لامپ اشعه ی ایکس از چه قسمتهایی تشکیل شده است؟

مهمترین بخش هر دستگاه_رادیولوژی، لامپ پرتو_ایکس است، که به آن لوله ی کولیج (Coolidge tube) گفته می شود، به این صورت که این لوله ی کولیج یک محفظه ی شیشه ای تخلیه شده از هوا است، که بخشی از جدار شیشه ای آن نازکتر از بقیه ی جداره ساخته میشود و این قسمت نازکتر در واقع همان محلی است که پرتوهای ایکس از این قسمت به بیرون از دستگاه رادیولوژی هدایت می شوند و به آن اصطلاحاً پنجره گفته می شود، از طرف دیگر این محفظه ی شیشه ای، خودش در درون یک محفظه فلزی پر از روغن قرار می گیرد، تا به این ترتیب روغن از یک طرف به انتقال حرارت تولیدی در تیوب، به بیرون از لامپ کمک کند و از طرف دیگر به عنوان یک عایق الکتریکی، ایمنی الکتریکی لامپ اشعه ی ایکس را افزایش دهد، علاوه بر این محفظه ی فلزی، فقط به پرتوهای ایکسی که از پنجره خارج میشوند اجازه ی عبور به بیرون را میدهد و پرتوهای ایکسی که در بقیه ی جهات منتشر میشوند توسط محفظه ی فلزی جذب میشوند و از نشت آنها به بیرون از لامپ جلوگیری میشود. نهایتا محفظه ی فلزی یک نقش حفاظتی هم برای محفظه ی شیشه ای دارد و از لطمه و آسیب های احتمالی به آن جلوگیری می کند. در درون لوله ی کولیج، آند و کاتد را داریم، کاتد در واقع قطب منفی لامپ اشعه ایکس است و از فیلامان، سرپوش کانونی کننده(Focusing Cup) و سیم های رابطی که برای برقراری ولتاژ و جریان مورد استفاده قرار می گیرند، تشکیل شده است. فیلامان یک سیم نازک از جنس تنگستن می باشد که به شکل یک فنر ریز ساخته شده و وقتی یک جریان الکتریکی از آن عبور می کند گرم می شود و درجه حرارت آن بالا می رود، با بالا رفتن درجه حرارت فیلامان، پدیده ی ترمویونیک اتفاق می افتد، یعنی تعدادی از الکترونهای آزاد تنگستن در اثر جذب انرژی گرمایی تا مسافت کمی از سطح فلز دور می شوند و به این ترتیب در اطراف فیلامان یک ابر الکترونی ایجاد می شود، بازده ترمویونیک هم به عواملی مثل درجه حرارت فیلامان، جنس و شکل فیلامان و همچنین اندازه ی سطح تماس اتمهای فیلامان با محیط پیرامون وابسته است و تنگستن بدلیل خواص مناسبی مثل بازده تومویونیک و نقطه ی ذوب بالایی که دارد برای ساخت فیلامان مناسب است، نهایتاً فیلامان در درون یک سرپوش کانونی کننده (focusing Cup) قرار می گیرد، که این سرپوش کانونی کننده به یک ولتاژ منفی متصل است و با احاطه کردن فیلامان از پراکندگی الکترون های فیلامان در اثر نیروی دافعه ی الکتریکی که بین الکترونها وجود دارد جلوگیری می کند، و به این ترتیب جریان الکترونها را با شکل و اندازه ی مورد نظر بر روی آند متمرکز می کند. نهایتا سرپوش کانونی کننده در بعضی از دستگاه ها به یک ولتاژ منفی بزرگ وصل می شود و به این صورت به عنوان الکترود سوم دستگاه برای کنترل جریان الکترون ها از فیلامان به سمت آند مورد استفاده قرار میگیرد. یک نکته ی دیگراینکه در لامپ های اشعه ی ایکس مدرن گاهی به جای یک فیلامان از دو فیلامان استفاده می شود، که به این لامپها، لامپهای دو کانونی گفته می شود، به این صورت که فیلامان با طول بلندتر برای تابش های با شدت بالاتر و زمان کوتاهتر مثل رادیوگرافی از قلب مورد استفاده قرار می گیرد و فیلامان کوتاهتر برای تابشهای با شدت کم و زمان طولانیتر مثل رادیوگرافی استخوان یا برای مواردی که می خواهیم تصویر رادیوگرافی وضوح بالاتری داشته باشد، مثل ماموگرافی، استفاده میشود. معمولاً هم این فیلامانها یا کنار هم قرار می گیرند و یا یک فیلامان در بالای فیلامان دیگر جایگذاری میشود، منتها در زمان تابش فقط یک فیلامان روشن است و کار می کند. جزء مهم دیگری که در تیوب اشعه ی x داریم آند یا همان قطب مثبت لامپ است، که آندها یا به صورت ثابت ساخته میشوند مثل آندهایی که در دستگاه های رادیوگرافی دندان داریم، و یا به صورت دوار ساخته میشوند مثل آندهایی که در دستگاه های رادیوگرافی  Conventional داریم، منتها نکته ی مهم اینکه بین آند و کاتد یک اختلاف پتانسیل بسیاری بالایی برقرار می شود و این اختلاف پتانسیل بالا باعث می شود الکترونهای تولیدی توسط فیلامان به سمت آند شتاب بگیرند و در اثر برخورد با سطح آند، تولید اشعه ایکس کنند. از طرف دیگر مقدار جریانی که بین آند و کاتد برقرار می شود به تعداد الکترونهای تولیدی توسط فیلامان وابسته است و با افزایش شدت جریان فیلامان، حرارت فیلامان و در نتیجه تعداد الکترونهای تولیدی توسط فیلامان افزایش پیدا می کند، به این ترتیب بعد از برقراری اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد الکترونهای بیشتری به سمت آند جریان پیدا می کنند و شدت اشعه ی ایکس تولیدی افزایش پیدا می کند، بنابراین در لامپ اشعه ایکس کمیت یا تعداد پرتوهای ایکس تولیدی بوسیله ی شدت جریان فیلامان، و انرژی پرتوهای ایکس تولیدی بوسیله ی kvp یا همان ولتاژ اعمالی بین آند و کاتد قابل کنترل است.

مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی