Рентгеновская диагностическая трубка импульсного типа

Изобретение относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской аппаратуре, и предназначено для использования в составе рентгенодиагностических аппаратов медицинского назначения, используемого для выявления деструкции костной ткани, например, у лиц, страдающих вибрационной болезнью. Рентгеновская трубка содержит вакуумированную стеклянную колбу цилиндрической формы с полусферическим выходным окном, внутри которой закреплены анод, выполненный в виде стержня, катод, подключенные к импульсному источнику высокого напряжения, и расположенный коаксиально аноду световод, оптический выход которого направлен на катод, а оптический вход соединен с лазером. Стержень анода выполнен из вольфрама и имеет остроконечный выступ, вокруг которого расположен катод, выполненный в виде держателя цилиндрической формы с закрепленными на нем игольчатыми выступами из вольфрама. Над оптическим выходом световода поверхность полусферы колбы покрыта светоотражающим слоем. Использование изобретения позволяет повысить равномерность плотности интенсивности рентгеновского излучения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к разделу медицинской техники, точнее к рентгеновской аппаратуре, и предназначено для использования в составе рентгенодиагностических аппаратов медицинского назначения.

Известна рентгеновская диагностическая трубка импульсного типа (Авторское свидетельство СССР №1014067 от 30.07.81 г.), содержащая вакуумированную колбу, внутри которой расположены накальный катод с фокусирующим устройством и вращающийся анод. Известная трубка предназначена для стереоскопии и не может быть использована для формирования сверхкоротких прямоугольных импульсов длительностью 1,5·10^-6-2·10^-9 c.

Наиболее близкой по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновская диагностическая трубка импульсного типа с автоэлектронной эмиссией (Патент US 6324257 В1 от 27.11.2001 г.), содержащая вакуумированную стеклянную колбу цилиндрической формы с полусферическим выходным окном, внутри которой закреплены анод, выполненный в виде стержня, катод, подключенные к импульсному источнику высокого напряжения, и расположенный коаксиально аноду световод, оптический выход которого направлен на катод, а оптический вход соединен с лазером.

Данная рентгеновская трубка была выбрана в качестве прототипа.

Основным недостатком рентгеновской трубки-прототипа является то, что ее конструкция, в частности техническое выполнение анода и катода, не обеспечивает стабильности рентгеновского излучения по интенсивности и спектральному составу, что затрудняет выбор оптимальных режимов съемки и приводит к потере диагностической информации.

Целью настоящего изобретения является повышение стабильности рентгеновского излучения по интенсивности и спектральному составу.

Для достижения этой цели проводится изменение конструкции анода и катода рентгеновской трубки, а также фотонная стимуляция катода коротковолновым лазерным излучением и фокусировка лазерного пучка в зоне катода.

При освещении поверхности металла часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть поглощается поверхностным слоем. Согласно формуле Эйнштейна (1 ), поглотив фотон, электрон получает от него энергию hω и, совершая работу выхода А_B, покидает металл.

В формуле (1) - это максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при фотоэффекте.

Согласно формуле (1) наиболее интенсивный выход электронов из металла достигается при более высокой частоте ω источника излучения, например синей области спектра.

Повышение выхода электронов увеличивает плотность катодного тока, что приводит к повышению равномерности плотности интенсивности рентгеновского пучка.

Данный физический эффект достигается тем, что в импульсной рентгеновской трубке, содержащей вакуумированную стеклянную колбу цилиндрической формы с полусферическим выходным окном, внутри которой закреплены анод, выполненный в виде стержня, катод, подключенные к импульсному источнику высокого напряжения, и расположенный коаксиально аноду световод, оптический выход которого направлен на катод, а оптический вход соединен с лазером, стержень анода выполнен из вольфрама и имеет остроконечный выступ, вокруг которого расположен катод, выполненный в виде держателя цилиндрической формы с закрепленными на нем игольчатыми выступами из вольфрама, при этом над оптическим выходом световода поверхность полусферы колбы покрыта светоотражающим слоем, причем лазер излучает в синей области спектра.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием их. На фиг.1 показана конструкция предложенной рентгеновской диагностической трубки импульсного типа, на фиг.2 - вид по А фиг.1, на фиг.3 - функциональная схема работы импульсной рентгеновской трубки.

Рентгеновская диагностическая трубка импульсного типа имеет вакуумированную стеклянную колбу 1 с давлением остаточных газов 10^-6-10^-7 мм рт.ст. Внутри колбы 1 закреплены анод 2 и катод 3. Анод 2 выполнен из вольфрама в виде стержня с заостренным торцом 4. Над остроконечным выступом 4 анода 2 стеклянная трубка 1 имеет форму полусферы 5. Основание анода 2 соединено токопроводом 6, проходящим через стекло колбы 1, с контактным кольцом 7, предназначенным для подключения анода 2 к высоковольтному генератору импульсного типа. Токопровод 6 и контактное кольцо 7 изготовлены из металла, например меди. Катод 3 расположен вокруг остроконечного выступа 4 анода 2. Катод имеет металлический (например, медный) держатель 8 цилиндрической формы с четырьмя площадками 9, на которых закреплены игольчатые выступы 10, изготовленные из вольфрама. Держатель 8 закреплен посредством четырех металлических стержней 11 (например, медных), которые соединяют держатель 8 с контактным кольцом 12, изготовленным, например, из меди. Контактное кольцо 12 предназначено для подключения катода 3 к импульсному высоковольтному генератору. Внутрь колбы 1 введен световод 13, изготовленный из кварцевого стекла. Световод 13 и анод 2 расположены коаксиально. Оптический выход 14 световода 13 направлен на остроконечные выступы 10 катода 3. Оптический вход 15 световода 13 выходит из колбы 1 и соединен с лазером 16, генерирующим коротковолновое излучение, например в голубой части видимого спектра. Над оптическим выходом 14 световода 13 поверхность полусферы 5 колбы 1 покрыта светоотражающим слоем 17. Это сделано для усиления фотонной бомбардировки игольчатых выступов 10 катода 3 с целью увеличения интенсивности фотоэлектронной эмиссии электронов.

Импульсная рентгеновская трубка входит в комплект рентгеновского аппарата; она используется с целью получения изображений высокого разрешения, например при исследовании деструкции костной ткани, вызванной вибрационной болезнью.

Стеклянная колба 1 импульсной рентгеновской трубки находится в рентгенозащитном кожухе 18 рентгенодиагностического аппарата, закрепленного на штативе 19, как показано на фиг.3. Полусфера 5 колбы 1 находится перед выходным окном 20 кожуха 18. Выходное окно 20 изготовлено из рентгенопрозрачного материала, например оргстекла. Трубка соединена через контактные кольца 7 и 12 с импульсным источником высокого напряжения 21, включаемым с пульта управления 22. Синхронно с высоковольтным генератором включается лазер 16, облучающий через световод 13 катодные иглы 10. Объект съемки 23, например кисть руки пациента, находится на деке 24 предметного стола 25. Объект съемки 23 облучается рентгеновским пучком 26, вершина которого совмещена с остроконечным выступом 4 анодного стержня 2. Регистрация изображения производится на рентгеновскую кассету 27.

1. Рентгеновская диагностическая трубка импульсного типа, содержащая вакуумированную стеклянную колбу цилиндрической формы с полусферическим выходным окном, внутри которой закреплены анод, выполненный в виде стержня, катод, подключенные к импульсному источнику высокого напряжения, и расположенный коаксиально аноду световод, оптический выход которого направлен на катод, а оптический вход соединен с лазером, отличающаяся тем, что стержень анода выполнен из вольфрама и имеет остроконечный выступ, вокруг которого расположен катод, выполненный в виде держателя цилиндрической формы с закрепленными на нем игольчатыми выступами из вольфрама, при этом над оптическим выходом световода поверхность полусферы колбы покрыта светоотражающим слоем.

2. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что лазер излучает в синей области спектра.