Zeon PDF Driver Trial

Transkriptio

1 Röntgenkuvaus, digitaalinen kuvaus, tietokonetomografia Jukka Jauhiainen Yliopettaja OAMK / Tekniikan yksikkö

2 Sisältö Röntgenlaitteen osat Röntgenputki Röntgensäteilyn syntyminen Säteilyn ja aineen vuorovaikutukset

3 Röntgenlaite Ohjausyksikkö (Käyttökonsoli) Vakavointi (line compensation) Automuuntaja Ajastin kvp- ja ma-valitsimet

4 Röntgenlaite Korkeajänniteyksikkö Muuntaja Fokuskoon valitsin Tasasuuntaaja Röntgenputki Katodi Anodi Hehkupiiri

5

6 Käyttökonsoli ja vakavointi Käyttökonsolilta annetaan mm. kuvanlaatuun vaikuttavat parametrit Säteilyn määrä (quantity) -> ma, mas Säteilyn laatu (quality) -> kvp Jännitteen vakavointi Röntgenlaite käyttää 220 V:n verkkojännitettä Suoraan verkosta tuleva jännite ei ole tarpeeksi tasaista (vaihtelua jopa 5 %)

7 ma- valitsin Röntgenputken läpi katodilta anodille kulkevien elektronien lukumäärä aikayksikössä mitataan milliampeerisekunteina (mas) Mitä suurempi mas-asetus, sitä suurempi säteilyntuotto ma-tuoton määrää katodin hehkulangan virta (tyypillisesti 3 6 A)

8 Valotuksen ajastin (exposure timer) Laite, joka mittaa, kuinka kauan röntgenputki on ollut päällä Säteilyn tuotto on suoraan verrannollinen mas-arvoon. Korkeajänniteyksikön ensiöpuolella

9 Erityyppisiä ajastimia Mekaaniset Yksinkertainen kello+jousi Halpa mutta epätarkka Synkronoidut Synkronoitu moottori pyörittää akselia verkkotaajuudella Elektroniset toteutus esim. RC-piireillä

10 Säteilyn mittaamiseen perustuvat ajastimet Valomonistinputki Säteily osuu fluoresoivalle levylle Säteily irrottaa monistinputken materiaalista elektroneja, jotka irrottavat edelleen lisää elektroneja -> jopa vahvistus lopussa Syntynyt sähkövirta on verrannollinen tulevan säteilyn määrään.

11 kv-asetus Määrää röntgenputken jännitteen Vaihtelee kuvattavasta kohteesta riippuen Mammografia n. 20 kv Thorax n 200 kv Säteilun läpitunkevuus kasvaa, mitä suurempiin jännitteisiin mennään Kudoskontrasti riippuu etupäässä kv:n valinnasta

12 Automuuntaja Yksirunkoinen muuntaja Sekä ensiö että toisio saman rungon ympärillä Up/Us=Np/Ns Up,Up=ensiö- ja toisiopuolen jännitteet Np,Ns=vastaavat kierrosten lukumäärät Toisiopuolen jännite ohjataan ma-valitsimelle, jolla valitaan hehkuvirta (n ms) Korkeajänniteyksikköön

13 Korkeajänniteyksikkö Korkeajännitemuuntaja (HV-transformer) 2-runkoinen muuntaja, jolla kasvatetaan jännite röntgenputkelle riittäväksi ( kv) Fokuskoon valitsin (filament transformer) Tasasuuntaaja Puoliaalto-, kokoaalto- Yksivaihe-, kolmivaiheteho

14 Puoliaaltotasasuuntaus Peruskomponentti on diodi Päästää läpi virtaa vain toiseen suuntaan -> Negatiiviset puolijaksot leikkautuvat pois Antaa sykkivän jännitteen, jonka arvo vaihtelee 0:n ja maksimiarvon välillä sinimuotoisesti Ei ole riittävä

15 Kokoaaltotasasuuntaus 4 diodin avulla voidaan tehdä siltakytkentä, joka päästää koko ajan virtaa läpi. Negatiiviset puolijaksot muuttuvat positiivisiksi. Putki tuottaa säteilyä tehokkaasti vain lähellä jännitteen maksimia Liian paljon matalaenergistä säteilyä

16 Kolmivaiheteho Sähköverkosta saadaan onneksi kolmivaihevirtaa. Eri vaiheiden välillä 120 asteen vaihesiirto. Vaiheet summautuvat Tasasuunnattu summajännite on jo yleensä riittävän lähellä tasajännitettä

17 Rippelijännite Kuvaa tasasuuntauksen hyvyyttä Mitä pienempi, sitä parempi Yksivaiheiselle puoli- ja kokoaaltotasasuuntaukselle 100 % Kolmivaiheinen kokoaaltotasasuuntaus 13 % Elektroniikalla toteutetut signaaligeneraattorit < 1 % Käytännössä riittää n. 5 %

18 Tasasuuntauksen merkitys Matalalla jännitteellä röntgenputki tuottaa matalaenergistä säteilyä Tällainen säteily ei mene kudoksesta läpi, vaan aiheuttaa turhaa säderasitusta Huono säteilyhygienia Putken olisi siis toimittava mahdollisimman lähellä maksimijännitettä, jolloin säteilyntuotto on optimaalinen

19 Röntgenputki Katodi (filament) Anodi (target) Tyhjiöputki Ikkuna

20 Toiminta Katodia lämmitetään sähkövirralla, jolloin siitä irtoaa elektroneja Elektronit kiihdytetään kv-jännitteellä Elektronit osuvat anodimateriaaliin suurella nopeudella Suurin osa elektronien energiasta (>99%) muuttuu lämmöksi

21 Toiminta jatkuu Loppuosa (<1%) röntgensäteilyä, josta Jarrutussäteilyä (brehmstrahlung) 85 % Ominaissäteilyä (characteristic radiation) 15 % Katodi valmistetaan yleensä wolframista, joka kestää hyvin korkeita lämpötiloja Elektronisuihkua fokusoidaan sähkökentillä kuten valoa linsseillä

22 Toiminta jatkuu Anodi ei nykylaitteissa ole kiinteä, vaan pyörivä (pyöriväanodinen röntgenputki) Vain pieni osa anodimateriaalista on elektronipommituksen kohteena kerrallaan, loppuosa ennättää jäähtyä Röntgenputken fokus on se osa anodia, johon elektronisuihku osuu.