หลอดเอ็กซเรย์ทำงานอย่างไร ?

2024 ผู้เขียน: Curtis Blomfield | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-15 09:48

รังสีเอกซ์ถูกสร้างขึ้นโดยการแปลงพลังงานอิเล็กตรอนเป็นโฟตอน ซึ่งเกิดขึ้นในหลอดเอ็กซ์เรย์ ปริมาณ (การรับแสง) และคุณภาพ (สเปกตรัม) ของรังสีสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนกระแสไฟ แรงดันไฟ และเวลาการทำงานของอุปกรณ์

หลักการทำงาน

หลอดเอ็กซ์เรย์ (รูปภาพอยู่ในบทความ) เป็นเครื่องแปลงพลังงาน พวกเขานำมันจากเครือข่ายและเปลี่ยนเป็นรูปแบบอื่น - การแผ่รังสีและความร้อนที่ทะลุทะลวงซึ่งเป็นผลพลอยได้ที่ไม่พึงปรารถนา การออกแบบหลอดเอ็กซ์เรย์ทำให้สามารถผลิตโฟตอนได้สูงสุดและกระจายความร้อนโดยเร็วที่สุด

หลอดเป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างเรียบง่าย มักจะมีองค์ประกอบพื้นฐานสองอย่าง - แคโทดและแอโนด เมื่อกระแสไหลจากแคโทดไปยังแอโนด อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงาน ซึ่งส่งผลให้เกิดรังสีเอกซ์

ขั้วบวก

ขั้วบวกเป็นส่วนประกอบที่ปล่อยออกมาโฟตอนพลังงานสูง นี่เป็นองค์ประกอบโลหะที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งเชื่อมต่อกับขั้วบวกของวงจรไฟฟ้า ดำเนินการสองฟังก์ชั่นหลัก:

• แปลงพลังงานอิเล็กตรอนเป็นรังสีเอกซ์
• กระจายความร้อน

เลือกวัสดุแอโนดเพื่อปรับปรุงฟังก์ชันเหล่านี้

อิเล็คตรอนส่วนใหญ่ควรก่อตัวเป็นโฟตอนพลังงานสูง ไม่ใช่ความร้อน เศษส่วนของพลังงานทั้งหมดที่ถูกแปลงเป็นรังสีเอกซ์ (ประสิทธิภาพ) ขึ้นอยู่กับสองปัจจัย:

• เลขอะตอม (Z) ของวัสดุแอโนด
• พลังงานของอิเล็กตรอน

หลอดเอ็กซ์เรย์ส่วนใหญ่ใช้ทังสเตนเป็นวัสดุแอโนดซึ่งมีเลขอะตอมเท่ากับ 74 นอกจากจะมีซีขนาดใหญ่แล้ว โลหะชนิดนี้ยังมีคุณลักษณะอื่นๆ ที่ทำให้เหมาะสำหรับจุดประสงค์นี้ ทังสเตนมีคุณสมบัติพิเศษในการรักษาความแข็งแรงเมื่อถูกความร้อน มีจุดหลอมเหลวสูงและอัตราการระเหยต่ำ

เป็นเวลาหลายปีที่ขั้วบวกทำจากทังสเตนบริสุทธิ์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้มีการเริ่มใช้โลหะผสมของโลหะนี้กับรีเนียม แต่เฉพาะบนพื้นผิวเท่านั้น ขั้วบวกภายใต้การเคลือบทังสเตนรีเนียมทำจากวัสดุน้ำหนักเบาที่เก็บความร้อนได้ดี สารสองชนิดดังกล่าวคือโมลิบดีนัมและกราไฟต์

หลอดเอ็กซ์เรย์ที่ใช้สำหรับการตรวจเต้านมทำด้วยขั้วบวกเคลือบโมลิบดีนัม สารนี้มีเลขอะตอมกลาง (Z=42) ซึ่งสร้างโฟตอนลักษณะเฉพาะพร้อมพลังงานที่สะดวกสำหรับถ่ายภาพหน้าอก เครื่องตรวจเต้านมบางชนิดยังมีขั้วบวกที่สองที่ทำจากโรเดียม (Z=45) วิธีนี้ช่วยให้คุณเพิ่มพลังงานและเจาะหน้าอกได้แน่นยิ่งขึ้น

การใช้โลหะผสมรีเนียมทังสเตนช่วยเพิ่มการแผ่รังสีในระยะยาว - เมื่อเวลาผ่านไปประสิทธิภาพของอุปกรณ์แอโนดทังสเตนบริสุทธิ์จะลดลงเนื่องจากความเสียหายจากความร้อนที่พื้นผิว

ขั้วแอโนดส่วนใหญ่มีรูปร่างเหมือนจานเอียงและติดอยู่กับเพลามอเตอร์ไฟฟ้าที่หมุนด้วยความเร็วที่ค่อนข้างสูงขณะปล่อยรังสีเอกซ์ จุดประสงค์ของการหมุนคือการขจัดความร้อน

จุดโฟกัส

ไม่ใช่ขั้วบวกทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการสร้างรังสีเอกซ์ มันเกิดขึ้นบนพื้นผิวเล็ก ๆ - จุดโฟกัส ขนาดของลำหลังถูกกำหนดโดยขนาดของลำอิเล็กตรอนที่มาจากแคโทด ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่ จะมีรูปทรงสี่เหลี่ยมและแตกต่างกันไประหว่าง 0.1-2 มม.

หลอดเอ็กซ์เรย์ได้รับการออกแบบให้มีขนาดจุดโฟกัสเฉพาะ ยิ่งมีขนาดเล็ก ภาพยิ่งเบลอและคมชัดน้อยลง และยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใด การระบายความร้อนก็จะยิ่งดีขึ้น

ขนาดจุดโฟกัสเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกหลอดเอ็กซ์เรย์ ผู้ผลิตผลิตอุปกรณ์ที่มีจุดโฟกัสเล็ก ๆ เมื่อจำเป็นเพื่อให้ได้ความละเอียดสูงและมีรังสีต่ำเพียงพอ ตัวอย่างเช่น สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการตรวจอวัยวะที่มีขนาดเล็กและบาง เช่น ในการตรวจเต้านม

หลอดเอ็กซ์เรย์ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยมีจุดโฟกัสสองขนาด ใหญ่และเล็ก ซึ่งผู้ปฏิบัติงานสามารถเลือกได้ตามขั้นตอนการถ่ายภาพ

แคโทด

หน้าที่หลักของแคโทดคือการสร้างอิเล็กตรอนและรวบรวมพวกมันเป็นลำแสงที่พุ่งไปที่แอโนด ตามกฎแล้วจะประกอบด้วยเกลียวลวดขนาดเล็ก (เกลียว) แช่อยู่ในภาวะซึมเศร้ารูปถ้วย

อิเล็กตรอนที่ผ่านวงจรมักจะไม่สามารถออกจากตัวนำและเข้าสู่ที่ว่างได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขาสามารถทำได้หากได้รับพลังงานเพียงพอ ในกระบวนการที่เรียกว่าการปล่อยความร้อน ความร้อนถูกใช้เพื่อขับอิเล็กตรอนออกจากแคโทด สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อความดันในหลอดเอ็กซ์เรย์ที่อพยพออกไปถึง 10^-6–10^{-7 mmHg ศิลปะ. ไส้หลอดจะร้อนขึ้นในลักษณะเดียวกับไส้หลอดของหลอดไส้เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน การทำงานของหลอดเอ็กซ์เรย์นั้นมาพร้อมกับการให้ความร้อนแก่แคโทดจนถึงอุณหภูมิที่เรืองแสงด้วยการแทนที่ของอิเล็กตรอนส่วนหนึ่งจากพลังงานความร้อน}

บอลลูน

ขั้วบวกและแคโทดบรรจุอยู่ในภาชนะที่ปิดสนิท บอลลูนและสิ่งของในลูกโป่งมักถูกเรียกว่าส่วนแทรก ซึ่งมีอายุการใช้งานจำกัดและสามารถเปลี่ยนได้ หลอดเอ็กซ์เรย์ส่วนใหญ่มีหลอดแก้ว แม้ว่าบางประเภทจะใช้หลอดโลหะและเซรามิก

หน้าที่หลักของบอลลูนคือการรองรับและเป็นฉนวนสำหรับแอโนดและแคโทด และเพื่อรักษาสุญญากาศ แรงดันในหลอดเอ็กซ์เรย์ที่อพยพออกอุณหภูมิ 15°C คือ 1.2 10-3 Pa การปรากฏตัวของก๊าซในบอลลูนจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านอุปกรณ์ได้อย่างอิสระ ไม่ใช่แค่ในรูปของลำอิเล็กตรอนเท่านั้น

คดี

การออกแบบหลอดเอ็กซ์เรย์นั้นนอกจากจะห่อหุ้มและรองรับส่วนประกอบอื่นๆ แล้ว ร่างกายยังทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันและดูดซับรังสี ยกเว้นลำแสงที่มีประโยชน์ที่ลอดผ่านหน้าต่าง พื้นผิวด้านนอกที่ค่อนข้างใหญ่ช่วยกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นภายในอุปกรณ์ได้มาก ช่องว่างระหว่างร่างกายและส่วนแทรกนั้นเต็มไปด้วยน้ำมันสำหรับใช้เป็นฉนวนและระบายความร้อน

โซ่

วงจรไฟฟ้าเชื่อมต่อท่อกับแหล่งพลังงานที่เรียกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แหล่งที่มารับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟหลักและแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรง เครื่องกำเนิดยังช่วยให้คุณปรับพารามิเตอร์วงจรบางอย่าง:

• KV - ศักย์ไฟฟ้าหรือศักย์ไฟฟ้า
• MA คือกระแสที่ไหลผ่านท่อ;
• S – ระยะเวลาหรือเวลาที่เปิดเผย เป็นเศษส่วนของวินาที

วงจรให้การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน พวกมันถูกประจุพลังงานผ่านเครื่องกำเนิดและมอบให้กับขั้วบวก ขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงสองครั้ง:

• พลังงานไฟฟ้าที่มีศักยภาพถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์
• ในทางกลับกัน จลนศาสตร์จะถูกแปลงเป็นรังสีเอกซ์และความร้อน

ศักยภาพ

เมื่ออิเล็กตรอนเข้าสู่กระเปาะ พวกมันมีพลังงานศักย์ไฟฟ้า ปริมาณที่กำหนดโดยแรงดันไฟฟ้า KV ระหว่างแอโนดและแคโทด หลอดเอ็กซ์เรย์ทำงานภายใต้แรงดันไฟฟ้าเพื่อสร้าง 1 KV ซึ่งแต่ละอนุภาคต้องมี 1 keV โดยการปรับ KV ผู้ดำเนินการจะมอบพลังงานจำนวนหนึ่งให้อิเล็กตรอนแต่ละตัว

จลนศาสตร์

ความดันต่ำในหลอดเอ็กซเรย์อพยพ (ที่อุณหภูมิ 15°C คือ 10^-6–10^{-7 mmHg.) ช่วยให้อนุภาคลอยออกจากแคโทดไปยังแอโนดภายใต้การกระทำของการปล่อยความร้อนและแรงไฟฟ้า แรงนี้เร่งความเร็วซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความเร็วและพลังงานจลน์และศักยภาพที่ลดลง เมื่ออนุภาคชนกับแอโนด ศักยภาพของมันก็จะสูญเสียไปและพลังงานทั้งหมดของมันถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ อิเล็กตรอน 100 keV มีความเร็วเกินกว่าความเร็วแสงครึ่งหนึ่ง เมื่อกระทบกับพื้นผิว อนุภาคจะช้าลงอย่างรวดเร็วและสูญเสียพลังงานจลน์ของพวกมัน กลายเป็นรังสีเอกซ์หรือความร้อน}

อิเล็กตรอนสัมผัสกับอะตอมของวัสดุแอโนดแต่ละตัว การแผ่รังสีเกิดขึ้นเมื่อพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับออร์บิทัล (โฟตอนเอ็กซ์เรย์) และกับนิวเคลียส (bremsstrahlung)

ลิงค์พลังงาน

อิเล็กตรอนแต่ละตัวในอะตอมมีพลังงานยึดเหนี่ยว ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคหลังและระดับของอนุภาค พลังงานยึดเหนี่ยวมีบทบาทสำคัญในการสร้างรังสีเอกซ์และจำเป็นต้องเอาอิเล็กตรอนออกจากอะตอม

เบรมสตราลุง

Bremsstrahlung ผลิตโฟตอนจำนวนมากที่สุด อิเล็กตรอนที่เจาะวัสดุแอโนดและผ่านใกล้นิวเคลียสจะเบี่ยงเบนและชะลอตัวลงแรงดึงดูดของอะตอม พลังงานที่สูญเสียไประหว่างการเผชิญหน้าครั้งนี้ปรากฏเป็นโฟตอนเอ็กซ์เรย์

สเปกตรัม

โฟตอนเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่มีพลังงานใกล้เคียงกับอิเล็กตรอน ส่วนใหญ่จะต่ำกว่า สมมติว่ามีช่องว่างหรือสนามล้อมรอบนิวเคลียสซึ่งอิเล็กตรอนมีแรง "เบรก" ฟิลด์นี้สามารถแบ่งออกเป็นโซน สิ่งนี้ทำให้สนามของนิวเคลียสมีลักษณะเป็นเป้าหมายโดยมีอะตอมอยู่ตรงกลาง อิเล็กตรอนที่พุ่งชนจุดใดๆ ของเป้าหมายจะเกิดการชะลอตัวและสร้างโฟตอนเอ็กซ์เรย์ อนุภาคที่กระทบใกล้กับศูนย์กลางมากที่สุดจะได้รับผลกระทบมากที่สุด ดังนั้นจึงสูญเสียพลังงานมากที่สุด ทำให้เกิดโฟตอนพลังงานสูงสุด อิเล็กตรอนที่เข้าสู่โซนชั้นนอกจะมีปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอกว่าและสร้างควอนตั้มพลังงานที่ต่ำลง แม้ว่าโซนจะมีความกว้างเท่ากัน แต่ก็มีพื้นที่ต่างกันขึ้นอยู่กับระยะห่างจากแกนกลาง เนื่องจากจำนวนอนุภาคที่ตกลงมาในเขตที่กำหนดขึ้นอยู่กับพื้นที่ทั้งหมด จึงเป็นที่ชัดเจนว่าโซนด้านนอกจับอิเล็กตรอนและสร้างโฟตอนมากขึ้น โมเดลนี้สามารถใช้ทำนายสเปกตรัมพลังงานของรังสีเอกซ์ได้

E_max โฟตอนของสเปกตรัม bremsstrahlung หลักสอดคล้องกับ E_{max อิเล็กตรอน ด้านล่างจุดนี้ เมื่อพลังงานโฟตอนลดลง จำนวนของพวกมันก็เพิ่มขึ้น}

โฟตอนพลังงานต่ำจำนวนมากถูกดูดซับหรือกรองขณะที่พยายามผ่านพื้นผิวแอโนด หน้าต่างท่อ หรือตัวกรอง การกรองโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและความหนาของวัสดุที่ลำแสงจะทะลุผ่านซึ่งกำหนดรูปแบบสุดท้ายของเส้นโค้งพลังงานต่ำของสเปกตรัม

อิทธิพลของ KV

ส่วนพลังงานสูงของสเปกตรัมถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าในหลอดเอ็กซ์เรย์ kV (กิโลโวลต์) เนื่องจากเป็นตัวกำหนดพลังงานของอิเล็กตรอนที่ไปถึงขั้วบวก และโฟตอนไม่สามารถมีศักยภาพสูงกว่านี้ได้ หลอดเอ็กซ์เรย์ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าเท่าใด พลังงานโฟตอนสูงสุดสอดคล้องกับศักยภาพสูงสุดที่ใช้ แรงดันไฟฟ้านี้อาจเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างการเปิดรับแสงเนื่องจากกระแสไฟหลัก AC ในกรณีนี้ โฟตอน E_max ถูกกำหนดโดยแรงดันไฟสูงสุดของคาบการสั่น KV_p.

นอกเหนือจากศักยภาพของควอนตัม KV_p กำหนดปริมาณรังสีที่สร้างขึ้นโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่กำหนดที่ชนกับแอโนด เนื่องจากประสิทธิภาพโดยรวมของ bremsstrahlung เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพลังงานของอิเล็กตรอนระเบิด ซึ่งถูกกำหนดโดย KV_p ตามมาว่า KV_{pส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์}

เปลี่ยน KV_{p มักจะเปลี่ยนสเปกตรัม พื้นที่ทั้งหมดภายใต้เส้นกราฟพลังงานคือจำนวนโฟตอน หากไม่มีตัวกรอง สเปกตรัมจะเป็นสามเหลี่ยม และปริมาณรังสีจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของ KV เมื่อมีตัวกรอง การเพิ่มขึ้นของ KV ยังเพิ่มการแทรกซึมของโฟตอน ซึ่งจะช่วยลดเปอร์เซ็นต์ของรังสีที่กรองได้ สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการแผ่รังสี}

ลักษณะการแผ่รังสี

ประเภทปฏิสัมพันธ์ที่สร้างลักษณะเฉพาะการแผ่รังสี รวมถึงการชนกันของอิเล็กตรอนความเร็วสูงกับอิเล็กตรอนที่โคจร ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออนุภาคที่เข้ามามี E_k มากกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวในอะตอม เมื่อตรงตามเงื่อนไขนี้และเกิดการชนกัน อิเล็กตรอนจะถูกขับออกมา ในกรณีนี้ ช่องว่างยังคงอยู่ซึ่งเต็มไปด้วยอนุภาคของระดับพลังงานที่สูงขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ มันจะปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งถูกปล่อยออกมาในรูปของรังสีเอกซ์ควอนตัม สิ่งนี้เรียกว่าการแผ่รังสีเฉพาะเนื่องจาก E ของโฟตอนเป็นคุณลักษณะขององค์ประกอบทางเคมีที่สร้างขั้วบวก ตัวอย่างเช่น เมื่ออิเล็กตรอนจากระดับ K ของทังสเตนที่มี E_bond=69.5 keV ถูกน็อก ช่องว่างจะถูกเติมด้วยอิเล็กตรอนจากระดับ L ด้วย E _{พันธบัตร=10, 2 keV. โฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะมีพลังงานเท่ากับความแตกต่างระหว่างสองระดับนี้ หรือ 59.3 keV}

อันที่จริง วัสดุแอโนดนี้ส่งผลให้เกิดพลังงานเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะจำนวนหนึ่ง เนื่องจากอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานต่างกัน (K, L เป็นต้น) สามารถถูกกระแทกโดยอนุภาคทิ้งระเบิด และตำแหน่งงานว่างจะถูกเติมจากระดับพลังงานที่ต่างกัน แม้ว่าการเติมตำแหน่งงานว่างระดับ L จะสร้างโฟตอน แต่พลังงานของพวกมันก็ต่ำเกินไปที่จะนำไปใช้ในการถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัย พลังงานลักษณะเฉพาะแต่ละตัวถูกกำหนดให้ระบุวงโคจรที่ตำแหน่งว่างเกิดขึ้น โดยมีดัชนีระบุแหล่งที่มาของการเติมอิเล็กตรอน ดัชนีอัลฟา (α) ระบุอาชีพของอิเล็กตรอนจากระดับ L และเบตา (β) หมายถึงเติมจากระดับ M หรือ N.

• สเปกตรัมของทังสเตน การแผ่รังสีที่เป็นลักษณะเฉพาะของโลหะนี้ทำให้เกิดสเปกตรัมเชิงเส้นที่ประกอบด้วยพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องหลายอย่าง ในขณะที่เบรมสตราลุงสร้างการกระจายแบบต่อเนื่อง จำนวนโฟตอนที่ผลิตโดยพลังงานลักษณะเฉพาะนั้นแตกต่างกันโดยที่ความน่าจะเป็นที่จะเติมตำแหน่งว่างระดับ K นั้นขึ้นอยู่กับวงโคจร
• สเปกตรัมของโมลิบดีนัม. แอโนดของโลหะชนิดนี้ที่ใช้สำหรับการตรวจแมมโมแกรมจะสร้างพลังงานเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะค่อนข้างรุนแรงสองชนิด: K-alpha ที่ 17.9 keV และ K-beta ที่ 19.5 keV สเปกตรัมที่เหมาะสมที่สุดของหลอดเอ็กซ์เรย์ ซึ่งช่วยให้เกิดความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างคอนทราสต์และปริมาณรังสีสำหรับหน้าอกขนาดกลางที่ E_{ph=20 keV อย่างไรก็ตาม bremsstrahlung ผลิตด้วยพลังงานสูง อุปกรณ์ตรวจเต้านมใช้ตัวกรองโมลิบดีนัมเพื่อขจัดส่วนที่ไม่ต้องการของสเปกตรัม ตัวกรองทำงานบนหลักการ "K-edge" มันดูดซับรังสีที่เกินจากพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนที่ระดับ K ของอะตอมโมลิบดีนัม}
• สเปกตรัมของโรเดียม. โรเดียมมีเลขอะตอมอยู่ที่ 45 ในขณะที่โมลิบดีนัมมีเลขอะตอม 42 ดังนั้นลักษณะการปล่อยรังสีเอกซ์ของโรเดียมแอโนดจะมีพลังงานสูงกว่าโมลิบดีนัมเล็กน้อยและทะลุทะลวงได้มากกว่า ใช้สำหรับถ่ายภาพหน้าอกที่หนาแน่น

สองพื้นผิวโมลิบดีนัม-โรเดียมแอโนดช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถเลือกการกระจายที่เหมาะสมที่สุดสำหรับขนาดและความหนาแน่นของเต้านมที่แตกต่างกัน

ผลของ KV ต่อสเปกตรัม

ค่าของ KV มีผลอย่างมากต่อการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะ เนื่องจากจะไม่สามารถผลิตได้หาก KV น้อยกว่าพลังงานของอิเล็กตรอนระดับ K เมื่อ KV เกินขีดจำกัดนี้ ปริมาณรังสีโดยทั่วไปจะเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างหลอด KV และขีดจำกัด KV

สเปกตรัมพลังงานของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่ออกมาจากเครื่องมือนั้นพิจารณาจากปัจจัยหลายประการ ตามกฎแล้วจะประกอบด้วย bremsstrahlung และควอนตาปฏิสัมพันธ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะ

องค์ประกอบสัมพัทธ์ของสเปกตรัมขึ้นอยู่กับวัสดุแอโนด KV และตัวกรอง ในหลอดที่มีขั้วบวกทังสเตน ไม่มีรังสีลักษณะเฉพาะเกิดขึ้นที่ KV< 69.5 keV ที่ค่า CV ที่สูงขึ้นที่ใช้ในการศึกษาวินิจฉัย การแผ่รังสีลักษณะเฉพาะจะเพิ่มการแผ่รังสีทั้งหมดได้ถึง 25% ในอุปกรณ์โมลิบดีนัม มันสามารถสร้างขึ้นส่วนใหญ่ของรุ่นทั้งหมด

ประสิทธิภาพ

พลังงานที่ส่งมาจากอิเล็กตรอนเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะถูกแปลงเป็นรังสี ส่วนหลักจะถูกดูดซับและเปลี่ยนเป็นความร้อน ประสิทธิภาพการแผ่รังสีหมายถึงสัดส่วนของพลังงานที่แผ่รังสีทั้งหมดจากพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่ส่งไปยังแอโนด ปัจจัยที่กำหนดประสิทธิภาพของหลอดเอ็กซ์เรย์คือแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ KV และเลขอะตอม Z ตัวอย่างความสัมพันธ์มีดังนี้:

ประสิทธิภาพ=KV x Z x 10-6.

ความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพและ KV มีผลกระทบเฉพาะต่อการใช้งานอุปกรณ์เอ็กซ์เรย์ในทางปฏิบัติ เนื่องจากการปล่อยความร้อน หลอดจึงมีขีดจำกัดปริมาณไฟฟ้าพลังงานที่พวกมันสามารถกระจายไป สิ่งนี้กำหนดข้อจำกัดในพลังของอุปกรณ์ เมื่อ KV เพิ่มขึ้น ปริมาณรังสีที่ผลิตต่อหน่วยความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

การพึ่งพาประสิทธิภาพของการสร้างเอ็กซ์เรย์กับองค์ประกอบของแอโนดนั้นเป็นเพียงความสนใจทางวิชาการเท่านั้น เนื่องจากอุปกรณ์ส่วนใหญ่ใช้ทังสเตน ข้อยกเว้นคือโมลิบดีนัมและโรเดียมที่ใช้ในการตรวจเต้านม ประสิทธิภาพของอุปกรณ์เหล่านี้ต่ำกว่าทังสเตนมากเนื่องจากมีเลขอะตอมที่ต่ำกว่า

ประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพของหลอดเอ็กซ์เรย์ถูกกำหนดให้เป็นปริมาณของการเปิดรับแสงในหน่วยมิลลิวินาทีที่ส่งไปยังจุดที่อยู่ตรงกลางของลำแสงที่มีประโยชน์ที่ระยะ 1 ม. จากจุดโฟกัสสำหรับทุกๆ 1 mA ของ อิเล็กตรอนไหลผ่านอุปกรณ์ ค่าของมันแสดงถึงความสามารถของอุปกรณ์ในการแปลงพลังงานของอนุภาคที่มีประจุเป็นรังสีเอกซ์ ช่วยให้คุณกำหนดระดับแสงของผู้ป่วยและภาพได้ เช่นเดียวกับประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ รวมถึง KV รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้า วัสดุแอโนดและความเสียหายที่พื้นผิว ตัวกรอง และระยะเวลาในการใช้งาน

การควบคุม KV

KV ควบคุมเอาต์พุตหลอดเอ็กซ์เรย์อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปถือว่าเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของ KV การเพิ่ม KV สองเท่าเพิ่มการเปิดรับ 4x

รูปคลื่น

รูปคลื่นอธิบายการเปลี่ยนแปลงของ KV ในช่วงเวลาระหว่างรุ่นการแผ่รังสีเนื่องจากลักษณะวัฏจักรของแหล่งจ่ายไฟ ใช้รูปคลื่นหลายแบบ หลักการทั่วไปคือ ยิ่งรูปร่างของ KV เปลี่ยนแปลงน้อยลงเท่าใด รังสีเอกซ์ก็จะยิ่งผลิตออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น อุปกรณ์สมัยใหม่ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มี KV ค่อนข้างคงที่

หลอดเอ็กซ์เรย์: ผู้ผลิต

Oxford Instruments ผลิตอุปกรณ์ที่หลากหลาย รวมถึงอุปกรณ์แก้วสูงถึง 250 W, ศักยภาพ 4-80 kV, จุดโฟกัสสูงสุด 10 ไมครอน และวัสดุแอโนดที่หลากหลาย รวมถึง Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.

Varian มีหลอดเอ็กซ์เรย์ทางการแพทย์และอุตสาหกรรมมากกว่า 400 ชนิด ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงรายอื่นๆ ได้แก่ Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong เป็นต้น

หลอดเอ็กซ์เรย์ "Svetlana-Rentgen" ผลิตในรัสเซีย นอกจากอุปกรณ์แบบดั้งเดิมที่มีขั้วบวกแบบหมุนและอยู่กับที่แล้ว บริษัทยังผลิตอุปกรณ์ที่มีแคโทดเย็นควบคุมโดยฟลักซ์แสง ข้อดีของอุปกรณ์มีดังนี้:

• ทำงานในโหมดต่อเนื่องและชีพจร
• ความเฉื่อย;
• ควบคุมความเข้มกระแสไฟ LED;
• ความบริสุทธิ์ของสเปกตรัม
• ความเป็นไปได้ของการเอ็กซ์เรย์ที่มีความเข้มต่างกัน