Какво се случва, когато една рентгенова тръба е с ограничен пространствен заряд?
Ограничаването на пространствения заряд възниква в рентгенова тръба, когато броят на електроните, излъчени от катода, надвишава броя, който може да се ускори през тръбата и да достигне до анода, без да причинява значителен спад на напрежението. В такива случаи в тръбата може да се образува виртуален катод.
Когато възникне ограничение на пространствения заряд, могат да се наблюдават няколко ефекта:
1. Повишено производство на рентгенови лъчи:Първоначално, тъй като токът се увеличава в тръба с ограничен пространствен заряд, изходът на рентгеновите лъчи също се увеличава поради по-големия брой електрони, които се сблъскват с анода.
2. Спад на напрежението:Въпреки това, тъй като повече електрони се натрупват в тръбата, те се отблъскват взаимно, създавайки потенциална бариера, известна като пространствен заряд. Това съпротивление води до спад на напрежението в тръбата, намалявайки градиента на потенциала между катода и анода.
3. Ефект на насищане:В определен момент спадът на напрежението става толкова значителен, че по-нататъшното увеличаване на тока има малък или никакъв ефект върху изхода на рентгеновите лъчи. Този ефект на насищане е, когато тръбата достигне лимита на пространствения заряд.
4. Образуване на виртуален катод:С увеличаването на падането на потенциала в тръбата може да се развие виртуален катод. Този виртуален катод се държи като вторичен катод, възпрепятствайки потока от електрони към анода. Позицията на виртуалния катод ще зависи от характеристиките на тръбата и разпределението на енергията на електроните.
5. Генериране на топлина:Намалената ефективност на производството на рентгенови лъчи и увеличеният спад на потенциала в тръбата може да доведе до по-високо генериране на топлина в рентгеновата тръба. Това може да причини повреда на рентгеновата тръба и нейните компоненти, ако не бъдат приложени подходящи мерки за охлаждане.
6. Качество на изображението:Ефектите на пространствения заряд могат потенциално да повлияят на качеството на рентгеновите изображения. Например, прекомерният пространствен заряд може да създаде неравномерно разпределение на интензитета на рентгеновите лъчи, което оказва влияние върху диагностичната визуализация.
Важно е да се отбележи, че ограничаването на пространствения заряд обикновено е нежелателно при работа с рентгенова тръба и често се избягва чрез работа на тръбата в определения диапазон на тока и напрежението. Съвременните рентгенови тръби са проектирани да минимизират пространствения заряд и да оптимизират ефективността на производството на рентгенови лъчи. В случаите, когато са необходими увеличени токове, се използват специални конструкции като рентгенови тръби с въртящ се анод, за да се заобиколят ограниченията на пространствения заряд.
