Рентгенова техника

2.1. Въведение

Вилхелм Конрад, рентгенов физик и машинен инженер, откри рентгеновите лъчи на случаен принцип през 1895 г. по време на експериментите си с катодна тръба. Затова през 1901 г. той е първият, получил Нобелова награда за физика за откритието си. Нарече го рентген.

техника

Техниката на рентгеновото изследване може да бъде според метода на откриване:

  • аналогов
    • техника на запис (комбинация от филмови усилватели на рентгенов филм)
    • скрининг
  • дигитален
    • непряк цифров
    • директен цифров

Музей в библиотеката на Клиниката по радиология и онкотерапия.:

2.2. Физическите основи на изобразяването

Основните принципи на самата система за откриване се прилагат за всички аналогови, индиректни цифрови и цифрови изображения на физическата основа.

Концепцията за рентгеновите лъчи:

Рентгеновите лъчи са форма на разпространение на енергия, принадлежаща към семейството на електромагнитните вибрации.
Физически характеристики:

μ = честота
λ = дължина на вълната
C = скорост на разпространение, която е постоянна

Дължината на вълната и честотата са обратно пропорционални един на друг.
Рентгеновите лъчи се характеризират с дължини на вълните.
Колкото по-малка е дължината на вълната, толкова по-силно е излъчването и толкова по-проникващо.

Според квантовата теория, както всички електромагнитни вибрации, рентгеновите лъчи също се състоят от енергийни пакети, фотони. Явленията на вълните и подчинението на законите на класическата механика също показват явления на сблъсък с рентгенови лъчи.
Рентгеновите лъчи имат интензивност. Енергията, предавана от лъчението, може да се характеризира с плътността и интензивността на енергията, преминаваща през единица площ, перпендикулярна на посоката на движение.

Производството на рентгенови лъчи се извършва с рентгеновия лъч, т.е. рентгеновата тръба.
Рентгеновите лъчи се генерират чрез въздействие върху електрони, ускорени във високо напрежение, постоянен ток, електрическо поле, вакуумна тръба с тежка метална мишена с помощта на рентгенова тръба. Електроните, ускорени до висока скорост, се сблъскват с анода и освобождават енергията си в няколко стъпки.

Структура на рентгеновата тръба:

Катод: Волфрам
Анод: волфрам, молибден-рений
Захранване: 10-20 киловолта
Напрежение за ускорение: 6-600 киловолта

Генериране на рентгенови лъчи:

Различаваме два вида рентгенови лъчи въз основа на тяхното генериране
-характерни рентгенови лъчи
-спирачни рентгенови лъчи

  • Характерно излъчване:

Ускореният електрон разрушава електрона на вътрешната обвивка, кухината се запълва от външен електрон.
Електронните орбитали представляват специфично ниво на свързваща енергия, така че разликата винаги е дискретна стойност. Винаги има квант с определена дължина на вълната.

  • Спирачни рентгенови лъчи:

Ускореният електрон прониква в електронните обвивки, забавя се близо до ядрото и се генерира рентгенов фотон с размер, съответстващ на загубата на кинетична енергия. Където напълно губи своята кинетична енергия, тя се нарича гранична дължина на вълната.

Рентгенов спектър:

Може да се характеризира с характерни пикове, насложени върху непрекъсната крива, което е характерно за анодния материал.
В случай на молибден, пикът настъпва при ускоряващо напрежение от 35 киловолта (мамография).
При волфрам при 60-70 киловолта. Тези материали са се превърнали в аноди, тъй като пиковете се формират при стойностите, използвани в диагностиката (медицинска рентгенова диагностика).

Загубата на енергия е голяма, защото 99% от кинетичната енергия се преобразува в топлина и видима светлина.
Възбуждането се извършва главно върху външната електронна обвивка, отблъскването на един електрон се извършва главно.
Количеството лъч зависи от тока в тръбата. Спектралният състав може да бъде променен чрез увеличаване на напрежението и филтриране.

Филтрация

Генерираните рентгенови лъчи се състоят от рентгенови фотони с различни дължини на вълната. Фотоните, които не участват в изображенията, които влошават качеството на изображението, трябва да бъдат филтрирани. Това се прави с алуминиеви и медни плочи. Филтрирането също така намалява излагането на радиация.

Законът за квадратните радиационни загуби

Интензивността на рентгеновите лъчи намалява с квадрата на разстоянието от източника на лъчение.
Количеството радиация, падаща върху квадрат 1 х 1 м, се разпределя върху квадрат 4 х 4 м на 1 м от източника на лъчение.

Абсорбция

Пространствените рентгенови лъчи губят своята интензивност при контакт с материала, запълващ пространството.
Променя състоянието на веществото (биологично, химично физическо!)

Способността за отслабване на радиацията зависи от дебелината, плътността и регистрационната табела на материала. От четвъртата степен на регистрационния номер.
Пет вида физически явления могат да възникнат по време на преминаването на рентгеновите лъчи през материал. Това се нарича рентгенова абсорбция.
прониква, без да отделя енергия

  • Rayleight разсейване
  • Стандартно отклонение на Комптън
  • фото ефекти
  • формиране на двойки

Разсейването на Комптън е главно отговорно за влошаването на качеството на изображението.

Централна проекция

Изкривява изображението и го увеличава.
Разсеяните рентгенови лъчи от точков източник създават изображението. Това води до увеличение и изкривяване. Обектите, близки до филма, се увеличават (и по-рязко) в по-малка степен от обектите по-далеч от филма. Това води до изкривяване на изображението, тъй като частта от тялото по-близо до филма ще бъде по-малка от отдалечената част със същия размер.

2.3. Формиране на рентгеново изображение

През тялото се излъчва хомогенен лъч, който се разпръсква и прониква в материала по характерен начин, абсорбцията променя квантовото разпределение на рентгена, отслабва неравномерно в равнината на изображението, почернява филма или детектора в различна степен (цифров) . Създава се т. Нар. Лъчево изображение, нехомогенен релеф на лъча, което зависи от качеството на материала.

Този релеф на лъча трябва да бъде открит от някаква система за предаване на изображения, което се извършва в аналоговата система за предаване на изображения чрез комбинация от широкоформатно фолио. Това е най-простата детекторна система.

Детекторът е филмът, който съдържа сребърни халогениди.
Подсилващият екран, фолиото съдържа калциев волфрамат и цинков сулфид (сини фолиа).
Редкоземните фолиа съдържат титан, гадолиний (зелени фолиа).
Квантовото използване е по-добро и се правят по-малко рентгенови лъчи. Важно е и от гледна точка на радиационната хигиена. А по-краткото време на експозиция позволява размазването на изместването да бъде намалено. Частиците във филмите флуоресцират под въздействието на рентгенови фотони, излъчващи светлинни фотони. При сините филми рентгеновият фотон генерира 2-3 светлинни фотона, докато при зелените филми 8-10 светлинни фотона. Качеството на изображението се определя от зърнистостта на филма. Колкото по-груби са зърната, толкова по-лоша е разделителната способност на изображението, но толкова по-висока е чувствителността.
Качеството и разделителната способност на системата за предаване на изображение се измерват в двойки линии/mm.
Ако филмът е заснет директно, разделителната способност ще бъде 50 двойки линии/мм, но ще трябва да се достави огромна доза радиация. Това се намалява до 5-10 двойки линии/мм с помощта на фолиа. Намалява значително дозата на облъчване.

2.4. Фактори, влияещи върху качеството на изображението

Разсеяната радиация влошава качеството на изображението. Намалява рязкостта на изображението, завоалира изображението, намалява контраста.