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Tube à rayons X conçu pour l'imagerie des patients par rayons X, enfermé dans son logement spécial
Le tube à rayons X est une source de photons à rayons X de haute énergie, utilisés pour exposer un patient ou un membre à des fins d'imagerie médicale et de diagnostic. Les tubes à rayons X sont fabriqués avec des foyers de tailles différentes, parfois avec deux ou trois foyers différents dans une même enceinte. Les tubes à rayons X sont caractérisés par une énergie maximale (kVp), des capacités de puissance avec chaque foyer et une capacité thermique de l'anode.

Conseils pour l'achat d'un tube à rayons X
1. A l'intérieur du tube à rayons X, comme dans tout tube à vide électronique, se trouve une cathode qui émet des électrons dans le vide et une anode pour collecter les électrons, établissant un flux de courant électrique (appelé faisceau) à travers le x tube à rayons

2. Une source d'alimentation haute tension, de 30 à 150 kilovolts (kV), est connectée aux bornes de la cathode et de l'anode pour accélérer les électrons. Le spectre des rayons X dépend du matériau de l'anode et de la tension d'accélération.

3. L'énergie générée par le faisceau d'électrons résulte de l'excitation d'atomes qui libèrent leurs électrons de leur orbite. Ces électrons sont maintenant libres de faire partie du faisceau d'électrons.

4. Ce faisceau est ensuite accéléré à travers un champ de haute tension, gagnant en vitesse et en énergie jusqu'à ce que les électrons heurtent la cible, où cette énergie est convertie en chaleur et émise sous forme de rayons X.

5. Cette énergie représente environ 0,1% à 2% de la quantité totale d'énergie produite par le faisceau d'électrons. Cette radiographie est de l’énergie sous la forme d’une onde électromagnétique.

6. La principale différence entre un photon à rayons X et celui d'un photon à lumière visible réside dans l'énergie de chaque photon. Un photon à rayons X a une énergie bien supérieure à celle d'un photon ordinaire. Cela permet au photon de rayons X de traverser plus facilement les matériaux qu’un photon lumineux ordinaire.

7. En excitant les électrons et en augmentant leur énergie, les rayons X traversent plus librement la chair et d'autres matériaux qu'un photon lumineux ordinaire. Ce passage libre à travers la chair et d’autres matériaux est ce qui permet aux rayons X d’être un outil de diagnostic aussi utile dans les domaines de la médecine et de l’imagerie.

8. Les composants de l'enveloppe du tube à rayons X sont scellés dans une enveloppe de verre ou d'un autre matériau. Cela permet aux gaz et autres impuretés d'être pompés hors du tube, créant ainsi le vide nécessaire au bon fonctionnement. Le processus de création de rayons X doit se dérouler dans le vide, de manière à ne pas perturber le faisceau d'électrons, mais également à permettre une performance et une durabilité appropriées des "filaments".

9. La cathode à tube à rayons X excite les électrons au point où ils deviennent libres de leur atome parent et peuvent ensuite faire partie du faisceau d'électrons. La cathode agit comme une électrode négative et propulse les élections libres, sous la forme d'un faisceau d'électrons, vers l'électrode positive.

10. La forme et la taille de la tache focale du tube à rayons X dépendent du "filament" (la partie active de la cathode). La taille de la tache focale est une mesure de la résolution offerte par un capteur x particulier. tube à rayons. En général, plus la taille du point focal est petite, meilleure est la résolution. Cela conduit souvent à des demandes pour la plus petite taille de point focal possible.

11. La taille du point focal dépend du niveau en mA de l'application, du kV pour l'application, du cycle de service, de la couverture de faisceau nécessaire et de l'angle cible du tube.

12. On suppose souvent que plus la taille du point focal est petite, meilleur est le tube. S'il est vrai que les résolutions de petite taille permettent une meilleure résolution, nous devons garder à l'esprit qu'en réduisant la taille de la focale, il sera nécessaire de fonctionner à des niveaux inférieurs en mA et / ou en kV par rapport à la taille de la focale.

13. L'anode du tube à rayons X agit comme une électrode positive, attirant les électrons libres et accélérant les électrons à travers le champ électromagnétique existant entre l'anode et la cathode.

14. Ceci agit pour augmenter la vitesse des électrons, en construisant de l'énergie potentielle. Plus la valeur nominale de kV est élevée, plus la vitesse à laquelle les électrons sont propulsés dans l'interstice entre la cathode et l'anode est grande.

15. Les électrons heurtent alors une cible (le plus souvent en tungstène, mais cette cible peut également être en molybdène, palladium, argent ou autre matériau), provoquant la libération de l'énergie potentielle accumulée par l'accélération des électrons composant le faisceau d'électrons. .

16. La majeure partie de cette énergie est convertie en chaleur et émise par les parties en cuivre de l'anode. Le reste est réfracté de la cible sous forme de photons à haute énergie, ou rayons X, formant le faisceau de rayons X.

17. Le tube à rayons X kVp (kilovolts de pointe) est une mesure de l'énergie appliquée aux électrons, qui les accélère à travers le champ à haute tension qui existe entre la cathode et l'anode.

18. En accélérant un électron dans un champ de potentiel de 1 000 V, l’électron a un kilo d’électron volts (1 KeV d’énergie). L'augmentation des niveaux de kV peut entraîner l'émission d'une quantité excessive de chaleur lorsque le faisceau d'électrons frappe la cible, ce qui peut provoquer un dysfonctionnement du tube à rayons X et une dégradation des composants.

19. C’est aussi la raison pour laquelle les tubes à rayons X modernes utilisés dans la plupart des appareils de tomodensitométrie comportent une anode qui tourne en cours de fonctionnement, car ces applications nécessitent des niveaux beaucoup plus élevés de kV et de mA pour pouvoir effectuer les opérations d’imagerie requises. En faisant tourner l'anode, la chaleur générée par le faisceau d'électrons est distribuée plutôt que concentrée sur un point fixe de l'anode.

20. La rotation de l'anode permet de fonctionner à des tensions nominales maximales (kVp) et milliampères (mA) plus élevées.

21. Les mAs du tube à rayons X (milliampsecondes) sont fonction des ampères appliqués (mA) et de la durée pendant laquelle les ampères sont appliqués en secondes. Cela donne une idée de la quantité de rayons X générée par un tube à rayons X donné sur une durée d'exposition donnée.

22. Pour la sélection des tubes, vous devez déterminer le niveau minimum de mA qui répondra à vos exigences. Le problème ici est qu’à un mA trop élevé avec un petit point focal, le faisceau d’électrons est focalisé sur une zone trop petite pour traiter correctement la quantité de chaleur générée par le processus de conversion d’énergie qui se produit lorsque les électrons frappent la cible. Cela provoquerait la fusion et / ou la fissuration du matériau cible, entraînant un dysfonctionnement du tube.

23. À des niveaux plus élevés en mA, la taille du point focal sera nécessairement augmentée, ce qui sacrifiera la résolution, faisant de cette relation un compromis direct entre ces deux facteurs.

24. Le cycle d'utilisation des rayons X correspond à la durée de chaque exposition et à la durée entre chaque exposition pour le refroidissement. Si une unité doit fonctionner en continu, sans intervalle de refroidissement, on parle de service continu.

25. Il est également important de savoir à quel niveau en mA et en kV le tube à rayons X sera utilisé pendant une durée d'exposition donnée. Cette information critique permet de calculer l'énergie qui est exercée sur un tube à rayons X donné sous un ensemble donné de caractéristiques de fonctionnement.

26. Le stockage de chaleur et les taux de dissipation de chaleur existants pour un tube à rayons X donné peuvent déterminer si un tube à rayons X fonctionnera correctement dans une application donnée au niveau mA, au niveau de kV et au temps d'exposition nécessaires à une performance correcte.

27. La zone de couverture du faisceau de rayons X est un élément central pour déterminer quel tube à rayons X répondra à vos besoins pour déterminer le niveau de couverture requis.

28. La couverture dépend de l'angle de l'anode du tube à rayons X et de la distance entre l'anode et la cible du faisceau.

29. Il est toujours préférable d'utiliser le type d'origine du tube à rayons X ou un type de tube recommandé par le fabricant de l'équipement.

30. La durée de vie du tube à rayons X peut être limitée à un an environ. Toujours vérifier la date de production du tube à rayons X.