Was ist ein Röntgengenerator ?
Ein Röntgengenerator ist ein Gerät, das Röntgenstrahlen, eine Art von Strahlung, erzeugt.
Röntgenstrahlen wurden von Dr. Wilhelm Convert Röntgen im Jahr 1895 entdeckt. Wegen ihrer Eigenschaft, Materie zu durchdringen, war sie die Entdeckung des Jahrhunderts, und Röntgenstrahlen versetzten die Menschen damals in Erstaunen.
Heute werden Röntgengeneratoren an den verschiedensten Orten eingesetzt, wobei ihre durchdringenden Eigenschaften für industrielle Anwendungen wie medizinische und industrielle Maschinen sowie für physikalische und chemische Forschungsanwendungen genutzt werden. Es handelt sich um eine weithin bekannte Technologie, die vor allem in der Medizin als Röntgenstrahlung eingesetzt wird.
Anwendungen von Röntgengeneratoren
Röntgengeneratoren werden häufig in der Medizin eingesetzt. Die Röntgenuntersuchung, von der wir alle schon gehört haben, ist eine weitere Technologie, die Röntgenstrahlen verwendet.
Wenn der menschliche Körper mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, werden Bereiche mit geringer Dichte wie Haut und Lunge von den Röntgenstrahlen durchdrungen, während Bereiche mit hoher Dichte wie Knochen und Zähne nicht von den Röntgenstrahlen durchdrungen und absorbiert werden.
Sie wird auch in anderen industriellen Anwendungen zur Prüfung von Produkten eingesetzt, da sie das Innere eines Produkts untersuchen kann, ohne es zu zerstören. Die Technologie wird auch an vertrauten Orten wie der Gepäckkontrolle am Flughafen eingesetzt.
Funktionsweise von Röntgengeneratoren
Ein Röntgengenerator besteht aus einem Objekt, das als Anode fungiert und einem Glühfaden, der als Kathode fungiert und in dem sich ein Vakuum befindet:
1. Wenn zwischen den Elektroden eine hohe Spannung (zehn- bis hunderttausend Volt) angelegt wird, werden heiße Elektronen aus dem Kathodenfaden herausgeschleudert und wandern mit hoher Geschwindigkeit zum Anodentarget.
2. Wenn sie auf das Objekt treffen, werden Röntgenstrahlen erzeugt.
3. Wenn die Elektronen auf das Objekt treffen und in das Atom eindringen, wird der Großteil ihrer Energie in Wärme umgewandelt.
4. Einige Elektronen stoßen mit Elektronen im Inneren des Atoms zusammen, wodurch ein instabiler Zustand (angeregter Zustand) entsteht.
5. Wenn ein Atom in einen angeregten Zustand eintritt, versucht es, durch Freisetzung von Energie in einen stabilen Zustand zurückzukehren.
6. Beim Übergang vom angeregten Zustand zum stabilen Zustand werden Röntgenstrahlen als Energie erzeugt.
Es gibt zwei Hauptarten von Röntgenstrahlen:
1. Charakteristische Röntgenstrahlung
Dies sind Röntgenstrahlen, die entstehen, wenn angeregte Elektronen in einen stabilen Zustand übergehen. Es werden Röntgenstrahlen erzeugt, die dem Energieunterschied zwischen den Elektronenorbitalen entsprechen und daher eine starke Energie bei einer einzigen Wellenlänge haben. Da die Energie zwischen den Elektronenorbitalen für jedes Element einzigartig ist, ist es auch charakteristisch für das Element, dass es Röntgenstrahlen erzeugt, die spezifisch für dieses Element sind. Diese Eigenschaft wird bei der Röntgenfluoreszenz (XRF) zur Analyse der Zusammensetzung von Substanzen genutzt.
2. Kontinuierliche Röntgenstrahlung
Es handelt sich um Röntgenstrahlen, die beim Aufprall thermischer Elektronen auf ein Objekt entstehen und schnell abgebremst werden. Da die Röntgenstrahlung beim Abbremsen entsteht, wird sie auch als Bremsröntgenstrahlung bezeichnet. Die Wellenlänge der erzeugten Röntgenstrahlen hängt davon ab, an welcher Stelle des Objekts sie auftreffen; es handelt sich also um Mischwellenlängen. Sie wird für die Durchleuchtung und andere Anwendungen verwendet. Die meisten der emittierten Röntgenstrahlen sind kontinuierliche Röntgenstrahlen.
Weitere Informationen zu Röntgengeneratoren
1. Röhre des Röntgengenerators
Die Röhrenkugel eines Röntgengenerators ist eine Vakuumröhre, hauptsächlich aus Glas, mit einer positiven Elektrode (Anode) und einer negativen Elektrode (Kathode) im Inneren der Röhre. Der Röhrenkolben hat einen Glühfaden (konvergierende Elektrode) an der Kathode und ein Objekt an der Anode.
Wenn an beide Elektroden mit Hilfe eines Hochspannungstransformators oder einer anderen Hochspannungsquelle eine Hochspannung angelegt wird, werden Wärmeelektronen von der Glühwendel zum Objekt abgegeben. Für den Glühfaden wird Wolfram und für das Objekt Wolfram oder Molybdän verwendet.
Es gibt zwei Araten von Röhren: Röntgenröhren mit fester Anode, die keine Drehanodenstruktur haben und Röntgenröhren mit Drehanode, die eine Drehanodenstruktur haben. Beim rotierenden Typ wird das schirmförmige Target mit hoher Geschwindigkeit gedreht, um eine lokale Überhitzung der Objektoberfläche zu verhindern. Dadurch wird der Röhrenstrom und damit die Röntgenintensität erhöht.
Drehanoden-Röntgenröhren können nach jahrelangem Gebrauch aufgrund einer falschen Ausrichtung der Drehachse oder einer Verformung der Lager anormale Geräusche erzeugen. Die weitere Verwendung der Röntgenröhre unter solchen Bedingungen kann zum Schmelzen der Anode oder zum Verbiegen der Anodenachse führen, wenn die Wand der Röntgenröhre aus Glas besteht, und die Röhre selbst kann zerstört werden.
2. Gebrauchsanweisung für Röntgengeneratoren
Für die Installation von Röntgengeneratoren für den industriellen Einsatz ist u. U. wichtig, behördliche Meldevorschriften sorgfältig zu prüfen. Beachten Sie, dass Geräte mit einer 1-cm-Äquivalentdosisleistung der externen Strahlung von mehr als 20 µSv/h in einem Strahlenschutzraum installiert werden müssen. Dagegen müssen Geräte mit einer Abschirmstruktur unter 20 µSv/h nicht in einem Strahlenschutzraum aufgestellt werden.
Darüber hinaus muss beim Einsatz von Röntgenstrahlen-Generatoren grundsätzlich für jeden Kontrollbereich eine Röntgenaufsichtsperson aus dem Kreis der Personen bestellt werden, die über eine Röntgenaufsichtsgenehmigung verfügen. Ist der Bestrahlungsraum jedoch so beschaffen, dass eine Bestrahlung nur dann erfolgt, wenn er durch eine Tür von der Außenwelt abgetrennt ist und liegt die Dosis außerhalb der Anlage unter dem Richtwert, so wird davon ausgegangen, dass außerhalb der Anlage kein kontrollierter Bereich vorliegt und es gibt Fälle, in denen keine Röntgenaufsichtsperson bestellt wird.