Hvad sker der, når et røntgenrør er pladsladningsbegrænset?

Rumladningsbegrænsning opstår i et røntgenrør, når antallet af elektroner, der udsendes fra katoden, overstiger det antal, der kan accelereres hen over røret og nå anoden uden at forårsage et væsentligt spændingsfald. I sådanne tilfælde kan der dannes en virtuel katode i røret.

Når pladsladningsbegrænsning opstår, kan der observeres flere effekter:

1. Øget røntgenproduktion:Til at begynde med, når strømmen stiger i et rumladningsbegrænset rør, øges røntgenoutputtet også på grund af det større antal elektroner, der kolliderer med anoden.

2. Spændingsfald:Efterhånden som flere elektroner akkumuleres i røret, frastøder de hinanden, hvilket skaber en potentiel barriere kendt som rumladningen. Denne modstand fører til et spændingsfald over røret, hvilket reducerer potentialgradienten mellem katoden og anoden.

3. Mætningseffekt:På et bestemt tidspunkt bliver spændingsfaldet så markant, at yderligere forøgelse af strømmen har ringe eller ingen effekt på røntgenudgangen. Denne mætningseffekt er, når røret når sin pladsladningsgrænse.

4. Virtuel katodedannelse:Når potentialefaldet stiger, kan der udvikles en virtuel katode inde i røret. Denne virtuelle katode opfører sig som en sekundær katode, der hæmmer strømmen af ​​elektroner mod anoden. Placeringen af ​​den virtuelle katode vil afhænge af rørets karakteristika og elektronenergifordelingen.

5. Varmedannelse:Den reducerede effektivitet af røntgenproduktion og det øgede potentielle fald over røret kan resultere i højere varmeudvikling i røntgenrøret. Dette kan forårsage skade på røntgenrøret og dets komponenter, hvis der ikke implementeres korrekte køleforanstaltninger.

6. Billedkvalitet:Rumladningseffekter kan potentielt påvirke kvaliteten af ​​røntgenbillederne. For eksempel kan overdreven rumladning skabe ujævn fordeling af røntgenintensiteten, hvilket påvirker diagnostisk visualisering.

Det er vigtigt at bemærke, at begrænsning af pladsladning generelt er uønsket ved drift af røntgenrør og ofte undgås ved at betjene røret inden for dets specificerede strøm- og spændingsområde. Moderne røntgenrør er designet til at minimere rumladning og optimere røntgenproduktionseffektiviteten. I tilfælde, hvor øgede strømme er påkrævet, bruges specielle designs såsom roterende anoderøntgenrør til at omgå rumladningsbegrænsninger.