„Rotační rentgenka“ není totéž co „rentgenka s rotační anodou“

Rentgenky s rotační anodou používané jak u CT přístrojů, tak i u systémů určených pro intervenční výkony mají výkon 60-100 kW. Velká část kinetické energie elektronů z katody se při dopadu urychlených elektronů na terčík anody přemění v teplo, které musí být efektivně odváděno (cca 1 % kinetické energie elektronů se přemění na fotony rtg záření, zbývajících 99 % se přemění na nepotřebné teplo). Velké množství této tepelné energie se prostřednictvím měděného bloku anody přenese na chladící médium – olej, kterým je obtékána evakuovaná baňka rentgenky.

Množství tepla, které se pohltí v chladícím médiu, se vyjadřuje v MJ (mega Joule) nebo v častěji používané jednotce MHU (Mega Heat Unit). Převodní vztah je následující: 1 MJ = 1,34 MHU [1].

Teplota ohniska musí být nižší, než je bod tání materiálu ohniska, obvykle wolframu. Teplotu ohniska velmi významně ovlivňuje teplota celého anodového disku, dále pak velikost ohniska, rychlost rotace anody a místo na terčíku, ve kterém se nachází ohnisko (přesněji vzdálenost ohniska od osy rotace terčíku). Teplota samotného anodového disku je ovlivněna tepelnou kapacitou a chladícím mechanismem anody. Obecně platí, že čím větší je oblast, ze které odchází teplo, tím je větší tok tepla, a tím rychleji se z terčíku odvádí teplo. Odvádění tepla je rychlejší při použití materiálu s vyšší emisivitou materiálu (Stefan-Boltzmannův vztah o intenzitě záření tělesa, viz [2]).

Do současnosti bylo dosaženo rychlosti chlazení až 1,4 MHU/min. Dalšího zvýšení rychlosti chlazení může být dosaženo tak, že samotný anodový disk bude v přímém kontaktu s chladícím médiem. Řešením je vytvoření rentgenky, ve které je anodový disk součástí evakuované baňky. To však potom znamená, že v chladícím médiu musí okolo osy rotace anodového disku rotovat celá evakuovaná baňka rentgenky. Od toho odvozený název – rotating envelope tubes, na rozdíl od klasické rentgenky s rotační anodou, ve které je evakuovaná baňka stacionární. První rentgenkou s rotační evakuovanou baňkou je Straton rentgenka od firmy Siemens, používaná u CT zařízení. Tato rentgenka umožňuje chlazení až 4,8 MHU/min, čímž se výrazně redukuje čekací čas na zchlazení rentgenky v průběhu náročnějších výkonů. Rentgenka je schopná zchladit se na teplotu okolního oleje za dobu přibližně 20 s [1].

Schéma rotační rentgenky je na obr. 1. Na obr. 2 je ukázka Straton rentgenky.

rotacni_rentgenkaObr. 1: Schéma rotační rentgenky [1]

rotacni_rentgenka_2Obr. 2: Rotační rentgenka Straton, Siemens [1]

Ve Straton rentgence je svazek elektronů fokuzován a kontrolován magnetickým polem, podobně jako u electron-beam CT, viz [3].

Použitá literatura:
[1] Schardt P, Deuringer J, Freudenberger J, Hell E, Knupfer W, Mattern D, Schild M. New X-ray tube performance in computed tomography by introducing the rotating envelope tube technology. Med. Phys. 31 (9), 2004
[2] http://cs.wikipedia.org/wiki/Stefan%C5%AFv-Boltzmann%C5%AFv_z%C3%A1kon
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Electron_beam_tomography

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *