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Tipi di tubi radiogeni e alimentatori ad alta tensione

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Specifiche di applicazione

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Tipi di tubi a raggi X e alimentatori ad alta tensione

I tubi a raggi X sono disponibili in varie forme e dimensioni per adattarsi alle diverse applicazioni e sono disponibili diversi alimentatori ad alta tensione e circuiti di controllo. Questa sezione descrive vari tipi di tubi a raggi X e tre tipi di circuiti ad alta tensione: Tubo a raggi X semplice, tubo a raggi X con finestra Be, tubo a raggi X ad anodo rotante, tubo a raggi X in ceramica, tubo a raggi X con finestra finale, tubo a raggi X per diffrattometro a raggi X, tubo a raggi X con microfocus, tubo a raggi X aperto (tubo a raggi X con bersaglio a trasmissione e tubo a raggi X con bersaglio a riflessione). Verranno discussi tre tipi di circuiti ad alta tensione: anodo a massa, catodo a massa e bipolare.

Tubo a raggi X semplice

Un tubo a raggi X semplice, costituito da un filamento (catodo) che produce elettroni caldi e da un anodo che produce raggi X quando gli elettroni si scontrano, viene fissato in un tubo di vetro e messo sotto vuoto. Molti di questi tubi sono relativamente piccoli e utilizzano tensioni che vanno da 20 kV a 130 kV. Vengono utilizzati per i controlli non distruttivi con i raggi X, per il rilevamento di corpi estranei, per l'analisi e per le applicazioni mediche. Di solito sono collocati in speciali alloggiamenti metallici (alloggiamenti per tubi a raggi X) riempiti di olio isolante per ridurre le perdite di raggi X e renderli sicuri e facili da maneggiare. In alcuni casi, la superficie è ricoperta di resina o altri materiali. Nei controlli non distruttivi delle infrastrutture, ecc. al posto dell'olio isolante vengono utilizzate scatole di schermatura a raggi X riempite con gas isolante per ridurre il peso dei dispositivi a raggi X.

Tubo radiogeno a finestra in berillio

Un tubo a raggi X con finestra in berillio è un tubo a raggi X con berillio collegato alla parte di uscita dei raggi X (simbolo dell'elemento Be, numero atomico 4). I tubi a raggi X hanno una tensione che va da poche migliaia di volt a 80kV e sono utilizzati principalmente per l'analisi a raggi X.

Tubo a raggi X ad anodo rotante

Un tubo a raggi X ad anodo rotante è un tipo di tubo a raggi X in cui l'anodo che produce i raggi X ruota quando viene colpito da un fascio di elettroni. Facendo ruotare l'anodo, il calore può essere disperso, aumentando la corrente del tubo per aumentare l'intensità dei raggi X. È utilizzato principalmente in applicazioni mediche come la TAC e i raggi X. A causa della sua struttura complessa, è un tubo radiogeno molto costoso.

Tubo radiogeno in ceramica

Un tubo radiogeno ceramico è un tubo a vuoto in cui la parte isolante del tubo radiogeno è realizzata in ceramica anziché in vetro. Sono resistenti al calore e agli urti e vengono utilizzati principalmente per i test non distruttivi e la XRD. Altri piccoli tubi a raggi X in ceramica sono utilizzati anche negli analizzatori portatili di fluorescenza a raggi X e nei tubi di ionizzazione a raggi X morbidi.

Tubo radiogeno a finestra terminale

Un tubo radiogeno a finestra terminale è un tubo radiogeno con una finestra di berillio situata all'estremità del tubo radiogeno. Poiché l'anodo che produce i raggi X si trova vicino all'estremità della finestra di berillio, la distanza dal campione analizzato può essere ridotta e può essere emessa una maggiore quantità di raggi X. L'alimentazione del tubo a raggi X è ad alta tensione con catodo a massa; la tensione del tubo va da 50 kV a 80 kV e la potenza da 50 W a 4 kW.

Diffrattometro a raggi X (tubi a raggi X XRD)

I tubi a raggi X per XRD sono tubi a raggi X per la diffrattometria a raggi X (XRD) e i loro design sono facilmente intercambiabili perché vengono utilizzati materiali target diversi a seconda dell'obiettivo analitico. I tubi a raggi X per XRD sono venduti da diverse aziende e sono altamente intercambiabili e possono essere utilizzati da diversi produttori. Tuttavia, è importante notare che ne esistono due tipi: anodi corti e lunghi. Sul mercato si trovano anche tubi in vetro e ceramica. La tensione può raggiungere i 60kV, ma la potenza del tubo radiogeno è elevata, da 1kW a 4kW, e richiede un raffreddamento ad acqua. I tubi a raggi X utilizzati per la XRD sono dotati di messa a terra anodica.

Tubo a raggi X microfocus

Il tubo a raggi X microfocus è un tipo di tubo a raggi X con un'area di emissione di raggi X molto piccola, che va da pochi micron a decine di micron. In un tubo a raggi X a microfocus, gli elettroni prodotti dal filamento convergono e colpiscono l'anodo (bersaglio) per produrre raggi X. L'area in cui vengono prodotti i raggi X è chiamata fuoco e, restringendo il fuoco fino alla scala dei micron, è possibile ottenere un'immagine radiografica chiara e quasi sfocata anche quando l'immagine radiografica viene ingrandita. A questo scopo, i tubi a raggi X microfocus sono utilizzati per i controlli non distruttivi di dispositivi elettronici con strutture sottili.

I tubi a raggi X per microfocalizzazione richiedono elettrodi multipli e una fonte di alimentazione ad alta tensione per l'accelerazione per focalizzare gli elettroni. Utilizzare una tensione di accelerazione compresa tra 90kV e 150kV. Esistono due tipi di tubi a raggi X a microfocus: i tubi a raggi X aperti e i tubi a raggi X a microfocus sigillati.

Tubo radiogeno aperto (tubo radiogeno con bersaglio a trasmissione e tubo radiogeno con bersaglio a riflessione)

Un tubo radiogeno aperto è un tipo di tubo radiogeno con filamento e bersaglio sostituibili. Una pompa a vuoto viene utilizzata per aspirare l'interno del tubo a raggi X e creare il vuoto. La maggior parte dei tubi radiogeni aperti ha diametri focali di dimensioni microfocali o nanofocali, il che consente di acquisire immagini di piccole parti con una sfocatura minima anche quando si esegue lo zoom. Esistono due tipi di tubi radiogeni aperti: a trasmissione e a riflessione. Il tipo con bersaglio a riflessione utilizza i raggi X prodotti sul lato incidente dell'elettrone, proprio come un normale tubo a raggi X. I tubi a raggi X aperti con microfocus a trasmissione utilizzano invece materiali target, come il tungsteno depositato sul berillio o il diamante Windows. Quando un elettrone colpisce un bersaglio di tungsteno, i raggi X vengono emessi in tutte le direzioni a 360 gradi. In un tubo radiogeno a riflessione, i raggi X emessi sul retro del bersaglio sono molto piccoli a causa dello spessore del bersaglio. Nel tubo a raggi X con bersaglio a trasmissione, il bersaglio di tungsteno è molto sottile e il substrato (materiale della finestra) è in berillio o diamante, quindi molti raggi X vengono emessi dal retro. Il tubo a raggi X con microfocus a bersaglio di trasmissione utilizza questi raggi X. Utilizzando un bersaglio a trasmissione, la distanza tra il fuoco dei raggi X (il punto di generazione dei raggi X) e il campione può essere molto ridotta, consentendo un grande ingrandimento. Tuttavia, a causa della capacità termica del bersaglio, non è possibile aumentarne la corrente. I tubi a raggi X aperti sono disponibili in commercio con una gamma di tensioni accelerate da 100 kV a 300 kV. Nel tubo a raggi X con bersaglio a trasmissione, il bersaglio di tungsteno è molto sottile e il substrato (materiale della finestra) è berillio o diamante, quindi molti raggi X vengono emessi dal retro. Il tubo a raggi X con microfocus a bersaglio di trasmissione utilizza questi raggi X. Utilizzando un bersaglio a trasmissione, la distanza tra il fuoco dei raggi X (il punto di generazione dei raggi X) e il campione può essere molto ridotta, consentendo un grande ingrandimento. Tuttavia, a causa della capacità termica del bersaglio, non è possibile aumentarne la corrente. I tubi a raggi X aperti sono disponibili in commercio con una gamma di tensioni accelerate da 100 kV a 300 kV. Nel tubo a raggi X con bersaglio a trasmissione, il bersaglio di tungsteno è molto sottile e il substrato (materiale della finestra) è berillio o diamante, quindi molti raggi X vengono emessi dal retro. Il tubo a raggi X con microfocus a bersaglio di trasmissione utilizza questi raggi X. Utilizzando un bersaglio a trasmissione, la distanza tra il fuoco dei raggi X (il punto di generazione dei raggi X) e il campione può essere molto ridotta, consentendo un grande ingrandimento. Tuttavia, a causa della capacità termica del bersaglio, non è possibile aumentarne la corrente. I tubi a raggi X aperti sono disponibili in commercio con una gamma di tensioni accelerate da 100 kV a 300 kV. Utilizzando un target di trasmissione, la distanza tra il fuoco dei raggi X (il punto di generazione dei raggi X) e il campione può essere molto ridotta, consentendo un grande ingrandimento. Tuttavia, a causa della capacità termica del target, la corrente del target non può essere aumentata. I tubi a raggi X aperti sono disponibili in commercio con una gamma di tensioni accelerate da 100 kV a 300 kV. Utilizzando un target di trasmissione, la distanza tra il fuoco dei raggi X (il punto di generazione dei raggi X) e il campione può essere molto ridotta, consentendo un grande ingrandimento. Tuttavia, a causa della capacità termica del target, la corrente del target non può essere aumentata. I tubi a raggi X aperti sono disponibili in commercio con una gamma di tensioni accelerate da 100 kV a 300 kV.

Tre tipi di circuiti ad alta tensione

Collegamento a terra dell'anodo

La messa a terra dell'anodo è un modo semplice per dissipare il calore, poiché l'anodo di un tubo a raggi X che genera molto calore può essere messo a terra. Per quanto riguarda l'alimentazione, un alimentatore ad alta tensione con uscita negativa è collegato al lato catodo, ma è necessaria anche un'alimentazione per il filamento che fluttua al di sopra di tale potenziale. Questa modalità di collegamento è adatta ai tubi a raggi X per XRD, ai tubi a raggi X a microfocus aperto, ai tubi a raggi X in ceramica, ecc.

Collegamento a terra del catodo

In un collegamento catodo-terra, un filamento del tubo radiogeno è collegato al potenziale di terra e un'alimentazione positiva ad alta tensione in uscita è collegata al lato anodico. La corrente del tubo a raggi X è controllata dalla potenza del filamento. Questo collegamento è adatto ai tubi radiogeni microfocus sigillati e ai tubi radiogeni XRF a finestra. Per i tubi a raggi X XRF ad alta potenza, il raffreddamento dell'anodo avviene con acqua pura.

Connessione bipolare

In un collegamento bipolare, l'alimentazione ad alta tensione di uscita negativa è collegata al catodo del tubo radiogeno e l'alimentazione ad alta tensione di uscita positiva è collegata all'anodo. Questo collegamento viene utilizzato quando è necessario aumentare la tensione di accelerazione (tensione del tubo) dei raggi X. Ad esempio, se è richiesta una tensione del tubo di 320kV, collegare l'alimentatore ad alta tensione -160kV al lato catodo e l'alimentatore +160kV al lato anodo.

Wisman ha una gamma di alimentatori che possono essere utilizzati per i tubi a raggi X. Esempio: XNA; XRD; XRA; XRW;

Campo di applicazione: Fluorimetro a raggi X, macchina a punti a raggi X, misurazione del livello a raggi X, rilevamento del livello a raggi X, spessimetro, identificazione di oggetti antichi, misurazione dello spessore di nastri di alluminio, misurazione dello spessore di lastre di alluminio, carta, film, misurazione dello spessore di fogli di alluminio, analisi elementare online, fluoroscopia a raggi X, test delle dimensioni delle particelle, misurazione della densità, test di composizione della carta, controllo di processo online, test ROHS, misurazione dello spessore, sistema di ispezione di circuiti stampati, analisi di fluorescenza a raggi X, campo radiografico, imaging a raggi X, allineamento di PCB multistrato, rilevamento delle dimensioni delle particelle, misurazione della densità, controllo di processo, spettroscopia a raggi X, testa di saldatura, rilevamento della testa del filo, ecc.