. 1.1 Формування зображення
Рентгенівське зображення формується в результаті взаємодії квантів рентгенівського випромінювання з приймачем і являє собою розподіл квантів, які пройшли через тіло пацієнта і були зареєстровані детектором. Останні діляться на первинні кванти (пройшли через тіло пацієнта без взаємодії з тканинами) і вторинні кванти, що утворюються в результаті взаємодії з тканинами тіла пацієнта і, як правило, відхиляються від напрямку свого первісного руху. Вторинні кванти несуть мало корисної інформації. Первинні кванти несуть корисну інформацію про ймовірність того, що квант проходить через тіло пацієнта без взаємодії. Одержуване зображення є проекцією характеристики ослаблення у всіх тканинах, що лежать на напрямку поширення рентгенівських променів. Таким чином, зображення являє собою двомірну проекцію тривимірного розподілу ослаблення рентгенівських променів в тілі.
Рентгенівські кванти в тілі пацієнта можуть поглинутися, розсіятися або пройти без зміни. Первинні кванти, реєстровані приймачем, утворюють зображення, а розсіяні кванти створюють фон, який погіршує контраст зображення. У більшості випадків основна частина розсіяних квантів можливо усунути за допомогою пристрою, відсіваючих їх у просторі між пацієнтом і приймачем зображення.
. 1.2 Рентгенівська трубка
Рентгенівська трубка (рис. 2), складається з наповненого маслом кожуха з колбою, який являє собою вакуумований посудину з термостійкого скла, всередині якого розміщені розжарюваний катод і анод. Катод накаливается за рахунок проходження через вольфрамову спіраль електричного струму, в результаті чого створюється вузьконаправлений потік електронів, прискорених різницею потенціалів 25-150 кВ і бомбардують анод. Електрони взаємодіють з матеріалом анода, гальмуються і зупиняються. Велика частина енергії, що передається електронами анода, звертається в теплову, тільки мала її частина (менше 1%) перетворюється в рентгенівське випромінювання.
Рис. 2. Рентгенівська трубка
Конструкція катода прямого напруження та електронно-оптичної системи, яка направляє потік електронів до анода, відіграє дуже важливу роль, т. к. нерізкість зображення може обмежитися за рахунок скорочення розмірів рентгенівського джерела, а вихідна потужність випромінювання від трубки визначається електричним струмом, що проходить на аноді. Катод прямого напруження являє собою вольфрамову спіраль (температура плавлення вольфраму +3410 о С), який встановлюється в нікелевої капсулі. Ця капсула підтримує нитка розжарення і має таку форму, що створюване електричне поле фокусує електрони у вузький пучок. Анод має скошену поверхню, яка становить тупий кут з напрямком електронного пучка. У вихідне вікно чинять ті рентгенівські промені, які йдуть приблизно під прямим кутом до напрямку електронів, так що на поверхні приймача рентгенівське випромінювання має квадратний перетин, навіть якщо потік електронів, які бомбардують мішень, добре отколлімірован. Для трубок загального призначення величина кута скосу становить 17 о. У багатьох випадках анод має скіс під двома різними кутами і дві нитки розжарення для вибору або вузького, або широкої плями.
Велика частина енергії, що віддається потоком електронів анода, перетворюється в тепло, тому однією з проблем є зменшення теплоти, що потрапляє на мішень, і її швидке відведення. Використання щілинного джерела електронів частково вирішує цю проблему шляхом збільшення площі мішені. Більш ефективно проблема вирішується за допомогою обертового анода, а смужка фокусу рухалася по периферії анодного диска.
Анод виготовляють, як правило, з вольфраму (W), хоча для спеціальних застосувань, в яких потрібно рентгенівське випромінювання малої енергії, використовується молібден (Мо).
Таблиця 2.1.
Властивості Мо і W
МоWАтомний номер4274Енергія рентгенівського К-випромінювання, кеВ17,4 - 19,858,0 - 67,7Плотность, г/см310,219,3Температура плавлення, оС26173410Удельная теплоємність, Дж/кг * оС250125
Важливо, щоб атомний номер матеріалу анода був великим, оскільки вихід гальмівного випромінювання з анода збільшується з атомним номером, а спектр рентгенівського випромінювання, створюваного елементом з великим атомним номером, добре підходить для отримання зображення більш масивних частин тіла.
. 1.3 Спектр рентгенівського випромінювання
Форма спектра рентгенівського випромінювання залежить від матеріалу анода, величини і форми прикладається до трубки напруги, а також від характеристики фільтрів, вміщених на шляху проходження рентгенівського випромінювання.
Трубки з вольфрамовим анодом до...
