Filtr rentgenowski

Filtr rentgenowski to materiał umieszczony przed źródłem promieniowania rentgenowskiego w celu zmniejszenia intensywności poszczególnych długości fal z jego widma i selektywnej zmiany rozkładu długości fal promieniowania rentgenowskiego w danej wiązce.

Kiedy promienie rentgenowskie uderzają w materię, część przychodzącej wiązki jest przepuszczana przez materiał, a część jest przez niego pochłaniana. Zaabsorbowana ilość zależy od współczynnika absorpcji masy materiału i ma tendencję do zmniejszania się dla padających fotonów o większej energii. Prawdziwa absorpcja występuje, gdy promienie rentgenowskie o wystarczającej energii powodują poziom energii elektronów przejścia w atomach materiału pochłaniającego. Energia tych promieni rentgenowskich jest wykorzystywana do wzbudzania atomów i nie przechodzi przez materiał (w ten sposób jest „odfiltrowywana”). Z tego powodu, pomimo ogólnej tendencji do zmniejszania absorpcji przy wyższych długościach fal energii, występują okresowe skoki charakterystyki absorpcji dowolnego materiału odpowiadające każdej zmianie poziomu energii atomowej. Te skoki nazywane są krawędziami absorpcji. W rezultacie każdy materiał preferencyjnie odfiltrowuje promienie rentgenowskie odpowiadające i nieco wyższe od ich poziomów energetycznych elektronów, podczas gdy generalnie pozwala promieniom rentgenowskim o energiach nieco mniejszych niż te poziomy przechodzić stosunkowo bez szwanku.

Dlatego możliwe jest selektywne precyzyjne dostrojenie, które długości fal promieniowania rentgenowskiego są obecne w wiązce, dopasowując materiały o określonych właściwościach absorpcji do widm różnych źródeł promieniowania rentgenowskiego.

Aplikacje

Na przykład miedziane źródło promieniowania rentgenowskiego może preferencyjnie wytwarzać wiązkę promieni rentgenowskich o długości fali 154 i 139 pikometrów. Nikiel ma krawędź absorpcji przy 149 pm, pomiędzy dwiema liniami miedzi. Zatem użycie niklu jako filtra dla miedzi spowodowałoby absorpcję promieni rentgenowskich o nieco wyższej energii 139 µm, jednocześnie przepuszczając promienie 154 µm bez znacznego spadku intensywności. Zatem miedziane źródło promieniowania rentgenowskiego z filtrem niklowym może wytwarzać prawie monochromatyczną wiązkę promieniowania rentgenowskiego z fotonami o długości przeważnie 154 µm.

Do celów medycznych filtry rentgenowskie służą do selektywnego tłumienia lub blokowania niskoenergetycznych promieni podczas obrazowania rentgenowskiego ( radiografia ). Promieniowanie rentgenowskie o niskiej energii (poniżej 30 keV) ma niewielki wpływ na wynikowy obraz, ponieważ jest silnie pochłaniane przez tkanki miękkie pacjenta (zwłaszcza skórę). Dodatkowo, ta absorpcja zwiększa ryzyko stochastycznych (np. raka) lub niestochastycznych skutków promieniowania (np. reakcje tkankowe) u pacjenta. Zatem korzystne jest usunięcie tych niskoenergetycznych promieni rentgenowskich z padającej wiązki światła. Filtracja promieni rentgenowskich może być nieodłączna ze względu na samą lampę rentgenowską i materiał obudowy lub dodana z dodatkowych arkuszy materiału filtracyjnego. Minimalna stosowana filtracja to zwykle odpowiednik aluminium (Al) 2,5 mm, chociaż istnieje rosnąca tendencja do stosowania większej filtracji. Producenci nowoczesnych do fluoroskopii wykorzystuje system dodawania filtracji miedzianej (Cu) o zmiennej grubości w zależności od grubości pacjenta. Zwykle mieści się w zakresie od 0,1 do 0,9 mm Cu.

Filtry rentgenowskie są również wykorzystywane do krystalografii rentgenowskiej , do wyznaczania przestrzeni międzyatomowych krystalicznych ciał stałych. Te odstępy między sieciami można określić za pomocą dyfrakcji Bragga , ale ta technika wymaga wykonania skanów za pomocą w przybliżeniu monochromatycznych wiązek promieniowania rentgenowskiego. W związku z tym konfiguracje filtrów, takie jak opisany powyżej system miedziowo-niklowy, są stosowane, aby umożliwić penetrację tylko jednej długości fali promieniowania rentgenowskiego do kryształu docelowego, umożliwiając wynikowe rozproszenie w celu określenia odległości dyfrakcji.

Różne efekty elementarne

Nadaje się do krystalografii rentgenowskiej :

Nadaje się do radiografii :

Uwagi:

  • - Szczypanie Bremsstrahlung jest spowodowane masą atomową. Im gęstszy atom, tym wyższa absorpcja promieniowania rentgenowskiego. Tylko promienie rentgenowskie o wyższej energii przechodzą przez filtr, wyglądając tak, jakby kontinuum Bremsstrahlung zostało ściśnięte.
  • - W tym przypadku Mo wydaje się zostawiać K-Alpha i K-Beta w spokoju, wchłaniając Bremsstrahlung. Wynika to z tego, że Mo pochłania całą energię widma, ale w ten sposób wytwarza te same charakterystyczne piki, które są generowane przez cel.

Dalsza lektura

  •   BD Cullity & SR Stock, Elements of X-Ray Diffraction , wyd. 3, Prentice-Hall Inc., 2001, str. 167-171, ISBN 0-201-61091-4 .
  • Diagnostyka obrazowa CFL

Zobacz też

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=X-ray_filter&oldid=1109775656 ”