2) вольфрамовая мишень
3) вращающийся анод
4) нить накала (+)
Источником электронов в рентгеновской трубке является нить накала катода, обычно изготовленная из вольфрама. При пропускании электрического тока она разогревается до высокой температуры, вследствие чего возникает термоэлектронная эмиссия — выход электронов с поверхности металла в вакуум трубки. Количество высвобождаемых электронов зависит прежде всего от температуры нити и определяет величину анодного тока, а значит, в значительной степени и интенсивность формируемого рентгеновского излучения.
После эмиссии электроны концентрируются фокусирующей чашечкой и под действием высокого напряжения ускоряются от отрицательно заряженного катода к положительно заряженному аноду. При резком торможении электронов в материале мишени их кинетическая энергия преобразуется преимущественно в тепло и лишь в небольшой доле — в рентгеновское излучение. Поэтому вольфрамовая мишень и вращающийся анод участвуют в генерации и отведении тепла, но не являются первичным источником электронов.
| Элемент рентгеновской трубки | Основная функция | Роль в образовании излучения |
|---|---|---|
| Нить накала катода | Термоэлектронная эмиссия | Создаёт поток свободных электронов |
| Фокусирующая чашечка | Концентрация электронного облака | Формирует и направляет электронный пучок к фокусу анода |
| Высоковольтное поле | Ускорение электронов | Придаёт электронам кинетическую энергию перед столкновением с мишенью |
| Вольфрамовая мишень | Торможение ускоренных электронов | Обеспечивает возникновение тормозного и характеристического рентгеновского излучения |
| Вращающийся анод | Распределение тепловой нагрузки | Позволяет использовать более высокую мощность экспозиции без локального перегрева |
| Вакуумная оболочка | Создание среды с минимальным сопротивлением движению электронов | Предотвращает столкновения электронов с молекулами газа до достижения анода |
Таким образом, начальным этапом работы рентгеновской трубки является термоэлектронная эмиссия с поверхности нагретой катодной нити. Изменение тока накала влияет на число электронов, способных участвовать в формировании анодного тока. Напряжение между катодом и анодом, напротив, главным образом определяет энергию ускоренных электронов и спектр рентгеновского излучения. Разграничение этих функций важно для понимания физических принципов формирования рентгеновского пучка и выбора параметров экспозиции.