Кіріспе
Рентген сәулелерін жасайтын машина.
Рентген аппараты – медицина, рентгендік флуоресценция, электрондық құрастыруды тексеру және өндіріс процестерінде материалдың қалыңдығын өлшеу сияқты түрлі мақсаттарда рентген сәулелерін пайдаланатын құрылғы. Медицинада рентген аппараттары радиологтар тарапынан тірі организмдердің (мысалы, сүйектердің) ішкі құрылымдарының рентген суреттерін алу үшін, сондай-ақ стерилизациялау үшін қолданылады.
Медициналық бейнелеу
Медициналық бейнелеуде рентген аппаратында радиологиялық технологтың нақты тексеруге қажетті рентгендік техниканы таңдау үшін пайдаланатын басқару консолі, рентгендік түтік үшін қажетті kVp (пик киловольт), mA (миллиампер, кейде экспозиция уақытымен көбейтілген mA, яғни mAs деп аталады) жасайтын және өндіретін қуат көзі, сондай-ақ рентгендік түтіктің өзі болады.
Тарих
Рентген сәулелерінің ашылуы Уильям Крукс 1869–1875 жылдары ойлап тапқан, алғашқы тәжірибелік электр разрядтық түтік – Крукс түтіктерімен тәжірибе жасау нәтижесінде болды. 1895 жылы Вильгельм Рентген Крукс түтіктерінен шығатын рентген сәулелерін ашты және рентген сәулелерінің көптеген пайдалы қолданыстары бірден анық болды. Рентгеннің әйелінің қолының суреті – жасалған алғашқы рентгендік суреттердің бірі болды. Суретте оның неке сақинасы мен сүйектері көрінді. 18 қаңтар 1896 жылы Генри Луис Смит рентген аппаратын ресми түрде көрсетті. 1904 жылғы әлемдік көрмеде толыққанды жұмыс істейтін аппаратты Кларенс Далли таныстырды. Технология жылдам дамыды: 1909 жылы Монико Санчес Морено алғашқы портативті медициналық құралды жасады, ал Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде Мари Кюри әскери госпитальдерге мобильді рентген қызметін ұсыну үшін "радиологиялық машиналарға" орнатылған рентген аппараттарын әзірлеуге жетекшілік етті. 1940-1950 жылдары дүкендерде аяқ киім сату үшін рентген аппараттары қолданылды. Бұл құрылғылар "аяқ киім таңдау флюороскоптары" деп аталды. Бірақ рентген сәулесінің зиянды әсері толыққанды зерттелгеннен кейін, олар қолданудан мүлдем тоқтатылды. Аяқ киім таңдау үшін құрылғыны қолдануға алғаш рет 1957 жылы Пенсильвания штаты тыйым салды. (Олар клиенттерді тартуға арналған тиімді маркетинг құралы болды, аяқ киім таңдауға көмектеспеді.) Роберт Дж. Ван де Грааф және Джон Г. Трамп бір миллион вольттық рентген генераторларының бірін жасады.
Шолу
Рентгендік сурет түсіру жүйесі генераторды басқару пультінен тұрады, онда оператор сапалы, оқуға қолайлы сурет алу үшін қажетті параметрлерді таңдайды (kVp, mA және экспозиция уақыты), рентгендік сәуле түтігінің тогын, рентгендік сәуле түтігінің киловольтажын және сәуле шығару экспозиция уақытын басқаратын рентгендік сәуле генераторы, киловольтаж бен мА-ны нақты рентген сәулелеріне айналдыратын рентгендік сәуле түтігі, сондай-ақ бейнелерді анықтау жүйесі – бұл фильм (аналогтық технология) немесе цифрлық түсіру жүйесі және PACS болуы мүмкін.
Қолданбалар
Рентген аппараттары денсаулық сақтауда сүйек құрылымын көру үшін, хирургиялық операциялар кезінде (әсіресе ортопедиялық) хирургтарға бұрандалармен немесе құрылымдық пластиналармен сынған сүйектерді қайта біріктіруге көмектесу үшін, кардиологтарға тамырлардың бітіп қалған жерлерін анықтауға және стент орнатуға немесе ангиопластика жасауға, сондай-ақ ісіктер сияқты тығыз тіндерді анықтауға қолданылады. Медициналық емес қолданысқа қауіпсіздік және материалдарды талдау кіреді.
Қауіпсіздік
Рентген аппараттары объектілерді бұзусыз тексеру үшін қолданылады. Әуежайлардағы және кейбір мектептердегі оқушылардың багаждары бомбалар және басқа да қару-жарақтар болуы мүмкін екеніне қарай тексеріледі. Мұндай багажға арналған рентген аппараттарының бағасы 50 000 доллардан 300 000 долларға дейін ауыспайды. Рентгендік багаж тексеру жүйесінің негізгі бөліктері: рентген сәулелерін жасауға арналған генератор, багаж арқылы өткесімен радиацияны анықтауға арналған детектор, детектордан келетін сигналды өңдеу үшін сигналды өңдеу блогы (әдетте компьютер) және багажды жүйеге жылжытуға арналған конвейерлік жүйе. Суретте көрсетілгендей, қауіпсіздік мақсатында қолданылатын портативті импульстік рентген генераторы, жарылғыш заттарды табу және жоюға жауапты мамандарға кез келген күдікті нысанды қауіпсіз талдау мүмкіндігін береді.
Операция
Багаж конвейерге қойылғаннан кейін оператор оны машинаға жылжытады. Тоннельге кірген кезде багажды анықтау үшін инфрақызыл сәуле шығарушы және қабылдағыш құрылғысы орнатылған. Бұл құрылғы генераторды және сигналды өңдеу жүйесін іске қосу сигналын береді. Сигналды өңдеу жүйесі детектордан түскен сигналдарды өңдеп, багаждың ішіндегі материалдың түрі мен тығыздығына сәйкес келетін бейнені құрайды. Алынған бейне дисплейге жіберіледі.
Түстердің жіктелуі
Көрсетілетін суреттің түсі материал мен материалдың тығыздығына байланысты: қағаз, киім және көптеген жарылғыш заттар сияқты органикалық материалдар қызғылт сары түсте көрсетіледі. Алюминий сияқты аралас материалдар жасыл түсте көрсетіледі. Мыс сияқты органикалық емес материалдар көк түсте, ал өткірлігі жоқ заттар қара түсте көрсетіледі (кейбір машиналар мұны сары жасыл немесе қызыл түсте көрсетуі мүмкін). Түстің қарамдылығы материалдың тығыздығына немесе қалыңдығына байланысты. Материалдың тығыздығы екі қабатты детектор арқылы анықталады. Детектор пикселдерінің қабаттары металл жолағымен бөлінеді. Металл жұмсақ сәулелерді сіңіріп алып, қысқарақ, тереңірек енетін толқын ұзындықтарын детектордың төменгі қабатына өткізеді, осылайша детекторды қарапайым екі жолақты спектрометрге айналдырады.
Рентгендік технологияның жетістіктері
Электр өрісіне ұшырағанда бөлме температурасында электрондарды шығаратын көміртек нанотүтіктердің (катод ретінде) қабықшасы рентген сәулесін шығару құрылғысына айналдырылды. Мұндай эмитерлердің тізімі сканерленетін нысанға орналастырылып, әр эмитерден алынған бейнелер компьютерлік бағдарлама арқылы біріктіріліп, нысанның үш өлшемді бейнесін дәстүрлі рентген құрылғысын пайдалануға кеткен уақыттың бір бөлігінде алуға болады. Жүйе сондай-ақ жылдам және нақты басқаруға мүмкіндік береді, бұл физиологиялық қақпалы бейнелеуді жүзеге асыруға ыңғайлы жағдай жасайды. Миссури университетінің (MU), Колумбия қаласындағы инженерлері рентген сәулесі және басқа да сәулелену түрлерін шығаратын ықшам көз ойлап тапты. Сәулелену көзінің мөлшері шайнама желімшесінің сияқты, оны жылдам рентген сканерлерін жасау үшін пайдалануға болады. Бұл көзді пайдаланатын қолға ұсталатын рентген сканерінің прототипі үш жыл ішінде жасалуы мүмкін.