Erzeugung ionisierender Strahlung Apparate und Röntgentechnik. Stephan Scheidegger ZHAW School of Engineering

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Erzeugung ionisierender Strahlung Apparate und Röntgentechnik. Stephan Scheidegger ZHAW School of Engineering"

Stephanie Petra Kaiser
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Erzeugung ionisierender Strahlung Apparate und Röntgentechnik Stephan Scheidegger ZHAW School of Engineering

2 Lernziele Funktion & Aufbau von Röntgengenerator & Röntgenröhre in eigenen Worten beschreiben können Begriffe mas & kv und deren Einfluss auf die Dosisleistung verstehen Auswirkung von Heel-Effekts & Eigenfilterung auf Bildqualität & Patientendosis beschreiben können Funktion und Aufbau eines LINAC erklären können

3 Röntgengenerator Röhrenspannung (kv) + - Anode U Hochspannung U zwischen Anode und Kathode ( kv) Elektronentransport zwischen Kathode und Anode Röhrenstrom I (ma) Kathode Heizstrom für Kathode

4 Röntgengenerator Stromkreise Röhrenstromkreis ( kv) Stromnetz (230 V) Transformator Heizstromkreis ( V)

5 Röntgengenerator Transformator Stromnetz (230 V) Spule aus Kupferdraht Eisenkern Röhrenstromkreis ( kv) Heizstromkreis ( V) Induktion: Wechselstrom erzeugt durch Primärspule ein zeitlich moduliertes magnetisches Feld zeitlich moduliertes magnetisches Feld induziert in Sekundärspule eine Wechselspannung

6 Röntgengenerator Transformator Stromnetz (230 V) Röhrenstromkreis ( kv) Es gilt für das Verhältnis der Spannung U 1 auf der Primär- und U 2 auf der Sekundärseite: Spule aus Kupferdraht Eisenkern Heizstromkreis ( V) U1 U 2 N N 1 2

7 Röntgengenerator Anno dazumal & Heute Funkeninduktor (Rühmkorff, 1851) Einpuls-Generatoren Zweipuls-Generatoren Multipuls- & Hochfrequenz- Generatoren

8 Röntgengenerator Einpulsgenerator Röhrenspannung U Entstehung von Röntgenstrahlung nur, wenn Anode + und Kathode - Zeit bei einer Wechselspannungs-Schwingung nur während der halben Zeit Strahlung

9 Röntgengenerator Zweipulsgenerator mit Hilfe einer speziellen Gleichrichterschaltung Pulsumkehr pro Wechselspannungs- Schwingung zwei Pulse Röhrenspannung U Ein Nachteil bleibt: Zeit Welcher?

10 Röntgengenerator HF-Generatoren HF-HV-Trafo Cockroft-Walton-Kaskade

11 Röntgengenerator Lastdiagramme Röhrenstrom Zeit Röhrenstrom-Zeit-Produkt mas = Ladung bei grossem Röhrenstrom (ma) nur kurze Expositionszeit (s) möglich bei grosser Expositionszeit (s) nur kleiner Röhrenstrom (ma) möglich Röhrenstrom-Zeit-Produkt (mas) ist limitiert

12 Röntgenröhre Grosser & kleiner Fokus grosser Fokus: belastbar (viel mas), aber weniger scharfe Bilder kleiner Fokus: weniger belastbar, dafür schärfere Bilder als mit grossem Fokus

13 Röntgenröhre Rotierende Anode Kathode hohe thermische Belastung der Anode: Wolfram-Anode rotierender Anodenteller Anodenteller

14 Röntgenröhre Filterung Effekt der Filterung: Intensität a b nieder-energetische Photonen werden stärker absorbiert als hochenergetische Energie Reduktion der Intensität bei tiefen Energien

15 Röntgenröhre Filterung diagnostisch brauchbarer Bereich Photonen unter 30 kev tragen wenig zum Röntgenbild bei, aber: Intensität a b Photonen unter 30 kev tragen viel zur Patienten- & Hautdosis bei! Energie

16 Röntgenröhre Anodenteller e - Heel-Effekt unterschiedliche Weglängen der Röntgenstrahlen führen zu unterschiedlicher Absorption Schwärzungsgradient auf Film / Röntgenbild

17 Technische Grundlagen Inhalt Der Röntgengenerator Die Röntgenröhre Beeinflussung der Strahlenqualität & Strahlenquantität

18 Qualität & Quantität Steuerung der Bildqualität Schwärzung: mas Kontrast (& Schwärzung): kv

19 Qualität & Quantität Bildkontrast Erhöhung der kv

20 Qualität & Quantität Steuerung der Dosis Dosis linear zu mas (= I t) U 2 I D g r 2 t Dosis stark abhängig von kv (= U) quadratisches Abstandsgesetz

21 Qualität & Quantität Patientendosis Eintrittsdosis Austrittsdosis hohe Eintrittsdosis bei kleiner Austrittsdosis: effektive Dosis hoch günstig ist: möglichst kleine Eintrittsdosis bei möglichst grosser Austrittsdosis Röhrenspannung in kv

22 Aufbau des Röntgenapparates Bestandteile Röntgenröhre Röntgengenerator Röhrenschutzgehäuse Kühlung Tiefenblende Filterung Bedienungseinrichtung Röntgentisch mit Streustrahlenraster

24 Aufbau des Röntgenapparates Röhrenschutzgehäuse Strahlenschutz Kühlmechanismus Hochspannungsschutz

25 Aufbau des Röntgenapparates Tiefenblende Bleilamellen Einblendung des Nutzstrahlenfeldes Lichtvisier Röntgendurchlässiger Spiegel

27 Aufbau des Röntgenapparates Filterung Intensität a b Energie Eigenfilterung + zusätzliche Filter Gesamtfilterung Aufhärtung der Strahlung Strahlenschutz des Patienten mm Al (Äquivalent)

28 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger

29 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger (1) Feststehender Teil mit RF-Erzeugung (6) (2) Rotierbare Gantry (3) Beschleuniger-Rohr (4) Kathode (Electron Gun) (5) Bending Magnet (7) Kollimator

30 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger Elektrisches Feld N Magnetisches Feld e - elektrische Kraft: Beschleunigung gegen die Feldrichtung S ''magnetische'' Kraft = Lorentz-Kraft: Ablenkung nach vorne

31 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger Elektrisches Feld e - elektrische Kraft: Beschleunigung gegen die Feldrichtung N S dp q E( r) v B( r) dt Magnetisches Feld ''magnetische'' Kraft = Lorentz-Kraft: Ablenkung nach vorne

32 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger

33 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger

34 e - F(r,t) = qe(r,t)

35 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger

36 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger

37 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger

38 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger Cavity

39 Aufbau und Funktion eines Linearbeschleuniger Electron bunch

40 Mikrowellen-Erzeugung: Magnetron

41 Mikrowellen-Erzeugung / Verstärkung: Klystron

42 Mikrowellen-Erzeugung / Verstärkung: Klystron

43 Bending Magnet

44 Bending Magnet ebv m p r v 2 r m p eb v

45 Target und Flattening Filter

46 Flattening Filter

47 Flattening Filter Free Beams 20 MU/min mean dose 400 MU/min mean dose 2400 MU/min FFF mean dose time

48 Multi Leaf Collimator (MLC)

Ähnliche Dokumente

Radiologie Modul I. Teil 1 Grundlagen Röntgen

Radiologie Modul I. Teil 1 Grundlagen Röntgen Radiologie Modul I Teil 1 Grundlagen Röntgen Teil 1 Inhalt physikalische Grundlagen Röntgen Strahlenbiologie technische Grundlagen Röntgen ROENTGENTECHNIK STRAHLENPHYSIK GRUNDLAGEN RADIOLOGIE STRAHLENBIOLOGIE