Tubos cerâmicos corrugados especiais, tubos metalocerâmicos e tubos de vidro para instrumentos analíticos, adequados para diversos modelos de XRD, XRF, analisadores de cristal e instrumentos de orientação no país e no exterior.tubo de raios Xé um dispositivo eletrônico a vácuo que gera raios X por impacto de elétrons em alta velocidade sobre um material-alvo metálico. Sua estrutura, princípio e aplicação envolvem diversas características técnicas.

1. Estrutura básica detubo de raios X

(1) Cátodo (fonte de emissão de elétrons)

Composto de filamento de tungstênio,tubo de raios Xaquece e emite elétrons após ser ligado, sendo envolvido por uma tampa de foco (cabeça catódica) para controlar a direção do feixe de elétrons. A temperatura do filamento é de cerca de 2000 K, e a emissão de elétrons é regulada pela corrente.

(2) Ânodo (material alvo)

Geralmente, metais de alto ponto de fusão (como tungstênio, molibdênio, ródio, etc.) são usados ​​para suportar bombardeios de elétrons de alta energia e gerar raios X. Contém cabeça de ânodo (superfície alvo), tampa de ânodo, anel de vidro e alça de ânodo, responsáveis ​​pela dissipação de calor (por radiação ou condução) e absorção de elétrons secundários.

(3) Invólucro e janela de vácuo

A estrutura de vidro ou cerâmica mantém um ambiente de alto vácuo (não inferior a 10 ⁻⁴ Pa) para evitar o espalhamento de elétrons. Os materiais das janelas exigem baixa absorção de raios X, geralmente utilizando folhas de berílio, alumínio ou vidro Lindemann.

2. Princípio de funcionamento detubo de raios X

(1) Aceleração e Impacto de Elétrons

Os elétrons emitidos pelo filamento catódico são acelerados por alta voltagem (na faixa de quilovolts a megavolts) e colidem com o material alvo do ânodo. O processo de conversão da energia cinética eletrônica em raios X inclui:

Bremsstrahlung: Raios X de espectro contínuo liberados quando os elétrons desaceleram ou desviam.

Radiação característica: Raios X (como linhas Kα e Kβ) liberados por transições de elétrons na camada interna do material alvo.

(2) Conversão e eficiência energética 

Apenas cerca de 1% da energia do elétron é convertida em raios X, e o restante é dissipado na forma de calor, exigindo resfriamento forçado (como um projeto de ânodo rotativo).

3. Classificação e cenários de aplicação de tubos de raios X

(1) Gerando meios eletrônicos

Tubo inflável: um tipo antigo que depende da ionização de gás para gerar elétrons, com baixa potência e vida útil curta (hoje obsoleto).

Válvula de vácuo: O ambiente moderno de alto vácuo melhora a eficiência e a estabilidade eletrônica.

(2) Por finalidade

Na área médica, diagnóstico (como exames dentários e mamários) e terapêutico (como radioterapia)tubo de raios Xfrequentemente usam ânodos rotativos para aumentar a densidade de potência.

Ensaios industriais: ensaios não destrutivos, análise de estrutura de materiais, etc., com foco em alta penetração (raios X duros).

(3) De acordo com o método de resfriamento

Ânodo fixo: estrutura simples, adequada para cenários de baixa potência.

Ânodo rotativo: a superfície alvo gira em alta velocidade (até 10.000 revoluções por minuto) para melhorar a dissipação de calor e suportar alta potência de saída.

4. Características de desempenho e limitações dos tubos de raios X

(1) Vantagens

Baixo custo, tamanho compacto, fácil operação, adequado para testes médicos e industriais de rotina. Ajuste flexível de materiais alvo (como tungstênio, molibdênio, cobre) para atender a diferentes necessidades energéticas.

(2) Limitações

Brilho e colimação fracos, ângulo de divergência de raios X elevado, exigindo colimadores adicionais. O espectro de energia é contínuo e contém linhas características, exigindo filtragem ou monocromatização (como o uso de filtros de níquel para remover as linhas de Kβ).

5. Comparação entre tubos de raios X e fontes de radiação síncrotron

(1) Brilho e fluxo

Tubo de raios X: Baixo brilho, adequado para testes de rotina. Fonte de luz de radiação síncrotron: com brilho de 10⁶~10¹²vezes maior, adequado para pesquisas de ponta, como nanoimagem e cristalografia de proteínas.

(2) Características espectrais

tubo de raios X: Linhas características discretas + espectro contínuo, faixa de energia limitada pela tensão de aceleração.

Radiação síncrotron: amplo espectro contínuo (do infravermelho aos raios X fortes), ajustável com precisão.

(3) Características do tempo

tubo de raios X: Pulsos contínuos ou de nível de microssegundos (alvo giratório).

Radiação síncrotron: pulsos de nível de femtossegundos, adequados para estudar processos dinâmicos, como reações químicas.

6. Parâmetros técnicos detubo de raios X

(1) Tipos de materiais alvo opcionais: Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, W, etc.

(2) Tipo de foco: 0,2 × 12 mm²ou 1 × 10 mm²ou 0,4 × 14 mm²(foco fino)

(3) Maior potência de saída: 2,4 kW ou 2,7 kW

Geral,tubo de raios Xdominam áreas como diagnóstico médico e testes industriais devido à sua praticidade e economia, mas são limitadas por gargalos de desempenho. Para cenários que exigem alta resolução e alto brilho (como pesquisas científicas de ponta), tecnologias avançadas como fontes de radiação síncrotron precisam ser utilizadas. As futuras direções de desenvolvimento incluem a melhoria da eficiência de conversão de energia, a otimização de estruturas de dissipação de calor e o desenvolvimento de fontes de raios X miniaturizadas.