Исследование распределения интенсивности и энергии излучения импульсных рентгеновских трубок коаксиального типа с пиковыми напряжениями до 615 кВ

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследовано распределение интенсивности и энергии рентгеновского излучения в плоскости детектора для трех импульсных рентгеновских источников. Источники генерируют импульсы излучения наносекундной длительности с разными максимальными напряжениями: 90 кВ, 320 кВ и 615 кВ. Рентгеновские трубки данных источников выполнены в коаксиальном виде, автоэмиссионный катод представляет собой танталовый диск с внутренним отверстием, диаметр которого зависит от максимального напряжения источника, анод представляет собой заостренный вольфрамовый стержень диаметром 4 мм. За счет конструкции электродов, позволяющей сохранить относительно небольшое фокусное пятно при высоких напряжениях, распределение интенсивности излучения по площади детектора отличается от классического распределения Гаусса. Различие наблюдается для источников с максимальным напряжением выше 300 кВ. Возможность получать высокие энергии излучения позволяет применять данные источники для получения двухэнергетических рентгеновских изображений. Для эффективного использования двухэнергетической обработки исследована зависимость распределения излучения разной эффективной энергии по площади детектора.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. Комарский

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: aakomarskiy@gmail.com
Russian Federation, 620110, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

С. Р. Корженевский

Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук

Email: sk@iep.uran.ru
Russian Federation, 620110, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106

References

  1. Aichinger H., Dierker J., Joite-Barfuß S. et. al. Radiation Exposure and image quality in X-Ray diagnostic radiology. Springer Berlin, Heidelberg, 2012. P. 307.
  2. Староверов Н.Е., Грязнов А.Ю., Камышанская И.Г., Потрахов Н.Н., Холопова Е.Д. // Российский Технологический Журнал. 2021. Т. 9. С. 57. https://doi.org/10.32362/2500-316x-2021-9-6-57-63
  3. Бехтерев А.В., Лабусов В.А., Лохтин Р.А., Пьянов Д.А., Строков И.И., Храмов М.С. // Российский Электронный Журнал Лучевой Диагностики. 2019. Т. 9. С. 160. https://doi.org/10.21569/2222-7415-2019-9-1-160-176
  4. Brosi P., Stuessi A., Verdun F., Vock P., Wolf R. // Radiological Physics and Technology. 2011. V. 4. P. 148. https://doi.org/10.1007/s12194-011-0115-4
  5. Blinov N.N., Vasilyev A.Yu., Bessonov V.B., Gryaznov A.Yu., Zhamova K.K., Potrakhov E.N., Potrakhov N.N. // Biomedical Engineering. 2014. V. 48. P. 58. https://doi.org/10.1007/s10527-014-9418-1
  6. Jain A., Panse A., Bednarek D. et. al., // Proc. SPIE. 2014. V. 9033. https://doi.org/10.1117/12.2043057
  7. Сорокин В.Б., Луценко А.С., Генцельман В.Г. // Приборы и техника эксперимента. 2018. Т. 2. C. 38. https://doi.org/10.7868/S0032816218020088
  8. Потрахов Н.Н., Мазуров А.И., Гук К.К., Потрахов Ю.Н. Способ определения фокусного пятна рентгеновской трубки. Патент РФ RU 2717376 C1, 2020.
  9. Усачев Е.Ю., Гнедин М.М. Способ измерения размеров эффективного фокусного пятна микрофокусных рентгеновских трубок. Патент РФ RU 2674567 C1. 2018.
  10. Bircher B.A., Meli F., Küng A., Thalmann R. Proc. 10th Conference on Industrial Computed Tomography (iCT 2020), Wels, Austria, 2020. Special Issue of e-Journal of Nondestructive Testing. 2020. V. 25 (2). P. 1. https://doi.org/10.58286/25087
  11. Liu M., Yu H., Xi X., Tan S., Zhu L., Zhang Z., Li L., Chen J., Yan B. // Applied Optics. 2023. V. 62. P. 2784. https://doi.org/10.1364/AO.479467
  12. Rukin S.N., Tsyranov S.N. // Tech. Phys. Lett. 2000. V. 26. P. 824. https://doi.org/10.1134/1.1315507
  13. Lyubutin S.K., Pedos M.S., Ponomarev A.V., Rukin S.N., Slovikovsky B.G., Tsyryanov S.N., Vasiliev P.V. // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2011. V. 18. P. 1221. https://doi.org/10.1109/TDEI.2011.5976119
  14. Rukin S.N. // Rev. Sci. Instrum. 2020. V. 91. P. 011501. https://doi.org/10.1063/1.5128297
  15. Grishin D.M., Gubanov V.P., Korovin S.D., Lyubutin S.K., Mesyans G.A., Nikiforov A.V., Rostov V.V., Rukin S.N., Slovikovskii B.G., Ul’maskulov M.R., Sharypov K.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Yalandin M.I. // Tech. Phys. Lett. 2002. V. 28. P. 806. https://doi.org/10.1134/1.1519013
  16. Komarskiy A.A., Korzhenevskiy S.R., Ponomarev A.V., Komarov N.A. // Journal of X-Ray Science and Technology. 2021. V. 29. P. 567. https://doi.org/10.3233/XST-210873
  17. Komarskiy A.A., Korzhenevskiy S.R., Komarov N.A. // AIP Conference Proceedings. 2020. V. 2250. P. 020018. https://doi.org/10.1063/5.0013238
  18. Bauer C., Wagner R., Orberger B., Firsching M., Ennen A., Pina C.G., Wagner C., Honarmand M., Nabatian G., Monsef I. // Sensors. 2021. V. 21. P. 2455. https://doi.org/10.3390/s21072455
  19. Rebuffel V., Dinten J-M. // Insight Non-Destr. Test. Cond. Monit. 2007. V. 49. P. 589. https://doi.org/10.1784/insi.2007.49.10.589
  20. Komarskiy A.A., Korzhenevskiy S.R., Komarov N.A. // AIP Conference Proceedings. 2023. V. 2726. P. 020012. https://doi.org/10.1063/5.0134249
  21. Komarskiy A., Korzhenevskiy S., Ponomarev A., Chepusov A. // Sensors. 2023. V. 23. P. 4393. https://doi.org/10.3390/s23094393

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Graphs of voltage and current pulses for the radiation sources under study: a – source with a peak voltage of 90 kV, b – source with a peak voltage of 320 kV, c – source with a peak voltage of 615 kV.

Download (170KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Braking spectra obtained by calculation from current and voltage oscillograms for pulse sources with voltages of 90 kV, 320 kV, 615 kV.

Download (145KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Electrodes of X-ray tubes for voltages of 90 kV – 1, 320 kV – 2, 615 kV – 3.

Download (126KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution of X-ray intensity of a source with a peak voltage of 90 kV across the detector in 3D (top) and for one line of pixels (bottom).

Download (130KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Distribution of X-ray intensity of a source with a peak voltage of 320 kV over the detector in 3D (top) and for one line of pixels (bottom). The distribution sector is cut out.

Download (128KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Distribution of X-ray intensity of a source with a peak voltage of 615 kV across the detector in 3D (top) and for one line of pixels below.

Download (126KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Distribution of effective X-ray energy on the detector relative to the spot with reduced intensity for a 615 kV source for a symmetrical electrode system. The distribution corresponds to the line of pixels marked by the arrow in Fig. 6 above.

Download (128KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Distribution of the X-ray radiation intensity of a source with a peak voltage of 615 kV across the detector in 3D for the case of a cathode offset relative to the anode.

Download (180KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Distribution of effective X-ray energy across the detector relative to the spot with reduced intensity for a 615 kV source and a symmetrical electrode system. The distribution corresponds to the line of pixels marked by the arrow in Fig. 8.

Download (145KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences