Rentgeno įrenginio veikimo principas pagrįstas. Rentgeno aparatai
Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija
federalinės žemės autonominė švietimo įstaiga
Aukštasis išsilavinimas
„NACIONALINIAI TYRIMAI
TOMSK POLITECHNIKOS UNIVERSITETAS“
Laboratorinis darbas Nr.1
Prižiūrėtojas: katedros profesoriusMMS
Kulkovas Sergejus Nikolajevičius
4B21 grupės mokiniai:
Kondratenko A.I.
Proskurnikovas G.V.
Dronovas A.A.
Tomskas, 2015 m
Tikslas: susipažinti, mokytis, taip pat įgyti miltelių rentgeno analizės įgūdžių.
Rentgeno aparatas
Vienas iš efektyviausių kristalinių medžiagų struktūros tyrimo metodų yra radiografija.
Radiografija skirstoma į 2 tipus:
1. Rentgeno spindulių difrakcijos analizė (XRD);
2. Rentgeno fazių analizė (XRF).
Pirmasis metodas yra pats bendriausias ir informatyviausias bei leidžia vienareikšmiškai nustatyti visas kristalo struktūros detales (atomines koordinates ir kt.). RStA tyrimo objektas yra monokristalas. Antrasis metodas leidžia identifikuoti medžiagą ir nustatyti kai kuriuos kristalų struktūros parametrus. XRF tyrimo objektai yra polikristaliniai mėginiai.
Rentgeno aparatas skirtas elektros energiją paversti rentgeno spinduliais. Rentgeno aparato struktūra priklauso nuo jo funkcijos, tačiau apskritai jį sudaro spinduliuotės šaltinis, maitinimo šaltinis, valdymo sistema ir periferiniai įrenginiai.
Kaip veikia rentgeno aparatas?
Įrenginys dažniausiai maitinamas iš 126 arba 220 V kintamosios srovės maitinimo šaltinio. Tačiau šiuolaikiniai rentgeno įrenginiai veikia nuolatine nuolatine įtampa esant žymiai didesnei įtampai. Šiuo atžvilgiu į maitinimo šaltinį įeina transformatorius (arba transformatorių sistema) ir srovės lygintuvas (kartais lygintuvo gali ir nebūti – jei įrenginio galia maža). Radiacijos generatorius yra rentgeno vamzdis, vienas ar daugiau.
Valdymo sistema yra skirstomieji įrenginiai, tai yra valdymo pultas, reguliuojantis viso įrenginio veikimą. Be to, aparate yra trikojis (trikojų sistema), ant kurio sumontuotas spinduliuotės generatorius. Montavimo veikimo principas yra toks. Kintamoji srovė iš tinklo tiekiama į pirminę transformatoriaus apviją. Didesnė įtampa pašalinama iš jo antrinės apvijos ir tiekiama į emiterį tiesiogiai (pusinės bangos įrenginiai) arba per lygintuvą - kenotroną. Rentgeno vamzdžio katodo gijos kaitinimas reguliuoja jo veikimą. Šiuo atveju ne daugiau kaip 1% į vamzdį tiekiamos energijos paverčiama spinduliuote, likusi dalis virsta šiluma, visų pirma anodas įkaista. Siekiant išvengti jo sugadinimo nuo perkaitimo, naudojamos arba ugniai atsparios medžiagos (volframas, molibdenas), arba suprojektuota speciali aušinimo sistema (aušinimas vandeniu, besisukantis anodas). Šiuolaikiniuose rentgeno įrenginiuose įrengti specialūs prietaisai, stabilizuojantys srovę ir apsaugoti emiterį nuo perkrovos. Be to, įdiegta sistema, apsauganti kitus nuo perteklinės spinduliuotės (taip pat ir nuo aukštos įtampos srovės).
Rentgeno vamzdelio prietaisas
Rentgeno vamzdis yra elektrinis vakuuminis įtaisas, turintis elektronų spinduliuotės šaltinį (katodą) ir taikinį, kuriame jie lėtinami (anodas). Aukštos įtampos įtampa katodui šildyti tiekiama per neigiamą aukštos įtampos kabelį iš kaitinimo transformatoriaus, esančio generatoriaus įrenginyje. Įkaitinta katodo spiralė, kai į rentgeno vamzdį įjungiama aukšta įtampa, pradeda skleisti spartėjantį elektronų srautą, o po to jie smarkiai sulėtėja ant anodo volframo plokštės, dėl kurios atsiranda X- spinduliai.
Rentgeno vamzdžio veikimo principas
1 pav. Rentgeno vamzdžio schema struktūrinei analizei: 1 - metalinis anodo puodelis (dažniausiai įžemintas); 2 – berilio langai rentgeno spinduliavimui; 3 – terminis katodas; 4 – stiklinė kolba, izoliuojanti anodinę vamzdelio dalį nuo katodo; 5 – katodo gnybtai, į kuriuos tiekiama kaitinamojo siūlelio įtampa, taip pat aukšta (anodo atžvilgiu) įtampa; 6 – elektrostatinė elektronų fokusavimo sistema; 7 – įėjimas (antikatodas); 8 – tekančio vandens įleidimo ir išleidimo vamzdžiai, aušinantys įleidimo stiklą.
Anodo sritis, kurioje krinta elektronai, vadinama židiniu. Šiuolaikiniai rentgeno vamzdeliai paprastai turi du židinius: didelį ir mažą. Anode daugiau nei 95% elektronų energijos paverčiama šilumine energija, kaitinant anodą iki 2000°C ar daugiau. Dėl šios priežasties, ilgėjant ekspozicijos trukmei, leistina galia mažėja.
Rentgeno diagnostikos vamzdelis dedamas į švino korpusą, kuris pripildytas transformatorinės alyvos. Korpuse yra skylės aukštos įtampos kabeliams prijungti ir išėjimo langas, per kurį išleidžiamas spinduliuotės spindulys. Siekiant sumažinti rentgeno spinduliuotės dozę šiuolaikiniuose rentgeno aparatuose, pavyzdžiui, FMC, prie išėjimo lango pritvirtinamas kolimacijos įtaisas. Kad nebūtų pažeistas rentgeno vamzdžio anodas, pastarasis turi suktis, tam rentgeno vamzdelio korpuso apačioje yra įtaisytas anodo sukimo įtaisas.
Plačiai naudojamas šiuolaikinėje medicinos praktikoje. Jų pagalba atliekama įvairių ligų diagnostika ir gydymas. Kalbant apie pačių diagnostinių modelių darbą, tai prietaisai, leidžiantys neinvaziškai įvertinti būklę vidaus organai ir raumenų ir kaulų audiniai kūnas.
Vaizdas susidaroįjungta remiantis įvairaus laipsnio spindulių absorbcija paciento vidiniuose audiniuose ir vadinamas rentgenograma. Gali būti rodomas kaipspecialus filmas ir kompiuteryje (skaitmeniniams modeliams).
Rentgeno nuotraukoje aiškiai matomi vidaus organai ir kaulai. Siekiant aiškiau vizualizuoti atskirus organus ir audinius, naudojama kontrastinė medžiaga, kuri leidžia tiksliau diagnozuoti esamas patologijas.
Kaip veikia rentgeno aparatas?
Rentgeno aparatą sudaro šios dalys ir komponentai:
- APIE apačioje arba keli spinduliuotieji vamzdžiai, generuojantys rentgeno spindulius;
- Maitinimo įrenginys, aprūpinantis įrenginį elektra (jo pagalba reguliuojami spinduliavimo parametrai);
- Prietaisas, kuris rentgeno spinduliuotę paverčia vaizdu, kurį galima vizualizuoti;
- Perjungimo įrenginiai (įrenginio valdymo blokas);
- Trikojai, per kuriuos valdoma instaliacija;
- Radiacinės saugos įranga.
Rentgeno aparatas turi gana storą švino korpusą, kuris atlieka apsauginę funkciją. Šis metalas gerai sugeria rentgeno spindulius, užtikrindamas maksimalų medicinos personalo saugumą.
Rentgeno aparato veikimo principas
Rentgeno aparato veikimo principas pagrįstas įtampos tiekimu į valdymo pultą, kad būtų galima reguliuoti spinduliuotės stiprumą, o po to į pagrindinį transformatorių, kur ji generuojama iršvitinimas Spinduliai , prasiskverbę per tiriamą sritį, jie patenka į įvesties ekraną, todėl jis švyti. Šios spinduliuotės įtakoje fotokatodas išmuša elektronus, todėl į išėjimo nedidelį ekraną patenka elektrinio lauko pagreitinti fotoelektronai, kuriuose elektroninis vaizdas paverčiamas šviesiu.
Daugumos šiuolaikinių rentgeno aparatų ypatybė yra elektroninių optinių keitiklių arba stiprintuvų naudojimas, siekiant sumažinti radiacijos poveikį pacientui ir personalui.
Rentgeno aparatų tipai
- Priklausomai nuo tikslo, visi rentgeno spinduliai skirstomi į terapinius ir diagnostinius. Pastarieji savo ruožtu skirstomi į:
Diagnostikos prietaisai naudoja didelę srovę, praeinančią per emiterio vamzdelį, ir mažą įtampą. Priešingai, terapiniai prietaisai naudoja mažą srovę ir aukštą įtampą. Rentgeno aparatai taip pat skiriasi tuo, kaip maitinimas tiekiamas į emiterio vamzdelį.
Rentgeno aparatai (sinonimas: rentgeno įrenginiai) yra prietaisai, skirti rentgeno spinduliuotei gaminti ir naudoti techniniais ir medicininiais tikslais. Pagal paskirtį medicininiai rentgeno aparatai skirstomi į diagnostinius ir gydomuosius. Pagal eksploatavimo sąlygas rentgeno aparatai skirstomi į stacionarius, mobiliuosius ir nešiojamuosius.
Stacionarūs rentgeno aparatai, tiek diagnostiniai (1 pav.), tiek gydomieji (2 pav.), skirti nuolatiniam naudojimui specialiai tam pritaikytoje patalpoje – rentgeno kabinete (žr.). Mobilieji rentgeno aparatai, priklausomai nuo naudojimo sąlygų, skirstomi į palatinius (3 pav.), pritaikytus judėjimui gydymo įstaigos viduje, siekiant atlikti rentgeno tyrimą tiesiogiai palatose, ir nešiojamuosius, skirtas naudoti ne gydymo įstaigoje. Mobiliesiems rentgeno prietaisams priskiriami ir prietaisai (RUM-4), skirti darbui lauko sąlygomis (4 pav.). Paprastai jie montuojami ir gabenami specialiai pritaikytų tipų transporto priemonėse, turi autonominį maitinimo šaltinį ir dislokavimo patalpą bei savo tamsią patalpą. Taikos sąlygomis mobilieji rentgeno įrenginiai naudojami specialiai įrengtose transporto priemonėse, geležinkelio vagonuose ir jūrų bei upių laivyno laivuose (vadinamieji laivų rentgeno įrenginiai). Taip pat yra mobilūs rentgeno aparatai, dedami į specialias laikymo dėžes ir gabenami bet kokio tipo spyruokliniu transportu.
Lauko rentgeno prietaisams keliami įvairūs specialūs reikalavimai, atsirandantys dėl nepalankių ir sunkių transportavimo sąlygų, klimato sąlygų ir būtinybės dažnai montuoti ir išmontuoti įrangą. Visų pirma, saugojimo dėžės turi būti pakankamai sandarios, kad apsaugotų įrangą nuo dulkių ir drėgmės. Atskiros rentgeno aparato dalys turi būti tvirtai pritvirtintos, kad rentgeno aparatą būtų galima gabenti ant spyruoklinių (dažniausiai automobilių) transporto priemonių greitkeliuose ir purvinuose keliuose nepažeidžiant rentgeno aparato dalių. Aplinkos temperatūros svyravimai nuo 40 iki -40° neturėtų turėti įtakos rentgeno aparato veikimo kokybei, kai jis laikomas ir transportuojamas tokiomis sąlygomis. Rentgeno aparato montavimą ir išmontavimą turi atlikti techninės priežiūros darbuotojai per pusvalandį, nenaudodami specialių įrankių.
Taikos metu lauko tipo rentgeno aparatai gali būti naudojami masiniams tyrimams (žr. Fluorografija), taip pat rentgeno diagnostikos darbams atokiose vietovėse.
Nešiojamieji rentgeno aparatai (5 pav.) skirti atlikti paprasčiausių tipų rentgeno tyrimus greitosios ir skubios pagalbos, taip pat slaugos namuose. Jie yra mažo dydžio, lengvi, telpa į du nedidelius lagaminus ir dažniausiai tinkami neštis 1-2 žmonėms.
Yra daugybė rentgeno aparatų, skirtų įvairiems tikslams. Pagamintų rentgeno prietaisų veikimo galią lemia antrinės įtampos sandauga (generacinė įtampa kilovoltais) srovės (miliamperais), praeinančios rentgeno vamzdžiu (žr.) per sekundę.
Rentgeno prietaisų įtampos ir srovės diapazonai, priklausomai nuo jų paskirties, pateikti lentelėje.
Rentgeno aparatą sudaro šie pagrindiniai komponentai.
1. Aukštos įtampos įrenginys, įskaitant aukštos įtampos transformatorių (vadinamąjį pagrindinį transformatorių), rentgeno vamzdžio kaitinimo transformatorių ir sistemą, kuri išlygina srovę, tiekiamą į rentgeno vamzdį (mažos galios). lygintuvo įtaiso gali nebūti).
2. Rentgeno generatorius – rentgeno vamzdelis.
3. Skirstomieji įrenginiai – valdymo pultas, reguliuojantis įrenginio darbo režimus.
4. Rentgeno vamzdžio tvirtinimo trikojis arba stovų grupės, kuriose įrengti prietaisai pacientams įrengti ar padėti tam tikro tipo rentgeno tyrimo ir gydymo metu, taip pat radiacinės saugos įranga.
Schematiškai rentgeno aparato veikimo principas yra toks, kad elektros tinklo įtampa tiekiama į valdymo pultą, kuriame ji reguliuojama naudojant autotransformatorių ir tiekiama į pagrindinio transformatoriaus pirminę apviją. Dėl pagrindinio transformatoriaus pirminės ir antrinės apvijų apsisukimų skaičiaus skirtumo įtampa jame smarkiai padidėja ir tiesiogiai tiekiama į rentgeno vamzdį (vadinamieji pusės bangos rentgeno aparatai) arba per lygintuvą (kenotronus, seleno lygintuvus). Srovė, einanti per rentgeno vamzdį, yra kontroliuojama jo katodo gijos įkaitimo laipsniu.
Šiuolaikiniai rentgeno aparatai aprūpinti labai sudėtingais prietaisais, kurie stabilizuoja rentgeno vamzdžio įtampą ir srovę, taip pat apsaugo jį nuo galimų perkrovų. Be sudėtingų relinių įtaisų, skirtų ekspozicijos laikui reguliuoti, diagnostikos prietaisuose yra automatiniai rentgeno aparato darbo režimų jungikliai, kurie yra būtini, pavyzdžiui, greitai perjungiant iš rentgeno režimo į vaizdo režimą ir atgal. . Be to, visi šiuolaikiniai rentgeno aparatai turi apsaugos nuo nenaudojamos rentgeno spinduliuotės ir nuo aukštos įtampos elektros smūgio sistemą.
Atsižvelgiant į apsaugos nuo aukštos įtampos elektros šoko pobūdį, skiriami blokiniai įtaisai, kuriuose aukštos įtampos įrenginys kartu su rentgeno vamzdžiu yra įtaisytas į bendrą įžemintą metalinį korpusą, ir kabelio X- spindulių aparatai, kuriuose aukštos įtampos laidai uždengti izoliuotais aukštos įtampos kabeliais, o vamzdis ir pagrindinis transformatorius – izoliuotais aukštos įtampos kabeliais.metaliniuose įžemintuose korpusuose. Mobiliesiems ir nešiojamiesiems rentgeno prietaisams dažniausiai naudojami blokiniai įrenginiai, stacionariems – kabeliniai.
Diagnostiniuose rentgeno aparatuose yra įrengti tomografijos (žr.), kimografijos, elektrokimografijos ir kitų specialių tyrimo metodų prietaisai, taip pat vaizdo stiprintuvas (žr. Elektrooptinis rentgeno vaizdo stiprintuvas) (6 pav.), leidžiantis Rentgeno spindulių filmavimui, rentgeno vaizdų perdavimui per televiziją ir didelio vaizdo ryškumo užtikrinimui, žymiai sumažinant radiacijos poveikį.
Norint ištirti atskiras greitai tekančių procesų fazes, yra specialūs rentgeno prietaisai, leidžiantys fotografuoti rentgeno spinduliais, kai užrakto greitis yra tūkstantosios sekundės dalys. Tai pasiekiama ne didinant rentgeno aparatų galią (taigi ir dydį), o naudojant kondensatorių sistemą, kuri iš santykinai mažos galios transformatoriaus įkraunama iki reikiamos įtampos ir tada, reikiamu momentu, akimirksniu. išleidžiami į rentgeno vamzdelį (vadinamieji impulsiniai rentgeno aparatai). Be to, yra pritaikytų įprastinių diagnostinių rentgeno aparatų priedų pavidalu, kurie leidžia fotografuoti fiziologiškai judančius objektus (plaučius, širdį) iš anksto nustatytoje veiklos fazėje, pavyzdžiui, įkvėpimo ar iškvėpimo fazėje arba tam tikra širdies veiklos fazė.
Radioterapijai naudojami terapiniai rentgeno aparatai.
Klinikinėje praktikoje pradėjus naudoti dirbtinius radioaktyviuosius izotopus ir įvairių tipų įkrautus dalelių greitintuvus, linijinius greitintuvus, betatronus, sinchrotronus, sinchrofasotronus ir kt., pačios rentgeno terapijos vaidmuo kiek susiaurėjo ir šiuo metu jis taikomas spinduliuotei. į gana negilios vietos patologinius židinius.
Yra gydomųjų rentgeno aparatų ne tik statiniam, bet ir vadinamajam mobiliajam švitinimui (rotacinės ir konvergentinės rentgeno terapijos metodai).
Priklausomai nuo apšvitinto pažeidimo vietos gylio, aparatai naudojami paviršinei rentgeno terapijai (7 pav.) ir statinei giliai terapijai (2 pav.).
Be to, gaminami rentgeno prietaisai, skirti rotacinei (8 pav.) ir konvergentinei (9 pav.) rentgeno terapijai, kai spinduliuotės metu vamzdis automatiškai juda iš anksto nustatytu keliu, kad pagrindinis spinduliuotės spindulys būtų nuolat nukreiptas. patologiniame židinyje, o aplinkiniai jo audiniai ir odos sritis buvo pakaitomis veikiami spindulių. Tai leidžia tausojant odą ir sveikus audinius į pažeidimą perduoti didesnes rentgeno spinduliuotės dozes nei naudojant statinio švitinimo metodus.
Šiuolaikiniai terapiniai rentgeno aparatai, kaip ir diagnostiniai, aprūpinti daugybe specialių prietaisų ir prietaisų, kurie automatizuoja jų veikimą. Kartu su terapiniais prietaisais su įprastomis automatinėmis laiko relėmis yra rentgeno aparatai, kuriuose laiko relę pakeičia dozės relė, kuri yra integruotas dozimetras, kuris automatiškai išjungia aukštą įtampą, kai pasiekiama iš anksto nustatyta spinduliuotės dozė. Be to, terapinių rentgeno prietaisų komplektą sudaro specialūs vamzdelių rinkiniai, diafragmos, ribojančios švitinimo lauką, ir filtrai, kurie išfiltruoja švelnesnę spinduliuotės dalį ir padaro darbinį spindulį tolygesnį.
Taip pat žiūrėkite rentgeno technologija, rentgeno tyrimas, rentgeno terapija.
Ryžiai. 1. Stacionarus diagnostinis rentgeno aparatas, tipas RUM-5.
Ryžiai. 2. RUM-11 tipo rentgeno aparatas, skirtas statinei giliai radioterapijai.
Ryžiai. 3. Palatos rentgeno aparatas.
Ryžiai. 4. Bendras rentgeno aparato RUM-4 vaizdas.
Ryžiai. 5. Nešiojamas rentgeno aparatas.
Ryžiai. 6. Elektroninis optinis keitiklis (EOC) su veidrodžiu vizualiniam stebėjimui, kino kamera ir siunčiančia televizijos kamera.
Ryžiai. 7. RUM-7 tipo rentgeno aparatas, skirtas odos ir kontaktinei radioterapijai.
Ryžiai. 8. Rentgeno aparatai rotacinei radioterapijai.
Ryžiai. 9. Rentgeno aparatas konvergentinei radioterapijai.
Rentgeno aparatai yra prietaisai, skirti jį gauti ir naudoti medicinoje ir technologijoje. Medicininiai rentgeno aparatai pagal paskirtį skirstomi į diagnostinius (1 pav.) ir gydomuosius (2 pav.), o pagal veikimo sąlygas – į stacionarius, mobiliuosius ir nešiojamuosius. Stacionarūs rentgeno aparatai yra specialiuose. Mobilūs rentgeno aparatai būna dviejų tipų: sulankstomi, skirti darbui keliaujant (3 pav.) ir palatoje montuojami (4 pav.) – skirti rentgeno diagnostikos pagalbai ligoninėse prie paciento lovos. Nešiojamieji rentgeno aparatai (5 pav.) naudojami nesudėtingiems rentgeno tyrimams namuose atlikti (buitinis nešiojamasis prietaisas RU-560 su visais priedais telpa į du lagaminus, jo bendras svoris apie 45 kg). Rentgeno aparatų įtampų ir srovių diapazonas, priklausomai nuo jų paskirties, pateiktas lentelėje.
Rentgeno aparatas sukonstruotas taip: aukšta įtampa (žr.) tiekiama iš pakopinio transformatoriaus (vadinamojo pagrindinio transformatoriaus), prie kurio antrinės apvijos vamzdis jungiamas arba tiesiogiai (mažos galios nešiojamajame). ir mobiliuosius įrenginius) arba per lygintuvą – kenotroną arba puslaidininkinį vožtuvą (žr. Lygintuvai). Rentgeno vamzdžio katodo kaitinimo grandinė yra maitinama iš sumažinto kaitinamojo siūlo transformatoriaus. Kadangi rentgeno vamzdžio anodas paprastai yra įžemintas, o katodas yra aukštos įtampos, kaitinimo transformatorius turi aukštos įtampos izoliaciją. Rentgeno aparato aukštos įtampos grandinės elementai dažniausiai dedami į įžemintą korpusą ir aukštos įtampos kabeliais (kabeliniai rentgeno aparatai) sujungiami su apsauginio rentgeno vamzdžio elektrodais. Vadinamuose blokiniuose įrenginiuose aukštos įtampos dalis kartu su vamzdžiu dedama į metalinį korpusą, pripildytą mineraline izoliacine alyva.
Aukšta įtampa paprastai reguliuojama naudojant autotransformatorių (kv), prijungtą prie pagrindinio transformatoriaus pirminės grandinės. Specialus jungiklis, prijungtas prie įvairių autotransformatoriaus čiaupų, leidžia sklandžiai arba laipsniškai keisti įtampą pagrindinio transformatoriaus pirminėje ir atitinkamai antrinėje apvijoje. Rentgeno vamzdžio kaitinimo srovė nustatoma naudojant reostatą, prijungtą prie kaitinamojo siūlo transformatoriaus pirminės apvijos grandinės. Vamzdžio anodo srovė priklauso nuo kaitinimo siūlelio srovės dydžio, kurį lemia elektros tinklo įtampa: tinklo įtampos pokytis, pavyzdžiui, 5%, anodo srovę pakeičia 2 kartus. Įjungus rentgeno aparatą elektros tinklo įtampa krenta, todėl, norint stabilizuoti vamzdžio siūlą, reikia sumontuoti transformatorių (kompensatorių) arba specialų ferorezonansinį stabilizatorių. Autotransformatorius su jungikliais, kaitinimo siūlelio srovės reguliavimo reostatas, valdymo įtaisai, įtampos stabilizavimo sistemos ir apsauga nuo perkrovos ir trumpojo jungimo sudaro žemos įtampos rentgeno aparato dalį ir yra specialiame valdymo skydelyje. Įrenginys paprastai įjungiamas etapais: pirmiausia įjungiama tinklo įtampa, tada rentgeno vamzdžio ir kenotrono šildymas ir galiausiai aukšta įtampa. Išjungimas atliekamas atvirkštine tvarka. Rentgeno aparate taip pat yra stovas (arba trikojų grupė), skirtas rentgeno vamzdeliui pritvirtinti, prietaisai pacientų fiksavimui tyrimų ar gydymo metu, rentgeno ekranai (žr.) ir įranga tiriamajam bei gydytojui. Rentgeno aparatuose yra įrengti specialūs įtaisai (laiko relės), kurie automatiškai išjungia aukštą įtampą po nurodyto poveikio. Terapiniuose rentgeno aparatuose naudojamos elektromechaninės relės, kurių maksimalus užrakto greitis yra 10-30 minučių, kurias varo nedidelis elektros variklis. Nešiojamuose ir mobiliuosiuose diagnostiniuose rentgeno aparatuose naudojamos spyruokle valdomos rankinės relės, o stacionarios – kondensatorinės relės, kurių minimalus vėlavimas yra apie 0,01 sek.
Puslapiai: 1
Rentgeno aparatas – šiuolaikinėje medicinoje plačiai naudojamas prietaisas įvairiems negalavimams tirti ir diagnozuoti. Tai būtina norint patekti į žmogaus vidaus organus. Rentgeno aparato dėka gydytojas gauna jį dominančios vidinės kūno sandaros vaizdą. Nuotrauka projektuojama ant juostos. Darbas su rentgeno spinduliais yra neinvazinis medicininis patikrinimas, o tai reiškia, kad svetimkūnio prasiskverbimo nereikia. Nepaisant to, kad šis prietaisas plačiai naudojamas ligoninėse ir klinikose, mažai žmonių žino, kaip jis veikia.
Išsiaiškinkime, kas yra rentgeno aparatas, šio prietaiso veikimo principas ir ką jis reiškia medicinai.
Rentgeno aparatas - kas tai?
Rentgeno aparatas yra prietaisas, kuris įprastą elektros energiją paverčia rentgeno spinduliuote. Yra įvairių tipų rentgeno aparatai, pavyzdžiui:
. Angiografas;Fluorografas;
Rentgeno mamografas;
Palatos rentgeno aparatas;
Dantų rentgeno aparatas;
Rentgeno aparato veikimas;
Rentgeno kompiuterinis tomografas;
Ir kiti.
Kaip matome, šiandien yra daugybė rentgeno aparatų. Priklausomai nuo tiriamo organo, naudojami skirtingos konstrukcijos ir veikimo principai. Tačiau klasikinis bendrosios paskirties rentgeno prietaisas, kurio veikimo principą aptarsime šiame straipsnyje, susideda iš valdymo sistemos, maitinimo šaltinio, spinduliuojamos struktūros ir periferinių įrenginių. Priklausomai nuo įrenginio funkcionalumo, jame taip pat gali būti įrenginiai vaizdams įrašyti arba tiriamos kūno dalies vidaus vizualizavimui.
Rentgeno aparato veikimo principas
Klasikinis rentgeno aparatas maitinamas elektros tinklu, kurio maksimali įtampa yra 220 V. Tačiau kai kurioms mūsų laikais sukurtoms rentgeno sistemoms reikia žymiai daugiau elektros energijos. Tokiuose įrenginiuose, be maitinimo šaltinio, yra transformatorius ir srovės lygintuvas.
Rentgeno vamzdis yra pagrindinis jį generuojančios spinduliuotės elementas. Prietaise taip pat yra valdymo sistema, su kuria specialistas kontroliuoja rentgeno įrenginio veikimą.
Medžiaga, per kurią vyksta rentgeno spinduliuotė, yra srovė, todėl be galingo elektros tinklo įrenginio veikimas neįmanomas. Taigi srovė iš elektros tinklo praeina per pirminį apdorojimo etapą. Šis etapas vyksta transformatoriaus apvijoje. Po to gana greitai įvyksta antrinis apdorojimo etapas, kurio metu išleidžiama aukšta įtampa. Jis pasiekia kenotroną - tai srovės lygintuvas, po kurio įtampa patenka į rentgeno vamzdį.
Rentgeno vamzdelis yra sandariai uždarytame inde. Viename vamzdžio gale yra katodas, o kitame - anodas. Kai įtampa per transformatorių patenka į rentgeno lauką, katodas ir anodas atsitrenkia ir tada smarkiai stabdo. Tokiu atveju atsiranda bremsstrahlung, tai yra, sukuriami rentgeno spinduliai.
Visas aukščiau aprašytas procesas vyksta per sekundės dalį. Taigi ant paveikslo atsiranda paveikslas, tarsi apšviečiantis reikiamos kūno dalies vidų ir parodo organo būklę. Taip veikia rentgeno aparatas, kurio veikimo principas aprašytas aukščiau.
Rentgeno aparato svarba medicinai
Šiuolaikinėje medicinoje be rentgeno aparato kiltų chaosas ir netvarka, nes daugelio ligų diagnozė būtų sunki, jei ne visiškai neįmanoma. Tik rentgeno aparato dėka žmonija sugebėjo išgydyti daugelį ligų. Šiandien šis prietaisas naudojamas dviem procedūroms:
1. Radiografija yra vidinis, bet vis dėlto neinvazinis objekto tyrimas. Rentgeno spindulių dėka vaizdas perkeliamas į fotografinę juostą;2. Fluoroskopija – susideda iš to, kad tiriamo objekto vaizdas patenka į specialų ekraną. Taigi vaizdas juda, o tai neįmanoma naudojant radiografiją.
Dabar, kai žinote, kaip veikia rentgeno aparatas, nesijaudinsite dėl su juo susijusių procedūrų.
Kaip ir daugelis didžiausių žmonijos atradimų, rentgeno spinduliai buvo išrasti visiškai atsitiktinai.
1895 metais vokiečių fizikas Vilhelmas Konradas Rentgenas (1845-1923) atrado eksperimentuodamas su elektronų pluoštu dujų išlydžio vamzdyje. Wilhelmas Conradas Rentgenas pastebėjo, kad jo laboratorijoje fluorescencinis ekranas pradėjo švytėti, kai buvo įjungtas elektronų pluoštas. Šis atsakymas pats savaime nebuvo toks stebinantis ir mokslininkas žinojo, kad fluorescencinė medžiaga paprastai šviečia reaguodama į elektromagnetinę spinduliuotę, tačiau išlydžio vamzdis buvo apjuostas sunkiu juodu kartonu. Teoriškai tai blokuotų didžiąją dalį spinduliuotės, bet ne rentgeno spindulius.
Fizikas Vilhelmas Konradas Rentgenas tarp dujų išlydžio vamzdžio ir ekrano padėjo įvairius objektus, o ekranas vis tiek švytėjo. Galiausiai jis padėjo ranką prieš prietaisą ir pamatė savo kaulų siluetą, projektuotą ant fluorescencinio ekrano. Iš karto atradęs pačius rentgeno spindulius, jis atrado rentgeno veikimo principą.
Nuostabus mokslininko atradimas lėmė vieną svarbiausių medicinos pasiekimų žmonijos istorijoje.
Rentgeno spindulių technologija leidžia gydytojams matyti tiesiai per žmogaus audinius ir neįtikėtinai lengvai ištirti lūžusius kaulus, ertmes ir prarytus daiktus.
Modifikuotos procedūros gali būti naudojamos tiriant minkštesnius audinius, pvz., plaučius, kraujagysles ar žarnas.
Šiame straipsnyje mes sužinosime, kaip veikia rentgeno spinduliai ir rentgeno spinduliuotė. Kaip paaiškėjo, pagrindinis procesas iš tikrųjų yra labai paprastas.
Rentgeno spinduliai iš esmės yra tokie patys kaip matomos šviesos spinduliai. Abi yra į bangas panašios elektromagnetinės energijos formos, kurias neša dalelės, vadinamos fotonais.
Skirtumas tarp rentgeno ir matomos šviesos spindulių yra atskirų fotonų energijos lygis. Tai taip pat išreiškiama spindulių bangos ilgiu.
Mūsų akys jautrios tam tikram matomos šviesos bangos ilgiui, bet ne trumpesniam bangos ilgiui, kur energija yra didesnė. Šviesos bangos yra ilgesnės radijo bangos, turinčios mažesnę energiją.
Matomieji šviesos fotonai ir rentgeno fotonai susidaro judant elektronams atomuose. Elektronai užima skirtingus energijos lygius arba skrieja aplink atomo branduolį. Kai elektronas juda į žemesnę orbitą, jis turi išleisti šiek tiek energijos. Jis išskiria papildomą energiją fotono pavidalu. Fotono energija priklauso nuo to, kiek toli elektronas nušoko tarp orbitų.
Kai fotonas susiduria su kitu atomu, atomas gali sugerti fotono energiją, padidindamas elektroną į aukštesnį lygį. Norėdami tai padaryti, fotono energijos lygis turi atitikti energijos skirtumą tarp dviejų elektronų padėčių. Jei ne, fotonas negali perkelti elektronų tarp orbitų. Atomai, sudarantys žmogaus kūno audinį, labai gerai sugeria matomos šviesos fotonus. Fotono energijos lygis atitinka įvairius energijos skirtumus tarp elektroninių padėčių. Radijo bangos neturi pakankamai energijos perkelti elektronus tarp orbitų dideliuose atomuose, todėl jos praeina per daugumą dalykų. Rentgeno spinduliai taip pat praeina per daugumą dalykų, bet dėl priešingos priežasties: jie turi per daug energijos.
Rentgeno spindulių taikymas
Svarbiausias rentgeno spindulių indėlis buvo medicinos pasaulyje, tačiau jie atliko lemiamą vaidmenį daugelyje kitų sričių. Rentgeno spinduliai atlieka pagrindinį vaidmenį atliekant tyrimus, susijusius su kvantinės mechanikos, kristalografijos ir kosmologijos teorija. Pramoniniame pasaulyje rentgeno skeneriai dažnai naudojami smulkiems sunkiųjų metalų įrangos įtrūkimams aptikti. Šiuo efektu pagrįsti skaitytuvai tapo standartine oro uosto saugumo įranga. praktikavo archeologijoje, žemės ūkyje, kosmoso tyrinėjimuose ir kasdieniame gyvenime.
Tačiau plačiausiai naudojamas medicinoje.
Minkštieji kūno audiniai sudaryti iš mažesnių atomų, todėl blogai sugeria fotonus. Kalcio atomai, sudarantys kaulus, yra daug didesni, todėl jie geriau sugeria rentgeno spindulius.
Kaip veikia rentgeno spinduliai?
Rentgeno aparato pagrindas yra dujinio išlydžio tipo stiklinis vakuuminis vamzdis su dviem elektrodais, katodu ir anodu, kurie yra viduje. 
Katodas yra šildomas laidininkas. Šildymas vyksta per specialų siūlą. Šiluma padeda išmušti elektronus iš katodo, o teigiamai įkrautas volframo anodas pritraukia elektronus vakuuminiame vamzdyje. Įtampos skirtumas tarp katodo ir anodo yra itin didelis, todėl elektronai vamzdžiu skrenda su didele jėga. Kai greitėjantis elektronas susiduria su volframo atomu, jis išmuša laisvą elektroną vienoje iš atomo žemesnių orbitų. Aukštesnėje orbitoje esantis elektronas iš karto pereina į žemesnį energijos lygį, išleisdamas savo papildomą energiją fotono pavidalu.
Reguliuodamas fotono judėjimo kryptį ir greitį, vakuuminis vamzdis skleidžia radijo bangas, kurių dažnis yra tarp ultravioletinės ir gama spinduliuotės, kurių bangos ilgis yra nuo 10–7 iki 10–12 metrų.
Visas mechanizmas yra apsuptas storu švino skydu. Tai apsaugo nuo rentgeno spindulių sklidimo visomis kryptimis. Mažas langelis skyde leidžia kai kuriuos fotonus išspinduliuoti į siaurą spindulį. Rentgeno aparato spindulys praeina per daugybę filtrų pakeliui į pacientą. 
Kitoje paciento pusėje esančios kameros įrašo mėginį, kai jis praeina per paciento kūną. Fotoaparate naudojama ta pati technologija kaip ir įprastame fotoaparate, tačiau rentgeno vaizdas skiriasi nuo įprasto. Paprastai gydytojai filmą saugo kaip negatyvą. Tai reiškia, kad sritys, kurias veikia daugiau šviesos, atrodo tamsesnės, o sritys, kuriose yra mažiau šviesos, atrodo šviesesnės. Kieta medžiaga, kaip kaulas, atrodo balta, o minkštesnė medžiaga atrodo juoda arba pilka. Gydytojai gali įvairiais būdais valdyti rentgeno aparato darbą, keisdami vaizdo pluošto intensyvumą. taip pat naudoja šį efektą.
Kontrastinė medžiaga
Dauguma minkštųjų audinių nėra aiškiai matomi atliekant įprastą rentgeno nuotrauką. Norėdami iš vidaus sutelkti dėmesį į organus arba apžiūrėti kraujagysles, sudarančias kraujotakos sistemą, gydytojai turi suleisti kontrastinės medžiagos į kūną.
Kontrastinės medžiagos yra skysčiai, kurie efektyviau sugeria rentgeno spindulius nei aplinkiniai audiniai. Norėdamas apžiūrėti virškinimo ir endokrininės sistemos organus, pacientas ryja kontrastinių medžiagų mišinį, paprastai bario mišinį. Jei gydytojai nori apžiūrėti kraujagysles ar kitus kraujotakos sistemos elementus, į paciento kraują suleidžia kontrastinių medžiagų.
Kontrastinė medžiaga dažnai naudojama kartu su fluoroskopu. Atliekant fluoroskopiją, rentgeno spinduliai per kūną patenka į fluorescencinį ekraną ir sukuria judantį vaizdą. Gydytojai gali naudoti fluoroskopiją, kad stebėtų kontrastinės medžiagos prasiskverbimą per žmogų. Gydytojai taip pat gali įrašyti rentgeno vaizdą vaizdo įraše.
Ar rentgeno spinduliai kenksmingi?
Rentgeno spinduliai yra nuostabus medicinos pasaulio papildymas: jie leidžia gydytojams pažvelgti į paciento vidų be jokios operacijos. Daug lengviau ir saugiau į lūžusį kaulą žiūrėti rentgeno spinduliais, nei naudoti invazinį metodą. 
Bet ar rentgeno spinduliai kenksmingi? Pirmosiomis rentgeno spindulių mokslo dienomis daugelis gydytojų ilgą laiką veikė pacientus ir save spinduliais. Galiausiai gydytojai ir pacientai pradėjo sirgti spinduline liga, o medikų bendruomenė suprato, kad kažkas negerai.
Problema ta, kad rentgeno spinduliai yra jonizuojančiosios spinduliuotės forma.
Elektrinis jonų krūvis gali sukelti nenatūralias chemines reakcijas ląstelėse. Be kita ko, krūvis gali sulaužyti DNR grandines. Ląstelė su nutrūkusia DNR grandine arba mirs, arba DNR pradės mutuoti. Jei daug ląstelių žūva, organizme gali išsivystyti įvairios ligos. Jei DNR mutuoja, ląstelė gali tapti vėžine ir vėžys gali išplisti. Jei mutacija įvyksta spermoje ar kiaušinėlyje, tai gali sukelti apsigimimų. Dėl visų šių pavojų gydytojai rentgeno spindulius naudoja atsižvelgdami į tam tikrus standartus.
Net ir esant tokiai rizikai, rentgeno nuskaitymas vis dar yra saugesnis pasirinkimas nei operacija. Rentgeno aparatai yra neįkainojama medicinos priemonė, taip pat saugumo ir mokslinių tyrimų turtas. Jie tikrai vieni naudingiausių ir...