Трубка Кулиджа

Опубликовано 27.03.2012 Ведущий Антон Панкратов

Изобретенная в 1913 году Уильямом Д. Кулиджем, трубка является наиболее популярным методом получения рентгеновских лучей. По сути, это вакуумный диод, оптимизированный для высоких напряжений и больших мощностей. Как и обычный вакуумный диод, трубка Кулиджа является вакуумной лампой, из которой откачен воздух, в которой находятся, обязательные для прибора с термоэлектронной эмиссией, электроды - нагреватель (объединенный с катодом) и анод. Нагреватель, состоящий из вольфрамовой нити излучает поток электронов. Эти электроны заряжены отрицательно, притягиваются к положительно заряженному аноду. При соударении с анодом 99% электроном замедляются, расходуя свою энергию только на излучение тепла. Но один процент электронов не останавливается, а проходит в непосредственной близости от атомов анода и двигаются вблизи ядра, сбрасывая большую часть своей энергии за один цикл. Эти электроны двигаются очень быстро, и это огромное количество энергии сбрасывается все на один фотон. Теперь у нас есть очень энергичные световые фотоны, образующие рентгеновское излучение. Это рентгеновское излучение выходит из стеклянной колбы. Энергия рентгеновских лучей определяется напряжением на аноде. Увеличение напряжение формирует поток жесткого рентгеновского излучения, то есть поток электронов с высокой скоростью. В случае если необходим источник мягкого рентгеновского излучения, необходимо использовать бериллиевое окно, находящееся над анодом, так как обычное стекло непреодолимо для мягкого излучения, и источник меньшего напряжения. Большая температура работы анода, связанная с поглощением им большей части энергии излучения, вынуждает использовать в качестве материала анода вольфрам. Помимо высокой температуры плавления, вольфрамовые аноды имеют т еще одно преимущество. Это второй способ получения рентгеновских лучей, так называемые характеристический синтез. В этом режиме электроны попадают в другие электроны на нижней оболочке атомов и выбивают их. Эти отверстия, затем быстро заполняются электронами с более высоких оболочек, которые испускают рентгеновские лучи на пути вниз. Для управления трубкой Кулиджа достаточно изменять два параметра: напряжение накала, которое влияет на мощность излучения и напряжение анода, которое регулирует частотный диапазон излучаемых рентгеновских лучей.