Katódszál
A RadiWiki wikiből
A katódszál egy vékony wolframszál, mely 0,1–0,2 mm átmérőjű és ez a wolframszál kb. 1-2 mm széles és 10-15 mm hosszú tekercset alkot. A katódszál a katódban az úgynevezett fókuszáló csészében helyezkedik el. A wolfram azért ideális anyag a katódszál készítésére, mivel a wolframnak magas az olvadáspontja (3370 oC) és nehezen párolog. Katódszálat készíthetnek még réniumból (olvadáspont: 3100 oC) és molibdénből (olvadáspont: 3620 oC). A magas olvadáspont lehetővé teszi, hogy katódszálat magas hőmérsékleten üzemeltessük. Ahogy említettük, a wolfram nehezen párolog, mely azért fontos, mert az elpárolgó fém lerakódik a röntgencső belső felszínére, valamint csökkenti a csőben lévő vákuumot. A katódszál hosszúsága és szélessége meghatározó fontosságú a készítendő röntgenkép geometriai tulajdonságai szempontjából. A legtöbb diagnosztikus röntgencsőben két katódszál helyezkedik el, melyet kettős fókuszú elrendezésnek nevezünk.
Ahogy korábban említettük, a katódszál körül annak elektromos ellenállása következtében fejlődő hő miatt elektronfelhő alakul ki (termoionikus jelenség vagy termikus elektronemisszió). A wolframszálban kb. 2200 oC felett jelentkezik a termoionikus hatás, melynek következtében az elektronok elhagyják a katódszál felszínét. Az elektronfelhő kialakulása után nagyfeszültséget alkalmazunk, a feszültség hatására az elektronok felgyorsulnak és nagy sebességgel az anód felé indulnak. A termoionikus hatás következtében kibocsátott elektronok nagy része tehát az anód felé repül, majd az anódba csapódva és ott lelassulva visszatér az áramkörbe. Az elektronok és a wolfram atomok kis hányada azonban elpárolog, mely csökkenti a röntgencsőben fennálló vákuumot. Az elpárolgott wolfram fokozatosan az üvegbúra belső felületére rakódik, ezért üvegcsövekben a belső felület tükröződhet és nemkívánatos elektromos kisülés is létrejöhet az üvegbúra és a katód között. Ez a jelenség a cső megrepedéséhez, megsemmisüléséhez vezet. Az üvegburára lerakódott fémréteg az elsődleges röntgensugár szűréséhez és ezzel a cső hatékonyságának csökkenéséhez vezet. A tartós használat következtében a katódszál elszakadhat, hasonlóan, ahogy egy izzóban az izzószál elszakad. Értelemszerű, hogy röntgencsövekben a különösen nem szakszerű használat esetén ez gyakrabban megtörténhet. Amikor a röntgen-berendezést bekapcsoljuk, a katódszál egy gyengébb áram hatására felmelegszik. Ebből a felmelegített állapotból nagyobb áramerősség hatására üzemi hőmérsékletre csak az expozíció megkezdésekor fűtjük fel a katódszálat, melynek következtében a katódszál körül kialakul az elektronfelhő a beállított milliamper értéknek megfelelően. A wolframszál párolgása csak ennél a magas hőmérsékletnél jelentkezik. Egy átlagos röntgencső élettartama csupán 6-9 óra lenne ilyen magas hőmérséklet esetén (10-20.000 expozíció). A katódszál fűtőáramköre az anódot forgató rotorral szinkronkapcsolt. Érdekességként megemlítjük, hogy a radiográfia kezdetén hideg (nem fűtött) katódszálat alkalmaztak. 1915-ben Coolidge (1873-1975) egy amerikai fizikus fejlesztette ki a fűtött katódszálú röntgencsövet a General Electric gyár részére. Az úgynevezett Coolidge-cső bevezetése előtt a radiográfus különböző mA értékű csősorozatot tartott a polcon, mely lehetővé tette, hogy a különböző mA igény esetén a cső kicserélésével megfelelő expozíciót érjen el. Coolidge nevéhez nemcsak a fűtött katódszál kifejlesztése, hanem a fókuszáló csésze és az anódfűtés különböző megoldásai is fűződnek.
