РЕНТГЕНОВСКАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ТРУБКА

Заявляемый объект относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской, и предназначен для использования в составе медицинских рентгенодиагностических аппаратов, предназначенных для исследования как мягких тканей, так и костных структур.
Известна рентгеновская диагностическая трубка (Авторское свидетельство СССР №1014067 от 30.07.81 г. [1]), содержащая вакуумированную колбу, внутри которой расположены накальный катод с фокусирующим устройством и вращающийся анод.
Известна также рентгеновская диагностическая трубка, содержащая вакуумированную колбу, внутри которой находятся термокатод с фокусирующим экраном щелевидной формы, изготовленным из металла с вольфрамовой нитью накала, и анод, соединенные с внешними электрическими контактами (Чикирдин Э.Г., Мишкинис А.Б. Техническая энциклопедия рентгенолога. - М.: МИЛИ, 1996. - С. 159 [2]).
Известна также рентгеновская диагностическая трубка, содержащая вакуумированную колбу, внутри которой находятся термокатод с фокусирующим экраном, изготовленным из металла с вольфрамовой нитью накала, и анод, соединенные с внешними электрическими контактами (Эксплуатация и ремонт рентгенодиагностических аппаратов/ Под ред. Н.Н. Блинова. - М.: Медицина, 1985. - С. 16 [3]).
Наиболее близкой по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновская диагностическая трубка, содержащая вакуумированную колбу, внутри которой находятся термокатод с фокусирующим экраном, изготовленным из металла с вольфрамовой нитью накала, и анод, соединенные с внешними электрическими контактами (Рентгеновская техника Справочник под редакцией В.В.Клюева, Том 1. - М.: Машиностроение, 1992. - С. 92 [4]). Аналог [4] был выбран нами в качестве прототипа.
Недостатком прототипа [4], как и всех известных аналогов, является отсутствие в их конструкции механизма регулировки размеров фокусного пятна (действительного фокуса) рентгеновской трубки. В тоже время, от величины действительного фокуса рентгеновской трубки зависит разрешающая способность рентгеновского снимка.
T
D
где R - разрешающая способность рентгеновской трубки, а R - разрешающая способность приемника рентгеновского излучения.
Разрешающая способность рентгеновской трубки характеризуется формулой:
где: f - фокусное расстояние снимка, ΔF - размер действительного фокуса рентгеновской трубки, h - расстояние от объекта съемки до плоскости детектора.
Согласно (2) разрешающая способность рентгеновской трубки увеличивается с уменьшением размеров действительного фокуса. Вот почему при исследовании тробекулярности костной ткани, например при диагностике вибрационной болезни, используются острофокусные трубки с действительным фокусом 0,3 мм и меньше.
В современной рентгенодиагностике, как правило, используются двухфокусные рентгеновские трубки, например 1,4-16 БД3-145 с размерами оптического фокуса 2×2 мм и 0,3×0,3 мм. Большой фокус применяется, например при ангиографии, а малый - при исследовании костной структуры конечностей.
Целью настоящей работы является создание рентгеновской диагностической трубки с катодным узлом, снабженным механизмом плавной регулировки размеров действительного фокуса трубки.
Технический результат полезной модели выражается в обеспечении возможности плавной регулировки размеров действительного фокуса рентгеновской трубки. Он достигается тем, что в рентгеновской диагностической трубке, содержащей вакуумированную колбу, внутри которой находятся термокатод с фокусирующим экраном, изготовленным из металла с вольфрамовой нитью накала и анод, соединенные с внешними электрическими контактами, предназначенными для подключения к трансформатору накала и высоковольтному трансформатору, фокусирующий экран выполнен в форме полого полуцилиндра с закругленными торцами, а нить накала проходит вдоль геометрической оси полуцилиндра, при этом фокусирующий экран соединен электропроводом с внешним контактом, предназначенным для подключения к отрицательному полюсу стабилизированного регулируемого электрического источника напряжением от 0 до 2000 В, положительный полюс которого подключен к контакту, соединенному с нитью накала.
В дальнейшем описание сопровождается чертежами и пояснениями их.
На фиг. 1 показана конструкция предложенной рентгеновской трубки (вид сбоку в разрезе), а на фиг. 2 таже трубка в разрезе А-А фиг. 1. Фиг. 3 и фиг. 4 иллюстрируют принцип работы заявленной рентгеновской трубки.
Рентгеновская диагностическая трубка имеет вакуумированную колбу 1, например стеклянную, внутри которой закреплены катодный узел 2 и вращающийся анод 3. Катодный узел 2 содержит вольфрамовую нить накала 4, подключенную к внешним контактам 5 и 6, с фокусирующим экраном 7, изготовленным из металла в форме полого полуцилиндра с закругленными торцами. Нить накала 4 проходит вдоль геометрической оси полуцилиндра, при этом, фокусирующий экран 7 соединен электропроводом 8 с внешним контактом 9. Вращающийся анод 3 состоит из медного ротора 10 и мишени 11, изготовленной из вольфрама, в форме усеченного конуса. Ротор 10 является частью асинхронного двигателя, катушка статора которого (на фиг. не показана) располагается с внешней стороны горловины колбы. Ротор 10 закреплен на стальной оси 12, посредствам подшипников качения (на фиг. не показаны). Ось 12 выходит за пределы колбы 1, ее внешний торец жестко соединен с электрическим контактом 13, предназначенным для подключения анода к положительному полюсу высоковольтного трансформатора 14 (фиг. 3, 4), отрицательный полюс которого соединен с нитью накала 4 через контакт 5. Высоковольтный трансформатор 14 входит в состав трансформаторного блока 15, где также находится трансформатор накала 16, соединенный электропроводом к внешним контактам 5 и 6 рентгеновской трубки. Включение и регулировка работы трансформаторного блока 15 осуществляется оператором с пульта управления 17. Трансформаторный блок 15 дополнен стабилизированным источником электрического напряжения 18, обеспечивающим на выходе постоянное напряжение от 0 до 2000 В. Регулировка выходного напряжения осуществляется оператором с пульта управления 17. Отрицательный (-) потенциал с выхода 18 подводится через контакт 9 к фокусирующему экрану 7, а положительный (+) потенциал подводится через контакт 5 к нити накала 4.
Предложенная рентгеновская диагностическая трубка работает следующим образом.
При включении высоковольтного трансформатора 14, под действием высокого электрического потенциала 50-120 кВ, приложенного между анодом 3 и катодом 4, электроны e, эмитируемые нитью накала 4, устремляются в сторону мишени 11 анода 3.
1
Когда фокусирующий экран 7 находится под нулевым электрическим потенциалом (0B), электроны е движутся в сторону мишени 11 анода 3 параллельным пучком (фиг. 3). При резком торможении электронов e на поверхности мишени 11 возникает рентгеновское излучение γ. Участок 19 мишени 11, где происходит торможение электронов e, принято называть фокусным пятном или действительным фокусом рентгеновской трубки. Проекция действительного фокуса 19 на плоскость, перпендикулярную к направлению проекционного луча, называется оптическим фокусом рентгеновской трубки. Оптический фокус по направлению центрального луча f носит название номинального оптического фокуса. Для случая, отображенного на фиг. 3, обозначим номинальный оптический фокус через n.
2
1
При подведении к фокусирующему экрану 7 отрицательного электрического потенциала, например - 0,5 кВ, от источника 18, электроны e, несущие отрицательный заряд, под действием отрицательного электрического поля, возникающего вблизи фокусирующего экрана 7, при своем движении в сторону мишени 11, сжимаются в конусный пучок k, как показано на фиг. 4. При этом размеры действительного фокуса 19 рентгеновской трубки будут уменьшаться по сравнению с первым вариантом, представленным на фиг. 3. Уменьшаются размеры и оптического фокуса. На фиг. 4 номинальный оптический фокус рентгеновской трубки изображен центральным черным квадратиком n. Внешний квадрат равен по размеру номинальному оптическому фокусу n, показанному на фиг. 3. При увеличении значения отрицательного потенциала на фокусирующем электроде 7 размеры оптического фокуса рентгеновской трубки будут уменьшаться. Путем регулировки значения отрицательного потенциала на фокусирующем электроде 7 с пульта управления 17 оператор может добиться оптимальной величины оптического фокуса рентгеновской трубки, например 2×2 мм для ангиографии и 0,3×0,3 мм при исследовании костной структуры.
Предложенная рентгеновская диагностическая трубка может найти широкое применение в медицинской рентгенологии, в первую очередь, в клиниках общего профиля, где проводятся обследования различных органов и систем человека.