Как найти напряжение рентгеновской трубки - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

2018-07-04

Найти напряжение на рентгеновской трубке с никелевым антикатодом, если разность длин волн $K_{ alpha}$ — линии и коротковолновой границы сплошного рентгеновского спектра равна 84 пм.

Решение:

Из закона Мозли

$lambda_{K_{ alpha} } (Ni) = frac{8 pi c}{3R} frac{1}{(Z — 1)^{2} }$

где $Z = 28$ для $Ni$. Подстановка дает

$lambda_{K_{ alpha}} (Ni) = 166,5 пм$

Тогда короткая волна границы непрерывного спектра, должна быть более энергичной (меньшая длина волны), иначе линии $K_{ alpha}$ не появятся. Тогда, $Delta lambda = lambda_{K_{ alpha}} — lambda_{0} = 84 мкм$

$lambda_{0} = 82,5 пм$

Это соответствует напряжению

$V = frac{2 pi hbar c}{e lambda_{0} }$

Подстановка дает $V = 15,0 кВ$

Источник

Способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке

Владельцы патента RU 2286654:

Использование: для измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке. Сущность заключается в том, что определяют слой половинного ослабления пучка рентгеновского излучения в заданном материале и по нему находят величину анодного напряжения на рентгеновской трубке, при этом за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора аппроксимируют по полученным дискретным данным зависимость ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра, определяют слой половинного ослабления пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и слой половинного ослабления пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщине d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений

находят величину анодного напряжения U_a и собственную суммарную фильтрацию d_∑ рентгеновского излучателя. Технический результат: повышение точности измерения анодного напряжения за счет исключения влияния величины собственной суммарной фильтрации излучателя на измеряемую величину анодного напряжения, а также значительное уменьшение трудоемкости процесса измерения.

Предлагаемый способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке предназначен для использования в рентгеновских визуализирующих системах, в частности в рентгенографических устройствах для медицинской диагностики.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке, описанный в работе Поройков И.В. Рентгенометрия. — М. — Л.: Гостехтеоретиздат, 1950. — С.194-196. Этот способ заключается в том, что определяют слой половинного ослабления Δ пучка рентгеновского излучения в заданном материале для известной величины собственной суммарной фильтрации излучателя d_Σ и по известной зависимости ƒ(U_a,Δ,d_Σ)=0 находят величину анодного напряжения U_a на рентгеновской трубке.

Данный способ обладает большой погрешностью, так как результат измерения анодного напряжения этим способом зависит от величины собственной суммарной фильтрации излучателя, определение которой является отдельной сложной задачей. Кроме того, способ характеризуется высокой трудоемкостью.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения анодного напряжения за счет исключения влияния величины собственной суммарной фильтрации излучателя на измеряемую величину анодного напряжения, а также значительное уменьшение трудоемкости процесса измерения.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, достигается тем, что в известном способе измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке, заключающемся в том, что определяют слой половинного ослабления пучка рентгеновского излучения в заданном материале и по нему находят величину анодного напряжения на рентгеновской трубке, за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора, аппроксимируют по полученным дискретным данным зависимость ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра, определяют слой половинного ослабления ()₁, пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и слой половинного ослабления пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщине d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений

находят величину анодного напряжения U_a и собственную суммарную фильтрацию d_Σ рентгеновского излучателя.

Способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке основан на известной связи трех величин, а именно: анодного напряжения U_a на рентгеновской трубке, слоя половинного ослабления Δ рентгеновского излучения в фильтрующем материале и толщины d_ƒ предварительного фильтра, через который проходит излучение, при известном материале фильтра:

ƒ(U_a,Δ,d_ƒ)=0. (1)

Способ включает последовательное ослабление потока рентгеновского излучения ступенчатым фильтром, выполненным из материала, поглощающего это излучение. С помощью позиционно-чувствительного детектора рентгеновского излучения регистрируется интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра. По полученным дискретным данным аппроксимируется зависимость ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра, что позволяет определить слой половинного ослабления Δ смешанного пучка рентгеновского излучения. За один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения U_a, определяют слой половинного ослабления (Δ)₁ пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и слой половинного ослабления (Δ)₂ пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и определенной толщине ступенчатого фильтра. В первом случае общая толщина фильтра d_ƒ, в выражении (1) равна величине собственной суммарной фильтрации излучателя d_Σ, а во втором — сумме собственной суммарной фильтрации излучателя d_Σ и известной толщины d ступенчатого фильтра. Используя зависимость (1), можно записать следующую систему уравнений:

Знание величин и d дает возможность решить систему уравнений (2) и тем самым найти величину анодного напряжения U_a и собственную суммарную фильтрацию d_Σ пучка рентгеновского излучения контролируемого РДА.

Определение за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, путем пропускания рентгеновского излучения через ступенчатый фильтр, регистрации интенсивности излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора и аппроксимации по полученным дискретным данным зависимости ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра, слоя половинного ослабления пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и слоя половинного ослабления пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и определенной толщины ступенчатого фильтра, позволяет путем решения системы уравнений (2) найти величину анодного напряжения и собственную суммарную фильтрацию рентгеновского излучателя. Это выгодно отличает предлагаемый способ от указанного прототипа, так как приводит к исключению влияния величины собственной суммарной фильтрации излучателя на измеряемую величину анодного напряжения, а также значительному уменьшению трудоемкости процесса измерения.

Способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке, заключающийся в том, что определяют слой половинного ослабления пучка рентгеновского излучения в заданном материале и по нему находят величину анодного напряжения на рентгеновской трубке, отличающийся тем, что за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора аппроксимируют по полученным дискретным данным зависимость ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра, определяют слой половинного ослабления пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и слой половинного ослабления пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщине d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений находят величину анодного напряжения U_a и собственную суммарную фильтрацию d_∑ рентгеновского излучателя.

Источник

Как найти напряжение в рентгеновской трубке

Методы измерения напряжения рентгеновской трубки

X-Ray devices. The methods of measuring of the valtage of X-Ray tube

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 февраля 1986 г. N 456 дата введения установлена 01.01.87

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта СССР от 03.10.91 N 1586

Настоящий стандарт распространяется на рентгеновские трубки и устанавливает следующие методы измерения напряжения рентгеновской трубки (для импульсных рентгеновских трубок — напряжения анода):

метод измерения постоянного напряжения микроамперметром с добавочным резистором;

метод измерения постоянного напряжения киловольтметром;

метод измерения постоянного, переменного и пульсирующего напряжения вольтметром с делителем напряжения;

метод измерения переменного, пульсирующего и постоянного напряжения вольтметром, включенным в первичную обмотку высоковольтного трансформатора источника напряжения рентгеновской трубки.

Общие требования к измерению и требования безопасности — по ГОСТ 22091.0-84.

Стандарт соответствует публикации МЭК 52 в части метода измерения напряжения шаровым измерительным разрядником.

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ МИКРОАМПЕРМЕТРОМ С ДОБАВОЧНЫМ РЕЗИСТОРОМ

1.1.1. Измерения следует проводить на установках, электрические схемы которых должны соответствовать схемам подключения рентгеновских трубок, приведенным в ГОСТ 22091.0-84, при этом функциональная электрическая схема измерителя напряжения ИП2, приведенная на черт.1, должна соответствовать ГОСТ 22091.0-84 ( приложения 1, 3, 4, 5), а приведенная на черт.2 — ГОСТ 22091.0-84 (приложение 2).

— добавочный резистор; — защитный резистор; — шунтирующий резистор, — микроамперметр

, — добавочные резисторы; , — защитные резисторы; — шунтирующий резистор; — микроамперметр

1.1.2. Аппаратура должна соответствовать требованиям ГОСТ 22091.0-84 и настоящего раздела.

1.1.3. Сопротивления резисторов измерителя напряжения должны удовлетворять следующим требованиям:

для измерителя напряжения, приведенного на черт.1:

;

для измерителя напряжения, приведенного на черт.2:

; ; ,

где — внутреннее сопротивление микроамперметра, Ом;

, …, — сопротивления резисторов, Ом.

Сопротивления должны быть выбраны с погрешностью, %, в пределах:

±6 — для добавочных резисторов;

±10 — для защитных резисторов;

±2 — для шунтирующих резисторов.

1.2. Подготовка и проведение измерений

1.2.1. Измерительную установку подготавливают к работе в соответствии с эксплуатационной документацией.

1.2.2. Режим работы рентгеновской трубки устанавливают в соответствии с техническими условиями (ТУ) на трубки конкретных типов.

1.3.1. Напряжение рентгеновской трубки следует определять: для измерителя напряжения, приведенного на черт.1, по формуле

;

для измерителя напряжения, приведенного на черт.2, по формуле

где — измеренное значение тока, А;

— напряжение рентгеновской трубки, В.

1.4. Показатели точности измерений

1.4.1. Погрешность измерения напряжения рентгеновской трубки находится в интервале ±8% (с 01.01.88 — ±5%) с установленной вероятностью 0,95.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ КИЛОВОЛЬТМЕТРОМ

2.1.1. Измерение следует проводить на установках, электрические схемы которых должны соответствовать схемам подключения рентгеновских трубок, приведенным в ГОСТ 22091.0-84 (приложения 1, 3, 4, 5) при этом в качестве измерителя напряжения ИП2 применяют киловольтметр.

2.1.2. Аппаратура должна соответствовать требованиям ГОСТ 22091.0-84.

2.2. Подготовка и проведение измерений

2.2.1. Подготовка к измерениям должна соответствовать требованиям пп.1.2.1 и 1.2.2.

2.2.2. Измеряют напряжение рентгеновской трубки.

2.3. Показатели точности измерений

2.3.1. Погрешность измерения напряжения рентгеновской трубки находится в интервале ±8% (с 01.01.88 — ±5%) с установленной вероятностью 0,95.

3. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕМЕННОГО И ПУЛЬСИРУЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ВОЛЬТМЕТРОМ С ДЕЛИТЕЛЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

3.1.1. Измерение следует проводить на установках, электрические схемы которых должны соответствовать схемам подключения рентгеновских трубок, приведенным в ГОСТ 22091.0-84, при этом функциональная электрическая схема измерителя напряжения ИП2, приведенная на черт.3, должна соответствовать ГОСТ 22091.0-84 (приложения 1, 3, 4, 5), а приведенная на черт.4 — ГОСТ 22091.0-84 (приложение 2).

, — резисторы делителя; — вольтметр

… — резисторы делителя; — вольтметр

3.1.2. Аппаратура должна соответствовать требованиям ГОСТ 22091.0-84 и настоящего раздела.

3.1.3. Сопротивления резисторов делителя должны отвечать следующим требованиям:

для измерителя напряжения, приведенного на черт.3:

;

для измерителя напряжения, приведенного на черт.4:

;
;
,

где — внутреннее сопротивление вольтметра, Ом;

… — сопротивление резисторов, Ом.

Реактивные составляющие сопротивлений резисторов во всей области рабочих частот не должны превышать 10% их активной составляющей.

Сопротивления резисторов должны быть выбраны с погрешностью, %, в пределах:

3.1.4. Для измерения постоянного напряжения рентгеновской трубки следует применять вольтметр постоянного тока; для измерения переменного и пульсирующего напряжения — амплитудный вольтметр.

Источник

находят величину анодного напряжения U_a и собственную суммарную фильтрацию d_Σ рентгеновского излучателя.

ƒ(U_a,Δ,d_ƒ)=0. (1)

Источник

Условие задачи:

Под каким напряжением работает рентгеновская трубка, если минимальная длина волны в спектре рентгеновского излучения равна 0,60 нм?

Задача №11.3.3 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

(lambda_{min} = 0,6) нм, (U-?)

Решение задачи:

Рентгеновское излучение получают в специальном устройстве, называемом рентгеновской трубкой. Катод рентгеновской трубки представляет собой вольфрамовую спираль, испускающую электроны за счет термоэлектронной эмиссии. Между анодом и катодом создается высокое напряжение. Поток электронов соударяется с зеркалом анода, при этом рождаются рентгеновские лучи.

При торможении электрона лишь часть энергии идет на создание фотона рентгеновского излучения, другая часть расходуется на нагревание анода. Так как соотношение между этими частями случайно, то при торможении большого количества электронов образуется непрерывный спектр рентгеновского излучения. В связи с этим тормозное излучение называют еще сплошным.

В каждом из спектров наиболее коротковолновое (высокочастотное) тормозное излучение возникает тогда, когда энергия, приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию фотона. По закону сохранения энергии имеем:

[eU = h{nu _{max }};;;;(1)]

В этой формуле (e) – модуль заряда электрона, равный 1,6·10^-19 Кл, (h) – постоянная Планка, равная 6,62·10^-34 Дж·с.

Частоту колебаний можно выразить через скорость света (c), которая равна 3·10⁸ м/с, и длину волны по следующей формуле:

[nu_{max} = frac{c}{lambda_{min}};;;;(2)]

Подставим выражение (2) в формулу (1), тогда получим:

[eU = frac{{hc}}{{{lambda _{min }}}}]

Откуда напряжение в рентгеновской трубке (U) равно:

[U = frac{{hc}}{{e{lambda _{min }}}}]

Посчитаем численный ответ задачи:

[U = frac{{6,62 cdot {{10}^{ – 34}} cdot 3 cdot {{10}^8}}}{{1,6 cdot {{10}^{ – 19}} cdot 0,6 cdot {{10}^{ – 9}}}} = 2068,75;В]

Ответ: 2068,75 В.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

11.3.2 Найти длину волны рентгеновских лучей, если их частота равна 3*10^12 МГц
11.3.4 Рентгеновская трубка, работающая под напряжением 50 кВ и потребляющая ток 1 мА
11.4.1 Определить длину волны света, испускаемого атомом водорода при его переходе из состояния

Источник

Карягин М.А., Лелюхин А.С.

Оренбургский государственный университет E-mail: maxtherion@yandex.ru

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА АНОДЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ ПО ГЕНЕРИРУЕМОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ

В работе рассмотрена проблема измерения анодного напряжения рентгеновских излучателей по генерируемому ими излучению. Методом имитационного моделирования проведена оценка оптимальности применения коэффициента приведенного рассеяния в качестве критерия для определения анодного напряжения. Представлены результаты моделирования, отражающие зависимость коэффициента приведенного рассеяния от условий возбуждения излучения и параметров фантома. Показано, что результаты моделирования качественно согласуются с экспериментальными данными, а коэффициент приведенного рассеяния может использоваться в качестве критерия для определения анодного напряжения

Ключевые слова: радиационный киловольтметр, коэффициент приведенного рассеяния, анодное напряжение, рентгеновские аппараты.

При эксплуатации рентгеновских аппаратов необходимо проводить контроль электрических и радиационных параметров в соответствии с требованием СанПиН 2.6.1.1192-03 [1]. Основными параметрами, подлежащими контролю, являются анодное напряжение, величина собственной фильтрации излучения и слой половинного ослабления. Соответствие указанных параметров нормированным значениям обеспечивает безопасную работу рентгеновского оборудования и соблюдение принципа решения диагностических задач при минимальном облучении пациентов и персонала.

В условиях лечебно-профилактических учреждений измерение анодного напряжения контактным методом невозможно, поскольку нарушаются условия электробезопасности и требуется частичная разборка аппарата с целью подключения измерительного оборудования.

Для измерения анодного напряжения применяют радиационные киловольтметры, реализующие, как правило, двухэнергетическую методику измерений [2, 3].

Альтернативным радиационным методом измерения анодного напряжения может служить метод, предложенный в работе [4]. В основе этого метода лежит идея одновременной регистрации первичного рентгеновского излучения, ослабленного в веществе фантома заданной формы, и вторичного излучения, возбуждаемого в объеме фантома. В качестве измерительного критерия предлагается использовать коэффициент приведенного рассеяния (КПР), введенный в [5] и определяемый как отношение

сигналов детекторов, регистрирующих ослабленное и рассеянное излучение.

При прочих равных условиях соотношение интенсивностей рассеянного и ослабленного пучков будет определяться спектральным составом излучения, падающего на фантом, а значит, будет зависеть от величины анодного напряжения и суммарной фильтрации излучения.

Форму, геометрические размеры и материал фантома можно подобрать таким образом, чтобы абсолютное изменение коэффициента приведенного рассеяния было максимальным в заданном диапазоне анодных напряжений, а характер калибровочной зависимости описывался бы относительно простой математической функцией. Однако подбор оптимальных параметров фантома на практике является очень трудоемкой задачей.

Цель исследования заключается в доказательстве применимости коэффициента приведенного рассеяния в качестве критерия определения напряжения на аноде рентгеновской трубки, и выявлении оптимальных условий при которых измерение КПР обеспечит максимальную точность определения анодного напряжения на рентгеновской трубке.

Для достижения поставленной цели устанавливается зависимость КПР от анодного напряжения, определяется диапазон энергий генерируемого излучения, в котором обеспечивается максимальное изменение КПР и какими факторами обусловлено это изменение, оценивается зависимость изменения КПР от геометрических размеров образца, выбираются оптимальные размеры фантома, проводится экспе-

риментальное исследование оптимальности данных критериев.

Теоретическое исследование проводилось с помощью математического моделирования. Имитационная модель радиационного киловольтметра [6] была реализована в среде математического пакета МаШСАЭ. Результаты экспериментального исследования получены с использованием действующего макета радиационного киловольтметра (РК), набора пластин из алюминия и рентгеновского аппарата 12Л7УР.

В результате моделирования были получены зависимости коэффициента приведенного

Анодное напряжение, кВ

Рисунок 1. Характер изменения коэффициента приведенного рассеяния в зависимости от анодного напряжения при толщине дополнительного алюминиевого фильтра 0,1; 0,3; 0,5 и 0,7 см.

КПР

0,49 —

0,44

0,39 —

0,34

0,29 —

0,24

Добавочная фильтрация, мм

Рисунок 2. Расчетные зависимости коэффициента приведенного рассеяния от дополнительной фильтрации при различных значениях анодного напряжения

рассеяния от анодного напряжения и величины дополнительной фильтрации излучения в алюминиевом эквиваленте для цилиндрического фантома из фторопласта-4 с форм-фактором равным четырем. Под форм-фактором, в данном случае, понимается отношение высоты цилиндра к его радиусу.

На рисунке 1 приведены графики зависимостей коэффициента приведенного рассеяния от анодного напряжения, рассчитанные для нескольких значений дополнительной фильтрации (высота фантома при расчете составляла 4 см, а диаметр 2 см, плотность материала фантома 2,15г/см3).

Зависимость КПР от напряжения хорошо описывается полиномиальной функцией второго порядка.

Видно, что при меньших напряжениях изменение фильтрации излучения приводит к большим изменениям КПР. Причем результаты расчетов показывают, что при заданном напряжении КПР квазилинейно зависит от фильтрации (рисунок 2).

При решении задачи контроля параметров рентгеновских аппаратов неизвестными являются и анодное напряжение и суммарная фильтрация пучка. Очевидно, что в этом случае калибровочная характеристика может быть представлена поверхностью, отражающей зависимость КПР от двух параметров одновременно.

Согласно рисункам 1 и 2 приращения КПР с увеличением анодного напряжения уменьшаются, а, следовательно, снижается чувствительность метода и растет погрешность. При заданном материале фантома диапазон измерения анодных напряжений ограничен. Последнее легко объяснить превалированием некогерентного рассеяния при росте энергий квантов. Так для фторопласта на энергиях выше 30 кэВ некогерентное рас-

О 50кВ Д 60кВ 0 70кВ □ 80кВ Ж 90кВ X 100 кВ

сеяние становится основным фактором ослабления пучка (рисунок 3). В диапазоне выше 60 кэВ сечение рассеяния практически перестает зависеть от энергии, что и обуславливает выход калибровочной характеристики на горизонтальный участок.

Можно отметить, что отношение сигналов детекторов и Э2, находящихся в полях ослабленного (Э1) и рассеянного (Э2) излучений, определяется не только различной интенсивностью, но и разным спектральным составом воздействующих излучений. Спектр рассеянного излучения смещен в максимуме в сторону меньших энергий относительно спектра ослабленного излучения, что обуславливается физикой процесса некогерентного рассеяния. Спектры пучков ослабленного и рассеянного излучений для анодных напряжений 80 и 100 кВ, рассчитанные по числу квантов, представлены на рисунке 4.

Увеличение суммарной фильтрации пучка при заданном анодном напряжении приводит к смещению максимума спектрального распределения в сторону больших энергий и одновременному срезанию спектра слева, со стороны меньших энергий. В результате неоднородность пучка по энергии уменьшается, а его проникающая способность (жесткость) увеличивается. Если характеризовать рентгеновский пучок

после фильтра эффективной энергией, то, сделав ряд допущений, можно показать, что отношение сигналов детекторов Э2 к пропорци-

онально эффективному массовому коэффициенту ослабления пучка в материале фантома.

Действительно, КПР = Ш2 = k — , где N

1 — число квантов, прошедших фантом; Ы2 — число квантов, рассеянных в фантоме; & — коэффициент пропорциональности, учитывающий геометрию системы и частичное поглощение рассеянных фотонов в материале фантома. Если количество квантов до фильтра Ы0, то после фильтра в пучке останется N квантов, определяемое как N = N0 ехр(-^ ■ р ■ t), где V — массовый коэффициент ослабления; р — плотность материала фильтра; г — толщина фильтра. Тогда NI = Nехр(-у./ р) , N2 = N( — ехР(-°/ р^/ )) ,где V/ — массовый коэффициент ослабления материала фантома; р/ — плотность материала фантома; г/ — толщина фантома в направлении просвечивания; о / — сечение рассеяния материала фантома. В итоге отношение

не зависит от толщины

= I — ехр(-о / р/г/ )

N1 ехр(-у./р/г/)

дополнительного фильтра и определяется отношением вероятностей рассеяния и пропускания квантов. Для пучков с эффективной энер-

Рисунок 3. Зависимости сечений взаимодействия от энергии квантов рентгеновского излучения для фторопласта, /л(Е) — массовый коэффициент ослабления;о(Е) — сечение рассеяния;

т(Е) — сечение фотоэффекта.

и записать: — Pftf. Таким образом, для

гией выше 30кэВ можно положить, что о/ ~ V/

монохроматических пучков КПР не зависит от толщины дополнительного фильтра. Однако в случае тормозного излучения фильтрация меняет эффективную энергию пучка и зависимость КПР повторяет ход с жесткостью эффективного массового коэффициента ослабления.

Исследование влияния форм фактора на результаты измерений показало, что уменьшение высоты фантома Н при неизменном радиусе Я приводит к уменьшению КПР и снижению чувствительности системы (рисунок 5).

При фиксированной высоте фантома чувствительность системы растет при уменьшении радиуса фантома (рисунок 6).

Соотношение — = у

использовалось при

построении реальной измерительной системы с фторопластовым фантомом цилиндрической формы.

Полученные экспериментальные зависимости КПР от анодного напряжения и суммарной фильтрации излучения представлены на рисунке 7. Установлено, что на результаты измерений помимо анодного напряжения, фильтрации и формы фантома оказывает также влияние

а)

тах

Р1(1)

(Б Iй)

п -П =

г J

О л — —

4 «к

£ І- і

0,3

■0,6

тах

Р2°>

(б2й)

■0.4

_Г

0 2

0 20 40 60 30 100

Б1^,Б2ОТ Энергия квантов, кэВ

Рисунок 4. Приведенные спектры пучков, воздействующих на детекторы Ш и 02 при измерении КПР. Расчет выполнен для анодных напряжений 80 кВ (а) и 100 кВ (б) при суммарной фильтрации 0,3 см алюминия

Анодное напряжение, кВ

Рисунок 5. Расчетные зависимости коэффициента приведенного рассеяния от анодного напряжения при разной высоте фторопластового фантома (суммарная фильтрация 0,4 см алюминия, радиус фантома 1 см)

КПР 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

б0

100

120

Анодное напряжение, кВ

Рисунок 6. Расчетные зависимости коэффициента приведенного рассеяния от анодного напряжения при разной радиусе фторопластового фантома (суммарная фильтрация 0,4 см алюминия, высота фантома 4 см)

КПР

0,31 ■

0,29 ■

0,27

0,25

0,23

0,21

□ 0 мм Al КПР

О 1,8 мм Al 0,31

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Д 3,6 мм Al 0,29

О 5,4 мм Al

Ж 7,2 мм Al 0,27

0,25

0,23

0,21

55 65 75 85 95 105

Анодное напряжение, кВ

а)

4 б

Добавочная фильтрация, мм

б)

Рисунок 7. Экспериментальные зависимости коэффициента приведенного рассеяния от анодного напряжения (а) и добавочной фильтрации (б) (фокусное расстояние 80 см, собственная фильтрация — 0,22 см алюминия)

расстояние между фокусом рентгеновской трубки и входным окном измерительной ячейки.

Таким образом, результаты моделирования показали, что применение КПР в качестве критерия определения напряжения на аноде рентгеновской трубки по генерируемому излучению обеспечивает максимальную чувствительность в диапазоне напряжений от 50 до 100 кВ при использовании фторопластового об-

разца цилиндрической формы с размерами к 4

~ = ~. Результаты эксперимента подтверди-К I

ли результаты теоретического исследования.

Методика определения анодного напряжения по величине коэффициента приведенного рассеяния может найти применение при создании систем самотестирования рентгеновских диагностических аппаратов.

7.07.2013

Список литературы:

1. Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований: 2.6.1.1192-03. — М.: фЦгСЭН, 2003.- 76с.

2. Муслимов Д.А., Лелюхин А.С. Методы и средства измерения анодного напряжения рентгеновских аппаратов // Медицинская техника. — 2011.- №5. — С. 15-18.

3. Муслимов Д., Лелюхин А. Практическое пиковое напряжение. Методы и средства измерения. — Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. — 160 с.

4. Гамалей К.А., Муслимов Д.А., Скрынников И.Ю., Лелюхин А.С. Определение напряжения генерирования рентгеновского излучения по отношению интенсивностей прямого и рассеянного пучков // V Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине» (ТКМФ-5). Сб. материалов. Том 1. — Троицк, 2012. — С. 411 — 413.

5. Аджиева М.Д., Кувшинов Н.А., Лелюхин А.С., Каныгина О.Н. Оценка пористости материалов по величине коэффициента приведенного рассеяния // Вестник ОГУ. — 2012.- №9 (145). — С. 118-122.

6. Карягин М.А., Муслимов Д.А., Лелюхин А.С. «Модуль расчета коэффициента приведенного рассеяния для модели радиационного киловольтметра». Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2012618284 от 12.09.2012. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Россия.

Сведения об авторах

Карягин Максим Александрович, преподаватель кафедры проектирования и технологии радиоэлектронных средств Физического факультета Оренбургского государственного университета 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, тел.: (3532) 372556, e-mail: maxtherion@yandex.ru Лелюхин Александр Сергеевич, доцент кафедры проектирования и технологии радиоэлектронных средств Физического факультета Оренбургского государственного университета, кандидат технических наук, доцент, e-mail: alex-ray@inbox.ru 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13, тел.: (3532) 372556

UDC 615.471.03:616-073.75 Karyagin M.A., Lelyukhin A.S.

Orenburg state university, e-mail: maxtherion@yandex.ru; alex-ray@inbox.ru THE MEASURED VOLTAGE ON X-RAY TUBE USING ITS RADIATION

The procedure for measuring the high voltage X-ray emitters considered. The reduced scattering coefficient is used as a criterion. The results of simulation of influence of the excitation conditions of radiation are given. It is shown that the simulation results are in qualitative agreement with experimental data.

Key words: radiation kilovoltmeter, the reduced scattering coefficient, anode voltage, x-ray devices.

Bibliography:

1. Hygiene requirements for the construction and operation of X-ray rooms, vehicles and conducting radiological studies: 2.6.1.1192-03. — Moscow: FTSGSEN, 2003. — 76c.

2. Muslimov D. A., Lelyukhin A. S. Methods and Devices for Anode Voltage Measurement in X-Ray Apparatuses // Biomedical Engineering, Vol. 45, No. 5, January, 2012, pp. 189_193.

3. Muslumov D.A., Lelyukhin A.S. Practical Peak Voltage. Methods and Devices of Measurements. — Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2011. — 160 с.

4. Gamaley K.A., Muslumov D.A., Skrynnikov I.Y, Definition of voltage generating X-rays from the intensity of the direct and scattered beams / / V Troickaya Conference «Medical Physics and Innovation in Medicine» (TKMF-5). Sat materials. Volume 1. — Troitsk, 2012. — S. 411 — 413.

5. Adzhieva M.D., Kuvshinov N.A., Lelyukhin A.S., Kanygina O.N. Assessment of porosity materials reduced scattering coefficient value // Vestnik OSU. — 2012. — №9 (145). — S. 118-122.

6. Karyagin M.A., Muslumov D.A., Lelyukhin A.S. «Module calculate the reduction scattering coefficient for the model of radiation kilovoltmeter.» Certificate of state registration of the computer number 2012618284 from 12.09.2012. The Federal Service for Intellectual Property, Patents and Trademarks. Russia.

Источник