A röntgnsugárzás lőállítása és tulajdonságai A katodsugárcső közléb hlyztt platinocianid fluorszkál A grjsztő sugárzás nagy áthatolóképsségű 1895. dcbr.-én készült flvétl Röntgn flségénk kzéről Wilhl Conrad Röntgn és kora 1895 az év Röntgn flfdzi az isrtln sugárzást Alfrd Nobl gírja végrndltét, a Nobl-díj galapítása August és Louis Luièr butatják az lső ozgóképt Gorg B. Sldn bnyújtja az autoobil szabadalát a kor 1896: Bcqurl flfdzi a radioaktivitást 1897: Thoson flfdzi az lktront 1898: Pirr és Mari Curi flfdzi a polóniuot és a rádiuot Rudyard Kipling publikálja a Dzsungl könyvét
A röntgnsugárzás Wilhl Conrad Röntgn 1901 Fizikai Nobl-Díj a röntgnsugárzás flfdzéséért Flfdzés 1895. novbr Publikálás 1895. dcbr Orvosi alkalazás 1896. január spktroszkópia trápia diagnosztika lktroágnss sugárzás nrgia (V) nrgia nrgy (V) frquncy frkvncia(hz) hulláhosz wavlngth () 10 6 10 10 10 5-15 10 10 5 gaa 10 5 10 0 röntgn -10 10 10 4 ultraibolya 10 0 10 15 10 3 infravörös -5 10 10 10-5 10 10 ikrohullá TV/FM radió 0 10 10 1 10-10 10 5 radió 10 5 10 0 10-15 10-0 10 0 10-5 hosszú hulláhosszú 10 10 15 10 A röntgncső flépítés Elktronok kilépés Elktronok flgyorsítása anód Elktronok kilépés izzókatód T > 1000 C A röntgncső űködés vákuu ~ 10-4 Pa szabad úthossz ~ 10 c izzókatód légritkított cső Nagy sbsségű részcskék lfékződéskor röntgnsugárzás kltkzik lvgőbn, norál nyoáson szabad úthossz ~ 70 n
A röntgncső űködés Elktronok flgyorsítása A röntgncső űködés anód Pl. Az anód anyaga: -inél nagyobb rndszá -inél agasabb olvadáspont Elktroos tér unkája W ΣFΔs QΣEΔs W QU v U 1.5 10 [ ] s 8 Az anód fokusza (az lktronok bcsapodasanak hly) -kis fókusz élsbb kép -nagy fókusz jobb hőloszlás Az anód hlyzt: -álló - trhlhtőség: néhány W/ (fogászati gyakorlatban lég) -forgó gynltsbb hőloszlás, trhlhtőség: 10000 W/ A röntgnsugárzás kltkzésénk lépési Töltött részcskék gnrálása Gyorsítás Lfékzés -, H +, könnyű ionok röntgncső, részcskgyorsító 9 Cu, 4 Mo, 74 W, 78 Pt A röntgnsugárzás kltkzésénk chanizusa 1. Fékzési sugárzás 1 E v U - E' E
A blpő lktron ltérül a ag rőtrébn. Az ltérülő lktron ozgási nrgiája csökkn. Az nrgiakülönbséggl azonos nrgiájú foton kltkzik. A foton nrgiája függ a - a bérkző lktron nrgiájától - az ltrülő lktron pályájától - a targt rndszáától A axiális fotonnrgia a blépő lktron ozgási nrgiájával gynlő.. Karaktrisztikus sugárzás 1 E v U E K -E L - A blpő lktron ha nrgiája lég nagy blső héjon lévő lktront grjsztht/ionizálhat. Lhtségs nrgiaátntk A távozó lktron hlyn lyuk arad. Az nrgiaiiniu léréséhz a btölttln állapotot agtól távolabbi lktron tölti b. A héjak közötti nrgiakülönbséggl azonos nrgiájú foton kltkzik.
A röntgnsugárzás spktrua A röntgnsugárzás spktrua Folytonos fékzési spktru P K vonalak L vonalak Vonalas karaktrisztikus spktru Folytonos fékzési spktru P K vonalak L vonalak Vonalas karaktrisztikus spktru λ in hulláhossz (n) λ in hc U λ in hulláhossz (n) E ax E ax λ in hc U Duann-Hunt szabály A röntgncső tljsítény és hatásfoka P ciu Z P K vonalak Prl ha csökkn a gyorsító fszültség : U 1 >U >U 3 c1,1 10-9 [1/V] U 1 P 1 >P >P 3 Eax 1 >Eax >Eax 3 P η ' P cuz λ in E ax hulláhossz (n) U 3 U
ha csökkn az árarősség: ha változik az anód anyaga: Prl I 1 I 1 >I P 1 >P Prl Z 1 K vonalak Z 1 >Z P 1 >P I Eax 1 Eax L vonalak K vonalak Eax 1 Eax Z Szűrők alkalazása Szűrők alkalazása Prl In t n s ity Szűrés 3Al nélküli 0 spktru 0.1Cu + 3Al 3 Al 3 Al + 0,1 Cu külső szűrő A sugárzás tulajdonságainak (spktru, térbli loszlás) ódosítása A flépítésből adódó szrkzti lk szűrő hatása. Pl. az anód anyaga, röntgncső fala, sugárkapu, stb. A sugár útjába hlyztt külső szűrő, általában Al vagy Cu lzk. Ezk sgítségévl szabályozhatunk. 0 10 0 30 40 50 60 70 80 nrgia kv(kv) Hátránya: csökknti az intnzitást növli a flvétl idjét Előny: kb 80%-kal csökknthti a pacins sugártrhlését
Tipikus lőállítási körülényk az orvosi gyakorlatban Spciális lőállítási körülényk Gyorsító fszültség: 5 00 kv Anód ára: 1 1000 A Részcskgyorsítók Anód anyaga: általában W, aográfiaban Mo Linaris gyorsítók Ciklotron gyorsítás ionforrás cilindrikus lktródok ionforrás ágnss rővonalak ionforrás vákuucső duáns Alkalazása pl. sugártrapiában gyorsítás gyorsítás ágnss tér (Lornz-rő) körpálya lktroos tér gyorsulás; pálya sugara nő
A röntgnsugárzás orvosi alkalazásai Röntgndiagnosztika A röntgnsugárzás kölcsönhatása az anyaggal Intnzítás gyngülésénk törvény J J 0 μx Sugártrápia Strilizálás μ függ az abszorbns sűrűségétől (!) DE! μ és a sűrűség aránya állandó μ [c /g] : töggyngítési állandó μ μ ρ Függ a foton nrgiájától az abszorbns rndszáától Intnzítás gyngülésénk törvény A kölcsönhatás chanizusa J J 0 μ x Fotoffktus x [g/c ] : flülti sűrűség x ρx E k öt + 1 v és 0.693 μ D μ 0.693 D D ρd
A kölcsönhatás chanizusa Copton-szórás A kölcsönhatás chanizusa Párképzés E 1 v k öt + + ' 1 c + v c 1. 0MV A röngtgndiagnosztika alapja: A részfolyaatok (abszolút és rlatív) valószínűség függ -a foton nrgiájától -az abszorbns rndszáától μ τ + σ + κ fotoffktus Copton-szórás párképzés a sugárzás lnylődés A foton kölcsönhatásának lhtőségi: Copton-szórás fotoffktus révén történő gyngülésr vonatkozó gyngítési állandók μ τ + σ + κ Coptonszórás Áthaladt sugárzás lnylődés fotoffktusban dtktor nincs kölcsönhatás
Kapcsolódó fjztk: Dajanovich, Fidy, Szöllősi: Orvosi Biofizika II. 3.1 3.1.1 3.1. 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6