Рентгеновский генератор - X-ray generator

Стол рентгенологического кабинета. Рентгеновский корпус поворачивается на 90 ° для рентгенографии грудной клетки.

An Рентгеновский генератор это устройство, которое производит Рентгеновские лучи. Вместе с Детектор рентгеновского излучения, он обычно используется в различных приложениях, включая лекарство, Рентгеновская флуоресценция, электронный контроль сборки и измерение толщины материала в производственных операциях. В медицинских приложениях генераторы рентгеновского излучения используются рентгенологи для получения рентгеновских изображений внутренних структур (например, костей) живых организмов, а также в стерилизация.

Структура

GemX-160 - Портативный рентгеновский генератор с беспроводным управлением от батареи для использования в Неразрушающий контроль и безопасность.
XR150 - Портативный импульсный рентгеновский генератор рентгеновского излучения с питанием от батареи, используемый в сфере безопасности.
Дальнейшая информация: Рентгеновская трубка

Генератор рентгеновского излучения обычно содержит Рентгеновская трубка произвести рентгеновские лучи. Возможно, радиоизотопы также может использоваться для генерации рентгеновских лучей.[1]

Рентгеновская трубка - это простая вакуумная труба который содержит катод, который направляет поток электронов в вакуум, а анод, который собирает электроны и сделан из вольфрама для отвода тепла, выделяемого при столкновении. Когда электроны сталкиваются с мишенью, около 1% полученной энергии излучается в виде Рентгеновские лучи, а оставшиеся 99% выделяются в виде тепла. Из-за высокой энергии электронов, которые достигают релятивистских скоростей, цель обычно состоит из вольфрам даже если другой материал может быть использован, в частности, в XRF-приложениях.[нужна цитата ]

Генератор рентгеновских лучей также должен содержать систему охлаждения для охлаждения анода; во многих генераторах рентгеновского излучения используются системы рециркуляции воды или масла.[2]

Медицинская визуализация

Приобретение проекционная рентгенография, с рентгеновским генератором и детектор.

В приложениях для медицинской визуализации рентгеновский аппарат имеет консоль управления, которая используется технологом-радиологом для выбора рентгеновских методов, подходящих для конкретного исследования, источник питания, который создает и производит желаемое кВп (пиковое напряжение), мА ( миллиамперы, иногда называемые мА, которые фактически являются мА, умноженными на желаемую длину экспозиции) для рентгеновской трубки и самой рентгеновской трубки.

История

Открытие рентгеновских лучей произошло в результате экспериментов с Трубки Крукса, ранняя экспериментальная электрическая разрядная трубка, изобретенная английским физиком Уильям Крукс около 1869-1875 гг. В 1895 г. Вильгельм Рентген открыли рентгеновские лучи, исходящие из трубок Крукса, и сразу же стали очевидны многочисленные варианты использования рентгеновских лучей. На одном из первых рентгеновских снимков была сделана рука жены Рентгена. На изображении были изображены ее обручальное кольцо и кости. 18 января 1896 г. Рентген аппарат был официально представлен Генри Луи Смит. Полностью функционирующий блок был представлен публике на 1904 Всемирная выставка к Кларенс Далли.[3]

В 1940-х и 1950-х годах рентгеновские аппараты использовались в магазинах для продажи обуви. Они были известны как Обувные флюороскопы. Однако, поскольку вредное воздействие рентгеновский снимок радиация были должным образом рассмотрены, они окончательно вышли из употребления. Использование устройства для обувания обуви было впервые запрещено государством Пенсильвания в 1957 году (они были скорее умным маркетинговым инструментом для привлечения клиентов, чем подходящим помощником). Роберт Дж. Ван де Грааф, Джон Г. Трамп разработал один из первых генераторов рентгеновского излучения на миллион вольт.

Обзор

Система формирования рентгеновских изображений состоит из пульта управления генератором, где оператор выбирает желаемые методы для получения качественно читаемого изображения (кВп, мА и время экспозиции), генератора рентгеновских лучей, который контролирует ток в рентгеновской трубке, напряжение трубки и время экспозиции рентгеновского излучения, Рентгеновская трубка которая преобразует киловольт и мА в реальные рентгеновские лучи, и система обнаружения изображений, которая может быть либо пленкой (аналоговая технология), либо системой цифрового захвата, и PACS.

Приложения

Рентгеновские аппараты используются в здравоохранение для визуализации костных структур, во время операций (особенно ортопедических), чтобы помочь хирургам повторно прикрепить сломанные кости винтами или структурными пластинами, помочь кардиологам в обнаружении заблокированных артерий и направлять размещение стентов или выполнение ангиопластики, а также для других плотных тканей, таких как опухоли. Немедицинские применения включают безопасность и анализ материалов.

Лекарство

Мобильные рентгеноскопические аппараты могут производить изображения непрерывно.

Основные области применения рентгеновских аппаратов в медицине: рентгенография, лучевая терапия и рентгеноскопические процедуры. Рентгенография обычно используется для получения быстрых, высокопроникающих изображений и обычно используется в областях с высоким содержанием костной ткани, но также может использоваться для поиска опухолей, например, при маммографии. Некоторые формы рентгенографии включают:

При рентгеноскопии изображение пищеварительного тракта выполняется с помощью рентгеноконтрастный агент Такие как сульфат бария, который непрозрачен для рентгеновских лучей.

Лучевая терапия - использование рентгеновского излучения для лечения злокачественных и доброкачественных заболеваний раковые клетки, приложение без обработки изображений

Рентгеноскопия используется в случаях, когда необходима визуализация в реальном времени (и чаще всего встречается в повседневной жизни на охрана аэропорта ). Некоторые медицинские применения рентгеноскопии включают:

  • ангиография - раньше проверял кровеносный сосуд в режиме реального времени наряду с установкой стентов и другими процедурами для восстановления заблокированных артерий.
  • клизма бария - процедура, используемая для изучения проблем двоеточие и ниже желудочно-кишечный тракт
  • бариевая ласточка - похожа на бариевую клизму, но используется для исследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта
  • биопсия - снятие ткани для исследования
  • Контроль над болью - используется для визуального наблюдения и направления игл для введения / введения обезболивающих, стероидов или обезболивающих препаратов по всей области позвоночника.
  • Ортопедические процедуры - используется для направления установки и удаления усиливающих пластин костных структур, стержней и крепежных деталей, используемых для облегчения процесса заживления и выравнивания костных структур, должным образом заживших.

Рентгеновские лучи очень проникающие, ионизирующего излучения, поэтому рентгеновские аппараты используются для съемки плотных тканей, таких как кости и зубы. Это потому, что кости поглощают радиацию больше, чем менее плотные мягких тканей. Рентгеновские лучи от источника проходят через тело и попадают на фотокассету. Области, где поглощается излучение, отображаются более светлыми оттенками серого (ближе к белому). Это можно использовать для диагностики переломов или переломов костей.

Безопасность

Машина для досмотра ручной клади в Берлин Шёнефельд аэропорт.

Рентгеновские аппараты используются для неинвазивной проверки объектов. Багаж на аэропорты и студенческий багаж на некоторых школы исследуются на предмет возможного оружия, включая бомбы. Стоимость этих рентгеновских снимков для багажа варьируется от 50 000 до 300 000 долларов. Основными частями системы рентгеновского досмотра багажа являются генератор, используемый для генерации рентгеновских лучей, детектор для обнаружения излучения после прохождения через багаж, блок обработки сигналов (обычно ПК) для обработки входящего сигнала от детектора и конвейерная система для перемещения багажа в систему. Переносной импульсный рентгеновский генератор рентгеновского излучения с питанием от батареи, используемый в службе безопасности, как показано на рисунке, обеспечивает более безопасный анализ любой возможной опасности для служб EOD.

Операция

Когда багаж помещается на конвейер, оператор перемещает его в машину. Существует инфракрасный узел передатчика и приемника для обнаружения багажа, когда он входит в туннель. Эта сборка дает сигнал на включение генератора и системы обработки сигналов. Система обработки сигналов обрабатывает входящие сигналы от детектора и воспроизводит изображение в зависимости от типа материала и плотности материала внутри багажа. Затем это изображение отправляется на дисплей.

Классификация цветов

Рентгеновский снимок рюкзака. Различают органические и неорганические материалы с использованием методов двойной энергии.

Цвет отображаемого изображения зависит от материала и плотности материала: органические материалы, такие как бумага, одежда и большинство взрывчатых веществ, отображаются оранжевым цветом. Смешанные материалы, такие как алюминий, отображаются зеленым цветом. Неорганические материалы, такие как медь, отображаются синим цветом, а непроницаемые элементы - черным (некоторые машины отображают это как желтовато-зеленый или красный). Темнота цвета зависит от плотности или толщины материала.

Определение плотности материала осуществляется двухслойным детектором. Слои пикселей детектора разделены полосой металла. Металл поглощает мягкие лучи, позволяя более коротким, более проникающим длинам волн проникать в нижний слой детекторов, превращая детектор в грубый двухполосный спектрометр.

Достижения в рентгеновской технологии

Стоматологическая цифровая рентгеновская система весом 2,5 фунта (2,5 кг) проходит испытания в 2011 г.[4]

Фильм о углеродные нанотрубки (в качестве катода), который испускает электроны при комнатной температуре под воздействием электрического поля, был преобразован в рентгеновское устройство. Массив этих излучателей может быть размещен вокруг целевого объекта, подлежащего сканированию, и изображения от каждого излучателя могут быть собраны с помощью компьютерного программного обеспечения, чтобы обеспечить трехмерное изображение цели за долю времени, необходимого при использовании обычного X- лучевое устройство. Система также обеспечивает быстрое и точное управление, обеспечивая перспективную физиологическую стробированную визуализацию.[5]

Инженеры Университет Миссури (MU), Колумбия, изобрели компактный источник рентгеновских лучей и других форм излучения. Источник излучения размером с жевательную резинку может быть использован для создания портативных рентгеновских сканеров. Прототип портативного рентгеновского сканера, использующего этот источник, может быть изготовлен всего за три года.[6]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Стр. Решебника 442 в: Рене Ван Грикен, А. Маркович (2001). Справочник по рентгеновской спектрометрии, второе издание, практическая спектроскопия. CRC Press. ISBN  9780203908709.
  2. ^ «Генераторы рентгеновского излучения», Ресурсный центр по неразрушающему контролю. Страница загружена 21 апреля 2011 г.
  3. ^ Кинг, Гилберт (14 марта 2012 г.). "Кларенс Далли - человек, который дал Томасу Эдисону рентгеновское зрение". smithsonianmag.com. Получено 13 ноября 2016.
  4. ^ «Развернутые стоматологи тестируют легкую мобильную рентгеновскую систему», Spc. Джонатан В. Томас, 16-й мобильный Отряд по связям с общественностью, 21 апреля 2011 г., www.army.mil. Получено по URL-адресу 25 апреля 2011 г.
  5. ^ Чжан; и другие. "Пресс-релиз UNC - Новый метод использования рентгеновских лучей нанотрубок позволяет получать изображения компьютерной томографии быстрее, чем традиционные сканеры". Получено 2012-08-20.
  6. ^ Сотрудники редакции. «Ученые MU разработали сверхкомпактный источник рентгеновского излучения». Получено 2013-01-19.

Рекомендации

  1. Чжан, Дж; Ян, G; Cheng, Y; Гао, Би Цю, Q; Ли, YZ; Лу, JP и Чжоу, О. (2005). «Стационарный сканирующий источник рентгеновского излучения на основе полевых излучателей из углеродных нанотрубок». Письма по прикладной физике. 86 (2 мая): 184104. Bibcode:2005АпФЛ..86р4104З. Дои:10.1063/1.1923750.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)