Какво е X-ray

Какво e X-ray / популярно като рентгеновo лъчение /

Радиация и източници на радиация

Радиацията е явление, обясняващо се с пренос на енергия от едно място на друго, преминаваща през пространство и материя. Различаваме два типа радиация:

• радиация, произведена от елементарни частици, носещи в себе си енергия под формата на кинетична енергия / електрони, протони, неутрони, алфа частици и др. /;
• електромагнитна радиация, пренасяща енергия без частици / радиовълни, видима светлина и рентгеново лъчение /;

Електромагнитната радиация представлява транспортиране на енергия под формата на дискретни количества, наречени кванти или фотони / частици с нулева маса /. Съществуват различни типове електромагнитна радиация: радиовълни, микровълни, инфрачервени вълни, видима светлина, ултравиолетова светлина, гама лъчи и рентгенови лъчи. Единствената разлика, от енергийна гледна точка, между тези типове е количеството енергия на един фотон.

Двете основни характеистики на електромагнитната радиация са праволинейната траектория и възможността и за преминаване през материя.

Количеството материя, която може да бъде прекосена от вълните, зависи както от вида на материята, така и от енергията на радиацията. Ниско енергийните излъчвания / видима светлина например / не могат да проникват дълбоко, но високо енергийните рентгеново и гама лъчения, могат да прекосят материя със значителна дебелина. Тези две характеристики, траекторията и проникването, имат специфично значение за радиографския анализ. Когато лъчите проникват в даден обект, някои от тях си взаимодействат с обекта, но основната част го пресичат и / срещайки повърхност чувствителна към такива лъчи / създават един образ на обекта, по който може да се съди за неговите размери, структура, съдържание и пр.

Генериране на рентгенови лъчи / X-rays /

Х-rays произлизат от електрони, забавени при проникването в обекта. В генераторната тръба този процес се контролира и електроните се ускоряват до високи скорости преди да се врежат в „целта”. Взаимодействието между бомбардиращите електроните и атомите на обекта определя генерирането на Х-rays.

Общата енергия на електроните се преобразува в Х-протони и топлина. Генерирането на Х-rays има много нисък КПД и е едва 1% от кинетичната енергия, произведена от ударите на електроните, образува Х-лъчи, като останалата част се отделя като топлина. Поради високата температура се налага използването на принудително въздушно или течно охлаждане.

Структура на рентгеновата тръба

Тръбата се състои от стъклен балон, с вакуумна среда, катод и анод. Във вакуумното пространство електроните се емитират от катода и ускоряват пътувайки към анода. Електроните достигащи целта имат различни енегийни нива, зависещи от напрежението на анода в момента на ускоряването им. Х-rays се произвеждат, когато тези електрони ударят точка от целта, наречена фокусно петно. Управлявайки катода по определен начин, електроните могат да бъдат изпратени към целта, така че фокусното петно да има желаната форма и размери. Намаляването на фокусното петно увеличава резолюцията на обекта в резултатния образ.

Генериране на образ

Х-rays са невидими и се движат със скоростта на светлината. Те не могат да бъдат визуализирани с оптически прибори, но могат да бъдат преобразувани, чрез използването на специални материали във видими.

Това определя принципа на рентгеновата система – снопът Х-лъчи, идващ от тръбата, попада върху чувствителна повърхност, способна да определи неговата интензивност. Тази повърхност е получена благодарение на различни високи съвременни технологии.

Х-rays са фотони, също както и видимата светлина, но с по-висока енергия и по-малка дължина на вълната. Светлината не може да премине през обекта, подади неговата дебелина, но Х-лъчите успяват поради високата си енергия.

Сега е по лесно да се разбере защо на една рентгенова снимка, когато има обект между генератора и плаката се появява изображение с по-светли и по-тъмни зони.

Това означава също и че когато облъченото количество материал е по-голямо, т.е. обектът е по-дебел в поскоата на движението на лъчите, количеството на лъчите достигнали до чувствителната повърхност е по-малко. Например в медицинските рентгенови снимки костите изглеждат по-светли от останалите части на тялото, които не са така калцирани.

Цифров рентгенов образ

Повече от столетие традиционната радиография е използвала светлочувствителни филми, за да детектират Х-лъчите.

Впоследследствие, използването на новите електронни технологии на мястото на тези филми, започна да става технически и икономически възможно, за визуализиране, записване и трансфер на образи.

В последно време, радикални иновации започнаха да обръщат в реалност създаването на линейни и матрични рентгенови детектори.

Линейните детектори /512 пиксела, с други думи 512 елементарни детекторни единици, с площ 0.4 х 0.4 мм/, позволяват да се приемат 512 линейни детекции, докато матричния детектор 512 х 512 пиксела, може да детектира 512 х 512 сигнала, за единица квадратна площ и всичко това при значително повишено качеството на изображението.

Информацията идваща от чувствителните елементи /CCD/, се съхранява в паметта на PC.