– 회전양극 X선관 및 초점 특성– 회전양극 X선관 및 초점 특성

• 2) 회전양극 X선관(rotating anode tube)

▫ 음극과 회전되는 양극으로 구성되는 X선관

그림. 회전양극 X선관의 양극 구조

• (1)회전양극 구조

▫ 저지극 – 전자의 충돌면적이 고정되어있지 않고 회전하면 넓

은 면이 되므로 충돌면적의 극대화를 이룸

▫ 저지극 재질

� 텅스텐판(W)에 몰리브덴(Mo)을 덧붙여 사용

� Mo는 W보다 비중이 ½, 비열이 2배정도임.

즉, 동일 중량일 때 열량이 약 2배가 됨

▫ 고정자코일(stator)

� X선유리관 외부에 위치하며 코일에 전류를 흘려 회전자

계를 발생시키는 역할을 함

고정자코일

▫ 회전자(rotor)

� 저지극과 연결되어 있으며, 고정자코일에서 발생된 회전자계에 의해 회전을 하면서

저지극을 회전시키는 역할을 함

� 베어링과 금속윤활유(은)를 사용하여 속도 증가

� 회전자의 가속시간 및 제동시간

� 양극의 직경, 양극의 무게, 가속 초기전압, 가속초기 및 후 전압은 다름

� 일반회전양극 속도 = (120 x f ) / p [rpm]

단, f : 주파수, p :자극수

⇒ 60Hz, 2극 일 때 회전속도는 3,600[rpm]⇒ 60Hz, 2극 일 때 회전속도는 3,600[rpm]

� 고속회전양극

� 고정자코일의 주파수를 3배 증가시킴

� 회전속도는 9,000 ~ 10,800 [rpm]

� 장점 – 매우 짧은 단시간부하에 적합

• (2) 회전양극의 냉각특성 – 단시간부하에 적합

• (3) 회전양극의 장점 – 실초점을 크게 하면서, 실효초점을 작게 할수 있다

• 3. X선관의 특성

• 1) 초점특성

▫ 실초점 - 필라멘트에서 방출된 열전자가 target에 부딪힌 실제 면적으로

실초점 면적이 클수록 X선관의 허용부하가 커짐

▫ 실효초점 - 실초점을 수직면상으로 투영한 면적으로 클수록 선예도가

나빠진다. 작을수록 화질이 좋다

� 실효초점 = 실초점 × sinφ(φ= target angle)� 실효초점 = 실초점 × sinφ(φ= target angle)

▫ 정초점 - 필라멘트의 전면에서 발생된 전자에 의해 만들어지

는 초점

▫ 부초점 - 필라멘트의 측,후면 등에서 발생된 전자에 의해 만

들어지는 초점

� 정초점과 부초점 크기 - 집속통의 폭과 필라멘트의 깊이가 결정

▫ 공칭초점 - NEMA규정에 따라 각 제조사에서 측정한 실효초점크기

▫ 등가초점 - 동일한 실효초점이지만 측정방법에 따라서 초점의 크기가

달라지며, 이때 동일해상력을 가진 초점크기를 등가초점이라고 함,

대전류에서 많이 발생,

� kV증가시 - 초점크기 감소, mA증가시 - 초점크기 증가

• 2) 강도분포

• 양극경사효과(heel effct) : 고속의 전자가 target에 충돌하여 X선을 발생시킬

때 target심부에서 발생되는 X선은 target의 기울기 때문에 발생강도(발생량)

는 음극측이 강하고, 선질(평균E)은 양극이 경선이 되며, 농도는 음극이 높다

▫ 감소 및 임상응용

� 저감방법 : wedge형 filter사용, 부가여과판사용, 저관전압 사용, target각을 크게� 저감방법 : wedge형 filter사용, 부가여과판사용, 저관전압 사용, target각을 크게

� 임상적용법 : 음극측에 환자의 두꺼운 부위-양극측에 얇은 부위로 검사, 촬영거리 증가

▫ 타깃각 감소시 나타나는 특징

� 실초점 감소(허용부하 감소), 실효초점감소(선예도 증가), 이용선속 감소, heel effect

증가

음극측 양극측

• 3) X선 관전류 특성

• 2극진공관에서는 관전압변화에 따른 관전류 특성이 공간전하영역과 포화영역으로 나누어

진다.

• 공간전하영역 – 양극전압이 증가하는데 따라 전류가 양극전압의 3/2승으로 증가하는 영역

▫ 공간전하영역의 관전류 단, V : 관전압, d : 전극간 거리

▫ 공간전하효과(space charge effect)

� 필라멘트에서 발생된 열전자의 대부분은 X선 발생시 양극으로 이동을 하지만 일부는 음극주위에� 필라멘트에서 발생된 열전자의 대부분은 X선 발생시 양극으로 이동을 하지만 일부는 음극주위에

모여 있게 되는데 이 전자를 공간전하라고 함.

� 양극으로이동하는 열전자수보다 발생된 열전자수가 높을 때 발생함

� 공간전하들은 양극전압이 증가할 수록 양극측으로 이동이 많아져서 관전압 증가시 관전류가 증가

되는 원인이 됨

• 포화영역 – 양극전압의 증가와 상관없이 양극전류가 일정한 영역. X선 발생에 적절한 영역

X선발생에 사용하는 영역

▫ 포화영역의 관전류 (Richardson의 공식) 단, T : 금속온도, φ : 일함수

• 4) 초점외 X선(off focus X-ray)

▫ 고속의 전자가 target에 충돌하면 일부는 음극방향으로 튕겨져 나온다.

이때 튕겨나온 전자는 다시 양극쪽으로 끌려가며, 초점이 아닌 다른 부분에

충돌하여 에너지가 낮은 X선 을 방출하는데 이것을 초점외 X선이라 함

▫ 특징

� 화질을 저하, 대조도 감소, 환자피폭선량의 증가� 화질을 저하, 대조도 감소, 환자피폭선량의 증가

� 발생강도 : 회전양극〉고정양극, 초점 부근〉초점 먼 거리, 고관전압〉저관전

압

� 선질(평균E) : 초점 부근〈 초점 먼 거리

� 검사방법 : pin-hole camera법

� 감소방법 : 음극과 양극 사이에 콘 사용, 다중 조리개 사용

집속통

초점외 X선 영상저지극 전자이동 통로X-선 발생 통로