Quel est le principe de travail d'un tube à rayons X?

En tant que composante de base dans les domaines de l'imagerie médicale et de l'inspection industrielle, le principe de travail d'unTube à rayons Xest basé sur l'interaction entre les électrons à grande vitesse et la matière, et la sortie de rayons X contrôlable est obtenue grâce à une conception structurelle précise.

La structure centrale se compose d'une cathode, d'une anode et d'une coquille de verre à vide. L'assemblage de la cathode comprend un filament et une tasse de focalisation. Lorsque le filament est alimenté, il chauffe à plus de 2000 ° C et libère un grand nombre d'électrons libres (effet d'émission d'électrons thermiques); La tasse de focalisation utilise un champ électrique pour rassembler des électrons dans un faisceau d'électrons avec un diamètre de 0,1 à 2 mm pour garantir que le débit d'électrons se concentre sur la bombardement de la surface cible de l'anode.

Le processus de conversion d'énergie est le lien clé. Une haute tension de dizaines de milliers de volts est appliquée entre les électrodes positives et négatives (généralement 40 à 150kV pour les tubes médicaux). Les électrons gagnent de l'énergie cinétique sous l'accélération du champ électrique fort et bombardent la cible d'anode (principalement en alliage de tungstène avec un point de fusion de 3422 ° C) à environ 1/2 la vitesse de la lumière. À l'heure actuelle, plus de 99% de l'énergie cinétique d'électrons est convertie en énergie thermique, et seulement environ 1% produisent des rayons X à travers le rayonnement Bremsstrahlung et caractéristique: les électrons à grande vitesse sont décélérés par le champ électrique du noyau cible, libérant des rayons X à spectre continu; Une fois les électrons intérieurs éliminés, les électrons externes sautent pour reconstituer et libérer les rayons X du spectre caractéristique de longueurs d'onde spécifiques.

La dissipation de chaleur et le contrôle stable assurent un fonctionnement continu. La cible d'anode est connectée au dissipateur de chaleur à travers un arbre de molybdène. Certains modèles haut de gamme utilisent une anode rotative (avec une vitesse de 3000-9000 tr / min) pour étendre la zone de chauffage par force centrifuge; Le degré de vide dans le tube est maintenu au-dessus de 10⁻⁴pa pour éviter la perte d'énergie due à la collision entre les électrons et les molécules de gaz. Le système de contrôle contrôle la capacité de pénétration du rayon en ajustant la tension du tube (KV) et l'intensité du rayon en ajustant le courant de tube (MA) pour atteindre des exigences d'imagerie précises dans différents scénarios.

Ce dispositif de précision qui convertit efficacement l'énergie électrique enRayons XFournit une source de rayons fiable pour le diagnostic d'imagerie moderne et les tests non destructeurs grâce au travail coordonné de divers composants. Sa conception principale reflète l'intégration profonde de la technologie haute tension et de la science des matériaux.