cấu tạo và nguyên lý máy X Quang

Cơ sở lý thuyết:
Tia X là một dạng bức xạ điện từ có bức sóng ngắn, có thể gây ion hoá và xuyên
qua chất rắn. Bức xạ sóng điện từ là chuyển động của năng lượng xuyên qua không
gian như một sự kết hợp giữa điện trường (electric field) và từ trường (magnetic
fields). Lan truyền trong không khí dưới dạng sóng với vận tốc ánh sáng.
Năng lượng của sóng điện từ tượng trưng cho khả năng xuyên qua vật thể. Năng
lượng càng cao, sóng xuyên qua vật thể càng dễ. Bước sóng càng ngắn, năng lượng
càng cao và tần số càng cao, năng lượng càng lớn.
E=h.f=
h= 6,625.10-34 hằng số Planck
f, tần số và bước sóng
c=3.108 m/s vận tốc ánh sáng trong chân không
Cấu tạo:

Power sopply:
Máy hạ thế ( gắn vào cathode ): giảm hiệu điên thế đến 10 volts , tạo dong 4-5A
chạy qua dây tóc , giữ ổn định không làm cháy dây tóc.
Máy tăng thế ( gắn vào anode );
Aluminum filter : màng lọc nhôm giúp lọc tia X
Aiming cylinder : màng ngăn không cho đầu dò ra ngoài đầu đèn nhưng vẫn cho
hầu hết tia x đi qua.


Collimator : ống chuẩn trực để tia X đi theo 1 hướng nhất định.
Oil : dầu bao quanh máy biến thế để cách ly các thành phần điện với nhau, giải
nhiệt cho anode , lọc chùm tia X
X-ray tube : bóng đèn tia x , nơi tao ra tia x
Yoke :

x-ray tube
Filament and electron cloud ( sợi dây tóc và đám electron) : giải phóng các

electrons hướng về phía bia ngắm.
Electronic focusing cup (ly tập trung ) : tập trung các electrons hướng về phía bia
ngắm.
Cathode (-) : là ly tập trung
Anode (+) : có lõi đồng giúp tản nhiệt cho bia ngắm.
Focal spot on tungsten target : (bia ngắm) tia X được tạo ra khi các electron đập
vào bia.
Glass envelope :vỏ thuỷ tinh chứ các bộ phận x-ray tube.
Vacuum : (chân không) không có không khí giúp cho hạt electrons chuyển động dễ
dàng không bị va chạm với các phân tử trong không khí.


Copper stem : (thân đồng ) giúp giải nhiệt cho bia ngắm.
tube window (cửa sổ tia x bằng beryllium) : phần này không chứa chì, cho phép tia
x đi qua. Ống côn sẽ nằm ngay trên đường thẳng chứa cửa sổ này.
Nguyên lý hoạt động:
X-ray tube là nơi tia x được tạo ra bởi bóng đèn tia x, nằm trong đầu đèn tia x (x
ray tubehead).
Tia x được sinh ra khi electrons đi từ dây tóc bóng (filament) và đi chuyển với tốc
độ cao đập vào và tương tác với bia ngắn (target).
Hai phần chính của x-ray tube là âm cực (cathode) và dương cực (anode).
- Cathode gồm dây tóc tungsten nằm chính giữa ly tập trung (focusing cup).
Electrons được sinh ra bởi dây tóc và được tập trung hướng vào bia ngắm
của anode nơi tia X được tạo ra. Ly tập trung có điện tích âm , giống như
electrons giúp các electrons hướng về bia ngắm .
- Các electron tốc độ cao di chuyển từ đến mục tiêu tương tác với các electron
và thả năng lượng của nó dạng nhiệt. Tuy nhiên, đôi khi electron chuyển
động bị hãm đột ngột bởi điện tích dương của hat nhân và năng lượng của
chúng giải phóng dưới dạng photon tia X bằng hình thành các bức xạ hãm
(bremsstrahlung).

- Có hai dạng tia x được tao ở tia ngắm của bóng đèn tia X
 Phần lớn là Bức xạ hãm : tạo ra khi các electron tốc đọ cáo từ dây tóc đột
ngột bị hãm lại khi chúng đến gần, hay đạp vào hạt nhân, chúng sẽ bị hãm
lại nhiều hơn. Tốc độ các electron càng cao năng lượng trung bình tia x sinh
ra càng lớn. Các electron có thể tương tác với các nguyên tử khác của bia
ngắm trước khi mất hết năng lượng.
 Bức xạ đặc trưng : khi electron tốc đọ cao từ dây tóc va chạm với một
electron trong một quỹ đạo của nguyên tử từ bia ngắm, electron bị đánh bật
ra khỏi quỹ đạo của nó, tạo ra một lỗ trống ( open spase). Lỗ trống này lâp
tức được lấp dầy bởi electron từ một quỹ đạo phía ngoài. Khi electron thay
thế lỗ trống này , năng lượng được giải phóng dưới dạng bức xạ tia x đặc
trưng. ( năng lượng electron tới phải lớn hơn năng lượng liên kết electron ở
bia ngắm, để khi tương tác nó có thể đánh bật electron bia ngắm và cả hai
đều văng ra ngoài nguyên tử )
Ưu điểm:


Tia X là sóng có năng lượng cao, với bước sóng rất ngắn, lan truyền với vận tốc
ánh sáng.
Tia X không có trọng lượng, không có điện tích, không thấy được.
Tia X truyền theo đường thẳng.
Chùm tia X không hội tụ tại một điểm, chùm tia X phân kỳ khi nó truyền tới và đi
qua .
Tia X sẽ phát quang (fluoresce) một số chất .
Tia X được hấp thụ khác nhau bởi các chất mà chúng đi qua. Chất có mật độ càng
dày đặc (amalgam) sẽ hấp thụ tia nhiều hơn chất có mật độ ít dày đặc hơn (mô da).
Nhược điểm:
Tia X tác dụng sinh học rất mạnh : huỷ hoại tế bào, diệt vi khuẩn,…
Tia X rất nguy hiểm : khi nó mang đủ năng lượng có thể ion hoá nguyên tử và phá
vỡ liên kết phân tử. Nó trở thành một bức xạ ion hoá gấy hại cho mô sống.

Ứng dụng:
•

Dùng để chụp điện, chiếu điện.

•

Dùng để dò tìm vết nứt bên trong các sản phẩm đúc.

•

Dùng trong kiểm tra hành lý ở sân bay.

•

Dùng để diệt khuẩn.

•

Dùng trong điều trị ung thư nông, gần da.

•

Dùng để nghiên cứu cấu trúc của mạng tinh thể.