تعتمد كفاءة إنتاج الأشعة السينية على القوة الأولى للرقم الذري والجهد المطبق على الأنبوب. يُعرَّف مصطلح الكفاءة على أنه نسبة طاقة الخرج المنبعثة كأشعة إكس إلى طاقة الإدخال المودعة بواسطة الإلكترونات.
مولدات الأشعة السينية
مولدات في التصوير بالأشعة السينية عالية الإخراج
- من المهم الحصول على إخراج عالي بما يكفي من الأشعة السينية في وقت قصير بحيث يكون تأثير حركة المريض في حده الأدنى ولا يؤدي إلى تشويش الصورة، كما يمكن القيام بذلك من خلال استخدام مولد أشعة سينية ثلاثي الأطوار يكون فيه الجهد العالي المطبق على أنبوب الأشعة السينية على ثلاث مراحل.
- كما يتم توفير خط الطاقة ثلاثي الطور من خلال ثلاثة أسلاك منفصلة، ويتم تصعيده بواسطة محول الأشعة السينية بثلاث لفات منفصلة وثلاثة نوى حديدية منفصلة، كما يتم الاحتفاظ بشكل موجة الجهد في كل سلك بعيدًا عن الطور مع بعضها البعض، بحيث يكون الجهد عبر الأنبوب دائمًا بالقرب من الحد الأقصى باستخدام القوة ثلاثية الطور وتصحيح الموجة الكاملة، يتم تطبيق ست نبضات جهد على أنبوب الأشعة السينية خلال كل دورة طاقة، كما يُعرف هذا بنظام ثلاثي الأطوار، سداسي النبضات.
المولدات ذات الإمكانات الثابتة
يستخدم ما يسمى بمولد الأشعة السينية الثابت المحتمل جهد خط ثلاثي الطور مقترنًا مباشرة بمحول الجهد العالي الأساسي، كما يتم تنعيم الجهد العالي المتولد وتنظيمه بواسطة دائرة تشتمل على مقومات ومكثفات وصمامات ثلاثية. الجهد الموفر للأنبوب ثابت تقريبًا، مع تموج أقل من 2٪. يوفر هذا المولد أعلى إخراج للأشعة السينية لكل مللي أمبير (مللي أمبير ثانية). ومع ذلك، فهو مولد كبير جدًا ومكلف ويستخدم فقط للتطبيقات الخاصة.
مولدات عالية التردد
يُعد مولد الأشعة السينية عالي التردد أحد المولدات الأصغر والأكثر تطورًا والتي توفر تقريبًا إمكانية ثابتة لأنبوب الأشعة السينية، كما يستخدم هذا المولد جهد خط أحادي الطور يتم تصحيحه وتنعيمه (باستخدام المكثفات) ثم يتم تغذيته إلى دائرة مروحية وعاكس.
نتيجة لذلك، يتم تحويل الجهد السلس والتيار المباشر إلى جهد تيار متناوب عالي التردد (من 5 إلى 100 كيلو هرتز). المحول التصاعدي يحول تيار متردد عالي التردد منخفض الجهد إلى تيار متردد عالي الجهد والذي يتم بعد ذلك تصحيحه وتنعيمه لتوفير جهد عالي ثابت تقريبًا (مع تموج أقل من 2٪) للأشعة السينية الة النفخ.
كما أن المزايا الرئيسية للمولد عالي التردد هي: انخفاض الوزن والحجم، تموج الجهد المنخفض، أكبر كفاءة يمكن تحقيقها لإنتاج الأشعة السينية، أقصى إخراج للأشعة السينية لكل مللي أمبير وأوقات التعرض أقصر.
فيزياء إنتاج الأشعة السينية
هناك آليتان مختلفتان يتم من خلالها إنتاج الأشعة السينية، كما يؤدي أحدهما إلى ظهور أشعة سينية( أشعة انكباح) والآخر أشعة سينية مميزة.
إشعاع الكبح
إن عملية إشعاع الكبح هي نتيجة تصادم إشعاعي (تفاعل) بين إلكترون عالي السرعة ونواة، كما قد ينحرف الإلكترون أثناء مروره بالقرب من النواة عن مساره بفعل تأثير قوى الجذب كولوم ويفقد الطاقة مثل bremsstrahlung وهي ظاهرة تنبأت بها نظرية ماكسويل العامة للإشعاع الكهرومغناطيسي.
وفقًا لهذه النظرية، تنتشر الطاقة عبر الفضاء بواسطة المجالات الكهرومغناطيسية. عندما يمر الإلكترون مع المجال الكهرومغناطيسي المرتبط به بالقرب من النواة، فإنه يعاني من انحراف وتسارع مفاجئ. نتيجة لذلك، يتم فصل جزء أو كل طاقتها عنه وتنتشر في الفضاء كإشعاع كهرومغناطيسي.
نظرًا لأن الإلكترون قد يكون له واحد أو أكثر من تفاعلات (bremsstrahlung) في المادة وقد يؤدي التفاعل إلى فقد جزئي أو كامل لطاقة الإلكترون، فقد يكون لفوتون (bremsstrahlung) الناتج أي طاقة تصل إلى الطاقة الأولية للإلكترون. أيضًا، يعتمد اتجاه انبعاث فوتونات أشعة الشمس على طاقة الإلكترونات الساقطة.
في طاقات الإلكترون التي تقل عن 100 كيلو فولت، تنبعث الأشعة السينية بشكل متساوٍ أو أكثر في جميع الاتجاهات، مع زيادة الطاقة الحركية للإلكترونات، يصبح اتجاه انبعاث الأشعة السينية للأمام بشكل متزايد.
لذلك، يتم استخدام أهداف من نوع الإرسال في أنابيب الأشعة السينية ذات الجهد العالي (مسرعات) حيث تقصف الإلكترونات الهدف من جانب ويتم الحصول على حزمة الأشعة السينية من الجانب الآخر. في أنابيب الأشعة السينية ذات الجهد المنخفض، من المفيد تقنيًا الحصول على حزمة الأشعة السينية على نفس الجانب من الهدف، أي عند 90 درجة فيما يتعلق باتجاه شعاع الإلكترون.
كما يعتمد فقدان الطاقة لكل ذرة بواسطة الإلكترونات على مربع العدد الذري، وبالتالي فإن احتمال إنتاج (bremsstrahlung) يختلف مع مربع العدد الذري للمادة المستهدفة. ومع ذلك،
