Tubes spéciaux en céramique ondulée, tubes en céramique métallique et tubes en verre pour instruments d'analyse, adaptés à divers modèles d'analyseurs XRD, XRF, à cristaux et d'instruments d'orientation au pays et à l'étranger.tube à rayons XIl s'agit d'un dispositif électronique sous vide qui génère des rayons X par impact d'électrons à grande vitesse sur une cible métallique. Sa structure, son principe et son application impliquent diverses caractéristiques techniques.

1. Structure de base detube à rayons X

(1) Cathode (source d'émission d'électrons)

Composé de filament de tungstène,tube à rayons XAprès sa mise sous tension, le filament chauffe et émet des électrons. Il est enroulé autour d'un couvercle de focalisation (tête de cathode) pour contrôler la direction du faisceau d'électrons. La température du filament est d'environ 2 000 K et l'émission d'électrons est régulée par le courant.

(2) Anode (matériau cible)

Habituellement, les métaux à point de fusion élevé (tels que le tungstène, le molybdène, le rhodium, etc.) sont utilisés pour résister au bombardement d'électrons à haute énergie et générer des rayons X. Contient une tête d'anode (surface cible), un capuchon d'anode, un anneau en verre et une poignée d'anode, responsables de la dissipation de la chaleur (par rayonnement ou conduction) et de l'absorption des électrons secondaires.

(3) Coque à vide et fenêtre

La coque en verre ou en céramique maintient un vide poussé (au moins 10⁻⁴ Pa) pour éviter la diffusion des électrons. Les matériaux des fenêtres nécessitent une faible absorption des rayons X, généralement des feuilles de béryllium, de l'aluminium ou du verre Lindemann.

2. Principe de fonctionnement detube à rayons X

(1) Accélération et impact des électrons

Les électrons émis par le filament cathodique sont accélérés par une haute tension (de l'ordre du kilovolt au mégavolt) et entrent en collision avec le matériau cible de l'anode. Le processus de conversion de l'énergie cinétique électronique en rayons X comprend :

Rayonnement de freinage : Spectre continu de rayons X émis lorsque les électrons décélèrent ou dévient.

Rayonnement caractéristique : rayons X (tels que les raies Kα et Kβ) émis par les transitions électroniques dans la couche interne du matériau cible.

(2) Conversion et efficacité énergétiques 

Seulement environ 1 % de l'énergie des électrons est convertie en rayons X, et le reste est dissipé sous forme de chaleur, nécessitant un refroidissement forcé (comme une conception d'anode rotative).

3. Classification et scénarios d'application des tubes à rayons X

(1) En générant des moyens électroniques

Tube gonflable : un type ancien qui s'appuie sur l'ionisation du gaz pour générer des électrons, avec une faible puissance et une courte durée de vie (aujourd'hui obsolète).

Tube à vide : l'environnement moderne à vide élevé améliore l'efficacité et la stabilité électroniques.

(2) Par objectif

Dans le domaine médical, diagnostique (comme les examens dentaires et mammaires) et thérapeutique (comme la radiothérapie)tube à rayons Xutilisent souvent des anodes rotatives pour augmenter la densité de puissance.

Essais industriels : contrôles non destructifs, analyse de la structure des matériaux, etc., avec un accent sur la haute pénétration (rayons X durs).

(3) Selon la méthode de refroidissement

Anode fixe : structure simple, adaptée aux scénarios de faible puissance.

Anode rotative : la surface cible tourne à grande vitesse (jusqu'à 10 000 tours par minute) pour améliorer la dissipation de la chaleur et prendre en charge une puissance de sortie élevée.

4. Caractéristiques de performance et limites des tubes à rayons X

(1) Avantages

Faible coût, petite taille et simplicité d'utilisation, adapté aux tests médicaux et industriels de routine. Adaptation flexible des matériaux cibles (tels que le tungstène, le molybdène et le cuivre) pour répondre aux différents besoins énergétiques.

(2) Limitations

Faible luminosité et collimation, angle de divergence des rayons X important, nécessitant des collimateurs supplémentaires. Le spectre énergétique est continu et contient des raies caractéristiques, nécessitant un filtrage ou une monochromatisation (par exemple, l'utilisation de filtres en nickel pour supprimer les raies Kβ).

5. Comparaison entre les tubes à rayons X et les sources de rayonnement synchrotron

(1) Luminosité et flux

Tube à rayons X : Faible luminosité, adapté aux examens de routine. Source lumineuse à rayonnement synchrotron : avec une luminosité de 10⁶~10¹²fois plus élevé, adapté à la recherche de pointe telle que la nanoimagerie et la cristallographie des protéines.

(2) Caractéristiques spectrales

tube à rayons X:Lignes caractéristiques discrètes + spectre continu, plage d'énergie limitée par la tension d'accélération.

Rayonnement synchrotron : large spectre continu (de l'infrarouge aux rayons X durs), accordable avec précision.

(3) Caractéristiques temporelles

tube à rayons X:Impulsions continues ou de niveau microseconde (cible rotative).

Rayonnement synchrotron : impulsions de niveau femtoseconde, adaptées à l'étude des processus dynamiques tels que les réactions chimiques.

6. Paramètres techniques detube à rayons X

(1) Types de matériaux cibles facultatifs : Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, W, etc.

(2) Type de mise au point : 0,2 × 12 mm²ou 1 × 10 mm²ou 0,4 × 14 mm²(mise au point fine)

(3) Puissance de sortie plus élevée : 2,4 kW ou 2,7 kW

Dans l'ensemble,tube à rayons XElles dominent des domaines tels que le diagnostic médical et les tests industriels grâce à leur praticité et leur économie, mais sont limitées par des problèmes de performances. Pour les scènes exigeant une haute résolution et une luminosité élevée (comme la recherche scientifique de pointe), il est essentiel de recourir à des technologies avancées comme les sources de rayonnement synchrotron. Les axes de développement futurs incluent l'amélioration du rendement de conversion énergétique, l'optimisation des structures de dissipation thermique et le développement de sources de rayons X miniaturisées.