x ısını olusumu 1
Transkript
x ısını olusumu 1
RÖNTGEN FİZİĞİ X-Işını oluşumu Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak X-IŞINI TÜPÜ X-IŞINI TÜPÜ PARÇALARI 1. 2. 3. 4. Metal korunak (hausing) Havası alınmış cam veya metal tüp Katot Anot X-ışın tüpü X-IŞIN TÜPÜ X-ışını havası boşaltılmış bir tüp içinde ısıtılan katoddan çıkan e- ların yüksek voltaj ile hızlandırılarak yüksek atom numaralı anot metaline çarptırılması sonucu oluşur X-ışın tüpü temelde anot ve katoddan oluşan elektron iletimini sağlayan vakumlu bir diyottur Standart bir x-ışın tüpü 20-35 cm uzunluk ve 15 cm genişliğindedir Tüpün vakumlu olması uzun ömür ve etkili x-ışını üretilebilmesi için gerekli X-ışın tüpünün temel görevi hızlandırılan e- ların kinetik enerjisinin bir kısmını elektromanyetik enerji olan x-ışınına dönüştürmektir X-IŞINI TÜPÜ ÖZELLİKLERİ CAM / METAL TÜP Tüp yüksek ısıya dayanıklı Pyrex camından yapılır Yeni geliştirilen tüplerin bir kısmı veya tamamı metal olabilir ¡ Zamanla tungsten buharının cam tüpte çökmesi sonucu elektrik potansiyelinde bozulma olur ¡ Metal tüp çökmeyi önler ve dayanıklı olur X-IŞINI TÜPÜ CAM / METAL TÜP Tüpün (-) tarafını katot, (+) tarafını anot oluşturur X-ışını oluşumu esnasında yüksek ısı oluşur Anot ısının iletilebilmesi için bakır bir kola sahiptir Yüksek iletkenliği ile ısıyı tüpe iletir Yaklaşık 5 cm2’lik bir tüp penceresi vardır Pencerede cam /metal kap hastaya yöneltilen x-ışını demeti geçebilecek şekilde daha incedir X-IŞINI TÜPÜ METAL KORUNAK (HAUSING) Tüp diğer kesimlerde çevreye x-ışını yayılımını önlemek için kurşun korunak ile kaplıdır Tüp çevresi ile metal korunak arasında termal yastık ve elektrik yalıtıcı özelliğe sahip ince yağ tabakası vardır Isı metal muhafaza ile dış ortama verilir Korunağa rağmen tüpten çalışma esnasında xışını kaçağı olur. “Kaçak” veya “sızıntı radyasyon” adını alır İyi bir korunağın max kullanımda izin verdiği kaçak miktarı tüp çevresinde 1 m mesafede 1 mGy /saat (100 mR /saat) ten fazla olmamalıdır Saçılan radyasyonun miktarı hastadan 1 m mesafede hastaya gelen ışının yaklaşık % 0.1 i kadardır. Sızıntı ve saçılma radyasyonlarına başıboş (stray) radyasyon denir İncelemeler sırasında metal korunağa dokunulmamalı tüp pozisyonu için yüksek voltaj kablolarından çekilmemelidir Metal korunak görevleri Sızıntı radyasyondan korur (diğer yönlere dağılan primer ve sekonder radyasyonu absorbe eder) Elektrik kaçağını önler Soğutma mekanizmalarını barındırır (ısıyı absorbe ederek çevreye yayar) Tüpe mekanik destek sağlar Katot Katot termoiyonik emisyonun oluştuğu x-ışını tüpünün negatif yüklü bölümüdür Katot yapı olarak filaman, foküsleyici başlık ve bağlantı kablolarından oluşur Filaman 2 mm çapında, 1-2 cm uzunlukta tungsten bileşiğinden yapılmış tel sargıdır KATOT FİLAMAN Filaman (gn. tungsten) % 1-2 toryum içerir Tungsten tercih nedeni yüksek sıcaklığa dayanıklı ergime noktası (3410o C) ve daha fazla termoiyonik emisyon yapabilmesidir Toryum katılması termoiyonik emisyon özelliğini artırır tüp dayanıklılığını artırır Birçok x-ışını tüpünde yanyana yerleştirilmiş çift filaman vardır Daha yüksek tüp akımları için büyük filaman kullanılır ODAKLAYICI BAŞLIK (FOKÜSLEME FİNCANI) Filamanın etrafında metal bir kutucuktur Katoddan anoda hızlandırılan elar negatif yükleri nedeniyle birbirlerini iterek saçılır Odaklayıcı başlık bu saçılmayı engeller ve e-ları anoda istenilen doğrultuda yönlendirir Molibdenden yapılmış odaklama başlığının (-) yükü filamanla eşit tutularak e-ların ince bir demet şeklinde targete (hedefe) odaklanması sağlanır Foküsleyici başlık ve filaman kalınlığı ‘fokal spotu’ belirler. Modern tüplerde biri daha küçük (gn.0.1-1mm) iki fokal spot bulunur Küçük foküs ayrıntılı görüntü elde etmek için, büyük foküs fazla x-ışını gereken durumlarda kullanılır TERMOİYONİK EMİSYON Röntgen cihazı açıldığı zaman filamandan düşük bir akım geçirilerek ısıtılır ve filaman yüksek ısı şokuna hazırlanır. Uygulanan ~ 10 V, 4 A akım filamandaki yüksek direnç nedeniyle 2200o C ı aşan bir ısınmaya neden olur Isıtılan flamanda tungsten atomlarına ait dış yörünge eları serbestleşerek metal yüzeyinden hafifçe ayrılır Bu olaya “termionik emisyon” adı verilir. Emisyon için filamanın en az 2200o C’a ısıtılması gerekir Şutlama anında akım yükseltilerek termo-iyonik emisyon arttırılır ve elektronlar hızlandırılır, foküsleyici başlıkla anoda yönlendirilir ALAN YÜKÜ Filaman yüzeyinden ayrılan e-lar anoda doğru hızlanmadan önce bir an durağanlaşır, flaman yüzeyinin hemen üstünde sürekli bir e- bulutu oluştururlar (-) yüklü bu buluta “alan yükü” adı verilir Negatif yüklü bu e- bulutu elektrostatik etki nedeniyle flamandan yeni e-ların salınımını engeller. Bu etki “bulut etkisi” olarak bilinir. 1000 mA üzerinde kapasiteli tüp yapılmasının önündeki en önemli engeldir Bir süre sonra filamandan ayrılan ve dönen e-lar arasında denge oluşur TÜP AKIMI Katoddan ayrılan e-lar oluşturulan potansiyel farkı ile anoda doğru hızlandırılır Anoda akan e-lar x-ışını tüp akımını oluştururlar ve bu akımın birimi miliamperdir (mA) 1 Amper, 1 sn’de 1 Coulomb yani 6.25x1018 e- yükünün akımıdır Kaynaklar 1. 2. 3. Bushong SC. Radiologic Science for Technologist: Physics, Biology and Protection. 9th ed. St. Louis, Mosby Elsevier, 2008. Tuncel E. Klinik Radyoloji. Bursa, Nobel & Güneş, 2008. Kaya T. Temel Radyoloji Tekniği. Bursa, Güneş & Nobel, 1997.