NOTA - I TUBI RADIOGENI

Dalla sua nascita il 1895 il tubo radiogeno ha subito delle notevoli evoluzioni, ma il principio di funzionamento è rimasto sempre lo stesso, possiamo sinterizarlo come un grosso diodo sotto vuoto al quale viene applicata un’alta tensione e tramite una cascata di elettroni tra il filamento in tungsteno (catodo) e il target (anodo).

Normalmente il catodo è composto da uno o due filamenti di tungsteno, i quali vengono alimentati con una bassa tensione (circa 10-20 V) ma con un'alta tensione (da 3 a 7 A), e  per effetto termoionico si produce una nuvola di elettroni intorno al filamento.

La nuvola elettronica tenderà a muoversi dal catodo all’anodo per mezzo di una differenza di potenziale acquistando energia cinetica.

Le tensioni variano a seconda del tipo di utilizzo (normalmente nel medicale dai 40 ai 130 KV, nell'industriale dai 90KV ai 450KV, attualmente si è raggiunto i 600KV).

L’impatto degli elettroni sull’anodo viene disperso al 99% in energia termica; solo l’1%, per effetto Bremsstrahlung (frenamento) produce raggi X.

Il grande calore generato provoca non pochi problemi di surriscaldamento che deve essere raffreddato tramite raffreddamento convenzionale per le potenze più basse o utilizzando sistemi di raffreddamento che ne prelevano e smaltiscono il calore prodotto.

Per il medicale, in modo di risolvere questo problema gli ingegneri hanno sviluppato un anodo rotante in grado di disperdere il calore su un’area più ampia senza interrompere l’erogazione di raggi-x.

Ormai la quasi totalità dei tubi radiogeni in circolazione per radiografia medica, radioscopia e TAC utilizzano un anodo rotante.

La sola radiazione diretta che ha un’efficienza dell’1% dell'energia utilizzata per produrla è direzionata tramite una finestra al difuori del tubo radiogeno il resto è circondato da cuffia schermante che ne eviti la fuoriuscita.

Questa radiazione viene poi filtrata con filtri di alluminio o rame per rimuovere la parte “molle” della radiazione, ovvero raggi-x a bassa energia che porterebbero solo un aumento di dose al paziente senza dare alcun valore diagnostico.

Il sistema in sé è molto delicato: bastano piccole variazioni di corrente o di tensione per disturbare il processo e non garantire un imagine di qualità. Vengono quindi utilizzati generatori ad alta frequenza (che lavorano tra 40 e 120 kHz) e con ondulazione residua praticamente inesistente (inferiore all’1%). Vi sono poi circuiti di stabilizzazione dell’amperaggio e di compensazione per le cadute di tensione.

Il tecnico di radiologia deve andare ad interagire su vari parametri per produrre una radiografia. Ormai molti sistemi sono gestiti parzialmente o interamente dal computer, ed il tecnico vi interagisce solo in determinate situazioni.

Tuttavia, i parametri principali di un sistema radiogeno rimangono 3, per la gestione del tubo radiogeno:

 

• La corrente (in A), che fa riferimento all’intensità di corrente che scorre nel filamento catodico. Maggiore sarà la corrente, maggiore sarà la quantità di elettroni prodotta, e di conseguenza anche di raggi X.
• Il tempo (in Sec), ovvero il tempo di erogazione dei raggi X.
• La tensione (in KV), con la quale si potrò modificare la differenza di potenziale tra catodo e anodo. Variando così l’energia cinetica dei raggi X e di conseguenza la loro penetrazione.