Материал: Симонов Томографические измерителные информационные системы 2011

Изменения положения мишени в пространстве при ее вращении могут быть вызваны несоосным положением ее за счет зазора в шарикоподшипниках и изгиба вала при большом дисбалансе мишени при вращении анода.

Обычно в рентгеновских трубках допустимый дисбаланс Д не превышает 3 г/см, а зазор в подшипниках – не более 50 мкм, осевое смещение мишени – не более 0,2 мм. При расчете анодного узла трубок дисбаланс не должен превосходить величины, при которой происходит отрыв цапфы от подшипников. В противном случае анодный узел начинает работать в режиме периодических ударов, наиболее опасных для подшипников, когда их разрушение происходит раньше, чем они изнашиваются, т.е. должно быть соблюдено неравенство [38]

где ω – угловая скорость вращения ротора; ωкр – критическая ско-

шипниках; М – масса ротора.

С другой стороны, при вращении вала, несущего несбалансированную мишень, ось вала под действием центробежной силы прогибается и совершает процессионное движение, описывая некоторую поверхность вращения. Причем при достижении определенной скорости вращения прогиб оси достигает максимального значения. При конструировании вращающихся узлов не допустимо, чтобы критическая скорость была меньше рабочей скорости вала.

В случае симметричных систем критическую скорость можно определить из соотношения [38]

σ4

вала; l – длина вала.

206

Продольное смещение мишени приводит к смещению оси рентгеновского луча относительно оси коллиматора, в результате изгиба вала изменяются углы между плоскостью мишени и направлениями электронного и рентгеновского лучей.

Известно, что интенсивность рентгеновского излучения в зависимости от угла выхода меняет свою величину. Пространственное распределение интенсивности излучения изменяется в соответст-

где μ1, μ2 – коэффициенты поглощения для электронов и для рентгеновских лучей в излучающем слое мишени соответственно; α1, α2

– углы падения электронов и рентгеновских лучей соответственно. Пояснения к формуле (3.28) показаны на рис. 3.9.

Mo

C WRe

Поток электронов

α1 α2

Рентгеновские

лучи

Рис. 3.9. Пояснения к формуле (3.28)

В табл. 3.1 представлены значения интенсивности рентгеновского излучения в зависимости от угла выхода.

Расчеты показывают [2], что при наибольших колебаниях мишени, изменение интенсивности излучения не превышает 0,5 %.

207

Таблица 3.1

Значения интенсивности рентгеновского излучения в зависимости от угла выхода

Изменения спектрального состава рентгеновского излучения от угла выхода были изучены в работе [39], результаты измерений показаны на рис. 3.10.

JX , P/мин

10

1

Длина волны излучения Рис. 3.10. Изменение распределения плотности интенсивности рентгеновского

тормозного излучения от направления выхода:

1 – α2 = 45° ; 2 – α2 = 90°

Рассмотрим лучевую отдачу рентгеновской трубки. Как показано в (3.13), лучевая отдача зависит от ускоряющего напряжения между анодом и катодом трубки (в квадратичной зависимости) и от тока электронного пучка на мишень. Практические зависимости, по которым можно определить лучевую отдачу для любой рентгенов-

208

ской трубки с вольфрам-рениевым излучающим слоем, даны в [80]. Пользуясь зависимостью рис. 3.11, определяем мощность экспозиционной дозы Рх и экспозиционной дозы Дх излучения, создаваемого рентгеновской трубкой на расстоянии R от ее анода, по формулам:

лучения, с; Px – в Р/с; Дх – в Р.

Лучевая отдача трубки

, кВ Рис. 3.11. Зависимость лучевой отдачи рентгеновской трубки Рт от анодного напряжения Uа на расстоянии 1 м от анода при анодном токе Jа = 1 мА

Лучевую отдачу трубки можно представить через количество рентгеновских фотонов пх в единицу времени и на единицу площади. Так, при взаимодействии пх фотонов средней энергии Е в пред-

209

положении, что каждый фотон порождает при взаимодействии ионэлектронную пару, в воздухе будет генерироваться заряд

С другой стороны, лучевая отдача РТ на расстоянии 1 м от фокуса (при Jа = 1 мА) в единицу времени и на единицу площади по

где mв – масса воздуха пирамиды с вершиной в фокусе трубки и

Приравнивая (3.32) к (3.20) получим, что количество рентгеновских фотонов N, падающих на единицу площади S на расстоянии от фокуса R при анодном токе Ja определяется, как

N PT S RρвWв . (3.33) 3Е ge

Зная лучевую отдачу PT конкретной трубки по зависимости

рис. 3.31 для заданных Uа, Jа, R, определится количество фотонов N на единичную площадь S, отстоящую от фокуса на расстоянии R.

Среднее значение энергии Е фотонов, можно задавать, как

где Emin, Emax определяются по соотношениям (3.12) и зависят от материала (Z) излучающей поверхности мишени.

210