Transcription
[SES LOGOSU] PROFESÖR: Herkese merhaba. Tekrar hoş geldiniz. Bu video, X-ışını tüpünde X-ışını fotonları oluşturan hedef etkileşimlerinden biri olan Bremsstrahlung radyasyonuna genel bir bakıştır. Öncelikle, X-ışını fotonları oluşturmak için üç temel gereksinimin olduğunu hatırlayalım: birincisi, serbest elektron kaynağı, ikincisi, bu elektronları hızlandırma aracı ve üçüncüsü, bu elektronların yavaşlatılması süreci. Bu adımların her biri, X-ışını tüpü içindeki farklı bileşenler ve süreçler tarafından kontrol edilir. Serbest elektronlar, termiyonik emisyon süreciyle katot filamanında oluşturulur. Bu elektronlar, bir voltaj, yani kVp tarafından X-ışını tüpü boyunca hızlandırılır, bu elektronlar anot hedefindeki tungsten atomlarıyla etkileşime girdiklerinde yavaşlatılır. Ve bu süreç aracılığıyla X-ışınları oluştururlar. Bremsstrahlung radyasyonu, bu X-ışını fotonlarının oluşturulduğu süreçlerden biridir. İşte nasıl çalıştığı. Bir tungsten atomu, tüm atomlar gibi, protonlar nedeniyle pozitif yüklü bir çekirdeğe sahiptir. Ve negatif yüklü elektronlarla çevrilidir. Bu yüklü parçacıkların her birinin etraflarında yayılan bir elektrik alanı vardır. Çekirdeğin pozitif bir elektrik alanı vardır. Ve elektronların negatif bir elektrik alanı vardır. Katottan gelen elektronlar anoda girdiğinde, bazı elektronlar bu tungsten atomlarındaki çekirdeğin pozitif yüküne çekilir. Ve bu mantıklı. Negatif yüklü elektron, çekirdekteki o pozitif yüke çekilir. Ancak bu olduğunda, elektronlar yavaşlar veya kırılır ve ayrıca yön değiştirirler, buna sapma denir. Kaybedilen bu enerji, bir X-ışını fotonu şeklinde salınır. Bu sürecin bir adı var. Aslında Bremsstrahlung radyasyonu denir. Bremsstrahlung, frenleme radyasyonu anlamına gelen Almanca kelimedir. Ve bu mantıklı çünkü radyasyon, elektronlar frenlendiği veya yavaşladığı için oluşur. Yani bunu şöyle düşünebilirsiniz. Bir topu cam bir pencereye atarsanız, top yavaşlar ve genellikle başka bir yöne sapar, tıpkı elektronlar tungsten çekirdeğinin yanından geçerken olduğu gibi. Peki topun taşıdığı tüm enerjiye ne oldu? Bir yere gitmesi gerekiyordu. Enerjinin korunumu yasası, enerjinin yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini, yalnızca biçim değiştirebileceğini söyler. Yani o orijinal enerjinin bir kısmı topta kalır, ancak bir kısmı toptan ayrılır ve camda çatlaklar oluşturur. Ve bu, elektron enerjisinin bir kısmının elektrondan ayrılıp bir X-ışını fotonu oluşturması gibidir. Bir Bremsstrahlung radyasyon fotonunun enerjisi birkaç faktöre bağlıdır, bunlardan biri gelen elektronun enerjisidir. Gelen elektronun 100 keV enerjisi varsa, oluşturulabilecek maksimum enerji fotonu 100 keV'dir. Her zaman maksimum enerjiye sahip olmayacaklar, ama olabilirler. İşte başka bir örnek. Gelen elektronun enerjisi 75 keV ise, o elektrondan alabileceğimiz mutlak en yüksek enerji fotonu 75 keV olacaktır. Bir Bremsstrahlung X-ışını fotonunun maksimum enerjisi kVp tarafından kontrol edilir. Yani tüp potansiyeli, 100 kVp'ye ayarlanırsa, maksimum enerjisi 100 keV olan Bremsstrahlung fotonları oluşturacaktır. Ve tabii ki, kVp'yi değiştirirsek, bu değişir. Tüp potansiyeli 75 kVp'ye ayarlanırsa, maksimum Bremsstrahlung X-ışını fotonlarının enerjisi 75 keV olacaktır. Bu maksimum enerjiye sahip çok fazla Bremsstrahlung fotonu olmayacaktır. Ve neden? Bremsstrahlung radyasyonunun enerjisi, elektronun çekirdeğe ne kadar yaklaştığına da bağlıdır. Elektron bu örnekte olduğu gibi çok yakından geçerse, önemli ölçüde yavaşlar, tamamen yön değiştirir ve enerjisinin çoğunu bir X-ışını fotonu olarak verir. Örneğin, elektron 90 keV enerjiyle yaklaşıyorsa, neredeyse 0'a yavaşlayacak ve yaklaşık 90 keV enerjiye sahip bir foton salacaktır. Ancak bu elektronlar her zaman çekirdeğe çok yakın geçmezler. İşte başka bir örnek. Diyelim ki bu senaryoda, elektron çekirdekten çok daha uzak bir mesafeden geçiyor. Ve işler değişecek. Elektron ve çekirdek arasındaki çekim daha zayıftır. Elektron biraz yavaşlar ama tamamen değil. Biraz yön değiştirir ama tamamen değil. Ve orijinal enerjisinin sadece bir kısmını verir. Örneğin, elektron 90 keV enerjiyle atoma yaklaştı ancak 60 keV enerjiye yavaşladıysa, ortaya çıkan fotonun enerjisi 90 keV eksi 60 keV, yani 30 keV olacaktır. Buradaki tüm enerji hesaba katılmıştır. Tek bir pozlama sırasında oluşturulan X-ışınlarının bir grafiğine bakmak faydalıdır. X ekseni, X-ışını demetindeki farklı foton enerjileridir. Y ekseni, o enerjiye sahip fotonların sayısıdır. Yani eğrinin en yüksek kısmı, demette en sık görülen foton enerjilerini temsil eder. Büyük çan eğrisi Bremsstrahlung X-ışınlarıdır. Tek bir pozlama yüz milyonlarca X-ışını fotonu oluşturur. Ve bu fotonların neredeyse tamamı Bremsstrahlung X-ışınlarıdır. Eğri solda kısadır çünkü düşük enerjili Bremsstrahlung X-ışınlarının çoğu demetten filtrelenmiştir. Bu düşük enerjili fotonlar, hiç yavaşlamayan elektronlardan geldi. Hastanın dokularını nüfuz edemezler, bu yüzden filtrelenmeleri gerekir. Eğri sağda da kısadır çünkü çok az Bremsstrahlung X-ışını yüksek enerjiyle oluşturulur. Bu, neredeyse 0'a kadar yavaşlayan ve tüm enerjilerini bir foton olarak salan elektronlardan gelir. Eğri ortada en uzundur çünkü çoğu Bremsstrahlung X-ışını, 0'ın üzerinde ancak kVp tarafından belirlenen maksimumun altında orta düzeyde bir enerji seviyesine sahiptir. Özetle, Bremsstrahlung radyasyonu, bir X-ışını pozlaması sırasında X-ışını fotonlarının oluşturulduğu birincil yoldur. Bremsstrahlung radyasyonu, katottan gelen yüksek enerjili elektronların anot hedefindeki tungsten atomlarının çekirdeğiyle etkileşime girmesiyle oluşur. X-ışını demetindeki Bremsstrahlung X-ışınları, 0'dan kVp tarafından belirlenen maksimuma kadar geniş bir enerji aralığına sahiptir. Kesin enerji, elektronun tungsten atomundan geçerken çekirdeğe yakınlığı tarafından etkilenir.