КПД
Лишь небольшая часть энергии, доставляемая электронами, преобразуется в радиацию. Основная доля поглощается и превращается в тепло. КПД излучения определяется как доля полной излучаемой энергии от общей электрической, сообщаемой аноду. Факторами, которые определяют КПД рентгеновской трубки, являются приложенное напряжение KV и атомный номер Z. Примерное отношение следующее:
КПД = KV х Z х 10-6.
Взаимосвязь между эффективностью и KV оказывает специфическое влияние на практическое использование рентгеновского оборудования. Из-за выделения тепла трубки имеют определенный предел по количеству электрической энергии, которую они могут рассеивать. Это накладывает ограничение на мощность прибора. С увеличением KV, однако, количество радиации, произведенное на единицу тепла, значительно увеличивается.
Зависимость коэффициента полезного действия генерации рентгеновского излучения от состава анода представляет лишь академический интерес, поскольку в большинстве устройств используется вольфрам. Исключением является молибден и родий, используемые в маммографии. КПД этих приборов значительно ниже вольфрамовых из-за их более низкого атомного номера.
Типы катодов
Электроны могут высвобождаться в катодах различными способами, в частности, посредством нагрева или высокой напряженности поля. Для каждого из типов требуется определенный тип катода.
Тепловое излучение
Катод этого типа трубки, также названной трубкой Кулиджа в честь ее изобретателя Уильяма Дэвида Кулиджа , состоит из нити накала , которая обычно состоит из вольфрамовой проволоки . Этот термоэмиссионный катод нагревается за счет прохождения тока примерно до 2000 ° C, так что происходит термоэлектронная эмиссия электронов из металла. Электроны образуют отрицательно заряженное электронное облако, которое препятствует уходу других электронов. Электроны ускоряются к аноду только при приложении положительного напряжения. Если трубка состоит только из катода и анода, она называется диодом. Анодный ток определяется полем, а от значения насыщения — током нагрева нити.
Дополнительный так называемый цилиндр Венельта перед катодом позволяет регулировать анодный ток независимо от этого. Цилиндр Венельта действует как управляющая сетка и является отрицательным по отношению к катоду. Таким образом, он противодействует полю ускорения анода. В данном случае говорят о триоде.
Автоэлектронная эмиссия
Здесь нить нагревается только до умеренных температур, в зависимости от материала. Сам по себе нагрев не приводит к выбросам. Однако это означает, что многие электроны находятся на повышенном уровне энергии выше уровня Ферми. Если над нитью накаливания поместить так называемую вытяжную сетку, которая является положительной по отношению к ней, в пространстве между катодом и вытяжной сеткой генерируются очень высокие напряженности поля в несколько вольт на микрометр. Это заставляет электроны вытягиваться из нити. Потенциал так называемого уровня вакуума — потенциал, которого должен достичь электрон, чтобы действительно освободиться от исходного твердого тела, — понижается сильным внешним полем по мере увеличения расстояния от поверхности металла / нити. Электроны теперь могут туннелировать через этот потенциал на уровень вакуума и покидать твердое тело. За вытяжной решеткой следует отрицательно заряженная управляющая решетка — цилиндр Венельта.
Автоэмиссионные катоды имеют очень маленькую поверхность излучения, так что небольшая точка удара на анод также может быть достигнута с помощью соответствующих электронных линз. В результате источником рентгеновского излучения является почти точечный источник, что позволяет более детально исследовать даже очень маленькие объекты.
Рентгеновская трубка: принцип работы
Трубки для медицинских рентгеновских аппаратов поставляются с различными характеристиками. При этом трубки для разных видов диагностики и для терапии будут иметь разные показатели.
Путем изменения электрических параметров (напряжение, ток трубки) и времени воздействия можно менять количество и качество рентгеновского излучения, добиваясь тем самым необходимого воздействия на биологические ткани или требуемого качества получаемых изображений.
Например, рентген трубки, используемые для диагностических целей, работают при максимальном напряжении до 150 кВ, а для терапевтических – до 400 кВ. Фокусное пятно трубок для маммографии меньше, чем у трубок для рентгеновских аппаратов.
Большое значение имеют оптические характеристики трубки – размер фокусного пятна определяет разрешающую способность получаемых снимков. При его уменьшении возникает ограничение на максимальную мощность трубки: даже при использовании в качестве мишени анода очень тугоплавкого вольфрама при площади фокуса 1 кв. мм и односекундной экспозиции рассеяться без повреждений анода может не более 200 Вт.
Для продления срока службы анода в практической рентгенографии используют специальные таблицы и графики зависимости размера фокусного пятна, времени экспозиции и мощности, подаваемой на трубку.
*Фокусное пятно – распространенный перевод термина «focal spot» в отечественной литературе. Но более правильным является употребление термина – фокальное пятно.
Кинетика
Низкое давление в откачанной рентгеновской трубке (при 15°C оно составляет 10-6–10-7 мм рт. ст.) позволяет частицам под действием термоэлектронной эмиссии и электрической силы вылетать из катода к аноду. Эта сила ускоряет их, что приводит к увеличению скорости и кинетической энергии и убыванию потенциальной. Когда частица попадает на анод, ее потенциал теряется, и вся ее энергия переходит в кинетическую. 100-кэВ электрон достигает скорости, превышающей половины скорости света. Ударяясь о поверхность, частицы очень быстро замедляются и теряют свою кинетическую энергию. Она превращается в рентгеновское излучение или тепло.
Электроны вступают в контакт с отдельными атомами материала анода. Излучение генерируется при их взаимодействии с орбиталями (рентгеновские фотоны) и с ядром (тормозное излучение).
Дискретные или характеристические рентгеновские лучи
В то время как в источниках видимого света участвуют только электроны внешней оболочки атомов, высокоэнергетические электроны, ускоренные в рентгеновской трубке на аноде, также выбивают электроны из самых внутренних оболочек атомов материала анода. Либо электроны с более высоких энергетических уровней, либо свободные электроны «прыгают» в эти зазоры. Поскольку энергии связи самых внутренних электронных уровней очень велики, нет видимого света, но есть характерное рентгеновское излучение с типичными для материала дискретными энергиями квантов или длинами волн. Энергия, выделяемая в процессе, соответствует разнице между энергией связи, например, K-оболочки и более энергичной N-оболочки . Конечно, также возможны все другие дискретные квантовые энергии, например, энергии между оболочками K и L , между оболочками M и K, оболочками M и L или, как уже упоминалось, также от «свободных» электронов к K или L-Пилу.
Однако, за исключением маммографии и анализа кристаллов , это дискретное или характерное рентгеновское излучение с соответствующими энергиями квантов и, следовательно, длинами волн не используется или используется лишь в небольшой степени для генерации изображений во время рентгеновской рентгеноскопии.
В маммографии используется анодная пластина из молибдена с соответствующими фильтрами, так что в этом случае K-излучение молибдена используется для поглощения молочной железы . Дискретные длины волн также необходимы для анализа кристаллической структуры . За исключением этих исключений, только тормозное рентгеновское излучение используется для создания изображений в медицине и тестировании материалов .
Электроны во внутренних оболочках могут быть выбиты из атома не только внешними ударами, например, в рентгеновской трубке, но и в процессе внутреннего преобразования .
Трубка Кулиджа
Принципиальная схема бокового окна трубки Кулиджа. K: нить накала. A: анод. W in и W out : вход и выход охлаждающей воды.
Трубка Крукса была усовершенствована Уильямом Кулиджем в 1913 году . Лампа Кулиджа, также называемая трубкой с горячим катодом, является наиболее широко используемой трубкой. Это высоковакуумная трубка ( примерно 10 -4 Па , примерно 10 -6 торр ), закрытая свинцовым кожухом.
В трубке Кулиджа, электроны испускаются с помощью нити металла (щелочно — земельного металла) , нагретой электрическим током ( термоэлектронной эффект также используется в электронно — лучевых трубок по телевизору ). Нить накала является катодом трубки. Между катодом и анодом устанавливается высокое напряжение, которое ускоряет электроны, испускаемые нитью накала. Эти электроны ударяются об анод.
В трубках с так называемым «боковым окном» электроны концентрируются (фокусируются) с помощью детали, называемой Wehnelt (en), расположенной сразу после нити накала.
Таким образом, с электрической точки зрения мы имеем:
- нить накала, на выводах которой устанавливается низкое напряжение для создания нагревающего электрического тока ( эффект Джоуля );
- в некоторых трубках — часть определенной формы, имеющая слегка отрицательное напряжение по отношению к нити (то есть по отношению к двум клеммам нити), чтобы отталкивать электроны, идущие от нити к центру нити. часть; это Wehnelt;
- анод-мишень, имеющий строго положительное напряжение по отношению к Венельту и нити накала.
Существует две геометрии трубок:
- трубки с боковым окном: нить накала представляет собой соленоид с прямолинейной осью и помещается перед скошенной мишенью; траектория электронов — прямая линия
- трубки с передним окном: нить накала представляет собой соленоид с круговой осью и окружает анод; траектория электронов искривлена.
Типы анодов
Фиксированный или стоячий анод
Фиксированный рентгеновский анод, медь, водяное охлаждение, встроенная вольфрамовая пластина с сильными признаками износа, общий диаметр 30 мм
При неподвижном аноде электроны попадают в область размером 1 мм × 10 мм. В области этого фокуса износ анодного материала может стать очень высоким. Например, используются вольфрамовые пластины, залитые медью. Вольфрам имеет особенно высокую скорость преобразования электрической энергии в энергию рентгеновского излучения и в то же время имеет высокую температуру плавления.
Неподвижные аноды устройств для анализа кристаллической структуры в основном имеют водяное охлаждение из-за длительного времени измерения, причем повторное охлаждение используется все чаще и чаще для экономии воды.
Вращающийся анод
Современная рентгеновская трубка с вращающимся анодом
Первый вращающийся анод был разработан Эрнстом Полем в Киле в 1930-х годах . Это , как правило , состоит из композитной пластины , изготовленная из вольфрама наружного слоя и нижележащий высокого термостойкого молибден — сплав , с помощью вал на ротор закреплен ( с короткозамкнутым ротором). Снаружи рентгеновской трубки находится пакет обмоток статора для приведения в действие ротора по принципу асинхронного двигателя . Электроны ударяются о край пластины. При повороте пластины тепло от точки фокусировки распределяется по краю пластины. Это приводит к более длительному сроку службы анода и обеспечивает большую интенсивность луча, чем было бы достижимо с фиксированным анодом, пока материал анода не расплавится.
Число оборотов таких анодов различно: в то время как анодные пластины диаметром примерно от 8 до 12 см вращаются со скоростью от 8000 до 9000 оборотов в минуту и обычно не в непрерывном режиме (срок службы шарикоподшипников в вакууме составляет всего несколько единиц). 100 часов; поэтому пластина ускоряется и после записи снова тормозится), высокопроизводительные аноды диаметром около 20 см вращаются со скоростью от 3500 до 6000 оборотов в минуту в непрерывном режиме и предпочтительно устанавливаются на неизнашиваемых гидродинамических подшипниках скольжения . Из-за сильного выделения тепла (99% используемой энергии превращается в тепло) анодную пластину необходимо охлаждать. В случае труб с шарикоподшипниками это происходит только за счет теплового излучения, а в случае труб с жидкометаллическими подшипниками скольжения дополнительно за счет прямого рассеивания тепла внутрь подшипника, а затем в охлаждающую воду или охлаждающее масло. Еще одним преимуществом гидродинамических подшипников скольжения является отсутствие износа и почти бесшумная работа, так что по этой причине также можно отказаться от ускорения и замедления анода.
Вид в разрезе вращающейся анодной трубки в маслонаполненном корпусе
Схематический чертеж вращающейся поршневой трубки A) катод B) отклоняющие катушки C) охлаждающая жидкость D) двигатель вращения E) электронный луч F) выходное окно для рентгеновских лучей G) анод
Более поздней разработкой является вращающаяся огибающая трубка. По этой технологии анод выполнен как часть стенки трубки, и вся трубка вращается. Катод находится в центре оси вращения трубки, и электронный пучок направляется магнитным полем на круговой путь анода. Такая конструкция позволяет охлаждать анод непосредственно маслом, так как он является частью кожуха трубки. В качестве корпуса используются металлические или стеклянные корпуса, при этом стеклянный корпус может одновременно выполнять функцию изолятора между анодом и катодом. В случае металлических корпусов необходимо установить дополнительные изоляторы из трубчатого стекла , стекла или керамики . Это позволяет использовать очень мощные лампы.
Рентгеновские трубки: производители
Компания Oxford Instruments выпускает различные устройства, включая стеклянные мощностью до 250 Вт, потенциалом 4–80 кВ, фокальным пятном до 10 микрон и широким диапазоном материалов анода, в т. ч. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Pd, Rh, Ti, W.
Varian предлагает более 400 различных типов медицинских и промышленных рентгеновских трубок. Другими известными производителями являются Dunlee, GE, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong и др.
В России выпускаются рентгеновские трубки «Светлана-Рентген». Помимо традиционных приборов с вращающимся и стационарным анодом, предприятие изготавливает устройства с холодным катодом, управляемым световым потоком. Преимущества прибора следующие:
- работа в непрерывном и импульсном режимах;
- безынерционность;
- регулирование интенсивности током светодиода;
- чистота спектра;
- возможность получения рентгеновского излучения различной интенсивности.
Просмотры:
152
Фоновый шум
Рентгеновское излучение носит случайный характер. Таким образом, возникает короткопериодическая флуктуация сигнала, которая создает фоновый шум. Закон излучения и, следовательно, скорость счета — количество X фотонов, регистрируемых в секунду — подчиняются закону Пуассона ; таким образом, стандартное отклонение — это квадратный корень из средней интенсивности.
σязнак равноя¯{ displaystyle sigma _ { mathrm {I}} = { sqrt { bar { mathrm {I}}}}}.
Чем больше интенсивность, тем больше стандартное отклонение и, следовательно, флуктуации, но отношение сигнал / шум увеличивается:
я¯σязнак равноя¯{ displaystyle { frac { bar { mathrm {I}}} { sigma _ { mathrm {I}}}} = { sqrt { bar { mathrm {I}}}}}
что, следовательно, способствует точности измерения.
Трубка Крукса
Исторически первая рентгеновская трубка была изобретена сэром Уильямом Круксом . Первоначально он был предназначен для создания люминесцентной флуоресценции минералов . Трубку Крукса также называют разрядной трубкой, газовой трубкой или трубкой с холодным катодом.
Это стеклянная колба, в которой мы создаем вакуум ; остаточного воздуха , давление от прибл. 100 Па (прибл. 1 торр ) остается (без ссылки для значений давления)) . Он содержит металл, алюминий , вогнутый катод для концентрации потока электронов и анод , или «мишень».
Индукционная катушка обеспечивает высокое напряжение. Затем происходит ионизация остаточного воздуха в виде вспышки или «разряда», которая вызывает поток электронов от катода к аноду. Этот поток, называемый катодным лучом , производит электромагнитное излучение, которое способно создавать флуоресцентный свет на определенных телах, а также производить разряды наэлектризованных тел на расстоянии. Он также создает рентгеновские лучи.
Эта трубка может создавать рентгеновские лучи только с перерывами. Он до сих пор используется в некоторых типах циклотронов.
Физика [ править ]
Спектр рентгеновского излучения, испускаемого рентгеновской трубкой с родиевой мишенью, работающей при 60 кВ . Плавная непрерывная кривая обусловлена тормозным излучением , а пики — характерными линиями K для атомов родия.
Как и в любой вакуумной лампе , здесь есть катод , который испускает электроны в вакуум, и анод для сбора электронов, таким образом создавая электрический ток, известный как луч , через трубку. Источник высокого напряжения , например от 30 до 150 киловольт (кВ), называемый напряжением трубки , подключается между катодом и анодом для ускорения электронов. Рентгеновский спектр зависит от материала анода и ускоряющего напряжения.
Электроны катода сталкиваются с материалом анода, обычно вольфрамом , молибденом или медью , и ускоряют другие электроны, ионы и ядра в материале анода. Около 1% генерируемой энергии испускается / излучается, обычно перпендикулярно пути электронного луча, в виде рентгеновских лучей. Остальная энергия выделяется в виде тепла. Со временем вольфрам будет осаждаться из мишени на внутренней поверхности трубки, включая поверхность стекла. Это приведет к медленному затемнению трубки и, как предполагалось, к ухудшению качества рентгеновского луча. Испаренный вольфрам конденсируется на внутренней стороне оболочки над «окном» и, таким образом, действует как дополнительный фильтр и снижает способность трубок излучать тепло. Со временем отложения вольфрама могут стать достаточно проводящими, чтобы при достаточно высоких напряжениях возникла дуга. Дуга будет перескакивать с катода на вольфрамовый осадок, а затем на анод. Это искрение вызывает эффект, называемый « растрескивание » на внутреннем стекле рентгеновского окна. Со временем трубка становится нестабильной даже при более низком напряжении, и ее необходимо заменить. На этом этапе узел трубки (также называемый «головкой трубки») удаляется из рентгеновской системы и заменяется новым узлом трубки. Старая трубка в сборе отправляется компании, которая загружает в него новую рентгеновскую трубку.
Эффект генерации рентгеновских фотонов обычно называют эффектом тормозного излучения , сокращение от немецкого bremsen означает тормозить, а Strahlung означает излучение .
Диапазон фотонных энергий, излучаемых системой, можно регулировать, изменяя приложенное напряжение и устанавливая алюминиевые фильтры различной толщины. На пути прохождения рентгеновского луча устанавливаются алюминиевые фильтры для удаления «мягкого» (непроникающего) излучения. Количество испускаемых рентгеновских фотонов или доза регулируется путем управления током и временем экспозиции.
Выпущено тепло править
В фокусе анода выделяется тепло. Поскольку небольшая часть (менее или равная 1%) энергии электронов преобразуется в рентгеновские лучи, ее можно не учитывать при расчетах тепла.
Количество выделяемого тепла (в Джоулях) в фокусном пятне определяется по формуле:
Eчасеатзнак равношVпят{ displaystyle E _ { mathrm {heat}} = w mathrm {V_ {p}} mathrm {I} mathrm {t}} ш{ displaystyle w}являясь фактором формы волны Vп{ Displaystyle mathrm {V_ {p}}}= пиковое напряжение переменного тока (в вольтах) я{ displaystyle mathrm {I}} = ток трубки (в милли ампер) т{ Displaystyle mathrm {т}} = время воздействия (в секундах)
Тепловая единица (HU) использовалась в прошлом как альтернатива Джоуля. Это удобный блок, когда к рентгеновской трубке подключен однофазный источник питания. С двухполупериодного выпрямления с синусоидальной волны , = , таким образом , блок тепла:ш{ displaystyle w}12≈0,707{ displaystyle { frac {1} { sqrt {2}}} приблизительно 0,707}
1 HU = 0,707 Дж1,4 HU = 1 Дж
Как получается снимок?
Принцип получения изображения при помощи рентгеновских лучей построен на особенностях их поглощения различными тканями тела.
Рентгеновские лучи, испускаемые трубкой, проходят сквозь тело человека и проецируются на специальной пленке – почти как в фотоаппарате.
Кальций, содержащийся в
скелета, поглощает больше всего рентгеновских лучей. Поэтому на снимке, полученном при исследовании, кости будут самыми яркими – белыми, так как на пленку в этой области попадет меньше всего лучей.
Жир, жидкости тела, мышцы и соединительная ткань поглощают меньше лучей – на снимке они отображаются оттенками серого.
Что можно диагностировать при помощи рентгена?
- Трещины и
костей - костей, легких и других тканей
- Остеомиелит
- Состояние легких
- Дегенеративные заболевания костей, например,
- Инородные тела различных тканей
Как проводится рентгеновское исследование?
Исследование проводится в специальном кабинете, в котором установлен рентгеновский аппарат, или в любом другом помещении с использованием портативной или передвижной рентгеновской установки.
Во время получения рентгеновского снимка пациент может лежать на столе или стоять в различных позах перед рентгеновским аппаратом – в зависимости от того, какая область тела исследуется.
Что происходит во время рентгеновского исследования?
Перед рентгеновским исследованием вас попросят снять одежду и все ювелирные украшения: эти предметы искажают получаемое изображение.
В зависимости от того, какой участок тела будет исследоваться, вам придется принять определенную позу. Не все они могут быть удобны – но от вашей неподвижности зависит качество снимка.
Сам снимок делается в течение секунды. Воздействие рентгеновских лучей абсолютно безболезненно.
При необходимости также делается несколько разных снимков одного участка тела – в разных проекциях.
Затем полученные изображения интерпретируются врачом.
Возможные риски
В современном рентгеновском аппарате используются очень низкие уровни рентгеновского излучения. Специалисты говорят, что доза облучения во время обследования сравнима с той, что получает пассажир обычного авиалайнера во время
.
Это значит, что диагностические преимущества метода значительно перевешивают тот ущерб, которое излучение успевает причинить клеткам организма.
Важно! Рентгеновское исследование противопоказано маленьким детям и беременным женщинам. Оно назначается только в том случае, если этот диагностический метод жизненно необходим.. Самое важное
Самое важное
Рентгенографическое исследование позволяет получить двумерное изображение тела, на котором самыми светлыми участками будут кости, а темными – полости, содержащие воздух.
Этот вид диагностики позволяет определить повреждения и заболевания костей, а также наличие опухолей и заболеваний легких.
Информация с сайта:
Ссылки [ править ]
- ^ Behling, Rolf (2015). Современные диагностические источники рентгеновского излучения, технологии, производство, надежность . Бока-Ратон, Флорида, США: Тейлор и Фрэнсис, CRC Press. ISBN 9781482241327.
- ^ Кулидж, патент США 1 203 495 . Дата приоритета 9 мая 1913 г.
- ↑ Схема континуума и характерных линий. Архивировано 23 февраля 2008 года на Wayback Machine.
- ^ Джон Г. Стирс; Джоэл П. Фелмли; Джоэл Э. Грей (сентябрь 1986 г.), «ср. Увеличение уровня половинной ценности из-за накопления вольфрама в рентгеновской трубке: факт или вымысел», Радиология , 160 (3): 837–838, doi10.1148 / радиология.160.3.3737925 , PMID 3737925
- ^ http://sprawls.org/ppmi2/XRAYHEAT/
- ^ http://sprawls.org/ppmi2/XRAYHEAT/
- ^ Перри Спролс, доктор философии. Нагревание и охлаждение рентгеновской трубки , из Интернет-издания The Physical Principles of Medical Imaging , 2nd Ed.
- ^ https://patents.google.com/patent/US2900543A/en
- ^ DE Grider, A Wright и PK Ausburn (1986), «Электронно-лучевое плавление в микрофокусных рентгеновских трубках», J. Phys. D: Прил. Phys. 19: 2281-2292
- ^ М. Otendal, Т. Туохимаа, У. Вогт и НМ Герц (2008), «A 9 кэВ электронным ударом жидкость-галлий-реактивный рентгеновский источник», Rev. Sci. Instrum. 79: 016102
- ^ Т. Туохимаа, М. Otendal и НМ Герц (2007), «фазового контраста рентгеновского изображения с источником микрофокусной жидкометаллическим струйно-анодной», Appl. Phys. Lett. 91: 074104
- ^ «Мы хотим, чтобы вы знали о телевизионном излучении» . Центр устройств и радиологического здоровья, FDA США. 2006. Архивировано из оригинала 18 декабря 2007 года . Проверено 24 декабря 2007 .
- ^ Пикеринг, Мартин. «Неофициальная история защиты от рентгеновских лучей» . sci.electronics.repair FAQ . Проверено 24 декабря 2007 .
- ^ Хонг, Мишель. «Напряжение телекамеры» . Проверено 11 августа +2016 .
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с сущностью метода рентгеновского фазового
анализа по п.2.
3. Приготовить образец для съемки на дифрактометре ДРОН-З.
4. Провести съемку изучаемого образца.
5. Оформить полученную рентгенограмму. На диаграммной ленте
отметить:
—
название (формулу) исследуемого вещества;
— время
съемки (число, месяц год);
— длину
волны используемого излучения;
—
режимы: напряжение на аноде рентгеновской трубки, ток через трубку,
чувствительность прибора (число имп/сек), постоянную времени RC; скорость съемки;
—
связующий материал при помещении образца в рентгеновскую кювету;
6. Качественно оценить полученную рентгенограмму: определить, в
аморфном или кристаллическом состоянии находится изучаемое вещество;
7. Рассчитать значения 2q, d и I для всех
линий. Составить таблицу данных.;
8. Используя квадратичную форму
определить параметр решетки a фуллерена С60 ( пространственная группаFm3m).
Требования к отчету по лабораторной работе N
1
В отчете должны быть приведены:
— краткое описание сущности метода
рентгеновского фазового анализа;
— режим работы ДРОН для съемки изучаемого
образца;
—
анализ состояния образца по виду рентгенограммы;
—
таблица значений 2q,
d и I для всех линий;
—
значение параметра решетки а для
фуллерена С60.
К отчету приложить полученные рентгенограммы.
IV. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Качественный рентгеновский фазовый анализ (
фуллеренов, фуллерено-содержащих саж) с использованием
программы ДРОН (4 часа)
Цель работы: -освоить способ расшифровки дифрактограмм на ЭВМ
(программа
ДРОН);
—
расшифровать полученные в лабораторной работе № 1 рентгенограммы;
—
провести анализ влияния различных воздействий на фазовый состав образцов.
Порядок выполнения работы
1.
Рассчитать рентгенограмму и составить таблицу экспериментальных данных.
2.
Ознакомиться с работой на компьютере программ ДРОН, ORIGIN
3.
Ввести в компьютер экспериментальные значения брэгговских углов 2q, интенсивности линий I,
длину волны l используемого рентгеновского
излучения.
4. С
помощью программы ДРОН выполнить качественный фазовый анализ изучаемых
материалов.
5.
Провести анализ полученных результатов с помощью программы ORIGIN
Требования к отчету по лабораторной работе №
2
В отчете должны быть приведены:
— правильно
оформленная таблица экспериментальных данных и результатов РФА, полученных С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММ ДРОН, ORIGIN
-тщательный анализ полученных
результатов. К отчету прилагают рентгенограммы исследуемых образцов, на которых
различные кристаллические фазы окрашены по-разному.
V.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какая формула положена в основу
рентгеновского фазового анализа (качественного)?
2. Какого размера кристаллиты
должны быть в образце, чтобы можно было снимать спектры РФА?
3. Каким требованиям должны отвечать
образцы, предназначенные для рентгеноструктурного фазового анализа?
4. Как готовят образец для съемки
рентгенограмм?
5. Что такое текстура?
6. Зачем производят вращение
образца?
7. Устройство рентгеновской
трубки.
8. Из каких основных частей состоит
аппарат ДРОН?
9. Почему аппарат ДРОН работает,
когда есть водяное охлаждение
рентгеновской
трубки?
10. Сплошной и характеристический
спектр рентгеновского излучения.
11. Что такое Кa-излучение?
12. Зачем нужен рентгеновский
фильтр?
13. От чего зависит число линий на
рентгенограмме?
14 Какова точность определения
углового положения линий на спектре РФА?
15. Как работает программа ДРОН?
16. Объяснить содержание карточек
из картотеки ASTM.
17. При каких условиях
дифракционная линия эталона считается совпадающей с линией образца?
18. Какие возможности оценки
количественного соотношения фаз или выбора преобладающей фазы имеются при
анализе двух или многофазных смесей (для анализируемого образца)?
19. Объяснить работу программы
ORIGIN
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Васильев Е.К., Нахмансон М.М.
Качественный рентгенофазовый анализ. Новосибирск: Наука, 1986.
2. Недома И.Н. Расшифровка
рентгенограмм порошков. М.: Металлургия, 1975.
3. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н.,
Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.:Металлургия,
1970.
4. Кристаллохимия и структурная
минералогия. / Под ред.Франк-Каменецкого,Л.:Наука, 1979. стр.Ш — 121.
Эффективность
Эффективность рентгеновской трубки определяется как количество облучения в миллирентгенах, доставленного в точку в центре полезного пучка на расстоянии 1 м от фокусного пятна на каждый 1 мАс электронов, проходящих через прибор. Ее значение выражает способность прибора преобразовывать энергию заряженных частиц в рентгеновское излучение. Позволяет определить экспозицию пациента и снимка. Как и КПД, эффективность устройства зависит от ряда факторов, в том числе KV, формы волны напряжения, материала анода и степени повреждения его поверхности, фильтра и времени использования прибора.
Источник: