Beperking van de ruimtelading treedt op in een röntgenbuis wanneer het aantal door de kathode uitgezonden elektronen groter is dan het aantal dat door de buis kan worden versneld en de anode kan bereiken zonder een significante spanningsval te veroorzaken. In dergelijke gevallen kan zich in de buis een virtuele kathode vormen.

Wanneer ruimteladingsbeperking optreedt, kunnen verschillende effecten worden waargenomen:

1. Verhoogde röntgenproductie:Naarmate de stroom toeneemt in een buis met beperkte ruimtelading, neemt de röntgenstraling aanvankelijk ook toe vanwege het grotere aantal elektronen dat met de anode botst.

2. Spanningsdaling:Naarmate er zich echter meer elektronen in de buis ophopen, stoten ze elkaar af, waardoor een potentiële barrière ontstaat die bekend staat als de ruimtelading. Deze weerstand leidt tot een spanningsval over de buis, waardoor de potentiaalgradiënt tussen de kathode en anode wordt verminderd.

3. Verzadigingseffect:Op een gegeven moment wordt de spanningsval zo groot dat een verdere verhoging van de stroom weinig of geen effect heeft op de röntgenstraling. Dit verzadigingseffect treedt op wanneer de buis zijn ruimteladingslimiet bereikt.

4. Vorming van virtuele kathode:Naarmate de potentiële daling toeneemt, kan zich in de buis een virtuele kathode ontwikkelen. Deze virtuele kathode gedraagt ​​zich als een secundaire kathode en remt de stroom van elektronen naar de anode. De positie van de virtuele kathode zal afhangen van de kenmerken van de buis en de elektronenenergieverdeling.

5. Warmteopwekking:De verminderde efficiëntie van de röntgenproductie en de grotere potentiële daling over de buis kunnen resulteren in een hogere warmteopwekking in de röntgenbuis. Dit kan schade aan de röntgenbuis en de onderdelen ervan veroorzaken als er niet de juiste koelingsmaatregelen worden getroffen.

6. Beeldkwaliteit:Ruimteladingseffecten kunnen mogelijk de kwaliteit van de röntgenbeelden beïnvloeden. Overmatige ruimtelading kan bijvoorbeeld een ongelijkmatige verdeling van de röntgenintensiteit veroorzaken, wat de diagnostische visualisatie beïnvloedt.

Het is belangrijk op te merken dat beperking van de ruimtelading over het algemeen ongewenst is bij het gebruik van röntgenbuizen en vaak wordt vermeden door de buis binnen het gespecificeerde stroom- en spanningsbereik te laten werken. Moderne röntgenbuizen zijn ontworpen om de ruimtebelasting te minimaliseren en de efficiëntie van de röntgenproductie te optimaliseren. In gevallen waarin verhoogde stromen vereist zijn, worden speciale ontwerpen zoals röntgenbuizen met roterende anode gebruikt om beperkingen van de ruimtelading te omzeilen.