Cos'è il 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 vengono utilizzati rispettivamente per bombardare il bersaglio con elettroni e il filamento per emettere elettroni. Entrambi i poli sono sigillati in alloggiamenti in 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 ed un generatore ad alta tensione per applicare un'alta tensione ai due poli. Quando un filo di tungsteno fa passare abbastanza corrente da creare una nuvola di elettroni e viene applicata una tensione sufficiente (dell'ordine di kilovolt) tra l'anodo e il catodo, la nuvola 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 bersaglio e il loro movimento viene improvvisamente bloccato. Una piccola parte della loro energia cinetica viene convertita in energia radiante e rilasciata sotto forma di raggi X. La radiazione generata in questa forma è chiamata bremsstrahlung.

Cambiando la corrente del filamento si può cambiare la temperatura del filamento e la quantità di elettroni emessi, modificando così la corrente del tubo e l’intensità dei raggi X. Cambiando il potenziale di eccitazione del tubo a raggi X o scegliendo un bersaglio diverso è possibile modificare l'energia dei raggi X incidenti o l'intensità a energie diverse. A causa del bombardamento di elettroni ad alta energia, il tubo a raggi X funziona ad alta temperatura, il che richiede un raffreddamento forzato dell'anodo bersaglio.

Sebbene l'efficienza energetica dei tubi a raggi X per generare 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 sono principalmente suddivise in tubi a raggi X diagnostici e tubi a raggi X terapeutici.