고에너지 X-선 장비는 어떻게 운영되나요?

이전 두 섹션에서 설명한 장비는 최대 약 450kV에서 X-선 방사선을 발생시키는 데 사용됩니다. 그러나 경우에 따라 더 높은 에너지 준위가 필요할 수도 있습니다. 여러 유형의 장비가 1MeV ∼ 10MeV 범위에서 작동하도록 설계되었습니다. 산업용 방사선 촬영의 경우 대부분 Bètatrons 또는 선형 가속기(LINAC)를 사용합니다. 고에너지 X-선 장비를 작동하려면 안전 예방책이 필요하며 여기에는 많은 비용이 소요됩니다.

Bètatron: Bètatron은 2-30 MeV 에너지 범위에서 X-선 방사선을 발생시킬 수 있는 전자 가속기입니다. 도넛 모양의 원형 단면 유리 진공관으로 전자가 방출됩니다(그림 5-5 참조). 몇백만 회 회전 후 전자가 최대 에너지에 도달하면 표적을 향해 방향이 바뀝니다. 표적에서 전자 에너지의 일부가 접선 방향의 X-선 방사 빔으로 변환됩니다. 적정 수준의 높은 방사 강도를 얻기 위해 대부분의 Bètatron은 10-30 MeV 에너지 범위에서 작동하도록 설계되었습니다. 이 전압 범위에서 전자 에너지가 방사선으로 변환되는 비율이 가장 높습니다. 이 경우에도 Bètatron의 출력은 일반적으로 LINAC에 비해 적습니다. 이동식 저에너지 Bètatron(2-6 MeV)도 개발되었지만 일반적으로 방사선 출력이 낮아 용도에 제한이 있습니다. Bètatron의 한 가지 이점은 아주 작은(마이크로밀리미터) 초점으로도 구축할 수 있다는 것입니다. 단점은 에너지 준위가 매우 높아 X-선 빔이 일반적으로 좁고 필름 범위거 더 큰 경우에만 소스와 필름 간 거리를 늘려야 한다는 것입니다. 긴 노출 시간은 실질적인 문제가 될 수 있습니다.

선형 가속기(LINAC): LINAC(선형 가속기)에 일반적으로 사용되는 에너지 준위는 4 MeV와 8 MeV입니다. 선형 가속기는 하나 또는 두 가지 에너지 준위에 맞게 구성할 수 있습니다.

진행파 LINAC의 경우, 가열된 필라멘트에서 초고에너지로의 전자 가속화는 전자가 가속화 튜브(중공형 가이드) 아래 직선 형태로 이동하는 고주파수(3-10MHz) 전자기파를 "라이딩"하는 데 따른 결과입니다. 이러한 전자는 초당 몇백 펄스의 빈도로 펄스로 합쳐집니다. 전자가 부딪혀 X-선을 발생시키는 표적은 필라멘트 어셈블리의 주 도파관 반대쪽에 있습니다. 이는 방사선 빔이 직선 형태로 통과하는 투과형 표적입니다.

선형 가속기의 X-선 출력은 많은 경우 같은 에너지의 Bètatron보다 높습니다. 초점 직경이 2 mm인 8 MeV LINAC은 초점으로부터 1미터 거리에서 분당 30 Sv의 방사선율을 제공할 수 있습니다. 3 MeV 용량을 지원하는 휴대용 소형 경량 LINAC은 1미터 거리에서 분당 1.5 Sv의 출력을 제공할 수 있습니다.

선형 가속기의 주요 특성은 다음과 같습니다.

1. 고출력 방사선

2. 초소형 초점 직경(<2mm)

3. 상당한 무게(8 MeV 고정식 설치의 경우 약 1200 kg)