Fókuszáló csésze

A katódszerkezet enyhe bemélyedése, benne van a katódszál. Nikkelből készül. Funkcióját tekintve: nagyfeszültség hatására elmozduló elektronok megfelelő pontra irányítása az anódon belül.

Miért van szükség fókuszáló csészére?

Az elektronok negatív elektromos töltésűek. Ugyanolyan töltésű részecskék taszítják egymást. Emiatt igyekeznek minél távolabb kerülni egymástól.

Tehát: nem egyenes vonalban fognak elindulni, hanem legyezőszerűen.

A fókuszáló csészének van negatív potenciálja, továbbá a geometriai kialakítása segít abban, hogy az elektronnyaláb ne széttartó legyen.

Vannak olyan készülékek, amelyekben változtatni lehet a fókuszáló csésze negatív potenciálját – ezzel tudjuk változtatni az elektronnyaláb méretét is.

Space-charge effektus

Amikor fokozzuk a katódszál izzítását, akkor azt érjük el, hogy egyre több elektron lép majd ki. Negatív töltésük okán gátolni fogják a további elektronok kilépését. (Főleg alacsony csőfeszültségnél igaz ez – 40 kV-ig kb.). Ez korlátozza a röntgencsőben alkalmazható max. mA értékét.

Ahogy növeljük a csőfeszültséget, úgy távozik egyre több elektron az anód felé.

Limitált emisszió

Bizonyos csőfeszültség felett már nem lehet több elektront mobilizálni. Így hiába emelném tovább a csőfeszültséget, az nem fogja tovább emelni a cső mA értékét.

Az anód

A röntgencső pozitív oldala.

Hármas funkció:

1. A röntgenfotonok itt keletkeznek, mivel a katód felől érkező nagysebességű elektronok ide csapódnak be.
2. Nagyfeszültségű áramkör része
3. Elvezeti a keletkező hőt

Az anódon belül van egy olyan rész, amit fókuszterületnek nevezünk. Itt a nagysebességű elektronok lefékeződnek és itt keletkeznek a röntgenfotonok.

Kétféle anód van:

• állóanód
• forgóanód

Az anódtányér

A legtöbb készülékben forgó anódú röntgencső van. Az álló anódot már csak kisteljesítményű röntgenben találunk.

Forgóanód

Az expozíció közben forog. Ez azért jó, mert a fókuszterület így jócskán megnő.

Az anód többféle anyagból épül, az optimális működés érdekében.

Állóanód: wolfram-rénium ötvözet, ami egy 45°-os vörösréz ágyban található.

Forgóanód: anódtányér: 5-10 cm-es, anyaga változó. Fókuszterület anyaga: wolfram-rénium ötvözet. Hordozó anyaga: molibdén, grafit (egyszerre mindkettő is lehet). Ez felel az optimális hőelvezetésért.

Fókuszterület

Itt fékeződnek le a nagysebességű elektronok és keletkeznek belőlük röntgenfotonok.

Wolfram megfelelő tulajdonságai részletesen:

• nagy rendszámú
• ennek következtében tud megfelelő energiájú röntgenfotonokat kibocsátani.
• hő, melyet képes elérni az anódtányér: 1000-2000 °C, vagy ennél magasabb
• magas olvadáspont (az előbb említett értéknél is magasabb)

Így nem olvad meg ebben a tartományban.

• jó hővezető képessége van

Miért jó a wolframot réniummal ötvözni?

Nem lesz annyira rideg a fém à így a fókuszterület is gyorsabban tud majd tágulni.

Miért kell a fókuszterületet molibdén, vagy grafitágyba helyezni?

A jó hővezetés elérése az ok.

Mammográfiás röntgencső

Az anód molibdénből készül. Ez lehetővé teszi, hogy alacsonyabb energiájú fotonok keletkeznek.

Mire jó ez?

Az alacsonyabb energiájú fotonok biztosítják a jobb lágyrészkontrasztot.

Mammográfiás röntgencső ablaka: berilliumból készül. Miért? Az alacsonyabb energiájú fotonok kevésbé nyelődnek el, mikor távoznak a röntgencsőből.

Fókuszpont

Itt a röntgenfotonok keletkeznek. Ez az a pont, ahonnan a film-fókusz távot számítani kell.

Jelölik a csövön a fókuszpontot.

Állóanód: statikus fókuszpont.

Forgóanód: dinamikus (emiatt nagyobb is).

A forgóanód hőkapacitása sokkal nagyobb az állóanódhoz viszonyítva.

Effektív fókuszpont

Az a terület, ahonnan a röntgenfotonok valójában erednek.

A forgóanódokból elpárolog a fém egy idő után. Fontos, hogy az anód is felmelegedjen: üzemi hőre. Az anód melegedésekor az üvegburát is felmelegíti.

A hőtágulás miatt a vákuum is nő a csőben. (Ha nincs is használva a röntgen, akkor is be kell kapcsolni néha). Továbbá: a hideg anód eltörne a hirtelen, nagy hőterhelés miatt expozíciókor.

Miért?

Mert a hőtágulás nagyobb lenne, mint a fém tágulási képessége. Újabba anódok: vájatok, amik csökkentik a tágulási feszültséget. Itt nem nagyon kell melegíteni semmit.

Vonalfókusz elv

Arra kell, hogy az effektív fókuszpont csökkenthető legyen.

Mit jelent ez?

Csökkenti a fókuszpont méretét (ez fontos a felbontóképesség miatt). Növeli az elektronok becsapódási területét. Ezzel együtt: a hőleadás optimalizálása.

Mi határozza meg az effektív fókuszpont méretét?

• aktuális fókuszpont nagysága
• az anód szöge

Az aktuális fókuszpont mitől függ?

A katódszál méretétől.

Ha 45°-nál kisebb az anódszög, akkor az effektív fókuszpont kisebb lesz, mint az aktuális fókuszterület. Igazából a vonalfókusz elv az oka ennek is.

Leggyakoribb anódszög: 12° (7-17 jellemző)

Ha kisebb az anódszög: csökken az effektív fókuszterület is.

Mi a túl kicsi anódszög hátránya?

• szűkíti az elsődleges sugárnyalábot (főleg kis fókusz-film táv esetén) Anódsarok effektus!
• az anód melegedés során vetemedik geometriailag

Ilyenkor mi történik?

Az elsődleges sugárnyaláb anód felőli oldala „megrövidül”. Levágja az ezen az oldalon lévő képleteket. Csődöntéssel lehet ezt a problémát megoldani.

Effektív fókuszterület: téglalap alakú.

Miért?

A vonalfókusz elv csak egyik dimenzióban érvényes: vertikálisan.

Az anódtányér síkjában nem érvényesül. Az micsoda? A horizontális irány.

Fókuszpont mérete

Az effektív fókuszterület vertikális dimenziója (0,1-3 mm).

Két fókuszterület van:

Az egyik: jobb felbontást ad.

A másik: javítja a hőterhelés mértékét.

Kisebb fókuszterületnél: nem használunk nagy mA-t.

Jobb felbontás miatt: kisebb fókuszterületet akarjuk használni. Kisebb mA értéket kell állítani.

Megfelelő expozíció: az expozíciós idő növelésével.

Az anódsarok effektus

A vonalfókusz elv hátránya: anódsarok effektus.

Ez az anód geometriájából adódik.

Az anódsarok effektus lényege: az anódon keletkező röntgensugárzás intenzitása nagyobb a katód felőli oldalon.

Az elektronok becsapódnak a fókuszterületbe. Ezután: a keletkező röntgenfotonok az elektronnyalábhoz képest 45-90°-ban keletkeznek.

Azok a fotonok nyelődnek el, amelyek az anód belseje felé indulnak. Azok a fotonok kevésbé fognak elnyelődni, amelyek az anód felszíne felé lépnek ki.

Emiatt a katód felőli oldalon nagyobb intenzitású a sugárnyaláb.

A keletkező röntgenfotonoknak hosszabb utat kell megtenni az anódhoz, mint a katódhoz.

Az anód-katód között így akár 40-45°-os intenzitásbeli különbség van.

Ez elég ahhoz, hogy látható különbséget okozzon.