أنابيب سيراميك مموجة خاصة، وأنابيب سيراميك معدنية، وأنابيب زجاجية لأجهزة التحليل، مناسبة لمختلف طرز أجهزة حيود الأشعة السينية وXRF، ومحللات البلورات، وأجهزة التوجيه، محليًا ودوليًا.أنبوب الأشعة السينيةجهاز إلكتروني مفرغ من الهواء يُولّد أشعة سينية بتأثير إلكترون عالي السرعة على مادة معدنية مستهدفة. يتضمن هيكله ومبدأه وتطبيقاته خصائص تقنية متنوعة.

1. الهيكل الأساسي لـأنبوب الأشعة السينية

(1) الكاثود (مصدر انبعاث الإلكترون)

مكونة من خيوط التنغستن،أنبوب الأشعة السينيةيسخن ويُصدر الإلكترونات بعد تشغيله، ويُلف حول غطاء التركيز (رأس الكاثود) للتحكم في اتجاه شعاع الإلكترونات. تبلغ درجة حرارة الفتيل حوالي ٢٠٠٠ كلفن، ويُنظم التيار الكهربائي انبعاث الإلكترونات.

(2) الأنود (المادة المستهدفة)

عادةً ما تُستخدم المعادن ذات درجة الانصهار العالية (مثل التنغستن، والموليبدينوم، والروديوم، وغيرها) لمقاومة قصف الإلكترونات عالية الطاقة وتوليد الأشعة السينية. يحتوي على رأس أنود (سطح الهدف)، وغطاء أنود، وحلقة زجاجية، ومقبض أنود، وهي مسؤولة عن تبديد الحرارة (بالإشعاع أو التوصيل) وامتصاص الإلكترونات الثانوية.

(3) غلاف الفراغ والنافذة

يحافظ الغلاف الزجاجي أو الخزفي على بيئة تفريغ عالية (لا تقل عن 10⁻⁴ باسكال) لتجنب تشتت الإلكترونات. تتطلب مواد النوافذ امتصاصًا منخفضًا للأشعة السينية، وعادةً ما تُستخدم صفائح البريليوم أو الألومنيوم أو زجاج ليندمان.

2. مبدأ عملأنبوب الأشعة السينية

(1) تسريع الإلكترونات واصطدامها

تُسرّع الإلكترونات المنبعثة من خيوط الكاثود بجهد عالٍ (يتراوح بين كيلوفولت وميجافولت) وتصطدم بمادة الأنود المستهدفة. تتضمن عملية تحويل الطاقة الحركية الإلكترونية إلى أشعة سينية ما يلي:

إشعاع الكبح: طيف مستمر من الأشعة السينية يتم إطلاقه عندما تتباطأ الإلكترونات أو تنحرف.

الإشعاع المميز: الأشعة السينية (مثل خطوط Kα وKβ) المنبعثة من انتقالات الإلكترون في الطبقة الداخلية للمادة المستهدفة.

(2) تحويل الطاقة وكفاءتها 

يتم تحويل حوالي 1% فقط من طاقة الإلكترون إلى أشعة سينية، ويتم تبديد الباقي في شكل حرارة، مما يتطلب التبريد القسري (مثل تصميم الأنود الدوار).

3. تصنيف وتطبيقات أنابيب الأشعة السينية

(1) عن طريق توليد الوسائل الإلكترونية

الأنبوب القابل للنفخ: نوع مبكر يعتمد على تأين الغاز لتوليد الإلكترونات، ذو طاقة منخفضة وعمر قصير (أصبح الآن قديمًا).

أنبوب التفريغ: البيئة الحديثة السائدة ذات التفريغ العالي تعمل على تحسين الكفاءة الإلكترونية والاستقرار.

(2) حسب الغرض

في المجال الطبي، التشخيص (مثل فحوصات الأسنان والثدي) والعلاج (مثل العلاج الإشعاعي)أنبوب الأشعة السينيةغالبًا ما يتم استخدام الأنودات الدوارة لزيادة كثافة الطاقة.

الاختبارات الصناعية: الاختبارات غير المدمرة، وتحليل بنية المواد، وما إلى ذلك، مع التركيز على الاختراق العالي (الأشعة السينية الصلبة).

(3) وفقًا لطريقة التبريد

الأنود الثابت: بنية بسيطة، مناسبة لسيناريوهات الطاقة المنخفضة.

الأنود الدوار: يدور السطح المستهدف بسرعة عالية (تصل إلى 10000 دورة في الدقيقة) لتحسين تبديد الحرارة ودعم إنتاج الطاقة العالية.

4. خصائص الأداء وقيود أنابيب الأشعة السينية

(1) المزايا

منخفض التكلفة، صغير الحجم، سهل التشغيل، مناسب للفحوصات الطبية والصناعية الروتينية. قابل للتعديل بمرونة للمواد المستهدفة (مثل التنغستن، والموليبدينوم، والنحاس) لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة.

(2) القيود

ضعف السطوع والتوجيه، وزاوية تباعد الأشعة السينية كبيرة، مما يتطلب مُوَجِّهات توجيه إضافية. طيف الطاقة متصل ويحتوي على خطوط مميزة، مما يتطلب الترشيح أو التلوين الأحادي (مثل استخدام مرشحات النيكل لإزالة خطوط Kβ).

5. مقارنة بين أنابيب الأشعة السينية ومصادر الإشعاع السنكروتروني

(1) السطوع والتدفق

أنبوب الأشعة السينية: سطوع منخفض، مناسب للفحوصات الروتينية. مصدر ضوء إشعاع السنكروترون: سطوع 10⁶~10¹²مرات أعلى، ومناسبة للأبحاث المتطورة مثل التصوير النانوي وعلم بلورات البروتين.

(2) الخصائص الطيفية

أنبوب الأشعة السينية:خطوط مميزة منفصلة + طيف مستمر، نطاق الطاقة محدود بجهد التسارع.

الإشعاع السنكروتروني: طيف واسع مستمر (من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة السينية الصلبة)، قابل للضبط بدقة.

(3) خصائص الوقت

أنبوب الأشعة السينية: نبضات مستمرة أو على مستوى الميكروثانية (هدف دوار).

إشعاع السنكروترون: نبضات على مستوى الفيمتوثانية، مناسبة لدراسة العمليات الديناميكية مثل التفاعلات الكيميائية.

6. المعايير الفنية لـأنبوب الأشعة السينية

(1) أنواع المواد المستهدفة الاختيارية: النحاس، كو، الحديد، كر، شهر، تي، W، إلخ.

(2) نوع التركيز: 0.2 × 12 مم²أو 1 × 10 مم²أو 0.4 × 14 مم²(تركيز جيد)

(3) طاقة خرج أكبر: 2.4 كيلو وات أو 2.7 كيلو وات

إجمالي،أنبوب الأشعة السينيةتُهيمن هذه الأجهزة على مجالات مثل التشخيص الطبي والاختبارات الصناعية نظرًا لعمليتها وكفاءتها، إلا أنها محدودة بسبب اختناقات الأداء. بالنسبة للمشاهد التي تتطلب دقة عالية وسطوعًا عاليًا (مثل الأبحاث العلمية المتطورة)، يجب الاعتماد على تقنيات متقدمة مثل مصادر إشعاع السنكروترون. تشمل اتجاهات التطوير المستقبلية تحسين كفاءة تحويل الطاقة، وتحسين هياكل تبديد الحرارة، وتطوير مصادر أشعة سينية مصغرة.