Tubo radiogeno

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Il tubo radiogeno o tubo a raggi X è un tipologia di tubo a vuoto destinata alla produzione di raggi X. A differenza dei normali tubi a vuoto, la tensione di lavoro è estremamente elevata, da 20.000 a 150.000 Volt, e non amplifica nulla ma genera radiazione X.

Descrizione di un tubo radiogeno minimale[modifica | modifica wikitesto]

Schema di tubo (K=catodo, A=anticatodo, W=fluido refrigerante)

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 (formato in genere da lega, in rame oppure altri metalli a basso numero atomico, è 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 (piattello) di metallo pesante (ad elevato numero atomico, come le leghe di tungsteno e molibdeno per i tubi diagnostici tradizionali, molibdeno o rodio per i tubi usati in diagnostica senologica), che può essere fisso oppure rotante (quest'ultimo tipo permette di disperdere meglio le temperature che si formano su di esso, che sono sull'ordine dei 2000 °C).

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. L'olio viene poi raffreddato, a seconda della potenza del tubo, con aria o un circuito d'acqua. Scopo della guaina è di protezione meccanica e conduzione di calore. La parte del tubo da dove escono i raggi X è detta finestra e non è schermata dalla guaina metallica: vi sono invece dei filtri in rame o in alluminio di spessore adatto a filtrare i raggi X in modo che le energie più basse (inutili alla formazione dell'immagine diagnostica) vengano filtrate secondo le norme di legge.

Un problema comune è la metallizzazione dell'ampolla di vetro: date le alte temperature di funzionamento, con il tempo, alcune molecole di metallo dell'anodo evaporano andando a depositarsi sul vetro interno dell'ampolla. In questo modo viene compromessa l'isolazione elettrica e si possono formare archi elettrici che ne impediscono il normale funzionamento. Per mitigare questo problema si ricorre a uno speciale materiale che è in grado di assorbire le molecole metalliche gassose.

I tubi radiogeni emettono una radiazione X di molte lunghezze d'onda diverse, cioè è 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 e il numero di elettroni attratti verso l'anodo. L'operatore deve quindi regolare questi parametri a seconda delle necessità.

Funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

Il filamento del catodo viene riscaldato da una corrente ed 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 Bremsstrahlung (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. La rotazione dell'anodo permette inoltre una migliore dissipazione termica, in quanto fornisce una superficie maggiore per l'impatto degli elettroni.

Impieghi[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi radiologia.

Da più di un secolo i tubi radiogeni sono ampiamente usati in medicina e in odontoiatria per scopi diagnostici, in particolare nella radiografia, nella fluoroscopia e nella tomografia computerizzata. Trovano uso anche come sorgente di radiazioni nei dispositivi per radioterapia oncologica per trattamenti della cute.

I tubi radiogeni sono usati anche per effettuare controlli industriali su saldature e ricerca di fratture in pezzi metallici sottoposti a stress e non altrimenti ispezionabili, anche se, specialmente per questi casi, ormai si tende a sostituire il tubo radiogeno con un acceleratore lineare, in quanto l'energia prodotta dal tubo non è sufficientemente penetrante. 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 Sono anche utilizzati per indagare trasporti sospetti ai valichi di frontiera e in alcuni aeroporti (body scanner).

Produttori[modifica | modifica wikitesto]

Leader mondiali nella produzione di tubi radiogeni sono l'americana GE Healthcare, del gruppo General Electric, e l'olandese Philips Healthcare; seguono Siemens, Varian Interray, la tedesca Dunlee (anch'essa parte del gruppo Philips) e l'italiana IAE.

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