Предназначается для превращения электроэнергии в рентгеновское излучение. Устройство рентгеновского аппарата зависит от его функции, но в целом он состоит из источника излучения, блока питания, системы управления и периферии.

Как работает рентгеновский аппарат

Питание аппарата осуществляется обычно от электросети переменного тока в 126 или 220 В. Однако современные рентгеновские установки работают от постоянного тока существенно более высокого напряжения. В связи с этим в состав блока питания входят трансформатор (или система трансформаторов) и выпрямитель тока (иногда выпрямитель может отсутствовать — при низкой мощности аппарата).

Генератор излучения — это , одна или несколько.

Система управления — это распределительное устройство, то есть пульт управления, регулирующий работу всей установки. Кроме того, аппарат включает в себя штатив (систему штативов), на который крепится генератор излучения, а также приспособления для укладки больных и т.п. устройства.

Принцип работы установки следующий. Переменный ток от электросети подводится к первичной обмотке трансформатора. С его вторичной обмотки снимается более высокое напряжение и подается на излучатель непосредственно (полуволновые установки) или через выпрямитель — кенотрон. Накалом катодной нити рентгеновской трубки регулируется ее работа.

Сама рентгеновская трубка — это достаточно простое устройство, схема которого примерно такова. На находящиеся в вакууме в запаянном сосуде катод и анод («антикатод») подается мощный постоянный электрический потенциал. В результате электроны, испущенные катодом, ускоряются в электрическом поле и резко тормозятся при соударении с анодом. При этом испускается «тормозное излучение» — генерируется электромагнитное излучение рентгеновского диапазона. Одновременно из внутренних частей электронных оболочек атомов металла, из которого состоит анод, выбиваются электроны, а получившиеся пустые места заполняются электронами из внешних слоев электронных оболочек. В ходе этого процесса тоже испускается , спектр которого специфичен для каждого материала

В излучение при этом переходит не более 1% подаваемой на трубку энергии, остальное превращается в тепло, прежде всего греется анод. Для того чтобы избежать его повреждения от перегрева, либо используются тугоплавкие материалы (вольфрам, молибден), либо конструируется специальная система охлаждения (водное охлаждение, вращающийся анод).

Современные рентгеновские установки снабжаются специальными устройствами для стабилизации тока и защиты излучателя от перегрузки. Кроме того, устанавливается система защиты окружающих от избыточного излучения (а также от тока высокого напряжения).

Применение рентген- излучения в медицине

В медицине применяются лучи длиной волны от 0,05 до 2,5 ангстрем, чаще всего они используется в целях диагностики.

Существует два основных метода диагностического исследования — рентгенография и рентгеноскопия.

— это рентгеновская фотография: исследование внутренней структуры объектов, изображение которых рентгеновскими лучами проецируется на пленку, фотобумагу и т.п. поверхности. Рентгеноскопия (просвечивание) — метод исследования, при котором изображение объекта проецируется на специальный экран, светящийся в видимом свете при падении на него рентгеновских лучей. Изображение в этом случае получается динамическим, а не статическим, но доза облучения исследуемого объекта при этом выше.

В зависимости от того, для чего используется данный аппарат, меняется и его периферийная часть. Установка снабжается устройствами для томографии, кимографии и иных методов диагностики.

Существуют и терапевтические рентгеновские установки. Они используются для лучевой терапии, однако сфера их применения сужается. Если на момент своего открытия лучи Рентгена были самым высокоэнергетическим излучением, известным человечеству, то сейчас это далеко не так. Широкое распространение других методик лучевой терапии — с помощью радионуклидов, ускорителей заряженных частиц и т.п. привело к сокращению сферы их применения. Тем не менее определенную роль рентгеновские лучи играют и сейчас. Обычно они применяются для воздействия на очаги заболевания неглубокого расположения. В связи с необходимостью минимизировать лучевое воздействие на здоровые ткани, терапевтические рентгеновские установки часто делаются динамическими: излучатель перемещается так, чтобы воздействие на кожу и здоровые ткани распределялось по большой площади, а на патологический очаг лучи влияли постоянно.

Дополнительные источники

Медицинская энциклопедия, ст. Рентгеновские аппараты.

Википедия, ст. Рентгеновский аппарат, Рентгеновская трубка, Рентгенография, Рентгеноскопия.

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Лабораторная работа №1

Руководитель: профессор кафедры ММС

Кульков Сергей Николаевич

Студенты группы 4Б21:

Кондратенко А.И.

Проскурников Г.В.

Дронов А.А.

Томск, 2015

Цель: познакомиться, изучить, а так же получить навыки в рентгенографическом анализе порошков.

Устройство рентгеновского апарата

Одним из наиболее эффективных методов изучения строения кристаллических веществ является рентгенография.

Рентгенография делится на 2 типа:

1. рентгеноструктурный анализ (РСтА);

2. рентгенофазовый анализ (РФА).

Первый метод является наиболее общим и информативным и позволяет однозначно определить все детали кристаллической структуры (координаты атомов и т.д.). Объектом исследования в РСтА является монокристалл. Второй метод позволяет идентифицировать вещество и определить некоторые параметры кристаллической структуры. Объектами исследования РФА являются поликристаллические образцы.

Рентгеновский аппарат предназначается для превращения электроэнергии в рентгеновское излучение. Устройство рентгеновского аппарата зависит от его функции, но в целом он состоит из источника излучения, блока питания, системы управления и периферии.

Как работает рентгеновский аппарат

Питание аппарата осуществляется обычно от электросети переменного тока в 126 или 220 В. Однако современные рентгеновские установки работают от постоянного тока существенно более высокого напряжения. В связи с этим в состав блока питания входят трансформатор (или система трансформаторов) и выпрямитель тока (иногда выпрямитель может отсутствовать – при низкой мощности аппарата). Генератор излучения – это рентгеновская трубка, одна или несколько.

Система управления – это распределительное устройство, то есть пульт управления, регулирующий работу всей установки. Кроме того, аппарат включает в себя штатив (систему штативов), на который крепится генератор излучения. Принцип работы установки следующий. Переменный ток от электросети подводится к первичной обмотке трансформатора. С его вторичной обмотки снимается более высокое напряжение и подается на излучатель непосредственно (полуволновые установки) или через выпрямитель – кенотрон. Накалом катодной нити рентгеновской трубки регулируется ее работа. В излучение при этом переходит не более 1% подаваемой на трубку энергии, остальное превращается в тепло, прежде всего греется анод. Для того чтобы избежать его повреждения от перегрева, либо используются тугоплавкие материалы (вольфрам, молибден), либо конструируется специальная система охлаждения (водное охлаждение, вращающийся анод). Современные рентгеновские установки снабжаются специальными устройствами для стабилизации тока и защиты излучателя от перегрузки. Кроме того, устанавливается система защиты окружающих от избыточного излучения (а также от тока высокого напряжения).

Рентгеновская трубка устройство

Рентгеновская трубка - электровакуумный прибор с источником излучения электронов (катод) и мишенью, в которой они тормозятся (анод). Высоковольтное напряжение для разогревакатода подается через минусовой высоковольтный кабель с накального трансформатора, который находится вгенераторном устройстве. Накаленная спираль катода, при прикладывание к рентгеновской трубке высокого напряжения,начинает выбрасывать ускоряющийся потокэлектронов, а затем они резко тормозятся на вольфрамовой пластинке анода, что и приводит к появлениюрентгеновских лучей.

Принцип работы рентгеновской трубки

Рисунок 1 - Схема рентгеновской трубки для структурного анализа: 1 - металлический анодный стакан (обычно заземляется); 2 – окна из бериллия для выхода рентгеновского излучения; 3 – термоэмиссионный катод; 4 – стеклянная колба, изолирующая анодную часть трубки от катодной; 5 – выводы катода, к которым подводится напряжение накала, а также высокое (относительно анода) напряжение; 6 – электростатическая система фокусировки электронов; 7 – ввод (антикатод); 8 – патрубки для ввода и вывода проточной воды, охлаждающей вводный стакан.

Площадь анода, на которую попадают электроны, называют фокусом. В современных рентгеновских трубках обычно имеется два фокуса: большой и малый. В аноде свыше 95% энергии электронов превращается в тепловую энергию, нагревающую анод до 2000° и более. По этой причине с увеличением длительности экспозиции допустимая мощность снижается.

Рентгенодиагностическую трубку размещают в просвинцованном кожухе, который заполнентрансформаторным маслом. В кожухе имеются отверстиядля подсоеденения высоковольтных кабелей и выходное окно, через которое выводится пучок излучения. Для минимизации дозы рентгеновского излучения в современных рентгеновских аппаратах, например ФМЦ на выходном окне крепится устройство колимации. Для того, чтоб исключить появление на аноде рентгеновской трубки повреждений, последний должен вращаться, для этого внизу кожуха рентгеновской трубки размещается устройство вращения анода.

Рентгеновский аппарат – далеко не новое изобретение. Не одно десятилетие его используют для изучения внутренних органов и диагностики сложных заболеваний. Благодаря рентгену, было спасено множество человеческих жизней. Устройство изобрел ученый Вильгельм Рентген в 1895 году.

Виды современных рентген аппаратов

В зависимости от целей исследования рентгенологическое устройство может носить диагностическую или терапевтическую цель. Оно разделено на такие виды:

• компьютерный томограф;
• флюорограф;
• палатное устройство для стационара;
• операционный аппарат;
• маммограф;
• дентальный аппарат, применяющийся в стоматологии;
• ангиограф и другие.

Стационарные аппараты установлены повсеместно в поликлиниках крупных городов. Для их хранения и применения выделяется отдельный кабинет, в котором не проводят дополнительные процедуры и исследования, кроме рентгена. Такими помещениями не могут быть кабинеты с повышенной влажностью. Дверь всегда открывается наружу и обшита листом тонкого металла. Не допускается всяческое фактурное украшение стен или полов. Исключительно окрашенные краской поверхности или облицованные керамической плиткой.

Существуют также переносные аппараты, которые могут быть применены в нестандартных полевых условиях. Для их установки и транспортировки выделяется транспортное средство, имеют автономное питание.

Принцип работы рентгена заключается в его способности превращать электроэнергию в рентген лучи. Не все аппараты выглядят и работают одинаково. Каждый имеет свою функцию, в зависимости от целей исследования. И, тем не менее, все рентгенологические аппараты в поликлиниках состоят из блока питания, системы управления, источника излучения и периферии.

Изучение внутреннего строения организма может проходить через экран монитора, который фиксирует изображение. Этот метод исследования называется рентгеноскопией. Также данные могут быть отображены на таких чувствительных материалах, как бумага или пленка. Это видно на фото.

Как устроен рентген аппарат

Новое поколение рентген аппаратов нуждается в более высоком напряжении, поэтому дополнительно его подключают к трансформатору и выпрямителю тока. Устройство подключено к электросети кабинета и потребляет электроэнергию в 220 Вт или 126 Вт.

Генератор излучения представляет собой одну трубку или несколько.

При помощи пульта управления происходит регуляция и запуск работы всей установки.

Помимо основных частей аппарат имеет дополнительно штативы для крепления трубки генератора излучения и различных приспособлений для фиксирования конечностей и размещения пациентов в кабинете.

Принцип работы

Может ли рентген аппарат ошибаться и действительно ли он так информативен, как говорят врачи?

Рентгеновские лучи представляют непрерывный поток фотонов, а также квантов, движущихся непрерывно. Примечательно, их энергия отображается в джоулях, не несущих никакого заряда.

В фотоэмульсиях расположены разлагающиеся под лучами рентгена галоидные соединения серебра. Это основной принцип работы аппарата.

Лучи рентгена появляются за счет торможения электронов при взаимодействии с другими атомами. В анодные трубки подается непрерывное напряжение и именно от этого зависит непрерывная подача тормозного излучения.

При нагревании рентгеновской трубки в середине наблюдается скопление свободных электронов. Во время работы рентгена происходит подача электротока. За счет этого происходит ускорение частиц, сконцентрированных вокруг анода. Чтобы поток не перегревался и не фокусировался в одном месте, количество оборотов не должно превышать более 10 тысяч оборотов в минуту.

Рентгенологический аппарат не единственное устройство, позволяющее просветить внутренние органы, как видео. Однако он считается наименее вредным для организма.

Современный рентген – это сложное устройство, состоящее из элементов телеавтоматики, электроники, а также сложной компьютерной техники. Если не вдаваться в сложную теорию физики, можно понять, что лучи рентгена проходят сквозь наше тело и поглощаются тканями по-разному. Костный кальций на пленке отображается ярким белым цветом. Поэтому кости человека видны наиболее четко. Мышцы имеют серый цвет. Воздух меньше всего виден на рентгене, поэтому он на пленке самый темный.

Важно знать, что доза современных аппаратов ничтожно мала. Ее можно сравнить с единоразовым облучением при полете на авиалайнере. Это говорит о том, что нанесение вреда во время рентгена не сопоставимо с тем, что при этом врачам предоставляется возможность обнаружить более серьезную болезнь.

Рентгеновские аппараты

совокупность оборудования для получения и использования рентгеновского излучения. В зависимости назначения Р. а. делят на медицинские и технические.

Рентгеновские аппараты состоят из одного или нескольких рентгеновских излучателей (рентгеновских трубок); питающего устройства, обеспечивающего электрической энергией рентгеновский излучатель; устройства для преобразования рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект, в видимое изображение, доступное для наблюдения, анализа или фиксации ( , рентгеновская с рентгенографической пленкой, телевизионное видеоконтрольное устройство, видеомагнитофон, фотокамеры, кинокамеры и др.); штативных устройств, служащих для взаимной ориентации и перемещения излучателя, объекта исследования и приемника излучения: систем защиты и управления Р. а. Для формирования потока излучения применяют диафрагмы, тубусы, фильтры, отсеивающие растры, формирующие в пространстве коллиматоры; автоматические рентгеноэкспонометры и стабилизаторы яркости.

Медицинские Р. а. делятся на рентгенодиагностические и рентгенотерапевтические.

Рентгенодиагностические аппараты в зависимости от конструкции и условий эксплуатации разделяют на стационарные, передвижные и переносные. Стационарные Р. а. предназначены для эксплуатации в специально оборудованных помещениях. К ним относятся, например, рентгенодиагностический комплекс «Рентген-50-2» на 3 рабочих места (рис. 1 ), РУМ-20М на 2 рабочих места, рентгенодиагностический телеуправляемый комплекс «Рентген-100Т» (рис. 2 ) для проведения полного объема рентгенодиагностических исследований. Передвижные Р. а. бывают трех типов: перевозимые на специальных автомобилях, например флюорографы; разборные полевые, например РУМ-24 (рис. 3 ), предназначенные для исследования больных и раненых в военно-полевых, экспедиционных и экстремальных условиях; палатные, например 12П6 (рис. 5 ), используемые для рентгенодиагностики в условиях стационара, вне рентгеновского отделения. Переносные , например 9Л5 (рис. 4 ), импульсный аппарат «Дина-2» (рис. 6 ), используют для рентгенодиагностики на дому, в полевых условиях.

Рентгенодиагностические аппараты могут быть общего назначения и специализированные. Последние по методам и условиям исследования подразделяют на флюорографические, например флюорографы 12Ф7, 12Ф7-Ц с 70 и 100 мм фотокамерами, главным образом для массовых профилактических исследований (см. Флюорография), томографические (см. Томография), стимуляторы для планирования лучевой терапии, для работы в операционных, например аппарат хирургический передвижной 10×4, и др. По области применения различают Р. а. для ангиографии (Ангиография), для нейрорентгенодиагностики, урологических исследований, маммографии (Маммография), дентальные, в т.ч. панорамные - ортопантомографы (см. Пантомография) и др.

На принципиальной блок-схеме рентгенодиагностического аппарата (рис. 7 ) указаны основные его элементы. Питающее напряжение подается в регулятор напряжения, включение которого на заданную длительность экспозиции осуществляют с помощью реле времени. Повышение и выпрямление напряжения для питания рентгеновской трубки осуществляется в генераторном устройстве (размещено в стальном баке, заполненном трансформаторным маслом), содержащем одно- или трехфазный повышающий трансформатор и выпрямители. Высокое напряжение от генераторного устройства подается на рентгеновскую трубку с помощью высоковольтных кабелей, имеющих наружную заземляемую оболочку. Рентгенодиагностическая трубка (рис. 8 ) - электровакуумный прибор с источником излучения электронов (катод) и мишенью, в которой они тормозятся (анод). Энергия для нагрева катода подается через трансформатор накала, размещаемый к баке генераторного устройства. Накаленная спираль катода испускает электроны, которые ускоряются приложенным к трубке высоким напряжением, а затем тормозятся вольфрамовой пластинкой анода с образованием рентгеновского излучения. Площадь анода, на которую попадают электроны, называют фокусом. Различают одно- или двухфокусные аноды. В аноде свыше 95% энергии электронов превращается в тепловую энергию, нагревающую анод до 2000° и более. По этой причине с увеличением длительности экспозиции допустимая мощность снижается. Рентгенодиагностическая трубка размещается в кожухе, заполненном трансформаторным маслом, со свинцовой оболочкой для защиты от неиспользуемого излучения. В кожухе имеются также гнезда для присоединения высоковольтных кабелей и выходное окно, через которое выводится рабочий излучения. В разборных, палатных, дентальных Р. а. находится в защитном кожухе вместе с генераторным устройством, что часто называют моноблоком.

К выходному окну излучателя крепятся устройства, формирующие пучок излучения с требуемыми параметрами. Имеется также оптический имитатор для освещения белым светом поверхности, площадь которой соответствует площади рабочего пучка излучения, и сменных фильтров для изменения энергетического спектра излучения.

В зависимости от назначения современные Р. а. снабжаются разнообразными штативно-механическими устройствами - напольно-потолочными (или потолочными) штативами, столами и стойками для снимков (рис. 9 ) поворотными столами-штативами для просвечивания и снимков, обеспечивающими проведение соответствующих рентгенологических исследований (Рентгенологическое исследование).

Существуют специальные штативы для томографии, рентгенокимографии, нейрорентгенодиагностики, катетеризации, ангиографии (рис. 10 ) и других исследований, различающиеся диапазоном взаимных перемещений излучателя, пациента и приемника излучения и особыми устройствами.

Экраноснимочное приспособление современного стационарного Р. а. включает экран для просвечивания, перемещаемый кассетодержатель с кассетой, защитные устройства, отсеивающий растр и устройство программного управления, обеспечивающее возможность получения на одной рентгенографической пленке в процессе просвечивания последовательно нескольких снимков меньшего формата (так называемых прицельных снимков). Отсеивающий растр (отсеивающая решетка) представляет собой набор тонких чередующихся полос из рентгенопрозрачного и рентгенопоглощающего материала, ориентированных на фокус рентгеновской трубки. Растр устанавливается между пациентом и приемником излучения и служит для уменьшения влияния на качество изображения вторичного (рассеянного) излучения. В большинстве современных диагностических Р. а между растром и кассетой с рентгенографической пленкой располагается камера рентгеноэкспонометра - прибора, который автоматически отключает напряжение на рентгеновской трубке при накоплении пленкой экспозиционной дозы излучения, обеспечивающей заданное значение плотности ее почернения после фотографической обработки. В отечественной рентгеновской аппаратуре применяются рентгеноэкспонометры ионизационного типа РЭР-3, РЭР-3БМ-50-20, которые автоматически, под действием ионизации воздуха, подают в реле времени на отключение аппарата.

Рентгеновская кассета обычно заряжается рентгенографической пленкой между двумя усиливающими экранами. Свечение усиливающих экранов под действием рентгеновского излучения в 60-100 раз повышает рентгенографической пленки (при этом снижается радиационной нагрузки на пациента), фотографический эмульсионный слой которой состоит из микроскопических кристаллов бромистого серебра в желатине. Получают распространение малосеребряные и бессеребряные способы регистрации рентгеновского изображения с использованием специальных полупроводниковых преобразователей.

Для медицинских усиливающих экранов используют вольфраматные, цезиевые, лантановые, иттриевые - вещества, светящиеся под действием рентгеновского излучения. Так, лантановые усиливающие экраны применяют для рентгенографии желудочно-кишечного тракта, поясничного отдела позвоночника, мочевыделительной системы, иттриевые - для исследования сердца и крупных сосудов. При некоторых исследованиях, не требующих особой резкости изображения (например, при рентгенографии костей), производят съемку без экранов.

Для визуализации рентгеновского изображения при просвечивании используют флюоресцентный экран, аналогичный усиливающему экрану, который защищен свинцовым стеклом. В современных Р. а. (например, «РУМ-20 М», «Рентген-100 Т») вместо экранов применяют электронно-оптические усилители рентгеновского изображения с телевизионным видеоконтрастным устройством, основной частью которых является электронно-оптический преобразователь, позволяющий многократно увеличивать изображения, а дозу излучения снижать в 4-5 раз. При этом существенно улучшается выявление мелких деталей рентгеновского изображения, отпадает необходимость в затемнении помещения процедурной и затрат времени на адаптацию зрения врача. Фокусирующая обеспечивает передачу изображения на выходной экран с минимальными искажениями, а затем через оптическую систему на телевизионную передающую трубку и экран видеоконтрольного устройства. Одновременно изображение может регистрироваться фото- или кинокамерой, записываться на видеомагнитофонную ленту.

Все шире в Р. а. применяют средства цифровой регистрации рентгеновских изображений. В этих случаях видеосигнал телевизионной передающей трубки поступает в аналого-цифровой преобразователь, а с него в электронную , что позволяет в ряде случаев заменить непрерывное просвечивание импульсным и существенно снизить дозу облучения, как это делается, например в рентгеновских аппаратах для операционных.

Применение в Р. а. средств вычислительной техники позволяет производить преобразования изображения: малых контрастов, подчеркивание контуров, фильтрацию. С помощью вычислительной техники осуществляется так называемая субтракционная цифровая , когда производят цифровое вычитание двух изображений, полученных в разные фазы введения контрастного вещества в кровеносную систему. При этом одинаковые элементы изображения исчезают, а контрастного вещества по сосудам становится отчетливо видимым.

Рентгенотерапевтические аппараты предназначены для лечения ряда заболеваний тормозным рентгеновским излучением. По назначению их подразделяют на аппараты для поверхностной терапии (максимальное напряжение на трубке 10-60 кВ ), аппараты для внутриполостной терапии (максимальное напряжение 60-100 кВ ) и аппараты для средней и глубокой терапии (максимальное напряжение 100-300 кВ ), например РУТ-250-15-2 (РУМ-17). По способу излучателя в процессе облучения различают аппараты для статического и подвижного (ротационного, конвергентного и маятникового) облучения. Существуют также для контактной, близкодистанционной (близкофокусной) и дальнедистанционной лучевой терапии (Лучевая терапия).

Принцип работы рентгенотерапевтического аппарата практически аналогичен принципу работы рентгенодиагностического аппарата, с той лишь разницей, что в его блок-схеме отсутствуют приемники рентгеновского излучения, поскольку объектом воздействия при рентгенотерапии является . Для автоматического ограничения дозы облучения в пределах заданного уровня используют реле дозы. В рентгенотерапевтических аппаратах применяют рентгеновские трубки с неподвижным анодом и системы их охлаждения проточным трансформаторным маслом.

Библиогр.: Рентгенотехника, под ред. В.В. Клюева, кн. 1-2, М., 1980; Технические средства рентгенодиагностики, под ред. И.А Переслегина, М., 1981.

РТ - рентгеновская трубка; Ф - ; Д - ; О - объект исследования (пациент); Р - отсеивающий растр; РЭ - камера экспонометра рентгеновского излучения; П - кассета с рентгенографической пленкой и усиливающими экранами; УРИ - усилитель рентгеновского изображения; ТТ - телевизионная передающая трубка; ФК - фотокамера; ВКУ - видеоконтрольное устройство; ФЭУ - фотоэлектронный умножитель; СЯ - стабилизатор яркости; БЭ - обработки сигнала экспонометра; БН - блок управления накалом рентгеновской трубки с вычислительным устройством; ТН - трансформатор накала; S - почернения фотоматериала; В - яркость свечения флюоресцентного экрана; пунктиром обозначен рабочий пучок рентгеновского излучения">

Рис. 7. Принципиальная блок-схема рентгенодиагностического аппарата: Vc - питающее напряжение; Va - напряжение для исследования; РН - регулятор напряжения; РВ - реле времени; ГУ - генераторное устройство, включающее выпрямители; РТ - рентгеновская трубка; Ф - фильтр; Д - диафрагма; О - объект исследования (пациент); Р - отсеивающий растр; РЭ - камера экспонометра рентгеновского излучения; П - кассета с рентгенографической пленкой и усиливающими экранами; УРИ - усилитель рентгеновского изображения; ТТ - телевизионная передающая трубка; ФК - фотокамера; ВКУ - видеоконтрольное устройство; ФЭУ - фотоэлектронный умножитель; СЯ - стабилизатор яркости; БЭ - блок обработки сигнала экспонометра; БН - блок управления накалом рентгеновской трубки с вычислительным устройством; ТН - трансформатор накала; S - оптическая плотность почернения фотоматериала; В - яркость свечения флюоресцентного экрана; пунктиром обозначен рабочий пучок рентгеновского излучения.

Рис. 3а). Разборный полевой рентгеновский аппарат «РУМ-24». Развернут для обследования больного в вертикальном положении: 1 - моноблок с рентгеновской трубкой; 2 - опорная стенка поворотного стола-штатива; 3 - экраноснимочное устройство; 4 - колонна с кареткой; 5 - переносный пульт управления; 6 - основание стола-штатива; 7 - носилки; 8 - трехлопастный подэкранный фартук.

Независимо от мощности и характера эксплуатации каждый рентгеновский аппарат состоит из рентгеновской трубки, автотрансформатора, высоковольтного (повышающего) и накального (понижающего) трансформаторов, контактора (электромагнитного рубильника) и реле времени. Стационарные и передвижные установки имеют также электронные выпрямители - кенотроны.

Рентгеновская трубка в аппарате служит генератором рентгеновых лучей. В зависимости от назначения и мощности аппарата может иметь различные размеры и форму. Трубка представляет собой стеклянный баллон, в который впаяно два электрода: катод и анод (рис. 4). В баллоне создан технически достижимый вакуум, степень которого составляет 10 мм ртутного столба.

Катод трубки состоит из вольфрамовой нити, выполненной в виде спирали, которая помещена в корытце или чашечку. Оба конца спирали выведены наружу для подключения к источнику тока. Спираль нагревается электрическим током малого напряжения до температуры порядка 2500°С, при этом нить испускает электроны, т.е. наблюдается явление электронной эмиссии. Выпускаются также двухфокусные трубки с двумя параллельными спиралями - малой и большой. Малая спираль предназначена для исследований, требующих малой мощности аппарата, а большая - для снимков или просвечивания крупных участков тела. Анод трубки представляет собой массивный металлический стержень, впаянный с противоположной от катода стороны баллона. На нем имеется прямоугольная тугоплавкая вольфрамовая пластина - зеркало анода. При работе трубки зеркало сильно нагревается, поэтому имеются специальные приспособления для охлаждения анода. С этой же целью разработаны трубки с вращающимся анодом, благодаря чему место, на которое падают электроны, постоянно меняется и успевает охладиться. Каждая рентгеновская трубка имеет маркировку, которая указывает секундную мощность в киловаттах (кВт), род зашиты, ее назначение, вид охлаждения, номер модели и максимальное рабочее напряжение в киловольтах (кВ). Например, в рентгеновском аппарате "Арман-1" (модель 8ЛЗ) используется трубка типа 1,6-БДМ9-90. Это значит, что трубка мощностью 1,6 кВт предназначена для работы в защитной (бакелитовой) оболочке, диагностическая, с масляным охлаждением, модель 9, рассчитана на напряжение не выше 90 кВ. В передвижных рентгеновских аппаратах 12П5 и 12ВЗ используется трубка типа 6-10-БДМ8-125, двухфокусная, с вращающимся анодом. При этом первая цифра обозначает мощность малого фокуса - б кВт, вторая - мощность большого фокуса - 10 кВт. Остальные буквы и цифры имеют те же значения, что и у однофокусных трубок. Мощность трубки рассчитывается исходя из того, что 1 мманодного зеркала за, секунду может рассеять 200 ватт энергии. Поэтому, если22 площадь зеркала равна 50 мм, то мощность трубки - 10 кВт (200 Вт х 50 мм). Автотрансформатор является основным источником электрического тока для всех частей аппарата. Он позволяет повышать или понижать подаваемое к нему напряжение в 2-3 раза. Благодаря этому рентгеновский аппарат можно подключать в сеть переменного тока с любым напряжением (127, 220, 380 В). Через определенное число витков обмотки автотрансформатора делают отведения, позволяющие получать напряжение от нескольких до 380 вольт. В современных стационарных и передвижных рентгеновских установках вместо автотрансформатора с отводами применяют вариатор, обеспечивающий плавную регулировку подводимого от сети напряжения и рабочего напряжения на трубке (последнее регулируется от 40 до 125 кВ).

Высоковольтный (повышающий) трансформатор служит для повышения напряжения электрического тока до 40-200 кВ, подаваемого на катод и анод. Коэффициент трансформации повышающих трансформаторов, применяемых в стационарных аппаратах, равен 1:500 и более. Например, если на первичную обмотку подать напряжение в 220 В, то во вторичной обмотке напряжение будет равняться 110 кВ, Для диагностических целей применяют напряжение от 40 до 100 кВ, а для терапевтических - до 200 и более кВ.

Накалъный (понижающий) трансформатор служит для преобразования переменного сетевого тока напряжением 110-220 В в ток 6-15 В для накала спирали рентгеновской трубки и кенотронов. Высоковольтный и накальный трансформаторы в стационарных и передвижных рентгеновских аппаратах помешаются в специальном металлическом баке, заполненном трансформаторным маслом, которое обеспечивает их охлаждение и изоляцию от тока высокого напряжения.

Простейший рентгеновский аппарат состоит из рентгеновской трубки, накального и высоковольтного трансформаторов. Такие установки работают на полуволне переменного электрического тока и являются самыми простыми и наименее мощными, поскольку излучают рентгеновские лучи только в момент, когда на катоде будет отрицательный, а на аноде положительный заряды. То есть при питании от сетевого переменного электрического тока аппарат, включенный на 1 секунду, фактически будет испускать лучи в течение половины секунды через каждый полупериод переменного тока. Такую схему имеют переносные, малогабаритные рентгеновские аппараты.

В стационарных, более мощных аппаратах используют оба направления питающего переменного тока. Это достигается применением высоковольтных выпрямителей - кенотронов. Кенотрон служит для выпрямления тока высокого напряжения, поступающего от высоковольтного трансформатора к электродам рентгеновской трубки. По устройству кенотрон представляет собой стеклянный баллон с двумя впаянными вольфрамовыми электродами, внутри которого создан вакуум. Кенотрон пропускает ток только в одном направлении - от катода к аноду. Собранные в определенной последовательности 4 кенотрона обеспечивают полное использование рентгеновской трубкой обоих полуволн переменного тока. В настоящее время в качестве высоковольтных выпрямителей используются селеновые диоды.

Контактор (электромагнитный рубильник) служит для автоматического включения и выключения тока, поступающего от автотрансформатора к первичной обмотке высоковольтного трансформатора.

Реле времени - прибор для включения питания высоковольтного трансформатора на заданное (от сотых долей до десятков секунд) время. Кроме основных составных частей, рентгеновские аппараты обычно имеют различные включающие и регулирующие приспособления, а также измерительные приборы, позволяющие судить о количестве и качестве используемого излучения. Как правило, измерительные приборы смонтированы вместе в пульте управления. В зависимости от назначения и мощности рентгеновские диагностические аппараты подразделяются на стационарные (рабочее напряжение, подаваемое на трубку 100150 кВ, сила тока - 60-1000 мА), передвижные (60-125 кВ и 10-300 мА) и переносные (50-85 кВи 5-15 мА).

Принцип работы рентгеновских аппаратов. Напряжение от электрической сети подается к пульту управления, в котором оно регулируется с помощью автотрансформатора и затем подается на первичную обмотку повышающего трансформатора, в котором напряжение возрастает в 500 и более раз. Автотрансформатор и повышающий трансформатор соединяются через контактор для включения и выключения высокого напряжения.

От вторичной обмотки повышающего трансформатора напряжение подается на рентгеновскую трубку. В аппаратах малой мощности напряжение на трубку подается непосредственно, а в стационарных аппаратах - через кенотроны или селеновые диоды, которые преобразуют переменный ток трансформатора в постоянный пульсирующий.

Степень накала спирали трубки регулируется посредством реостата (регулировка накала), стабилизатора (поддерживает неизменное напряжение) и компенсатора (делает ток рентгеновской трубки независимым от величины высокого напряжения). Спираль накала катода рентгеновской трубки питается от понижающего трансформатора.

По характеру защиты рентгеновские аппараты подразделяются на блокаппараты и кабельные. В первых высоковольтные узлы (повышающий трансформатор, выпрямитель, трубка) заключены в один металлический корпусный блок. Это в основном переносные, маломощные аппараты типа "Арман-1". В кабельных установках рентгеновская трубка расположена отдельно.

Диагностические рентгеновские аппараты. Аппарат рентгеновский диагностический переносной "Арман-1", модель 8ЛЗ. Предназначен для получения рентгеновских снимков любой области тела мелких животных, головы, шеи, конечностей и хвоста крупных животных. Аппарат экономичен, прост в эксплуатации, портативен. В нем рабочее напряжение на трубке не зависит от колебаний напряжения и сопротивления питающей сети. Пригоден для работы в полевых условиях, на фермах и т.д.

По схеме представляет собой безкенотронный аппарат. Состоит из моноблока, пульта управления и штатива. Моноблок представляет собой запаянный стальной блок с трансформаторным маслом, в котором расположены рентгеновская трубка и высоковольтный трансформатор. Крепится на штативе и может поворачиваться в разных направлениях. Пульт управления с выносным кабелем длиной 3 м помещен в пластмассовый кожух. Он имеет переключатель миллиамперсекунд, кнопку снимков и световой сигнализатор анодного тока трубки.

Напряжение питания - 220 В, частота - 50 Герц (Гц). Напряжение на рентгеновскую трубку - 75 кВ. Анодный ток - 18 миллиампер (мА). Габаритные размеры - 855x790x1925 мм, масса-36 кг, в разобранном виде помещается в четырех небольших специальных футлярах. Аппарат рентгеновский диагностический передвижной 12П5. На его базе специально для ветеринарной медицины разработан рентгеновский передвижной аппарат 12В-3 (рис. 6). Он предназначен для диагностических исследований в условиях ветеринарных лечебных учреждений, клиник, специальных учебных заведений. Его можно использовать также при выездах в хозяйства. Рентгенап- паратом производят снимки любой части тела мелких животных, головы, шеи, грудной клетки и конечностей крупных животных.

Аппарат состоит из рентгеновской трубки, генераторного устройства и пульта управления. Трубка двухфокусная, с вращающимся анодом. Помещена в защитный кожух с масляной изоляцией. Генераторное устройство состоит из повышающего и понижающего трансформаторов, высоковольтных полупроводниковых выпрямителей (селеновые диоды). Эти элементы расположены в баке, наполненном трансформаторным маслом. На панели управления расположен вольтметр для контроля напряжения сети и миллиамперметр для измерения анодного тока трубки. Имеются также переключатели выдержек времени, малого и большого фокусов, рукоятки управления работой различных узлов аппарата. Напряжение питания - 220/380 В, частота - 50 Гц. Напряжение на рентгеновскую трубку - от 40 до 125 кВ. Максимальная потребляемая мощность - до 15 кВт (кратковременно). Габаритные размеры - 2460x650x1950 мм, масса - 320 кг, при перевозке разбирается на отдельные узлы: тележку, штангу, трубку. Рентгеновский ветеринарный передвижной аппарат 12В-3 дополнительно снабжен экраном для просвечивания, что позволяет производить на нем не только снимки, но и рентгеноскопию любой части тела животных. Экраносъемочная фиксационная приставка имеет крепления для синхронного движения рентгеновской трубки и экрана.