Dió Mihály, Kovács Norbert, Szekrényesi Csaba, Zombory Péter

Biofizika és orvostechnika alapjai

2., átdolgozott kiadás


IV.2.2. A röntgensugárzás keletkezése

A röntgensugár egy vákuumcső segítségével mesterségesen előállított, ionizáló foton sugárzás. Egy izzószál – ami hasonló a hagyományos villanykörte izzószálához – felhevítésekor elektronok lépnek ki az anyagból, és az izzószál körül egy elektronfelhő alakul ki. Ezek után egy nagyfeszültség segítségével az elektronokat nagy sebességre felgyorsítják és beleütköztetik egy wolfram anyagba, ahol röntgensugár keletkezik. A fűtőszálat katódnak is nevezik, mert ez egyben a gyorsító feszültség negatív pólusa is, az anyagot, amibe beleütköztetik az elektronokat, pedig anódnak, mert az a gyorsító feszültség pozitív pólusa.
 
 
Mivel a negatív töltésű elektront a negatív töltésű katód taszítja, a pozitív töltésű anód vonzza, ezért a katód és az anód közti térrészben az elektronok felgyorsulnak és nagy mozgási energiára tesznek szert. Például ha 100 kV feszültséggel gyorsítják fel az elektront, akkor 100 keV (100 000 elektrovolt) mozgási energiára tesz szert az elektron.
Az elektronok becsapódása után alapvetően háromféle jelenség játszódhat le atomi szinten. A becsapódó elektronok az anód anyag rácsszerkezetében az atomokat nagyobb rezgésre kényszerítik, vagyis felmelegszik az anód. Nagy energiájú becsapódások esetén, amilyen a felvételi röntgengépekben is előfordul, ha mindig egy pontban csapódnának az elektronok, annyira felmelegítenék az anód anyagát, hogy megolvasztanák és lyukat égetnének az anyagba, s így használhatatlanná válna a röntgencső. Ezért forgó anódot használnak, így nem egy pontban, hanem egy körgyűrű mentén csapódnak be az elektronok, eloszlatva a keletkező hőt az anód anyagában. Egyes esetekben a becsapódó elektronok az anódanyag rácsszerkezetének elektronfelhőjében lefékeződnek és az elvesztett mozgási energiájának megfelelő energiájú röntgenfotont sugároz ki. Ezt elsődleges vagy fékezési sugárzásnak nevezzük.
Nem lehet előre tudni, hogy melyik elektron mennyire fékeződik le, és mekkora energiájú röntgenfoton fog felszabadulni, ezért a fékezési sugárzás spektruma folytonos.
 
IV.15. ábra. A röntgensugárzás spektruma különböző gyorsító feszültségeknél
 
Értelemszerűen akkor keletkezik a legnagyobb energiájú röntgenfoton, amikor az elektron a fékezés során leáll, és a teljes mozgási energiája röntgenfotonná alakul át. Vagyis a gyorsító feszültség nagysága fogja meghatározni a fékezési sugárzás maximális energiáját. A nagyobb energiájú röntgensugárzást keményebb sugárzásnak, míg a kisebb energiájú sugárzást lágyabb sugárzásnak is szokták nevezni.
Olyan eset is előfordulhat, amikor a becsapódó nagyenergiájú elektron, az anódanyag atomjának belső elektron pályájáról kiüt egy elektront. Ekkor az atom egy külső nagyobb energiájú pályájáról egy elektron beugrik a helyére és a két elektronpálya közti energia különbséget röntgenfoton formájában kisugározza. Mivel az egyes elektronpályák közti energiakülönbségek anyagra jellemzőek, és azok nem változhatnak, a keletkező sugárzás energiái is adottak. Ezt karakterisztikus vagy másodlagos sugárzásnak nevezzük. A IV.16. ábrán egy molibdén anódban keletkező karakterisztikus sugárzás spektruma látható. Molibdént szoktak használni mammográfok röntgencsövében az anód anyagaként.
 
IV.16. ábra. karakterisztikus sugárzás molibdén esetén
 
Általában a becsapódó elektronok kb. 1-2% alakul át röntgensugárzássá. Ráadásul becsapódáskor a röntgenfotonok a tér minden irányába sugárzódnak szét, ezért a hasznosítható röntgensugárzás a keletkező röntgensugárzásnak kb. 2%-a. Vagyis a nettó hatásfok csak néhány tized ezrelék.
 

Biofizika és orvostechnika alapjai

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 096 5

Napjaink gyógyászata számos orvostechnikai eszközt használ. A könyvben ezek közül a néhány leggyakoribb és legfontosabb műszercsoport működési alapjait, használatának szempontjait és lehetőségeit mutatjuk be. Ilyen tájékozottság a diplomás egészségügyi dolgozóktól is elvárható. A könyv nyelvezete közérthető, így az oktatásban az alapozó ismeretek átadására alkalmas. Mindemellett ajánlhatjuk érdeklődő laikusok számára is. A szerzők gyakorlott oktatók, akik a területen több diplomával és gyakorlati ismeretekkel rendelkeznek és jártasok az orvostechnikai szabályozás, a kórházi felhasználás és a szervizelés területén is.

Hivatkozás: https://mersz.hu/dio-kovacs-szekrenyesi-zombory-biofizika-es-orvostechnika-alapjai//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave