Page 86 - Giáo trình môn học Y học hạt nhân xạ trị

4.1. Nguyên lý tạo chùm photon (tia X)
Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm
xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong
của nguyên tử hoặc tương tác với hạt nhân qua trường điện tử của hạt nhân.
Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X.
4.2. Nguyên lý tạo chùm tia electron (điện tử)
4.2.1. Các súng điện tử (súng electron)
Các loại súng điện tử 2 cực và 3 cực (diode và triode) được các hãng sản
xuất khác nhau sử dụng, có sự khác biệt lớn về những loại Cathode nhiệt. Sau
đây, giới thiệu về một vài súng điện tử dùng với diode và triode thông dụng.
4.2.2. Súng hai cực (diode)
Hệ thống dẫn sóng trong máy gia tốc thường hoạt động theo chế độ nguồn
điện 1 chiều và cathode của súng điện tử được bảo vệ bằng các vật liệu thủy tinh
hoặc sứ. Hệ thống bảo vệ này còn có chức năng như một phần vỏ bọc chân
không. Toàn bộ nguyên lý của hệ thống được trình bày trên hình 6.14 (a).

(a) (b)
Hình 6-14: (a): Súng điện tử 2 cực (súng diode)
Hình 6-14 (b): Súng điện tử 3 cực (triode)
Các electron nhiệt phát ra từ cathode được hội tụ tĩnh điện vào buồng tăng
tốc, nhờ hệ thống anode và cathode có độ cong. Cathode được phân cực âm so
với đất. Chùm electron được tạo thành bằng cách các electron phóng qua một lỗ
nhỏ trên anode. Sự phân phối năng lượng cung cấp cho súng diode được chỉ ra
trên hình 6-14 (a). Một biến áp xung cung cấp cao áp cho súng điện tử và
Magnetron trong các máy gia tốc sóng ngang gồm một số cuộn dây mắc song
song đồng thời cấp dòng đốt cathode cho cả súng điện tử và Magnetron: dòng đốt
này được điều chỉnh bằng các mạch có điện áp gần với điện áp nối đất. Điện áp
xung âm HT cấp cho súng electron và cathode của Magnetron không cùng trị số
với nhau. Nếu máy gia tốc được thiết kế hoạt động với các chùm electron năng
lượng thấp, thì các xung được điều khiển từ Magnetron qua một bộ chia thế đơn
giản.
Các cathode có thể nung trực tiếp hoặc gián tiếp. Loại cathode nung trực
tiếp đơn giản nhất là một sợi dây bằng Vonfram xoăn ốc thẳng, bố trí như hình
6.14(a). Dòng electron đi vào ống dẫn sóng khi đó sẽ được điều chỉnh bằng dòng
của sợi đốt cathode và vì thế chính là nhiệt độ của nó. Với cơ chế phát tia-X, khi
cường độ chùm tia đủ lớn, thì năng lượng cực đại để gia tốc chùm electron trong
ống dẫn sóng được khống chế bằng cách điều chỉnh cường độ chùm tia. Còn khi
sử dụng chùm electron, nếu cường độ chùm tia nhỏ đến mức không đáng kể thì
suất liều được khống chế bằng việc điều chỉnh cường độ dòng. Cả 2 hai cơ chế
này có thể thực hiện với loại cathode nung trực tiếp. Việc điều chỉnh dòng sợi đốt
có thể được sử dụng để làm ổn định năng lượng hay suất liều của máy. Sự thay
đổi cơ chế hoạt động giữa chế độ điều trị tia - X và chùm electron cũng được thực
hiện trên cơ sở thay đổi dòng đốt cathode.

86