Page 15 - Giáo trình môn học Nguyên lý tạo ảnh

c. Trạng thái bão hòa và hiệu ứng điện tích không gian
Khi catốt được nung nóng, tại bề mặt của nó sẽ bức xạ ra chùm tia điện tử
(electron). Khả năng bức xạ phụ thuộc vào nhiệt độ (dòng sợi đốt) và diện tích bề mặt
phát xạ (cấu trúc của catốt). Đám mây điện tích âm bao quanh catốt do các điện tử tạo
nên gọi là điện tích không gian.
Khi đặt một hiệu điện thế một chiều vào giữa anốt và catốt trong đó anốt mang
điện thế dương so với catốt thì điện tử sẽ chuyển động về phía anốt và tạo nên dòng
điện chạy trong bóng X quang.
Nếu ta duy trì nhiệt độ catốt ở một giá trị nào đó (do dòng sợi đốt quyết định) thì
số lượng điện tử bức xạ ra sẽ không đổi. Khi tăng điện thế anốt, số lượng điện tử dịch
chuyển về anốt sẽ tăng theo khiến cho dòng bóng tăng. Trạng thái làm việc này được
gọi là trạng thái dưới mức bão hoà, trong đó điện áp và dòng điện của bóng X quang
phụ thuộc nhau.
Khi điện áp anốt tăng tới một giá trị, tại đó toàn bộ số lượng điện tử bức xạ được
hút hết về phía anốt, lúc này bóng X quang làm việc ở trạng thái được gọi là trạng
thái bão hoà. Kể từ mức đó trở lên, việc thay đổi điện áp anốt không làm thay đổi
dòng điện qua bóng, nghĩa là dòng điện qua bóng và điện áp biến đổi độc lập với
nhau, bóng X quang lúc này làm việc ở trạng thái trên mức bão hoà. Đây chính là
trạng thái mong muốn đối với người sử dụng thiết bị X quang.
Tuy nhiên, trong thực tế, không phải lúc nào cũng đạt được trạng thái này. Thực
tế đã chứng tỏ rằng, chỉ ở phạm vi dòng của bóng X quang tương đối thấp (dưới
100mA) thì dễ dàng đạt được trạng thái làm việc trên bão hoà ngay cả khi điện áp
anốt còn tương đối thấp (khoảng 40kV). Còn khi bóng hoạt động với dòng lớn hơn

thì dù với điện áp anốt đã khá cao, một số lượng điện tử bức xạ không được hút về
anốt mà tạo thành một đám mây điện tử bao quanh bề mặt catốt. Chúng làm cho dòng
điện qua bóng X quang thay đổi theo điện áp anốt, tạo nên một hiệu ứng gọi là hiệu
ứng điện tích không gian.
Ví dụ dưới đây biểu diễn mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện của một bóng
X quang (ứng với dòng sợi đốt cố định) khi bóng làm việc trong trạng thái dưới mức
bão hoà nghĩa là dưới tác động của hiệu ứng điện tích không gian.
Bảng 1.2. Quan hệ giữa điện áp và dòng điện
Điện áp (kV) Dòng điện (mA)
50 350
70 400
90 460
Hiệu ứng này ảnh hưởng xấu đến ảnh chụp X quang. Vì vậy, trong các thiết bị X
quang hiện đại người ta đã sử dụng những mạch điện để loại trừ ảnh hưởng của điện
tích không gian (gọi là mạch bù điện tích không gian) sao cho trong suốt giải điện áp
làm việc vẫn có thể điều chỉnh độc lập giữa điện áp kV và dòng điện mA.
Hiện nay hai loại bóng được ứng dụng phổ biến trong thiết bị X quang là:
- Bóng X quang anốt cố định.
- Bóng X quang anốt quay.
Dưới đây sẽ nghiên cứu kỹ hơn cấu trúc của từng loại bóng X quang.
1.1.2. Bóng X quang Anode cố định
Theo nguyên lý cơ bản, để tạo ra tia X cần hội tụ đủ 3 điều kiện:
- Nguồn phóng âm điện tử (thác electron)

15