Поиск неисправностей в электронике

Когда электромагнитное излучение попадает на материалы с различными свойствами, одна часть его отражается, другая поглощается, а третья проходит сквозь материал. Частота излучения, энергетический уровень, тип материала определяют соотношение между этими тремя составляющими. Рентгеновские лучи могут проходить через мягкие ткани гораздо легче, чем через кости. Для получения рентгеновского снимка пациента помещают между источником рентгеновского излучения и фотопленкой. Лучи, которые проходят через ткани, оставляют на пленке темные области, а области, которые ослабляют прохождение рентгеновских лучей (кости), дают на пленке прозрачные участки. В результате получается снимок структуры костей больного. Это требует очень короткого, относительно сильного импульса рентгеновского излучения.

Другой тип процедуры называется рентгеноскопическим исследованием, когда небольшая доза излучения пропускается через пациента в течение некоторого времени. Вместо фотопленки устанавливается покрытый фосфором экран, который преобразует изображение в рентгеновских лучах в видимое изображение. На этот экран направляется видеокамера, которая затем дает подвижную картину изменения рентгеновского изображения. Таким образом получают изображение пищеварительного тракта. Пациент глотает некоторое количество непроницаемого для излучения раствора (смесь бария с молоком), а рентгенолог наблюдает на экране монитора, как раствор движется по пищеводу.

Рентгенография также очень полезна для кардиологов при пропускании катетера через артерию в сердце. После этого они вводят непроницаемую для радиации жидкость в коронарные артерии. Жидкость видна на экране монитора, создавая изображение артерии. Эта процедура называется коронарная ангиограмма. Хотя кровеносные сосуды, через которые проходит катетер, не показаны на рентгеновском изображении, врач может наблюдать движение катетера по артериальной системе и по характеру перемещения определить, не встречает ли он препятствий и не смещается ли он.

Электромагнитное излучение возникает, когда электрон ускоряется и соударяется с мишенью. Частота его определяется молекулярной структурой мишени. Этот принцип используется в электронно-лучевых трубках и мониторах компьютеров. Электроны ударяются в мишень (фосфор экрана), который излучает видимый свет. Трубка рентгеновского излучения работает точно гак же, но при помощи вольфрамовой мишени, которая дает излучение с частотами, лежащими в диапазоне спектра рентгеновских лучей.

Рентгеновская трубка имеет катод с нитью подогрева, анод или мишень, и в ней соблюдается полный вакуум. Нагреватель вызывает термоэлектронную эмиссию электронов из катода. Между катодом и анодом подается очень высокое напряжение. Положительный заряд анода притягивает эмитированные из катода электроны, и они ускоряются в вакууме до тех пор, пока не столкнутся с анодом. Более 99 процентов энергии преобразуется в тепло. Только 1 процент преобразуется в рентгеновские лучи.

Рис. 10.18 показывает трубку с неподвижным анодом, аналогичную установленной в рентгеновском аппарате дантистов.

Рис. 10.18.Рентгеновская трубка с неподвижным анодом

Поскольку здесь необходимы только короткие сигналы с низким уровнем энергии, на аноде рассеивается немного тепла. Для процедур, требующих большей мощности, например, получения рентгеновского снимка груди профессионального футболиста, фиксированный анод не может рассеять такое количество тепла. Для решения этой проблемы используется трубка с вращающимся анодом, показанная на рис. 10.19.

Рис. 10.19.Рентгеновская трубка с вращающимся анодом

Анод представляет здесь ротор индукционного двигателя. Катушка статора окружает эту стеклянную трубку с вакуумом и создает магнитное поле, которое вращает якорь внутри трубки. Электронный луч попадает на скошенный край вращающегося вольфрамового диска, прикрепленного к якорю. Хотя рентгеновские лучи всегда возникают в одной и той же точке, тепло распространяется по всему диску. Некоторые трубки имеют кожухи водяного охлаждения для отвода тепла от анода.

Рентгеновские установки внешне очень просты и незамысловаты. Для получения качественных изображений необходимо контролировать только три переменных:

1. Напряжение на трубке (в киловольтах — кВ).

2. Ток электронного луча (в миллиамперах — мА).

3. Время, в течение которого включен электронный луч (в миллисекундах — мс).

Конечно, метод электронного контроля этих переменных и различные периферийные устройства и средства безопасности могут быть достаточно сложными.