Рентгеновская трубка изобретена в конце XIX века и до сих пор широко используется в медицинской диагностике и лучевой терапии. Она представляет собой электровакуумный прибор, имеющий металлические катод и анод. Катод нагревается и начинает активно испускать электроны (явление термоэлектронной эмиссии). Разность потенциалов между катодом и анодом в сотни киловольт передает электронам энергию, ускоряя их. Далее разогнанные электроны сталкиваются с анодом, получают резкое торможение и моментально теряют значительную часть приобретенной энергии. Это и является причиной тормозного излучения на рентгеновской частоте. При этом лишь 1 % энергии пучка электронов превращается в рентгеновские лучи, все остальное преобразуется в тепло, из-за чего требуется водяное или масляное охлаждение анода.
Как развивалась рентгенодиагностика?
Данный вид диагностики начинался с рентгеноскопии, когда через тело пациента пропускали рентгеновское излучение, после чего его пучки попадали на флюоресцирующий экран, давая изображение в реальном времени. Большим неудобством метода была значительная лучевая нагрузка и сложность повторных просмотров изображения.
Решением стала рентгенография — проецирование изображения на фотопленку, которая довольно точно сохраняла изображение и позволяла изучать его, глядя на просвет. Более экономным и массовым вариантом метода стала флюорография — получение изображения на флюоресцирующем экране с последующим фотографированием его фотоаппаратом.
С развитием компьютерной техники изображение стали получать в цифровом виде. Компьютерная томография позволяет делать послойные и очень точные изображения тела пациента, проводить 3D-моделирование. А уровень лучевой нагрузки стал настолько низок, что повторные исследования можно выполнять сколь угодно часто. Для удобства пациента и врача электронно-оптический преобразователь отображает снимки на мониторе компьютера, что позволяет их хранить, пересылать, распечатывать и многократно анализировать.
Отдельное направление использования рентгеновских трубок — маммография (неинвазивное исследование молочной железы на новообразования).
В зависимости от специфики области применения к рентгеновским трубкам предъявляются различные требования. Трубки для КТ, например, должны иметь устойчивость к значительной центробежной силе, повышенную теплоемкость (до 8 миллионов тепловых единиц) и увеличенный ток накала (до 400 мА). Особые трубки нужны и для маммографических исследований. Они имеют пиковые напряжения 20–35 кВп (киловольт в пике), значения фокуса 0,1 мм/0,3 мм и молибденовую или родиевую мишень, тогда как у обычных трубок эти показатели находятся в диапазоне 40–150 кВп, фокусное пятно 0,6 мм/1,0 мм/1,2 мм, а мишень вольфрамовая.
Для завершения картины использования рентгеновских трубок кратко остановимся на рентгенотерапии.
Массированное и продолжительное рентгеновское излучение дает поражающий эффект при воздействии на живые ткани, поэтому применяется для лечения злокачественных опухолей. Существуют две разновидности рентгенотерапевтических аппаратов с разными характеристиками трубок:
- Короткофокусные. Энергия излучения составляет от 10 до 60 кВ, глубина проникновения — до 6–7,5 см.
- Устройства для глубокой рентгенотерапии. Энергия излучения варьируется в диапазоне от 100 до 250 кВ, расстояние для облучения составляет от 30 до 60 см.
