Kaj se zgodi, ko je rentgenska cev omejena s prostorskim nabojem?

Omejitev prostorskega naboja se pojavi v rentgenski cevi, ko število elektronov, oddanih s katode, preseže število, ki jih je mogoče pospešiti po cevi in ​​doseči anodo, ne da bi povzročili znaten padec napetosti. V takih primerih lahko v cevi nastane navidezna katoda.

Ko pride do omejitve prostorskega naboja, lahko opazimo več učinkov:

1. Povečana proizvodnja rentgenskih žarkov:na začetku, ko se tok poveča v cevi z omejenim prostorskim nabojem, se poveča tudi izhod rentgenskih žarkov zaradi večjega števila elektronov, ki trčijo ob anodo.

2. Padec napetosti:ko se v cevi kopiči več elektronov, se odbijajo in ustvarjajo potencialno oviro, znano kot prostorski naboj. Ta upor povzroči padec napetosti na cevi, kar zmanjša potencialni gradient med katodo in anodo.

3. Učinek nasičenosti:Na določeni točki postane padec napetosti tako velik, da ima nadaljnje povečevanje toka le malo ali nič vpliva na izhod rentgenskih žarkov. Ta učinek nasičenosti se pojavi, ko cev doseže mejo prostorskega naboja.

4. Tvorba navidezne katode:Ko se padec potenciala poveča, se lahko znotraj cevi razvije navidezna katoda. Ta virtualna katoda se obnaša kot sekundarna katoda in zavira pretok elektronov proti anodi. Položaj virtualne katode bo odvisen od značilnosti cevi in ​​porazdelitve energije elektronov.

5. Nastajanje toplote:Zmanjšana učinkovitost proizvodnje rentgenskih žarkov in povečan padec potenciala čez cev lahko povzročita večje nastajanje toplote v rentgenski cevi. To lahko poškoduje rentgensko cev in njene komponente, če ne izvedete ustreznih ukrepov za hlajenje.

6. Kakovost slike:Učinki prostorskega naboja lahko potencialno vplivajo na kakovost rentgenskih slik. Prekomerni prostorski naboj lahko na primer povzroči neenakomerno porazdelitev intenzivnosti rentgenskih žarkov, kar vpliva na diagnostično vizualizacijo.

Pomembno je omeniti, da je omejitev prostorskega naboja na splošno nezaželena pri delovanju rentgenske cevi in ​​se ji pogosto izognemo tako, da cev deluje v določenem območju toka in napetosti. Sodobne rentgenske cevi so zasnovane tako, da zmanjšajo prostorski naboj in optimizirajo učinkovitost proizvodnje rentgenskih žarkov. V primerih, ko so potrebni povečani tokovi, se uporabljajo posebne zasnove, kot so rentgenske cevi z vrtljivo anodo, da se izognejo omejitvam prostorskega naboja.