ما هو أنبوب الأشعة السينية؟

أنابيب الأشعة السينية هي ثنائيات مفرغة تعمل بفولتية عالية.
يتكون أنبوب الأشعة السينية من قطبين كهربائيين، المصعد والمهبط، يُستخدمان لقصف الهدف بالإلكترونات وللفتيلة لانبعاث الإلكترونات، على التوالي. كلا القطبين محكم الإغلاق داخل غلاف زجاجي أو خزفي مفرغ من الهواء.

يحتوي قسم تزويد الطاقة في أنبوب الأشعة السينية على مصدر طاقة منخفض الجهد لتسخين الفتيل، ومولد جهد عالٍ لتطبيق جهد عالٍ على القطبين. عندما يمر تيار كافٍ في سلك التنجستن لتكوين سحابة إلكترونية، ويُطبق جهد كافٍ (في حدود الكيلوفولت) بين المصعد والمهبط، تُسحب السحابة الإلكترونية نحو المصعد. في هذه اللحظة، تصطدم الإلكترونات بهدف التنجستن وهي في حالة طاقة وسرعة عاليتين. تصل الإلكترونات عالية السرعة إلى سطح الهدف، فتتوقف حركتها فجأة. يتحول جزء صغير من طاقتها الحركية إلى طاقة إشعاعية تُطلق على شكل أشعة سينية. يُسمى الإشعاع المتولد بهذه الطريقة بإشعاع الكبح (bremsstrahlung).

يؤدي تغيير تيار الفتيل إلى تغيير درجة حرارة الفتيل وكمية الإلكترونات المنبعثة، وبالتالي تغيير تيار الأنبوب وشدة الأشعة السينية. كما أن تغيير جهد الإثارة لأنبوب الأشعة السينية أو اختيار هدف مختلف يمكن أن يغير طاقة الأشعة السينية الساقطة أو شدتها عند طاقات مختلفة. ونظرًا لقصف الإلكترونات عالية الطاقة، يعمل أنبوب الأشعة السينية عند درجة حرارة عالية، مما يستلزم تبريدًا قسريًا لهدف المصعد.

على الرغم من انخفاض كفاءة الطاقة لأنابيب الأشعة السينية في توليد الأشعة، إلا أنها لا تزال حاليًا أكثر أجهزة توليد الأشعة السينية عملية، وتُستخدم على نطاق واسع في أجهزة الأشعة السينية. وتنقسم التطبيقات الطبية حاليًا بشكل رئيسي إلى أنابيب الأشعة السينية التشخيصية وأنابيب الأشعة السينية العلاجية.