Рентгеновская трубка

Рентгеновская трубка
Ассистент каф. ПФ ФТИ ТПУ
А.С. Гоголев
ВВЕДЕНИЕ
• 1895 г. открытие рентгеновского излучения.
Вильгельм Конрад Рентген, немецкий физик.
1901 г. первая Нобелевская премия по
физике.
• Рентгеновская трубка - электровакуумный
прибор, служащий источником рентгеновского
излучения (Б.сов.энц.).
• 1896 г. – первая клиническая фотография
(рука жены).
Схема рентгеновской трубки
7 — металлич. анодный стакан (обычно заземляется); 2 — окна из бериллия для
выхода рентг. излучения; 3 — термоэмиссионный (подогревный) катод; 4 —
стеклянная колба; 5 — выводы катода, к к-рым подводится напряжение накала, а
также высокое (относительно анода) напряжение; 6 — электростатич. система
фокусировки эл-нов; 7 — анод; 8 — патрубки для охлаждающей системы
[Физическая энциклопедия].
классификация
Р. т. различают: по способу получения потока электронов
— с термоэмиссионным (подогревным) катодом,
автоэмиссионным (острийным) катодом, катодом,
подвергаемым бомбардировке положительными ионами и с
радиоактивным (β) источником электронов; по способу
вакуумирования — отпаянные, разборные; по времени
излучения — непрерывного действия, импульсные; по типу
охлаждения анода — с водяным, масляным, воздушным,
радиационным охлаждением; по размерам фокуса (области
излучения на аноде) — макрофокусные, острофокусные и
микрофокусные; по его форме — кольцевой, круглой,
линейчатой формы; по способу фокусировки электронов на
анод — с электростатической, магнитной, электромагнитной
фокусировкой.
Термоэмиссия - ?
Термоэмиссионный катод Р. т. обычно представляет собой спираль или прямую
нить из вольфрамовой проволоки, накаливаемую электрическим током. Рабочий
участок анода — металлическая зеркальная поверхность — расположен
перпендикулярно или под некоторым углом к потоку электронов.
Работа выхода - ?
С. А. Богуславский, И. Ленгмюр - ?
Закон Ричардсона — Дешмана:
j = CT2e − A / kT,
где А — работа выхода электронов из катода [эВ], Т — термодинамическая
температура [K], k = 8,617339*10-5 [эВ/К] – константа Больцмана, С = 1,20173*106
[A/(m2*K2)] — постоянная Ричардсона.
Эффект Шоттки - ?:
j = CT2e − (A-dA) / kT,
dA = (eEc/(4πε0))1/2 ,
где Ec – напряженность электрического поля, е – заряд, ε0 = 8,85419 10-12 [ф/м] –
диэлектрическая проницаемость вакуума.
108 [В/м] - ?
Ток
Материал катода – вольфрам, температура
плавления 3695 К, W = 4,32 eV; диаметр = 0,127 см,
длина = 2,032 см.
Расстояние м/д катодом и анодом 1 см.
Напряженность 108 [В/м].
Определить максимальный ток и число электронов
трубки для напряжений -30 и
-60 кВ («-» - ?).
Провести расчеты тока и потока электронов для Т
(1800;3600;100). Сделать оценки нагрева анода
(материал - Cu).
Спектр
• http://www.esrf.eu/computing/scientific/xop2.1/i
ntro.html - софт для моделирования спектров
рентгеновских трубок и др.
Поток излучения
• Рассчитать потоки излучения в
максимумах спектров на детекторе
расположенный на 500 см в воздухе. от
выходного окна трубки.Окно – Be 100
mkm.