Fluoroskopický röntgen 4 – Chirana a Toshiba

Menší projekt fluoroskopického röntgenu s prevádzkou max do 65kV 1,2mA. Získal som ďalšie röntgenky Chirana a Toshiba, ktoré som chcel otestovať a skúsiť znova nejaké snímky.

      Štvrtý článok o röntgene, znova len stručne a hlavné informácie o elektronike, VN zdroji, násobičoch, RTG fluoroskopických kazetách atď. sú v predošlých článkoch v prvom a druhom. Zapojenie a koncept vychádza z predošlého tretieho. Dostal som sa k ďalším röntgenkám, tak som ich chcel otestovať a skúsiť znova nejaké snímky. Článok neslúži, ako návod pre bezhlavé odkopírovanie a následnú realizáciu pre kohokoľvek neznalého danej problematiky, bezpečnosti a šírenia sa žiarenia v priestore a materiáloch !

      Článok neslúži, ako návod ! Jedná sa len o kuriozitu a zaujímavosť, ktorá nie je určená k reprodukcii. Preto tu nie sú a ani nebudú popísane všetky podstatné informácie, ani zásady bezpečnosti práce. Röntgenové žiarenie je veľmi nebezpečné ionizujúce žiarenie. Je neviditeľné a prechádza cez materiály. Vďaka rozptylu v materiáloch sa žiarenie šíri aj spätne za primárny lúč, aj napriek tieneniu olovom v danej miestnosti. Môže spôsobiť chorobu z ožiarenia, rakovinu, leukémiu, neplodnosť alebo aj smrť. Zariadenie pracuje s veľmi vysokým napätím. Všetko robíte len na vlastnú zodpovednosť.

VN zdroj s násobičom

      Použitý VN zdroj je bez zmeny, IRFP460 polomost s VN transformátorom z čiernobielej elektrónkovej TV s ovládaním na diaľku. Viac o použitom VN zdroji, schéme a zapojení v druhom článku VN zdroj - IRFP460 polomost.

      Kaskadný násobič je viac popísaný a nafotený v druhom článku kaskadný násobič 107kV. Je to sériové zapojenie 4ks poľských kaskád TPN-11/10 z TV. Je to síce mäkký zdroj VN a nie celkom vhodne riešený s až 4ks kaskád v sérií, ale ukázalo sa to, ako použiteľné riešenie. Používam ho do cca 65kV 1,2mA. Zvyčajne som fotil pri 60kV 1mA. Ideálnejšie by bolo použitie len 3ks kaskád v sérií, ale nechcelo sa mi do toho zasahovať a rozdeľovať ich, keďže to fungovalo.

      Na meranie napätia používam mnou vyrobený voltmeter do 80kV.

Röntgenky Chirana DOC 75kV a TOSHIBA 70kV

      Použité röntgenky sú Chirana DOC 75kV (asi do 10mA) pre telové snímkovanie a zubná malá TOSHIBA 70kV/6mA. Chirana typu DOB, DOC a DOE sa prevádzkovali originálne pod AC 50Hz, anódový VN zdroj aj žeravenie. DOB je zubná s jemnejším ohniskom, DOC a DOE sú telové s väčším ohniskom. Jemnosť ohniska má vplyv na ostrosť výslednej snímky. Toshiba 70kV/6mA je práve menšia zubná s jemnejším ohniskom.

      Vo výsledných snímkach som veľký rozdiel v ostrosti nevidel, nejako zásadný, zrejme tam bude problém aj rozostrenia samotnou RTG kazetou plus vzdialenosti medzi RTG kazetou a ohniskom röntgenky. Viac som sa tým nezapodieval.

      Obe röntgenky šli pod transformátorový olej MOGUL trafo CZ-A a do potravinárskych vysokých plastových nádob. Tie som cez skrutku dal na plexisklo a postavil na plastové distančné stĺpiky, aby som vytvoril vhodnú výšku ku RTG kazete a vzdialenosti vzduchom od okolia, a od stola aj pre VN kábel. Celé je to polepené s tavnou pištoľou. Pri ošmirgľovaní plastov jemným šmirgľom, nanesení hmoty s tavnou pištoľou a stiahnutím skrutkou sa to celé ukázalo, ako dobré riešenie a dosť dobre tesnenie pre transformátorový olej. Ani po dlhom čase nič neslzí vonku. Viac ku konštrukcii už na fotkách nižšie.

      Jedna zaujímavosť, Chirana má v sebe lietajúci kúsok hmoty niekde zvnútra lampy od katódy a pätice, ale našťastie funguje úplne normálne a opticky nevidieť žiadne deformácie vnútra systému.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

View the embedded image gallery online at:
https://vn-experimenty.eu/radioaktivita/fluoroskopicky-rentgen-4.html#sigProId3b0148b06c

Fluoroskopická RTG kazeta

      RTG kazetu používam zelenú ORTHO regular 400 o rozmeroch 35x43cm. Viac info v predošlých článkoch. Kúpené na eBay.

• 
• 
• 
• 
• 
•  

Fotky pracoviska

      Klasický bordel na stole a okolo stola pri práci s vysokým napätím a RTG. Vidieť tu usporiadanie RTG fluoroskopickej kazety, zrkadlovky a röntgenky. Ako vidieť, veľa priestoru na hranie sa so vzdialenosťami tu nemám. RTG kazeta je vo vzdialenosti 24cm od kraja nádoby s röntgenkou a asi 30cm od ohniska röntgenky. Meracie prístroje pre nastavenie a skontrolovanie napätia a prúdu röntgenky, tie pravdaže natáčam na mobil a potom spätne pozriem video, nestojím pri tom :).

      Taktiež jedná zaujímavosť, na izolátore mám neodýmový magnet na ktorý prichytávam VN káble pre röntgenku, kV-meter a svorku z VN zdroja. Ukázalo sa, že tento zhluk káblov, takto prichytených na magnete na vrchole izolátora je super riešenie pre rýchle pripájanie, a ako celok nevytvára silnú nehomogenitu poľa pre vznik sršavej koróny.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

RTG kužeľ röntgeniek

      Porovnanie z boku na RTG fluoroskopickej kazete kužeľ vyžarovania z ohniska. 

• 
• 
• 
• 
• 
•  

Porovnanie rozdielu spracovania videa pod RTG

      Zaujímavé porovnanie snímania a spracovania videa staršieho mobilu Samsung S7 a nového Samsung S25 pred ohniskom röntgenky v RTG žiarení. Všimnite si ten veľký rozdiel zrnenia podľa mobilu, popis k fotkám po otvorení. Sú to screenshoty z videa, ktoré sem dávam v plnej kvalite bez kompresie. Test pri 60kV 1mA.

• 
• 
• 
• 
•  

Scintilačný kryštál

      Ukážka, ako svieti na modro scintilačný kryštál pre meracie prístroje pod RTG (menšie scintilačné kryštály majú RadiaCode 102/103, RAYSID). Fotené pri cca 60kV 1mA, ISO-400, F/3.2, expozícia prvá dvojica 1s a druhá dvojica 0,62s.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

Modrý svit röntgeniek – rádioluminiscencia

      Doteraz som to takto výrazne neregistroval, až teraz som si na videách a fotkách všimol toho jasného modrého svetla na skle, neodolal som a hneď som nafotil sériu fotiek.

Krátke vysvetlenie:

• Modré svetlo = rádioluminiscencia/katodoluminiscencia skla + slabá scintilácia minerálneho oleja.
• Olej jav nevyvoláva, len zlepšuje jeho viditeľnosť indexovým prispôsobením lomu svetla, zvýšeným rozptylom a vlastnou fluorescenciou.
• Pri rovnakej röntgenke na vzduchu sa javí modrý svit oveľa slabší alebo je prekrývaný inými zdrojmi svetla.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

Dlhé vysvetlenie:

Modrasté svetlo, ktoré vidieť na povrchu banky röntgenky je rádioluminiscencia a katodoluminiscencia vznikajúca v samotnom skle. Vzniká vždy, keď rýchle elektróny a tvrdé RTG žiarenie z ohniska excitujú materiály, chyby a prímesi v skle. Minerálny olej slabučko scintiluje. Olej nie je príčinou javu, len ho viac zviditeľňuje slabou vlastnou fluorencenciou.

1. Elektróny zo žeraviacej katódy sa urýchlia na ≈ 60keV a dopadnú na anódu (60kV anódový VN zdroj). Malá časť sa rozptyľuje späť a narazí do sklenenej banky. Pri náraze elektrónov strácajú energiu vo forme fotónov v UV a viditeľnej oblasti – tzv. katodoluminiscencia skla. Viditeľná modrá až fialová žiara okolo ohniska. Ťažisko spektra je ≈ 400-480nm.
   
   
2. Primárne RTG žiarenie (brzdné žiarenie + charakteristické čiary; pri 60keV ešte nevznikajú) preniká sklom. Absorpciou RTG fotónov a Comptonovým rozptylom vznikajú sekundárne elektróny, ktoré znova excitujú atómy v skle. Vzniká rádioluminiscencia skla – rovnaká modrá až fialová žiara, prípadne modro-zelená farba (do zelenej bórové skla - príklad na fotkách dole, žiarovka z mikrovlnnej rúry)
   
   

Úloha transformátorového oleja:

1. Optické „spárovanie“ indexu lomu
   • Sklo (n ≈ 1,50) vs. vzduch (n ≈ 1,00): veľký rozdiel → väčšina slabého svetla sa odráža späť a vonku ho takmer nevidieť.
   • Sklo (n ≈ 1,50) vs. olej (n ≈ 1,46): rozdiel je malý → oveľa viac modrého svetla unikne do oleja a potom cez priesvitnú nádobu k pozorovateľovi/fotoaparátu. Preto sa žiara zdá výraznejšia, hoci vzniká aj „na suchu“ bez oleja.
     
     
2. Scintilácia oleja
   • Minerálne oleje pri ionizujúcom žiarení emitujú slabé UV/viditeľné fotóny – ďalší príspevok k modrému svetlu.
   • Táto scintilácia je síce o jeden až dva rády slabšia než luminiscencia skla, ale opticky rozširuje svetelný závoj a tvorí ďalší príspevok modrého svetla.
     
     
3. Tienenie a kontrast
   • Olej aj plastová nádoba trochu tienia oranžovú žiaru žeraviaceho vlákna, takže oko alebo fotoaparát má väčšiu šancu zachytiť tlmené modré svetlo.
     
     

Prečo modrý svit skoro nebolo vidieť pri Chirane bez oleja:

• Vzduch-sklo odraz + okolitý jas vlákna znižovali kontrast.
• Bez oleja sa sklo aj vzduch rýchlejšie zohrievajú → tepelná žiara (červená) prekrýva modrú fluorescenciu.
• Digitálna zrkadlovka môže často potlačiť slabé modré tóny, ak je v zábere svetlejší/silnejší oranžový zdroj svetla – žeraviaca katóda.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

RTG fotografie

      Snímky boli primárne robené pri 60kV 1mA. Jedine pri slimačích ulitách som šiel s napätím nižšie, spravil som niekoľko fotiek pri postupnom znižovaní napätia a vybral tu najlepšiu snímku, čiže ani neviem, koľko som tam mal kV. Ako som fotil jednotlivé snímky je vidieť na fotkách vyššie „fotky pracoviska“. Prv som vždy skontroloval nastavenie žeravenia, anódového napätia a prúdu katódou. Autotransformátor na žeraviacom transformátore, autotransformátor na VN zdroji a vyladil som na správne hodnoty. Neskôr som kontroloval už iba správne žeravenie vlákna. Žeravenie je celkom citlivé a ešte v kombinácií s mäkkým VN zdrojom sa vie rýchlo meniť U a I na röntgenke. Pre Chiranu som dával žeravenie 4V a Toshibu 4,08V. Žeravením sa reguluje veľkosť katódového prúdu z VN zdroja a pri mojom mäkkom zdroji sa aj rýchlo mení napätie v kV, čiže vždy si to skontrolujem a vyladím.

      Fotil som pre porovnanie s oboma röntgenkami rovnaké predmety, tak si to môžete porovnať sami. Prvá skupina fotiek sú z Chirany a druhá skupina zubná TOSHIBA. Chirana pre svoju uzavretú anódu ma menší rozptyl a svieti viac do kužeľa, čo je pekne vidieť na RTG fluoroskopickej fólií - vysvietený kruh. Zubná ma otvorenú anódu a robí aj väčší rozptyl do strán, a všeobecne okolia, znova je to aj pekne vidieť na osvietení fólie. Tiež je to pekne merateľné v okolí s RadiaCode 103.

      Rozdiel farieb zelenej je pre vyváženie bielej farby pri zrkadlovke. Všetky fotky boli štandardne fotené na ISO-800, F/3.2 a 2s expozícia. Vyváženie bielej som nechával na automatike, rovnako na automatike som nechával aj pri predošlých fotkách v starších článkoch. Problém nastal pri zubej Toshibe, ktorá osvietila kompletne celú fóliu do zelena a chýbal tam kontrast farieb z osvetleného kruhu. Priveľa zelenej a zrkadlovka na automatike veľmi zle nastavovala vyváženie bielej. Nastavil som to potom ručne, takto to vyzeralo najlepšie, lepšie mi to nešlo, no v oboch prípadoch zelená proste uteká od reality. Inak fotky sú priamy výstup zo zrkadlovky bez ďalších úprav. Jediná úprava boli výrezy fotiek pri niektorých RTG snímkach a viac som sa s nimi nehral. Pri každej fotke v albume je popis predmetu, plus dole fotka všetkých predmetov, teda skoro, chýba tam mobil Samsung S25 s ktorým som fotil túto fotku a hlavica z teplovzdušnej pištole.

• 
•  

Telová Chirana:

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

Zubná TOSHIBA:

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

RTG fotografia chodidla

      Po RTG snímke ruky som chcel ešte skúsiť sfotiť nohu, resp. chodidlo. Tu som však zmenil parametre zrkadlovky, aby som skrátil čas zapnutia RTG. Chodidlo som fotil pri ISO-1600, F/2.8 a 1s expozícia pre zachovanie svetlosti snímky a skrátenia času zapnutého RTG za cenu trochu viac šumu (staršia zrkadlovka Nikon D3200). Parametre na röntgenke 65kV 1mA, pridal som trochu napätia, aby som lepšie presvietil kosti. Na bok obalu hneď vedľa röntgenky som pridal niekoľko vrstiev oloveného plechu, aby som tienil RTG na môj smer, kde som sedel. Ostalo už len RTG z rozptylu v miestnosti bez priameho bočného RTG z ohniska. Použil som malú zubnú, ktorá nemá krytu anódu. RTG riadim cez ovládač na ktorom ovládam VN zdroj aj externú spúšť zrkadlovky, čiže VN zdroj som zapol len na potrebný čas expozície zrkadlovky. A tu je výsledok, prvá fotka originál bez úprav a ďalšie po úpravách cez Adobe Lightroom.

• 
• 
• 
• 
• 
•  

• 
• 
• 
•  

Video

      Video so všetkými ukážkami z článku. Pracovisko, porovnanie rozdielov zrnenia na mobiloch Samsung S7 a S25, scintilačný kryštál pod RTG, modrý svit röntgeniek a pre YouTube pridané aj fotky RTG snímok.