หลอดเอ็กซ์เรย์คืออะไร?

หลอดเอ็กซ์เรย์เป็นไดโอดสุญญากาศที่ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูง
หลอดเอ็กซ์เรย์ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าสองขั้ว คือ แอโนดและแคโทด ซึ่งใช้สำหรับยิงอิเล็กตรอนใส่เป้าหมายและใช้สำหรับปล่อยอิเล็กตรอนออกจากไส้หลอดตามลำดับ ขั้วทั้งสองถูกปิดผนึกในตัวเรือนแก้วหรือเซรามิกที่มีสุญญากาศสูง

ส่วนจ่ายไฟของหลอดเอ็กซ์เรย์ประกอบด้วยอย่างน้อยที่สุดส่วนจ่ายไฟแรงดันต่ำสำหรับให้ความร้อนแก่ไส้หลอดและส่วนสร้างแรงดันสูงสำหรับจ่ายแรงดันสูงไปยังขั้วทั้งสอง เมื่อลวดทังสเตนมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากพอที่จะสร้างกลุ่มอิเล็กตรอน และมีแรงดันไฟฟ้ามากพอ (ในระดับกิโลโวลต์) จ่ายระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ กลุ่มอิเล็กตรอนจะถูกดึงไปยังขั้วบวก ในขณะนี้ อิเล็กตรอนจะพุ่งชนเป้าหมายทังสเตนด้วยพลังงานสูงและความเร็วสูง อิเล็กตรอนความเร็วสูงจะไปถึงพื้นผิวเป้าหมาย และการเคลื่อนที่ของพวกมันจะถูกหยุดลงอย่างกะทันหัน พลังงานจลน์ส่วนเล็กน้อยของพวกมันจะถูกแปลงเป็นพลังงานรังสีและปล่อยออกมาในรูปของรังสีเอ็กซ์ รังสีที่เกิดขึ้นในรูปแบบนี้เรียกว่า เบร็มส์ตรัลลุง (bremsstrahlung)

การเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าในไส้หลอดสามารถเปลี่ยนอุณหภูมิของไส้หลอดและปริมาณอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมา ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าในหลอดและความเข้มของรังสีเอกซ์เปลี่ยนแปลงไปด้วย การเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้ากระตุ้นของหลอดรังสีเอกซ์หรือการเลือกเป้าหมายที่แตกต่างกันสามารถเปลี่ยนพลังงานของรังสีเอกซ์ที่ตกกระทบหรือความเข้มที่พลังงานต่างๆ ได้ เนื่องจากมีการพุ่งชนของอิเล็กตรอนพลังงานสูง หลอดรังสีเอกซ์จึงทำงานที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนแบบบังคับให้กับเป้าหมายขั้วบวก

แม้ว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงานของหลอดเอ็กซ์เรย์ในการสร้างรังสีเอ็กซ์จะต่ำมาก แต่ในปัจจุบัน หลอดเอ็กซ์เรย์ก็ยังคงเป็นอุปกรณ์สร้างรังสีเอ็กซ์ที่ใช้งานได้จริงมากที่สุดและมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเครื่องมือเอ็กซ์เรย์ โดยในปัจจุบัน การใช้งานทางการแพทย์ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นหลอดเอ็กซ์เรย์สำหรับการวินิจฉัยและหลอดเอ็กซ์เรย์สำหรับการรักษา