What is the relationship between tube voltage and tube current?
In this article:
- Tube voltage (kV) determines the energy spectrum of X-rays, directly influencing the hardness and penetrating power of the radiation used in industrial radiography.
- Tube current (mA) controls the intensity of the X-ray beam, meaning the number of photons produced, without altering the energy or hardness of the radiation.
- Increasing tube voltage shifts the spectrum toward higher energies, producing harder radiation, while increasing tube current only raises the overall intensity.
- Constant vs. pulsating voltage sources affect the spectral output; constant voltage yields more consistent and harder radiation compared to pulsating sources at the same nominal kV.
- Calibration challenges arise due to variations in tube design and voltage characteristics, making it essential to use specific exposure charts tailored to each X-ray system.
Die Spannung an der Röntgenröhre bestimmt das Energiespektrum und damit die Härte der Strahlung, siehe Abbildung 3-4. Die Intensität ist proportional zum Röhrenstrom, siehe Abbildung 4-4. Diese Grafik zeigt, dass im Gegensatz zu einer Änderung der Röhrenspannung eine Änderung des Röhrenstroms das Spektrum nicht verschiebt (mit anderen Worten: Die Härte ändert sich nicht).
Das Energiespektrum wird auch durch die Eigenschaften der an die Röhre angelegten Hochspannung beeinflusst. Vergleicht man das Spektrum einer Röntgenröhre mit konstanter Spannung mit dem einer anderen Röhre mit pulsierender Spannung und gleichem kV-Wert, so unterscheiden sich beide Spektren geringfügig. Bei einem Strom mit pulsierender Spannung gibt es während jedes Zyklus Momente mit relativ niedriger Spannung, in denen ein größerer Anteil an „weichen” Röntgenstrahlen mit ihren Nebenwirkungen auftritt. Das bedeutet, dass ein Gerät, das mit konstanter Spannung arbeitet, eine höhere Intensität an harter Strahlung liefert als eines mit pulsierender Spannung, obwohl beide mit dem gleichen Nenn-kV-Wert arbeiten. Allerdings können auch identische Röntgenröhren Unterschiede in der erzeugten Energie aufweisen. Die von einer 200-kV-Röntgenröhre erzeugte Energie ist nicht identisch mit der von einer anderen Röntgenröhre bei gleicher angelegter Spannung erzeugten Energie, selbst wenn es sich um denselben Röhrentyp handelt. Dieses Verhalten erschwert die Kalibrierung von Röntgengeräten in kV. Ein weiterer Grund, warum es schwierig ist, eine Röntgenröhre innerhalb eines kleinen Toleranzbereichs zu kalibrieren, ist, dass der absolute Pegel und die Wellencharakteristik der zugeführten Hochspannung schwer zu messen sind. Daraus folgt, dass es schwierig ist, Röntgengeräte hinsichtlich Spektren und kV-Einstellungen zu standardisieren und zu kalibrieren, was den Austausch von Belichtungstabellen ausschließt (siehe späterer Abschnitt). Jedes Röntgengerät benötigt daher seine eigene spezifische Belichtungs-Tabelle.
