Stationary Anode X-ray Tube (Part - 6)

Summary

In diesem Video geht es um die Konstruktion und Funktionsweise von stationären Anoden-Röntgenröhren. Der Vortrag erläutert den Aufbau der Röntgenröhre, wobei der Kathode und die Anode in einer Vakuumröhre untergebracht sind. Es wird erklärt, wie Elektronen durch die Kathode erzeugt und auf die feste Anode gelenkt werden, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Zudem wird die Bedeutung des Vakuums und der Verwendung von Tungsten als Material für Kathode und Anode hervorgehoben. Das Video geht auch auf die Anwendungen der stationären Anode in der zahnmedizinischen Röntgentechnik und tragbaren Röntgengeräten ein.

Takeaways

• 😀 Der Stationäre Anoden-Röntgenröhren ist ein fester Bestandteil, bei dem die Elektronen auf das fixierte Ziel treffen und kontinuierlich abbauen, was zu einer Verringerung der Effizienz führt.
• 😀 Im Gegensatz dazu hat die rotierende Anoden-Röntgenröhre eine längere Lebensdauer, da die Elektronen auf verschiedene Bereiche des Anodenmaterials treffen und die Lebensdauer verlängert wird.
• 😀 Der grundlegende Aufbau der Röntgenröhre umfasst Kathode und Anode, die in einer Vakuumglasröhre aus Pyrex untergebracht sind, die elektrisch isoliert ist.
• 😀 Die Kathode besteht aus einem Wolframfilament mit einer Dicke von etwa 2 mm, das in spiralförmiger Form angeordnet ist, um Elektronen zu erzeugen.
• 😀 Der Filamentdraht der Kathode ist von einem Nickel-Umgehungskappe umgeben, die ebenfalls ein negatives Potential trägt, um die Elektronen in einer geraden Linie zum Ziel zu lenken.
• 😀 Das Ziel (Anode) besteht ebenfalls aus Wolfram, das in einem Kupferblock untergebracht ist, um die Wärme effizient abzuleiten.
• 😀 Die Anode hat eine rechteckige oder quadratische Form mit einer Dicke von 2-3 mm und einer Dimension von mehr als 1 cm, um die Elektronen abzudecken.
• 😀 Ein 15-20 Grad Winkel wird in der Anode verwendet, um den Strahl gleichmäßig zu fokussieren und den sogenannten „Heil-Effekt“ zu vermeiden.
• 😀 Ein Vakuum von etwa -5 mm Hg wird in der Röntgenröhre aufrechterhalten, um eine Ionisation der Gasmoleküle durch Kollisionen mit den Elektronen zu verhindern.
• 😀 Die Röntgenstrahlen, die in alle Richtungen emittiert werden, werden größtenteils vom Ziel absorbiert, und nur ein kleiner Teil wird für diagnostische Zwecke als Röntgenstrahlenstrahl verwendet.
• 😀 Stationäre Anoden-Röntgenröhren werden häufig in Dentalröntgengeräten und tragbaren Röntgengeräten verwendet, da sie kompakt und einfach zu transportieren sind.

Q & A

Was ist der Unterschied zwischen stationären und rotierenden Anoden in Röntgenröhren?

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Anodenarten liegt in ihrer Konstruktion und Lebensdauer. Bei der stationären Anode bleibt der Anodenblock fixiert, was zu einer kontinuierlichen Erhitzung und einer Verringerung der Effizienz führt. Bei der rotierenden Anode hingegen dreht sich der Anodenblock, wodurch die erzeugte Wärme auf einer größeren Fläche verteilt wird, was zu einer längeren Lebensdauer führt.

Warum wird in Röntgenröhren Vakuum verwendet?

Das Vakuum in Röntgenröhren ist notwendig, um die Elektronen, die vom Kathodenfilament emittiert werden, zu beschleunigen und ihre Kollision mit Gasmolekülen zu verhindern. Wäre Gas vorhanden, würden die Elektronen mit den Molekülen kollidieren, was die Effizienz des Geräts beeinträchtigen und zusätzliche Energieverluste verursachen würde.

Was ist der Zweck des Fokussierrings in einer stationären Anoden-Röntgenröhre?

Der Fokussierring, der oft auch als 'Fokussierröhre' bezeichnet wird, hilft dabei, die emittierten Elektronen auf das Ziel (die Anode) zu konzentrieren. Dies verhindert, dass Elektronen in andere Bereiche der Röhre abgelenkt werden, was zu einer effizienteren Röntgenstrahlung führt.

Welches Material wird für das Kathodenfilament in Röntgenröhren verwendet und warum?

Das Kathodenfilament in Röntgenröhren wird aus Wolfram (mit dem chemischen Symbol W) gefertigt. Wolfram hat einen hohen Schmelzpunkt und ist sehr stabil unter den extremen Bedingungen, die in der Röntgenröhre herrschen. Daher ist es ideal für die Elektronenemission.

Wie wird die Energie der Elektronen in einer Röntgenröhre umgewandelt?

Die Elektronen, die vom Kathodenfilament emittiert werden, treffen auf das Anodenmaterial (meistens Wolfram) und werden dort abrupt gestoppt. Diese plötzliche Verzögerung der Elektronen führt zur Umwandlung ihrer kinetischen Energie in Röntgenstrahlen. Ein Großteil der Energie wird jedoch als Wärme abgegeben.

Warum wird in der Konstruktion der Anode von Röntgenröhren Kupfer verwendet?

Kupfer wird in der Konstruktion der Anode verwendet, weil es eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Dies hilft, die bei der Elektroneninteraktion mit der Anode erzeugte Wärme schnell abzuleiten, um Schäden am System zu vermeiden.

Was ist der Zweck des hohen Spannungsstroms zwischen Kathode und Anode?

Der hohe Spannungsstrom zwischen der Kathode und der Anode beschleunigt die Elektronen, die dann mit dem Anodenmaterial kollidieren. Diese Beschleunigung sorgt dafür, dass die Elektronen genug Energie haben, um Röntgenstrahlen zu erzeugen.

Warum wird der Vakuumdruck in einer Röntgenröhre auf etwa -5 mm Hg eingestellt?

Der Vakuumdruck von -5 mm Hg in einer Röntgenröhre stellt sicher, dass die Elektronenstrahlen ohne Kollisionen mit Gaspartikeln durch die Röhre reisen können. Gaspartikel würden die Elektronen ablenken oder deren Energie verringern, was zu einer geringeren Effizienz führen würde.

Was ist die Funktionsweise des Fokussierrings in Bezug auf den Schutz der Röntgenröhre?

Der Fokussierring schützt nicht nur die Röhre, indem er die Elektronenstrahlen auf das Ziel konzentriert, sondern verhindert auch, dass Elektronen die Glasumhüllung der Röhre beschädigen. Andernfalls könnten Elektronen unkontrolliert auf das Glas treffen und es zerbrechen.

In welchen medizinischen Bereichen wird die stationäre Anoden-Röntgenröhre häufig verwendet?

Stationäre Anoden-Röntgenröhren werden häufig in zahnärztlichen Röntgengeräten, tragbaren Röntgengeräten und in mobilen Röntgengeräten, die in Intensivstationen oder Notaufnahmen verwendet werden, eingesetzt.