بررسي يك نمونه آزمايشي آند جديد مولد پرتو ايكس به‌منظور كاهش محدوديت‌هاي كاربردي آن در پزشكي

Assessment of a Tentative Novel X-Ray Anode in Decreasing its Applicability Limitation in Medical Practices

مقدمه: در لامپ هاي مولد پرتو ايكس بيش از 99% انرژي الكتريكي به انرژي حرارتي تبديل مي شود كه خود موجب محدوديت در توليد شدت‌هاي بيشتر براي كاربرد ويژه تشخيصي و درماني در پزشكي مي شود. هدف: كاهش محدوديت توليد پرتو ايكس با افزايش سرعت خنك شدن آند مواد و روش‌ها: طراحي آند، سطح و جنس آن در مقايسه با مولد پرتو ايكس تجاري بنحوي تغيير داده شد كه سرعت از دست دادن حرارت افزايش و به‌عبارت ديگر تجمع حرارت در مولد پرتو ايكس كاهش يابد. بدين منظور آند پيشنهادي كه بدنه آن آلياژي از كروم، مس و نقره داشت و هدف آن يك رينگ تنگستني با قطر 27 سانتي متر و مساحت كل آند 1145 سانتيمتر مربع بود در برابر آند معمولي يعني با قطر 9 سانتي متر و مساحت كل 127 سانتيمتر مربع بررسي شد. هر دو آند در شرايط يكسان در محفظه‌اي بدون جريان هوا قرار داده شده و با استفاده از شعله پلاسما تا دماي 1200 درجه سلسيوس داغ شدند. پس از دور كردن شعله، با ترمومتر تماسي دماي آندها در حين خنك‌شدن اندازه‌گيري و ثبت شد. مراحل فوق سه بار تكرار و در نهايت ميانگين و انحراف معيار اندازه‌گيريَ‌ها و نيز روند خنك‌شدن آند محاسبه شد. نتايج: نحوه از دست دادن حرارت در هر دو آند به‌صورت نمايي است با اين تفاوت كه در آند پيشنهادي (حدود ?C/min 180 در دماي ?C1200) بيش از آند معمولي (حدود ?C/min 76 در دماي ?C1200) بود. نتيجه‌گيري: در مقايسه با آندهاي معمول، علاوه بر استحكام بيشتر، سرعت از دست دادن حرارت در آند پيشنهادي افزايش مي‌يابد كه موجب كاهش محدوديت در انتخاب عوامل تابش مانند ميلي‌آمپر ثانيه و كيلو ولت پيك خواهد شد.

Introduction: More than 99% of electrical energy in diagnostic X-Ray tubes converts to heat. This process causes limitation in medical applicability especially in higher intensity for diagnostic and treatment purposes. Objective: To decrease the applicability limitation in x-ray generation via higher cooling rate Materials and Methods: In this study, a novel anode was proposed with special geometric design and use of new materials in order to obtain higher cooling rate. In doing so, a conventional anode with 9 Cm diameter and 127 Cm2 area, was compared with the proposed anode made of an alloy of chromium, copper and silver with 27 Cm diameter and 1145 Cm2 equipped with a tungsten ring in the same condition. Both anodes were placed inside a container without air flow and heated up to 1200 °C using a plasma flame. Then, the anode temperatures were measured and recorded during cooling using a contact thermometer for three times and finally means and standard deviation and also the respective cooling rates were calculated. Results: In both anodes, the cooling modes were exponential but the cooling rates were respectively different, (approximately 180 °C/min for the proposed anode) and (approximately 76 °C/min for the conventional one) at 1200°C. Conclusions: In comparison with the conventional anode, the proposed anode has higher strength and higher cooling rate. Therefore, it can lead to lower limitation in selecting exposure factors such as mAs and kVp in medical practices.