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Eindringtiefe, Auflösung und Signal-Rausch-Verhältnis von Röntgenröhren

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Spezifikation der Anwendung

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Die grundlegendsten Parameter einer Röntgenröhre sind fünf: Röhrenspannung (einstellbar), Röhrenstrom (einstellbar), Brennfleckgröße (Focal Spot Size), Röntgenstrahlwinkel (X-ray beam angle) und FOD (Focus to object distance). In den folgenden Abschnitten wird der Zusammenhang zwischen diesen fünf Parametern und den tatsächlichen Anforderungen untersucht.

1. Durchdringung, Auflösung und Signal-Rausch-Verhältnis

Höhere Röhrenspannungen können energiereichere Röntgenphotonen emittieren, die in der Lage sind, dickere Proben zu durchdringen. Je höher also die Röhrenspannung ist, desto besser ist die Röntgendurchdringung.

Je kleiner die Brennweite der Röntgenquelle ist, desto höher ist die Auflösung des Bildes und desto klarer ist das Bild.

Je höher der Röhrenstrom, desto mehr Röntgenphotonen treffen pro Zeiteinheit auf die Probe (vergleichbar mit der Helligkeit einer elektrischen Lampe); je besser das Signal-Rausch-Verhältnis des Bildes, desto kürzer die erforderliche Belichtungszeit.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Probendicke bei der Einstellung der Oberspannung berücksichtigt werden kann; eine kleine Brennweite kann für die Feinstruktur der Probe gewählt werden; wenn Sie die Belichtungszeit verkürzen wollen, können Sie versuchen, den Röhrenstrom zu erhöhen. Dies ist jedoch nicht immer der Fall.

Für die Qualität des Bildes (Auflösung und Signal-Rausch-Verhältnis) müssen wir oft eine kleinere Fokusgröße und einen höheren Röhrenstrom wählen. Wenn jedoch auch die Röhrenspannung erhöht wird, wird die auf den Fokus fokussierte Leistung (Leistung = Röhrenstrom x Röhrenspannung) verstärkt, und bei einer Konzentration auf einen kleinen Fokus kann eine zu hohe Energie sehr leicht das Röhrentarget zerstören, das die Röntgenstrahlen erzeugt (Target). Dies erschwert es uns, die Bildqualität zu gewährleisten und gleichzeitig die für die Abbildung dicker Proben erforderliche Penetration zu berücksichtigen.

Also ganz allgemein:

Kleiner Fokus - niedrige Leistung - niedrige Röntgendosis - dunkles Bild - Notwendigkeit einer integralen Berechnung des Bildes - langsame Verarbeitungsgeschwindigkeit - geeignet für die akademische Forschung und wenig für analytische Zwecke.

Großer Fokus - hohe Leistung - hohe Röntgendosis - helles Bild - keine Notwendigkeit für eine Bildintegrationsverarbeitung - hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit - geeignet für die Online-Detektion.

2. Vergrößerung, Sichtfeld, Größe des Röntgenkamera-Layouts und Volumen des Bildgebungssystems

In den meisten Fällen soll eine Probe in einer einzigen Aufnahme abgebildet werden, so dass die Größe des Sichtfeldes des Bildgebungssystems besser oder gleich der Größe der Probe bzw. des interessierenden Bereichs ist.

Da die Vergrößerung von Röntgen-ZfP/Bildgebungssystemen dem Prinzip ähnlicher Dreiecke folgt, bestimmen die Größe des Sichtfeldes (oft gleich der Größe der Probe oder des zu untersuchenden Bereichs) und die Größe des Bildlayouts der Röntgenkamera die Vergrößerung des gesamten Bildgebungssystems.