基于Geant4的微型透射式X射线管中背散射电子对出射光束影响

X射线管工作时,管内会产生大量的背散射电子.在 X射线管内电场的作用下,背散射电子会被电场拉回到阳极靶上,并产生额外的 X射线,最终对出射光束质量产生不利影响.背散射电子的分布与X射线管的特性(管电压和靶材料)密切相关.因此,本文将从透射式X射线管中背散射电子的分布规律出发,系统讨论靶材料和管电压引起的背散射电子变化以及其对出射光束质量的影响.首先,在Geant4代码中建立了透射式X射线管的物理模型,并将计算结果与文献数据进行对比验证;其次,开展了不同管电压与靶材料对X射线管中背散射电子分布的影响分析;最后,探究了在管电压作用下背散射电子对出射光束质量的影响.结果显示:当考虑电场时,X射线管的出射光束半高全宽(Full Width at Half Maxima,FWHM)、光子产额和特征峰产额会有所增加,表明背散射电子会对出射光束的质量产生一定的影响.结果同时显示:对出射光束质量影响程度最高主要是第一代和第二代被电场拉回的背散射电子.当管电压发生改变时,背散射电子对出射光束质量的影响程度也会改变,管电压越大,背散射电子对X射线管出射光束质量的影响也越明显.本研究结果为未来开展微型透射式X射线管的数值仿真计算提供参考.