Cos'è il tubo a raggi X?

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

La sezione di alimentazione del tubo a raggi X contiene almeno un alimentatore a bassa tensione per riscaldare il filamento e un generatore ad alta tensione per applicare un'alta tensione ai due poli. Quando un filo di tungsteno passa abbastanza corrente per creare una nuvola di elettroni e viene applicata una tensione sufficiente (sull'ordine dei kilovolt) tra l'anodo e il catodo, la nuvola di elettroni viene tirata verso l'anodo. In questo momento, gli elettroni hanno colpito 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 di radiazione e rilasciata sotto forma di raggi X. La radiazione generata in questa forma è richiesta per Bremsstrahlung.

La modifica della corrente del filamento può cambiare la temperatura del filamento e la quantità di elettroni emessi, cambiando così la corrente del tubo e l'intensità dei raggi X. Cambiare il potenziale di eccitazione del tubo a raggi X o scegliere un target diverso può cambiare l'energia del raggio X incidente o l'intensità a energie diverse. A causa del bombardamento di elettroni ad alta energia, il tubo a raggi X funziona ad alta temperatura, che richiede il raffreddamento forzato del bersaglio dell'anodo.

Sebbene l'efficienza energetica dei tubi a raggi X per generare raggi X sia molto bassa, al momento, 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. Al momento, le applicazioni mediche sono principalmente divise in tubi a raggi X diagnostici e tubi a raggi X terapeutici.