X-ray 장비 번역(한국어 원본)2.3.2 X-ray 검사 장치의 기본 원리 구조
1. X-ray의 특징
1895년 뢴트겐에 의하여 발견되었으며, 뢴트겐선이라고도 부릅니다. X선은 원자핵의 둘레를 돌고 있는 전자의 에너지가 변할 때, 방출되는 전자기파입니다. 속도가 빠른 전자를 철이나 구리혹은 텅스텐에 충돌시키면 X선이 발생합니다. 감마선에 비하여 파장이 길고 투과력도 약하지만, 그 성질과 물질에 주는 작용은 같습니다. 그 투과력을 이용하여 폐결핵의 진단, 골절의 진단, 가스관이나 수도관의 비파괴 검사, 소형 정밀 부품의 결함 검사등에 사용되고 있습니다. 공항에서 칼이나 권총 따위의 소지여부의 검사에도 사용됩니다. 사진 필름을 감광시킬 수 있기 때문에, 이 검사로 필름이 못쓰게 될 경우도 있습니다.
2. X-ray의 발생
2.1 X선의 발생 원리
i) X선의 발생은 2가지 과정에 의해 일어나며, 제동복사에 의한 연속 X선과 충돌손실(여기, 전리)에 의한 특성 X선이 있습니다.
① 연속 X선(제동복사; bremsstrahlung, 본 장비가 검사에 사용하는 X-선)
가속되어진 전자가 원자핵부근에서 쿨롱력에 의해 감속되면서 그 감속된 차 만큼 전자파를 방출하는 데 이 현상을 제동복사라 하고 방출되는 방사선을 제동복사선 또는 연속 X선이라 합니다.
② 특성 X선
가속되어진 하전입자가 궤도전자와 상호작용하여 여기, 전리를 일으키고 이에 수반되어 궤도전자의 천이가 발생되고, 그 에너지 차만큼 전자파를 방출하게 된다. 이 때 방출되는 전자파를 특성 X선이라 하고 이는 표적 물질에 따라 고유합니다.
X선은 가속된 전자가 어떤 물체에 충돌하여 속도가 급속히 떨어지는 순간에 발생하며 이의 기본 요구 조건은 다음과 같습니다.
첫째 : 전자가 발생될 것
둘째 : 발생된 전자가 고속으로 가속될 것
셋째 : 가속된 전자가 충돌할 표적(target)이 있을 것
즉, X선이 발생하려면, 처음 전자를 발생시킬 수 있는 선원이 있어야 하며 여기서 전자를 발생시킨 후 전자를 가속 시키고 (전자의 에너지는 그 속도에 의해 좌우되므로 고속도의 전자는 에너지가 높고 저속도의 전자는 에너지가 낮아 고속의 전자를 필요로 합니다) 가속된 전자가 충돌할 표적이 없으면 X선을 발생시키기 위한 물질의 상호작용을 할 수 없으므로 표적에 고속의 전자가 충돌하여 표적물질의 원자와 상호작용으로 X선을 발생시킵니다.
2.2 X선 선원의 구조와 작동원리
X선의 선원의 구조는 음극(Cathode)과 양극(Anode)으로 되어 있고 음극은 다시 필라멘트, Focusing cup등으로 되어 있으며 양극에는 표적(Target)을 갖고 있습니다.
X선 선원의 작동 원리는 음극의 필라멘트를 전류에 의해 가열하면 전자가 발생되고 점점 필라멘트의 온도를 증가시키면 전자의 방출이 증가하여 양극 쪽으로 이동하기 시작합니다.
이때 양쪽 극에 전압을 걸어 증가시키면 전자의 이동속도가 빨라진다. 이 고속도로 증가한 전자가 양극에 위치한 표적에 충돌하여 파장이 짧고 큰 투과력을 갖는 X선을 발생시킵니다.
이 때 음극의 전자 흐름을 관 전류라 하고 밀리암페어(mA, milli-amperage)로 측정하며 밀리암페어가 증가하면 전자의 방출량이 증가하여 이것이 방사선의 강도를 나타내는 방사선의 양(Radiation quantity)을 결정하고 또한 양극의 전압을 킬로볼트(Kilo voltage, kV)로 측정하며, kV를 증가시키면 전자의 이동 속도가 증가하므로 에너지, 즉 투과력을 나타내는 방사선의 질(Radiation quality)을 결정하게 됩니다. |
X-ray 장비 번역(영어 번역본)2.3.2 Fundamental Framework of the X-ray Inspector
1. Characteristics of X-ray
X-ray, discovered by Wilhelm Röntgen, is alternatively called Röntgen ray. X-ray is an electromagnetic wave emitted when the energy level changes for an electron that rotates around the nucleus. Collision of high-speed electrons with steel, copper or tungsten results in the emission of X-rays. X-ray has longer wavelength and weaker penetration than gamma rays, but has similar characteristics and effects to materials. Its penetration is utilized for detecting pneumonia, examining bone fractures, inspecting gas or water pipes, and inspecting in detail small precision parts. It is also used to detect unauthorized belongings such as knives and guns at the airport. X-rays may render photosensitive films unusable.
2. Emission of X-ray
2.1 Theory of the Emission of X-ray
i) X-ray is emitted through two processes: continuous X-ray emission through bremsstrahlung and characteristic X-ray emission through collision loss (excitation and ionization).
① Continuous X-ray (bremsstrahlung, the X-ray used for inspection by this device)
Accelerated electron slows down near the nucleus due to Coulomb force, and emits electromagnetic waves that correspond to the lowered speed. This emission is called bremsstrahlung, and the X-ray emitted is called bremsstrahlung ray or continuous X-ray.
② Characteristic X-ray
Accelerated ionized particle interacts with an orbital electron, resulting in excitation or ionization. The resultant electron transition causes emission of corresponding electromagnetic waves. Such electromagnetic waves are called characteristic X-rays, and they are unique to the target material.
X-ray is emitted at the moment when an accelerated electron is precipitously decelerated by a collision to a particular material, and the basic conditions are as follows.
First: An electron should be separated.
Second: Separated electron should be accelerated to a high speed.
Third: There needs to be a target for the electron to collide with.
That is, generation of X-rays first isolates an electron from a source, accelerate the electron (high-speed electrons are required, as the energy of an electron is determined by its speed), and make the electron collide with a desired surface so the interaction results in the emission of X-rays.
2.2 Structure and Theory of the X-Ray Source
The X-ray source consists of a cathode and anode. Anode in turn consists of a filament, a focusing cup, etc., and each node has a target. When the filament on the anode is heated, increasing number of electrons are isolated, which subsequently move towards the cathode.
The electrons are accelerated when a voltage is applied between the cathode and anode. The high-speed electrons subsequently collide with the targets placed at each end, resulting in the emission of X-rays with short wavelength and powerful penetration.
The movements of the electrons from the anode are called tube current, and are measured in miliamperes (mA). Higher current indicates higher quantity of electrons, which in turn increases the radiation quantity. Higher voltage as measured in kilovolts (kV) results in faster electrons, which in turn increases the radiation quality indicated by penetration. |
