Рентгеновские трубки

Источником рентгеновского излучения являются откачанные рентгеновские трубки, представляющие собой мощный диод, в котором поток ускоренных, обладающих высокой энергией, электронов бомбардирует материал анода (рис. 4).

Рис. 4. Основные узлы рентгеновской трубки.

Катодом рентгеновской трубки служит вольфрамовая нить накала, расположенная на расстоянии 5-10 мм от анода. Для фокусировки электронного пучка ее помещают на дне металлического колпачка, который соединен с нитью и имеет отрицательный по отношению к аноду потенциал. Ток накала 3,2 – 4,0 А.

Анод – массивное тело из металла, обладающее высокой тепло- и электропроводностью, на основании которого напаяна тонкая металлическая пластинка – рабочая часть анода, поверхность которой – зеркало анода – обращена к катоду. Зеркала анодов изготавливают из металлов, для которых длины волн рентгеновского излучения лежат в пределах от 2,29 до 0,71 ангстрем (W, Cr, Fe, Cu, Ni, Co, Mo, Ag). Элементы с меньшими атомными номерами не используются, так как их излучение в значительной мере поглощается стенками трубки и воздухом. Элементы более тяжелые, чем Mo, в качестве источника монохроматического излучения неудобны, т. к. они дают слишком интенсивное «белое» излучение, которое создает на рентгенограммах нежелательный фон.

Освобожденные в результате термоэлектронной эмиссии электроны образуют вокруг нити накала (катода) «электронное облако». Под действием приложенного высокого напряжения электроны движутся к аноду. При торможении электронов на поверхности анода их кинетическая энергия переходит в тепловую энергию и рентгеновское излучение. При напряжениях на трубке 20-80 кВ энергия рентгеновских лучей составляет не более 1-2% затраченной энергии. Вследствие этого анод необходимо охлаждать проточной водой. Прекращение подачи воды приводит к расплавлению зеркала анода и выходу трубки из строя. Во избежание этого в рентгеновских аппаратах имеется реле, автоматически выключающее высокое напряжение при уменьшении напора воды ниже заданного значения. Удельную нагрузку на единицу поверхности фокального пятна на аноде можно повысить за счет уменьшения размеров пятна (острофокусные трубки). Значительное увеличение мощности трубки достигается применением вращающегося анода.

Окна для выхода рентгеновских лучей делают из вакуумно-плотного металлического бериллия или литий-бор-бериллиевого стекла, слабо поглощающего рентгеновские лучи. Трубки с линейным фокусом имеют два окна, с круглым фокусом - четыре.