X線チューブの実用的な原則は何ですか？

医療イメージングと産業検査の分野のコアコンポーネントとして、作業原則X線チューブ高速電子と物質間の相互作用に基づいており、正確な構造設計を通じて制御可能なX線出力が達成されます。

コア構造は、カソード、アノード、真空ガラスシェルで構成されています。カソードアセンブリには、フィラメントとフォーカスカップが含まれています。フィラメントが電源を入れていると、2000°C以上に加熱され、多数の遊離電子（熱電子放出効果）を放出します。フォーカスカップは、電界を使用して電子を0.1〜2mmの電子ビームに収集し、電子の流れがアノードターゲット表面の砲撃に集中していることを確認します。

エネルギー変換プロセスが重要なリンクです。正と負の電極（通常は医療用チューブの場合は40〜150kV）の間に数万ボルトの高電圧が適用されます。電子は、強力な電界の加速下で運動エネルギーを獲得し、陽極ターゲット（主に3422°Cの融点を持つタングステン合金で作られている）を約1/2の光の速度で砲撃します。現時点では、電子運動エネルギーの99％以上が熱エネルギーに変換され、約1％のみがブレムスストランと特徴的な放射を介してX線を生成します。高速電子は、標的核の電界によって減速し、連続スペクトルX線を放出します。内側の電子がノックアウトされた後、外側の電子がジャンプして補充し、特定の波長の特性スペクトルX線を放出します。

熱散逸と安定した制御は、継続的な動作を確実にします。アノードターゲットは、モリブデンシャフトを介してヒートシンクに接続されています。一部のハイエンドモデルでは、回転アノード（速度3000〜9000 rpm）を使用して、遠心力によって加熱領域を拡張します。チューブの真空程度は、電子とガス分子間の衝突によるエネルギー損失を避けるために、10 µpaを超えて維持されます。制御システムは、チューブ電流（MA）を調整して異なるシナリオで正確なイメージング要件を実現することにより、チューブ電圧（kV）と光線の強度を調整することにより、光線の浸透能力を制御します。

電気エネルギーを効率的に変換するこの精密デバイスX線さまざまなコンポーネントの調整された作業を通じて、最新のイメージング診断と非破壊検査のための信頼できる光線源を提供します。その主要な設計は、高電圧技術と材料科学の深い統合を反映しています。