ما هو أنبوب الأشعة السينية؟

أنابيب الأشعة السينية هي عبارة عن ثنائيات مفرغة تعمل بجهد عالي.
يتكون أنبوب الأشعة السينية من قطبين كهربائيين، أنود وكاثود، يُستخدمان لقصف الهدف بالإلكترونات، وخيط الأشعة لإصدار الإلكترونات، على التوالي. كلا القطبين مُغلَّفان في غلافين زجاجيين أو خزفيين عاليي التفريغ.

يحتوي قسم إمداد الطاقة في أنبوب الأشعة السينية على مصدر طاقة منخفض الجهد على الأقل لتسخين الفتيل، ومولد جهد عالي لتطبيق جهد عالي على القطبين. عندما يمرر سلك تنغستن تيارًا كافيًا لإنشاء سحابة إلكترونية، ويتم تطبيق جهد كافٍ (بحدود الكيلوفولت) بين الأنود والكاثود، تُجذب سحابة الإلكترونات نحو الأنود. في هذه اللحظة، تصطدم الإلكترونات بالهدف التنغستن في حالة طاقة عالية وسرعة عالية. 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 بهذا الشكل إشعاع الكبح.

يمكن أن يؤدي تغيير تيار الفتيل إلى تغيير درجة حرارته وكمية الإلكترونات المنبعثة، مما يؤدي إلى تغيير تيار الأنبوب وكثافة الأشعة السينية. كما أن تغيير جهد إثارة أنبوب الأشعة السينية أو اختيار هدف مختلف يمكن أن يغير طاقة الأشعة السينية الساقطة أو شدتها عند طاقات مختلفة. وبسبب قصف الإلكترونات عالية الطاقة، يعمل أنبوب الأشعة السينية عند درجة حرارة عالية، مما يتطلب تبريدًا قسريًا لهدف الأنود.

على الرغم من أن كفاءة استخدام الطاقة لأنابيب الأشعة السينية في توليد الأشعة السينية منخفضة جدًا، إلا أنها لا تزال تُعدّ حاليًا أكثر أجهزة توليد الأشعة السينية عمليةً، وتُستخدم على نطاق واسع في أجهزة الأشعة السينية. حاليًا، تنقسم التطبيقات الطبية بشكل رئيسي إلى أنابيب أشعة سينية تشخيصية وأنابيب أشعة سينية علاجية.