¿Qué es un tubo de rayos X?

Los tubos de rayos X son diodos de vacío que funcionan a altos voltajes.
Un tubo de rayos X consta de dos electrodos, un ánodo y un cátodo, que se utilizan para bombardear el objetivo con electrones y el filamento para emitirlos, respectivamente. Ambos polos están sellados en carcasas de vidrio o cerámica de alto vacío.

La sección de alimentación del tubo de rayos X contiene al menos una fuente de alimentación de bajo voltaje para calentar el filamento y un generador de alto voltaje para aplicar un alto voltaje a los dos polos. Cuando un alambre de tungsteno pasa suficiente corriente para crear una nube de electrones, y se aplica suficiente voltaje (del orden de kilovoltios) entre el ánodo y el cátodo, la nube de electrones es atraída hacia el ánodo. En ese momento, los electrones inciden en el objetivo de tungsteno en un estado de alta energía y alta velocidad. Los electrones de alta velocidad alcanzan la superficie del objetivo y su movimiento se bloquea repentinamente. Una pequeña parte de su energía cinética se convierte en energía de radiación y se libera en forma de rayos X. La radiación generada de esta forma se denomina radiación de frenado (bremsstrahlung).

Al cambiar la corriente del filamento, se puede modificar su temperatura y la cantidad de electrones emitidos, modificando así la corriente del tubo y la intensidad de los rayos X. Al cambiar el potencial de excitación del tubo de rayos X o al elegir un objetivo diferente, se puede modificar la energía de los rayos X incidentes o su intensidad a diferentes energías. Debido al bombardeo de electrones de alta energía, el tubo de rayos X opera a alta temperatura, lo que requiere un enfriamiento forzado del objetivo del ánodo.

Aunque la eficiencia energética de los tubos de rayos X para generar rayos X es muy baja, en la actualidad, siguen siendo los dispositivos generadores de rayos X más prácticos y se han utilizado ampliamente en instrumentos de rayos X. Actualmente, las aplicaciones médicas se dividen principalmente en tubos de rayos X de diagnóstico y tubos de rayos X terapéuticos.