Röntgenka, história a stavba Röntgenka Röntgenka je prístroj slúžiaci k premene elektrickej energie na rtg žiarenie. Podla ich

použitia rozdelíme na :

  • Terapeutické ( liecebné )
  • Diagnostické
  • Technické ( kontrola materiálov )
Stavba röntgenky Röntgenka je sklenená, vákuovaná trubica, ktorá obsahuje dva elektródy – katódu a anódu. Sklo tvoriaci obal v mieste, kde vystupuje primárny zväzok žiarenia sa nazýva výstupný okienko röntgenky. Katóda Je vlákno z wolframu. Je používaná, lebo je mechanicky stály a má vysoký bod tavenia. Rozžeravené vlákno katódy emituje elektróny ( termoemisia ). Množstvo emitovaných elektrónov závisí od teploty vlákna. Okolo katódy je fokusacná miska, ktorá nasmeruje elektróny na anódu. Jeho polarita je taká istá ako majú emitované elektróny. Dnešné röntgenky majú dve katódové vlákna alebo jedno rozdelené. Bežne má katódové vlákno tvar špirály. Prvá špirála je dlhšia a druhá kratšia. Po rozžeravení jedného zo špirál a po zapojení vysokého napätia medzi katódou a anódou dopadne lúc elektrónov na anódu. Pri zapojení kratšieho špirála dopadnú elektróny na menší priestor, ako pri zapojení dlhšieho špirála. Pred zapojením vysokého napätia musí byt katóda rozžeravená na správnu teplotu. Ked je elektrické pole medzi katódou a anódou dostatocne silné, dostanú sa všetky emitované elektróny na anódu. V tom prípade prúd na röntgenke je nezávislý na vysokom napätí. Anóda Je elektróda, kde vzniká rtg. žiarenie. Miesto, kam dopadajú elektróny a vniká žiarenie, sa nazýva termické ohnisko. Uhol sklonu pevnej anódy jed 19°. Cím je uhol sklonu dopadového ohniska menší, tím je menší i vrcholový uhol zväzku žiarenia, ktorí vystupuje z anódy. Cím je väcšie dopadové ohnisko, tím ju môžeme viacej zatažit elektrónovým prúdom. Rádiodiagnostika potrebuje, aby sme mohli malé ohnisko zatažit co najväcšou energiou v com najkratšom case. Na anóde vzniká pocas vyšetrenia teplota 2000 aj viac stupnov. Preto je dôležité, aby anóda bola z kovu, ktorá má vysoký bod tavenia. Taký je wolfram ( b.t.3 308°C ). röntgenka s pevnou anódou Pevná anóda Dovoluje len malé zataženie ohniska, preto sa dnes používa len v stomatologických röntgenkách alebo v prenosných prístrojoch. Anóda je z medi, na strane ktorá je otocená ku katóde je zošikmená o 19°, a do zošikmenej plochy je vložená wolframová došticka , ktorá slúži ako dopadové ohnisko. Zadný koniec medeného bloku je vyvedená z röntgenky a je napojená na chladenie. Med je používaná, lebo dobre odvádza teplo. Rotacná anóda Je dnes najviac používaná, lebo bez nej sa nedá skonštruovat výkonnú röntgenku. Anódu tvorí tanier z wolframu, alebo z iných kovov. Tento tanier je spojená molybdénovou osou s rotorom indukcného motora. Ich výroba nie je lahká zvláštne pre röntgenky s velkým poctom otácok. Bežný pocet otácok za minútu je 60 krát 50 HZ =3000 ot./min. Vzhladom na trenie ide prakticky o 2 800 ot./min. Ide o röntgenky s rýchlou otácavou anódou. Ked použijeme 3 krát 50 HZ teda motorický prúd, je pocet otácok teoreticky 9000 a prakticky 8 500 ot/min. Existujú röntgenky s najvyššou rýchlostou otácania anódy – 6 krát 50 HZ krát 60 – 18 000 ot./min. a prakticky 17 000 ot./min. Zvýšenie výkonnosti röntgeniek s rotacnou anódou stúpa s druhou odmocninou zvýšenie poctu otácok anódy. U rýchlo otácavých röntgeniek musí bit po expozícií zapojený brzdné žiarenie, ktorý má za úlohu obmedzit príliš dlhé otácanie anódy po skoncení expozície. Cím sa anóda otáca rýchlejšie, tím je možné viacej tepelne zatažit ohnisko. Ukazuje to napríklad porovnanie možných výkonoch ohniska 0,6 krát 0,6 mm:

  • pri normálnych otáckach 12 kW
  • pri rýchlych otáckach 30 kW
  • pri velmi rýchlych otáckach 50 kW
Inou možnostou, ako zvýšit výkon röntgenky, je zväcšit polomer anódového taniera. Výkon rotacnej anódy je v pomere 10 – 20 krát väcší než pevnej anódy. Svetové firmy vyrábajú röntgenky s rotacnou anódou s výkonom 12 až 100 kW. Niektoré röntgenky (anódy) sú biangulárne, - zošikmená plocha anódy oproti katódam je zošikmená vo vnútri pod menším a vtom pod väcším uhlom. Roztocenie anódy na plánovaný pocet otácok trvá pomerne 1 s. Výkon alebo zatažitelnost röntgeniek sa udáva v kW. röntgenka s rotacnou anódou Kryt röntgenky Pri stúpajúcich nárokoch na výkon i bezpecnost, sa používajú röntgenky umiestnené v krytoch. Tento konštrukcný celok sa potom nazýva rtg žiaric. Žiarice môžu bit podla úcelu diagnostické alebo terapeutické. Podla konštrukcného prevedení ich delíme na žiarice kábelové obsahujúci len röntgenku, a žiarice komorové, obsahujúci aj zdroj vysokého napätia. Kryt má chránit pacientov i personál pred vysokým napätím a neužitocným žiarením a röntgenku pred mechanickým poškodením. Má valcovitý tvar. Vo vnútri je centrálne uložená röntgenka. Medzi krytom a röntgenkou je olej, ktorý má elektricky izolovat, a chladit. Kryt je vyrobený z lahkých zliatin, stredná tretina a niekedy celý kryt je vyložený olovom. V strednej tretine je výstupný otvor krytu, ktorým vystupuje užitocný zväzok primárneho žiarenia. V kryte koncia vysokonapätové káble. Na anódovej strane je vo vnútri krytu stator indukcného motora, ktorý otáca anódu. Prístup do krytu je z bokov. Z jednej strany je od bocného krytu membrána, ktorá sa pri zohriatí oleja môže vyklenút vonkajším smerom. S membránou je spojený poistný stýkac, ktorí pri velkom vzostupe teploty vypne prístroj a nedovolí exponovat.

Kryt má tieto hlavné úcely:

  • Zachytit vedlajšie žiarenie
  • Ochrana pred úrazom elektrickým prúdom
  • Zväcšenie výkonu a zmenšenie rozmerov
  • Ochrana röntgenky pred mechanickým poškodením
kryt röntgenky Vysokonapätové káble Spojujú napájací zdroj a röntgenku. Uprostred kabelu je jadro tvorené zdvojeným vodicom vysokého napätia, ktorý je oddelený izolacnou vrstvou od dvojitého vodica pre rozžeravenie röntgenky. Prierez vodicom je urcený maximálnym napätím a prúdom, ktorý ním prechádzajú. Okolo vodica je silná izolacná vrstva, väcšinou izolacná guma a na vonkajšej strane jemné medené pletivo. To tvorí ochranu pred vysokým napätím a je uzemnený. Povrch kabelu je z gumy, alebo umelej hmoty, aby bolo možno kábel ocistit. Röntgenka s krytom, vysokonapätové kabely a rtg prístroj tvorí rtg súpravu. História röntgenky Wilhelm Conrad Röntgen – Narodil sa v roku 1845 v Lennepe, nedaleko Düseldorfu v rodine podnikatela a obchodníka. Detské roky prežil v Holandsku. V roku 1868 skoncil štúdium strojného inžinierstva na Vysokej škole technickej v Zürichu. V roku 1879 prešiel ako profesor fyziky a riaditel fyzikálneho ústavu na univerzitu v Giessene a v roku 1885 na univerzitu vo Würzburgu. V roku 1900 prijal pozvanie na Mníchovskú univerzitu, kde pôsobil dvadsat rokov. W.C. Röntgen urobil mnoho experimentálnych výskumom v rôznych oblastiach fyziky. Najväcší objav urobil ako rektor Würtzburgskej univerzity 8.11.1895. Do katódy hruškovitého tvaru viedol z jednej strany katódový drôt, ústiaci do malého dutého zrkadla. Anóda bola umiestnená bokom na skle. Z dôvodov, ktoré si ani sám nevedel vysvetlit, zabalil trubicu do cierneho papiera a potom zapol Ruhmkorffov induktor s vysokým napätím. Prúd elektrónov, koncentrovaný dutým zrkadlom, zacal žiarit proti dnu trubice. V tom okamihu zažiarilo nedaleko položené lepenkové tienidlo natreté špeciálnou hmotou akoby samo od seba zelenkastým svetlom. Že to neboli katódové lúce, vedel Röntgen celkom presne, pretože tie nedokázali preniknút ani len sklenou stenou. Nemohlo to byt ani viditelne svetlo, nakolko to by bolo zadržané papierovým tesnením. Röntgen chcel vypátrat pôvod žiarenia a tak zacal pohybovat tienidlom smerom k trubici. Svetlo silnelo a na tienidle zbadal kosti svojich prstov, ktorými ho držal. Objavil nieco neuveritelné a úžasné – lúce, ktoré dokážu preniknút ludským telom, nieco, o com sa neskôr v mnohých vedeckých prácach hovorilo ako o “priesvitnej ruke”. Nasledovalo množstvo dalších pokusov, na základe ktorých sa chcel dozvediet co najviac o lúcoch, ktoré objavil. Kedže dlho nevedel o aké lúce vlastne ide, nazval ich lúce X. Tým, že sú to skutocné lúce si bol úplne istý, lebo vrhali tien. Podobali sa síce na svetelné lúce, no na rozdiel od nich neboli viditelné. S tým sa dlho nechcel uspokojit a tak opakoval pokus za pokusom, zakaždým inak s rôznymi materiálmi, ale výsledok bol vždy ten istý. Všetko co dovtedy vedel, 28. decembra zhrnul. Tieto nové lúce X boli úplne odlišné od katódových, vznikali však na mieste, kde dopadali na sklenú stenu alebo inú prekážku, napr. kovovú platnu antikatódy. Pri kovoch, najmä platine, je žiarenie ovela intenzívnejšie ako pri skle, lúce sa šíria priamociaro na všetky strany, pod ich vplyvom sa vzduch stáva elektricky vodivý a na rozdiel od katódových lúcov, nemožno magnetom menit ich smer. Prenikajú takmer cez všetky látky, cez lahké lepšie než cez tažké, no 1,5 mm hrubá olovená platna už je takmer nepriepustná. W.C. Röntgen urobil jednu z prvých röntgenových snímok v dejinách, ked s vyše dvadsat minútovou expozíciou odfotografoval kostru ruky svojej manželky. Kosti ruky a mäkké casti sa stali viditelným. Na prelome rokov 1895/1896 sa správa o röntgenovom senzacnom objave rozšírila po celom svete. Na pozvanie cisára Wilhema II. Bádatel 13.1.1896 urobil v Berlínskom zámku experimentálnu prednášku a 23.1.1896 referoval o novom druhu lúcov na zhromaždení Fyzikálno – lekárskej spolocnosti vo Würzburgu. Publikum si získal, ked sa mu pocas zasadnutia podarilo urobit aj snímku ruky Würzburgského anatóma A. von Köllikera. Köllikera spontánne nato navrhol nazvat tieto lúce po ich objavitelovi – röntgenovými lúcmi. Ohlas na nové lúce a ich možnosti bol mimoriadny. Od roku 1896 sa zacal fáza intenzívneho výskumu s rtg. technikou. Na mnohých miestach sa inštalovali rtg. prístroje a pracovalo sa na dalších technických zlepšeniach. Za svoj objav prevzal W.C. Röntgen 10.12.1901 ako prvý vedec vôbec NOBELOVU

CENU ZA FYZIKU.

Svoj objav nedal nikdy patentovat, možno povedat, že ho daroval celému ludstvu. V medicíne je význam tohto objavu tak velký, že sa hovorí o medicíne pred Röntgenovom a po Röntgenovi. Rtg. žiarenie vznikajúce v röntgenke má široké využitie. Ci už v priemysle na kontrolu odliatkov prežarovaním a skúmaním štruktúry, resp. usporiadania atómov v kryštáloch, alebo v medicíne na urcovanie diagnózy a ožarovanie onkologických chorých pacientov. No i ked jednotlivé odvetvia zaoberajúce sa röntgenovým žiarením patria v súcasnosti k tým najrýchlejšie napredujúcim, tažko by som dokázal odhadnút jeho mieru využitia v nasledujúcej budúcnosti. Myslím tým najmä jeho terapeutické využitie v oblasti onkologickej praxe, kedže viem, že existujú centrá používajúce "nové" – neutrónové žiarenie, ktoré je ovela silnejšie a teda na dané použitie i úcinnejšie ako röntgenové žiarenie alebo gama žiarenie.