Рентгеновский фильтр представляет собой материал , помещенный в передней части рентгеновского источника, чтобы уменьшить интенсивность определенных длин волн от его спектра и избирательно изменять распределение рентгеновских длин волн в пределах данного луча.
Когда рентгеновские лучи попадают в вещество, часть входящего луча проходит через материал, а часть поглощается материалом. Поглощенное количество зависит от массового коэффициента поглощения материала и имеет тенденцию к уменьшению для падающих фотонов с большей энергией. Истинное поглощение происходит, когда рентгеновские лучи достаточной энергии вызывают уровень энергии электронов.переходы в атомах поглощающего материала. Энергия этих рентгеновских лучей используется для возбуждения атомов и не проходит мимо материала (таким образом, "отфильтровываясь"). Из-за этого, несмотря на общую тенденцию к уменьшению поглощения на более высоких длинах волн, существуют периодические всплески в характеристиках поглощения любого данного материала, соответствующие каждому из переходов уровней атомной энергии. Эти пики называются краями поглощения. В результате каждый материал предпочтительно отфильтровывает рентгеновские лучи, соответствующие их электронным энергетическим уровням и немного превышающие их, в то же время, как правило, позволяя рентгеновским лучам с энергиями немного меньшими, чем эти уровни, проходить через них относительно без повреждений.
Следовательно, можно выборочно точно настроить, какие длины волн рентгеновского излучения присутствуют в луче, путем согласования материалов с определенными характеристиками поглощения с различными спектрами источников рентгеновского излучения.
Приложения
Например, источник рентгеновского излучения из меди может предпочтительно производить пучок рентгеновских лучей с длинами волн 154 и 139 пикометров. Никель имеет край поглощения 149 мкм между двумя линиями меди. Таким образом, использование никеля в качестве фильтра для меди привело бы к поглощению рентгеновских лучей с немного большей энергией 139 мкм, в то же время пропуская лучи 154 мкм без значительного уменьшения интенсивности. Таким образом, источник рентгеновского излучения из меди с никелевым фильтром может создавать почти монохроматический пучок рентгеновских лучей с фотонами в основном 154 мкм.
В медицинских целях рентгеновские фильтры используются для избирательного ослабления или блокирования низкоэнергетических лучей во время рентгеновской визуализации ( рентгенографии ). Рентгеновские лучи низкой энергии (менее 30 кэВ) мало влияют на результирующее изображение, поскольку они сильно поглощаются мягкими тканями пациента (особенно кожей). Кроме того, это поглощение увеличивает риск стохастических (например, рака) или нестохастических радиационных эффектов (например, тканевых реакций) у пациента. Таким образом, желательно удалить эти низкоэнергетические рентгеновские лучи из падающего светового луча. Рентгеновская фильтрация может быть естественной благодаря самой рентгеновской трубке и материалу корпуса или добавлена из дополнительных листов фильтрующего материала. Минимальная используемая фильтрация обычно составляет 2,5 мм в эквиваленте алюминия (Al), хотя наблюдается все большая тенденция к использованию большей фильтрации. Производители современного рентгеноскопического оборудования используют систему добавления переменной толщины фильтрации меди (Cu) в зависимости от толщины пациента. Обычно это значение составляет от 0,1 до 0,9 мм Cu.
Рентгеновские фильтры также используются для рентгеновской кристаллографии при определении межатомных пространств кристаллических твердых тел. Эти интервалы решетки могут быть определены с помощью дифракции Брэгга , но этот метод требует, чтобы сканирование проводилось приблизительно монохроматическими рентгеновскими лучами. Таким образом, фильтры, подобные описанной выше медно-никелевой системе, используются для того, чтобы позволить рентгеновскому излучению только одной длины волны проникнуть через кристалл-мишень, позволяя результирующему рассеянию определять дифракционное расстояние.
Различные стихийные эффекты
Подходит для рентгеновской кристаллографии :
- Цирконий - поглощает тормозное излучение и K-бета .
- Железо - поглощает весь спектр.
- Молибден - поглощает тормозное излучение - оставляет K-Beta и K-Alpha .
- Алюминий - «зажимает» тормозное излучение * и устраняет пики 3-го поколения.
- Серебро - то же, что и алюминий, но в большей степени.
- Индий - то же, что и железо, но в меньшей степени.
- Медь - то же, что и алюминий, оставляя только пики 1-го поколения.
Подходит для рентгенографии :
- Молибден - используется в маммографии
- Родий - используется в маммографии с родиевыми анодами
- Алюминий - используется в рентгеновских трубках для общей радиографии
- Медь - используется в общей рентгенографии, особенно в педиатрии .
- Серебро - используется в маммографии с вольфрамовым анодом.
- Тантал - используется в рентгеноскопии с вольфрамовыми анодами.
- Ниобий - используется в рентгенографии и стоматологической рентгенографии с вольфрамовыми анодами.
- Эрбий - используется в радиографии с вольфрамовыми анодами.
Заметки:
- - Сжатие тормозного излучения связано с атомной массой. Чем плотнее атом, тем выше поглощение рентгеновских лучей. Только рентгеновские лучи с более высокой энергией проходят через фильтр, создавая впечатление, будто континуум тормозного излучения был ущемлен.
- - В этом случае Мо, кажется, оставляет К-Альфа и К-Бету в покое, поглощая тормозное излучение. Это происходит из-за того, что Мо поглощает всю энергию спектра, но при этом производит те же характерные пики, что и мишени.
дальнейшее чтение
- BD Cullity & SR Stock, Elements of X-Ray Diffraction , 3-е изд., Prentice-Hall Inc., 2001, стр. 167-171, ISBN 0-201-61091-4 .
- Диагностика изображений CFL