Master: Verifiche di Qualità in Radiodiagnostica, Medicina Nucleare e Radioterapia Lezione 1

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Fabriciano Pippi
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1 Il Tubo Radiogeno Master: Verifiche di Qualità in Radiodiagnostica, Medicina Nucleare e Radioterapia Lezione 1 Dr. Rocco Romano (Dottore di Ricerca) Facoltà di Farmacia, Università degli Studi di Salerno Via Ponte Don Melillo, Fisciano rocco.romano@na.infn.it, rromano@unisa.it

2 Componenti Esterne: Supporto Sistema di supporto a soffitto Sistema di supporto pavimento-soffitto Sistema di supporto a braccio a C

3 Il Tubo 1/2 Il tubo è un componente del sistema di imaging a raggi X generalmente inaccessibile E costituito da due parti interne principali: catodo anodo La struttura esterna consiste di tre parti: la struttura di supporto l alloggiamento protettivo la chiusura in vetro o in metallo

4 Il Tubo 2/2

Alloggiamento di Protezione La radiazione è emessa isotropicamente: Fascio utile: il fascio emesso attraverso al finestra del tubo Radiazione di fuga: la radiazione che

5 Alloggiamento di Protezione La radiazione è emessa isotropicamente: Fascio utile: il fascio emesso attraverso al finestra del tubo Radiazione di fuga: la radiazione che fuoriesce attraverso l alloggiamento di protezione Un buon alloggiamento serve a prevenire sia irradiazione non dovuta (radiazione di fuga minore di 1 mg/h) che shock elettrici

6 Chiusura Un tubo a raggi X è un tubo a vuoto con chiusura in vetro o in metallo Il vuoto permette una più efficiente produzione di raggi Si utilizza vetro Pyrex perché resistente al calore Un miglioramento dei tubi prevede l utilizzo di metallo anziché vetro La finestra di un tubo a raggi X è un area sottile della chiusura di circa 5 cm 2, essa permette la massima emissione con l assorbimento minimo dei raggi

7 Proprietà dei materiali Materiale Punto di Fusione ( C) Calore Specifico (J Kg - 1 K - 1 ) Conducibilità Termica (W cm - 1 K - 1 ) Tungsteno (W) Molibdeno (Mo) Nichel (Ni( Ni) Grafite (C) Vetro

8 Componenti Interne: Il Catodo Il catodo è il polo negativo di un tubo a raggi X ed è formato da due parti principali: Filamento Coppa di focalizzazione

9 Il filamento Il filamento emette elettroni per effetto termoionico Generalmente è fatto di tungsteno arricchito di torio (1% - 2%), lungo 1 2 cm e di diametro di 2 mm Il tungsteno ha un punto di fusione alto (3410 C), è efficiente dal punto di vista della emissione, non vaporizza facilmente L arricchimento ne migliora le proprietà di emissione

10 La coppa di Focalizzazione 1/2 Gli elettroni accelerati dal catodo all anodo, per la repulsione elettrostatica, tendono a far divergere il fascio La coppa di focalizzazione,, a potenziale negativo, confina gli elettroni facendoli convergere sull anodo Tubi a controllo a griglia

11 La Coppa di Focalizzazione 2/2

12 La Corrente di Filamento La corrente di tubo è regolata mediante la corrente di filamento La relazione tra corrente di filamento e corrente di tubo dipende dalla differenza di potenziale applicata al tubo In prossimità del filamento si ha la formazione di carica spaziale (effetto( di carica spaziale)

13 Effetto della Carica Spaziale L emissione termoionica a basso voltaggio ed alto amperaggio è limitata dall effetto carica spaziale

14 La Corrente di saturazione Per una data corrente di filamento, la corrente di tubo aumenta al crescere della differenza di potenziale Il massimo della corrente di tubo è la corrente di saturazione

15 Doppio Fuoco Molti tubi hanno due macchie focali Una piccola da 0.1 ad 1.0 mm Una grande da 0.3 a 2 mm Con correnti inferiori a 300 ma possono essere usati entrambi, mentre con correnti superiori a 400 ma può essere usata solo la macchia focale grande

16 L Anodo L anodo è a potenziale positivo Può essere: Stazionario Rotante Svolge tre importanti funzioni Conduce la corrente di tubo Dissipa calore Sorregge il target I materiali più usati sono il rame, il molibdeno e la grafite

17 Il Target Il target è l area dell anodo colpita dagli elettroni accelerati emessi dal catodo Nei tubi ad anodo stazionario il target è contenuto nell anodo di rame Nei tubi ad anodo rotante, il target è costituito dall intero disco ruotante

18 Elementi Target Elemento Simbolo Numero Atomico Energia X K shell Temperatura di Fusione Tungsteno W KeV 3400 C Molibdeno Mo KeV 2600 C Rodio Rh KeV 3200 C

19 Anodi Rotanti 1/2

20 Anodi Rotanti 2/2

21 Il Motore a Induzione

22 Il Principio della Line- Focus 1/3 Macchia Focale ( (Focal Spot ): area del target da cui sono emessi i raggi X Minore è la macchia focale, migliore è la risoluzione spaziale La macchia focale è limitata dal riscaldamento del target

23 Il Principio della Line- Focus 2/3

24 Il Principio della Line- Focus 3/3

Macchia Focale 1/2 Tiica forma della macchia focale è la cosiddetta doppia banana Le differenze in intensità dipendono da: disegno del filamento, della

25 Macchia Focale 1/2 Tiica forma della macchia focale è la cosiddetta doppia banana Le differenze in intensità dipendono da: disegno del filamento, della coppa e del potenziale di coppa Il NEMA (National( Electrical Manifacturers Association) ha stabilito dei limiti di accettabilità per la misura di macchie focali

26 Macchia Focale 2/2 Dimensioni Nominali e Tolleranza Macchia Focale Dimensioni Nominali (mm) Larghezza x Lunghezza Dim.. Misurate Accettabili Larghezza x Lunghezza

27 Heel Effect 1/3 L intensità della radiazione è maggiore sul lato del catodo Minore è l angolo dell anodo, maggiore è l effetto Heel La variazione di intensità può essere anche del 45%

28 Heel Effect 1/3 Le direzioni dell anodo e del catodo sono generalmente indicate Posizionare il lato dl catodo sugli spessori maggiori o con maggiore densità Nel torace il catodo dovrebbe essere inferiore Nell addome superiore

29 Heel Effect 2/3 La macchia focale ha dimensione minore nella direzione anodica Applicazione in mammografia: minore macchia focale sulla parete toracica

30 Radiazione Extrafocale ½ Elettroni che rimbalzano dal target La radiazione extrafocale accresce le dimensioni della macchia focale Piccola dose indesiderata Produce parti di immagini indesiderate: orecchie

31 Radiazione Extrafocale 2/2 La Radiazione extrafocale può essere ridotta mediante un diaframma Chiusura in metallo La griglia non riduce la radiazione extrafocale

32 Vita di un Tubo 1/2 La vita di un tubo può essere allungata utilizzando i parametri radiografici minimi (ma, kvp,, tempo di esposizione) utili ad ottenere un buon esame Calore Scariche

33 Vita di un Tubo 2/2

34 Rating Charts

35 Cooling Chart

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