Co se stane, když je rentgenka omezena prostorovým nábojem?
Omezení prostorového náboje nastává v rentgence, když počet elektronů emitovaných z katody překročí počet, který lze urychlit přes trubici a dosáhnout anody, aniž by došlo k významnému poklesu napětí. V takových případech se může v trubici vytvořit virtuální katoda.
Když dojde k omezení vesmírného náboje, lze pozorovat několik efektů:
1. Zvýšená produkce rentgenového záření:Zpočátku, jak se proud zvyšuje v trubici s omezeným prostorovým nábojem, zvyšuje se také výstup rentgenového záření v důsledku většího počtu elektronů srážejících se s anodou.
2. Pokles napětí:Jak se však v trubici hromadí více elektronů, vzájemně se odpuzují a vytvářejí potenciální bariéru známou jako vesmírný náboj. Tento odpor vede k poklesu napětí na trubici, čímž se snižuje potenciálový gradient mezi katodou a anodou.
3. Efekt saturace:V určitém bodě se pokles napětí stane tak významným, že další zvyšování proudu má malý nebo žádný vliv na výstup rentgenového záření. Tento efekt nasycení nastane, když trubice dosáhne svého limitu prostorového náboje.
4. Tvorba virtuální katody:Jak se potenciální pokles zvyšuje, může se v trubici vyvinout virtuální katoda. Tato virtuální katoda se chová jako sekundární katoda a brání toku elektronů směrem k anodě. Poloha virtuální katody bude záviset na charakteristikách elektronky a distribuci energie elektronů.
5. Vyvíjení tepla:Snížená účinnost produkce rentgenového záření a zvýšený potenciálový pokles v trubici může mít za následek vyšší tvorbu tepla v trubici rentgenky. To může způsobit poškození rentgenky a jejích součástí, pokud nebudou zavedena správná opatření pro chlazení.
6. Kvalita obrazu:Efekty prostorového náboje mohou potenciálně ovlivnit kvalitu rentgenových snímků. Například nadměrný prostorový náboj může způsobit nerovnoměrné rozložení intenzity rentgenového záření, což má dopad na diagnostickou vizualizaci.
Je důležité poznamenat, že omezení prostorového náboje je obecně při provozu rentgenky nežádoucí a často se mu vyhneme provozováním elektronky v rámci specifikovaného rozsahu proudu a napětí. Moderní rentgenky jsou navrženy tak, aby minimalizovaly prostorový náboj a optimalizovaly efektivitu výroby rentgenového záření. V případech, kdy jsou vyžadovány zvýšené proudy, se používají speciální konstrukce, jako jsou rotující anodové rentgenové trubice, aby se obešly omezení prostorového náboje.
