Tubos geradores de raios X

Os raios X são produzidos em um equipamento chamado tubo de raios X, que consiste de uma ampola de vidro ou metal, evacuada, com um filamento de tungstênio em uma extremidade, denominado cátodo, e um alvo de metal na outra extremidade, denominado ânodo.

Como funcionam os tubos de raios X?

Os tubos de raios X funcionam de tal maneira que muitos elétrons são produzidos pelo cátodo e acelerado para bombardear o ânodo com alta energia cinética. Assim, ele pode ser considerado um conversor de energia, já que a energia elétrica recebida é convertida em raios X e calor. Os tubos são projetados com o objetivo de ter alta eficiência na produção de raios X, além de serem capazes de dissipar o calor o mais rápido possível. 

O que é o cátodo?


O cátodo é o eletrodo negativo do tubo, formado por um pequeno fio em espiral (ou filamento) que possui ponto de fusão e eficiência de emissão termoiônica altos, já que é constituído pela combinação de tungstênio e tório. Esse filamento fica dentro de uma cavidade, denominada copo focalizador. Quando a corrente elétrica passa pelo filamento, esse é aquecido, emitindo de elétrons (denominada emissão termiônica). Quanto maior for a corrente elétrica, maior será a emissão de elétrons que bombardeiam o alvo, aumentando a produção de raios X.
O copo focalizador, que abriga o filamento, é responsável por direcionar a corrente de elétrons para uma área bem definida do alvo (ânodo).
Essa área bem definida do alvo bombardeada pelos elétrons é denominada ponto focal.

Do que é composto os tubos de raios X?


A maioria dos tubos de raios X tem pelo menos dois filamentos de diferentes comprimentos, que resultam em tamanhos diferentes de pontos focais. Como pontos focais maiores são obtidos com mais corrente e, portanto, mais raios X são produzidos, filamentos maiores são utilizados para radiografar tecidos espessos e densos, que necessitam de mais radiação.
Porém, nesses casos a imagem obtida é mais borrada. Já pontos focais pequenos produzem imagens menos borradas, melhorando a habilidade de visualizar estruturas pequenas. Portanto, quanto menor o ponto focal, maior será a resolução espacial da imagem; porém, maior será o desgaste do ânodo.

O que é ânodo?

O ânodo é o polo positivo do tubo, que deve ser constituído de um material de boa condutividade térmica, alto ponto de fusão e alto número atômico. Os tubos de raios X podem ter o ânodo estacionário ou giratório.
No caso do ânodo estacionário, ele é feito de tungstênio, que tem o ponto de fusão alto, sendo resistente ao intenso calor produzido no alvo pelo bombardeamento de elétrons. Além disso, ele possui um número atômico alto, sendo útil para o fornecimento de átomos para a colisão com os elétrons provenientes do filamento, o que leva a uma alta eficiência na produção de raios X.

Entendendo o que é o ânodo giratório

Já no caso do ânodo giratório, o feixe de elétrons interage com uma área muito maior do alvo de maneira que o aquecimento não ocorre em uma área pequena, como no caso do ânodo estacionário. Assim, correntes mais altas e tempos de exposição mais curtos são possíveis em ânodos giratórios. 

O que são os tubos fixos?


Atualmente, os tubos de ânodo fixo são utilizados em máquinas de baixa corrente, como em raios X portátil ou dentário. No caso de máquinas de alta corrente, como em radiodiagnóstico, os tubos possuem ânodo giratório. Nesse caso, a área de impacto dos elétrons é aumentada, aumentando a vida útil do ânodo.
Além de seus dois principais componentes (cátodo e ânodo), o tubo de raios X possui componentes externos: ampola de vidro ou metal, cabeçote protetor e suporte.

Qual é o papel da ampola?

A ampola que abriga o ânodo e o cátodo é posicionada no interior do cabeçote do equipamento de raios X, sendo constituída por um vidro ou metal de alta resistência e evacuada. O objetivo é proporcionar isolamento térmico e elétrico entre as extremidades onde ficam o ânodo e o cátodo, aumentando a eficiência na produção de raios X e o tempo de vida útil do tubo.
Essa ampola tem aproximadamente de 30 a 50 cm de comprimento, e 20 cm de diâmetro. Ela possui também uma área (janela) de aproximadamente 5 cm2, em que o material (vidro ou metal) é mais fino, de modo a permitir a emissão do feixe útil de raios X com o mínimo de absorção.
Além desse feixe útil, raios X são emitidos em todas as direções com igual intensidade. Por esse motivo, o tubo de raios X é posicionado dentro de um cabeçote protetor revestido de chumbo, que minimiza a passagem de radiação de fuga e permite a passagem do feixe de radiação apenas pela janela do tubo, de modo a direcionar o feixe. Apesar do cabeçote, a radiação não é totalmente blindada, sobrando a radiação de fuga que não contribui para a formação da imagem. Por isso, deve-se considerar sua blindagem ao planejar uma sala de raios X.
O conjunto cabeçote, ampola e tubo de raios X são sustentados por um mecanismo que permite seu posicionamento apropriado para cada exame. Há diferentes tipos de suporte, como suporte de teto, de chão, e com braço em formato semicircular.

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