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NOTA - I TUBI RADIOGENI

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CARATTERISTICHE DEI TUBI RADIOGENI

I TUBI RADIOGENI CARATTERISTICHE

Dall'invenzione nel 1895, il tubo radiogeno ha subito notevoli progressi tecnologici, ma il suo principio di funzionamento è rimasto invariato.
Può essere descritto come un diodo sotto vuoto di grandi dimensioni, al quale viene applicata un'alta tensione. La cascata di elettroni generata tra il filamento in tungsteno (catodo) e il target (anodo) è alla base del processo di produzione dei raggi X.
Tubo a raggi-x a anodo fisso disegno
Schema rappesentativo di un tubo radiogeno ad anodo fisso
Tubo a raggi-x a anodo rotante disegno

Il catodo è generalmente composto da uno o due filamenti di tungsteno, alimentati con una bassa tensione (circa 10-20 V) e un'alta corrente (da 3 a 7 A).
Attraverso l'effetto termoionico, questi filamenti riscaldano e generano una nuvola di elettroni intorno al filamento.
Questa nuvola elettronica tende a muoversi dal catodo all'anodo, creando una differenza di potenziale e acquisendo energia cinetica.
Le tensioni applicate al tubo radiogeno variano a seconda dell'utilizzo: in medicina, tipicamente dai 40 ai 130 kV, mentre nell'industria si possono raggiungere valori da 90 kV a 450 kV e, in alcuni casi, oltre i 600 kV.
Quando gli elettroni colpiscono l'anodo, il 99% dell'energia viene dissipata sotto forma di calore, mentre solo l'1% dei raggi X viene prodotto tramite l'effetto Bremsstrahlung (frenamento).
La generazione di calore rappresenta una sfida tecnica, specialmente per i tubi radiogeni ad alte potenze. Per mantenere il tubo a temperature accettabili, vengono adottate soluzioni di raffreddamento, che possono variare da sistemi di raffreddamento convenzionali per potenze più basse a sistemi più sofisticati per prelevare e smaltire il calore generato.

Apparecchio radiogeno, doppio fuoco che compongono un tubo radiogeno
Macchia focale, il doppio filamento che lo compone
Apparecchio radiogeno, dettagio dei fuochi che compongono un tubo radiogeno
Dettaglio del doppio filamento dotati i tubi radiogeni
Nel campo medico, per ovviare al problema del surriscaldamento e garantire una produzione continua di raggi X, gli ingegneri hanno sviluppato l'anodo rotante.
Questa soluzione permette di distribuire il calore su un'area più ampia, evitando il surriscaldamento e preservando la qualità dell'immagine radiografica.
Oggi, la maggior parte dei tubi radiogeni utilizzati in ambito medico, per radiografie convenzionali, radioscopie e tomografie computerizzate (TAC), sono dotati di anodi rotanti.
Questo componente essenziale, insieme a una serie di schermature e dispositivi di sicurezza, garantisce la protezione del paziente e dell'operatore dalle radiazioni indesiderate.
La radiazione prodotta dai tubi radiogeni è direzionata attraverso una finestra specifica del tubo al di fuori dell'apparecchiatura, mentre il resto del tubo è circondato da una cuffia schermante per prevenire la fuoriuscita di radiazioni pericolose.
Per migliorare ulteriormente la sicurezza del paziente, la radiazione diretta viene filtrata attraverso filtri di alluminio o rame.
Questi filtri rimuovono la parte "molle" della radiazione, ovvero i raggi X a bassa energia, che aumenterebbero solo la dose al paziente senza apportare alcun valore diagnostico.
I tubi radiogeni sono dispositivi delicati, in quanto piccole variazioni di corrente o tensione possono compromettere la qualità dell'immagine prodotta.
Per garantire una stabilità ottimale, vengono utilizzati generatori ad alta frequenza con ondulazione residua praticamente inesistente (inferiore all'1%).
Inoltre, circuiti di stabilizzazione dell'amperaggio e compensazione per le cadute di tensione aiutano a mantenere il sistema radiogeno in condizioni ottimali di funzionamento.
Nei moderni sistemi radiogeni, molte delle operazioni vengono gestite parzialmente o interamente dal computer, consentendo al tecnico di radiologia di interagire solo in determinate situazioni particolari.
Tuttavia, tre dei principali parametri controllati dal tecnico riguardano il funzionamento del tubo radiogeno:

  • Corrente (in Ampere): Questo parametro fa riferimento all'intensità di corrente che scorre nel filamento del catodo. Aumentando la corrente, si aumenta la quantità di elettroni prodotti e, di conseguenza, la quantità di raggi X generati.

  • Tempo (in Secondi): Indica la durata dell'emissione di raggi X. La durata dell'erogazione dei raggi X può essere variata a seconda delle necessità diagnostiche.

  • Tensione (in Kilovolt): Modificando la differenza di potenziale tra il catodo e l'anodo, si può variare l'energia cinetica dei raggi X, influenzando così la loro capacità di penetrare i tessuti e fornire diverse informazioni diagnostiche.


Tubi a raggi-X ad anodo fisso metalceramico
Tubi radiogeni ad anodo fisso metalceramico
Impianto a raggi-X stazionario ad alta potenza
Impianto a raggi-X stazionario ad alta potenza
Tubo a raggi-x a anodo rotante con cavi elettrici
Tubo a raggi-x a anodo rotante
Immagine Tubo a raggi-x a anodo rotante con i vari componenti
Disegno Tubo a raggi-x a anodo rotante

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