Tubi ceramici ondulati speciali, tubi in metalloceramica e tubi in vetro per strumenti analitici, adatti a vari modelli di XRD, XRF, analizzatori a cristalli e strumenti di orientamento in patria e all'estero.tubo a raggi Xè un dispositivo elettronico sotto vuoto che genera raggi X mediante l'impatto di elettroni ad alta velocità su un bersaglio metallico. La sua struttura, il suo principio e la sua applicazione comportano diverse caratteristiche tecniche.

1. Struttura di base ditubo a raggi X

(1) Catodo (sorgente di emissione di elettroni)

Composto da filamento di tungsteno,tubo a raggi XSi riscalda ed emette elettroni dopo l'accensione, ed è avvolto attorno a una copertura di focalizzazione (testa catodica) per controllare la direzione del fascio di elettroni. La temperatura del filamento è di circa 2000 K e l'emissione di elettroni è regolata dalla corrente.

(2) Anodo (materiale bersaglio)

Solitamente, si utilizzano metalli ad alto punto di fusione (come tungsteno, molibdeno, rodio, ecc.) per resistere al bombardamento di elettroni ad alta energia e generare raggi X. Contiene la testa dell'anodo (superficie bersaglio), il cappuccio dell'anodo, l'anello di vetro e l'impugnatura dell'anodo, responsabili della dissipazione del calore (per irraggiamento o conduzione) e dell'assorbimento degli elettroni secondari.

(3) Guscio e finestra sotto vuoto

Il guscio in vetro o ceramica mantiene un ambiente ad alto vuoto (non inferiore a 10⁻⁴ Pa) per evitare la diffusione di elettroni. I materiali delle finestre richiedono un basso assorbimento di raggi X, comunemente si utilizzano lastre di berillio, alluminio o vetro Lindemann.

2. Principio di funzionamento ditubo a raggi X

(1) Accelerazione e impatto degli elettroni

Gli elettroni emessi dal filamento del catodo vengono accelerati da un'alta tensione (nell'intervallo da kilovolt a megavolt) e collidono con il materiale bersaglio dell'anodo. Il processo di conversione dell'energia cinetica elettronica in raggi X include:

Fremsstrahlung: raggi X a spettro continuo rilasciati quando gli elettroni rallentano o vengono deviati.

Radiazione caratteristica: raggi X (come le linee Kα e Kβ) rilasciati dalle transizioni elettroniche nello strato interno del materiale bersaglio.

(2) Conversione ed efficienza energetica 

Solo circa l'1% dell'energia degli elettroni viene convertita in raggi X, mentre la restante parte viene dissipata sotto forma di calore, rendendo necessario un raffreddamento forzato (ad esempio tramite un anodo rotante).

3. Classificazione e scenari applicativi dei tubi a raggi X

(1) Generando mezzi elettronici

Tubo gonfiabile: uno dei primi tipi che sfrutta la ionizzazione del gas per generare elettroni, con bassa potenza e breve durata (ora obsoleto).

Tubo a vuoto: la tecnologia moderna, basata su un ambiente ad alto vuoto, migliora l'efficienza e la stabilità dell'elettronica.

(2) Per scopo

In campo medico, diagnostico (come gli esami odontoiatrici e del seno) e terapeutico (come la radioterapia)tubo a raggi Xspesso utilizzano anodi rotanti per aumentare la densità di potenza.

Prove industriali: prove non distruttive, analisi della struttura dei materiali, ecc., con particolare attenzione all'elevata penetrazione (raggi X duri).

(3) Secondo il metodo di raffreddamento

Anodo fisso: struttura semplice, adatta a scenari a bassa potenza.

Anodo rotante: la superficie del bersaglio ruota ad alta velocità (fino a 10.000 giri al minuto) per migliorare la dissipazione del calore e supportare un'elevata potenza in uscita.

4. Caratteristiche prestazionali e limitazioni dei tubi a raggi X

(1) Vantaggi

Basso costo, dimensioni ridotte, facile da usare, adatto per test medici e industriali di routine. Regolazione flessibile dei materiali target (come tungsteno, molibdeno, rame) per soddisfare diverse esigenze energetiche.

(2) Limitazioni

Bassa luminosità e collimazione, ampio angolo di divergenza dei raggi X, che richiede collimatori aggiuntivi. Lo spettro energetico è continuo e contiene linee caratteristiche, che richiedono filtraggio o monocromatizzazione (ad esempio, utilizzando filtri al nichel per rimuovere le linee Kβ).

5. Confronto tra tubi a raggi X e sorgenti di radiazione di sincrotrone

(1) Luminosità e flusso

Tubo a raggi X: bassa luminosità, adatto per test di routine. Sorgente luminosa a radiazione di sincrotrone: con luminosità 10⁶~10¹²volte superiore, adatto per ricerche d'avanguardia come la nanoimmagine e la cristallografia proteica.

(2) Caratteristiche spettrali

tubo a raggi X: Linee caratteristiche discrete + spettro continuo, intervallo di energia limitato dalla tensione di accelerazione.

Radiazione di sincrotrone: ampio spettro continuo (dall'infrarosso ai raggi X duri), sintonizzabile con precisione.

(3) Caratteristiche temporali

tubo a raggi X: Impulsi continui o di livello microsecondo (bersaglio rotante).

Radiazione di sincrotrone: impulsi a livello di femtosecondi, adatti allo studio di processi dinamici come le reazioni chimiche.

6. Parametri tecnici ditubo a raggi X

(1) Tipi di materiali target opzionali: Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, W, ecc.

(2) Tipo di messa a fuoco: 0,2 × 12 mm²o 1 × 10 mm²o 0,4 × 14 mm²(messa a fuoco fine)

(3) Maggiore potenza di uscita: 2,4 kW o 2,7 kW

Complessivamente,tubo a raggi XDominano in settori come la diagnosi medica e i test industriali grazie alla loro praticità ed economicità, ma sono limitati da colli di bottiglia prestazionali. Per scene che richiedono alta risoluzione e alta luminosità (come la ricerca scientifica d'avanguardia), è necessario fare affidamento su tecnologie avanzate come le sorgenti di radiazione di sincrotrone. Le direzioni di sviluppo future includono il miglioramento dell'efficienza di conversione energetica, l'ottimizzazione delle strutture di dissipazione del calore e lo sviluppo di sorgenti di raggi X miniaturizzate.