.

Echipate aparate cu raze X sistem digital, sunt mai scumpe decât cele analogice, dar nu necesită o mașină de dezvoltare cu consumabileși o cameră specială întunecată pentru ea.

Trecerea la tehnologia digitală poate crește semnificativ debitul camerei de raze X, poate reduce sarcina de doză asupra pacientului și, de asemenea, poate reduce timpul de așteptare pentru rezultat pentru pacient. Devine posibilă editarea și procesarea imaginilor rezultate pentru a facilita stabilirea diagnosticului și specificului bolii de către specialiști.

Un sistem bazat pe detectoare cu panou plat cu semiconductor este cel mai mult tehnologie moderna, care are o rezoluție mai mare.

Sistemele CR folosesc principiul sensibilității la fosfor. În exterior, aceasta este o mașină obișnuită cu raze X, în care, în loc de o casetă de film, este utilizată o casetă CR bazată pe fosfor de memorie. După realizarea fotografiei, caseta trebuie scoasă din dispozitiv și plasată într-un dispozitiv special de citire - un digitizer. La sfârșitul procesului de citire, digitizatorul transmite imaginea digitală rezultată către stația de lucru a asistentului de laborator, iar caseta va fi curățată și pregătită pentru următorul studiu.

Sistemele DR folosesc detectoare cu ecran plat cu semiconductor. O mașină digitală cu raze X pentru două stații de lucru poate fi echipată fie cu un detector fără fir cu ecran plat, care trebuie mutat de la masă în suportul pentru imagini, fie cu două - atât pentru masă, cât și pentru suportul pentru imagini.

Trebuie luat în considerare faptul că un detector cu ecran plat nu trebuie să scadă niciodată, iar costul acestuia reprezintă majoritatea întregului sistem DR, spre deosebire de CR, unde costul unei casete individuale este nesemnificativ.

După ce imaginea este realizată, aproape instantaneu, detectorul cu ecran plat transmite imaginea digitală către stația de lucru a asistentului de laborator. Nu există nicio verigă în lanț sub forma unui digitizer, ceea ce reduce semnificativ timpul necesar obținerii unei imagini digitale, precum și fiabilitatea întregului sistem.

Sistemele cu detector cu ecran plat (DR) sunt mai scumpe decât sistemele cu casete cu digitizer (CR), dar sunt justificate atunci când există un flux mare de pacienți, deoarece cresc semnificativ debitul camerei de raze X, sunt mai fiabile și, de asemenea, permit obținerea de imagini de cea mai bună calitate.

Pe lângă postul de lucru al asistentului de laborator, care este de obicei inclus în livrarea sistemelor CR sau DR, pentru a dota departamentul de radiologie cu un aparat digital de raze X, veți avea nevoie de un post de lucru pentru medic, dotat cu un monitor medical de înaltă rezoluție, și o imprimantă specială pentru imprimarea imaginilor cu raze X.

Atunci când alegeți și cumpărați un aparat cu raze X, este recomandabil să luați în considerare prezența unei rețele de centre de service autorizate de producător în Rusia, cu un depozit de piese de schimb de bază, care oferă atât service în garanție, cât și post-garanție.

Selecția corectă a echipamentului este de mare importanță pentru funcționarea completă a secției de radiologie dintr-o clinică privată.

Utilizare: în tehnologia cu raze X. Esența invenției: anodul conține o bază dintr-un aliaj de molibden, care include cel puțin unul dintre elementele selectate din grupul care include niobiu, tantal și reniu și o țintă dintr-un aliaj de tungsten, baza și ținta. sunt realizate sub forma unei structuri monocristaline coerente. 1 salariu a zbura.

Invenția se referă la surse de radiații cu raze X și poate fi utilizată pentru a crea emițători de raze X cu nivel crescut putere și resurse de operare în scopuri medicale și tehnice. Sunt cunoscuți anozii rotativi ai unui tub cu raze X, de exemplu pentru computer-tomografele, realizate sub forma unui disc metalic dintr-un aliaj refractar, de exemplu, pe bază de molibden cu un strat de aliaj tungsten-ren depus pe acesta. Cu toate acestea, anozii de acest tip au o durată de viață insuficientă și o fiabilitate scăzută datorită proceselor de recristalizare în Zona de lucru la sarcini termice mari. Cea mai apropiata solutie tehnica Esența tehnică revendicată este un anod care conține o bază de aliaj de molibden, care include cel puțin unul dintre elementele selectate din grupul care include niobiu, tantal și reniu și o țintă din wolfram sau aliajul acestuia. Dezavantajul acestui anod este instabilitatea structurală a aliajelor de molibden întărite prin dispersie. În astfel de materiale temperaturi ridicate Procesele de recristalizare pot avea loc intens. Rezistența lor termică în condiții ciclice are și limite de temperatură la vitezele de rotație ale anodului utilizate. În acest caz, tensiunile interne ciclice provoacă crăparea suprafeței pistei inelare de lucru pe ținta anodului, ceea ce determină o scădere a intensității radiației și a duratei de viață a tubului. Prin urmare, atunci când se utilizează materiale policristaline, în special aliaje pe bază de molibden, puterea maximă admisă a emițătorului de raze X și durata de viață a acestuia sunt determinate din condiția ca temperatura medie a masei anodului să nu depășească 1200-1300 o C. Scopul invenției este de a crește rezistența anodului la sarcini termice. Scopul este atins prin faptul că discul anodic și stratul țintă sunt realizate sub forma unui singur cristal. În plus, utilizarea unui aliaj monocristal pe bază de molibden, dopat predominant cu niobiu și/sau tantal în cantitate de 1-9% în greutate, care poate conține și 0,5-9% în greutate reniu, asigură o creștere în nivelul de rezistență la căldură a anodului în intervalul de temperatură 1400 -1700 o C și lucrabilitate satisfăcătoare la temperaturile camerei. Aliajele din această compoziție aparțin aliajelor cu un tip de întărire în soluție solidă și se caracterizează printr-o stabilitate structurală ridicată pe întregul interval de temperatură de existență. Prin urmare, la realizarea discului anodic dintr-un aliaj monocristal, toate procesele asociate cu cinetica temperaturii de dezvoltare a structurii, caracteristică aliajelor policristaline, sunt complet excluse. Aceste diferențe fac posibilă ridicarea nivelului admisibil al temperaturii medii de masă a discului la 1400-1600 o C. În plus, făcând discul monocristalin în așa fel încât suprafața sa pe partea laterală a stratului țintă să coincidă cu apropierea -fața cristalografică împachetată (110) face posibilă creșterea în continuare a fiabilității anodului și a puterii admisibile pentru orientarea cristalului. Aliarea molibdenului în cantitățile de mai sus cu niobiu, tantal și reniu asigură proprietăți termofizice și structurale optime. Cu cantități mai mici decât nivelul inferior, rezistența la căldură este redusă semnificativ, iar cu cantități mai mari decât nivelul superior, conductivitatea termică este redusă. Luate împreună, toate acestea fac posibilă creșterea fiabilității anodului și creșterea puterii tubului cu raze X, precum și creșterea duratei de viață a anodului. EXEMPLU Anodul metalic este realizat sub forma unui disc format dintr-un singur cristal dintr-un aliaj de molibden. Diametrul discului este de aproximativ 100 mm, grosimea este de aproximativ 5 mm. Suprafața discului de pe partea țintă are o conicitate de 12°. Semifabricatul de disc a fost produs prin metoda de topire a zonei. Stratul țintă este realizat prin depunere în vid la temperatură înaltă (1600 o C) sub forma unui monocristal de wolfram. Testele termice preliminare ale anozilor fabricați au fost efectuate în comparație cu anozi de design cunoscut și având aceeași capacitate termică (anodii tubului cu raze X 2-30BD11-150). S-a constatat că puterea disipată a anozilor propuși le depășește pe cele cunoscute cu 30-40%, ceea ce asigură o creștere a fiabilității anodului, precum și a puterii tubului de raze X care conține anodul din proiectul propus. .

Revendicare

1. ANOD DE TUB DE RAZE X ROTATIV cuprinzând o bază din aliaj de molibden, care include cel puțin unul dintre elementele selectate din grupul constând din niobiu, tantal și reniu și o țintă de wolfram sau aliajul acestuia, caracterizată prin aceea că, pt. scopul cresterii rezistentei anodului la sarcini termice, baza si tinta sunt realizate sub forma unei structuri monocristaline coerente. 2. Anod conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că suprafaţa structurii monocristaline coerente coincide cu planul formei cristalografice (110).

Razele X sunt create prin conversia energiei electronilor în fotoni, care apare într-un tub de raze X. Cantitatea (expunerea) și calitatea (spectrul) radiației pot fi ajustate prin modificarea curentului, a tensiunii și a timpului de funcționare al dispozitivului.

Principiul de funcționare

Tuburile cu raze X (fotografie prezentată în articol) sunt convertoare de energie. Îl iau din rețea și îl transformă în alte forme - radiații penetrante și căldură, aceasta din urmă fiind un produs secundar nedorit. Tubul este astfel încât să maximizeze producția de fotoni și să disipeze căldura cât mai repede posibil.

Tubul este un dispozitiv relativ simplu, care conține de obicei două elemente fundamentale - un catod și un anod. Când curentul trece de la catod la anod, electronii pierd energie, rezultând generarea de raze X.

Anod

Anodul este componenta în care sunt emiși fotonii de înaltă energie. Acesta este un element metalic relativ masiv care este conectat la polul pozitiv circuit electric. Îndeplinește două funcții principale:

transformă energia electronilor în raze X,
disipă căldura.

Materialul anodului este selectat pentru a îmbunătăți aceste funcții.

În mod ideal, majoritatea electronilor ar trebui să producă fotoni de înaltă energie, mai degrabă decât căldură. Proporția din energia lor totală care este convertită în raze X (eficiență) depinde de doi factori:

numărul atomic (Z) al materialului anodului,
energia electronilor.

Majoritatea tuburilor cu raze X folosesc wolfram ca material anodic, care are un număr atomic de 74. Pe lângă Z mare, acest metal are câteva alte caracteristici care îl fac potrivit pentru acest scop. Tungstenul este unic prin capacitatea sa de a menține rezistența atunci când este încălzit, are un punct de topire ridicat și o rată scăzută de evaporare.

Timp de mulți ani, anodul a fost fabricat din wolfram pur. În ultimii ani a început să fie folosit un aliaj al acestui metal cu reniu, dar numai la suprafață. Anodul în sine, sub un strat de tungsten-reniu, este realizat din material ușor, care acumulează bine căldura. Două astfel de substanțe sunt molibdenul și grafitul.

Tuburile cu raze X utilizate pentru mamografie sunt realizate cu un anod acoperit cu molibden. Acest material are un număr atomic intermediar (Z=42), care generează fotoni caracteristici cu energii potrivite pentru imagistica sânilor. Unele aparate de mamografie au și un al doilea anod din rodiu (Z=45). Acest lucru permite o energie sporită și o penetrare mai mare pentru sânii denși.

Aliajul îmbunătățește randamentul radiațiilor pe termen lung - în timp, eficiența dispozitivelor cu un anod de tungsten pur scade din cauza deteriorării termice a suprafeței.

Majoritatea anozilor au forma unor discuri teșite și sunt atașați de arborele unui motor electric, care îi rotește la viteze relativ mari în timp ce emite raze X. Scopul rotației este de a elimina căldura.

Punct focal

Nu întregul anod este implicat în generarea radiației cu raze X. Are loc pe zonă mică suprafața sa - punctul focal. Dimensiunile acestuia din urmă sunt determinate de dimensiunile fasciculului de electroni provenit de la catod. La majoritatea dispozitivelor are o formă dreptunghiulară și variază între 0,1-2 mm.

Tuburile cu raze X sunt proiectate cu o dimensiune specifică a punctului focal. Cu cât este mai mic, cu atât este mai puțin neclar și claritatea imaginii, și cu cât este mai mare, cu atât căldura este mai bine disipată.

Dimensiunea spotului focal este unul dintre factorii care trebuie luați în considerare la selectarea tuburilor cu raze X. Producătorii produc dispozitive cu puncte focale mici atunci când este necesar să se obțină o rezoluție mare și o radiație suficient de scăzută. De exemplu, acest lucru este necesar atunci când se examinează părți mici și subțiri ale corpului, cum ar fi în mamografie.

Tuburile cu raze X sunt, în general, fabricate cu două dimensiuni ale punctelor focale, mari și mici, care pot fi selectate de către operator conform procedurii de imagistică.

Catod

Funcția principală a catodului este de a genera electroni și de a-i colecta într-un fascicul îndreptat către anod. De obicei, constă dintr-o bobină mică de sârmă (fir) încorporată într-o adâncitură în formă de cupă.

Electronii care trec printr-un circuit de obicei nu pot părăsi conductorul și merg în spațiul liber. Cu toate acestea, pot face acest lucru dacă primesc suficientă energie. Un proces cunoscut sub numele de emisie termoionică folosește căldura pentru a expulza electronii din catod. Acest lucru devine posibil atunci când presiunea din tubul de raze X evacuat atinge 10 -6 -10 -7 mm Hg. Artă. Filamentul se încălzește în același mod ca și filamentul unei lămpi cu incandescență atunci când trece curentul prin el. Funcționarea tubului cu raze X este însoțită de încălzirea catodului la temperatura de strălucire cu deplasarea unor electroni din acesta prin energie termică.

Balon

Anodul și catodul sunt conținute într-o carcasă etanșă - un cilindru. Cilindrul și conținutul său sunt adesea denumite inserție, care are o durată de viață limitată și poate fi înlocuită. Tuburile cu raze X au în mare parte becuri de sticlă, deși pentru unele aplicații se folosesc becuri din metal și ceramică.

Funcția principală a balonului este de a oferi suport și izolație și de a menține vidul. Presiunea din tubul cu raze X evacuat la 15°C este de 1,2·10 -3 Pa. Prezența gazelor în cilindru ar permite electricității să curgă liber prin dispozitiv și nu doar sub forma unui fascicul de electroni.

Cadru

Designul tubului cu raze X este astfel încât, pe lângă faptul că închide și susține alte componente, corpul său servește drept scut și absoarbe radiația, cu excepția fasciculului util care trece prin fereastră. Suprafața sa exterioară relativ mare disipă cea mai mare parte a căldurii generate în interiorul dispozitivului. Spațiul dintre carcasă și inserție este umplut cu ulei, care asigură izolarea și răcirea.

Lanţ

Un circuit electric conectează tubul la o sursă de energie numită generator. Sursa primește energie de la rețea și transformă curentul alternativ în curent continuu. Generatorul vă permite, de asemenea, să reglați unii parametri ai circuitului:

KV - tensiune sau potențial electric;
MA este curentul care circulă prin tub;
S - durata sau timpul de expunere, în fracțiuni de secundă.

Circuitul asigură mișcarea electronilor. Ele sunt încărcate cu energie care trece prin generator și o dau anodului. Pe măsură ce se mișcă, au loc două transformări:

energia electrică potențială este transformată în energie cinetică;
cinetica, la rândul său, este transformată în raze X și căldură.

Potenţial

Când electronii intră în bec, ei au energie potențială electrică, a cărei cantitate este determinată de tensiunea KV dintre anod și catod. Tubul cu raze X funcționează sub tensiune, pentru a crea 1 KV din care fiecare particulă trebuie să aibă 1 keV. Prin ajustarea KV, operatorul oferă o anumită cantitate de energie fiecărui electron.

Cinetica

Presiunea scăzută din tubul de raze X evacuat (la 15°C este de 10 -6 -10 -7 mm Hg) permite particulelor să zboare din catod către anod sub influența emisiei termoionice și a forței electrice. Această forță le accelerează, ceea ce duce la creșterea vitezei și a energiei cinetice și la scăderea potențialului. Când o particulă lovește anodul, potențialul său se pierde și toată energia sa este convertită în energie cinetică. Un electron de 100 keV atinge o viteză care depășește jumătate Atunci când lovește o suprafață, particulele încetinesc foarte repede și își pierd energia cinetică. Se transformă în raze X sau căldură.

Electronii vin în contact cu atomii individuali ai materialului anodic. Radiațiile sunt generate atunci când interacționează cu orbitalii (fotonii de raze X) și cu nucleul (bremsstrahlung).

Energia de comunicare

Fiecare electron din interiorul unui atom are o anumită energie de legare, care depinde de mărimea acestuia din urmă și de nivelul la care se află particula. Energia de legare joacă un rol important în generarea de raze X caracteristice și este necesară pentru a îndepărta un electron dintr-un atom.

Bremsstrahlung

Bremsstrahlung produce cel mai mare număr fotonii. Electronii care pătrund în materialul anodului și trec în apropierea nucleului sunt deviați și încetiniți de forța atomică de atracție. Energia lor, pierdută în timpul acestei întâlniri, apare sub forma unui foton cu raze X.

Gamă

Doar câțiva fotoni au o energie apropiată de cea a electronilor. Pentru majoritatea dintre ei este mai mic. Să presupunem că există un spațiu, sau câmp, care înconjoară nucleul în care electronii experimentează o forță de „frânare”. Acest câmp poate fi împărțit în zone. Acest lucru dă câmpului nuclear aspectul unei ținte cu un atom în centru. Un electron care lovește orice punct al țintei experimentează o decelerare și generează un foton cu raze X. Particulele care lovesc cel mai aproape de centru sunt afectate cel mai mult și, prin urmare, pierd cea mai mare energie, producând fotoni cu cea mai mare energie. Electronii care intră în zonele exterioare experimentează mai mult și generează cuante cu energie mai mică. Deși zonele au aceeași lățime, ce au zonă diferită, în funcție de distanța până la nucleu. Deoarece numărul de particule care cad într-o zonă dată depinde de aria sa totală, este evident că zonele exterioare captează mai mulți electroni și creează mai mulți fotoni. Folosind acest model, spectrul de energie al radiațiilor X poate fi prezis.

E max de fotoni din spectrul principal al radiației bremsstrahlung corespunde cu E max de electroni. Sub acest punct, pe măsură ce energia cuantelor scade, numărul acestora crește.

Un număr semnificativ de fotoni de energie scăzută sunt absorbiți sau filtrați în timp ce încearcă să treacă prin suprafața anodului, fereastra tubului sau filtrul. Filtrarea, de regulă, depinde de compoziția și grosimea materialului prin care trece fasciculul, ceea ce determină forma finală a curbei spectrului de energie scăzută.

influența KV

Partea de înaltă energie a spectrului este determinată de tensiunea din tuburile de raze X, kV (kilovolti). Acest lucru se datorează faptului că determină energia electronilor care ajung la anod, iar fotonii nu pot avea un potențial mai mare decât acesta. La ce tensiune funcționează tubul cu raze X? Energia maximă a fotonului corespunde potențialului maxim aplicat. Această tensiune se poate modifica în timpul expunerii din cauza curentului de curent alternativ. În acest caz, E max al fotonului este determinat de tensiunea de vârf a perioadei de oscilație KV p.

Pe lângă potențialul cuantic, KV p determină cantitatea de radiație creată de un anumit număr de electroni care lovesc anodul. Deoarece eficiența generală a bremsstrahlung crește datorită creșterii energiei electronilor de bombardare, care este determinată de KV p, rezultă că KV p afectează eficiența dispozitivului.

Schimbarea KV p, de regulă, schimbă spectrul. suprafata totala sub curba energiei reprezintă numărul de fotoni. Fără filtru, spectrul este un triunghi, iar cantitatea de radiație este proporțională cu pătratul KV. Cu un filtru, creșterea KV crește și penetrarea fotonului, ceea ce reduce procentul de radiație filtrată. Acest lucru duce la o creștere a emisiei de radiații.

Radiația caracteristică

Tipul de interacțiune care produce radiații caracteristice implică ciocnirea electronilor de mare viteză cu cei orbitali. O interacțiune poate avea loc numai atunci când particula care intră are un E k mai mare decât energia de legare din atom. Când această condiție este îndeplinită și are loc o coliziune, electronul este eliminat. În acest caz, rămâne un loc liber, ocupat de o particulă cu un nivel de energie mai ridicat. Pe măsură ce electronul se mișcă, eliberează energie, care este emisă sub formă de cuantum de raze X. Aceasta se numește radiație caracteristică, deoarece E al fotonului este caracteristica element chimic, din care este realizat anodul. De exemplu, atunci când un electron de la nivelul K al wolframului cu legătură E = 69,5 keV este eliminat, locul vacant este ocupat de un electron de la nivelul L cu legătură E = 10,2 keV. Fotonul caracteristic cu raze X are o energie egală cu diferența dintre aceste două niveluri, sau 59,3 keV.

De fapt, un anumit material anodic dă naștere unei game de energii caracteristice de raze X. Acest lucru se datorează faptului că electronii la diferite niveluri de energie (K, L etc.) pot fi eliminați prin bombardarea particulelor, iar locurile libere pot fi umplute de la diferite niveluri de energie. Deși umplerea locurilor libere de nivel L generează fotoni, energiile acestora sunt prea scăzute pentru a fi utilizate în imagistica de diagnosticare. Fiecărei energie caracteristică i se dă o desemnare care indică orbitalul în care s-a produs vacant, cu un indice care indică sursa ocupării electronilor. Subindicele alfa (α) indică ocuparea unui electron de la nivelul L, iar beta (β) indică ocuparea de la nivelul M sau N.

Spectrul de tungsten. Radiația caracteristică acestui metal produce un amestec de mai multe energii discrete, în timp ce radiația bremsstrahlung creează o distribuție continuă. Numărul de fotoni produși de fiecare energie caracteristică diferă prin aceea că probabilitatea de a umple un loc liber de nivel K depinde de orbital.
Spectrul de molibden. Anozii fabricați din acest metal folosit pentru mamografie produc două energii de raze X caracteristice destul de intense: K-alfa la 17,9 keV și K-beta la 19,5 keV. Spectrul optim al tuburilor de raze X, permițând obținerea celui mai bun echilibru între contrast și pentru un sân de mărime medie, se realizează la E f = 20 keV. Cu toate acestea, bremsstrahlung este produs la energii mari. Echipamentul de mamografie folosește un filtru de molibden pentru a îndepărta partea nedorită a spectrului. Filtrul funcționează pe principiul K-edge. Absoarbe radiația care depășește energia de legare a electronilor la nivelul K al atomului de molibden.
Spectrul de rodiu. Rodiul are număr atomic 45 și molibden 42. Prin urmare, emisia caracteristică de raze X de la un anod de rodiu va avea o energie puțin mai mare decât molibdenul și mai pătrunzătoare. Acesta este folosit pentru a obține imagini cu sâni denși.

Anozii cu suprafețe duble, molibden-rodiu, permit operatorului să aleagă o distribuție optimizată pentru glandele mamare marimi diferite si densitate.

Efectul KV asupra spectrului

Valoarea KV influențează foarte mult radiația caracteristică, deoarece aceasta nu va fi produsă dacă KV este mai mică decât energia electronilor de nivel K. Când KV depășește această valoare de prag, cantitatea de radiație este în general proporțională cu diferența dintre tubul KV și pragul KV.

Spectrul de energie al fotonilor fasciculului de raze X care iese din dispozitiv este determinat de mai mulți factori. De regulă, constă din cuante de interacțiuni inhibitorii și caracteristice.

Compoziția relativă a spectrului depinde de materialul anodului, KV și filtru. Într-un tub cu un anod de wolfram, radiația caracteristică nu se formează la 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.

Eficienţă

Doar o mică parte din energia furnizată de electroni este transformată în radiație. Cota principală este absorbită și transformată în căldură. Eficiența radiației este definită ca proporția dintre energia totală radiată din energia electrică totală transmisă anodului. Factorii care determină eficiența unui tub cu raze X sunt tensiunea aplicată KV și numărul atomic Z. O relație aproximativă este următoarea:

Eficiență = KV x Z x 10 -6.

Relația dintre eficiență și KV are un impact specific asupra utilizării practice a echipamentelor cu raze X. Datorită căldurii generate, tuburile au o anumită limită de număr energie electrica, pe care le pot risipi. Acest lucru impune o limitare a puterii dispozitivului. Cu toate acestea, pe măsură ce KV crește, cantitatea de radiație produsă per unitate de căldură crește semnificativ.

Dependența generării de raze X de compoziția anodului este de interes doar academic, deoarece majoritatea dispozitivelor folosesc wolfram. Excepția este molibdenul și rodiul, utilizate în mamografie. Eficiența acestor dispozitive este semnificativ mai mică decât a celor cu wolfram datorită numărului lor atomic mai mic.

Eficienţă

Eficiența unui tub cu raze X este definită ca cantitatea de iradiere, în miliroentgens, livrată într-un punct din centrul fasciculului util la o distanță de 1 m de punctul focal pentru fiecare 1 mA de electroni care trec prin instrument. . Valoarea sa exprimă capacitatea dispozitivului de a converti energia particulelor încărcate în raze X. Vă permite să determinați expunerea pacientului și a imaginii. La fel ca și eficiența, eficiența dispozitivului depinde de o serie de factori, inclusiv KV, forma de undă a tensiunii, materialul anodului și gradul de deteriorare a suprafeței, filtrul și timpul de utilizare a dispozitivului.

Control KV

Tensiunea KV controlează eficient ieșirea tubului cu raze X. În general, se presupune că ieșirea este proporțională cu pătratul KV. Dublarea KV crește expunerea de 4 ori.

Formă de undă

Forma de undă descrie modul în care KV se modifică în timp pe măsură ce radiația este generată datorită naturii ciclice a sursei de alimentare. Sunt folosite mai multe diferite forme valuri Principiu general este: cu cât forma KV se schimbă mai puțin, cu atât sunt produse mai eficient razele X. Echipamentele moderne folosesc generatoare cu un KV relativ constant.

Tuburi cu raze X: producători

Oxford Instruments produce diverse dispozitive, inclusiv sticlă cu putere de până la 250 W, potențial 4-80 kV, punct focal de până la 10 microni și o gamă largă de materiale anodice, inclusiv Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti , W.

Varian oferă peste 400 de tipuri diferite de tuburi cu raze X medicale și industriale. Alți producători cunoscuți sunt Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong etc.

Tuburile cu raze X Svetlana-Roentgen sunt produse în Rusia. Pe lângă dispozitivele tradiționale cu anod rotativ și staționar, compania produce dispozitive cu catod rece controlat de fluxul luminos. Avantajele dispozitivului sunt următoarele:

funcționare în mod continuu și impuls;
inerţie;
reglarea intensității prin curent LED;
puritatea spectrului;
capacitatea de a obține radiații cu raze X de diferite intensități.

GOST R 55771-2013

STANDARDUL NAȚIONAL AL FEDERAȚIA RUSĂ

PRODUSE MEDICAL ELECTRICE

Computer tomograf cu raze X. Cerințe tehnice pentru achizițiile publice

Echipamente electrice medicale. Echipament pentru angiografie cu raze X. Cerințe tehnice pentru achizițiile guvernamentale

OK 11.040.50

Data introducerii 2015-01-01

Prefaţă

1 DEZVOLTAT de Instituția Federală a Bugetului de Stat „Institutul de Cercetare și Testare a Echipamentelor Medicale din întreaga Rusie” Serviciul federal pentru supraveghere în domeniul asistenței medicale și dezvoltării sociale (FSBI „VNIIIMT” din Roszdravnadzor)

2 INTRODUS de Comitetul Tehnic de Standardizare TC 411 „Aparate și echipamente pentru radiodiagnostic, terapie și dozimetrie”

3 APROBAT ȘI INTRAT ÎN VIGOARE prin Ordinul Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie din 8 noiembrie 2013 N 1549-st

4 INTRODUS PENTRU PRIMA Oara

Regulile de aplicare a acestui standard sunt stabilite în GOST R 1.0-2012 (Secțiunea 8). Informațiile despre modificările aduse acestui standard sunt publicate în indexul de informații anual (de la 1 ianuarie a anului curent) „Standarde naționale”, iar textul oficial al modificărilor și modificărilor este publicat în indexul lunar de informații „Standarde naționale”. În cazul revizuirii (înlocuirii) sau anulării acestui standard, anunțul corespunzător va fi publicat în numărul următor al indexului de informare „Standarde naționale”. Informațiile relevante, avizele și textele sunt, de asemenea, postate în sistemul informațional uz comun- pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe internet (gost.ru)

Introducere

Prezentul standard stabilește cerințele de bază care trebuie cuprinse în specificațiile tehnice pentru achiziția publică a tomografelor computerizate cu raze X destinate obținerii de imagini strat cu strat și imagini 3D (XCT).

La desfășurarea unei licitații competitive, sarcinile de licitație pentru achiziționarea de echipamente electronice includ într-o serie de cazuri cerințe tehnice care nu corespund scopului echipamentului achiziționat: fie excesiv de specifice și redundante, fie legate indirect de proprietățile sale de consum. Acest standard are ca scop eficientizarea practicii curente de formare cerinte tehnice pentru achiziții publice.

Nu există analogi internaționali la standard. Acest standard reflectă specificul formelor interne de achiziție publică de echipamente medicale de înaltă tehnologie și poate fi doar un document național.

1 domeniu de utilizare

Acest standard stabilește cerințe generale pentru întocmirea specificațiilor tehnice (TOR) și execuția acestora în timpul achizițiilor publice de echipamente medicale (MO): computer tomograf cu raze X destinate obținerii de imagini strat cu strat și imagini 3D (XCT).

Acest standard este un standard privat în legătură cu GOST R 55719-2013 „Produse electrice medicale. Cerințe pentru conținutul și execuția specificațiilor tehnice pentru documentația competitivă în timpul achizițiilor publice de echipamente medicale de înaltă tehnologie”.

Acest standard se aplică licitațiilor pentru achiziții de stat și municipale de către Ministerul Apărării pentru furnizarea de îngrijire medicală. Standardul nu se aplică achizițiilor nestatale de către Ministerul Apărării.

Acest standard se aplică RKT.

Standardul nu se aplică dispozitivelor de tomosinteză.

2 Referințe normative

Acest standard folosește referințe normative la următoarele standarde naționale:

GOST R 55719-2013 Produse electrice medicale. Cerințe privind conținutul și execuția specificațiilor tehnice pentru documentația de licitație în timpul achiziției publice de echipamente medicale de înaltă tehnologie

GOST R 50267.0-92 (IEC 601-1-88) Produse electrice medicale. Partea 1. Cerințe generale de siguranță

GOST R 50267.0.2-2005 (IEC 60601-1-2:2001) Produse electrice medicale. Partea 1-2. Cerințe generale de siguranță. Compatibilitate electromagnetica. Cerințe și metode de testare

GOST R 50267.32-99 (IEC 60601-2-32-94) Produse electrice medicale. Partea 2. Cerințe speciale de siguranță pentru echipament auxiliar aparate cu raze X

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

Notă - Când utilizați acest standard, este recomandabil să verificați valabilitatea standardelor de referință în sistemul de informare publică - pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pentru Standardizare pe Internet sau conform indexului de informații publicat anual „Standarde naționale”, care a fost publicată de la 1 ianuarie a anului curent, și conform eliberărilor indexului lunar de informații „Standarde naționale” pentru anul curent. Dacă se înlocuiește un standard de referință nedatat, se recomandă utilizarea versiunii curente a acelui standard, ținând cont de orice modificări aduse versiunii respective. Dacă se înlocuiește un standard de referință datat, se recomandă utilizarea versiunii acelui standard cu anul aprobării (adopției) indicat mai sus. Dacă, după aprobarea acestui standard, se face o modificare a standardului de referință la care se face referire datată, care afectează prevederea la care se face referire, atunci această prevedere se recomandă a fi aplicată fără a se lua în considerare această modificare. În cazul în care standardul de referință este anulat fără înlocuire, atunci prevederea în care este dată referința la acesta, se recomandă aplicarea în partea care nu afectează această referință.

3 Termeni și definiții

Acest standard utilizează termeni conform GOST R IEC 60601-1, GOST R IEC 60601-2-44 și GOST R IEC/TO 60788, precum și următorii termeni cu definițiile corespunzătoare:

3.1 Perioada de garantie: Perioada de timp în care producătorul garantează stabilitatea indicatorilor de calitate a produsului în timpul funcționării, sub rezerva respectării regulilor de funcționare.

Nota 1 - În interior perioada de garantie Producătorul este responsabil pentru defectele ascunse și evidente, dacă nu se prevede altfel prin acord (contract).

Nota 2 - Producatorul, la cererea clientului, este obligat sa le elimine in mod gratuit, cu exceptia cazului in care face dovada ca defectele au fost rezultatul unor imprejurari pentru care nu este responsabil.

3.2 durata de viață standard (alocată): Durata calendaristică de funcționare, la împlinirea căreia trebuie să înceteze funcționarea instalației, indiferent de starea tehnică a acesteia.

Notă - La expirarea resursei alocate (durata de viață), obiectul trebuie scos din serviciu și trebuie luată o decizie, prevăzută de documentația de reglementare și tehnică relevantă, - trimiterea lui pentru reparație, dezafectare, distrugere, inspecție și stabilire. o nouă perioadă atribuită.

4 Cerințe generale privind conținutul specificațiilor tehnice pentru achizițiile publice de echipamente medicale

4.1 Specificațiile tehnice sunt elaborate de client. Specificațiile tehnice determină subiectul comenzii de achiziție MO.

Responsabilitatea pentru exhaustivitatea și caracterul suficient al specificațiilor tehnice revine clientului.

4.2 La întocmirea specificațiilor tehnice pentru achiziționarea de echipamente medicale, este interzisă indicarea unor mărci specifice, mărci de serviciu, denumiri de marcă, brevete, modele de utilitate, desene industriale, denumiri de origine ale mărfurilor sau denumiri ale producătorului (cu excepția cazurilor indicate separat). ).

5 Principalele caracteristici tehnice indicate în caietul de sarcini pentru licitație

5.1 Următoarele sunt caracteristicile (parametrii) care ar trebui să fie incluși în termenii de referință pentru achizițiile publice ale RKT:

- tensiune de alimentare, V;

- consumul de energie, kW, nu mai mic;

- RCT tip spirală (dacă este disponibil);

- numărul de linii de detectoare;

- timp minim pentru o rotație a tubului cu raze X, s, nu mai mult;

- grosimea minima tăiat, mm, nu mai mult;

- câmp maxim scanare, mm;

- capacitatea termică a tubului cu raze X, MHU;

- viteza de răcire a tubului cu raze X, kHU/min;

- puterea nominală a generatorului de raze X, kW, nu mai puțin;

- diametrul gaurii portalului, mm;

- domeniul de măsurare a densității, Hounsfield e, nu mai puțin;

- matricea de colectare a datelor, nu mai rău;

- timpul de reconstrucție a imaginii, imagine/e, nu mai puțin;

- matrice de imagini, nu mai rău;

- sensibilitate la contrast, %, nu mai puțin;

- rezoluție spațială, perechi de linii/cm, nu mai puțin;

- capacitatea de încărcare a mesei pentru pacient, kg, nu mai puțin;

- raza de mișcare verticală a mesei pentru pacient, mm, nu mai puțin;

- raza de mișcare orizontală a pacientului, nu mai mică;

- viteza de deplasare a mesei pentru pacient, mm/s;

- software: de bază și specială.

Note

1 Majoritatea examinărilor clinice de rutină pot fi efectuate pe o tomografie computerizată cu raze X în 16 secțiuni. Tomografiile cu un număr mare de felii (64, 128 sau mai mult) pe rotație a tubului cu raze X sunt destinate unor studii mai complexe (cardiace) și unui anumit grup de pacienți (de exemplu, copii). Cu cât RCT conține mai multe linii de detectoare, cu atât mai rapid are loc colectarea informațiilor pentru o anumită imagine 3D, ceea ce este deosebit de important pentru sistemul cardiovascular. Când se studiază o inimă care se află în mișcare constantă și rapidă, se utilizează sincronizarea cu un ECG. Cu toate acestea, odată cu creșterea numărului de linii de detectoare și, în consecință, a numărului de secțiuni CT cu raze X, doza de radiații către pacient crește și calitatea imaginii se deteriorează din cauza radiațiilor împrăștiate de obiect. Pentru a reduce doza de radiații a pacientului, anumite moduri de operare RCT și programe speciale de modulare a dozei sunt utilizate în funcție de complexitatea, vârsta și sexul pacientului.

2 La cumpărare, clientul stabilește tipul RCT în funcție de profilul instituției medicale și de tipul cercetării efectuate și este responsabil pentru aceasta.

5.2 Lista documente de reglementare, pe care RKT trebuie să o respecte, este prezentat în Anexa A.

6 Cerințe pentru întocmirea specificațiilor tehnice

6.1 Un exemplu de caracteristici medicale și tehnice ale RCT este dat în Anexa B.

6.2 Este posibil să se includă cerințe suplimentare justificate de client din punctul de vedere al efectuării cercetărilor necesare în conformitate cu profilul instituției medicale.

Anexa A (obligatoriu). Lista documentelor de reglementare pe care trebuie să le respecte un tomograf computerizat cu raze X

Anexa A
(necesar)

Tabelul A.1


Desemnare	Nume
	Produse electrice medicale. Partea 1. Cerințe generale de siguranță ținând cont de principalele caracteristici funcționale
	Produse electrice medicale. Partea 2-28. Cerințe speciale de siguranță ținând cont de caracteristicile funcționale de bază ale emițătorilor de raze X de diagnostic medical
	Produse electrice medicale. Partea 2-44. Cerințe speciale de siguranță ținând cont de caracteristicile funcționale de bază ale tomografelor computerizate cu raze X
	Produse electrice medicale. Dicţionar
	Standarde de siguranță împotriva radiațiilor
	Cerințe igienice la proiectarea și funcționarea camerelor, dispozitivelor și efectuarea de examinări cu raze X

Anexa B (pentru referință). Un exemplu de caracteristici medicale și tehnice ale unui tomograf computerizat cu raze X

Anexa B
(informativ)

Tabelul B.1


Nume caracteristic	Valoare pentru CT cu raze X cu 64 de secțiuni	Valoare pentru RCT cu 16 secțiuni
Opțiuni de scanare
Zona de scanare	Întregul corp, cap
Sistem de scanare, 360°/rotație	Rotire continuă
Scanare în spirală în timp ce masa pacientului se mișcă	Scanare continuă
Timp minim de rotație a tubului cu raze X, s
Câmp maxim de scanare, mm
Grosimea de tăiere, mm
Scanare în spirală
Timpul maxim pentru o scanare, s, nu mai puțin
Viteză minimă pentru scanarea în spirală, mm/s, nu mai mult
Viteza maximă în timpul scanării elicoidale, mm/s
Gantry
Diametrul deschiderii, cm, nu mai puțin
Pozitionare cu laser
Controlul mișcării portalului, la distanță și manual
Detector
Număr de felii obținute simultan, buc.
Grosimea minimă a unei tăieturi, mm, nu mai mult
tub cu raze X
Capacitatea termică a tubului cu raze X, MHU, nu mai puțin
Rata de răcire a tubului cu raze X, kHU/min, nu mai puțin
Dimensiunea minimă de focalizare, mm, nu mai mult
generator de raze X
Putere nominală, kW, nu mai puțin
Gama de modificări ale tensiunii anodului, kV
Gama de modificări ale curentului anodic, mA
Masa pacientului
Acționare electromecanică și manuală
Oportunitate telecomandă mișcarea mesei
Raza de mișcare verticală, cm
Mișcare orizontală maximă, cm, nu mai puțin
Lățimea mesei, cm, nu mai puțin

Viteza de deplasare a mesei, mm/m
Opțiuni de imagine
Matricea de colectare a datelor, nu mai rău
Timp de reconstrucție, imagine/e, nu mai puțin
Matricea imaginii, nu mai rău
Rezoluție de contrast scăzut la 0,3%, nu mai puțin
Rezoluție de contrast ridicat (la 250 mA curent anodic, 120 kV TENSIUNE ANODIC, 0,5 s timp de scanare, 1 mm grosime a feliei)
Fantomă catphan cu diametrul de 20 cm
Software
Pachet de bază
Protocoale de modulare a dozei
Pachet cardio
Sincronizare cu ECG
Cardiografie axială
Corectarea aritmiei
Protocoale pediatrice
Software de corectare a conicității fasciculului
Software special	Conform nevoilor clientului
Verificarea calcificării vaselor coronare
Examenul vascular
Parametrii cardiaci
Testul funcției pulmonare
Caracteristicile rețelei de alimentare
Tensiune de alimentare, V	3 faze, 380	3 faze, 380
Consumul de energie, kW, nu mai puțin
Perioada de garanție de funcționare, ani, nu mai puțin
Durată de viață standard, ani, nu mai puțin Cerințe de igienă pentru proiectarea și funcționarea camerelor cu raze X, a dispozitivelor și efectuarea examinărilor cu raze X, - Ministerul Sănătății al Federației Ruse, 2003

UDC 621.86.1:616-073.7:006.354 OKS 11.040.50

Cuvinte cheie: tomograf cu raze X, plan tomografic, secțiune tomografică, indice de doză de tomografie computerizată, imagine
_______________________________________________________________________________

Textul documentului electronic
pregătit de Kodeks JSC și verificat cu:
publicație oficială
M.: Standartinform, 2014

Aplicarea acceleratoarelor

Și aparate cu raze X

Tutorial

la proiectarea cursului

Saint Petersburg

Editura SPbSETU „LETI”

UDC ___________

BBK____________

I00 Gryaznov A.Yu., Potrakhov N.N. Aplicarea acceleratoarelor și a aparatelor cu raze X: Manual. indemnizatie. Sankt Petersburg: Editura Universității Electrotehnice din Sankt Petersburg „LETI”, 2006, 46 p.

Destinat studenților de specialitatea 200300 și direcția 654100 și poate fi util și lucrătorilor ingineri și tehnici din acest domeniu de cunoaștere.

UDC ___________

BBK____________

Recensori: laborator mijloace tehnice teste nedistructive Institutul din Moscova echipamente radio-electronice; Ch. inginer al ZAO ELTECH-Med V.M. Mukhin

Aprobat

Consiliul editorial și editorial al Universității

ca linii directoare

INTRODUCERE

Echipamentele cu raze X ocupă unul dintre locurile de frunte printre mijloacele utilizate pentru studierea structurii materiei, controlul nedistructiv al calității produselor, tehnologia radiațiilor, studiul proceselor rapide și rezolvarea altor probleme științifice și tehnice. Funcționalitate iar nivelul tehnic al echipamentelor cu raze X sunt determinate în mare măsură de parametrii surselor de radiații utilizate în acesta - tuburile de raze X.

Din punct de vedere istoric, primele zone uz practic Radiațiile cu raze X au fost folosite pentru diagnosticarea medicală și transiluminarea materialelor. Pentru a obține imagini în umbră ale obiectelor studiate, în stadiul inițial de dezvoltare a tehnologiei cu raze X, s-au folosit tuburi cu raze X ionice. Lucrarea lui Lilienfeld și în special a lui Coolidge (1912 - 1913) a dus la crearea tuburilor electronice cu catod termoionic, care au primit ulterior o dezvoltare excepțională.

Pe acest moment Datorită progreselor în tehnologie și tehnologie de vid, tuburile cu raze X au fost îmbunătățite semnificativ. Gama dezvoltată de tuburi de raze X existente face posibilă rezolvarea unei game largi de probleme practice de diferite feluri: analize structurale și spectrale cu raze X, difracția cu raze X a proceselor rapide, studiul compoziției fazei și elementare pentru scopuri industriale și științifice, controlul calității produselor microelectronice și semiconductoare, raze X, separarea luminescenței cu raze X a rocilor, litografie cu raze X și multe altele.

Simbolul aparatelor cu raze X (marcaj) este definit în OST 11.073.807-82 „Dispozitive electrovacuum. Sistem de simboluri” și reflectă scopul și, uneori, principalii parametri ai dispozitivelor. În conformitate cu OST, simbolul include o combinație de numere și litere: număr \ litere \ număr \ - număr.

Pentru tuburile cu raze X pentru transiluminare industrială și analiză structurală și spectrală, prima cifră indică puterea maximă admisă în timpul funcționării pe termen lung în kilowați. Aceasta este urmată de o scrisoare care indică metoda de protecție împotriva radiațiilor: „P” - se asigură protecție completă; „B” - protecție suplimentară este necesară de către elementele carcasei sau monoblocului dispozitivului. Următoarea literă indică domeniul de aplicare: „P” - pentru transiluminare industrială; „X” - pentru analiza spectrală; „C” - pentru analiza structurală; „M” - pentru radiografie medicală; "T" - pentru terapie; "D" - pentru detectarea defectelor.

A treia literă indică natura (metoda) răcirii forțate: „B” - apă; „K” - aer; "M" - ulei. Absența celei de-a treia litere înseamnă răcire prin convecție naturală sau radiație. Numărul care urmează după litere indică numărul de serie al dispozitivului din acest grup.

Pentru tuburile de ecranare industriale, următorul număr (scris cu o cratimă) indică tensiunea anodică maximă admisă în kilovolți. Pentru tuburile de analiză structurală și spectrală, ultimul element simbol(ortografiat cu cratima) este simbolul pentru materialul țintă al anodului. Uneori, după desemnarea standard a tubului, se adaugă un număr roman între paranteze, indicând designul extern al dispozitivului (dacă este necesar diverse modele huse de protectie echipamente de modificări vechi și noi). Informații despre diferența în proiecta este dat în pașaportul dispozitivului și în mesajele publicitare.

Design și tehnologie

tub modern cu raze X

Componentele principale ale unui tub cu raze X modern sunt ansamblul catodic, carcasa de vid și ansamblul anod.

Unitatea catodică este proiectată pentru a genera un flux de electroni de o formă dată. Designul ansamblului catodic include fire care transportă curent, un suport pentru catod, stâlpi de transport de curent, un filament, un ecran catod și un izolator.

Fie un catod termic încălzit direct, fie un emițător de emisie de câmp este folosit în principal ca surse de electroni. Catodul este atașat (prin sudare sau mecanic) de stâlpi de molibden, dintre care unul este atașat de suportul catodului și are contact electric cu acesta, iar celălalt este fixat mecanic de suportul catodului, dar este separat de acesta printr-un izolator. Firele purtătoare de curent sunt aduse pe suportul izolat și pe suportul catodului și scoase în afara carcasei de vid.

Pentru ca fluxul de electroni emis să aibă o anumită formă de-a lungul întregului traseu de la catod la ținta anodului, proiectarea ansamblului catodului este un sistem electron-optic. Efectul focalizării fasciculului de electroni este asigurat de o anumită formă a găurii din ecranul catodic. La catozii tubului, împreună cu Cerințe generale Catozii aparatelor electrice de vid (pentru a asigura curentul de emisie necesar și stabil pe toată durata de viață, să fie bine degazați și să nu deterioreze vidul din aparat în condiții de funcționare, să aibă o durată de viață suficientă etc.) la o serie de cerințe speciale: stabilitatea funcționării la câmpuri de înaltă tensiune pe suprafața catodului și posibilitatea de reglare a curentului de emisie pe o gamă largă.

Spiral plat prelungit ascutit

Orez. 1. Modele catodice

Carcasa de vid a tubului cu raze X este proiectată pentru a separa volumul de vid al dispozitivului de mediul extern, pentru a fixa electrozii într-o anumită poziție și pentru a-i izola unul de celălalt. Cilindrul se face prin suflare forme speciale, permițându-vă să formați configurația necesară a cilindrului cu suficientă precizie. Electrozii sunt conectați la cilindru prin lipire. În acest caz, unitățile catodice și anodice asamblate pe picioare de sticlă sunt conectate ermetic la cilindru pe mașini speciale de preparare a berii.

Orez. 2. Tipuri de carcase de vid

Partea de mijloc a cilindrului este extinsă pentru a crește rezistența electrică. În același timp, expansiunea părții din mijloc ajută la reducerea sarcinii termice specifice pe suprafața sticlei datorită Radiație termala de la catod și anod. Lungimea cilindrului este selectată ținând cont de tensiunea de funcționare a tubului și de mediul în care va fi operat. În locul unde ar trebui să fie eliberată radiația, grosimea peretelui este redusă prin șlefuire - se creează o fereastră de ieșire specifică. O altă opțiune este utilizarea unui orificiu de evacuare din beriliu dens în vid.

Unitățile anodice ale tuburilor cu raze X sunt proiectate direct pentru a genera radiații cu raze X. Anodul unui tub cu raze X este electrodul care îndeplinește funcțiile unei ținte sau poartă ținta tubului. O parte din radiația de raze X care rezultă din decelerația electronilor pe țintă, destinată utilizare beneficăși închis într-un unghi solid, al cărui vârf se află în centrul punctului focal real, se numește fascicul de radiație de lucru al tubului. Caracteristici geometrice fasciculul de radiație de lucru (direcția și unghiul solid) depind de proiectarea tubului cu raze X și a anodului acestuia.

Din punct de vedere structural, anozii pot fi realizați masivi sau perforați. Anodul masiv este format dintr-un corp anod și o țintă (anod compozit). Materialul corpului anodului trebuie să aibă o conductivitate termică ridicată, deoarece căldura este transferată prin corpul anodului către dispozitivul de răcire. Cel mai adesea, corpul anodului este realizat din cupru, care are un punct de topire destul de ridicat (1360 K), proprietăți bune de vid, capacitate ridicată de căldură și conductivitate termică. Ținta aplicată pe suprafața anodului necesită un punct de topire ridicat și o presiune scăzută a vaporilor la temperaturi ridicate. În tuburile concepute pentru a produce radiații bremsstrahlung, țintele sunt realizate din wolfram. Pentru a obține radiații caracteristice de o anumită duritate (tuburi pentru analiza structurală cu raze X și analiza spectrală cu raze X), țintele sunt realizate din diverse materiale(crom, fier, cupru, molibden, argint etc.).

Orez. 3. Proiectarea unui ansamblu anod masiv

1 – țintă, 2 – corp anod, 3 – tub central de răcire,

4 - inel kovar de conectare, 5 - marginea recipientului de sticlă

În unele cazuri, ținta este element structural este absent în tub, iar funcțiile sale sunt îndeplinite de suprafața corpului anodului (anod omogen). Principala cerință în fabricarea unui anod masiv cu o țintă este un bun contact termic între țintă și corpul anodului. Această cerință este îndeplinită prin diverse metode tehnologice: topire în vid, sudare prin difuzie, depunere electrochimică sau cu plasmă. Topirea în vid este utilizată pentru a realiza anozi cu ținte refractare masive din wolfram, molibden sau rodiu. Pentru topire se folosește un creuzet de grafit demontabil sub formă de sticlă, pe fundul căruia este instalată o țintă la unghiul necesar. Apoi un semifabricat cilindric de cupru, curățat în prealabil de contaminanți, este plasat în creuzet. Topirea cuprului într-un creuzet se realizează într-un cuptor cu vid cu incalzire electrica sau prin curenți de înaltă frecvență sub un capac de cuarț. În funcție de masa anozilor, modurile de topire sunt selectate astfel încât corpul de cupru al anodului să aibă o structură cristalină grosieră. După topire, semifabricatul anodului este prelucrat mecanic, dându-i configurația necesară. Designul dispozitivului de răcire a anodului depinde de modul de funcționare, puterea tubului și de alți factori. În tuburile cu raze X care funcționează în modul de pornire intermitentă de putere medie (câteva sute de wați), se utilizează răcirea radiatorului.

O flanșă este sudată pe corpul de cupru al anodului cu ținta, prin care ansamblul anodului este conectat la cilindrul tubului. Radiatorul este fixat de tija anodului printr-o fixare prin contracție după pomparea tubului. În scopul unui contact termic sigur, suprafețele de împerechere ale anodului și ale corpului radiatorului sunt prelucrate cu atenție. Pentru a crește suprafața de transfer de căldură, radiatorul este cu aripioare multiple. Uleiul, apa sau aerul pot fi folosite ca mediu de răcire. În funcție de proiectarea emițătorilor și a modurilor de funcționare, răcirea poate fi forțată (cu ajutorul pompelor) sau naturală. În tuburile de mare putere (până la 4 kW) care funcționează în mod continuu pe termen lung, sunt utilizate sisteme de răcire cu lichid cu flux. Apa sau uleiul de transformator este folosit ca agent frigorific. În ambele sisteme de răcire, lichidul intră în cavitatea anodului printr-un tub situat pe axa acestuia, spală direct peretele interior al cavității, răspândindu-se prin canalele unei spirale bifilare speciale lipite la capătul suprafeței răcite. Spirala, numită volută, promovează o spălare mai bună cu lichid a celei mai fierbinți părți de capăt a suprafeței răcite și, de asemenea, mărește suprafața de schimb de căldură. Prin urmare, sistemul de răcire cu volute este capabil să furnizeze o putere mai mare. Sistemele de răcire cu volute folosesc în mod obișnuit ulei de transformator ca lichid de răcire, care servește simultan ca izolație pentru tubul cu raze X din carcasa împământată sau rezervorul de ulei de transformator în care se află tubul. Sistemul folosește de obicei apă direct din sursa de apă pentru răcire, iar ansamblul anodului este împământat.

În echipamentele staționare și mobile pentru detectarea defectelor, cel mai des sunt utilizate tuburi cu raze X cu un design de capăt cu un capac pe anod. Ele funcționează de obicei în domeniul de tensiune 160 - 320 kV și se caracterizează prin de mare putere, ajungand la 4 kW. Caracteristica de design Aceste dispozitive au o carcasă masivă de cupru pe anod.

Orez. 4. Anod cu capac.

1 – capac, 2 – fascicul de electroni, 3 – fereastra de evacuare, 4 – radiație, 5 – anod

Capacul servește la reducerea intensității radiațiilor X neutilizate și împiedică electronii secundari scoși din țintă să ajungă la carcasa de sticlă a dispozitivului, contribuind la creșterea rezistenței electrice și a fiabilității tubului. Uneori, pentru a spori proprietățile de protecție ale capacului, acesta este realizat dintr-un material cu aditivi de elemente grele, de exemplu, wolfram, sau este echipat cu ecrane interne sub formă de cilindri din molibden sau tantal. Un fascicul de raze X de lucru direcționat este eliberat printr-o gaură specială din carcasă, care este închisă cu un disc de beriliu sau titan și apoi trece prin cilindrul tubului. Anozii de tuburi cu raze X puternice de acest tip pentru echipamentele staționare au, de regulă, răcirea forțată a uleiului

Sarcina proiectului de curs

Scopul proiectării cursului este de a calcula caracteristicile termice, electrice și de radiație ale unui tub cu raze X, precum și de a dezvolta elementele principale ale proiectării acestuia.

1. Obțineți o variantă a sarcinii, care va indica datele de bază pentru calculul și proiectarea tubului cu raze X (de exemplu, varianta din Tabelul 1):

Tipul și scopul tubului.

Tensiunea de funcționare a tubului.

Puterea nominală a tubului.

Materialul țintă al tubului.

2. Familiarizați-vă și aduceți scurta descriere cerințele de bază pentru ansamblurile catod și anod, carcasa de vid a tubului și ferestrele de evacuare ale tuburilor moderne de raze X.

3. Calculați puterea electrică pentru un tub de raze X dat.

Determinați distanța dintre electrozi.

Determinați suprafața în care sunt probabile defecțiuni.

Determinați poziția relativă, configurația electrozilor și distanța acestora față de carcasă.

Determinați temperatura maximă a anodului la puterea nominală a tubului.

5. Determinați caracteristicile de radiație ale tubului cu raze X.

6. Realizați un desen de ansamblu al unui tub de raze X dat indicând componentele principale. Furnizați specificația.

tabelul 1

Exemple de opțiuni de atribuire