Электроны, эмиттируемые катодом, движутся к аноду со скоростью, пропорциональной напряжению, подведенному к трубке. При торможении электронов на аноде их кинетическая энергия превращается в тепловую, световую и в рентгеновское излучение. Около 99% всей энергии превращается в тепло и всего лишь 0,5% в рентгеновское излучение. Часть анода, на которую попадает пучок электронов, называется электрическим фокусом рентгеновской трубки. Площадь фокусного пятна определяется формой катода и фокусирующего устройства. Проекция электрического фокуса на направление излучения называется оптическим фокусом (рис. 7.4). Площадь и форма оптического фокуса зависят от угла между плоскостью анодного зеркала и плоскостью, перпендикулярной оси трубки. Площадь электрического фокуса зависит от мощности трубки. Площадь оптического фокуса определяет резкость рентгеновского изображения. Электрический фокус рентгеновских трубок с круглым оптическим фокусом имеет эллиптическую форму. Линейный электрический фокус дает квадратный оптический (рис. 7.5).
Рис. 7.4, Электрический и оптический фокусы рентгеновской трубки
В рентгенотерапии площадь и форма фокуса представляют собой интерес только с точки зрения мощности излучения. Площадь фокуса должна соответствовать термической нагрузке в режиме длительной работы рентгеновского аппарата. В диагностических аппаратах площадь и форма оптического фокуса в значительной мере влияют на качество снимков. Для получения на снимках резкого изображения в идеальном случае желательно иметь точечный оптический фокус. Однако на практике осуществить это невозможно из-за огромной термической нагрузки на электрический фокус. С другой стороны, при снимках движущихся органов выдержку желательно сильно уменьшить, чтобы избежать размазывания, вызванного движением органа. Сокращение времени экспозиции требует повышения мощности трубки, то есть увеличения кратковременной нагрузки фокуса. Для получения большей резкости изображения при рентгено-дефектоскопии тоже стараются уменьшать размеры фокуса и увеличивать мощность трубки. Изменение угла наклона плоскости зеркала анода к плоскости, перпендикулярной оси трубки, позволяет получать малый оптический фокус при большом электрическом.
Рис. 7.5. Круглый и линейный электрические фокусы
Угол наклона зеркала анода изменяется в пределах 15° - 20°. У рентгеновских трубок типа «Biangulix» фирмы Сименс угол наклона может быть 10° для одного из фокусов, а у рентгеновских трубок для рентгенодефектоскопии и глубокой терапии - 25°. Поскольку к. п. д. рентгеновской трубки прямо пропорционален порядковому номеру вещества анода, то зеркало анода изготовляется из вещества с большим порядковым номером. Такими элементами являются тантал (73), вольфрам (74), иридий (76) и платина (78). Наиболее подходящим является вольфрам, имеющий температуру плавления 3372°С, обладающий низким давлением пара, большой теплоемкостью и сравнительно хорошей теплопроводностью. У рентгеновских трубок с вращающимся анодом он целиком изготовляется из вольфрама, а у обычных рентгеновских трубок только электрический фокус покрыт вольфрамовой пластинкой (зеркало), а остальные части анода изготовляются из красной меди. Оптимальная толщина вольфрамового зеркала 1,7 мм. Оно впаивается в тело анода. При увеличении толщины зеркала ухудшается теплопроводность, а при более тонкой вольфрамовой пластинке температура на задней стороне зеркала может превышать температуру плавления меди (1080°С). Для предотвращения испарения вольфрама температура электрического фокуса не должна превышать 3000°С.
Под мощностью рентгеновской трубки понимают ту максимально допустимую мощность, на режимах которой фокус не выходит из строя. Допустимая мощность для обычных рентгеновских трубок задается на длительность работы в 1 сек, а для трубок с вращающимся анодом в 0,1 сек. При этом считается, что анодное напряжение рентгеновской трубки постоянное. При просвечивании и производстве снимков требуются фокусы разной площади, поэтому у большинства рентгеновских трубок имеются два фокуса, которые можно переключать в зависимости от режима работы.
Теоретические расчеты показывают, что удельная нагрузка фокуса в течение 0,1 сек составляет 300 вт/мм², а 1 сек - 200 вт/мм² (рис. 7.6).
Рис. 7.6. Допустимая удельная нагрузка вольфрамового анодного зеркала рентгеновской трубки
