Tub cu raze X

Tubul cu raze X sau tubul cu raze X este un tip de tub de vid destinat producției de raze X. Spre deosebire de tuburile de vid normale, tensiunea de lucru este extrem de mare, de la 20.000 la 150.000 Volți și nu amplifică nimic, ci generează radiații X.

Descrierea unui tub cu raze X minim

Diagrama conductelor (K = catod, A = anticatod, W = fluid refrigerant)

Tubul cu raze X este o fiolă de sticlă cu vid ridicat, care conține un catod și un anod de înaltă tensiune. Catodul (sau polul negativ), la fel ca la supapele termionice normale, este la rândul său compus din filamentul încălzitorului (în general format din aliaj, cupru sau alte metale cu un număr atomic redus, este alimentat la tensiune scăzută) și adevăratul și tocmai conectat la circuitul de înaltă tensiune. Anodul (polul pozitiv), pe de altă parte, situat la polul opus al întrerupătorului, constă dintr-un disc (placă) din metal greu (cu un număr atomic ridicat, cum ar fi aliajele de tungsten și molibden pentru tuburile de diagnostic tradiționale, molibden sau rodiu pentru tuburile utilizate în diagnosticarea sânilor), care pot fi fixe sau rotative (ultimul tip permite să disperseze mai bine temperaturile care se formează pe el, care sunt de ordinul a 2000 ° C).

Tubul cu raze X este la rândul său conținut într-o teacă metalică (în general din aluminiu , cu ecran de plumb ) umplută cu ulei dielectric: uleiul permite atât disiparea căldurii generate de tubul în funcțiune, cât și asigurarea izolației electrice între contactele externe ale anodul și catodul. Uleiul este apoi răcit, în funcție de puterea tubului, cu aer sau cu un circuit de apă. Scopul învelișului este protecția mecanică și conducerea căldurii. Partea tubului din care ies razele X se numește „fereastră” și nu este protejată de teaca metalică: în schimb există filtre de cupru sau aluminiu cu o grosime adecvată pentru filtrarea razelor X astfel încât energiile inferioare (inutile pentru formarea imaginii de diagnostic) sunt filtrate conform legii.

O problemă obișnuită este metalizarea întrerupătorului de sticlă: date fiind temperaturile ridicate de funcționare, în timp, unele molecule metalice ale anodului se evaporă și se depun pe sticla internă a întrerupătorului. În acest fel, izolația electrică este compromisă și se pot forma arcuri electrice care împiedică funcționarea normală. Pentru a atenua această problemă, se folosește un material special, care este capabil să absoarbă moleculele de metal gazos.

Tuburile cu raze X emit radiații X de multe lungimi de undă diferite, adică sunt policromate. Aceste lungimi de undă depind atât de tipul de metal al discului anodic, cât mai ales de tensiunea de funcționare: cu cât este mai mare tensiunea, cu atât este mai scurtă lungimea de undă a razelor X (cu cât radiația „mai dură”, cu atât mai pătrunzătoare), în timp ce funcționând la o tensiune mai mică vor exista raze X „moi”, adică mai puțin penetrante. Mai mult, creșterea curentului crește proporțional intensitatea radiației emise și numărul de electroni atrași de anod. Operatorul trebuie să regleze acești parametri după cum este necesar.

Operațiune

Filamentul catodic este încălzit de un curent și începe să emită electroni datorită efectului termionic ; norul electronic din jurul său este accelerat de tensiunea înaltă, care proiectează electronii către anod unde lovesc discul metalic: în impact energia cinetică pe care o dobândiseră se transformă în căldură (99%) și în radiație X (pentru 1 %). Generarea de raze X are loc prin Bremsstrahlung ( radiații de frânare ) și prin radiații caracteristice .

În tuburile moderne, discul metalic de la anod se rotește: acest instrument extinde durata de viață utilă a tubului împiedicând electronii, lovind întotdeauna același punct, erodând prematur electrodul ("craterizarea" anodului) și îmbunătățește claritatea acestuia. . Rotația anodului permite, de asemenea, o mai bună disipare termică, deoarece oferă o suprafață mai mare pentru impactul electronilor.

Angajamente

Același subiect în detaliu: Radiologie .

Tuburile cu raze X au fost utilizate pe scară largă în medicină și stomatologie în scopuri diagnostice de mai bine de un secol, în special în radiografie , fluoroscopie și tomografie computerizată . Ele sunt, de asemenea, utilizate ca sursă de radiații în dispozitivele de radioterapie oncologică pentru tratamentele pielii.

Tuburile cu raze X sunt, de asemenea, utilizate pentru a efectua controale industriale la suduri și pentru a căuta fracturi în piese metalice supuse stresului și care nu pot fi inspectate altfel, chiar dacă, mai ales pentru aceste cazuri, există acum tendința de a înlocui tubul cu raze X cu un accelerator liniar , deoarece energia produsă de tub nu este suficient de penetrantă. Alte utilizări sunt în arheologie și istoria artei, pentru investigații pe corpuri mumificate și pe tablouri cu suspiciune de autenticitate sau care ar putea ascunde lucrări antecedente. Acestea sunt, de asemenea, utilizate pentru a investiga transporturile suspecte la punctele de trecere a frontierei și pe scară largă în aeroporturi ca scanere de bagaje și, în unele, chiar ca „scanere corporale” (nu toate „scanerele corporale utilizează raze X”).

Producătorii

Liderii mondiali în producția de tuburi cu raze X sunt americanul GE Healthcare, al grupului General Electric , și olandezul Philips Healthcare; urmat de Siemens, Varian Interray, germanul Dunlee (care face parte, de asemenea, din grupul Philips) și italianul Gilardoni SpA și IAE.