کپسول لامپ اشعه ایکس:

• کپسول لامپ اشعه ایکس را ممکن است از شیشه ، ماده سرامیکی همچون آلومینا ، فلز یا ترکیبی از مواد بسازند. بیشتر لامپهای اشعه ایکس که امروزه ساخته می شوند، ساختمانی از جنس سرامیک _ فلز دارند، که آنها را در مقایسه با لامپ های شیشه ای _ فلزی برای هر ولتاژ بخصوصی می توان کوچکتر ساخت.

• کپسول لامپ باید استحکام ساختمانی خوبی در دماهای بالا داشته باشد، تا اثرهای ترکیبی گرمای تابیده از آند و نیروهای اعمالی به محفظه خلا به وسیله فشار اتمسفر را بتواند تحمل کند. شکل کپسول ممکن است با میزان ولتاژ لامپ و ماهیت طرح آند و کاتد تغییر کند. کپسول باید دارای دریچه ای در مقابل آند برای امکان خروج باریکه اشعه ایکس از لامپ باشد. این دریچه از عنصری با عدد اتمی پایین برای حداقل جذب اشعه ایکس ساخته شده است. معمولا دریچه را از بریلیوم به ضخامت 3 تا 4 میلیمتر می سازند.

• اتصالات الکتریکی آند و کاتد به دیواره های کپسول جوش داده می شود. لامپ پرتو درون محفظه ای فلزی قراردارد که برای محافظت در مقابل شوک الکتریکی با ولتاژ بالا کاملا عایق بندی شده است و معمولا این محفظه پریز و دوشاخه ولتاژ قوی دارد که امکان قطع سریع کابلهای الکتریکی اتصال دهنده لامپ به ژنراتور فشار قوی را به وجودمی آورد.  

طراحی لامپ اشعه ایکس:

• دستگاه های قابل حمل اشعه ایکس که در کارگاهها به کار می روند، معمولا همه چیز سرخود دارند و مجهز به ژنراتور فشار قوی و لامپ اشعه ایکس هستند که درون یک محفظه قراردارند. در این حالت هیچ کابل فشار قوی در خارج از محفظه وجود ندارد. جریان الکتریکی حاصل از ولتاژ ضعیف از میان رشته کاتد می گذرد و با گرم کردن آن ابر الکترونی در پیرامون رشته با گسیل گرما یونی به وجود می آید.

• هنگامی که ولتاژ قوی در میان لامپ در بین کاتد و آند اعمال می شود، الکترونها در عرض فضای تخلیه شده برای برخورد به هدف شتاب می گیرند. باریکه الکترونی طوری متمرکز می شود که تنها به سطح کوچکی از هدف برخورد می کند، که این سطح کوچک را نقطه کانونی می نامند. بیشتر انرژی باریکه الکترونی به انرژی گرمایی که ناگزیر از بین می رود، تبدیل می شود و مقداری از آن به اشعه ایکس تبدیل می شود.

• هر چقدر نقطه کانونی روی هدف کوچکتر باشد، تصویر پرتونگاری به دست آمده روشنتر خواهد بود. در هر حال آن مقدار از گرمایش آندی که به وجود می آید مانع استفاده از نقطه کانونی بسیار کوچک خواهد شد. طراحی آند و هدف بر مبنای شرایط بهینه ای از عمر طولانی هدف و پرتونگاری بیشینه صورت می گیرد.

• در بسیاری از طراحیهای لامپ اشعه ایکس صفحه آند را نسبت به باریکه الکترون شیبدار می سازند. باریکه الکترونی طوری متمرکز می شود که نقطه کانونی مربع کوچکی بر روی صفحه عمود بر باریکه الکترونی به وجود می آورد. درحالی که این نقطه کانونی به صورت دراز و باریک بر روی صفحه شیبدار هدف به وجود می آید.

پارامترهای فیزیکی کنترل کننده باریکه:

متغیر های مهم لامپ اشعه ایکس که مکانیزم عمل و کنترل باریکه حاصل را سبب می شوند، عبارتند از:
• جریان الکتریکی رشته:
تغییر در جریان رشته سبب تغییر در دمای رشته می شود و تغییر در آهنگ گسیل گرما یونی الکترونها را به دنبال دارد.

• ولتاژ لامپ:
افزایش در ولتاژ لوله و اختلاف پتاسیل الکتریکی بین کاتد و آند ، انرژی باریکه الکترونی و در نتیجه انرژی و توان نفوذ اشعه ایکس تولید شده را افزایش خواهد داد.

• جریان الکتریکی لامپ:
جریان لامپ برابر مقدار شارش الکترونی بین کاتد و آند است و مستقیماً به دمای رشته مربوط می شود (از جریان لامپ معمولا به عنوان میلی آمپراژ لامپ یاد می کنند). شدت باریکه اشعه تولید شده به وسیله لامپ تقریبا متناسب با میلی آمپراژ لامپ است.

طیف اشعه ایکس:

اشعه تولید شده به وسیله لامپ اشعه ایکس یک طول موج ندارد. بلکه شامل گستره ای از طول موج هاست. پرتوهای ایکس به وسیله دو نوع فرایند تولید می شوند:
• شتاب منفی الکترون ها در موقع برخورد با انتهای ماده هدف پرتوهای ایکس با طول موج های متفاوت تولید می کند. این پرتو "سفید" یا نوار پیوسته فرکانس ها در طیف اشعه ایکس را به عنوان تابش ترمزی می شناسند.
• برخورد الکترون با اتم هدف موجب جابه جایی الکترون مداری در اتم هدف و راندن آن به حالت پرانرژی تری می شود. این عمل را برانگیزش می نامند.
هنگامی که الکترون مداری پرانرژی به موقعیت مداری نخستین خود برمی گردد، رها شدن انرژی به صورت گسیل پرتوی با فرکانس خاصی خواهد بود. این پرتو شدت خیلی بیشتری نسبت به پرتو "سفید" زمینه خواهد داشت.
معمولا برای هر ماده هدف معینی بیش از یک طول موج اشعه ایکس وجوددارد. طول موج پرتو تولید شده به وسیله لامپ اشعه ایکس ، حدپایینی دارد که باولتاژ لامپ نسبت عکس دارد. کمترین طول موج برحسب نانومتر (nm) از رابطه زیر به دست می آید. که در آن V ولتاژ لامپ می باشد.

λmin=1239.5/V
پرتو حد پایینی طول موج طیف ، بیشترین اهمیت را در پرتو نگاری دارد. زیرا توانایی نفوذ آن بیشتر است.

مشخصه های بارز اشعه ایکس:

• بزرگی جریان لامپ بر پخش طول موج اشعه ایکس تولید شده تاثیر ندارد. اما بر روی شدت پرتو موثر است.

• طول موج اشعه ایکس یااشعه گاما بسیار مهم است. با کاهش طول موج ، نفوذپذیری پرتو به درون محیط افزایش می یابد. به بیان دیگر در مقایسه با پرتوی با طول موج بزرگتر ، پرتوی با طول موج بسیار کوتاه قادر به نفوذ به ماده معینی با ضخامت بیشتر و یا چگالی بیشتر خواهد بود. بنابراین ، اگر حداقل طول موج پرتو تولید شده با افزایش ولتاژ لامپ کاهش یابد، نفوذپذیری پرتو افزایش خواهد یافت.


بررسی کمی اشعه ایکس: پرتو ناشی از لامپ 200 کیلوولتی به درون فولادی به ضخامت حدود 25mm نفوذ می کند.

• اگر ولتاژ لامپ به 1Mv افزایش یابد، پرتو به درون فولادی به ضخامت حدود 130mm نفوذ خواهد کرد.

• حد بالای عملی برای لامپ های اشعه ایکس رایج در حدود 1000 Kv است و این امر سبب تولید اشعه ایکس با کوتاهترین طول موج می شود. این پرتو انرژیفوتونی تقریبا برابر 1Mev دارد.

• پرتو ایکس با انرژی فوتونی تا 30Mev را با استفاده از الکترونهای پرانرژی (الکترونهای سریع) بوجود آمده به وسیله مولد واندوگراف شتابدهنده خطی یا چشمه بتاترون می توان تولید کرد.


نفوذپذیری اشعه ایکس: نفوذپذیری پرتوهای ایکس تولید شده از پرتوهای گاما کمتر بوده اما برای پرتوهای ایکس تولید شده در لامپهای اشعه ایکس به وسیله چشمه های پرانرژی در خصوص فولاد نیز دیده می شود. باید توجه کرد که بیشترین ضخامتهای استفاده از زمانهای پرتودهی چند دقیقه ای و فیلمی با سرعت متوسط می توان مورد بررسی قرار داد. مقاطع ضعیفتر را با استفاده از زمانهای پرتودهی طولانی و فیلمی با سرعت زیاد می توان بازرسی کرد.


نحوه تولید اشعه ایکس :

پرتوهای ایکس را به وسیله بمباران هدفی فلزی با باریکه ای از الکترونهای سریع تولید می کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترونها و آند به عنوان هدف می باشد که هر دو درون لامپ خلا جای گرفته اند. با توجه به میزان نفوذ اشعه ایکس و فرکانس مربوطه اش از لامپ های اشعه ایکس متنوعی در کارهای تحقیقاتی ، پزشکی ، صنعت و ... استفاده می کنند.