Che cos'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, utilizzati rispettivamente per bombardare il bersaglio con gli elettroni e per emettere elettroni tramite il filamento. Entrambi i poli sono sigillati in involucri di vetro o ceramica ad alto vuoto.

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 è percorso da una corrente sufficiente a creare una nube di elettroni e viene applicata una tensione sufficiente (dell'ordine dei kilovolt) tra anodo e catodo, la nube di elettroni viene attratta verso l'anodo. A questo punto, gli elettroni colpiscono il bersaglio di tungsteno con elevata energia e 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 radiante e rilasciata sotto forma di raggi X. La radiazione generata in questa forma è chiamata bremsstrahlung.

Modificando la corrente del filamento è possibile 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, è possibile modificare l'energia dei raggi X incidenti o la loro 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 il raffreddamento forzato del bersaglio anodico.

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