Разное

Х рей концепт: Лада Х Рей концепт и его отличия от серийной модели

Содержание

Замена стартера lada xray (ваз икс рэй)

2014 Lada XRay Concept » На родном московском автосалоне MIAS 2014 Автоваз в ударе. Обзор Лада ИксРей Концепт 2.

Lada Vesta Concept, 2014. Но уже сейчас известно, что концепт, представленный на автосалоне, выглядит близким к серийной модели.

Фото концепта Lada XRay 2 2014 года. Серийная версия Lada XRay (фото, цена). Тест-драйв Лада Х-рей 2016 (видео).

Если завод будет развиваться и преобразовываться такими темпами, то наш потребитель будет ездить на ВАЗовских машинах. Кроме того, стали известны некоторые подробности о будущей модели. Если завод будет развиваться и преобразовываться такими темпами, то наш потребитель будет ездить на ВАЗовских машинах. Права на изображения и материалы принадлежат их авторам.

Все картинки Lada Vesta Concept ’


Concept Lada XRay года была представлена на подиуме Московского Международного автосалона , презентация проводилась главным дизайнером АвтоВАЗа Стивом Маттином. Новый китайский кроссовер Лифан Х 60 Бюджетный кроссовер Chery IndiS Новый кроссовер Фольксваген Тайгун Автомобиль вызвал ошеломляющий интерес у посетителей выставки, заставив их активно обсуждать вопросы: И действительно, такого красивого шоу-кара из Тольятти мы еще никогда не видели.

Но в производство данная модель в её концептуальном виде не пойдет. Переход Волжского автозавода под контроль альянса Renault Nissan дает свои плоды. С приходом франко-японских специалистов продукция АвтоВАЗа меняется просто на глазах. Стоит вспомнить Лада Ларгус и новый Nissan Almera. В течении ближайших лет модельный ряд компании будет полностью обновлен. Несколько слов о Стиве Маттине и иностранном названии ВАЗовского концепта.

Главный дизайнер, отвечающий за внешность будущих автомобилей Лада, до приезда в Россию четыре года занимал должность шеф-дизайнера компании Volvo.

До работы в Швеции ему удалось потрудиться в Mercedes-Benz и поучаствовать в разработке дизайна S-класса последнего поколения, Maybach, кроссовера ML и ряда других моделей немецкой компании. X ray — в переводе на русский рентгеновские лучи, а дополнительно буква X намек на полный привод автомобиля и вседорожность.

Новый внедорожник Lada X Ray Concept выглядит стильно, красиво, а самое главное оригинально. Не будем вдаваться в подробности описания внешности автомобиля, наши читатели самостоятельно смогут оценить экстерьер концепта по изображениям на фото и видео представленных в конце статьи. Фото салона Лада Хрей не менее интересны, чем внешность шоу-кара. В четырехместный салон попадаем через широкие дверные проемы. Отдельные ковши кресла, кожаная отделка, стильная архитектура передней панели с оформлением слоями, светодиодная подсветка торпедо и дверных карт, не виданное обычным Ладам оснащение.

Электронная приборная панель, сенсорный цветной дисплей в нерабочем состоянии прячется в недрах торпедо , информационно развлекательная система MMI музыка, навигация, органайзер, телефон, функции автомобиля с крупной ручкой и блоком управления, климат-контроль. Больше всего в Лада Икс Рей поражает выверенная эргономика и качественная детализация элементов салона. Такое впечатление, что находишься не в концепте, а в готовом к серийному производству автомобиле.

Информацией про технические характеристики Лада Х Рай представители российской компании не делятся. Нам удалось выяснить, что в движение концепт приводит силовая установка от Lada Ellada электро двигатель 60 кВт питается от литий-железо-фосфатных аккумуляторов.

Очень жаль, что в таком виде выпуск машины на конвейере производиться не будет. Многие дизайнерские решения Лада Х Рэй планируется применить на новых автомобилях Лада, выход которых намечен на годы и, по заверению Стива Маттина, они приятно удивят российских автолюбителей. Клиренс мог бы быть и побольше для наших условий.

Да и долго запрягают, модель устареет, пока выйдет в продажу. Сделали бы все оперативно, был бы успех. Решотка Lexus, кузов Ниссан QASHQAI, салон рав 4, нутро рено Duster, как всегда все слизано, своего нет нечего.

LADA X-Ray Concept 2015


Для ремонта стартера лучше всего использовать двухстоечный электрогидравлический подъёмник, либо яму или эстакаду.

Прежде всего нужно отключить зажигание, открыть капот и снять минусовую клемму от вывода аккумуляторной батареи. Для этого вам понадобится гаечный ключ на 10.

При использовании подъёмника, приподнимите автомобиль на такую высоту, которая будет обеспечивать свободный доступ к стартеру.

Далее вам нужно будет открутить защиту снизу двигателя.

Рассмотрите фото ниже. Вам потребуется открутить гайку 1. Это позволит без труда снять с тягового реле 4 клемму 2 и колодку с проводами 3. Это легче всего сделать трещоткой с удлинителем и головкой на 13.

Рисунок 3-1 — Соединение клеммы и колодки жгута проводов со стартером:

  • 1 — гайка;
  • 2 — клемма жгута проводов переднего к стартеру;
  • 3 — колодка жгута проводов переднего к стартеру;
  • 4 — стартер.

Рисунок 3-2 — Крепление стартера:

  • 1 — стартер;
  • 2 — болт крепления.

Стартер устанавливается в обратном порядке. Разместив стартер на положенном месте, затяните все три крепёжных болта. Для справки, момент затяжки этих болтов равняется 36-52 Нм (3,6-5,2 кгс.м).

Далее нужно соединить с тяговым реле клемму и жгут проводов. Гайку крепления нужно затягивать, соблюдая момент 18-24 Нм (1,8-2,4 кгс.м).

Поставьте на место нижнюю защиту двигателя.

В заключение, подсоедините провод «минус» к выводу аккумулятора.

Источники

ᐉ Тест-драйв Lada X-RAY

Показанный несколько лет назад концепт-кар Lada X-RAY очень впечатлил. Агрессивный трехдверный кроссовер настолько понравился автомобильной общественности, что за будущее серийного X-RAY «вазовцам» уже можно было не волноваться. Впрочем, уже совсем скоро стало понятно, что серийный автомобиль будет иметь мало общего с ярким концепт-каром. Агрессивный кроссовер превратился в компактный пятидверный хэтчбек. С ним мы и познакомимся.

Теперь уже никто не скрывает то, что серийный X-RAY создан на базе популярного в нашей стране хэтчбека Renault Sandero. И это, если сравнить пропорции двух моделей, хорошо заметно. Однако в остальном между двумя родственными хэтчбеками сходства нет никакого. Дизайнерам, что работали над внешним видом Lada X-RAY, удалось создать свой собственный неповторимый облик, в результате чего отечественный хэтчбек даже близко не напоминает «француза». Благодаря фирменным X-выштамповкам и уже знакомому по Lada Vesta «передку» идентифицировать марку и модель автомобиля сможет абсолютно каждый. И вряд ли кто-то скажет, что отечественный автомобиль выглядит скучно или упрекнет его дизайн во вторичности. Разве что задние фонари на X-RAY выглядят достаточно скромно. Их так и хочется увеличить в размерах и, как это сделано на многих автомобилях Volvo, продлить чуть ли не до самой крыши.

Очень даже симпатично Lada X-RAY смотрится и внутри. То, что здесь применены в основном бюджетные отделочные материалы, конечно же чувствуется, но особого дискомфорта это не вызывает. Нет претензий и к эргономике. Сиденье в Lada X-RAY регулируется не только в продольном направлении, но и по высоте, что в сочетании с регулировкой рулевого колеса по углу наклона позволит комфортно усесться за рулем практически каждому. А если бы еще руль и по вылету регулировался, то было бы и вовсе здорово. Зато в X-RAY, и здесь отечественный хэтчбек вчистую обыгрывает соплатформенный Renault Sandero, большой цветной дисплей расположен не где-то внизу, а в верхней части центральной консоли. Как итог – пользоваться им стало гораздо удобнее.

А вот второй ряд сидений в Lada X-RAY уже не впечатляет. Рослым пассажирам места будет откровенно мало. Если им придется сидеть за такими же высокими водителем и передним пассажиром, то они неминуемо упрутся коленями в спинки передних сидений. Да и с посадкой есть небольшие проблемы – проем между подушкой заднего сиденья и центральной стойкой не слишком велик. Впрочем, важно понимать, что все эти замечания не являются следствием конструктивных просчетов. Сам по себе X-RAY не слишком велик, так что требовать от него огромного запаса пространства для задних пассажиров попросту глупо. По меркам своего класса X-RAY очень даже просторен. Хорош и багажник, объем которого составляет 324 литра.

Что касается силовых агрегатов, то для Lada X-RAY будут доступны три двигателя — 1,6 литра (106 лошадиных сил), 1,6 литра (114 лошадиных сил) и 1,8 литра (122 «лошадки»). Пока что на все сходящие с конвейера автомобили будут устанавливать лишь 114-сильный двигатель, а два остальных силовых агрегата на X-RAY появятся чуть позже.

В движении Lada X-RAY ничем не напоминает отечественные автомобили. Это самая настоящая иномарка. Даже больше – это плоть от плоти Renault. Lada X-RAY не вызывает желания ехать быстро. В этом плане X-RAY абсолютная противоположность седану Lada Vesta, который уже успел впечатлить отличной по меркам класса управляемостью и азартными повадками. Зато X-RAY куда комфортнее седана. На нем хочется ехать неспешно, попутно наслаждаясь мягкой энергоемкой подвеской и вполне приличной, если не раскручивать двигатель до высоких оборотов, шумоизоляцией. А если случиться встретиться с бездорожьем, то Lada X-RAY не спасует и здесь. С передним приводом королем пересеченной местности вы конечно не станете, но благодаря высокому дорожному просвету и небольшим свесам Lada X-RAY в состоянии с легкостью преодолеть те преграды, которые многим куда более дорогим автомобилям окажутся не по зубам.

«Вазовцев» снова можно поздравить. Следом за очень удачной Lada Vesta они смогли вывести на рынок не менее удачный X-RAY. А что до того, что в его основе лежит платформа от Renault Sandero, так сейчас такое сплошь и рядом. Главное то, что X-RAY получился даже лучше исходника. И пусть это уже не сногсшибательный кроссовер, коим был концепт-кар, но это, пожалуй, даже к лучшему. Кроссовер стоил бы слишком дорого, а Lada X-RAY будет доступна практически каждому. Будущий бестселлер – в этом сомневаться не приходится.

Лада Х код/XCode фото, технические характеристики, цена и дата выхода

{loadposition direct5}

Незадолго до Московского автосалона появилась информация о новом кроссовере от АвтоВАЗа под именем Lada XCODE, производитель даже показал несколько тизеров перед премьерой. И вот 24 августа 2016 года фото Lada XCODE Concept были опубликованы, а живой автомобиль предстал на мотор-шоу.

Экстерьер новинки чем то схож по дизайну с первым концептом Lada XRAY (см. фото ниже). У того же прототипа Икс Рея, показанного в 2012 году, позаимствована и трехдверная конструкция кузова. Однако от своего концептуального предшественника новый Х код отличается большей агрессивностью дизайна, а также двухцветностью окраски (как видно на фото Лада Х код корпус и крыша машины разных цветов). Понятно что серийный автомобиль будет пятидверным и лишен ряд дизайнерских изысков, но увидим мы его только через пару лет.

{loadposition adsense2}

По размерам новый кроссовер будет чуть больше нынешнего Икс Рея и Весты, но меньше Рено Дастер.

Дата выхода Lada XCODE обозначена не ранее 2019 года, цена: дороже Икс Рея, полный привод под большим вопросом.

На какой платформе и какие технические характеристики будут у нового кроссовера пока нет ясности, по одной версии базой станет разработка Nissan B0, уже используемая в Renault Duster, Kaptur и конечно же в Икс Рее. В этом случае Лада Икс Код может получить полный привод.

По другой неофициальной информации предполагается что автомобиль будет построен на другой платформе (объединенная Веста-Калина) и полного привода не будет. В пользу этой версии указывают уклончивые комментарии руководства АвтоВАЗа.

Ранее сообщалось, что, по словам Олега Груненкова, возглавляющего проект Lada XRAY, АВТОВАЗом действительно разрабатывается полноприводная версия Икс Рея. В Интернете даже начались появляться фото рендеры этого кроссовера, получившего имя XRAY Cross, отличающегося от обычного варианта увеличенным клиренсом и пластиковыми накладками на пороги и бамперы. Но на Московском автосалоне представили концепт XRAY Cross без полного привода (его производство намечено на 2018 год) и не ясно получил ли его и XCODE, который увидит свет не ранее 2019 года.

Фото Лада Х Код

Фотографии с презентации нового кроссовера на Московском автосалоне-2016:

Фото интерьера Lada XCODE Concept, салон серийного кроссовера конечно будет отличаться:

Видео

Официальное промо видео:

Дата выхода Lada XCODE

Старт продаж, если верить ранее рассекреченному плану развития АвтоВАЗа, вряд ли состоится ранее 2019 года. До этого момента должны прояснить и вопрос с платформой и представить уже серийную версию.

В 2016 году сообщалось, что компакт-кроссовер собираются выпустить в ближайшие пять лет, который в модельной гамме производителя должен расположиться между Калиной Кросс и XRAy (по размерам, по цене он будет дороже Икс рея). Сообщается, что выпуском Lada XCODE АвтоВАЗ ознаменует переход к следующему поколению автомобилей под брендом Лада.

Пока не сообщается, какая платформа будет использоваться в конструкции XCODE, однако упоминается о планах по использованию для полноприводной модификации специальной платформы и пары вариантов шасси. Кроме того, компания будет постепенно переходить к модульному шасси CMF-B – новой разработки альянса Renault-Nissan, призванной сменить архитектуру B0.

На протяжении последующих семи лет, АвтоВАЗ рассчитывает представить восемь новинок и, похоже, производителю это удастся. Например, осенью 2017 года началась реализация универсалов Веста, а в этом году состоится премьера серийного XRAY во внедорожном исполнении.

Модель Lada XCODE в виде прототипа показали в прошлом году в рамках Московского автосалона. Представители производителя отметили, что в машине может применяться фирменная телематическая платформа Connect, полноприводная трансмиссия, турбированный мотор и другие перспективные решения.


На фото салон концепта Лада Икс Код. Хочется надеяться что серийная версия позаимствует хотя бы часть дизайнерских решений

Цены и комплектации

До начала продаж о цене и комплектациях Лада Х Код (Lada XCODE) говорить пока рано. Явно что его стоимость будет больше Икс Рея.

Технические характеристики

Все что пока известно, это то что кроссовер построят либо на платформе B0, на которой базируется как Лада Икс Рей так и Renault Duster. Можно предположить что по техническим характеристикам Лада Х Код будет схожа с этими автомобилями, но размером больше чем у Икс Рея и попадет уже в сегмент среднеразмерных внедорожников.  Есть вероятность что Икс Код получит полный привод, но с этим на автогиганте еще не определились

Правда есть другая версия – кроссовер построят на объединенной платформе Веста-Калина и полного привода не будет. По последним данным, скорее всего так и будет.

лучей | Управление научной миссии

 

РЕНТГЕНОВСКИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ И ЭНЕРГИЯ

Рентгеновские лучи имеют гораздо более высокую энергию и гораздо более короткие длины волн, чем ультрафиолетовый свет, и ученые обычно ссылаются на рентгеновские лучи с точки зрения их энергии, а не длины волны. Частично это связано с тем, что рентгеновские лучи имеют очень маленькую длину волны, от 0,03 до 3 нанометров, настолько малую, что некоторые рентгеновские лучи не больше одного атома многих элементов.

На этой мозаике из нескольких изображений центральной области нашей галактики Млечный Путь, полученных рентгеновской обсерваторией Чандра, видны сотни белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр.Отдельно Солнечная и гелиофизическая обсерватория (SOHO) сделала эти изображения Солнца, представляющие весь солнечный цикл с 1996 по 2006 год. Предоставлено: NASA/UMass/D.Wang et al. Изображения Солнца из SOHO — Консорциум EIT: NASA/ESA

 
ОТКРЫТИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ

Рентгеновских лучей впервые наблюдал и задокументировал в 1895 году немецкий ученый Вильгельм Конрад Рентген. Он обнаружил, что потоки рентгеновских лучей через руки создают подробные изображения костей внутри.Когда вам делают рентгеновский снимок, на одну сторону вашего тела накладывается чувствительная к рентгеновскому излучению пленка, и рентгеновские лучи проходят сквозь вас. Поскольку кости плотные и поглощают больше рентгеновских лучей, чем кожа, тени костей остаются на рентгеновской пленке, а кожа кажется прозрачной.

Рентгеновский снимок зубов. Вы видите начинку?

 

 

 

 

 

Рентгеновский снимок годовалой девочки, проглотившей швейную булавку. Сможете найти?

 

 

 

 

 

 

Пик излучения нашего Солнца находится в видимом диапазоне, но солнечная корона намного горячее и излучает в основном рентгеновские лучи.Для изучения короны ученые используют данные, собранные детекторами рентгеновского излучения на спутниках, находящихся на орбите вокруг Земли. Японский космический аппарат Hinode произвел эти рентгеновские снимки Солнца, которые позволяют ученым видеть и регистрировать потоки энергии в короне.

Авторы и права: Хинод JAXA/NASA/PPARC

 
ТЕМПЕРАТУРА И СОСТАВ

Физическая температура объекта определяет длину волны испускаемого им излучения. Чем горячее объект, тем короче длина волны пикового излучения.Рентгеновские лучи исходят от объектов с температурой в миллионы градусов по Цельсию, таких как пульсары, остатки галактических сверхновых и аккреционный диск черных дыр.

Из космоса рентгеновские телескопы собирают фотоны из заданной области неба. Фотоны направляются на детектор, где они поглощаются, и регистрируются энергия, время и направление отдельных фотонов. Такие измерения могут дать ключ к пониманию состава, температуры и плотности удаленных небесных сред. Из-за высокой энергии и проникающей природы рентгеновских лучей рентгеновские лучи не будут отражаться, если попадут в зеркало (во многом так же, как пули врезаются в стену).Рентгеновские телескопы фокусируют рентгеновские лучи на детекторе с помощью скользящих зеркал падения (точно так же, как пули рикошетят, когда они ударяются о стену под скользящим углом).

Марсоход NASA Spirit использовал рентгеновские лучи для обнаружения спектральных признаков цинка и никеля в марсианских породах. В приборе Alpha Proton X-Ray Spectrometer (APXS) используются два метода: один для определения структуры, а другой для определения состава. Оба эти метода лучше всего подходят для более тяжелых элементов, таких как металлы.

СВЕРХНОВАЯ

Поскольку атмосфера Земли блокирует рентгеновское излучение, телескопы с детекторами рентгеновского излучения должны располагаться над поглощающей атмосферой Земли.Остаток сверхновой Кассиопеи А (Cas A) был получен тремя крупными обсерваториями НАСА, и данные всех трех обсерваторий были использованы для создания изображения, показанного ниже. Инфракрасные данные космического телескопа Спитцер окрашены в красный цвет, оптические данные космического телескопа Хаббл — в желтый, а рентгеновские данные рентгеновской обсерватории Чандра — в зеленый и синий.

Рентгеновские данные показывают горячие газы с температурой около десяти миллионов градусов по Цельсию, которые образовались, когда выброшенный материал сверхновой врезался в окружающий газ и пыль со скоростью около десяти миллионов миль в час.Сравнивая инфракрасные и рентгеновские изображения, астрономы узнают больше о том, как относительно холодные пылинки могут сосуществовать в сверхгорячем газе, производящем рентгеновское излучение.

Авторы и права: Рентген: NASA/CXC/SAO; Оптика: NASA/STScI; Инфракрасный: NASA/JPL-Caltech/Steward/O.Krause et al.

 
АВРОРА ЗЕМЛИ В РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ

Солнечные бури на Солнце выбрасывают облака энергичных частиц к Земле. Эти высокоэнергетические частицы могут быть унесены магнитосферой Земли, создавая геомагнитные бури, которые иногда приводят к полярным сияниям.Энергичные заряженные частицы Солнца, вызывающие полярные сияния, также возбуждают электроны в магнитосфере Земли. Эти электроны движутся вдоль магнитного поля Земли и в конечном итоге ударяются об ионосферу Земли, вызывая рентгеновское излучение. Эти рентгеновские лучи не опасны для людей на Земле, так как поглощаются нижними частями земной атмосферы. Ниже представлено изображение полярного сияния в рентгеновском диапазоне, сделанное прибором Polar Ionospheric X-ray Imaging Experiment (PIXIE) на борту спутника Polar.

Авторы и права: POLAR, PIXIE, НАСА

 

К началу страницы  | Далее: Гамма-лучи


Цитата
АПА

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научной миссии. (2010). Рентген. Получено [вставьте дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/11_xrays

ГНД

Управление научной миссии. «Рентгеновские лучи» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [вставьте дату — напр. 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/11_xrays

Как работает рентген? | Independent Imaging

Солнце. Это дает нам тепло. Он дает нам свет. Тепло и свет — это формы энергии, и благодаря этой энергии может произойти много замечательных вещей. Свет исходит от солнца в виде электромагнитных волн.

Существуют различные типы электромагнитных волн, некоторые из которых видны, а некоторые нет. Наиболее знакомыми нам являются радиоволны, ультрафиолетовые лучи и микроволны.Именно эти невидимые волны электромагнитной энергии дают нам возможность использовать рентгеновские лучи. Но давайте выясним, как рентгеновские лучи создают изображение наших костей.

 

Случайная находка

Рентгеновское излучение было случайно обнаружено Вильгельмом Рентгеном, профессором физики в Вюрцбурге, Бавария, в 1895 году во время эксперимента. В 1896 году в Королевской больнице Глазго было открыто первое рентгенологическое отделение. Вскоре рентгеновские аппараты стали использоваться для многих целей, таких как диагностика переломов костей и поиск пуль во время Первой мировой войны.Это одно открытие очень сильно продвинуло область медицины. Возможность увидеть структуру внутри человека без потери крови из разреза была революционной.

Но как работает рентген? Что ж, вспомните школьный урок естествознания. Помните фотоны и электроны – атомы, молекулы и ядра? Рентгеновские лучи производятся, когда отрицательно заряженный электрод нагревается электричеством, и высвобождаются электроны, тем самым производя энергию. Эта энергия направляется к металлической пластине или аноду с высокой скоростью, и возникает рентгеновское излучение, когда энергия сталкивается с атомами в металлической пластине.

Когда вы идете на рентген, кассета помещается позади или под проблемной областью. Эта кассета содержит пленку, которая будет экспонироваться в рентгеновском излучении. Когда рентгеновское излучение попадает в ваше тело, оно проходит через кожу, мышцы и органы, поскольку этот тип мягких тканей не может поглощать энергию рентгеновского излучения. Это кажется темным на пленке, поскольку она теперь экспонирована. Однако кость поглощает энергию рентгеновских лучей и не обнажает пленку. Эта область выглядит светлой или белой на пленке. Вот как создается рентгеновский снимок!

Не только для сломанных костей

Рентгеновские лучи в основном используются в медицине и стоматологии.Некоторые из наиболее распространенных рентгенологических исследований проводятся при переломах костей и переломах, проглатывании предметов, повреждении костей от артрита и легочных инфекциях. Рентгеновские лучи также используются в компьютерной томографии или компьютерной томографии. Этот метод использует несколько рентгеновских лучей во время одного сканирования, чтобы получить послойное изображение. Рентгеновские лучи также используются в немедицинских областях, таких как безопасность аэропортов и НАСА в космическом пространстве.

В Independent Imaging мы предоставляем рентгеновские снимки и другие услуги цифровой обработки изображений в округе Палм-Бич. Наши радиологи, сертифицированные и прошедшие стажировку, стремятся улучшить ваше здоровье и качество жизни благодаря преимуществам цифровых изображений, включая раннюю и точную диагностику вашего состояния.

Позвоните нам сегодня по телефону (561) 795-5558, чтобы записаться на прием к одному из наших радиологов, сертифицированных и прошедших стажировку.

Что такое рентген? — Определение и использование — Видео и стенограмма урока

Что такое рентген?

Рентгеновские лучи — мощные волны электромагнитной энергии. Волны, подобные волнам в океане, — это движение энергии.Когда вы хлопаете в ладоши, энергия, в данном случае звук, начинается в источнике. Звук распространяется по воздуху в виде волн, пока не достигает барабанных перепонок и не регистрируется как звук. Волны, которые проходят через физическую среду, такую ​​как воздух и вода, называются механическими волнами .

Электромагнитные (ЭМ) волны не требуют физической среды для распространения, поэтому они могут существовать как на Земле, так и в космосе, где нет воздуха, через который могут проходить даже звуковые волны. ЭМ волны организованы по спектру в соответствии с расстоянием между каждой волной и частотой волн в секунду, измеряемой в герцах (Гц).

Волны с самыми низкими частотами и самыми большими расстояниями между волнами выделяют относительно небольшое количество энергии. Радиоволны, например, имеют самые низкие частоты среди различных категорий волн электромагнитного спектра , тогда как гамма-лучи, создаваемые ядерными взрывами, имеют самые высокие частоты.

Диаграмма электромагнитного спектра

Рентгеновские лучи — это полоса электромагнитных волн, непосредственно предшествующая гамма-излучению в ЭМ-спектре.Они находятся на дальнем конце и, наряду с гамма-лучами и некоторыми ультрафиолетовыми лучами, повреждают ДНК. Как мы знаем из травм, полученных Пьером, Мари и их дочерью Ирэн во время экспериментов с рентгеновскими лучами, рентгеновские лучи сами по себе очень мощные. При частоте около одного квинтиллиона волн в секунду — это 1 000 000 000 000 000 000 Гц — мы думаем о них как об «лучах» энергии, а не о волнах.

Использование рентгеновских лучей

Когда более 100 лет назад, в 1895 году, Вильгельм Конрад Рентген впервые открыл рентгеновские лучи, они использовались почти так же, как мы используем их сейчас — чтобы увидеть кости внутри нашего тела.Рентген часто демонстрировал рентгеновские снимки, делая снимки костей в руке своей жены. Кости (и другие объекты) плотнее кожи. Они поглощают достаточно радиации, чтобы создавать тени на рентгеновской пленке и показывать нам, когда кости сломаны или действительно ли маленький Тимми проглотил пенни.

Рентген колена

Мы используем рентгеновские лучи не только для того, чтобы смотреть на кости; мы также используем их в других диагностических целях, чтобы искать опухоли, легочные инфекции, проблемы с зубами и закупоренные кровеносные сосуды.Рентгеновские технологии используются службами безопасности аэропортов для поиска потенциального оружия в багаже ​​и строителями для проверки конструкций на предмет возможных трещин или слабых мест. Поскольку мы знаем гораздо больше о том, как работают рентгеновские лучи, чем ранние ученые, такие как Кюри и Рентген, мы можем принять меры предосторожности, чтобы использовать их безопасно, например, носить свинцовые жилеты для защиты наших жизненно важных органов во время стоматологического рентгена.

Рентгеновское излучение в космическом пространстве

Полоса видимого света в электромагнитном спектре представляет собой частоту электромагнитных волн, видимых человеческому глазу.В то время как мы можем видеть солнце нашими глазами, атмосфера, окружающая солнце, корона, испускает очень горячие рентгеновские лучи. Ученые используют специальные детекторы рентгеновского излучения, чтобы лучше понять, какую невидимую энергию излучает Солнце и другие небесные тела, такие как пульсары и остатки сверхновых. Марсоход Mars Exploration использует рентгеновские лучи для определения состава различных горных пород, которые он встречает на чужом марсианском ландшафте.

Краткий обзор урока

Мария и Пьер Кюри были талантливыми учеными, которые изучали и усовершенствовали множество способов применения рентгеновских лучей.К сожалению, они не знали о разрушительных последствиях для здоровья многократного и длительного воздействия интенсивного излучения или волн электромагнитной энергии.

Рентгеновские лучи представляют собой мощные волны электромагнитной энергии, и сегодня мы знаем, что нужно принимать меры предосторожности в их отношении. В отличие от механических волн , для прохождения через которые требуется физическая среда, рентгеновские лучи не требуют физической среды для прохождения, поэтому они относятся к категории электромагнитных (ЭМ) волн .

Рентгеновские лучи находятся на дальнем конце электромагнитного спектра и имеют очень высокие частоты, около квинтиллиона волн в секунду. Конечно, рентген представляет собой гораздо больше, чем потенциальный риск для здоровья. Эти электромагнитные волны используются для того, чтобы заглянуть внутрь человеческого тела и лучше наблюдать за Вселенной.

Результаты обучения

Целью этого видеоурока является подготовка к:

  • Признанию важной работы, которую Мария и Пьер Кюри проделали с рентгеновскими лучами
  • Понимание электромагнитной энергии рентгеновских лучей
  • Укажите различные области применения рентгеновских лучей, от повседневного до использования в открытом космосе

Как работает рентген | HowStuffWorks

Рентгеновские лучи в основном аналогичны лучам видимого света.Оба являются волнообразными формами электромагнитной энергии , переносимой частицами, называемыми фотонами (подробности см. в разделе «Как работает свет»). Разница между рентгеновскими лучами и лучами видимого света заключается в уровне энергии отдельных фотонов. Это также выражается как длина волны лучей.

Наши глаза чувствительны к определенной длине волны видимого света, но не к более короткой длине волны рентгеновского излучения с более высокой энергией или к более длинной длине волны радиоволны с более низкой энергией.

Фотоны видимого света и рентгеновские фотоны образуются в результате движения электронов в атомах. Электроны занимают разные энергетические уровни или орбитали вокруг ядра атома. Когда электрон падает на более низкую орбиталь, ему нужно высвободить некоторую энергию — он высвобождает дополнительную энергию в виде фотона. Энергетический уровень фотона зависит от того, насколько далеко электрон переместился между орбиталями. (Подробное описание этого процесса см. на этой странице.)

Когда фотон сталкивается с другим атомом, атом может поглотить энергию фотона, подняв электрон на более высокий уровень.Чтобы это произошло, энергетический уровень фотона должен соответствовать разнице энергий между двумя позициями электрона. В противном случае фотон не может перемещать электроны между орбиталями.

Атомы, из которых состоят ткани вашего тела, очень хорошо поглощают фотоны видимого света. Энергетический уровень фотона соответствует различным энергетическим различиям между позициями электронов. Радиоволнам не хватает энергии для перемещения электронов между орбиталями в более крупных атомах, поэтому они проходят через большинство веществ.Рентгеновские фотоны также проходят сквозь большинство вещей, но по противоположной причине: у них слишком много энергии.

Однако они могут полностью выбить электрон из атома. Часть энергии рентгеновского фотона используется для отделения электрона от атома, а остальная часть отправляет электрон в полет через пространство. Более крупный атом с большей вероятностью поглотит рентгеновский фотон таким образом, потому что более крупные атомы имеют большую разницу в энергии между орбиталями — энергетический уровень более точно соответствует энергии фотона.Меньшие атомы, в которых электронные орбитали разделены относительно небольшими скачками энергии, с меньшей вероятностью будут поглощать рентгеновские фотоны.

Мягкие ткани вашего тела состоят из более мелких атомов и поэтому не очень хорошо поглощают рентгеновские фотоны. Атомы кальция, из которых состоят ваши кости, намного крупнее, поэтому они лучше поглощают рентгеновские фотоны .

В следующем разделе мы увидим, как рентгеновские аппараты реализуют этот эффект.

Рентгеновские трубки с линейным фокусом — новая концепция получения рентгеновских лучей высокой яркости

В настоящее время получение жесткого когерентного рентгеновского излучения при высоких потоках фотонов возможно только с помощью крупных и дорогих источников излучения, таких как синхротроны 3-го поколения.Особенно в медицине это ограничение препятствует внедрению в клиническую практику различных многообещающих разработок в области визуализации и терапии. Здесь мы представляем новую концепцию высокоярких источников рентгеновского излучения, рентгеновских трубок с линейным фокусом (LFXT), которые могут служить мощной и дешевой альтернативой синхротронам и ряду других существующих технологий. В LFXT используется чрезвычайно тонкое фокальное пятно и быстро вращающаяся мишень для электронного луча, что вызывает изменение физического механизма нагрева мишени, обеспечивая более высокую интенсивность электронного луча в фокальном пятне.Моделирование Монте-Карло и численные решения уравнения теплопроводности используются для прогнозирования характеристик LFXT. С точки зрения потока фотонов и длины когерентности характеристики рентгеновской трубки с линейным фокусом сопоставимы с источниками обратного комптоновского рассеяния. Мощность дозы до 180 Гр может быть достигнута на расстоянии 50  см от фокального пятна. Результаты показывают, что трубка с линейной фокусировкой может служить мощным компактным источником для фазово-контрастной визуализации и микролучевой терапии. Производство прототипа представляется технически осуществимым.

С момента открытия Конрадом Рентгеном в 1895 году рентгеновское излучение зарекомендовало себя как универсальный инструмент в науке, медицине и промышленности. Область применения рентгеновских лучей в медицине и биологии быстро развивается, и появляются различные новые разработки, такие как рентгеновская визуализация с высоким разрешением (Tafforeau et al. 2006), фазово-контрастная визуализация (Momose et al. 1996) и микролучевая лучевая терапия. (MRT) (Slatkin et al 1992) потребность в источниках излучения высокой яркости, величина, которая измеряет количество фотонов N, испускаемых за время с площади в пределах интервала угла излучения на частотный интервал .

В традиционной медицинской рентгенографии контраст возникает из-за относительных различий в коэффициентах поглощения, которые обычно низки в мягких тканях. Относительные различия в показателе преломления значительно больше и могут быть визуализированы при фазово-контрастном изображении (Pfeiffer et al 2006). Были предложены различные методы фазово-контрастной визуализации (Momose 2003), но все они основаны на интерферометрическом измерении фазовых сдвигов, вызванных изменениями показателя преломления отображаемого объекта.Предпосылкой для наблюдения интерференции является когерентность источника излучения. В то время как временная когерентность может быть получена с помощью кристаллических монохромизаторов, пространственная когерентность имеет особое значение, поскольку разница в длине пути между фотонами, испускаемыми из разных частей источника рентгеновского излучения, должна быть намного меньше, чем длины волн λ , измеряемые в порядке только м для жесткого рентгеновского излучения. Таким образом, для получения фазово-контрастных изображений необходимы высокие скорости фотонов при малых размерах источника.

Другим медицинским применением, требующим высокой четкости жесткого рентгеновского луча, является лучевая терапия с микролучами (Slatkin et al 1992). Этот инновационный подход к лечению в радиационной онкологии использует массивы плоских рентгеновских лучей шириной в микрометры с нетрадиционно высокими дозами облучения в несколько сотен Грэй, разделенных областями с низкой дозой шириной в несколько сотен микрометров для лечения опухолей. В многочисленных доклинических исследованиях было показано, что МРТ эффективно сохраняет облученные здоровые ткани, окружающие опухоль-мишень (Laissue et al 2001, Serduc et al 2008, Bouchet et al 2010), с одной стороны, эффективно контролируя опухоль (Laissue и др., , 1998 г., Regnard, и др., , 2008 г., Bouchet, и др., , 2010 г.), с другой стороны.Для коллимации лучей микрометровой ширины требуются параллельные поля излучения и диаметр источника меньше ширины луча, как показано на рисунке 1. Кроме того, лечебная доза должна вводиться в очень короткие промежутки времени, чтобы избежать размытия картины дозы МРТ из-за сердечно-сосудистое или дыхательное движение облучаемой ткани. Требуются пиковые мощности дозы микропучка более 100 Гр. В настоящее время такие мощности дозы могут быть достигнуты только на больших синхротронах 3-го поколения, таких как Европейский центр синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле, Франция.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.  Геометрия пучка для коллимации микропучков: для получения микропучков с высокой интенсивностью размер источника (S) должен быть меньше апертуры коллиматора. Большое расстояние от источника до коллиматора (а) будет поддерживать небольшое увеличение ширины с расстоянием от коллиматора (б).

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

В настоящее время конечным источником яркого рентгеновского излучения являются синхротроны третьего поколения.Однако эти синхротроны представляют собой большие и дорогие установки размером в сотни метров в поперечнике, которые часто непрактичны для обеспечения широкого применения жесткого рентгеновского излучения в науке или медицине. В частности, МРТ и фазово-контрастная визуализация не получили применения в клинической практике из-за отсутствия компактных источников рентгеновского излучения высокой яркости (Bech et al 2010).

Хотя недавно разработанные источники рентгеновского излучения, основанные на обратном комптоновском рассеянии, могут стать привлекательной альтернативой синхротронам (Грейвс и др. 2009, Вариола 2011), применение этой технологии все еще сильно ограничено достижимыми энергиями фотонов, размерами поля и мощности доз.

По сравнению с синхротронами и источниками обратного комптоновского рассеяния обычные рентгеновские трубки являются дешевыми, легко управляемыми источниками рентгеновских лучей, и они повсеместно используются, будь то компьютерная томография, проверка безопасности в аэропортах или неразрушающий контроль материалов. В рентгеновской трубке электроны ускоряются высоким напряжением до нескольких сотен кВ, прежде чем они попадут на анодную мишень. Там только примерно 1 часть их кинетической энергии используется для создания расходящихся полихроматических рентгеновских лучей, испускаемых из фокусного пятна обычно миллиметрового размера, а остальные 99 единиц их энергии преобразуются в тепло.Из-за расходимости луча, широкого энергетического спектра фотонов, большой ширины фокусного пятна и низкой эффективности преобразования электронов в фотоны яркость излучения, создаваемого рентгеновскими трубками, примерно на 10 порядков ниже, чем у синхротронов.

Основным ограничением при создании высокоярких рентгеновских лучей на основе этой традиционной технологии является необходимость охлаждения мишени, если небольшое фокусное пятно попадает под высокоинтенсивный электронный луч. Различные технические разработки были направлены на преодоление этого ограничения.Рентгеновские трубки с вращающимся анодом (Pohl 1914, Silbermann 1954) позволяют создавать значительно более высокие потоки фотонов, чем рентгеновские трубки со стационарными анодами, но размер фокусного пятна слишком велик для таких приложений, как МРТ и фазово-контрастное изображение. С другой стороны, микрофокус (Liu et al. 2006) и металлические струйные рентгеновские трубки (Hemberg et al. 2003, Tuohimaa et al. 2007) обеспечивают гораздо меньшие фокусные пятна, но их фотонный поток и, для металлической струи x -лучевые трубки, а также энергия фотонов ограничены допустимой тепловой нагрузкой, воздействующей на малые электронные фокусные пятна мишени.

Чтобы преодолеть эту проблему, мы предлагаем новую технологическую парадигму, основанную на обычных рентгеновских трубках, путем введения концепции рентгеновских трубок с линейным фокусом (LFXT), способных увеличить яркость луча более чем на два порядка по сравнению с к обычным рентгеновским трубкам.

2.1. Новая концепция генерации блестящего рентгеновского излучения

Концепция LFXT, показанная на рис. 2, включает в себя генерацию, ускорение и электромагнитное формирование электронного луча, который поражает быстро вращающуюся цилиндрическую мишень в тонкой фокусной линии, т.е.е. фокусное пятно с очень большим соотношением сторон , где b и относятся к длине и ширине фокусного пятна соответственно. Хотя эта конструкция очень похожа на обычную рентгеновскую трубку, LFXT работает в пока еще не описанном физическом пределе нагрева мишени при высоких поверхностных скоростях и малой ширине фокусного пятна, который мы называем пределом теплоемкости. Этот новый физический предел, описанный ниже, позволяет значительно увеличить плотность тока электронного пучка без повышения температуры фокального пятна выше точки плавления мишени.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Сборка трубки линейного фокуса (LFXT): электроны генерируются, ускоряются, фокусируются и ударяются о вращающийся цилиндр-мишень в фокальном пятне с большим удлинением.

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

В обычных рентгеновских трубках с вращающимся анодом теплопроводность ограничивает повышение температуры в фокальном пятне.Мощность электронного пучка P cond поглощается на площади поверхности фокального пятна и практически полностью преобразуется в тепло. Тепло рассеивается за счет теплопроводности, и увеличение температуры фокального пятна во время экспозиции пропорционально интенсивности электронного луча в фокальном пятне (Oosterkamp 1948, Oppelt et al 2005),

где k , ρ и c обозначают теплопроводность, массовую плотность и теплоемкость материала мишени.Для вращающейся мишени с поверхностной скоростью v , будет и, следовательно, при фиксированном максимальном повышении температуры, которое может выдержать мишень, максимальная мощность электронного пучка равна

Уравнение (1) как решение уравнения теплопроводности с граничными условиями Неймана предполагает, что поверхностный нагрев является единственным процессом переноса энергии внутри анода. Перенос энергии электронами в материале мишени полностью игнорируется. Однако это предположение справедливо только до тех пор, пока длина диффузии тепла l d при воздействии электронным лучом,

намного больше пробега электрона l e , .Однако это изменится при больших поверхностных скоростях v , узкой ширине пятна и большой глубине проникновения электронов при высоких ускоряющих напряжениях. Если рассматривать крайний предел, когда пробег электронов l e значительно больше длины диффузии тепла l d , , то нагрев материала мишени ограничивается только теплоемкостью. Элемент объема, получающий мощность нагрева за счет поглощения электронов, будет нагреваться в соответствии с

При фиксированном максимальном повышении температуры это приводит, в отличие от уравнения (2), к максимальной мощности электронного пучка

Глубина проникновения электронов d , определенная в следующем абзаце, зависит от энергии электронного пучка и материала анода.Важно отметить, что P крышка больше не зависит от ширины фокусного пятна. Следовательно, уменьшение ширины фокального пятна не влияет на максимально возможную мощность электронного пучка. Это приводит к замечательному факту, что интенсивность электронного пучка может быть увеличена произвольно за счет уменьшения ширины фокального пятна и ограничена только боковым рассеянием электронов в мишени, которое приблизительно определяется выражением (см. также обсуждение ниже).

Переход от условного предела теплопроводности к пределу теплоемкости происходит при .Поверхностная скорость v t на этом переходе равна

а максимально возможное увеличение яркости, по сравнению с пределом теплопроводности, равно отношению P кэп и P конд при минимально возможной ширине фокусного пятна,

Вблизи перехода между двумя пределами переноса тепла, когда длина пробега электронов и длина диффузии тепла близки (), как теплопроводность, так и рассеяние электронов способствуют переносу энергии от поверхности мишени.Максимальная мощность электронного пучка будет выше, чем описано в любом пределе (уравнения (2) и (5)).

2.2. Вывод теплопередачи в пределе теплоемкости

2.3. Модификации LFXT для MRT

Чтобы использовать LFXT для генерации микропучков, мы изменим установку на рис. 2 на показанную на рис. МСК) добавляется на расстоянии 0,5 м от фокального пятна. MSC имеет несколько щелевых отверстий шириной 50 мкм м и высотой 30  мм с шагом 400 мкм мкм.Щели не параллельны друг другу, но учитывают расходимость пучка.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4.  Микролучевая трубка: продолжение установки, показанной на рисунке 2, имеет дополнительный многощелевой коллиматор (MSC) и более длинный вольфрамовый цилиндр-мишень, который помимо вращения совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси .

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

Цилиндр-мишень имеет радиус 10 см, длину 30 см и вращается со скоростью 17 000 об/мин вокруг своей оси, совершая при этом возвратно-поступательное движение вдоль оси.Электроны разгоняются до кинетической энергии 600 кэВ и поражают мишень в фокальном пятне высотой 30 мм и шириной 100 мкм м. Угол падения α электронного луча и угол эмиссии γ равны 10 и . Фотонный пучок фильтруется 1 мм алюминием.

Возвратно-поступательное движение не приведет к значительному увеличению поверхностной скорости и, следовательно, не повлияет на максимально достижимую мощность дозы. Однако тепловая нагрузка распределяется по большей площади поверхности, и, следовательно, время воздействия может быть увеличено.Это важно для лечения МРТ, когда применяются пиковые входные дозы в несколько сотен Грэй.

2.4. Моделирование нагрева мишени

Оптимизация отвода тепла от мишени рентгеновских трубок привела в прошлом к ​​многочисленным техническим инновациям. Обсуждение различных конструкций, их применимости и производительности для LFXT выходит за рамки этой работы. Тем не менее, интеллектуальная конструкция целевого колеса LFXT важна для частоты повторения, которая будет необходима для будущих клинических устройств.Релевантным для концепции LFXT является время, в течение которого он может работать с максимальной мощностью дозы. Для этого предполагается вольфрамовая мишень с радиусом R, на которую воздействует электронный пучок мощностью P .

Температура фокального пятна определяется поверхностной скоростью вращающегося цилиндра мишени и базовой температурой поверхности мишени. Цель может быть при комнатной температуре изначально. Базовая температура увеличивается с каждым оборотом мишени. Для расчета увеличения базовой температуры можно предположить постоянный нагрев поверхности мишени.Повышение температуры мишени моделируется путем численного решения уравнения теплопроводности в Matlab с использованием цилиндрических координат,

Применяются граничные условия Неймана и , где A – площадь поверхности мишени, на которую попадает электронный луч. Временные интервалы и пространственные интервалы выбирались таким образом, чтобы выполнялся критерий устойчивости и результаты становились независимыми от размера шага.

2.5. Моделирование Монте-Карло

Моделирование

Монте-Карло было выполнено в Geant4 версии 10.2 с использованием библиотек физики низких энергий Penelope. Эффективность преобразования электрона в фотон на вольфрамовой мишени моделировалась в зависимости от энергии электронного пучка, угла падения электрона и угла испускания фотона. Точно так же спектр фотонов источника был смоделирован путем подсчета генерируемых фотонов в зависимости от их кинетической энергии. Поглощение энергии электронов с глубиной в мишени и их боковое рассеяние моделировались путем бинирования поглощенной энергии в вольфрамовом материале на мелкой трехмерной сетке с длиной стороны 1 мкм м.Полученное трехмерное распределение дозы в материале мишени использовалось для определения ширины фокального пятна и глубины проникновения электронов, как определено выше.

Достижимая ширина фокального пятна зависит от возможности сфокусировать электроны в фокальное пятно с высоким аспектным отношением и от рассеяния электронов в материале мишени. Чтобы рассчитать предел рассеяния размера фокусного пятна, мы использовали Geant4 для моделирования бесконечно малого луча, попадающего на поверхность вольфрама перпендикулярно в точке, производящей тормозное излучение, как показано на рисунке 3(b).В точке наблюдения регистрировались траектории фотонов и вычислялось видимое распределение источников в плоскости.

Профили луча Microbeam были рассчитаны для двух условий

В обоих случаях качество луча оценивалось в водяном кубе со стороной 0,5 м, расположенном непосредственно за MSC. Размер поля микропучка устанавливался на коллиматоре.

2.6. Измерения мощности дозы

Мощность дозы промышленной рентгеновской трубки Varian HPX-160-11 была измерена с использованием ионизационных камер semiflex TW31010 и farmer TW30002-1 компании PTW, Дармштадт, Германия.Дозиметрия соответствовала протоколу TRS398 (IAEA 2000), включая калибровку детектора, поправки на температуру и давление и применение коэффициентов качества луча. Дозиметры помещались в фантом из ПММА на глубину 15 мм. Трубка работала при 160 кВ и 5 мА, пучок фильтровался бериллием 0,8 мм и алюминием 1 мм.

На рис. 5 показана максимально возможная мощность электронного пучка, попадающего на вращающуюся вольфрамовую мишень в фокальном пятне длиной 1 см (б), в зависимости от ширины фокального пятна и энергии электронного пучка, которая определяет глубину проникновения электронов d .Предполагается, что поверхностная скорость мишени равна максимально допустимому повышению температуры. Изолинии показывают скорость перехода v t . Принятые материальные параметры плотности, теплопроводности и теплоемкости вольфрама равны , и .

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

. фокусное пятно (уравнения (5) и (2)).Изолинии показывают скорость перехода от предела теплопроводности к пределу теплоемкости (уравнение (6)).

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

В то время как максимальная мощность электронного луча зависит от ширины фокусного пятна для (предел теплопроводности), она не зависит от ширины фокусного пятна для (предел теплоемкости). Однако максимальная мощность электронного пучка становится энергозависимой в пределе теплоемкости, так как на нее влияет глубина проникновения электронов d .Окончательный физический нижний предел ширины фокусного пятна определяется боковым рассеянием электронов. На это указывает белая область в нижней части графика с .

3.1. Глубина проникновения электронов и ширина фокусного пятна

На рис. 6(a) показано поглощение энергии в интервале глубин электронного пучка с кинетической энергией 500 кэВ в вольфраме в зависимости от z . Данные были получены путем моделирования методом Монте-Карло в Geant4. Максимум используется для расчета глубины проникновения электронов d .Таблица 1 показывает d для различных кинетических энергий E электронов.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 6.  (a) Показывает поглощение энергии в интервале глубины для электронного пучка с энергией 500 кэВ в вольфраме. Максимум поглощения энергии на глубине около 10 μ м можно использовать для расчета глубины проникновения электронов d . (b) Представлена ​​скорость излучения фотонов в зависимости от положения на поверхности мишени (см. рис. 3(b)).

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

Таблица 1.  В таблице приведены глубины проникновения d электронов с различной кинетической энергией E в вольфраме.

Моделирование методом Монте-Карло в Geant4 также использовалось для расчета минимально достижимой ширины фокусного пятна. Профиль интенсивности фокального пятна, пораженного электронным пучком электронов с кинетической энергией 100  кэВ в бесконечно малом фокальном пятне, показан на рисунке 6(b).Полная ширина на полувысоте (FWHM) источника измеряется только между 10 и 80 нм. Однако из-за рассеяния электронов возникает относительно высокий фоновый шум. Кроме того, будут технические ограничения, такие как конечный коэффициент излучения луча, что приведет к увеличению фокусных пятен. Более консервативно источник можно определить как ширину (FWHM) бокового рассеяния электронов, которая составляет порядка (например, 1,3 мк м в вольфраме для электронов с энергией 100 кэВ).

3.2. Достижимые мощности дозы и дозы в МРТ

Чтобы рассчитать эффективность LFXT в МРТ, мы сравнили поток фотонов МБТ с потоком фотонов обычной промышленной рентгеновской трубки Varian HPX-160-11 при ускоряющем напряжении 160 кВ в моделировании методом Монте-Карло.Из-за более высокой эффективности преобразования электронов в фотоны и более жесткого рентгеновского спектра мощность дозы МБТ в разы выше при равной мощности электронного пучка.

Для рентгеновской трубки Varian мы измерили мощность дозы на глубине 15 мм в воде и на расстоянии 30 см от фокального пятна при мощности электронного луча 1 кВт. Поэтому мы ожидаем дозу в мГр на кДж энергии электронного пучка для МБТ на расстоянии 50 см от фокального пятна. Поверхностная скорость мишени МБТ будет равна , что позволяет при заданном размере фокального пятна и максимальном повышении температуры на 2500 К получить максимальную мощность луча 1.5 МВт согласно уравнению (5). Следовательно, максимально достижимая мощность дозы МБТ будет около 180 Гр. Ток электронного пучка 2,5 А может быть получен от обычного катода с вольфрамовой нитью при условии наличия соответствующего высокоэффективного источника питания.

На рис. 7 показано решение уравнения теплопроводности, если тепло распределяется равномерно по поверхности целевого цилиндра ОБТ. Примерно через 4,1 с температура фокального пятна превысит температуру плавления вольфрама. На данный момент около 730 Гр было доставлено на глубину 15 мм воды непосредственно за коллиматором.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 7.  Увеличение температуры поверхности мишени со временем. На графике показана температура основания и фокального пятна целевого цилиндра в зависимости от времени, как это было предсказано с помощью расчета методом конечных элементов уравнения теплопроводности. В качестве базовой температуры мы обозначаем среднюю температуру поверхности целевого цилиндра.

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

Помимо достижимых мощностей дозы, профили пучка и кривые глубины дозы микропучков, создаваемых МБТ, должны быть приемлемыми для целей клинического применения источника.На рис. 8(а) показаны профили плотности потока энергии МБТ на различных расстояниях от поверхности коллиматора, рассчитанные при моделировании методом Монте-Карло. Плотность на этом графике нормирована на неколлимированное открытое поле. Из-за расходимости луча полутени микропучков, генерируемых МВТ, увеличиваются по мере удаления от коллиматора. Однако даже на расстоянии 20  см размер полутени луча составляет всего 20 μ м при расстоянии между лучами 560 μ м.На рисунке 8(b) мы сравниваем падение дозы микролучей с глубиной в воде на медицинском пучке ID17 Европейского синхротрона в Гренобле с лучами, полученными на MBT. Неглубокое снижение дозы желательно при лечении глубоко расположенных опухолей.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 8.  Профили плотности потока и кривые дозы по глубине: (а) показаны профили плотности потока на различных расстояниях от фокального пятна.Плотность нормирована на плотность потока неколлимированного открытого поля. С расстоянием полутени луча увеличиваются в ширину. (b) Сравниваются кривые дозы микропучка по глубине на Европейском синхротроне (ESRF) и на MBT.

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

LFXT — это новая концепция получения блестящего рентгеновского излучения, которая может помочь воплотить различные медицинские применения синхротронного излучения, такие как МРТ и фазово-контрастная визуализация, в клиническую практику.Помимо своих компактных размеров, LFXT обладает различными преимуществами по сравнению с синхротронами, такими как более простое управление лучом и гибкость в ориентации луча.

Помимо потенциала для воплощения вышеупомянутых технологических инноваций в клинической практике, LFXT потенциально произведут революцию в применении рентгеновских лучей в различных других областях, где высокояркие источники считаются необходимыми. Например, при рентгеновском изображении с высоким разрешением пространственное разрешение и контрастность изображения малых структур ограничены размером источника и количеством поглощенных фотонов.Технология LFXT может способствовать быстрому получению 2D- и 3D-изображений высокого разрешения.

При разработке клинического источника излучения на основе технологии LFXT необходимо учитывать различные технические детали. Например, время между повторными воздействиями при терапии и визуализации должно быть достаточно небольшим. Различные технические проблемы станут частью будущих исследований. На следующем этапе мы планируем разработать прототип на основе представленных концепций.

Эта работа была поддержана премией CRUK Pioneer, номер гранта C57410/A21787.

На рисунке 9 мы сравниваем различные источники с точки зрения длины когерентности и потока фотонов. Очерченные области производительности, безусловно, являются лишь приблизительной оценкой, хотя и основанной на данных типичных существующих источников.

Рабочие характеристики всех типов рентгеновских трубок оценивались на границе поглощения вольфрама Ka1, т.е. при энергии фотонов 59,3 кэВ и длине волны λ 20,7 пм. Расстояние r от источника принималось равным 1 м. Для источника со случайным фазовым распределением длина пространственной когерентности l с может быть аппроксимирована выражением

где диаметр источника.Поток на расстоянии r для мощности рентгеновской трубки P и ускоряющего напряжения U можно рассчитать по формуле

где e обозначает заряд электрона, η эффективность преобразования электрона как число фотонов флуоресценции Ka1 на электрон и представляет собой долю фотонов, испускаемых в определенном интервале углов. Эффективность преобразования электронов сильно увеличивается с ускоряющим напряжением U для и была рассчитана в моделировании методом Монте-Карло в Geant4 для различных энергий электронов, как показано на рисунке A1.Доля фотонов, испускаемых за угловой интервал, напоминает полностью изотропный источник,

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок A1.  Эффективность преобразования электронов в фотоны в вольфрамовой мишени. Эффективность преобразования определяется как количество фотонов на линии флуоресценции вольфрама Ka1, испускаемых на один электрон. Он равен нулю ниже и сильно увеличивается с энергией электрона выше 59.3 кэВ.

Скачать рисунок:

Стандартное изображение Изображение с высоким разрешением

Параметры η и будут одинаковыми для всех рентгеновских трубок с вольфрамовой мишенью. Меняться будут только P , U и размер фокусного пятна.

В качестве типичной обычной рентгеновской трубки мы выбрали рентгеновскую трубку со стационарным анодом Varian HPX-160-11 с размером фокусного пятна 0,4 мм при 800 Вт или 1,0 мм при 1800 Вт. Это приводит к длине когерентности 51,8 нм и 20,7 нм и поток фотонов и при малом и большом размере фокусного пятна соответственно.

Типичной трубкой с вращающимся анодом является трубка Siemens Straton с размером фокусного пятна . Это приводит к длине когерентности l s 15 нм на расстоянии 1 м от источника и потоку фотонов около (Оппельт и др. 2005).

Микрофокусные трубки обычно работают при мощности электронного пучка 4–40 Вт (например, серия микрофокусных рентгеновских трубок Hamamatsu) при размерах фокусного пятна от 5 до 80 мкм м с ускоряющими напряжениями от 20 до 160 кВ.Длина когерентности составляет порядка 5,0 μ м, а поток фотонов будет между и .

В металлических струйных рентгеновских трубках используются другие материалы мишени, поэтому эффективность преобразования и линии флуоресценции будут другими. В качестве примера мы выбрали металлические струйные рентгеновские трубки Excillum. Компания утверждает, что яркость находится между и на спектральную линию, а размер источника составляет от 5 до 20 мк м. При размере фокального пятна 5 мкм м поток будет между и .К сожалению, металлические струйные рентгеновские трубки работают при более низких энергиях фотонов. Однако для сравнения длин когерентности мы тем не менее принимаем длину волны 20,7 пм, что приводит к длине когерентности около 4 мк м.

Для источника с обратным комптоновским рассеянием в Массачусетском технологическом институте сообщается о яркости луча и размере источника в 2 раза 6 μ м (Graves et al 2009). На расстоянии до источника снова 1 м это означает поток фотонов с длиной когерентности 3–10 мк м.Наилучшие характеристики достигаются синхротронами 3-го поколения с яркостью между и (Хуанг, 2013 г.) и диаметром источника около 50 мкм м (например, Ленгелер и др. (2005)). Расстояние между источником и экспериментом обычно много больше 1 м. Поэтому мы предполагаем, отклоняясь от всех предыдущих оценок, расстояние до источника r равно 40 м, как это обычно бывает на Европейском синхротроне (ESRF) в Гренобле, Франция. Там поток находится между и и длина когерентности около 15 мк м при энергии фотона 60 кэВ.

Новая концепция модуляции поля плотности потока в рентгеновской КТ: z-sbDBA

В этой работе мы представляем новую концепцию динамического ослабления луча, динамический аттенюатор луча на основе z-ориентированного листа (z-sbDBA). Как и ранее представленный sbDBA, он позволяет динамически адаптировать интенсивность рентгеновского излучения по углу проекции, а также угол веерного луча путем изменения угла наклона z-sbDBA.Однако, в отличие от sbDBA, поглощающие листы z-sbDBA параллельны рядам детекторов. Кроме того, высота поглощающих листов варьируется в зависимости от угла наклона веера — очень низкая вблизи центрального луча и увеличивается по мере увеличения угла луча веера. Это облегчает проектирование профиля поглощения z-sbDBA, что было невозможно с sbDBA. Из-за измененной ориентации поглощающих пластин удалось избежать выраженных структур по ширине веерного луча, что снижает риск появления кольцевых артефактов на реконструированном изображении.Был построен и исследован прототип z-sbDBA, смонтированный на диске. Используя клинический компьютерный томограф (КТ), мы экспериментально демонстрируем, что переменные и плавные профили интенсивности могут быть реализованы путем контролируемого изменения углового положения z-sbDBA. Реконструированные изображения не выявляют существенных артефактов, что подтверждает необходимую стабильность методики получения. Мы также показываем, что дисперсия реконструированного изображения может изменяться в зависимости от угла наклона.Наши экспериментальные результаты показывают, что новая концепция z-sbDBA сохраняет главное преимущество концепции sbDBA, а именно динамическую модуляцию поля плотности (FFM) испускаемого рентгеновского луча. Кроме того, наши результаты показывают, что благодаря улучшенной структуре z-sbDBA некоторые недостатки sbDBA могут быть устранены за счет: а) исключения ярко выраженных структур вдоль угла луча веера, б) требования только небольших углов наклона и в) обеспечения гибкости конструкции. профиля передачи, распространяющегося к пациенту.

Гибкий носимый рентгеновский детектор не требует тяжелых металлов — ScienceDaily

Рентгеновское изображение – это быстрый и безболезненный способ для врачей заглянуть внутрь человека. А вот детекторы радиации, которые помещаются под снимаемую часть тела, представляют собой жесткие панели, содержащие вредные тяжелые металлы, такие как свинец и кадмий. Теперь исследователи из ACS Nano Letters сообщают о проверенном концептуальном носимом рентгеновском детекторе, изготовленном из нетоксичных металлоорганических каркасов (MOF), расположенных между гибким пластиком и золотыми электродами для высокочувствительных датчиков и изображений.

Большинство детекторов рентгеновского излучения встроены в большие неподвижные инструменты, такие как компьютерная томография (известная как КТ) и маммографическое оборудование, или являются жесткими, как детекторы прикуса с острыми краями, используемые в стоматологических кабинетах. Детекторы, которые могут соответствовать округлым частям тела или приспосабливаться к внутренней части замкнутого пространства, могут быть полезны в некоторых приложениях радиационного контроля и медицинской визуализации. Предыдущие исследователи использовали MOF для гибких детекторов излучения, потому что они представляют собой полупроводниковые материалы, которые реагируют на электромагнитное излучение, создавая электрический ток.Однако некоторые из этих MOF по-прежнему содержат свинец, как и детекторы рентгеновского излучения, которые используются в настоящее время. Итак, Shuquan Chang, Shenqiang Ren и их коллеги хотели создать MOF, не содержащий тяжелых металлов, для гибкого рентгеновского детектора и устройства формирования изображения.

Исследователи смешивали раствор соли хлорида никеля и 2,5-диаминобензол-1,4-дитиола (ДАБДТ) в течение нескольких часов, создавая MOF, в котором никель связывал молекулы ДАБДТ. В первоначальных испытаниях никельсодержащий MOF был более чувствителен, чем детекторы, о которых недавно сообщалось, при облучении рентгеновскими лучами с энергией 20 кэВ, что эквивалентно энергии, выделяемой во время медицинской диагностической визуализации.Затем, чтобы сделать гибкий детектор рентгеновского излучения, команда поместила никельсодержащий MOF между электродами из золотой пленки, один из которых находился на гибкой пластиковой поверхности. Они использовали медные провода для передачи тока от каждого пикселя массива 12×12 и покрыли все устройство гибким полимером на основе силикона. Наконец, они поместили алюминиевую букву «H» на детектор и облучили его рентгеновскими лучами, измерив гораздо меньший выходной ток под буквой H, чем под свободным материалом.Исследователи говорят, что их экспериментальное устройство является многообещающим для следующего поколения оборудования для рентгенологической визуализации и обнаружения радиации, когда необходимы носимые или гибкие устройства.

Источник истории:

Материалы предоставлены Американским химическим обществом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.