Tubos cerámicos corrugados especiales, tubos metalocerámicos y tubos de vidrio para instrumentos analíticos, adecuados para diversos modelos de XRD, XRF, analizadores de cristal e instrumentos de orientación nacionales e internacionales.tubo de rayos XEs un dispositivo electrónico de vacío que genera rayos X mediante el impacto de electrones a alta velocidad sobre un material metálico. Su estructura, principio y aplicación implican diversas características técnicas.

1. Estructura básica detubo de rayos X

(1) Cátodo (fuente de emisión de electrones)

Compuesto de filamento de tungsteno,tubo de rayos XSe calienta y emite electrones tras encenderse, y está envuelto alrededor de una cubierta de enfoque (cabezal catódico) para controlar la dirección del haz de electrones. La temperatura del filamento es de aproximadamente 2000 K y la emisión de electrones se regula mediante corriente.

(2) Ánodo (material objetivo)

Generalmente, se utilizan metales con alto punto de fusión (como tungsteno, molibdeno, rodio, etc.) para resistir el bombardeo de electrones de alta energía y generar rayos X. Contiene cabeza de ánodo (superficie objetivo), tapa de ánodo, anillo de vidrio y mango de ánodo, responsables de la disipación de calor (por radiación o conducción) y la absorción de electrones secundarios.

(3) Carcasa y ventana de vacío

La carcasa de vidrio o cerámica mantiene un entorno de alto vacío (no menos de 10 ⁻⁴ Pa) para evitar la dispersión de electrones. Los materiales de las ventanas requieren una baja absorción de rayos X, por lo que suelen utilizarse láminas de berilio, aluminio o vidrio Lindemann.

2. Principio de funcionamiento detubo de rayos X

(1) Aceleración e impacto de electrones

Los electrones emitidos por el filamento catódico se aceleran mediante alto voltaje (en el rango de kilovoltios a megavoltios) y colisionan con el material del ánodo. El proceso de conversión de energía cinética electrónica en rayos X incluye:

Radiación de frenado: rayos X de espectro continuo que se liberan cuando los electrones se desaceleran o se desvían.

Radiación característica: rayos X (como las líneas Kα y Kβ) liberados por las transiciones de electrones en la capa interna del material objetivo.

(2) Conversión y eficiencia energética 

Sólo alrededor del 1% de la energía de los electrones se convierte en rayos X, y el resto se disipa en forma de calor, lo que requiere un enfriamiento forzado (como un diseño de ánodo giratorio).

3. Clasificación y escenarios de aplicación de los tubos de rayos X

(1) Mediante la generación de medios electrónicos

Tubo inflable: un tipo antiguo que se basa en la ionización de gas para generar electrones, con baja potencia y vida útil corta (ahora obsoleto).

Tubo de vacío: el entorno de alto vacío convencional moderno mejora la estabilidad y la eficiencia electrónica.

(2) Por finalidad

En el campo médico, diagnóstico (como exámenes dentales y de mama) y terapéutico (como la radioterapia)tubo de rayos XA menudo se utilizan ánodos giratorios para aumentar la densidad de potencia.

Ensayos industriales: ensayos no destructivos, análisis de estructura de materiales, etc., con foco en alta penetración (rayos X duros).

(3) Según el método de enfriamiento

Ánodo fijo: estructura simple, adecuado para escenarios de bajo consumo.

Ánodo giratorio: la superficie del objetivo gira a alta velocidad (hasta 10 000 revoluciones por minuto) para mejorar la disipación del calor y soportar una salida de alta potencia.

4. Características de rendimiento y limitaciones de los tubos de rayos X

(1) Ventajas

Económico, compacto y fácil de usar, ideal para pruebas médicas e industriales de rutina. Ajuste flexible de materiales objetivo (como tungsteno, molibdeno y cobre) para satisfacer diferentes necesidades energéticas.

(2) Limitaciones

Brillo y colimación deficientes, gran ángulo de divergencia de rayos X, lo que requiere colimadores adicionales. El espectro de energía es continuo y contiene líneas características, lo que requiere filtrado o monocromatización (por ejemplo, mediante el uso de filtros de níquel para eliminar las líneas Kβ).

5. Comparación entre tubos de rayos X y fuentes de radiación de sincrotrón

(1) Brillo y flujo

Tubo de rayos X: Bajo brillo, adecuado para pruebas de rutina. Fuente de luz de radiación de sincrotrón: con un brillo de 10⁶~10¹²veces mayor, adecuada para investigaciones de vanguardia como la nanoimágenes y la cristalografía de proteínas.

(2) Características espectrales

tubo de rayos X:Líneas características discretas + espectro continuo, rango de energía limitado por el voltaje de aceleración.

Radiación de sincrotrón: amplio espectro continuo (desde infrarrojos hasta rayos X duros), ajustable con precisión.

(3) Características temporales

tubo de rayos X:Pulsos continuos o de nivel de microsegundos (objetivo giratorio).

Radiación sincrotrón: Pulsos de nivel femtosegundo, adecuados para estudiar procesos dinámicos como reacciones químicas.

6. Parámetros técnicos detubo de rayos X

(1) Tipos de materiales de destino opcionales: Cu, Co, Fe, Cr, Mo, Ti, W, etc.

(2) Tipo de enfoque: 0,2 × 12 mm²o 1 × 10 mm²o 0,4 × 14 mm²(enfoque fino)

(3) Mayor potencia de salida: 2,4 kW o 2,7 kW

En general,tubo de rayos XDominan campos como el diagnóstico médico y las pruebas industriales gracias a su practicidad y economía, pero se ven limitados por cuellos de botella en el rendimiento. Para escenarios que requieren alta resolución y alto brillo (como la investigación científica de vanguardia), se requiere recurrir a tecnologías avanzadas como las fuentes de radiación de sincrotrón. Las futuras líneas de desarrollo incluyen la mejora de la eficiencia de conversión de energía, la optimización de las estructuras de disipación de calor y el desarrollo de fuentes de rayos X miniaturizadas.