Рентгеновская трубка

Медицинская Рентгеновская трубка 60 годов 20 века

Рентгеновская трубка представляет собой определенный тип электровакуумной лампы для извлечения рентгеновских лучей. Название трубки происходит от имени немецкого физика Вильгельма Конрада Рентгена


Принцип действия

Схематическое изображение рентгеновской трубки. X - рентгеновские лучи K - катод, А - анод (его еще называют порой антикатоде), С - теплоотвод (охлаждение), U h - напряжение накала катода, U a - ускоряющее напряжение, W in - ввод водяного охлаждения, W out - вывод водяного охлаждения анода.

Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц ( тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках.

В рентгеновских трубках электроны, выпущенные катодом при нагревании, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не выпускаются, так как ускорение слишком небольшое) и ударяются в анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счет тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона при выбивании электронов из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом упускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий (характеристическое излучение, частоты его определяются законом Мозли : \ Sqrt \ nu = A (Z - B) , Где Z - атомный номер элемента анода, A и B - константы для определенного значения главного квантового числа n электронной оболочки).


Элементы конструкции

Вольфрамовый анод в медном держателе со следами износа, диаметр 30 мм.

Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод (ранее назывался также антикатод). В настоящее время аноды изготавливаются главным образом из меди и та их часть, куда ударяют электроны, - с меди, молибдена, серебра и других металлов.

В процессе ускорения-торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идет на рентгеновское излучение, 99% энергии преобразуется в тепло.