Un tube à rayons X fonctionne comme un convertisseur d'énergie spécifique, recevant de l'énergie électrique et la convertissant en deux autres formes d'énergie : le rayonnement X (1%) et la chaleur (99%).
La chaleur étant considérée comme le produit indésirable de ce processus de conversion, le rayonnement X est créé en prenant l'énergie des électrons et en la convertissant en photons. Cette conversion d'énergie très spécifique a lieu dans le tube à rayons X.
Cour 6 : Tube à rayons X
Module : Physique Appliquée Et Technologie En Imagerie De Projection
Du 1er Année Manipulateur en Radiologie Semester 1 Paramédical
1. Tube A Rayons X
2. Constitution du tube à rayons X
Ampoule de verre
Le Cathode
L'anode
3. Schéma d'un tube à anode fixe
4. Schéma de l'anode tournante
5. Caractéristiques d'un tube a rayons x
6. Les caractéristiques mécaniques
Principe du foyer linéaire
La pente de l'anode
Influence de l'angle d'anode
Le diamètre de l'anode
7. Rapport entre la surface de la piste/cell du foyer réel
8. La vitesse de rotation
Le bruit, Le freinage
9. Le métal d'amodié
Disque d'anode formé d'une base portant une couche mince d'alliage tungstène-rhénium
10. Les caractéristiques physiques
Puissance instantanée et puissance conventionnelle
Courbe de la puissance de deux foyers d'un même tube en fonction du temps de pose
11. Capacité thermique de l’anode
12. Résumé Du Cour 6 Du Module Physique Appliquée
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Construction du tube à rayons X
Le tube à rayons X contient deux éléments principaux :
- le filament (qui fait également office de cathode) : il fait bouillir les électrons par émission thermoionique
- la cible (également appelée anode) : les électrons la frappent pour produire des rayons X.
Les autres composants sont les suivants
- le soufflet d'expansion (fournit l'espace nécessaire à l'expansion de l'huile)
- l'enveloppe du tube (évacuée)
- le boîtier du tube
- huile diélectrique de refroidissement
- rotor
- stator à induction
- fenêtre du tube : généralement en béryllium et non en verre.
Le filament/cathode et la cible/anode sont contenus dans l'enveloppe, qui assure le vide, le support et l'isolation électrique. L'enveloppe est le plus souvent en verre, bien que certains tubes contiennent des enveloppes formées de céramique ou même de métal. Pour certaines applications exigeantes, comme la tomographie à double énergie, on utilise des tubes à enveloppe rotative (RET). Contrairement aux tubes à rayons X classiques, dans les tubes à enveloppe rotative, non seulement l'anode, mais aussi l'ensemble du tube à vide tourne. De plus, l'anode est en contact direct avec le liquide de refroidissement, ce qui améliore la conduction de la chaleur et augmente les performances.
L'énergie utilisée pour ce processus provient d'un générateur, relié par un circuit électrique au tube à rayons X. Le générateur doit également convertir l'énergie principale en énergie secondaire. Le générateur doit également convertir le courant alternatif (CA) fourni par le secteur en courant continu (CC), selon les besoins du tube à rayons X. La raison en est d'assurer un fonctionnement optimal du tube. La raison en est d'assurer un flux unidirectionnel constant d'électrons de la cathode chargée positivement à l'anode chargée négativement.
La qualité et la quantité du rayonnement X sont contrôlées en ajustant les paramètres électriques (kV - tension du tube (différence de potentiel appliquée aux bornes du tube), mA - courant du tube (qui traverse le tube) et le temps d'exposition, généralement une fraction de seconde.
Production de rayons X
Pour résumer, les rayons X sont produits de manière standard : en chauffant un filament, qui libère des électrons par émission thermoionique, en accélérant les électrons avec une tension élevée et en leur permettant d'entrer en collision avec le point focal de la cible/anode. Les rayons X sont produits par deux interactions dans l'anode.
Rayons X de Bremsstrahlung
Les électrons perdent de l'énergie cinétique lorsqu'ils traversent les atomes de l'anode, car ils sont attirés par les noyaux chargés positivement. Plus l'électron passe près du noyau, plus il perd de l'énergie cinétique et il est dévié pour continuer à se déplacer dans une autre direction à une énergie plus faible, ou arrêté complètement. C'est là que l'énergie cinétique maximale est transférée à la production d'un rayon X qui est émis par l'anode.
Rayons X : caractéristiques
Si les électrons possèdent une énergie équivalente ou supérieure à l'énergie de liaison des électrons en orbite dans les atomes cibles, ces électrons sont susceptibles d'être éjectés de l'atome. Cela se produit le plus souvent dans l'enveloppe électronique interne (enveloppe K). L'électron éjecté est appelé photoélectron. La vacance laissée dans la coquille K doit être remplie pour que l'atome reste stable (loi de la conservation de l'énergie), les électrons de la coquille extérieure descendent donc pour remplir la coquille. Ce processus de transfert d'électrons entre les coquilles produit des rayons X qui sont "caractéristiques" des énergies de liaison de cet atome/matériau particulier, d'où leur nom.
Histoire et étymologie
Wilhelm Roentgen a découvert les rayons X en utilisant un tube de Crookes en 1895. Jusqu'à l'invention du tube Coolidge en 1913, tous les tubes à rayons X étaient basés sur la technologie des tubes à gaz à cathode froide ou Crookes. À partir de la fin des années 1910, les tubes à gaz ont été rapidement remplacés par les tubes Coolidge, beaucoup plus efficaces.
Cours Du 3ème Année Manip en Radiologie
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