Transcript دانلود پاورپوينت x-ray

X-ray Tube
1
‫موضوع‪ :‬طيف الکترومغناطيسی ودستگاه مولد پرتوايكس‬
‫قسمتهای اصلی دستگاه ‪ -‬قانون عکس مجذور فاصله‬
‫اهداف‪:‬‬
‫منابع ‪ :‬کتاب فيزيك پزشکی (عقابيان) فصل ‪ 4‬همراه با مطالب پاورپينت‬
‫اهميت موضوع وكاربرد محتواي درس‪:‬‬
‫اولويت تدريس‪:‬‬
‫منابع بيشترجهت پژوهش و امتحان‪ :‬فيزيك پزشكي ( دكتر تكاور) ؛ فيزيک راديولوژی تشخيصی‬
‫کريستنسن ‪ -‬فيزيك نجم آبادی‬
‫نحوه ارزيابي‪ :‬كوييز‪ -‬امتحان‪ -‬حضور و غياب فعاليت کالس‬
‫رفع اشكاالت درسي‪ :‬يکشنبه و سه شنبه (‪)13 -12‬‬
‫‪2‬‬
‫طيف الکترومغناطيسی‬
‫نيروهای امواج ‪: EM‬‬
‫فوتون‪ :‬کوچکترين ذره بی جرم از امواج ‪EM‬‬
‫کوانتوم‪ :‬دسته کوچک انرژی با سرعت ‪c‬‬
‫سرعت امواج ‪C = 3. 108 m/S : EM‬‬
‫‪V = C = f. λ‬‬
‫انرژی فوتون‪E = hf = ) c / λ ( h :‬‬
‫طيف (بيناب) امواج ‪: EM‬‬
‫فرکانس ‪ f (10 - 1024) Hz‬وطول موج‬
‫‪λ (107 - 10 -16) m‬‬
‫تقسيم بندی نواحی عمده طيف ‪ EM‬به ‪ 4‬قسمت مهم‬
‫‪ -1‬امواج راديويی‬
‫‪ -3‬نور‬
‫‪3‬‬
‫‪ - 2‬ميکروموجها‬
‫‪ - 4‬پرتوهای يونيزاسيون (‪) X, γ‬‬
‫تشعشعات الکترومغناطيسی‬
‫‪ -1‬امواج راديويی ‪ :‬هدفهای ارتباطی (پليس) ‪ECG ,FM ,TV ,‬‬
‫استفاده از آنتن‬
‫‪ : AM‬باالترين طول موج ‪ :‬راحت انتقال‬
‫‪ -2‬ميکروموجها‪ :‬طول موج کوتاه؛‬
‫کاربرد ( تلفن راه دور ‪ ,‬ميکروفر) گرما درمانی ‪ ,‬از بين رفتن سرطان‬
‫طيف ميکروموجها‪ :‬تلفن همراه‪ ,‬رادار ‪ ,‬پختن غذا‪ ,‬سرعت سنجها ( ‪λ ) 10 – 4 - 10‬‬
‫‪ -3‬نور‬
‫‪ : IR‬توليد گرما ( خورشيد) گرما نگاری و فيزيوتراپی‬
‫مادون قرمز‪ :‬نور خورشيد ( ‪λ )10 - 6 – 10 - 4‬‬
‫‪ VIS‬نور مرئی‪ :‬تحريک گيرنده های چشم (‪) 400 -760 nm‬‬
‫کاربرد‪ :‬اندوسکوپی ‪,‬درمان يرقان ‪,‬‬
‫طيف نور مرئی ‪( 760 - 400 nm) :‬‬
‫‪ : UV‬منبع خورشيد (‪ ,) 100 - 400 nm‬جذب اليه ازن ‪-‬عبور از جو‬
‫برنزه شدن پوست‪ ,‬احتمال سرطان ‪ ,‬توليد ويتامين ‪ , D‬ضد عفونی‬
‫طيف ماوراء بنقش‪λ )400 nm - 100 nm ( :‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ -4‬پرتوهای يونيزاسيون (‪) X, γ‬‬
‫•‬
‫•‬
‫پرتو ‪ :X‬المپ ‪ ,CRT‬کاتد‪ ,‬آند ‪ ,‬اشعه ايکس‬
‫پرتو‪ : γ‬توليد توسط هسته اتمها‪ ,‬کاربرد پزشکی‬
‫طيف پرتوهای يونيزاسيون (‪) X, γ‬‬
‫)‪λ x (10 -9 - 10 -12‬‬
‫• پرتو ‪ :X‬المپ ‪,CRT‬‬
‫• پرتو‪ : γ‬توليد توسط هسته اتمها )‪λ γ (10 -10 -10 -15‬‬
‫موانع سد راه امواج‪ λ :‬کوچکتر◄مانع سد راه بيشتر مثل ‪ γ‬و ‪X‬‬
6
‫دامنه موج‪ :‬امواج به شکل سينوسی تغييرات قله تا دره ودامنه ارتباطی با ‪ λ‬و ‪ f‬ندارد‪.‬‬
‫فرکانس‪ :‬تعداد قله ها در واحد زمان‬
‫طول موج‪ :‬فاصله يک موج کامل‬
‫پريود‪ :‬مدت زمان عبور يک موج‬
‫تغيير فرکانس‪ :‬تغيير طول موج‬
‫‪7‬‬
‫دستگاه مولد پرتو ايكس‬
‫رونتگن در سال ‪1895‬‬
‫المپ کاتد يک ‪ :‬ولتاژ باال ( دو الکترود)‪ ,‬پوشش المپ با‬
‫مقوای سياه ◄ درخشش نور از يک نيمکت در فاصله ‪3ft‬‬
‫منبع نور‪ :‬يک تکه کاغذ آغشته به سيانيد پالتين – باريم‬
‫در فاصله اندکی از المپ کروکس درخشان گرديد (فلورسانس )‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ادامه درخشندگی در اتاق تاريک و در زمانی که‬
‫لوله با کاغذ سياه پوشيده شده بود‬
‫پرتو ‪ x‬صفحه عکاسی را سياه و گازها را يونيزه ميکند‪.‬‬
‫اولين تصوير‪ :‬تصوير دست خانم رونتگن روی فيلم عکاسی‬
‫اشعه ايکس‪ :‬امواج ‪ ( EM‬انتقال انرژی در فضا‬
‫بصورت ترکيبی از ميدانهای الکتريکی و مغناطيسی)‬
‫‪8‬‬
9
‫قسمتهای اصلی دستگاه‪:‬‬
‫‪ -1‬المپ پرتو‪ ) X‬کاتد ‪ ,‬آند(‬
‫‪ -2‬ژنراتور ولتاژ باال‬
‫‪ -3‬ميز کنترل‬
‫توليد پرتو ‪ : X‬توقف (ترمز) ناگهانی الکترونهای پر شتاب‬
‫محفظه شيشه ای‪:‬‬
‫قرار دادن الکترودهای المپ اشعه در آن‬
‫( پيرکس ‪) 20-35 in‬‬
‫خال‪ :‬در صورت وجود هوا برخورد الکترونها با آن و کاهش سرعت‬
‫اتاقک حفاظتی‪:‬‬
‫شعاعهای مفيد و پرتوهای نشتی ( پنجره تابش ‪)5cm‬‬
‫کاتد ‪:‬‬
‫‪,‬قطب منفی المپ کاتد ناميده ميشود‪.‬‬
‫فيالمان ‪ :‬منبع توليد الکترون در المپ سيمی از‬
‫جنس تنگستن به قطر ‪ 0.2 mm‬و درازی ‪(1 cm‬تنگستن يا توريم)‬
‫پديده ترمويونيك ‪:Thermionic Emission‬‬
‫آزاد شدن الکترونها بر اثر حرارت‬
‫حرکت الکترونها فقط در يک جهت (هميشه از کتد به سمت اند)‬
‫‪10‬‬
‫آند ‪ :‬سمت مثبت المپ پرتو ‪ .‬جنس از تنگستن‬
‫کار آند‪ :‬دريافت الکترونها ‪ -‬هادی الکتريکی و حرارتی خوب‬
‫تکيه گاه هدف‬
‫آند ثابت‪ :‬يک صفحه تنگستنی با ضخامت ‪ 2‬تا ‪ 3‬ميلی متر‬
‫نصب در بلوک مسی کاربرد در دستگاه دندان ‪ ,‬پرتابل‬
‫آند دوار‪:‬‬
‫المپهای دو کانونه‪ :‬شامل دو فيالمان يکی از فيالمان ها‬
‫داری طول بيشتر‪ .‬فيالمان بزرگتر جهت تابش بيشتر‬
‫سيمهای اتصال دهنده‪ :‬بايد در ديواره المپ قرار داده شوند‬
‫با ضريب انبساط خطی شبيه به شيشه‬
‫‪11‬‬
‫‪TUNGSTEN‬‬
‫هدف‪ :‬تنگستن (درون آندمسی)‬
‫يا آلياژ‪ :‬تنگستن ‪ +‬توريوم )‪( 1%-3%‬‬
‫داليل استفاده از تنگستن‪:‬‬
‫عدد اتمی ‪74‬‬
‫هدايت حراراتی‬
‫نقطه ذوب ‪3380°C‬‬
‫آند دوار ‪:‬سطح هدف ‪4mm2‬‬
‫سرعت چرخش ‪ 3400 rmp‬دور در دقيقه‬
‫‪ -2‬ژنراتور ولتاژ باال‪ :‬بکارگيری ترانسفورماتور افزاينده‬
‫ايجاد اختالف پتانسيل مين دو سر المپ ‪kVp‬‬
‫( قانون ‪)Np/Ns = Vp /Vs‬‬
‫کنترل ميلی امپر‪ :‬بکارگبری ترانس کاهنده‬
‫( آمپر ‪ ) 4 - 6‬و (ولتاژ ‪) 10 – 20 V‬‬
‫‪ -3‬ميز کنترل‪:‬‬
‫کنترل ‪ kVp ,mA‬و ‪S‬‬
‫توليد پرتو ‪ : X‬توقف (ترمز) ناگهانی الکترونهای پر شتاب‬
‫‪13‬‬
‫لکه کانونی‪ :‬در توليد اشعه ايکس عالوه بر اينکه الزم است الکترونها با‬
‫تعددداد )‪ (mAs‬و انددرژی جنبشددی )‪ (Kev‬مناسددب بدده هدددف برسددند؛ بلکدده بايددد ايددن الکترونهددا بدده سددطح‬
‫کوچکی الکترونها به سطح کوچکی از هدف موسوم به لکه کانونی برخورد کنند‬
‫سرپوش کانونی ‪:Focusing cup‬‬
‫بدست اوردن لکه کانونی کوچک‪ :‬از سرپوش فلزی جهت شتاب الکترونها‬
‫از کاتد به آند و در نتيجه ميل به دور کردن الکترونها‬
‫قرار دادن سرپوش کانونی در بار منفی‪ :‬کانونی شدن جريان الکترونها‬
‫و تمرکز شعاع الکترونی بر روی اند‬
‫جريان فيالمان‪ :‬تغيير کوچک در جريان فيالمان در نتيجه تغيير بزرگ در‬
‫جريان المپ‬
‫جريان المپ ‪ :mA‬تعداد الکترونهايی که ازفيالمان به سمت هدف (آند)‬
‫حرکت ميکند واحد ان ميلی امپر‪.‬‬
‫فضای بار(ابر الکتريکی ‪ : )Space charge‬الکترونهای تابش شده از‬
‫فيالمان در مجاورت آن ابر کوچکی را ايجاد ميکنند حرکت الکترونها‬
‫بستگی به اختالف پتانسيل بين آند و کاتد افزايش کيلو ولتاژدر نتيجه‬
‫افزايش جريان المپ‬
‫‪14‬‬
‫قانون كانون خطي‪:‬‬
‫سطح کانونی واقعی به نقطه ای از هدف تنگستنی (اند) گفته ميشود که بوسيله الکترونهای کاتد‬
‫بمباران ميشود (اين سطح بزگ است)‪.‬‬
‫به علت زاويه دار بودن اند اندازه سطحی که توليد اشعه ايکس ميکند کوچکتر است‬
‫سطح کانونی ظاهری= ناحيه ای از هدف که پرتو ‪ X‬از ان تابش‬
‫نزديکی پرتوهای اشعه به يکديگر‬
‫نقطه کانونی کوچک (‪(0.3 - 3 mm‬‬
‫سطح بزرگ حراراتی‪ :‬زاويه دار کردن هدف‬
‫‪15‬‬
‫اثر پاشنه‪ :‬شدت پرتوها در سمت کاتد بيشتر از اند‬
‫(بخاطر افزاايش جذب ‪ ,‬شدت پرتوهای ‪ X‬در سمت اند نفوذ ميکند کمتر از ناخن (کاتد))‬
‫هر چه نقطه کانونی كاهش يابد اثر پاشنه افزايش‬
‫راديوگرافی ريه ‪ ,‬کاتد سمت پايين بيمار‬
‫المپهای مولد اشعه ايکس با شبکه کنترل ( سرپوش کانونی)‬
‫سرپوش کانونی‪ :‬به عنوان الکترود سوم جهت کنترل جريان الکترونها از فيالمان به سمت هدف‬
‫( سرپوش کانونی با بار الکتريکی منفی در نتيجه تنظيم حرکت الکترونها به سمت هدف)‬
‫کابل اتصال به زمين ‪ (:‬ايمنی الکتريکی)‬
‫روغن‪ :‬انتقال حرارت ( المپ مولد درون روغن) ايمنی الکتريکی‬
‫‪16‬‬
‫راديوپاک ‪ :‬پرتو ‪ x‬را جذب (استخوان)‬
‫راديولوسنت‪ :‬پرتو ‪ X‬را نسبت کمی تقليل می دهد ( هوا ‪ ,‬بافت نرم )‬
‫قانون عکس مجذور فاصله‪ :‬با افزايش فاصله از منبع ‪ ,‬شدت ‪ X‬کم ميشود( مثل نور)‬
‫‪ I1‬شدت در فاصله ‪d1‬‬
‫‪17‬‬
‫‪I1/I2=d22/d21‬‬
‫يک تيوپ اشعه ايکس؛ تابشی با ‪ 70 kVp‬و ‪ 200 mAs‬انجام ميدهد؛‬
‫که شدت آن در فاصله ‪ 90‬سانتی متری برابر با ‪ 400‬ميلی راد ( ‪ )mR 400‬يا ‪ 4‬ميلی گری‬
‫است‬
‫اگر فاصله به ‪ 180‬سانتی متر افزايش يابد شدت چقدر خواهد شد؟‬
‫‪18‬‬
‫جمع بندی‬
Question?
The END
‫• دانشجويان عزيز مطالب تکميلی همراه با چند نمونه‬
‫مسئله در زير آورده شده است لطفا مطالعه فرماييد‪.‬‬
‫‪20‬‬
‫لوله کوليج‪:‬‬
‫تاباندن باريکه ای از الکترونهای پرسرعت به ماده ای به نام هدف‬
‫لوله کوليج‪:‬‬
‫المپ شامل‪ :‬آند (آنتی کاتد) جنس تنگستن‬
‫کاتد‪ :‬جنس آلمونيوم يا تنگستن‬
‫کاهش فشار هوا در لوله‬
‫اختالف پتانسيل بين کاتد و اند ◄ شتاب الکترونها و برخورد با آنتی کاتد‬
‫‪21‬‬
‫موتور آند دوار‪:‬‬
‫‪ -1‬سيم پيچ استاتور‪ :‬توليد ميدان مغناطيسی و‬
‫القاء جريان در سيم پيچ روتور( قسمت چرخنده)‬
‫‪ -2‬روتور‪ :‬ايجاد حرکت دورانی‬
‫‪ -3‬بلبرينگ و ياتاقان ‪:‬استفاده از روان کننده های فلزی‬
‫( نقره ) جهت کاهش اصطحکاک‬
‫‪ -4‬ميله فلزی‪ :‬ارتباط هدف ( تنگستن ) به ساير قسمتهای آند‬
‫از جنس موليبديم ( طول ميله کوتاه در جهت کاهش اينرسی آند )‬
‫جنس ميله از موليبديم‪ :‬سبک و نقطه ذوب باال ‪2600°C‬‬
‫سرعت آند‪ 3600 :‬تا ‪ 3000‬دور در دقيقه‬
‫جنس اند‪ :‬آلياژ ‪ %90‬تنگستن و ‪ %10‬رنيوم جهت‬
‫افزايش مقاومت سطح در برابر گرما‬
‫‪22‬‬
‫حل مسئله‬
‫‪C‬‬
• C
A
• C
‫اندازه گيری تابش جذب شده توسط ماده‬
‫کارکنان ◄ يونيزاسيون‪ ،‬خطر‬
‫وزن بدن‪/‬مقدار انرژی = دز‬
‫] ‪[J / Kg‬‬
‫‪ GY‬واحد ‪ SI‬دوز جذبی‪ :‬در دستگاه ‪ SI‬يکای کاربردی گری است و برابر است با‬
‫تشعشعی که الزم است تا يک ژول انرژی در يک کيلوگرم از بافت بر جای گذارد ‪Gy = J/kg‬‬
‫يکاي شدت اشعه ‪ :‬رونتگن است ) ‪( R‬يا ميلي رونتگن )‪ (mR‬يا ميلي گري )‪(mGya‬‬
‫واحد ديگر دوز جذبی پرتو ‪: rad‬‬
‫انرژی جذب شده از هر پرتو در يک گرم از هر ماده (‪ 100‬ارگ)‬
‫راد ‪ :Rad‬جذب ] ‪ 10-2 [ j / kg‬تابش يوننده در هر كيلوگرم‬
‫‪ 1 rad = J / 10-2‬دز‬
‫گری ‪Gy‬‬
‫يک سانتی گری= ‪1rad‬‬
‫‪28‬‬
‫‪Gy = J/kg‬‬
‫‪100 rad = 1Gy‬‬
‫معادل دوز جذبی‪( :‬دوز هم از) دوز جذبی ضرب در عامل کيفی ‪QF‬‬
‫سيورت ‪ SV‬يا رم ‪rem‬‬
‫بدست آوردن يکايی که تاثيرهای زيستی پرتو را نشان دهد‪RBE.‬‬
‫مقياسی از موثر بودن بيولوژيک اشعه‬
‫اثرات بيولوژيکی دوزهای مساوی از تابشهای مختلف (بر حسب راد) متفاوت‪.‬‬
‫‪ QF‬عامل کيفی ‪quality factor‬‬
‫مثال تاثير ذرات آلفا ‪ 10‬برابر ‪x‬‬
‫‪RBE = Qf‬‬
‫‪SV = Gy*QF‬‬
‫‪Rem = rad *RBE = rad *QF‬‬
‫چون‬
‫‪GY=100 rad‬‬
‫پس‬
‫‪SV=100 rem‬‬
‫‪29‬‬
‫دز تابش جذب شده‬
‫• گری ‪rad 100 : GY‬‬
‫• ‪ ، RBE‬تاثير بيولوژيکی نسبی‪ :‬نسبت دز پرتوهای ‪ X‬به دز تابشی استاندارد‬
‫‪α‬‬
‫‪N‬‬
‫)‪( β γ‬‬
‫‪X‬‬
‫• تابش‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫‪: RBE‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪4-5‬‬
‫‪10 - 20‬‬
HOUSING
Leakage Radiation
The Electromagnetic Spectrum
Electromagnetic waves: Oscillating electric and magnetic
fields. Changing electric field creates magnetic field, and
vice versa
UV and its utilities
34
IR
• Wien law λ= b/T(2.910^-3 m K)
• Human surface body temperature is 34’C calculate
the most common type of radiation from it?
λ= b/T(2.910^-3 m K)
 2 . 9  10 


 34  273   10 m
3

5

10000 A in IR spectrum
36
Thermography
37
– Radio waves are on the lowfrequency end of the spectrum.
– Microwaves range in length from
approximately 30 cm (about 12
inches) to about 1 mm.
– The infrared (or IR) region of the
electromagnetic spectrum lies
between microwaves and visible
light.
X-ray Production
CATHODE HEATED UP TO AT LEAST 2,200 DEG. CELSIUS
Anode angle (II)
 Angle
Incident electron
beam width
 Angle
Actual focal
spot size
Incident electron
beam width
Apparent focal spot size
Film
Actual focal
spot size
Increased
apparent
focal spot size
Film
THE SMALLER THE ANGLE
THE BETTER THE RESOLUTION
Add module code number and lesson title
41