Расчет характеристик рентгеновских установок
Установлена взаимозависимость основных характеристик рентгеновских установок: средней энергии, напряжения на аноде, тока анода рентгеновской трубки, спектрального разрешения, толщины фильтров и их материалов. Разработан алгоритм расчета этих характеристик при известных значениях средней энергии и мо...
Saved in:
| Published in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100567 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Расчет характеристик рентгеновских установок / А.Н. Оробинский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 55-63. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860140144103784448 |
|---|---|
| author | Оробинский, А.Н. |
| author_facet | Оробинский, А.Н. |
| citation_txt | Расчет характеристик рентгеновских установок / А.Н. Оробинский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 55-63. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Установлена взаимозависимость основных характеристик рентгеновских установок: средней энергии, напряжения на аноде, тока анода рентгеновской трубки, спектрального разрешения, толщины фильтров и их материалов. Разработан алгоритм расчета этих характеристик при известных значениях средней энергии и мощности кермы в воздухе с учетом спектрального разрешения с целью получения рентгеновского излучения заданного качества.
Actuality of this work is related to human radiation safety during tuning and regulation of X-ray devices in the process of their development and production. The more precise the calculations for the device are, the less time is required for its tuning and regulation, and thus people are less exposed to radiation. When developing an X-ray device, it is necessary to choose an X-ray tube and filters taking into account the application domain of the device. In order to do this, one should know anode voltage, X-ray tube anode current, material and thickness of filters, i.e. to calculate these characteristics at the set quality of X-ray radiation. The known published studies do not give any solution to this problem. The scientific novelty of this work is that it establishes the interdependence between main characteristics of the X-ray device: the function of the device defines the quality of X-ray radiation (mean photon energy and air kerma power); mean photon energy depends on the X-ray anode tube voltage and spectral resolution; air kerma power depends on anode tube voltage, current of X-ray tube anode, spectral resolution, thicknesses of the filters and their materials; spectral resolution depends on thicknesses of filters and their materials; thickness of filters depends on the material of the filter (the linear coefficient of weakening of X-ray radiation). Knowledge of interdependence of basic characteristics of the X-ray devices allowes developing simple algorithm for their calculation at the values of homogeneity coefficient from 0,8 to 1, which makes it possible to choose an X-ray tube and filters with the purpose of obtaining X-ray radiation of the set quality.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:49:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
55
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
ÓÄÊ 539.1.03
À. Í. ÎÐÎÁÈÍÑÊÈÉ
Óêðàèíà, ã. Õàðüêîâ, Íàöèîíàëüíûé íàó÷íûé öåíòð «Èíñòèòóò ìåòðîëîãèè»
E-mail: orobin@mail.ru
ÐÀÑ×ÅÒ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊ
ÐÅÍÒÃÅÍÎÂÑÊÈÕ ÓÑÒÀÍÎÂÎÊ
 ìåäèöèíå ïðèìåíÿþò òåðàïåâòè÷åñêèå (äëÿ
ëå÷åíèÿ çàáîëåâàíèé), äèàãíîñòè÷åñêèå (äëÿ âû-
ÿâëåíèÿ çàáîëåâàíèé, îïðåäåëåíèÿ äèàãíîçà, ïðè
ðàçëè÷íûõ òðàâìàõ è ò. ä.) è ìåòðîëîãè÷åñêèå
(äëÿ íàñòðîéêè, àòòåñòàöèè è ïîâåðêè äîçèìåòðîâ
ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ) ðåíòãåíîâñêèå óñòàíîâ-
êè (ÐÓ), êîòîðûå èìåþò ñòðîãî çàäàííûå õàðàê-
òåðèñòèêè â çàâèñèìîñòè îò îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ
[1]. Êà÷åñòâî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ (ñðåä-
íÿÿ ýíåðãèÿ E è ìîùíîñòü êåðìû â âîçäóõå K)
îïðåäåëÿþòñÿ íàçíà÷åíèåì ÐÓ [2—4].
Ïîñêîëüêó ïðîöåññ ðàçðàáîòêè è èçãîòîâëå-
íèÿ ðåíòãåíîâñêîé óñòàíîâêè ñâÿçàí ñ ðàäèàöè-
îííîé îïàñíîñòüþ äëÿ ëþäåé, âðåìÿ, íåîáõîäè-
ìîå äëÿ åå íàñòðîéêè è ðåãóëèðîâêè, à çíà÷èò,
Óñòàíîâëåíà âçàèìîçàâèñèìîñòü îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê ðåíòãåíîâñêèõ óñòàíîâîê: ñðåäíåé ýíåð-
ãèè, íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå, òîêà àíîäà ðåíòãåíîâñêîé òðóáêè, ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ, òîëùè-
íû ôèëüòðîâ è èõ ìàòåðèàëîâ. Ðàçðàáîòàí àëãîðèòì ðàñ÷åòà ýòèõ õàðàêòåðèñòèê ïðè èçâåñòíûõ
çíà÷åíèÿõ ñðåäíåé ýíåðãèè è ìîùíîñòè êåðìû â âîçäóõå ñ ó÷åòîì ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ ñ öå-
ëüþ ïîëó÷åíèÿ ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ çàäàííîãî êà÷åñòâà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ðåíòãåíîâñêàÿ óñòàíîâêà, ðåíòãåíîâñêàÿ òðóáêà, ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå, íàïðÿ-
æåíèå íà àíîäå, òîê àíîäà, ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå, ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ, ìîùíîñòü êåðìû â âîçäóõå.
è äîçà îáëó÷åíèÿ ïðè èõ ïðîâåäåíèè çàâèñÿò îò
òî÷íîñòè ðàñ÷åòîâ ÐÓ.
Ïðè ðàçðàáîòêå ÐÓ ñ ó÷åòîì îáëàñòè åå ïðè-
ìåíåíèÿ íåîáõîäèìî âûáðàòü ðåíòãåíîâñêóþ
òðóáêó (ÐÒ) è äîïîëíèòåëüíûå ôèëüòðû (äàëåå
ïî òåêñòó — ôèëüòðû), èñõîäÿ èç íàïðÿæåíèÿ
(Ua) è òîêà (Ia) àíîäà ÐÒ, ìàòåðèàëà ôèëüòðîâ
è èõ òîëùèíû (di), ò. å. ðàññ÷èòàòü ýòè õàðàêòå-
ðèñòèêè ïðè çàäàííîì êà÷åñòâå ðåíòãåíîâñêîãî
èçëó÷åíèÿ.  èçâåñòíîé àâòîðó ëèòåðàòóðå ðå-
øåíèå äàííîé çàäà÷è îòñóòñòâóåò.
 [5—7] âûïîëíåí ðàñ÷åò õàðàêòåðèñòèê
ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ: E , êîýôôèöèåíòà
ãîìîãåííîñòè (h), ïåðâîãî ñëîÿ ïîëîâèííîãî
îñëàáëåíèÿ ÑÏÎ1, âòîðîãî ñëîÿ ïîëîâèííîãî
DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.55
Òàáëèöà 1
Ïàðàìåòðû èçëó÷åíèÿ, ïðèìåíÿåìîãî â òåðàïåâòè÷åñêèõ è äèàãíîñòè÷åñêèõ ÐÓ [2—4]
Êîä êà÷åñòâà èçëó÷åíèÿ Íàçíà÷åíèå E , êý K , ìÃð/÷*
Ìàòåðèàë
ìèøåíè ÐÒ
RQR2 ... RQR10 [2] Èçëó÷åíèå íà ïàöèåíòà ïðè
ôëþîðîãðàôèè 28,4—64,5 57,5—720,0 W
RQA2 ... RQR10 [2] Èçëó÷åíèå, îñëàáëåííîå
ïàöèåíòîì, ïðè ôëþîðîãðàôèè 31,5—88,6 7,0—26,5 W
RQT8 ... RQT10 [2] Èçëó÷åíèå ïðè òîìîãðàôèè 58,2—74,3 136—295 W
RQR-M1 ... RQR-M4 [2] Èçëó÷åíèå íà ïàöèåíòà ïðè
ìàììîãðàôèè 16,1—18,1 108—266 Mo
RQA-M1 ... RQA-M4 [2] Èçëó÷åíèå, îñëàáëåííîå
ïàöèåíòîì, ïðè ìàììîãðàôèè 18,8—23,2 4,35—18,0 Mo
T7,5 ... T100 [3] Èçëó÷åíèå ïðè ðåíòãåíîâñêîé
òåðàïèè ñ íèçêîé ýíåðãèåé 6,13—51,9 1410—4900 W
T120 ... T280 [4] Èçëó÷åíèå ïðè ðåíòãåíîâñêîé
òåðàïèè ñî ñðåäíåé ýíåðãèåé 59,5—147,7 295—495 W
* Çíà÷åíèÿ K ïðèâåäåíû äëÿ ðàññòîÿíèÿ 1 ì îò ôîêóñà ÐÒ ïðè òîêå àíîäà 1 ìÀ.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
56
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
îñëàá ëåíèÿ ÑÏÎ2 è ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ
(RE) ïðè çàäàííûõ çíà÷åíèÿõ Ua è di; ðàäèàöè-
îííîãî âûõîäà H è K ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè Ia.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû áûëî óñòàíîâëåíèå
âçàèìîçàâèñèìîñòè ìåæäó îñíîâíûìè õàðàêòåðè-
ñòèêàìè ÐÓ, òàêèìè êàê ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ, íàïðÿ-
æåíèå è òîê àíîäà ðåíòãåíîâñêîé òðóáêè, ñïåê-
òðàëüíîå ðàçðåøåíèå, òîëùèíà è ìàòåðèàë ôèëü-
òðîâ, äëÿ ðåøåíèÿ îáðàòíîé çàäà÷è — ðàññ÷åòà
íàïðÿæåíèÿ è òîêà àíîäà ÐÒ, à òàêæå òîëùèíû
ôèëüòðîâ (âûáðàâ èõ ìàòåðèàë) ïðè çàäàííûõ
çíà÷åíèÿõ ñðåäíåé ýíåðãèè è ìîùíîñòè êåðìû
â âîçäóõå íà âûõîäå ÐÓ ñ ó÷åòîì ñïåêòðàëüíî-
ãî ðàçðåøåíèÿ.
Ïàðàìåòðû ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ â íàè-
áîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ òåðàïåâòè÷åñêèõ è äè-
àãíîñòè÷åñêèõ ÐÓ ïðèâåäåíû â òàáë. 1.
Ïî êëàññèôèêàöèè [8, òàáë. 3—7] ñòàíäàðò-
íîå ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå, êîòîðîå ïðèìåíÿ-
åòñÿ â ìåòðîëîãè÷åñêèõ ÐÓ, ïîäðàçäåëÿåòñÿ íà
ñåðèè â çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ êåðìû â âîç-
äóõå è øèðèíû ñïåêòðà (òàáë. 2).
Ðàñ÷åò íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå ðåíòãåíîâñêîé
òðóáêè
Àíàëèç õàðàêòåðèñòèê ñòàíäàðòíûõ ñïåêòðîâ
òîðìîçíîãî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ, ïðèâåäåí-
íûõ â [5, ðèñ. 1—4], ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä
î òîì, ÷òî èõ ôîðìà áëèçêà ê ñèììåòðè÷íîé,
ò. å. êîýôôèöèåíò ãîìîãåííîñòè h1. Ïîýòîìó
äëÿ ðàñ÷åòà ÐÓ ïðåäñòàâèì ñïåêòð ðåíòãåíîâñêî-
ãî èçëó÷åíèÿ ïðè çàäàííîì çíà÷åíèè RE â âèäå
ïàðàáîëû (ðèñ. 1), îïèñûâàåìîé âûðàæåíèåì
ÔN(E)=–k(E–E0)2+1, (1)
ãäå E — ýíåðãèÿ ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ;
ÔN(E) — íîðìèðîâàííûé ôëþýíñ ðåíòãåíîâñêîãî
èçó÷åíèÿ, ÔN(E)=Ô(E)/Ô(E0);
k — êîýôôèöèåíò ïàðàáîëû.
Êàê âèäíî èç ðèñ. 1, ÔN(E)=1 ïðè E=E0;
ÔN(E)=0,5 ïðè E=E1 è E=E2.
Ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå [5] ïðåäñòàâèì â
âèäå
RE=(E2–E1)/E0,
îòêóäà ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî E=E2–E1 è E2=E0+E/2
(ñì. ðèñ. 1), íàéäåì
E1=E0(1–0,5RE).
Òàêèì îáðàçîì, ôîðìóëà (1) ïðè E=E1 áóäåò
âûãëÿäåòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
0,5=–k(E0(1–0,5RE)–E0)2+1.
Îòñþäà, ó÷èòûâàÿ ÷òî E0E [5, ðèñ. 2, êðè-
âàÿ ïðè Ua=150 ê è òàáë. 2 (E ïðè Ua=150 êÂ)],
íàéäåì
2
2
E
k
R E
.
Òåïåðü ñ ó÷åòîì íåêîòîðûõ ïðåîáðàçîâàíèé
âûðàæåíèå (1) ìîæåì çàïèñàòü êàê
2
2 1N
E
E E
E
R E
. (2)
Ïðè ÔN(E)=0 ïîëó÷èì ôîðìóëó äëÿ ìàê-
ñèìàëüíîãî è ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèé ýíåðãèè:
max
min
1 0,7 EE R E.
Ïîñêîëüêó E0E , à ìàêñèìàëüíàÿ ýíåðãèÿ
ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ â êý ÷èñëåííî ðàâ-
íà íàïðÿæåíèþ íà àíîäå ÐÒ â ê [9, ñ. 12]
(ò. å. Emax, êýÂ=Ua, êÂ), ìîæåì èç ôîðìóëû äëÿ
Emax íàéòè ñðåäíþþ ýíåðãèþ:
a
1 0,7 E
U
E
R
. (3)
Òàáëèöà 2
Õàðàêòåðèñòèêè ðàçëè÷íûõ ñåðèé ñòàíäàðòíî-
ãî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ ìåòðîëîãè÷åñêèõ ÐÓ
(ìèøåíü ÐÒ — âîëüôðàìîâàÿ) [8, òàáë. 2]
Ñåðèÿ RE, % h K ,
ìÃð/÷**
L (ñ íèçêèì
ñîäåðæàíèåì
êåðìû â âîç-
äóõå)
18—20 h1 0,3
N (ñ óçêèì
ñïåêòðîì) 27—37 0,75—1,0 1—10
W (ñ øèðîêèì
ñïåêòðîì) 48—57 0,67—0,98 10—100
H (ñ âûñîêèì
ñîäåðæàíèåì
êåðìû â âîç-
äóõå)
(57—115)* 0,64—0,86 10—5000
* Ðàññ÷èòàíî â [5] (RE íå íîðìèðóåòñÿ äëÿ ñåðèè H).
** Çíà÷åíèÿ K ïðèâåäåíû äëÿ ðàññòîÿíèÿ 1 ì îò
ôîêóñà ÐÒ ïðè òîêå àíîäà 1 ìÀ.
Ðèñ. 1. Ñïåêòð ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ
ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ RE
ÔN
0,8
0,6
0,4
0,2
0 50 100 150 E, êýÂ
RE=1,0
RE=0,2
E1 E0=E E2
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
57
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
Ïðè èçìåíåíèè RE îò 0,18 äî 1,15 (òàáë. 2)
E íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå (0,90—0,55)Ua.
Ïîäñòàâèâ ôîðìóëó (3) â (2), îêîí÷àòåëü-
íî ïîëó÷èì
2
a
a
1 0,7
2 1E
N
E
E R U
E
R U
,
îòêóäà íàéäåì
1 a
2
1 0,5
1 0,7
E
E
R
E U
R
. (4)
Ôîðìà ñïåêòðà òîðìîçíîãî ðåíòãåíîâñêîãî
èçëó÷åíèÿ è åãî ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ îïðåäåëÿþò-
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòè ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ (à) è ñðåäíåé ýíåðãèè (á) îò íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå, ïîëó-
÷åííûå äëÿ ðàçëè÷íûõ ôèëüòðîâ F1 ... F7 (ñì. òàáë. 3)
30 60 90 120 Ua, êÂ
F7
F1
F2
F3
F4
F5
F6
à)
RE
1,2
0,8
0,4
0
E ,
êýÂ
100
80
60
40
20
á)
30 60 90 120 Ua, êÂ
F6
F5
F4
F3
F2
F1
F7
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòè íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå ïðè E=80 êý (à) è ñðåäíåé ýíåðãèè ïðè Ua=100 ê (á) îò ñïåê-
òðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ, ïîñòðîåííûå ïî ôîðìóëå (3) (Ua
(3), E(3)) è íà îñíîâàíèè äàííûõ ðèñ. 2 (Ua
ðèñ. 2, Eðèñ. 2)
à)
Ua,
êÂ
140
130
120
110
100
90
80
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 RE
E=80 êýÂ
Ua
ðèñ. 2
Ua
(3)
á)
E ,
êýÂ
80
70
60
50
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 RE
Uà=100 êÂ
Eðèñ. 2
E(3)
Òàáëèöà 3
Çíà÷åíèÿ ýíåðãèè è íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå ÐÓ PANTAK HF160
Ðåæèì
ðàáîòû* Ôèëüòð (F) E, êýÂ
[8]
RE
[8]
E1,
êýÂ
E2,
êýÂ
Ua0,
ê [8] Uað, ê Uað, %
Q7 3,0Al (F7) 24 0,32 20,6 28,3 30 29,4 −2,0
Q1 0,21Cu+4,0Al** (F1) 33 0,30 28,1 38,0 40 39,9 −0,3
Q2 0,6Cu+4,0Al** (F2) 48 0,36 39,3 56,6 60 60,1 0,2
Q3 2,0Cu+4,0Al** (F3) 65 0,32 54,9 75,8 80 79,6 −0,5
Q4 5,0Cu+4,0Al** (F4) 83 0,28 71,9 95,3 100 99,3 −0,7
Q5 1,0Sn+5,0Cu+4,0Al** (F5) 100 0,27 87,3 114,6 120 118,9 −0,9
Q6 2,5Sn+4,0Al** (F6) 118 0,37 97,1 141,2 150 148,6 −0,9
* Ðåæèì ðàáîòû ÐÓ îïðåäåëÿåòñÿ íàïðÿæåíèåì íà àíîäå ÐÒ è ôèëüòðàìè [1, òàáë. 2].
** Çäåñü è äàëåå óêàçàíà òîëùèíà ôèëüòðà â ìì.
*** 4,0Al — ñîáñòâåííàÿ ôèëüòðàöèÿ.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
58
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
ñÿ íàïðÿæåíèåì íà àíîäå ÐÒ è ñïåêòðàëüíûì
ðàçðåøåíèåì.
 òàáë. 3 ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ E1 è E2, ðàñ-
ñ÷èòàííûå ïî ôîðìóëå (4), çíà÷åíèÿ íàïðÿæå-
íèÿ íà àíîäå Uað, ðàññ÷èòàííûå èç (3), à òàêæå
äàííûå èç [8, òàáë. 1] äëÿ ðåíòãåíîâñêîé óñòà-
íîâêè PANTAK HF160 (ñåðèÿ N).
Èç òàáë. 3 âèäíî, ÷òî îòêëîíåíèå Uað ðàñ-
ñ÷èòàííûõ çíà÷åíèé íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå Uað
îò çíà÷åíèé Ua0, ïðèâåäåííûõ â [8], íå ïðåâû-
øàåò 2%.
Äëÿ îöåíêè âçàèìîâëèÿíèÿ Ua, E è RE íà
ðèñ. 2 ïðèâåäåíû ðàññ÷èòàííûå ìåòîäîì, îïè-
ñàííûì â [5], çàâèñèìîñòè ñïåêòðàëüíîãî ðàçðå-
øåíèÿ è ñðåäíåé ýíåðãèè îò íàïðÿæåíèÿ íà àíî-
äå ÐÒ äëÿ ðàçëè÷íûõ ôèëüòðîâ äëÿ óñòàíîâêè
PANTAK HF160.
Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè íàïðÿæåíèÿ
íà àíîäå è ñðåäíåé ýíåðãèè îò ñïåêòðàëüíîãî ðàç-
ðåøåíèÿ, ïîñòðîåííûå ïî ôîðìóëå (3)— Ua(3),
E(3) è ïî äàííûì ðèñ. 2 — Ua
ðèñ.2, Eðèñ.2. Çäåñü
âèäíî, ÷òî çíà÷åíèÿ èñêîìûõ âåëè÷èí, ïîëó÷åí-
íûå äâóìÿ ýòèìè ñïîñîáàìè, îòëè÷àþòñÿ ìåæ-
äó ñîáîé íå áîëåå ÷åì íà 1%, à çíà÷èò, îïðåäå-
ëÿòü íàïðÿæåíèå íà àíîäå ÐÒ è ñïåêòðàëüíîå
ðàçðåøåíèå ìîæíî èç ôîðìóëû (3), ÷òî íàìíî-
ãî ïðîùå, ÷åì ðàññ÷èòûâàòü ìåòîäîì, ïðèâåäåí-
íûì â [5].
Ðàäèàöèîííûé âûõîä
Îäíîé èç õàðàêòåðèñòèê ÐÓ ÿâëÿåòñÿ ðàäèà-
öèîííûé âûõîä [7]
2
a a a( ) ( ) /H U K U R I ,
ãäå R — ðàññòîÿíèå ìåæäó ôîêóñîì ÐÒ è òî÷-
êîé, â êîòîðîé èçìåðåíà K.
Èç ýòîé ôîðìóëû ñëåäóåò, ÷òî K ëèíåéíî çà-
âèñèò îò òîêà àíîäà ÐÒ ïðè çàäàííîì ôèëüòðå è
ïîñòîÿííûõ çíà÷åíèÿõ Ua è R, ïîñêîëüêó â òà-
êîì ñëó÷àå Í = const.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè ìîùíîñòè
êåðìû îò òîêà àíîäà ÐÓ PANTAK HF160 (ñå-
ðèÿ N) ïðèâåäåíû íà ðèñ. 4.
Ìîùíîñòü êåðìû â âîçäóõå ðåíòãåíîâñêîãî
èçëó÷åíèÿ ïðåäñòàâèì â âèäå
âîçä
km
E
K E E E
t
, (5)
ãäå âîçä
km E — ìàññîâûé êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ èç-
ëó÷åíèÿ âîçäóõîì,
âîçä
âîçä
âîçä
k
km
E
E
;
kâîçä(E) — ëèíåéíûé êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ
èçëó÷åíèÿ âîçäóõîì;
âîçä — ïëîòíîñòü âîçäóõà;
t — âðåìÿ.
 [5] ïîëó÷åíî âûðàæåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ
ñóììàðíîãî íîðìèðîâàííîãî ôëþýíñà ðåíòãåíîâ-
ñêîãî èçëó÷åíèÿ ïðè E12 êýÂ
a
1
1
exp
300
exp ,
n
N i i
i
m
j j
j
U EE d E
d E
ãäå d — òîëùèíà ôèëüòðà;
(E) — ëèíåéíûé êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ èçëó-
÷åíèÿ ìàòå ðèàëîì ôèëüòðà;
n, m — êîëè÷åñòâî ôèëüòðîâ.
Ïåðâûé ýêñïîíåíöèàëüíûé ìíîæèòåëü â ýòîé
ôîðìóëå ó÷èòûâàåò îñëàáëåíèå ðåíòãåíîâñêîãî
èçëó÷åíèÿ ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç n äîïîëíè-
òåëüíûõ ôèëüòðîâ, âòîðîé — ïðè ïðîõîæäåíèè
÷åðåç m ôèëüòðîâ ñîáñòâåííîé ôèëüòðàöèè ÐÓ.
Îáîçíà÷èì èõ ïðîèçâåäåíèå êàê Kïð — êîýôôè-
öèåíò ïðîïóñêàíèÿ ôèëüòðîâ è ïåðåïèøåì ôîð-
ìóëó äëÿ ôëþýíñà â âèäå
ïð .
300
a
N
U E
E Ê (6)
Ïîäñòàâèâ ôîðìóëó (6) â (5), ïîëó÷èì
a .
300
km
N
E E U EK E
t
Ñ ó÷åòîì ýòîãî âûðàæåíèÿ è ôîðìóëû (6)
íîðìèðîâàííîå çíà÷åíèå ðàäèàöèîííîãî âûõî-
äà ïðåäñòàâèì â âèäå
max
a
max 0
âîçä
ïð a
a 0
1
1
.
E
N N
U
km
H K E dE
E
Ê E E U E dE
U
(7)
Ñ èñïîëüçîâàíèåì ýòîé ôîðìóëû è ìåòîäèêè
ðàñ÷åòà, ïðåäëîæåííîé â [5], ñ ó÷åòîì âûðàæå-
íèÿ Ua=(1+0,7RE)E (ñëåäóåò èç ôîðìóëû (3)),
áûëè ïîñòðîåíû çàâèñèìîñòè HN îò ñïåêòðàëüíî-
ãî ðàçðåøåíèÿ, ïîëó÷åííûå ïðè E=const è ïðè
Ua=const, ïðè ýòîì Ia, R áûëè ïîñòîÿííûìè.
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòè ìîùíîñòè êåðìû âîçäóõà îò òîêà
àíîäà ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû ÐÓ Q1 ... Q7
(ñì. òàáë. 3)
4
3
2
1
0 3 6 9 12 Ia, ìÀ
Q7
Q6
Q2
Q1
Q3
Q5
Q4
K
,
ì
Ãð
/
ì
èí
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
59
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
Êàê âèäíî èç ðèñ. 5, ñ óâåëè÷åíèåì RE çíà-
÷åíèå HN óâåëè÷èâàåòñÿ, ïðè ýòîì ðàñòåò è
ìîùíîñòü êåðìû â âîçäóõå. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì,
÷òî ñ ðîñòîì RE óâåëè÷èâàåòñÿ Ua ïðè E=ñonst
(ðèñ. 3, à), à ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ óìåíüøàåòñÿ ïðè
Ua=ñonst (ðèñ. 3, á), ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíüøå-
íèþ òîëùèíû ôèëüòðà è â ðåçóëüòàòå — ê ðîñòó
êîýôôèöèåíòà ïðîïóñêàíèÿ.
 [7] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïî íîðìèðîâàííî-
ìó çíà÷åíèþ ðàäèàöèîííîãî âûõîäà, ìîæíî ðàñ-
ñ÷èòàòü ìîùíîñòü äîçû ÐÓ ïðè çàäàííûõ çíà-
÷åíèÿõ íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå â äèàïàçîíå èçìå-
íåíèÿ òîêà àíîäà ÐÒ.
Ðàññ÷èòàòü òîê àíîäà îò ìèíèìàëüíîãî åãî
çíà÷åíèÿ äî ìàêñèìàëüíîãî: Ia min, ..., Ia max
ïðè èçâåñòíûõ çíà÷åíèÿõ Kmin, … , Kmax ìîæ-
íî ïî ñëåäóþùåìó àëãîðèòìó:
— ïîñòðîèòü äëÿ ðàçðàáàòûâàåìîé ÐÓ çàâè-
ñèìîñòè íîðìèðîâàííîãî çíà÷åíèÿ ðàäèàöèîííî-
ãî âûõîäà îò íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå ïðè åãî èçìå-
íåíèè îò Ua min äî Ua max äëÿ ðàçëè÷íûõ ôèëü-
òðîâ (ðèñ. 6);
— äëÿ âûáðàííîé ðåíòãåíîâñêîé òðóáêè ðàñ-
ñ÷èòàòü HN0 íà îñíîâàíèè ïðèâåäåííûõ â òåõíè-
÷åñêîé äîêóìåíòàöèè äàííûõ: F0, Ua0, Ia0 è K
(òî÷êà íà ðèñ. 6);
— ðàññ÷èòàòü çíà÷åíèÿ àíîäíîãî òîêà äëÿ
ðàçðàáàòûâàåìîé ÐÓ ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíè-
ÿõ ìîùíîñòè êåðìû â âîçäóõå îò Kmin äî Kmax
ïî ôîðìóëå
0
a a0
0
N i
i
Ni
H K
I I
H K
.
Âûáîð ìàòåðèàëà ôèëüòðà è ðàñ÷åò
åãî òîëùèíû
Ïðåæäå ÷åì ïåðåéòè ê ðàññìîòðåíèþ äàííî-
ãî âîïðîñà, íåîáõîäèìî ñäåëàòü òðè çàìå÷àíèÿ.
1) Êàê ïðàâèëî, êîëè÷åñòâî äîïîëíèòåëüíûõ
ôèëüòðîâ — íå áîëåå òðåõ: n3 (i=1, 2, 3); ôèëü-
òðîâ ñîáñòâåííîé ôèëüòðàöèè — íå áîëåå äâóõ:
m2 (j=1, 2) [8, òàáë. 3—6].
2) Êîëè÷åñòâî ôèëüòðîâ ñîáñòâåííîé ôèëü-
òðàöèè, èõ ìàòåðèàë è òîëùèíà èçâåñòíû àïðè-
îðíî. Òàê, íàïðèìåð, äëÿ ÐÒ ñåðèè N ñîáñòâåí-
íàÿ ôèëüòðàöèÿ ñîñòàâëÿåò 1,0Be.
Ñ öåëüþ óìåíüøåíèÿ ôëóîðåñöåíòíîãî èçëó-
÷åíèÿ ôèëüòðîâ ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ ýíåðãèè, çà
èñêëþ÷åíèåì 8, 12, 16, 20 è 24 êýÂ, óñòàíàâëè-
âàþò ôèëüòð 4,0Al (ñì. òàáë. 3), ïðè÷åì ýòîò
ôèëüòð ðàñïîëàãàþò ïîñëå âñåõ ôèëüòðîâ (äàëü-
øå îò ôîêóñà ÐÒ) [8, ï. 4.2.3].
3) Ðåêîìåíäóåìûå ìàòåðèàëû ôèëüòðîâ ÐÓ
ïðèâåäåíû â òàáë. 4, 5.
Ñîãëàñíî ðèñ. 1, ÔN(E1)=ÔN(E2) èëè æå
Kïð(Ua–E1)=Kïð(Ua–E2). Ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî
ïð
1
1
exp
exp ,
n
i i
i
m
j j
j
K d E
d E (8)
íàéäåì
a 1
1 2
a 21 1
ln
n n
i i i i j
i i
U E
d E d E
U E
, (9)
ãäå 1 2
1 1
m m
j j j j j
j j
d E d E .
30 60 90 120 Ua, êÂ
F7
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F0
HN
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòè íîðìèðîâàííîãî çíà÷åíèÿ ðàäè-
àöèîííîãî âûõîäà îò ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ, ïî-
ëó÷åííûå äëÿ E=80 êý è äëÿ Ua=100 êÂ
0,2 0,4 0,6 0,8 RE
HN
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0
Uà=100 êÂ
E=80 êýÂ
Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòè íîðìèðîâàííîãî çíà÷åíèÿ ðàäè-
àöèîííîãî âûõîäà îò íàïðÿæåíèÿ íà àíîäå, ïîëó÷åí-
íûå äëÿ ðàçëè÷íûõ ôèëüòðîâ
Òàáëèöà 4
Ðåêîìåíäóåìûå ìàòåðèàëû ôèëüòðîâ òåðàïåâ-
òè÷åñêèõ è äèàãíîñòè÷åñêèõ ÐÓ [2—4]
Êà÷åñòâî èçëó÷åíèÿ Ìàòåðèàë ôèëüòðà
RQR Al
RQA Al
RQT Al, Cu
RQR-M 0,03Mo
RQA-M 0,03Mo+2Al
T7,5 ... T100 Al
T120 ... T280 Al, Cu
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
60
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
Ïîäñòàâèâ ôîðìóëó (4) â (9) è âûïîëíèâ ìà-
òåìàòè÷åñêèå ïðåîáðàçîâàíèÿ, ïîëó÷èì
d1[1(E1) – 1(E2)]+ ... +
+dn[n(E1) – n(E2)]=1,8 – j. (10)
 ñëó÷àå åñëè ïðèìåíÿåòñÿ îäèí ôèëüòð, ïî-
ëó÷èì
1 2
1,8 jd
E E
. (11)
Äàëåå íàéäåì âûðàæåíèÿ äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà
ïðèìåíÿþò äâà ôèëüòðà.
Ïðåäïîëîæèâ, ÷òî max ñonstN E , ïðåä-
ñòàâèì âûðàæåíèå (6) â âèäå
a constU E .
Ïðîâåäÿ ìàòåìàòè÷åñêèå ïðåîáðàçîâàíèÿ ñ
ó÷åòîì (8), ïîëó÷èì
1 1
1
...
ln 0,7 .
n n
m
E j j
j
d E d E
R E d E (12)
Íà îñíîâàíèè âûðàæåíèé (10) è (12) çàïè-
øåì ñèñòåìó óðàâíåíèé, èç êîòîðîé ìîæíî îïðå-
äåëèòü òîëùèíó êàæäîãî èç äâóõ ôèëüòðîâ:
1 1 2 2
3 1 4 2
,
,
k d k d A
k d k d B
ãäå 1 1k E ; 2 2k E ; k3=1(E1) – 1(E2);
k4=2(E1) – 2(E2); ln 0,7 E j j
j
A R E d E ;
Â=1,8 – j.
Ðåøåíèå ïîëó÷åííîé ñèñòåìû óðàâíåíèé
ïðåäñòàâèì â âèäå ôîðìóë Êðàìåðà
d1=D1/D; d2=D2/D, (13)
ãäå îïðåäåëèòåëè D, D1, D2 èìåþò ñëåäóþ-
ùèé âèä:
1 2
3 4
k k
D
k k
; 2
1
4
A k
D
B k
; 1
2
3
k A
D
k B
.
Äëÿ ñëó÷àÿ êîãäà ïðèìåíÿþò òðè ôèëüòðà,
äîáàâèì óñëîâèå max 1 max0,5N NE E ,
îòêóäà ñ ó÷åòîì ôîðìóë (3) è (4) íàéäåì
1 1 1 1
1
...
1,2n n n j
d E E
d E E , (14)
ãäå 1
1 1
m m
j j j j j
j j
d E d E .
Òîëùèíó êàæäîãî èç òðåõ ôèëüòðîâ îïðåäå-
ëèì èç ñèñòåìû óðàâíåíèé, ïîëó÷åííîé èç âû-
ðàæåíèé (10), (12) è (14):
1 1 2 2 5 3
3 1 4 2 6 3
7 1 8 2 9 3
,
,
,
k d k d k d A
k d k d k d B
k d k d k d C
ãäå Ñ=1,2–; k5=3(E );
k6=3(E1) – 3(E2); k7=1(E1) – 1(E);
k8=2(E1) – 2(E); k9=3(E1) – 3(E).
Ðåøåíèå ñèñòåìû ïðåäñòàâèì â âèäå ôîð-
ìóë Êðàìåðà
d1=D1/D; d2=D2/D, d3=D3/D, (15)
ãäå
1 2 5
3 4 6
7 8 9
k k k
D k k k
k k k
;
2 5
1 4 6
8 9
A k k
D B k k
C k k
;
1 5
2 3 6
7 9
k A k
D k B k
k C k
;
1 2
3 3 4
7 8
k k A
D k k B
k k C
.
 òàáë. 6 ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ òîëùèíû ôèëü-
òðà, ðàññ÷èòàííûå ïî ôîðìóëå (11) äëÿ âñåõ ðå-
æèìîâ ðàáîòû ÐÓ PANTAK HF160 (ñì. òàáë. 3)
ïðè èñïîëüçîâàíèè îäíîãî ôèëüòðà. Êðîìå òîãî,
äëÿ ðåæèìà Q5 ðàñ÷åòû ïðîâîäèëèñü ïî ôîðìó-
ëå (13) äëÿ ñëó÷àÿ èñïîëüçîâàíèÿ äâóõ ôèëüòðîâ.
Çíà÷åíèÿ E è h ðàññ÷èòàíû â ñîîòâåòñòâèè ñ [5],
(Ei) âçÿòû èç [10, ñ. 226, 234, 246].
Èç òàáë. 6 âèäíî, ÷òî:
— îòêëîíåíèå E îò E0 ( 0 0( )E E E E )
ïðè ðàññ÷èòàííîé òîëùèíå ôèëüòðà íå ïðåâû-
øàåò 2%;
— êîýôôèöèåíò ãîìîãåííîñòè íàõîäèòñÿ â
äèàïàçîíå 0,9h<1;
— ïðè RE=ñonst è E=ñonst (ðåæèì Q5) ïðè
ðàçíûõ ôèëüòðàõ çíà÷åíèÿ HN, à çíà÷èò, è ìîù-
íîñòè êåðìû â âîçäóõå ðàçëè÷íû, ïîñêîëüêó
çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ïðîïóñêàíèÿ Kïð òîæå
ðàçíûå.
Òàáëèöà 5
Ðåêîìåíäóåìûå ìàòåðèàëû ôèëüòðîâ ìåòðîëî-
ãè÷åñêèõ ÐÓ [8]
Ñåðèÿ
èçëó÷åíèÿ
Ýíåðãèÿ,
êýÂ
Ìàòåðèàë
ôèëüòðà
L
10—20 Al
20—70 Al, Cu
70—125 Cu, Sn
125—240 Cu, Sn, Pb
N
10—30 Al
30—100 Cu
100—150 Cu, Sn
150—300 Cu, Sn, Pb
W
60—110 Cu
110—300 Sn
H
10—60 Al
70—125 Al, Cu
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
61
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
Íà îñíîâàíèè âûøåèçëîæåííîãî ìîæíî óñòà-
íîâèòü, êàêèì îáðàçîì ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé
îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ðåíòãåíîâñêèõ óñòà-
íîâîê (ðèñ. 7).
1. Íàçíà÷åíèå ðåíòãåíîâñêèõ óñòàíîâîê îïðå-
äåëÿåò êà÷åñòâî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ —
ñðåäíþþ ýíåðãèþ E è ìîùíîñòü êåðìû â âîçäó-
õå ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ K (òàáë. 1).
2. Ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ îïðåäåëÿåòñÿ íàïðÿ-
æåíèåì íà àíîäå ðåíòãåíîâñêîé òðóáêè Uà è
ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì RE (ñì. ôîðìó-
ëó (3)).
3. Ìîùíîñòü êåðìû â âîçäóõå îïðåäåëÿåòñÿ
íàïðÿæåíèåì íà àíîäå (ñì. ðèñ. 6), òîêîì àíî-
äà ðåíòãåíîâñêîé òðóáêè (çàâèñèìîñòü — ëè-
íåéíàÿ, ñì. ðèñ. 4), ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì
(ñì. ðèñ. 5), òîëùèíîé ôèëüòðîâ è èõ ìàòåðèà-
ëàìè. Ôèëüòðû îïðåäåëÿþò êîýôôèöèåíò ïðî-
ïóñêàíèÿ. Ìåíÿÿ ôèëüòðû ïðè ïîñòîÿííûõ RE
è E, ìîæíî èçìåíÿòü K.
Òàáëèöà 6
Òîëùèíà ôèëüòðîâ è õàðàêòåðèñòèêè ÐÓ PANTAK HF160 äëÿ ðàçëè÷íûõ ðåæèìîâ ðàáîòû
Ðåæèì
ðàáîòû
(E1),
ñì–1 [9]
(E2),
ñì–1 [9] d, ìì Kïð HN, 10–4 E, êýÂ h [5] E0, êýÂ [8] E , %
Q7 8,81 3,97 3,63Al — 4,820 24,2 0,91 24 0,8
Q1 135,8 53,8 0,1Cu — 9,052 32,4 0,94 33 –1,8
Q2 46,95 17,31 0,5Cu — 17,93 47,5 0,90 48 –1,0
Q3 18,79 8,33 1,61Cu — 13,79 64,1 0,93 65 –1,4
Q4 9,78 4,7 3,42Cu — 12,03 81,5 0,94 83 –1,8
Q5
18,39 9,86 2,1Sn 0,079 8,601 99,4 0,96
100
–0,6
— — 1,37Sn+2,7Cu 0,064 6,93 99,5 0,97 –0,5
5,79 3,45 7,55Cu 0,047 5,098 99,3 0,96 –0,7
Q6 13,54 5,77 2,27Sn — 33,6 117,4 0,95 118 –0,5
ÊÀ×ÅÑÒÂÎ ÐÅÍÒÃÅÍÎÂÑÊÎÃÎ ÈÇËÓ×ÅÍÈß
Ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ E Íàïðÿæåíèå íà àíîäå Ua Ìîùíîñòü êåðìû â âîçäóõå K
Ñïåêòðàëüíîå
ðàçðåøåíèå RE
Òîëùèíà
äîïîëíèòåëüíûõ
ôèëüòðîâ dj
Ìàòåðèàë ôèëüòðà
(ëèíåéíûé êîýôôè-
öèåíò îñëàáëåíèÿ
èçëó÷åíèÿ (E)) Òîê àíîäà IaKïð
Ðèñ. 7. Âçàèìîçàâèñèìîñòü ìåæäó îñíîâíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ðåíòãåíîâñêèõ óñòàíîâîê
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
62
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
4. Ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå îïðåäåëÿåòñÿ íà-
ïðÿæåíèåì íà àíîäå ðåíòãåíîâñêîé òðóáêè, òîë-
ùèíîé ôèëüòðîâ è èõ ìàòåðèàëàìè.
5. Òîëùèíà ôèëüòðà îïðåäåëÿåòñÿ åãî ìàòå-
ðèàëîì (ëèíåéíûì êîýôôèöèåíòîì îñëàáëåíèÿ
ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ).
Àëãîðèòì ðàñ÷åòà õàðàêòåðèñòèê
ðåíòãåíîâñêèõ óñòàíîâîê
1.  çàâèñèìîñòè îò íàçíà÷åíèÿ ÐÓ îïðåäå-
ëèòü:
— E èëè äèàïàçîí E: Emin, …, E i, …, Emax;
— K èëè äèàïàçîí K: Kmin, …, Ki, …, Kmax.
2. Â çàâèñèìîñòè îò K îïðåäåëèòü RE (òàáë. 2).
3. Ïî ôîðìóëå (3) ðàññ÷èòàòü Ua èëè äèàïà-
çîí Ua: Ua min, …, Uai, …, Ua max.
4. Âûáðàòü ìàòåðèàë ôèëüòðîâ. Ïî ôîðìó-
ëàì (11), (13) èëè (15) ðàññ÷èòàòü èõ òîëùèíó.
5. Âû÷èñëèòü E [5].
6. Âû÷èñëèòü h [5] è îöåíèòü ïîãðåøíîñòü
ðàñ÷åòà E: åñëè 0,9h<1, òî E<3% [1]; åñëè
0,8h<0,9, òî E<15% [5].
7. Âûáðàòü ðåíòãåíîâñêóþ òðóáêó ñ òðåáóå-
ìûìè íàïðÿæåíèåì Ua min, …, Ua max è ìàòåðè-
àëîì ìèøåíè, â òåõíè÷åñêîé äîêóìåíòàöèè íà
êîòîðóþ ïðèâåäåíî: Ia0 min, …, Ia0 max; E ïðè Ua0
è ôèëüòðå F0; K ïðè Ia0.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî îñíîâíîé õàðàêòåðè-
ñòèêîé ïðè âûáîðå ÐÒ ÿâëÿåòñÿ íàïðÿæåíèå
íà àíîäå, ïîñêîëüêó ìîùíîñòü êåðìû â âîçäó-
õå, êàê ïðàâèëî, ïðèâîäèòñÿ ïðè òîêå Ia=1 ìÀ
(òàáë. 1, 2), êîòîðûé îáåñïå÷èâàþò ðàññìàòðè-
âàåìûå â ñòàòüå ÐÓ.
Òîê àíîäà ìîæíî ðàññ÷èòàòü ïî àëãîðèòìó,
ïðèâåäåííîìó âûøå â ðàçäåëå «Ðàäèàöèîííûé
âûõîä».
 çàêëþ÷åíèå íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî îêîí-
÷àòåëüíî îïðåäåëèòü õàðàêòåðèñòèêè ðåíòãåíîâ-
ñêèõ óñòàíîâîê è èõ ïîãðåøíîñòü ìîæíî òîëü-
êî ýêñïåðèìåíòàëüíûì ïóòåì ïðè èçìåðåíèÿõ.
Âûâîäû
Òàêèì îáðàçîì, óñòàíîâëåííàÿ âçàèìîçàâèñè-
ìîñòü ìåæäó îñíîâíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ðåíò-
ãåíîâñêèõ óñòàíîâîê ïîçâîëèëà ïðè çíà÷åíèÿõ
êîýôôèöèåíòà ãîìîãåííîñòè îò 0,8 äî 1 ðàçðà-
áîòàòü ïðîñòîé àëãîðèòì èõ ðàñ÷åòà, ïîçâîëÿ-
þùåãî âûáðàòü ðåíòãåíîâñêóþ òðóáêó è ôèëü-
òðû, îáåñïå÷èâàþùèå ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå
çàäàííîãî êà÷åñòâà.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Äóøêèí Ñ. À., Èâàíñêèé Â. Á., Êóðîâ À. Ì. è äð.
Ïîãðåøíîñòè ïðè èçìåðåíèè õàðàêòåðèñòèê ðåíòãåíîâñêèõ
óñòàíîâîê // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîí-
íîé àïïàðàòóðå.— 2011.— ¹ 3.— Ñ. 44—49.
2. IEC 61267:2005-11. Medical diagnostic X-ray
equipment. Radiation conditions for use in the determination
of characteristics.
3. DIN 6809-4:1987-04. Clinical dosimetry. Applications
of X-rays with peak voltages between 10 and 100 kV in
radiotherapy and soft tissue diagnostics.
4. DIN 6809-5:1996-02. Clinical dosimetry. Part 5:
Application of X-rays with peak voltages between 100 and
400 kV in radiotherapy.
5. Äóøêèí Ñ. À., Êóðîâ À. Ì., Îäèíåö Â. À.,
Îðîáèíñêèé À. Í. Ðàñ÷åò õàðàêòåðèñòèê ðåíòãåíîâñêîãî
èçëó÷åíèÿ // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîí-
íîé àïïàðàòóðå.— 2008.— ¹ 6.— Ñ. 60—64.
6. Äóøêèí Ñ. À., Êóðîâ À. Ì., Îäèíåö Â. À.,
Îðîáèíñêèé À. Í. Èññëåäîâàíèÿ ìåòðîëîãè÷åñêèõ õàðàêòå-
ðèñòèê óñòàíîâêè ðåíòãåíîâñêîé òèïà PANTAK HF160 //
Òð. VI Ìåæä. íàó÷í.-òåõí. êîíô. «Ìåòðîëîãèÿ è èçìåðè-
òåëüíàÿ òåõíèêà». Ò. II.— Õàðüêîâ.— 2008.— Ñ. 261—265.
7. Äóøêèí Ñ. À., Êóðîâ À. Ì., Îäèíåö Â. À.,
Îðîáèíñêèé À. Í. Ðàäèàöèîííûé âûõîä ðåíòãåíîâñêîé óñòà-
íîâêè // Òð. VII Ìåæä. íàó÷í.-òåõí. êîíô. «Ìåòðîëîã³ÿ
òà âèì³ðþâàëüíà òåõí³êà». Ò. II.— Õàðüêîâ.— 2010.—
Ñ. 253—257.
8. ÄÑÒÓ ISO 4037-1:2006. Ñòàíäàðòí³ ðåíòãåí³âñüêå
òà ãàììà-âèïðîì³íåííÿ äëÿ êàë³áðóâàííÿ äîçèìåòð³â ³
âèì³ðþâà÷³â ïîòóæíîñò³ äîçè òà äëÿ âèçíà÷åííÿ ¿õ ÷óòëèâîñò³
â çàëåæíîñò³ â³ä åíåð㳿 ôîòîí³â. ×. 1. Õàðàêòåðèñòèêè
âèïðîì³íåíü òà ìåòîäè, ùî ¿õ ñòâîðþþòü.
9. Ðåíòãåíîâñêèå ëó÷è: ñïðàâî÷íèê / Ïîä ðåä. Ì.À.
Áëîõèíà.— Ìîñêâà: Èçä-âî èíîñòðàííîé ëèòåðàòóðû, 1960.
10. Íåìåö Î.Ô., Ãîôìàí Þ.Â. Ñïðàâî÷íèê ïî ÿäåðíîé
ôèçèêå.— Êèåâ: Íàóêîâà äóìêà, 1975.
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ ðóêîïèñè
â ðåäàêöèþ 19.06 2015 ã.
À. Ì. ÎÐÎÁ²ÍÑÜÊÈÉ
Óêðà¿íà, ì. Õàðê³â, Íàö³îíàëüíèé íàóêîâèé öåíòð «²íñòèòóò ìåòðîëî㳿»
E-mail: orobin@mail.ru
ÐÎÇÐÀÕÓÍÎÊ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊ ÐÅÍÒÃÅͲÂÑÜÊÈÕ ÓÑÒÀÍÎÂÎÊ
Âñòàíîâëåíî âçàºìîçàëåæí³ñòü îñíîâíèõ õàðàêòåðèñòèê ðåíòãåí³âñüêèõ óñòàíîâîê: ñåðåäíüî¿ åíåð㳿,
íàïðóãè íà àíîä³, òîêà àíîäà ðåíòãåí³âñêî¿ òðóáêè, ñïåêòðàëüíîãî ðîçïîä³ëåííÿ, òîâùèíè ô³ëüòð³â òà
¿õ ìàòåðèàë³â. Ðîçðîáëåíî àëãîðèòì ðîçðàõóíêó öèõ õàðàêòåðèñòèê çà â³äîìèìè çíà÷åííÿìè ñåðåäíüî¿
åíåð㳿 òà ïîòóæíîñò³ êåðìè ó ïîâ³òð³ ç óðàõóâàííÿì ñïåêòðàëüí¿ ðîçä³ëüíî¿ çäàòíîñò³ äëÿ îòðèìàí-
íÿ ðåíòãåí³âñüêîãî âèïðîì³íþâàííÿ çàäàíî¿ ÿêîñò³.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ðåíòãåí³âñüêà óñòàíîâêà, ðåíòãåí³âñüêà òðóáêà, ðåíòãåí³âñüêå âèïðîì³íþâàííÿ, íàïðóãà
íà àíîä³, ñòðóì àíîäà, ñïåêòðàëüíà ðîçä³ëüíà çäàòí³ñòü, ñåðåäíÿ åíåðã³ÿ, ïîòóæí³ñòü êåðìè ó ïîâ³òð³.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2015, ¹ 5–6
63
ÌÅÒÐÎËÎÃÈß. ÑÒÀÍÄÀÐÒÈÇÀÖÈß
ISSN 2225-5818
A. N. OROBINSKYI
Ukraine, Kharkov, National Scientific Centre «Institute of Metrology»
E-mail: romakobylianskyi@ukr.net
CALCULATION OF CHARACTERISTICS OF X-RAY DEVICES
Actuality of this work is related to human radiation safety during tuning and regulation of X-ray devices in
the process of their development and production. The more precise the calculations for the device are, the less
time is required for its tuning and regulation, and thus people are less exposed to radiation. When developing
an X-ray device, it is necessary to choose an X-ray tube and filters taking into account the application domain
of the device. In order to do this, one should know anode voltage, X-ray tube anode current, material and
thickness of filters, i.e. to calculate these characteristics at the set quality of X-ray radiation. The known
published studies do not give any solution to this problem.
The scientific novelty of this work is that it establishes the interdependence between main characteristics of the
X-ray device: the function of the device defines the quality of X-ray radiation (mean photon energy and air
kerma power); mean photon energy depends on the X-ray anode tube voltage and spectral resolution; air kerma
power depends on anode tube voltage, current of X-ray tube anode, spectral resolution, thicknesses of the filters
and their materials; spectral resolution depends on thicknesses of filters and their materials; thickness of filters
depends on the material of the filter (the linear coefficient of weakening of X-ray radiation). Knowledge of
interdependence of basic characteristics of the X-ray devices allowes developing simple algorithm for their
calculation at the values of homogeneity coefficient from 0,8 to 1, which makes it possible to choose an X-ray
tube and filters with the purpose of obtaining X-ray radiation of the set quality.
Keywords: X-ray device, X-ray tube, X-ray radiation, anode voltage, anode current, spectral resolution, mean
photon energy, air kerma power.
DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.55
UDC 539.1.03
REFERENCES
1. Dushkin S.A., Ivanskyi V.B., Kurov A.M., Odinets
V.A., Orobinskyi A.N. The measurement errors of X-ray de-
vices features. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi
apparature, 2011, no. 3, pp. 44-46. (Rus)
2. IEC 61267:2005-11. Medical diagnostic X-ray equip-
ment. Radiation conditions for use in the determination of
characteristics.
3. DIN 6809-4:1987-04. Clinical dosimetry. Applications
of X-rays with peak voltages between 10 and 100 kV in ra-
diotherapy and soft tissue diagnostics.
4. DIN 6809-5:1996-02. Clinical dosimetry. Part 5:
Application of X-rays with peak voltages between 100 and
400 kV in radiotherapy.
5. Dushkin S.A., Kurov A.M., Odinets V.A., Orobinskyi
A.N. The calculation of features of X-ray radiation.
Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature,
2008, no. 6, pp. 60-64. (Rus)
6. Dushkin S.A., Kurov A.M., Odinets V.A., Orobinskyi
A.N. [Researches of metrology features of X-ray device type
of PANTAK HF160]. Proc. of the 6th Int. sc.-tech. conf.
“Metrology and measuring technique”, vol. II, Kharkov,
2008, pp. 261-265. (Rus)
7. Dushkin S.A., Kurov A.M., Odinets V.A., Orobinskyi
A.N. [Radiation output of X-ray device]. Proc. of the 7th Int.
sc.-tech. conf. “Metrology and measuring technique”, vol. II,
Kharkov, 2010, pp. 253-257. (Rus)
8. DSTU ISO 4037-1:2006. Standartne rentgenivs’ke
ta gamma-vyprominennya dlya kalibruvannya dozymetriv
i vymiryuvachiv potuzhnosti dozy ta dlya vyznachennya
iikh chutlyvosti v zalezhnosti vid energiii fotoniv. Ch. 1.
Kharakterystyky vyprominen’ ta metody, shcho iikh stvo-
ryuyut’ [State Standard ISO 4037-1:2006, part 1]. (Rus)
9. [X-rays: Reference book]. Ed. by Ì.À. Blohin, Moskow,
Izdatel’stvo inostrannoi literatury, 1960. (Rus)
10. Nemec O.F., Gofman Y.V. Reference book on nuclear
physics. Kiev, Naukova dumka, 1975. (Rus)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100567 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:49:02Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Оробинский, А.Н. 2016-05-23T19:51:20Z 2016-05-23T19:51:20Z 2015 Расчет характеристик рентгеновских установок / А.Н. Оробинский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2015. — № 5-6. — С. 55-63. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100567 539.1.03 DOI: 10.15222/TKEA2015.5-6.55 Установлена взаимозависимость основных характеристик рентгеновских установок: средней энергии, напряжения на аноде, тока анода рентгеновской трубки, спектрального разрешения, толщины фильтров и их материалов. Разработан алгоритм расчета этих характеристик при известных значениях средней энергии и мощности кермы в воздухе с учетом спектрального разрешения с целью получения рентгеновского излучения заданного качества. Actuality of this work is related to human radiation safety during tuning and regulation of X-ray devices in the process of their development and production. The more precise the calculations for the device are, the less time is required for its tuning and regulation, and thus people are less exposed to radiation. When developing an X-ray device, it is necessary to choose an X-ray tube and filters taking into account the application domain of the device. In order to do this, one should know anode voltage, X-ray tube anode current, material and thickness of filters, i.e. to calculate these characteristics at the set quality of X-ray radiation. The known published studies do not give any solution to this problem. The scientific novelty of this work is that it establishes the interdependence between main characteristics of the X-ray device: the function of the device defines the quality of X-ray radiation (mean photon energy and air kerma power); mean photon energy depends on the X-ray anode tube voltage and spectral resolution; air kerma power depends on anode tube voltage, current of X-ray tube anode, spectral resolution, thicknesses of the filters and their materials; spectral resolution depends on thicknesses of filters and their materials; thickness of filters depends on the material of the filter (the linear coefficient of weakening of X-ray radiation). Knowledge of interdependence of basic characteristics of the X-ray devices allowes developing simple algorithm for their calculation at the values of homogeneity coefficient from 0,8 to 1, which makes it possible to choose an X-ray tube and filters with the purpose of obtaining X-ray radiation of the set quality. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Метрология. Стандартизация Расчет характеристик рентгеновских установок Calculation of characteristics of X-ray devices Article published earlier |
| spellingShingle | Расчет характеристик рентгеновских установок Оробинский, А.Н. Метрология. Стандартизация |
| title | Расчет характеристик рентгеновских установок |
| title_alt | Calculation of characteristics of X-ray devices |
| title_full | Расчет характеристик рентгеновских установок |
| title_fullStr | Расчет характеристик рентгеновских установок |
| title_full_unstemmed | Расчет характеристик рентгеновских установок |
| title_short | Расчет характеристик рентгеновских установок |
| title_sort | расчет характеристик рентгеновских установок |
| topic | Метрология. Стандартизация |
| topic_facet | Метрология. Стандартизация |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100567 |
| work_keys_str_mv | AT orobinskiian rasčetharakteristikrentgenovskihustanovok AT orobinskiian calculationofcharacteristicsofxraydevices |