Vad händer när ett röntgenrör är begränsat med utrymmesladdning?

Rymdladdningsbegränsning uppstår i ett röntgenrör när antalet elektroner som emitteras från katoden överstiger det antal som kan accelereras över röret och nå anoden utan att orsaka ett betydande spänningsfall. I sådana fall kan en virtuell katod bildas i röret.

När utrymmesladdningsbegränsning inträffar kan flera effekter observeras:

1. Ökad röntgenproduktion:Till en början, när strömmen ökar i ett rör med begränsad utrymmesladdning, ökar också röntgeneffekten på grund av det större antalet elektroner som kolliderar med anoden.

2. Spänningsfall:Men när fler elektroner ackumuleras i röret stöter de bort varandra, vilket skapar en potentiell barriär som kallas rymdladdningen. Detta motstånd leder till ett spänningsfall över röret, vilket minskar potentialgradienten mellan katoden och anoden.

3. Mättnadseffekt:Vid en viss punkt blir spänningsfallet så betydande att ytterligare ökning av strömmen har liten eller ingen effekt på röntgenutmatningen. Denna mättnadseffekt är när röret når sin utrymmesladdningsgräns.

4. Virtuell katodbildning:När potentialfallet ökar kan en virtuell katod utvecklas inuti röret. Denna virtuella katod beter sig som en sekundär katod och hämmar flödet av elektroner mot anoden. Placeringen av den virtuella katoden kommer att bero på rörets egenskaper och elektronenergifördelningen.

5. Värmegenerering:Den minskade effektiviteten av röntgenproduktionen och det ökade potentiella fallet över röret kan resultera i högre värmegenerering i röntgenröret. Detta kan orsaka skada på röntgenröret och dess komponenter om korrekta kylningsåtgärder inte genomförs.

6. Bildkvalitet:Rymdladdningseffekter kan potentiellt påverka kvaliteten på röntgenbilderna. Till exempel kan överdriven rymdladdning skapa ojämn fördelning av röntgenintensiteten, vilket påverkar diagnostisk visualisering.

Det är viktigt att notera att utrymmesladdningsbegränsning i allmänhet är oönskad vid drift med röntgenrör och ofta undviks genom att använda röret inom dess specificerade ström- och spänningsområde. Moderna röntgenrör är designade för att minimera utrymmesladdning och optimera röntgenproduktionseffektiviteten. I de fall där ökade strömmar krävs, används speciella konstruktioner såsom roterande anodröntgenrör för att kringgå begränsningar av rymdladdning.