Chapter 6X-ray Production, X-ray Tu

Chapter 6
X-ray Production, X-ray Tubes, and X-ray Generators
X-rays are produced when highly energetic electrons interact with matter, converting some of their kinetic energy into electromagnetic radiation. A device that produces x-rays in the diagnostic energy range typically contains an electron source, an evacuated path for electron acceleration, a target electrode, and an external power source to provide a high voltage (potential difference) to accelerate the electrons. Specifically, the x-ray tube insert contains the electron source and target within an evacuated glass or metal envelope; the tube housing provides protective radiation shielding and cools the x-ray tube insert; the x-ray generator supplies the voltage to accelerate the electrons; x-ray beam filters at the tube port shape the x-ray energy spectrum; and collimators define the size and shape of the x-ray field incident on the patient. The generator also permits control of the x-ray beam characteristics through the selection of voltage, current, and exposure time. These components work in concert to create a beam of x-ray photons of welldefined intensity, penetrability, and spatial distribution. In this chapter, the x-ray creation process, characteristics of the x-ray beam, and equipment components are discussed.
6.1 Production of X-rays
Bremsstrahlung Spectrum
X-rays are created from the conversion of kinetic energy of electrons into electromagnetic radiation when they are decelerated by interaction with a target material. A simplified diagram of an x-ray tube (Fig. 6-1) illustrates these components. For diagnostic radiology, a large electric potential difference (the SI unit of potential difference is the volt, V) of 20,000 to 150,000 V (20 to 150 kV) is applied between two electrodes (the cathode and the anode) in the vacuum. The cathode is the source of electrons, and the anode, with a positive potential with respect to the cathode, is the target of electrons. As electrons from the cathode travel to the anode, they are accelerated by the voltage between the electrodes and attain kinetic energies equal to the product of the electrical charge and potential difference (see Appendix A). A common unit of energy is the electron volt (eV), equal to the energy attained by an electron accelerated across a potential difference of 1 V. Thus, the kinetic energy of an electron accelerated by a potential difference of 50 kV is 50 keV. One eV is a very small amount of energy, as there are 6.24 × 1018 eV/j.
On impact with the target, the kinetic energy of the electrons is converted to other forms of energy. The vast majority of interactions are collisional, whereby energy exchanges with electrons in the target give rise to heat. A small fraction of the accelerated electrons comes within the proximity of an atomic nucleus and is influenced by its positive electric field. As discussed in Chapter 3, electrical (Coulombic) forces attract and decelerate an electron and change its direction, causing a loss of kinetic energy, which is emitted as an x-ray photon of equal energy (i.e., bremsstrahlung radiation).

Kết quả (Việt) 2:

Chương 6
sản xuất X-ray, ống X-ray, và X-ray phát
X-quang được tạo ra khi các electron năng lượng cao tương tác với vật chất, một số chuyển đổi năng lượng động lực của họ vào bức xạ điện từ. Một thiết bị sản xuất x-quang trong phạm vi năng lượng chẩn đoán thường có chứa một nguồn electron, một con đường di tản cho gia tốc electron, một điện cực mục tiêu, và một nguồn điện bên ngoài để cung cấp một điện áp cao (chênh lệch điện thế) để tăng tốc các electron. Cụ thể, các ống chèn x-ray chứa nguồn electron và mục tiêu trong vòng một kính sơ tán hoặc phong bì kim loại; các nhà cung cấp ống bảo vệ bức xạ che chắn và làm mát ống chèn x-ray; máy phát điện x-ray cung cấp điện áp để tăng tốc các electron; bộ lọc tia x-ray tại cảng ống hình phổ năng lượng x-ray; và collimators xác định kích thước và hình dạng của các lĩnh vực sự cố x-ray trên bệnh nhân. Các máy phát điện cũng cho phép kiểm soát của chùm đặc x-ray thông qua việc lựa chọn điện áp, dòng điện, và thời gian tiếp xúc. Các thành phần này làm việc trong buổi hòa nhạc để tạo ra một chùm photon x-ray của cường độ welldefined, thấm vào, và phân bố không gian. Trong chương này, quá trình tạo x-ray, đặc điểm của chùm tia x-ray, và các thành phần thiết bị sẽ được thảo luận.
6.1 Sản xuất X-quang
bức xạ hãm Spectrum
X-quang được tạo ra từ việc chuyển đổi động năng của các electron thành bức xạ điện từ khi họ đang giảm tốc bằng cách tương tác với một vật liệu mục tiêu. Một sơ đồ đơn giản của một ống x-ray (Hình. 6-1) minh họa các thành phần này. Đối với X quang chẩn đoán, một sự khác biệt tiềm năng điện lớn (các đơn vị SI của sự khác biệt tiềm năng là volt, V) từ 20.000 đồng đến 150.000 V (20-150 kV) được áp dụng giữa hai điện cực (cực âm và cực dương) trong chân không. Các cathode là nguồn gốc của các electron, và anode, với một tiềm năng tích cực đối với cathode với, là mục tiêu của các electron. Khi các electron từ cathode đi đến cực dương, chúng được gia tốc bởi điện áp giữa các điện cực và đạt được động năng bằng với sản phẩm của các điện tích và tiềm năng khác nhau (xem Phụ lục A). Một đơn vị phổ biến của năng lượng là các electron volt (eV), bằng với năng lượng đạt được bởi một electron tăng tốc qua một sự khác biệt tiềm năng của 1 V. Như vậy, động năng của electron được tăng tốc bởi một sự khác biệt tiềm năng của 50 kV là 50 keV. Một eV là một số lượng rất nhỏ năng lượng, như có 6,24 × 1018 eV / j.
Trên ảnh hưởng với các mục tiêu, động năng của các electron được chuyển đổi sang dạng năng lượng khác. Đại đa số các tương tác là va chạm, theo đó trao đổi năng lượng với electron của mục tiêu làm tăng nhiệt. Một phần nhỏ của gia tốc các electron đi trong sự gần gũi của một hạt nhân nguyên tử và chịu ảnh hưởng của điện trường tích cực của nó. Như đã thảo luận trong Chương 3, điện (Coulombic) lực lượng thu hút và giảm tốc một electron và thay đổi hướng của nó, gây ra một sự mất mát của động năng, được phát ra như một photon x-ray của năng lượng bằng nhau (tức là, bức xạ bức xạ hãm).