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X射线没那么神秘教你若何用白炽灯产生X射线,辐射安全许可证办理流程。

德才装饰股份通讯 2024-10-01 0

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首先我们先要理解一下X射线是怎么产生。
大略讲,X射线一样平常都是通过在真空中利用高压加速电子撞击靶面产生的(同步辐射除外)。
高速电子撞击靶面产生X射线的紧张成由于受激辐射和轫致辐射两种。
受激辐射紧张是高速电子撞击靶面引发原子的k层电子,其他高能级的电子跃迁到k层而产生X射线,该效应产生的辐射我们一样平常叫特色辐射。
而轫致辐射是指高速电子撞击原子核导致强烈减速,减速过程丢失的能量以X射线办法开释出来,该效应有时候我们也叫做刹车辐射(电子强烈刹车)。
归根到底,紧张还是把电子的动能转化为X射线。
我们知道原子实在是很空的,实际上真正能起浸染产生X射线的电子很少,一样平常在百分之一旁边,大部分的能量都转化为热量了。

好了,说了这么多我们怎么设计一个用灯泡产生X射线的实验?我们先理解医用的X射线设备产生X射线的核心装置球管,也叫X线管。
图1图2为球管管芯,是不是跟一个白炽灯灯泡也很附近,都同样有灯丝与玻璃罩。
但球管的管芯多了一个靶面,大功率的球管还有旋转阳极,图1图2 便是大功率球管的管芯。
一些小功率的球管是没有旋转阳极跟定子等的,就只有一个固定的靶面。

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图1 球管管芯

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(图片来自网络侵删)

图2 球管管芯构造解释

铺垫了这么多,那么既然我们知道白炽灯与球管管芯的差别在于少了一个靶面,那我们人为给白炽灯加一个靶面,那不便是一个产生x射线的管芯了吗?是这个么一个道理,但是还有些地方要把稳的,其一,X射线管的管芯一样平常都是高度真空的,由于如果管芯内部有气体,在给管芯加上高压后,会随意马虎导致球管开释电弧打火,尤其在高电压大电流的情形下更严重,严重的会破坏管芯导致球管报废。
我们日常所打仗到的白炽灯,据网上说,40w以上的一样平常会添补有气体,40w以下的,才有可能是真空的。
当然,一样平常的白炽灯灯泡的真空度也是远达不到球管管芯的真空度的,但是我们在低点功率的情形下实验,理论上不一定会有打火征象的发生,但是电子在灯泡内加速的过程,可能会撞击到气体分子,导致产生X射线的效率降落。
其二,灯泡是没有靶面的。
医用球管的靶面一样平常为金属钨或者钨铼合金,有些低kv的球管如乳腺机球管等则会用到钼靶或者铑靶。
由图3 可知道铬、铁、钴、镍、铜等的k层电子特色辐射波长比较大,意味着要引发k层电子产生X射线所需的能量比较低,相对来说在低kv的条件下用这些材料作为靶面产生X射线的效率要高一些。
我们这次采取铜片作为靶面。

图3 不同阳极靶面的k层电子特色辐射波长

图4 是我们本次用白炽灯产生X射线的基本事理图,事理图很大略。
一个电源给白炽灯灯丝供电,使得钨丝温度升高后电子在高温钨丝周围形成电子云,电子更随意马虎解脱钨丝束缚被高压加速撞向铜靶面。
另一个电源给高压模块供电,高压模块大约能产生50kv的电压。
本次实验的所有材料包括:

1、白炽灯灯泡 6v 20w

2、高压模块 50kv 18w

3、一节18650电池、一个实验电源、铜片、一个辐射检测仪等

图4 实验基本事理图

图5为本次所有实验的终极接好灯泡、电源、高压模块的图片。
灯泡由一节18650电池供电,一贯通着电。
高压模块由实验电源供电。
高压模块输出负极接灯丝,正极接铜片并放在灯泡玻璃的正前面。
由于灯丝比较粗,这里为了实验效果好一点,我加了一片铜箔接着高压模块的负极并包在灯泡的底座,使灯丝电子的聚焦。
接下来我们一起看实验吧。

图5 实验连接图

图6 灯泡未供电情形下

图7 房间本底辐射0.16μSv/h

图8 高压模块刚加电辐射情形

图9 高压模块加电到辐射超标后的情形

图10 最高辐射值达到8.90 μSv/h

从实验过程看,接上高压后,环境辐射从我房间的0.16uSv/h增加到最高8.90旁边,超出了默认的0.5的安全范围,辐射更是达到了环境本地辐射的55倍旁边,辐射检测仪一贯在bb响。
理论上,该当是很大可能产生了x射线。

至于辐射剂量,由于我所采取的高压模块功率最高就18W,电压为50kv,而且韶光也很短,比起大型医疗设备动辄几十kw的功率,辐射该当还是会在安全范围,短期做实验是不会有什么辐射安全问题的。

但是非专业职员请勿做这个实验。

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