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.