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深圳市牧原智能電子有限公司

X光機原理

2018-08-03 14:35:03
      x光機是產生X光射線的設備,牧原智能X光機也是如此原理,其主要由X光球管和X光機電源以及控制電路等組成,而X光球管又由陰極燈絲 (Cathod)和陽極靶(Anode)以及真空玻璃管組成,X光機電源又可分為高壓電源和燈絲電源兩部分,其中燈絲電源用于為燈絲加熱,高壓電源的高壓輸出端分別夾在陰極燈絲和陽極靶兩端,提供一個高壓電場使燈絲上活躍的電子加速流向陽極靶,形成一個高速的電子流,轟擊陽極靶面后,99%轉化為熱量,1%由于軔致輻射產生X射線。
      可產生X光的方式有三種:軔致輻射(Bremsstrahlung)、電子俘獲、內轉換,x光機產生X光的機理屬于軔致輻射。
一、電子俘獲:
β衰變包括3種方式:β-衰變、β+衰變和電子俘獲(EC).其中電子俘獲(EC)這種衰變可以表示為即母核俘獲1個核外軌道電子使核內1個質子轉變為中子,并放出1個中微子,所以子核的電荷數變為Z-1,而質量數保持不變.在一般情況下,K層上的電子被原子核俘獲的居多,因為K層最靠近原子核,被俘獲的概率最大,但是L層上的電子被俘獲的概率也是存在的.原子核在俘獲了電子之后,子核原子的K層或L層上將出現一個電子空位,當某一外層電子來填補這個空位時,可能會出現下面兩種情況之一:要么以標識X射線的形式將多余的能量釋放,要么將多余的能量交給另一層上的其他電子,此電子獲得能量而脫離原子,成為俄歇電子.伴有X射線或俄歇電子的發射是K俘獲過程的標志.
內轉換:原子核可以通過某種方式(譬如β衰變)達到激發態,處于激發態的原子核可以通過發射γ射線躍遷到低激發態或基態,這種現象稱為γ衰變或稱γ躍遷.核能級躍遷所發出的光子與原子能級躍遷所發出的光子沒本質的差別,不同的是原子能級躍遷發射的光子能量只有eV~keV數量級,而核能級躍遷發射的光子能量卻有MeV數量級.在不考慮核的反沖時,光子能量Eg可以表示為下面的形式Eg=Es-Ex.有時原子核從激發態到較低能態的躍遷并不放出光子,而是把能量直接交給核外電子,使電子脫離原子,這種現象稱為內轉換(IC),脫離原子的電子稱為內轉換電子.處于激發態的原子核可以通過放射γ光子回到基態,也可以通過產生內轉換電子回到基態,究竟發生的是哪種過程,完全決定于核的能級特性.內轉換電子的動能與殼層電子的電離能之和應是原子核的兩能級間的能量差.也就是等于在兩原子核能級間躍遷所輻射出的γ光子的能量.對于內轉換的研究是獲得有關核能級知識的重要手段.當然通過內轉換方式還可以產生原子的特征X射線.,牧原智能;
X射線的性質
一、物理效應 [3]
1.穿透作用 穿透作用是指X射線通過物質時不被吸收的能力。X射線能穿透一般可見光所不能透過的物質??梢姽庖蚱洳ㄩL較長,光子其有的能量很小,當射到物體上時,一部分被反射,大部分為物質所吸收,不能透過物體;而X射線則不然,因其波長短,能量大,照在物質上時,僅一部分被物質所吸收,大部分經由原子間隙而透過,表現出很強的穿透能力。X射線穿透物質的能力與X射線光子的能量有關,X射線的波長越短,光子的能量越大,穿透力越強。X射線的穿透力也與物質密度有關,密度大的物質,對X射線的吸收多,透過少;密度小者,吸收少,透過多。利用差別吸收這種性質可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等軟組織區分開來。這正是X射線透視和攝影的物理基礎牧原智能。
2.電離作用 物質受X射線照射時,使核外電子脫離原子軌道,這種作用叫電離作用。在光電效應和散射過程中,出現光電子和反沖電子脫離其原子的過程叫一次電離,這些光電子或反沖電子在行進中又和其它原子碰撞,使被擊原子逸出電子叫二次電離。在固體和液體中。電離后的正、負離子將很快復合,不易收集。但在氣體中的忘離電荷卻很容易收集起來,利用電離電荷的多少可測定X射線的照射量:X射線測量儀器正是根據這個原理制成的。由于電離作用,使氣體能夠導電;某些物質可以發生化學反應;在有機體內可以誘發各種生物效應。電離作用是X射線損傷和治療的基礎。
3.熒光作用 由于X射線波長很短,因此是不可見的。但它照射到某些化合物如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等時,由于電離或激發使原子處于激發狀態,原子回到基態過程中,由于價電子的能級躍遷而輻射出可見光或紫外線,這就是熒光。X射線使物質發生熒光的作用叫熒光作用。熒光強弱與X射線量成正比。這種作用是X射線應用于透視的基礎。在X射線診斷工作中利用這種熒光作用可制成熒光屏,增感屏,影像增強器中的輸入屏等。熒光屏用作透視時觀察X射線通過人體組織的影像,增感屏用作攝影時增強膠片的感光量。牧原智能。
4.熱作用物質所吸收的X射線能,大部分被轉變成熱能,使物體溫度升高,這就是熱作用。
5.干涉、衍射、反射、折射作用這些作用與可見光一樣。在X射線顯微鏡、波長測定和物質結構分析中都得到應用。
二、化學效應
1.感光作用 同可見光一樣,X射線能使膠片感光。當X射線照射到膠片上的溴化銀時,能使銀粒子.沉淀而使膠片產生“感光作用”。膠片感光的強弱與X射線量成正比。當X射線通過人體時,因人體各組織的密度不同,對X射線量的吸收不同,致綻膠片上所獲得的感光度不同,從而獲得X射線的影像。這就是應用X射線作攝片檢查的基礎。
2.著色作用 某些物質如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等,經X射線長期照射后,其結晶體脫水而改變顏色,這就叫做著色作用。
三、生物效應’
當X射線照射到生物機體時,生物細胞受到抑制、破壞甚至壞死,致使機體發生不同程度的生理、病理和生化等方面的改變,稱為X射線的生物效應。不同的生物細胞,對X射線有不同的敏感度。楓X射線可以治療人體的某些疾病,如腫瘤等。另一方面,它對正常機體也有傷害,因此要做好對人體的防護。X射線的生物效應歸根結底是由X射線的電離作用造成的。 由于X射線具有如上種種效應!因而在工業、農業、科學研究等領域,獲得了廣泛 的應用,如工業探傷,晶體分析等。在醫學上,X射線技術已成為對疾病進行診斷和治療的專門學科,在醫療衛生事業中占有重要地位。
原理及構造
X-ray 是由德國侖琴教授在1895年所發現。這種由真空管發出能穿透物體的輻射線,在電磁光譜上能量較可見光強,波長較短,頻率較高,相類似之輻射線有宇宙射線,X-ray等 [5]  。
牧原智能X光機原理
產生X-Ray必須要有X光球管,而X光球管基本構造必須擁有:
陰極燈絲 (Cathod)
陽極靶 (Anode)
真空玻璃管 (Evacuated glass envelope)
當然還要有電源能量供應
X線是一種波長很短的電磁波。波長范圍為0.0006~50nm。X線安檢中常用的X線波長范圍為0.008~0.031nm(相當于40~150kV時)。在電磁輻射譜中,居γ射線與紫外線之間,比可見光的波長要短得多,肉眼不可見。
射線成像主要利用射線的穿透性,熒光效應和攝影效應
X射線與物體相互作用
1.光電效應
2.康普敦散射(非相干散射)
3.瑞利散射(相干散射)
4.電子偶效應
X線的發生程序是首先接通電源,經過降壓變壓器,供X線管燈絲加熱,產生自由電子并云集在陰極附近。當升壓變壓器向X線管兩極提供高壓電時,陰極與陽極間的電勢差陡增,處于活躍狀態的自由電子,受強有力的吸引,使成束的電子,以高速由陰極向陽極行進,撞擊陽極鎢靶原子結構。此時發生了能量轉換,其中約1%以下的能量形成了X線,其余99%以上則轉換為熱能。前者主要由X線管窗口發射,后者由散熱設施散發。

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