Che cosa è un tubo a raggi X?

I tubi a raggi X sono diodi a vuoto che funzionano ad alte tensioni.
Un tubo a raggi X è costituito da due elettrodi, un anodo e un catodo, che servono rispettivamente per bombardare il bersaglio con elettroni e per emettere elettroni dal filamento. Entrambi i poli sono sigillati in contenitori di vetro o ceramica ad alto vuoto.

La sezione di alimentazione del tubo a raggi X contiene almeno un alimentatore a bassa tensione per il riscaldamento del filamento e un generatore ad alta tensione per applicare un'alta tensione ai due poli. Quando un filo di tungsteno attraversa una corrente sufficiente a creare una nube di elettroni e viene applicata una tensione sufficiente (dell'ordine dei kilovolt) tra l'anodo e il catodo, la nube di elettroni viene attratta verso l'anodo. In questo momento, gli elettroni colpiscono il bersaglio di tungsteno in uno stato ad alta energia e ad alta velocità. Gli elettroni ad alta velocità raggiungono la superficie del bersaglio e il loro movimento viene improvvisamente bloccato. Una piccola parte della loro energia cinetica viene convertita in energia di radiazione e rilasciata sotto forma di raggi X. La radiazione generata in questa forma è chiamata radiazione di frenamento (bremsstrahlung).

Variando la corrente del filamento si può variare la temperatura del filamento e la quantità di elettroni emessi, modificando di conseguenza la corrente del tubo e l'intensità dei raggi X. Variando il potenziale di eccitazione del tubo a raggi X o scegliendo un bersaglio diverso si può modificare l'energia dei raggi X incidenti o l'intensità a diverse energie. A causa del bombardamento di elettroni ad alta energia, il tubo a raggi X opera ad alta temperatura, il che richiede un raffreddamento forzato del bersaglio anodico.

Sebbene l'efficienza energetica dei tubi a raggi X nella generazione di raggi X sia molto bassa, attualmente i tubi a raggi X sono ancora i dispositivi di generazione di raggi X più pratici e sono stati ampiamente utilizzati negli strumenti a raggi X. Attualmente, le applicazioni mediche si dividono principalmente in tubi a raggi X diagnostici e tubi a raggi X terapeutici.