Рентгеновская трубка

Ассистент каф. ПФ ФТИ ТПУ

А.С. Гоголев

ВВЕДЕНИЕ

• 1895 г. открытие рентгеновского излучения. Вильгельм Конрад Рентген, немецкий физик. 1901 г. первая Нобелевская премия по физике.

• Рентгеновская трубка - электровакуумный прибор, служащий источником рентгеновского излучения (Б.сов.энц.).

• 1896 г. – первая клиническая фотография (рука жены).

Схема рентгеновской трубки

7 — металлич. анодный стакан (обычно заземляется); 2 — окна из бериллия для выхода рентг. излучения; 3 — термоэмиссионный (подогревный) катод; 4 — стеклянная колба; 5 — выводы катода, к к-рым подводится напряжение накала, а также высокое (относительно анода) напряжение; 6 — электростатич. система фокусировки эл-нов; 7 — анод; 8 — патрубки для охлаждающей системы [Физическая энциклопедия].

классификацияР. т. различают: по способу получения потока электронов — с термоэмиссионным (подогревным) катодом, автоэмиссионным (острийным) катодом, катодом, подвергаемым бомбардировке положительными ионами и с радиоактивным (β) источником электронов; по способу вакуумирования — отпаянные, разборные; по времени излучения — непрерывного действия, импульсные; по типу охлаждения анода — с водяным, масляным, воздушным, радиационным охлаждением; по размерам фокуса (области излучения на аноде) — макрофокусные, острофокусные и микрофокусные; по его форме — кольцевой, круглой, линейчатой формы; по способу фокусировки электронов на анод — с электростатической, магнитной, электромагнитной фокусировкой.

Термоэмиссия - ?Термоэмиссионный катод Р. т. обычно представляет собой спираль или прямую нить из вольфрамовой проволоки, накаливаемую электрическим током. Рабочий участок анода — металлическая зеркальная поверхность — расположен перпендикулярно или под некоторым углом к потоку электронов.

Работа выхода - ?С. А. Богуславский, И. Ленгмюр - ? Закон Ричардсона — Дешмана:

j = CT2e − A / kT, где А — работа выхода электронов из катода [эВ], Т — термодинамическая

температура [K], k = 8,617339*10-5 [эВ/К] – константа Больцмана, С = 1,20173*106 [A/(m2*K2)] — постоянная Ричардсона.

Эффект Шоттки - ?:j = CT2e − (A-dA) / kT,

dA = (eEc/(4πε0))1/2 ,где Ec – напряженность электрического поля, е – заряд, ε0 = 8,85419 10-12 [ф/м] –

диэлектрическая проницаемость вакуума.

108 [В/м] - ?

ТокМатериал катода – вольфрам, температура плавления 3695 К, W = 4,32 eV; диаметр = 0,127 см, длина = 2,032 см. Расстояние м/д катодом и анодом 1 см. Напряженность 108 [В/м].Определить максимальный ток и число электронов трубки для напряжений -30 и -60 кВ («-» - ?).Провести расчеты тока и потока электронов для Т (1800;3600;100). Сделать оценки нагрева анода (материал - Cu).

Спектр• http://www.esrf.eu/computing/scientific/xop2.1/i

ntro.html - софт для моделирования спектров рентгеновских трубок и др.

Поток излучения

• Рассчитать потоки излучения в максимумах спектров на детекторе расположенный на 500 см в воздухе. от выходного окна трубки.Окно – Be 100 mkm.