Рентгеновский аппарат предназначается для превращения электроэнергии в рентгеновское излучение. Устройство рентгеновского аппарата зависит от его функции, но в целом он состоит из источника излучения, блока питания, системы управления и периферии.
Как работает рентгеновский аппарат
Питание аппарата осуществляется обычно от электросети переменного тока в 126 или 220 В. Однако современные рентгеновские установки работают от постоянного тока существенно более высокого напряжения. В связи с этим в состав блока питания входят трансформатор (или система трансформаторов) и выпрямитель тока (иногда выпрямитель может отсутствовать — при низкой мощности аппарата).
Генератор излучения — это рентгеновская трубка, одна или несколько.
Система управления — это распределительное устройство, то есть пульт управления, регулирующий работу всей установки. Кроме того, аппарат включает в себя штатив (систему штативов), на который крепится генератор излучения, а также приспособления для укладки больных и т.п. устройства.
Принцип работы установки следующий. Переменный ток от электросети подводится к первичной обмотке трансформатора. С его вторичной обмотки снимается более высокое напряжение и подается на излучатель непосредственно (полуволновые установки) или через выпрямитель — кенотрон. Накалом катодной нити рентгеновской трубки регулируется ее работа.
Сама рентгеновская трубка — это достаточно простое устройство, схема которого примерно такова. На находящиеся в вакууме в запаянном сосуде катод и анод («антикатод») подается мощный постоянный электрический потенциал. В результате электроны, испущенные катодом, ускоряются в электрическом поле и резко тормозятся при соударении с анодом. При этом испускается «тормозное излучение» — генерируется электромагнитное излучение рентгеновского диапазона. Одновременно из внутренних частей электронных оболочек атомов металла, из которого состоит анод, выбиваются электроны, а получившиеся пустые места заполняются электронами из внешних слоев электронных оболочек. В ходе этого процесса тоже испускается рентгеновское излучение, спектр которого специфичен для каждого материала
В излучение при этом переходит не более 1% подаваемой на трубку энергии, остальное превращается в тепло, прежде всего греется анод. Для того чтобы избежать его повреждения от перегрева, либо используются тугоплавкие материалы (вольфрам, молибден), либо конструируется специальная система охлаждения (водное охлаждение, вращающийся анод).
Современные рентгеновские установки снабжаются специальными устройствами для стабилизации тока и защиты излучателя от перегрузки. Кроме того, устанавливается система защиты окружающих от избыточного излучения (а также от тока высокого напряжения).
Применение рентген- излучения в медицине
В медицине применяются лучи длиной волны от 0,05 до 2,5 ангстрем, чаще всего они используется в целях диагностики.
Существует два основных метода диагностического исследования — рентгенография и рентгеноскопия.
Рентгенография — это рентгеновская фотография: исследование внутренней структуры объектов, изображение которых рентгеновскими лучами проецируется на пленку, фотобумагу и т.п. поверхности. Рентгеноскопия (просвечивание) — метод исследования, при котором изображение объекта проецируется на специальный экран, светящийся в видимом свете при падении на него рентгеновских лучей. Изображение в этом случае получается динамическим, а не статическим, но доза облучения исследуемого объекта при этом выше.
В зависимости от того, для чего используется данный аппарат, меняется и его периферийная часть. Установка снабжается устройствами для томографии, кимографии и иных методов диагностики.
Существуют и терапевтические рентгеновские установки. Они используются для лучевой терапии, однако сфера их применения сужается. Если на момент своего открытия лучи Рентгена были самым высокоэнергетическим излучением, известным человечеству, то сейчас это далеко не так. Широкое распространение других методик лучевой терапии — с помощью радионуклидов, ускорителей заряженных частиц и т.п. привело к сокращению сферы их применения. Тем не менее определенную роль рентгеновские лучи играют и сейчас. Обычно они применяются для воздействия на очаги заболевания неглубокого расположения. В связи с необходимостью минимизировать лучевое воздействие на здоровые ткани, терапевтические рентгеновские установки часто делаются динамическими: излучатель перемещается так, чтобы воздействие на кожу и здоровые ткани распределялось по большой площади, а на патологический очаг лучи влияли постоянно.
Дополнительные источники
Медицинская энциклопедия, ст. Рентгеновские аппараты.
Википедия, ст. Рентгеновский аппарат, Рентгеновская трубка, Рентгенография, Рентгеноскопия.
