Tubo radiogeno
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Un tubo radiogeno o a raggi X è un tipo di tubo a vuoto destinato alla produzione di Raggi X: a differenza dei normali tubi a vuoto la tensione di lavoro è estremamente elevata, da 40.000 a 135.000 Volt, e non amplifica nulla ma genera soltanto radiazione X.
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[modifica] Descrizione di un tubo radiogeno minimale
Il tubo radiogeno è una ampolla di vetro sotto vuoto spinto, che contiene un catodo e un anodo ad alta tensione. Il catodo (o polo negativo), come nelle normali valvole termoioniche, a sua volta è composto dal filamento riscaldatore (alimentato a bassa tensione) e dal catodo vero e proprio collegato al circuito ad alta tensione. L'anodo (polo positivo) invece, situato al polo opposto dell'ampolla, è costituito da un disco obliquo di metallo pesante (tungsteno per i tubi diagnostici tradizionali, molibdeno o rodio per i tubi usati in diagnostica senologica ). L'anodo può essere anche detto anticatodo.
Il tubo radiogeno è contenuto a sua volta in una guaina metallica (generalmente di alluminio, con schermature di piombo) riempita di olio dielettrico:l'olio consente sia di dissipare il calore generato dal tubo in funzione, che di garantire l'isolamento elettrico tra i contatti esterni di anodo e catodo. Scopo della guaina è sia di protezione meccanica, sia di assorbire alcune delle lunghezze d'onda dei raggi X emessi dal tubo che non sono utili agli scopi preposti.
I tubi radiogeni emettono una radiazione X di molte lunghezze d'onda diverse, cioè policromatica: tali lunghezze d'onda dipendono sia dal tipo di metallo del disco anodico sia, soprattutto, dalla tensione di funzionamento: quanto più la tensione è alta, tanto più breve è la lunghezza d'onda dei raggi X (radiazione più dura, più penetrante): mentre operando a tensione più bassa si avranno raggi X molli meno penetranti. Inoltre, aumentando la corrente aumenta proporzionalmente l'intensità della radiazione emessa: l'operatore deve quindi regolare questi parametri a seconda delle necessità .
[modifica] Funzionamento
Il filamento riscalda il catodo, che inizia ad emettere elettroni per effetto termoionico; la nube elettronica intorno ad esso viene accelerata dall'alta tensione, che proietta gli elettroni verso l'anodo dove colpiscono il disco metallico: nell'impatto l'energia cinetica che avevano acquisito si trasforma in calore (per il 99%) e in radiazione X (per l'1%). La generazione di raggi X avviene per Brehmsstrahlung (radiazione di frenamento) e per radiazione caratteristica.
Nei tubi moderni il disco metallico all'anodo è rotante: questo accorgimento allunga la vita utile del tubo evitando che gli elettroni, colpendo sempre lo stesso punto, erodano precocemente l'elettrodo (craterizzazione dell'anodo) e ne migliora la nitidezza d'immagine. I tubi radiogeni devono essere alimentati rigorosamente in corrente continua (altrimenti si avrebbe impatto ed emissione anche sul catodo, che verrebbe rapidamente distrutto)
[modifica] Impieghi
Da quasi un secolo i tubi radiogeni sono ampiamente usati in medicina e in odontoiatria per scopi diagnostici, ma sono preziosi anche per effettuare controlli industriali su saldature e ricerca di fratture in pezzi metallici sottoposti a stress e non altrimenti ispezionabili. Altri usi si hanno in archeologia e in storia dell'arte, per indagini su corpi mummificati e su dipinti di sospetta autenticità , o che potrebbero nascondere opere antecedenti.
[modifica] Produttori
Leader mondiale nella produzione di tubi radiogeni è oggi l'americana GE Healtchare, del gruppo General Electric; seguono Varian Interray, la tedesca Dunlee e l'italiana IAE.
