Рентгеновские и рентгенотелевизионные установки реферат

Обновлено: 05.07.2024

Содержание

Введение 3
1. Общие сведения о рентгеновском излучении 4
1.1. Физическая природа рентгеновского излучения 5
1.2. Сплошной спектр тормозного излучения 5
1.3. Генерация рентгеновского излучения 6
2. Модификации и классификация рентгенотелевизионных аппаратов сканирующего типа 7
2.1. Классификация современной техники сканирования на примере моделей “Heimann System” 8
2.2. Стандартные технические характеристики РТА 9
3. Примерная конструкция блок-схемы РТА сканирующего типа 10
3.1. Структура РТА 10
3.2. Основные элементы конструкции 10
3.3. Обобщенная электрическая функциональная схема рентгеновского интроскопа 11
4. Общие принципы формирования изображения в интроскопах сканирующего типа 14
4.1. Принципы построения изображения и распознавания материалов по методу HI-MAT(MB8) и усовершенствованной системе HiTraX (метод HI-MAT Plus) в РТА HI-SCAN фирмы HEIMANN, Германия 18
4.2. Основные характеристики технологии HiTraX 18
4.3. Метод распознавания типов материалов HI-MAT Plus 19
5. Радиационная защита РТА сканирующего типа 23
Заключение 24
Литература 26
Приложение 1. 27

Вложенные файлы: 1 файл

тстк.docx

Содержание

1. Общие сведения о рентгеновском излучении 4

1.1. Физическая природа рентгеновского излучения 5

1.2. Сплошной спектр тормозного излучения 5

1.3. Генерация рентгеновского излучения 6

2. Модификации и классификация рентгенотелевизионных аппаратов сканирующего типа 7

2.1. Классификация современной техники сканирования на примере моделей “Heimann System” 8

2.2. Стандартные технические характеристики РТА 9

3. Примерная конструкция блок-схемы РТА сканирующего типа 10

3.1. Структура РТА 10

3.2. Основные элементы конструкции 10

3.3. Обобщенная электрическая функциональная схема рентгеновского интроскопа 11

4. Общие принципы формирования изображения в интроскопах сканирующего типа 14

4.1. Принципы построения изображения и распознавания материалов по методу HI-MAT(MB8) и усовершенствованной системе HiTraX (метод HI-MAT Plus) в РТА HI-SCAN фирмы HEIMANN, Германия 18

4.2. Основные характеристики технологии HiTraX 18

4.3. Метод распознавания типов материалов HI-MAT Plus 19

5. Радиационная защита РТА сканирующего типа 23

Приложение 1. 27

Введение

Рентгенотелевизионные аппараты (РТА) или интроскопы, работающие на принципе сканирующего луча, позволяют быстро и эффективно решать основные оперативные задачи таможенного контроля, в особенности,- дистанционное получение информации о содержимом объектов таможенного контроля, об образах и характерных признаках предметов, о составе материалов и веществ данных предметов, поиск и обнаружение объектов контрабанды, нарушений таможенных правил и др.

1. Общие сведения о рентгеновском излучении

Рентгеновским называют электромагнитные излучения с частотой в диапазоне 6,02·10 15 - 1,2·10 20 Гц. Этот диапазон принято делить на три части: мягкий рентген, классический рентген и жесткий рентген.

В рентгеновской технике вместо частоты обычно используют длину волны или энергию кванта излучения. Наиболее удобными единицами измерения являются: длины волны - ангстрем ( ), а энергии кванта излучения - килоэлектронвольт (1кэВ = 1,6·10 16 Дж). Связь энергии с частотой выражается формулой Планка

где h = 6,625-10 -34 Дж·с.

Характеристики рентгеновского излучения в соответствии с принятым делением на упомянутые выше области представлены в таблице 1.

Длина волны рентгеновского излучения соизмерима с междуатомными расстояниями в твердом веществе. Поэтому оно обладает высокой проникающей способностью.

1.1. Физическая природа рентгеновского излучения

Рентгеновское излучение возникает при резком торможении движущихся электронов в результате их соударения с атомами вещества препятствия (анодом) и состоит из сплошного спектра тормозного излучения и линейчатого спектра характеристического излучения (зависит от материала анода).

Тормозное излучение. Его природа объясняется тем, что при соударении электрон тормозится, а согласно электромагнитной теории, ускоренное движение электрического заряда приводит к возникновению электромагнитного поля. Спектр тормозного излучения - сплошной.

Характеристическое излучение. Возникает после ионизации атома с выбрасыванием электрона с одной из его внутренних оболочек. Такая ионизация может быть результатом столкновения с атомом частицы с высокой энергией или поглощения атомом фотона. Спектр характеристического излучения - линейчатый. Частота линий спектра характерна для атомов каждого химического элемента.

1.2. Сплошной спектр тормозного излучения

В ускоряющем поле с разностью потенциалов U электрон приобретает кинетическую энергию

В данной курсовой работе будет рассмотрен один из видов ионизирующего излучения – рентгеновское, механизм его получения (рентгеновская трубка) и дано физико–математическое описание X-ray лучей. Это поможет нам более полно представить, как работают рентгенотелевизионные установки сканирующего типа.

Содержание работы

Содержимое работы - 1 файл

курсовая работаДРК.doc

Физические принципы работы рентгенотелевизионных установок сканирующего типа

При прохождении через исследуемое вещество пучок рентгеновского излучения ослабляется вследствие взаимодействия его с электронами, атомами и ядрами вещества. Основные процессы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом при энергии квантов электромагнитного поля (фотонов) менее 10 6 эВ - это фотоэлектрическое поглощение и рассеяние. Физика явлений при этом совершенно адекватна физике образования рентгеновского излучения.

Фотоэлектрическое поглощение рентгеновского излучения происходит при взаимодействии фотонов рентгеновского излучения с атомами вещества. Фотоны, попадая на атомы, выбивают электроны с внутренней оболочки атома. При этом первичный фотон полностью расходует свою энергию на преодоление энергии связи электрона в атоме и сообщает электрону кинетическую энергию. В результате энергетической перестройки атома, происходящей после вылета из атома фотоэлектрона, образуется характеристическое рентгеновское излучение, которое при взаимодействии с другими атомами может вызывать вторичный фотоэффект. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока энергия фотонов не станет меньше энергии связи электронов в атоме. Очень важно отметить, что процесс ослабления излучения при прохождении через вещество зависит не только от энергии фотонов и длины волны излучения, но и от атомного номера вещества, в котором происходит фотоэлектрическое поглощение.

Прошедшее через предмет или вещество рентгеновское излучение ослабляется в различной степени в зависимости от распределения плотности их материала. Таким образом, оно несёт информацию о внутреннем строении объекта, т.е. образует рентгеновское изображение просвечиваемого объекта, которое затем преобразуется в адекватное оптическое изображение воспринимаемое глазами оператора.

Основными требованиями к преобразователям рентгеновского изображения являются: максимальная информативность рентгеновского изображения при минимально возможной поглощённой дозе излучения просвечиваемым объектом и оптимальное преобразование рентгеновского изображения в оптическое, обеспечивающее получение оператором максимума информации, содержащейся в теневом рентгеновском изображении.

Качество рентгеновского изображения в основном определяется: контрастностью, яркостью, не резкостью и разрешающей способностью.

Особенности и устройство рентгенотелевизионных установок сканирующего типа

На схеме показаны три основные функциональные системы рентгеновских аппаратов сканирующего типа: система управления, рентгеновская система и система получения изображения.

Мозгом системы управления является микропроцессорный программированный блок управления. Он получает управляющие сигналы от соответствующих управляющих кнопок пульта управления оператора, от световых датчиков зоны включения и выключения рентгеновского излучения, регистратора скорости движения конвейера, а также подаёт команды на конвейерную ленту, рентгеновский генератор, монитор и модуль детекторной линейки.

Рис. 6. Схема построения рентгенотелевизионного аппарата по методу сканирующего луча.

Рентгенотелевизионная установка содержит собственно рентгеновский генератор, коллиматорное устройство, блок управления режимом работы генератора и энергопитанием, систему получения изображения, а также световые датчики включёния рентгеновского излучения.

Основными оперативно-техническими преимуществами рентгенотелевизионных установок, использующих принцип "сканирующего луча" являются:

2.Обеспечение высокой контрастности и разрешающей способности теневого изображения контролируемого объекта за счёт высокостабильных энергетических и геометрических параметров сформированного рентгеновского луча и высокочувствительных преобразователей рентгеновского излучения малых размеров.

3.Возможность визуального телевизионного контроля достаточно плотных материалов и обнаружения предметов, находящихся за преградами.

4.Высокая производительность за счёт применения конвейерной системы перемещения объектов контроля.

5.Возможность контроля предметов ручной клади и багажа практически неограниченной длины за счёт возможности фрагментарного контроля отдельных участков объекта, располагающегося на конвейере.

6.Высокая радиационная безопасность операторов и окружения за счёт применения специальных защитных устройств, обеспечивающих предельно низкие дозы рентгеновского излучения на поверхности аппарата.

7.Минимальная доза облучения инспектируемого объекта, обеспечивающая полную безопасность продуктов, фотоматериалов и лекарств.

8.Возможность углублённого анализа отдельных фрагментов теневого изображения за счёт применения специальных схем обработки изображения и схем выбора и масштабирования участков изображения.

9.Оперативно приемлемые габариты и вес аппаратов.

10.Возможность работы на аппарате операторов, не имеющих специального технического образования.

11.Удобство работы операторов за счёт эргономики современных установок.

12.Создание комфортных условий для лиц, ручная кладь и багаж которых подвергается контролю, за счёт применения в аппарате низко расположенного конвейера.

Отдельно рассмотрим метод Лауэ, основанный на дифракции рентгеновского излучения, т.к. рентгеновская дифракционная кристаллография дает очень важную информацию о твердых телах – их атомной структуре и форме кристаллов, а также о жидкостях, аморфных телах и больших молекулах необходимую при досмотровом контроле.

Дифракция рентгеновского излучения – это коллективное явление рассеяния, при котором роль отверстий и центров рассеяния играют периодически расположенные атомы кристаллической структуры. Взаимное усиление их изображений при определенных углах дает дифракционную картину, аналогичную той, которая возникла бы при дифракции света на трехмерной дифракционной решетке.

Выберем в кристаллической структуре линейную цепочку атомов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, и рассмотрим их дифракционную картину. Допустим, мы отфильтровали непрерывный спектр и получили почти монохроматический пучок рентгеновского излучения, направленный на нашу линейную цепочку атомов. Условие усиления (усиливающей интерференции) выполняется, если разность хода волн, рассеянных соседними атомами, кратна длины волны. Если пучок падает под углом a₀ к линии атомов, разделенных интервалами a (период), то для угла дифракции a разность хода, соответствующая усилению, запишется в виде

a(cos a – cos a₀) = hl,

где l – длина волны, а h – целое число (рис. 7 и 8).

Рис. 7. УСИЛЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ПУЧКА происходит, когда разность хода волн, рассеянных соседними атомами, равна целому кратному длины волны. Здесь a₀– угол падения, a – угол дифракции, a – расстояние между атомами.

Рис. 8. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ЛАУЭ при каждом значении h можно представить в виде семейства конусов, общая ось которых направлена по кристаллографической оси (для двух других осей можно нарисовать сходные картины). На уравнениях Лауэ основан эффективный метод исследования кристаллических структур.

Чтобы распространить этот подход на трехмерный кристалл, необходимо лишь выбрать ряды атомов по двум другим направлениям в кристалле и решить совместно полученные таким образом три уравнения для трех кристаллических осей с периодами a, b и c. Два других уравнения имеют вид :

Это – три фундаментальных уравнения Лауэ для дифракции рентгеновского излучения, причем числа h, k и c – индексы Миллера для плоскости дифракции.

Рассматривая любое из уравнений Лауэ, например первое, можно заметить, что, поскольку a, a₀, l – константы, а h = 0, 1, 2, . его решение можно представить в виде набора конусов с общей осью a (рис. 8). То же самое верно для направлений b и c.

В общем случае трехмерного рассеяния (дифракция) три уравнения Лауэ должны иметь общее решение, т.е. три дифракционных конуса, расположенных на каждой из осей, должны пересекаться; общая линия пересечения показана на рис. 8. Совместное решение уравнений приводит к закону Брэгга – Вульфа:

Рис. 6. ОБЩЕЕ РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ЛАУЭ соответствует пересечению трех конусов с осями a, b, c, имеющих общую прямую R.

где d – расстояние между плоскостями с индексами h, k и c (период), n = 1, 2, . – целые числа (порядок дифракции), а q – угол, образуемый падающим пучком (а также и дифрагирующим) с плоскостью кристалла, в которой происходит дифракция.

Рентгенограмма, снятая по методу Лауэ , называется лауэграммой. При съемке лауэграммы пучок рентгеновского излучения падает на кристалл, и дифрагированное излучение дает на пленке, перпендикулярной первичному пучку, систему пятен, соответствующих отражениям лучей с различной длиной волны от различных плоскостей. Расположение пятен зависит от кристаллической структуры кристалла и его ориентировки по отношению к первичному пучку лучей.

На рис.9 приводится пример лауэграммы. Рентгеновская пленка располагалась со стороны кристалла, противоположной той, на которую падал рентгеновский пучок из источника.

Рис. 9. ЛАУЭГРАММА. Через неподвижный кристалл пропускается рентгеновское излучение широкого спектрального диапазона. Дифракционным пучкам соответствуют пятна на лауэграмме.

Борьба с терроризмом невозможна без оснащения соответствующих служб эффективными техническими средствами дистанционного обнаружения скрытых в различных объектах оружия и взрывных устройств (ВУ). В настоящем обзоре описаны последние достижения в области средств обнаружения ВВ, использующие рентгеновское излучение.
Наивысшие достижения в разработке и оснащении техническими средствами обнаружения ВВ связаны с решением вопросов авиационной безопасности. При обеспечении безопасности в других областях традиционно используются прямо или с небольшими доработками технические средства, созданные для организации авиационной безопасности.

Основные виды ВВ и требования к приборам, предназначенным для их обнаружения

Задача поиска ВВ возникла практически со времени создания самих ВВ и заключалась главным образом в поиске металлических оболочек взрывных устройств в виде мин. В настоящее время ситуация в значительной степени усложнилась: террористы стали широко пользоваться пластиковой взрывчаткой, обнаружение которой представляет собой невероятно сложную техническую проблему. В данном случае речь идет о С-4, используемом вооруженными силами США, или Semtex, который до 1989 г. выпускался в Чехословакии и поступал на мировой рынок в довольно больших количествах, а также о Detasheet, производимом в форме пластин толщиной 0,25 дюйма. Он, в свою очередь, на треть мощнее тринитротолуола (TNT), вдвое превосходящего по разрушительной силе общеизвестный динамит. Причем Semtex — фаворит среди ВВ, входящих в арсенал профессиональных террористов. Считается, что бомба, взрыв которой привел к гибели пассажиров рейса 103 компании Pan Am в 1988 г., была изготовлена именно из этого ВВ, а ее заряд по массе был заведомо меньше одного фунта (порядка 450 г).

Кроме того, дальнейшее совершенствование и миниатюризация взрывателей сделали пластиковую взрывчатку еще более грозным оружием. Сами по себе взрыватели теперь имеют размер не больше резинки на конце карандаша. Миниатюризация привела к тому, что таймеры и барометрические взрыватели можно легко скрыть от обнаружения. Так, исследования причин упомянутой выше катастрофы авиалайнера свидетельствуют, что по всей вероятности взрыватель бомбы, вложенной в кассетный магнитофон, был спрятан в замочек чемодана, это затруднило его обнаружение с помощью рентгеновских лучей.
Совокупность показателей, которым должны удовлетворять современные рентгенотелевизионые установки и от которых зависит эффективность их использования, сводится к следующим требованиям:- технические, определяющиеся диапазоном детектируемых ВВ по массе заряда (не более 300 г), вероятностью правильного обнаружения (более 95%) и вероятностью ложных тревог (менее 5%);- операционные, определяющиеся простотой и надежностью эксплуатации установки, ее адекватной пропускающей способностью (то есть временем, затрачиваемым на проверку одной единицы багажа), нулевой или минимальной интерпретацией оператора, возможностью записи и хранения данных, транспортабельностью и безвредностью для обслуживающего персонала и багажа авиапассажиров;- стоимостные, зависящие от капитальных вложений на изготовление и затрат на обслуживание установки.

Рентгенотелевизионные установки, принципы их действия

Это больше, чем у тех материалов, которые могут оказаться в контролируемых бытовых предметах, таких как полиэтилен, пластмассы, кожа и т.д., не говоря уже о вещах из шерстяных и искусственных волокон. Лишь немногие из них — с низким атомным номером, например — меланин по плотности близки к ВВ. Они редко встречаются.

Таким образом, регистрируя одновременно распределение в контролируемом багаже плотности и среднего атомного номера, можно детектировать присутствие скрытых ВВ при достаточно низком уровне ложных тревог. Как следствие этого, рентгенотелевизионные установки, оснащенные соответствующими аппаратными и программными средствами обработки информации, содержащейся в прошедшем или обратно рассеянном рентгеновском излучении, в настоящее время рассматриваются в качестве самых быстрых и дешевых (cost effective) средств обнаружения ВВ. Прогресс в их развитии за последние годы является самым впечатляющим, а основное направление состоит в создании устройств, способных выявлять ВВ без участия оператора.

Мировыми лидерами в этом направлении являются американские компании EG&G Astrophysics Research Corp., American Science & Engineering Inc., Imatron Inc. и Vivid Technologies Inc., германская фирма Heimann, французская компания Schiumberger Industries, американская фирма Rapiscan Security Products и израильская фирма Magal Security Systems Ltd. Ими используются различные подходы к решению проблемы обнаружения ВВ с помощью рентгеновского излучения. Например, компания Magal Security Systems Ltcf. основное внимание уделяет разработке установок с дополнительной возможностью автоматизации процесса обнаружения ВУ на основе автоматического выявления не самих ВВ, а взрывателей, свидетельствующих о наличии ВУ. Установка этой фирмы AISYS 370В успешно применяется в ряде международных аэропортов (в комбинации с другими установками), хотя тестирование Федеральной авиационной администрации (FAA) не дало желаемых результатов (вероятность обнаружения взрывателей в зависимости от категорий не превышает 1-47% при ложных тревогах 20%).

Двухэнергетические системы и автоматизация их работы

Отличительная особенность современных рентгеновских установок обнаружения ВВ это то, что в них используется принцип регистрации рентгеновского излучения в двух областях энергетического спектра (dual energy X-ray transmission system).

Впервые он был использован фирмой EG&G Astrophysics Research Corp. в серии установок с опцией E-Scan. Эта опция позволяет выделить в изображении контролируемого объекта (багажа) органические и неорганические материалы по среднему атомному номеру. Любой предмет с атомным номером, превышающим 20, считается неорганическим и отображается на экране монитора голубым цветом. Предметы же с атомным номером меньшим 10 считаются органическими и их изображение окрашивается в оранжево-коричневые тона, а смешанные предметы и предметы с атомным номером от 10 до 20 отображаются наложением голубого и оранжевого цветов и, наконец, предметы, атомный номер которых установить невозможно (например, у системы недостаточно проникающей способности для просвечивания предмета), отображаются зеленым цветом. Аналогичные опции присутствуют в системах фирм Heimann, Rapiscan и Schiumberger. Однако в отличие от E-Scan в них используется четырехцветный формат, то есть предметы с атомным номером от 10 до 20 и смешанные, содержащие органику и неорганику, отображаются отдельным цветом. Эта разница обусловлена различным распределением битов элементов изображения, то есть 16 бит элемента изображения делится между контрастностью и количеством классов материалов. Таким образом, в системах EG&G Astrophysics классов материалов значительно больше (32), но контрастность несколько ниже, а у остальных вышеуказанных производителей количество классов материалов ниже (8 при использовании интеллектуальных пакетов типа ЕРХ, Х-АСТ — до 16), но при этом контрастность изображения выше.

Использование регистрации рентгеновского излучения в двух энергетических диапазонах с помощью компьютерной обработки изображения позволяет также выделить в контролируемом объекте предметы потенциальной угрозы (ВВ, холодное и огнестрельное оружие, наркотики). Это в значительной степени упростило работу операторов рентгеновских установок и улучшило качество контроля. Тем не менее результат во многом зависит от квалификации оператора (выделение объектов угрозы не позволяет с достаточной надежностью автоматизировать процесс обнаружения ВВ). С помощью таких средств с успехом выявляются огнестрельное и холодное оружие, гранаты в металлических корпусах, патроны и незамаскированные ВВ в значительных количествах. Однако, как показала практика, даже самый опытный оператор не в состоянии обнаружить пластиковые ВВ.

Дальнейшее развитие рентгеновского оборудования было связано с введением элементов томографического получения и анализа изображения контролируемых предметов. Совершенствование технологии E-Scan привело к созданию автоматической установки, получившей название Z-Scan, также разработанной компанией EG&G Astrophysics Research Corp. Как и последняя, данная установка осуществляет анализ содержимого багажа, регистрируя прошедшее излучение в двух энергетических областях (точнее сказать, один набор детекторов регистрирует весь спектр прошедшего излучения, а другой -лишь его высокоэнергетическую, вырезанную фильтром часть). Компьютерная обработка результатов измерения по определенному алгоритму дает возможность выделить на изображении багажа вещи из органических и неорганических материалов. Но этого еще недостаточно для надежного выявления хорошо замаскированных ВВ. Получаемое на установке E-Scan изображение является двухмерной проекцией трехмерного распределения плотности. При этом вещи из менее плотных материалов с низкими атомными номерами экранируются вещами из более плотных материалов с высоким z, то есть имеет место явный дефицит информации.

С целью преодоления этого недостатка в установке Z-Scan применяются два рентгеновских источника, которые просвечивают багаж под двумя разными углами, и, таким образом, регистрируются две проекции объекта. После соответствующей обработки на экраны мониторов выводится изображение содержимого контролируемого объекта в двух проекциях и трехмерное распределение только органических материалов. Дальнейшее развитие этого типа систем идет по пути применения оптоволоконных технологий, что позволит сократить время на анализ изображения и тем самым увеличить производительность, а также несколько повысить достоверность обнаружения. Такой подход позволяет более надежно производить автоматическое обнаружение ВВ. Это еще в большей степени упрощает задачу оператора при поиске ВВ.

Особенности оборудования обнаружения ВВ некоторых фирм-производителей

Первой же установкой такого типа, доступной для пользователя, явилась установка компании Vivid Technologies Inc. VIS-1 (Vivid Rapid Explosives Detection System), в которой для получения трехмерного изображения содержимого багажа используется технология под названием Hologic. Последняя применяется в медицинской рентгеновской диагностике и дает близкое к монографическому изображение предметов в контролируемом объекте и, по-видимому, подобна той, которая взята на вооружение в Z-Scan. Так же, как и в последних моделях Z-Scan, программное обеспечение VIS-1 позволяет автоматически выявить багаж, в котором находятся подозрительные предметы (то есть содержащие органические материалы соответствующей плотности). Крупномасштабные испытания установки VIS-1 в аэропорту Глазго летом 1993 г. и опыт использования в Цюрихском аэропорту в период с 1992 по 1993 г. показали, что ее интегрирование в существующие линии транспортировки багажа позволяет существенно увеличить скорость досмотра и сократить расходы на персонал при повышении безопасности полетов. Скорость обработки багажа может достигать 1200 единиц за час на одну линию, а уровень ложных тревог не превышает 20%.

Метод регистрации обратнорассеянного рентгеновского излучения лежит в основе установки обнаружения ВВ, созданной компанией American Science and Engineering Inc. Установка также различает органические и неорганические материалы в багаже, используя для этого разницу в сечениях обратного рассеяния, обусловленного комптомэффектом, для материалов с низким и высоким атомным номером. Вещи из материалов с низким Z отображаются на черно-белом дисплее как непрерывное белое на черном фоне. Изображение, соответствующее стандартному просвечиванию багажа рентгеновскими лучами, фиксируется на втором мониторе. Таким образом, оператор одновременно видит два монитора и, анализируя изображения на них, прини-мает окончательное решение.

Предусмотрена автоматическая идентификация багажа, вызвавшего подозрение на присутствие ВВ. Окрашивание изображения багажа в красный цвет предупреждает оператора о вероятности присутствия взрывчатых веществ. Рентгенотелевизионные установки, использующие указанный принцип детектирования, могут быть интегрированы в системы транспортировки багажа и в состоянии обеспечивать пропускную способность до 1000 единиц багажа в час.

Однако эти средства обнаружения ВВ получили невысокую оценку FAA. По результатам тестирования их приоритет считается средним. Тем не менее фирме American Science and Engineering Inc. удалось разработать на основе метода регистрации обратнорассеянного излучения специальную установку для личного контроля. Эта установка, несмотря на то, что человек при контроле получает дозу излучения намного меньшую, чем при стандартном флюорографическом обследовании, не может использоваться при массовом контроле. Однако в некоторых случаях ее применение может быть оправдано вопросами обеспечения безопасности.

Академия ДПО приглашает на курсы повышения квалификации:

Рентгеновское излучение используется в химии для анализа соединений и в физике для исследования структуры кристаллов. Пучок рентгеновского излучения, проходя через химическое соединение, вызывает характерное вторичное излучение, спектроскопический анализ которого позволяет химику установить состав соединения. При падении на кристаллическое вещество пучок рентгеновских лучей рассеивается атомами кристалла, давая четкую правильную картину пятен и полос на фотопластинке, позволяющую установить внутреннюю структуру кристалла.

Содержание

1. Введение 3
2. Типы рентгеновских аппаратов и их составные части 4
3. Получение рентгеновского излучения 16
4. Заключение 19
5. Список литературы 20

Работа содержит 1 файл

Типы рентреновских аппаратов.docx

Кафедра: ______________________________ _________________

2. Типы рентгеновских аппаратов и их составные части 4

3. Получение рентгеновского излучения 16

5. Список литературы 20

Рентгеновское излучение, невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка 10 –8 см.

Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это его свойство имеет важное значение для медицины, промышленности и научных исследований. Проходя сквозь исследуемый объект и падая затем на фотопленку, рентгеновское излучение изображает на ней его внутреннюю структуру. Поскольку проникающая способность рентгеновского излучения различна для разных материалов, менее прозрачные для него части объекта дают более светлые участки на фотоснимке, чем те, через которые излучение проникает хорошо. Так, костные ткани менее прозрачны для рентгеновского излучения, чем ткани, из которых состоит кожа и внутренние органы. Поэтому на рентгенограмме кости обозначатся как более светлые участки и более прозрачное для излучения место перелома может быть достаточно легко обнаружено. Рентгеновская съемка используется также в стоматологии для обнаружения кариеса и абсцессов в корнях зубов, а также в промышленности для обнаружения трещин в литье, пластмассах и резинах.

Применение рентгеновского излучения при лечении рака основано на том, что оно убивает раковые клетки. Однако оно может оказать нежелательное влияние и на нормальные клетки. Поэтому при таком использовании рентгеновского излучения должна соблюдаться крайняя осторожность.

Рентгеновское излучение было открыто немецким физиком В.Рентгеном (1845–1923). Его имя увековечено и в некоторых других физических терминах, связанных с этим излучением: рентгеном называется международная единица дозы ионизирующего излучения; снимок, сделанный в рентгеновском аппарате, называется рентгенограммой; область радиологической медицины, в которой используются рентгеновские лучи для диагностики и лечения заболеваний, называется рентгенологией.

Рентген открыл излучение в 1895, будучи профессором физики Вюрцбургского университета. Проводя эксперименты с катодными лучами (потоками электронов в разрядных трубках), он заметил, что расположенный вблизи вакуумной трубки экран, покрытый кристаллическим цианоплатинитом бария, ярко светится, хотя сама трубка закрыта черным картоном. Далее Рентген установил, что проникающая способность обнаруженных им неизвестных лучей, которые он назвал Х-лучами, зависит от состава поглощающего материала. Он получил также изображение костей собственной руки, поместив ее между разрядной трубкой с катодными лучами и экраном с покрытием из цианоплатинита бария. За открытием Рентгена последовали эксперименты других исследователей, обнаруживших много новых свойств и возможностей применения этого излучения. Большой вклад внесли М.Лауэ, В.Фридрих и П.Книппинг, продемонстрировавшие в 1912 дифракцию рентгеновского излучения при прохождении его через кристалл; У.Кулидж, который в 1913 изобрел высоковакуумную рентгеновскую трубку с подогретым катодом; Г.Мозли, установивший в 1913 зависимость между длиной волны излучения и атомным номером элемента; Г. и Л.Брэгги, получившие в 1915 Нобелевскую премию за разработку основ рентгеноструктурного анализа.

Типы рентгеновских аппаратов и их составные части

Рентгеновские аппараты. Е. И. Липина

Каждый рентгеновский аппарат независимо от своего назначения должен обязательно иметь следующие основные составные части: автотрансформатор, повышающий трансформатор, трансформатор накала спирали рентгеновской трубки (понижающий) и рентгеновскую трубку. Без этих основных частей получение и управление количеством и качеством лучей практически невозможно.

Автотрансформатор является основным источником питания всех узлов рентгеновского аппарата. Он позволяет подключить рентгеновский аппарат к сети, имеющей напряжение от 90 до 220 вольт, и тем самым обеспечивает нормальную его работу. Кроме того, автотрансформатор дает возможность забирать от него ток для питания отдельных составных частей аппарата в широком диапазоне напряжений. Так, например, от автотрансформатора получают питание и маленькая сигнальная лампочка на столике управления, для которой требуется всего несколько вольт, и главный рентгеновский повышающий трансформатор, на который подаются не только десятки, но и сотни вольт.

Повышающий трансформатор в рентгеновском аппарате служит для повышения подводимого к рентгеновской трубке напряжения до многих десятков тысяч вольт. Обычно коэффициент трансформации достигает 400-500. Это означает, что если на первичную обмотку повышающего трансформатора рентгеновского аппарата поступает 120 вольт, то во вторичной обмотке его возникает ток напряжением в 60 000 вольт. Этот ток высокого напряжения подается на рентгеновскую трубку и обеспечивает получение рентгеновских лучей.

Трансформатор накала (понижающий) служит для снижения напряжения тока, поступающего от автотрансформатора, до 5-8 вольт. Пониженный по напряжение ток во вторичной обмотке понижающего трансформатора поступает на спираль рентгеновской трубки и обеспечивает определенную степень его накала.

Рентгеновская трубка является генератором рентгеновских лучей. В зависимости от мощности и назначения рентгеновские трубки имеют разнообразные внешние формы и размеры. Но, несмотря на внешние различия, любая рентгеновская трубка должна иметь следующие три основные составные части:

1. Стеклянный баллон в виде цилиндра или со вздутием посередине, из которого полностью удален воздух при помощи специального вакуумного насоса.

2. Вольфрамовую спираль прямолинейной формы, которая укреплена в желобообразном углублении держателя спирали. Спираль и питающие ее провода расположены с одной стороны стеклянного баллона трубки. При подключении накалыюго трансформатора к проводам, выходящим из трубки со стороны спирали, спираль накаливается. Эта сторона трубки называется катодом.

3. Массивный металлический стержень со скошенным концом, который расположен с другой стороны стеклянного баллона трубки. Скошенная поверхность металлического стержня и вольфрамовая спираль трубки находятся в центральной части стеклянного баллона на небольшом расстоянии друг от друга. Конец металлического стержня, обращенный к спирали трубки, на своей скошенной поверхности имеет прямоугольную вольфрамовую пластинку (тугоплавкий металл). Эта сторона рентгеновской трубки носит название анода.

При работе анод рентгеновской трубки сильно нагревается и, если его не охлаждать, анодная пластинка может расплавиться, и трубка выходит из строя. Поэтому рентгеновская трубка обязательно должна иметь систему охлаждения. Существуют три вида охлаждения анода - воздушное, водяное и масляное.

Типы рентгеновских аппаратов

Наша отечественная промышленность выпускает целый ряд рентгеновских установок. Из них для исследования собак наиболее целесообразно пользоваться следующими аппаратами: рентгеновский аппарат РУ-760 (чемоданный), рентгеновский аппарат РУ-725-Б (палатный).

Рентгеновский аппарат РУ-760 (чемоданный). Аппарат безкенотронный, полуволновый. Состоит из следующих частей:

Рис. 171. Рентгеновский аппарат РУ-760

1. Высоковольтное устройство - металлический бак, где размещены: а) трансформатор высокого напряжения, б) понижающий накальный трансформатор и в) рентгеновская трубка 2БДМ-75. Бак залит трансформаторным маслом. Масло служит для изоляции указанных деталей от высокого напряжения и для поглощения тепла, образующегося при работе рентгеновской трубки и трансформаторов.

2. Устройство управления - небольшая металлическая коробка, внутри которой размещены: а) автотрансформатор, б) ступенчатый коммутатор для регулировки высокого напряжения (жесткости) и в) миллиамперметр для контроля интенсивности излучения трубки в миллиамперах, г) панели с пятью штырковыми контактами.

На верхнюю крышку коробки выведены: миллиамперметр, ручка коммутатора, штепсельное гнездо для подключения реле времени и 5 отверстий для подключения питания от сети. Они имеют обозначения: 0, 120, 127, 210, 220, на передней стенке имеется клемма с обозначением "Е", к которой присоединяется провод заземления аппарата. Ниже этой клеммы из устройства управления входит четырехжильный кабель, который с другого конца имеет колодку с четырьмя штепсельными гнездами. Колодка служит для соединения устройства управления с высоковольтным устройством. Для этого с одной стороны кожуха высоковольтного устройства имеются 4 штырковых контакта.

3. Штатив аппарата состоит из деревянного основания, разборной металлической стойки и вилки для крепления высоковольтного устройства. Устройство штатива позволяет придавать высоковольтному устройству различные положения.

4. Ручное реле времени - из пластмассы механического типа. На нем имеется заводная ручка с делениями от 0,5 до 10 секунд, пусковой рычаг на месте перехода круглой части часов в ручку справа и установочная кнопка с правой стороны круглой части часов.

5. Тубус - конической формы, металлический, для ограничения пучка рентгеновских лучей. Тубус одет на отверстие для выхода рентгеновских лучей в кожухе высоковольтного устройства.

Для подключения аппарата в сеть к нему придается Двухжильный кабель длиной 5 м. С одного конца он имеет штепсельную вилку, а с другого - две штепсельные втулки для соединения к соответствующему сетевому напряжению штырку в устройстве управления.

Для просвечивания в незатемненной комнате или в поле имеется также криптоскоп с экраном 18X24 см.

Аппарат укладывается в два чемодана. Общий вес - 43 кг. Сборку аппарата производят согласно инструкции, присылаемой вместе с аппаратом.

Мощность этого аппарата небольшая. Аппарат с успехом применяется для исследования мелких животных (собаки, свиньи) и для снимков хвостовых позвонков у коров в целях установления наличия минеральной недостаточности.

Рентгеновский аппарат палатный РУ-725-Б. Полуголновой, безкенотронпый диагностический аппарат. Имеет следующие основные части:

Рис. 172. Рентгеновский аппарат РУ-725-Б

1. Высоковольтный блок - металлический цилиндрический бак, внутри которого размещены: высоковольтный трансформатор, дающий 95киловольт, трансформатор накала, дающий 4 вольта, рентгеновская трубка типа 4-БДМ-100" металлические маслорас- пшрители(2 шт.), обеспечивающие постоянное давление внутри бака при разности объема масла вследствие изменения температуры.

Читайте также: