ỨNG DỤNG PHOTODIODE ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA MÁY PHÁT TIA X.

- TỔNG QUAN VỀ MÁY PHÁT TIA X.
- Cơ chế phát bức xạ hãm.
- Cơ chế phát tia X đặc trưng.
- Cấu tạo chung của máy phát tia X.
- Đầu phát tia X.
- Ống phóng tia X.
- Nguồn điện cung cấp và biến thế cao áp.
- Khối điều khiển.
- Khối điều khiển dòng phát.
- Khối điều khiển cao áp.
- Khối điều khiển thời gian phát xạ.
- MÁY PHÁT TIA X.
- Đặc trưng của photodiode.
- Nguyên lý kiểm tra cao áp, dòng phát và thời gian phát.
- Nguyên tắc kiểm tra cao áp, dòng phát và thời gian phát.
- Kiểm tra cao áp.
- Kiểm tra cường độ chùm tia.
- Kiểm tra thời gian phát tia.
- Sơ đồ khối.
- Sơ đồ nguyên lý.
- Mạch điều khiển bộ đếm thời gian.
- KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.
- Khảo sát cao áp của máy phát tia X.
- Khảo sát dòng phát của máy phát tia X.
- Kết quả kiểm tra.
- Kết quả khảo sát với máy chụp ảnh tia X trong công nghiệp.
- 5: Đặc trưng của PIC 16f877A.
- 1: Kết quả đo thế lối ra khi cao áp thay đổi dòng cố định.
- 2: Kết quả đo thế lối ra khi thay đổi dòng và cao áp.
- 3: Bảng hệ số chuyển đổi thành dòng theo cao áp.
- 4: Kết quả kiểm tra cao áp và dòng phát máy phát tia X.
- 5: Kết quả kiểm tra thời gian của máy phát tia X.
- 6: Kết quả đo thế lối ra khi thay đổi cao áp.
- 7: Kết quả kiểm tra cao áp của máy phát tia X công nghiệp.
- 8: Hệ số chuyển đổi thành dòng theo cao áp.
- 1: Phổ của bức xạ hãm.
- 2: Phổ bức xạ đặc trưng.
- 3: Biểu đồ tiết diện ngang của ống phóng tia X.
- 4: Anode và Cathode trong ống phóng tia X.
- 4: Sơ đồ nguyên lý.
- 10: Mạch điều khiển bộ đếm thời gian.
- 2: Sự phụ thuộc cao áp và log (U4/U1.
- 3: Sự phụ thuộc giữa thế ra U3 và dòng phát tại các giá trị cao áp khác nhau.
- 4: Sự phụ thuộc hệ số chuyển đổi giữa thế cao áp thành dòng.
- 5: Sự phụ thuộc cao áp và log (U3/U4.
- 6: Đồ thị mô tả sự biến thiên của hệ số chuyển đồi fi(E) vào cao áp.
- 57 7 MỞ ĐẦU Máy phát tia X đã được ứng dụng vào nghiên cứu và đời sống từ năm 1896, việc hoàn thiện các máy phát tia X và các lĩnh vực ứng dụng của nó được phát triển không ngừng.
- Tại Việt nam máy phát tia X được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các bệnh viện lớn nhỏ, tất cả các cơ sở kiểm tra không phá mẫu trong công nghiệp.
- Tuy nhiên, nhằm đảm bảo về an toàn sức khỏe cho người bệnh cũng như người vận hành thiết bị và tăng độ chính xác trong quá trình chụp chiếu, việc kiểm tra chất lượng của máy phát tia X là hết sức quan trọng.
- Việc đo các thông số vật lý định kỳ nhằm xác định hiệu suất của các thiết bị của máy chụp X quang là cần thiết đối với mỗi quá trình kiểm tra chất lượng kĩ thuật.
- Trước đây, một quá trình kiểm tra chất lượng đối với máy phát tia X thường tốn nhiều thời gian.
- Do đó việc nghiên cứu để chế tạo thiết bị kiểm định máy phát tia X trong nước là rất cần thiết và có ý nghĩa quan trọng.
- Dựa vào các điều kiện trên và qua tìm hiểu về các máy kiểm định máy phát tia X của nước ngoài, nhóm nghiên cứu đã đưa ra đề tài “ứng dụng photodiode để đánh giá chất lượng của các máy phát tia X”.
- Mục tiêu của đề tài: Khảo sát khả năng ứng dụng photodiode trong việc xác định các đặc trưng của máy phát tia X dùng trong y tế và công nghiệp (về cao áp, dòng phát, thời gian phát) 8 Nội Dung của đề tài bao gồm những phần chính như sau: Tổng quan về phát tia X và khả năng ứng dụng của photodiode BPW34 trong việc xác định các đặc trưng của máy phát tia X .
- Thiết kế bản mạch sử dụng photodiode để xác định đặc trưng về cao áp, dòng phát, thời gian phát của máy phát tia X.
- Viết phần mềm trên vi điều khiển và máy tính điều khiển mạch đo Khảo sát các đặc trưng của 2 thiết bị phát tia X tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Hạt nhân bằng bản mạch thử ứng dụng photodiode BPW34 9 NỘI DUNG CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY PHÁT TIA X, XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA MÁY PHÁT TIA X 1.1.
- Không khí trong ống được rút hết ra và khi điện thế cao áp được đặt giữa hai bản điện cực, một vầng sáng được tạo ra trong ống.
- Khi quỹ đạo của electron thay đổi, một phần động năng (là năng lượng của một vật thể có được khi chuyển động) của electron sẽ bị mất đi và chính năng lượng này chuyển thành bức xạ điện từ, phát ra tia X.
- Phổ tia X gồm hai phần chính: Phần thứ nhất có bước sóng thay đổi liên tục nên gọi là quang phổ liên tục hay phổ của bức xạ hãm.
- (Hình 1.1) Hình 1.
- 1: Phổ của bức xạ hãm 11 Phần thứ hai có bước sóng gián đoạn nên gọi là quang phổ vạch hay phổ tia X đặc trưng.
- Các đỉnh phổ tia X đặc trưng nằm trên nền phổ liên tục (hình 1.2).
- Phổ bức xạ hãm được ứng dụng trong các máy phát tia X dùng cho việc chụp chiếu phục vụ trong y tế và trong công nghiệp.
- Còn phổ tia X đặc trưng được ứng dụng trong nghiên cứu cấu trúc vành và thành phần các nguyên tố.
- 2: Phổ bức xạ đặc trưng 1.1.2.1.
- Cơ chế phát bức xạ hãm Khi các hạt mang điện được gia tốc mà có quỹ đạo chuyển động bị thay đổi hoặc hạt bị làm chậm làm chậm đều phát ra bức xạ điện từ.
- Khi các hạt mang điện tương tác nguyên tử và bị hãm đột ngột sẽ phát ra bức xạ gọi là bức xạ hãm.
- 12 Năng lượng của electron bị mất dần, do đó các tia X phát ra có bước sóng thay đổi liên tục trong một dải rộng.
- Chùm electron được gia tốc có động năng cực đại là: T = eV (1.1) Trong đó: e là điện tích của electron V là điện thế gia tốc (đơn vị kV) Khi toàn bộ động năng của electron biến thành bức xạ hãm thì năng lượng cực đại của chùm bức xạ hãm sẽ là.
- (1.2) Trong đó: h là hằng số Plank  là tần số của bức xạ hãm C là vận tốc ánh sáng min là giới hạn lượng tử.
- (1.3) Bức xạ hãm lại có năng lượng tương ứng với động năng của các hạt tới, mà động năng của hạt tới lại phụ thuộc vào điện thế gia tốc.
- Nên sự thay đổi điện thế gia tốc sẽ quyết định phổ năng lượng hay bước sóng của bức xạ hãm.
- Cơ chế phát tia X đặc trƣng Phổ tia X đặc trưng là các vạch có bước sóng gián đoạn.
- Do đó, phổ vạch của tia X còn gọi là phổ tia X đặc trưng vì năng lượng của nó đặc trưng cho từng nguyên tố.
- Muốn tạo ra các tia X đặc trưng thì năng lượng của các electron tới phải bằng hoặc lớn hơn năng lượng liên kết ɛ của các electron trong nguyên tử bia.
- Tia X đặc trưng được sinh ra là kết quả của quá trình dịch chuyển trạng thái của electron trong nguyên tử.
- Trong quá trình dịch chuyển này hiệu năng lượng liên kết của electron ở hai quỹ đạo được giải phóng dưới dạng sóng điện từ, đó chính là tia X đặc trưng.
- Cấu tạo chung của máy phát tia X Một máy phát tia X bao gồm các bộ phận sau đây.
- Đầu phát tia X - Khối điều khiển 1.2.1.
- Đầu phát tia X Bao gồm: ống phóng tia X, biến thế cao áp và các bộ phận phụ 1.2.1.1.
- Như đã đề cập ở trên phổ tia X gồm hai phần: phổ bức xạ hãm và phổ tia X đặc trưng.
- Năng lượng cực đại của phổ bức xạ hãm được tính từ công thức Duane – Hunt và không thể lớn hơn động năng electron bắn vào bia trong ống phóng X.
- (1.4) Cường độ tích phân của bức xạ hãm được tính theo biểu thức thực nghiệm của Ulrey như sau: I = kZV2 (1.5) Trong đó: V là điện thế gia tốc electron Z là nguyên tử của hạt nhân bia K là hằng số có liên hệ với cường độ dòng của electron trong ống phóng tia X Thực chất ống phóng tia X là một bộ phận chuyển đổi năng lượng điện.
- Nó nhận năng lượng điện và chuyển đổi thành hai dạng năng lượng khác nhau đó là tia X và nhiệt.
- Nhiệt là sản phẩm không mong muốn, nên ống tia X được thiết kế sao cho việc phát tia X là tối đa và tiêu tán nhiệt nhanh nhất.
- Để việc phát tia X có hiệu quả cao và ứng dụng trong kỹ thuật chụp chiếu, người ta quan tâm đến sự hội tụ dòng và hiệu ứng hội tụ của chùm tia X được phát ra từ ống phát tia X.
- Phần lớn năng lượng của các chùm electron từ Cathode được chuyển thành nhiệt, chỉ có một phần nhỏ hơn 1% chuyển đổi thành tia X.
- Vấn đề này được giải quyết bằng nguyên lý hội tụ dòng kết hợp làm mát bia.
- Nguyên lý hội tụ dòng là sử dụng một cốc hội tụ để tập trung chùm electron khi đi qua.
- Nguồn điện cung cấp và biến thế cao áp Nguồn điện cung cấp sẽ biến đổi năng lượng đầu vào để thoả mãn yêu cầu của ống tia X.
- Ống tia X đòi hỏi năng lượng điện cho hai mục đích.
- Thành phần quan trọng của nguồn nuôi máy phát tia X là một biến thế có thể tăng điện áp lên rất cao, và có thể điều chỉnh được gọi là biến thế cao áp.
- Một đặc điểm quan trọng của máy phát tia X là phụ thuộc vào nguồn cung cấp cao áp.
- Nếu nguồn cung cấp cao áp là đơn pha người ta gọi là máy phát tia X đơn pha, nguồn cung cấp cao áp là nguồn ba pha thì gọi là máy phát tia X ba pha.
- Biến thế cao áp đơn pha sử dụng một pha của dòng điện xoay chiều.
- Trong cả hai dạng của chỉnh lưu, nửa sóng và cả sóng, do tần số điện áp cung cấp thấp nên có sự biến đổi lớn dẫn đến phổ năng lượng tia X khác nhau, cường độ chùm tia X trong suốt một nửa chu kỳ, phần lớn tia X chỉ được tạo ra ở phần giữa của nửa chu kỳ.
- Nhược điểm của máy phát đơn pha là tia X phát ra có tính chất phát xạ xung, một phần đáng kể của thời gian phát xạ bị mất khi điện áp ở phần giữa hai xung.
- Phần lớn bức xạ năng lượng thấp sản sinh trong quá trình điện áp thấp này được hấp thụ bởi ống hoặc bởi bênh nhân mà không gây ra kết quả mong muốn.
- Biến thế cao áp ba pha sử dụng nguồn điện xoay chiều ba pha.
- Có hai dạng máy phát sử dụng năng lượng điện ba pha.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt