Page 27 - IFM_201306_vA 150 dpi

Inżynier i Fizyk Medyczny 6/2013 vol. 2 307
radiologia / radiology artykuł naukowy / scientific paper
Pierwsza rura Coolidge’a składała się z kulistej bańki z dwoma
cylindrycznymi ramionami dla anody i katody, rozciągającymi się po
przeciwległych stronach. Ramiona wydłużały wymiary rurki w taki
sposób, aby zapobiegać powstawaniu łuku elektrycznego. Średni-
ca bańki była na tyle duża, aby zwiększone pole jej powierzchni uła-
twiało oddawanie ciepła. Nowatorskim rozwiązaniemwprowadzo-
nymprzez Coolidge’a było zastosowanie próżni w rurze oraz użycie
żarzenia katody jako źródła elektronów. Dawało to stabilność pracy
oraz możliwość kontroli natężenia i energii promieniowania rent-
genowskiego niezależnie od siebie. Zwiększenie natężenia prądu
w obwodzie żarzonej katody podnosiło jej temperaturę, co zwięk-
szało liczbę emitowanych elektronów, a w rezultacie podnosiło
natężenie promieni rentgenowskich. Z kolei podniesienie napięcia
pomiędzy anodą i katodą zwiększało prędkość elektronów uderza-
jących w anodę, a następnie energię (a przez to przenikliwość) emi-
towanego promieniowania. W lampie Coolidge’a anoda była nachy-
lona pod kątem 45o do jej osi i wykonana z wolframu [3] (Rys. 5 i 6).
oraz te z „wysokiej półki”, ale także i te delikatne, stabilne. Lampa
świecąca jaskrawo jest gorsza od histeryzującej kobiety, jest bowiem
zupełnie nieprzydatna [7].
Dlatego, niemal w tym samym czasie, kiedy odkryto pro-
mienie X, rozpoczęto prace nad konstrukcją urządzenia po-
zwalającego efektywniej niż rurka Crookesa emitować to
promieniowanie.
Dopiero w 1913 roku, dzięki amerykańskiemu wynalazcy, fizyko-
wi Williamowi Davidowi Coolidge’owi (1873-1975) (Rys. 4), powsta-
ło urządzenie do wytwarzania promieniowania rentgenowskiego
z możliwością kontroli jego parametrów, czyli lampa rentgenowska.
Rys. 4 William David Coolidge
„Ojciec lampy rentgenowskiej”, twórca kilkudziesięciu paten-
tów tego urządzenia, dożył w otoczeniu promieniowania jonizu-
jącego (rentgenowskiego) wieku 102 lat. Przez wiele lat piasto-
wał stanowisko dyrektora Laboratorium Badawczego w firmie
General Electric [1, 8].
Rys. 6 Lampa Coolidge’a
Do dzisiaj w przypadku anod najczęściej stosuje się wolfram,
ze względu na wysoką liczbę atomową, co podnosi intensyw-
ność emitowanego promieniowania rentgenowskiego. Ma on
również wysoką temperaturę topnienia, co daje stosunkowo
wysoką trwałość. Jest to o tyle istotne, że anoda wolframowa
może rozgrzać się nawet do 2700o C stopni Celsjusza.
Opierając się na pomyśle Coolidge’a, opracowano typową
konstrukcję lampy rentgenowskiej. Składała się ona ze szklanej
obudowy, w której wytworzono próżnię, oraz z dwóch elektrod,
tj. katody i anody. Katodę stanowił żarnik (najczęściej wolframo-
wy) dostarczający swobodnych elektronów [3]. Anodę z kolei
wykonywano jako metalową tarczę z wolframu wtopioną w blok
z miedzi. Taka konstrukcja lampy jest obecnie określana jako
lampa rentgenowska ze stałą anodą (Rys. 7) [9].
Rys. 2 Pierwsze w historii zdjęcie rentgenowskie
– ręka Berthy Roentgen
Rys. 3 Pompa Geislera
Rys. 5 Schemat lampy Coolidge’a