لوله‌های سرامیکی موج‌دار مخصوص، لوله‌های سرامیکی فلزی و لوله‌های شیشه‌ای برای ابزارهای تحلیلی، مناسب برای مدل‌های مختلف پراش اشعه ایکس (XRD)، اشعه ایکس (XRF)، آنالیزورهای کریستالی و ابزارهای جهت‌یابی در داخل و خارج از کشور.لوله اشعه ایکسیک دستگاه الکترونیکی خلاء است که با برخورد الکترون‌های پرسرعت به یک ماده هدف فلزی، اشعه ایکس تولید می‌کند. ساختار، اصول و کاربرد آن شامل ویژگی‌های فنی مختلفی است.

۱. ساختار اساسیلوله اشعه ایکس

(1) کاتد (منبع انتشار الکترون)

متشکل از رشته تنگستن،لوله اشعه ایکسپس از روشن شدن، گرم شده و الکترون ساطع می‌کند و برای کنترل جهت پرتو الکترونی، دور یک پوشش متمرکزکننده (سر کاتد) پیچیده شده است. دمای رشته حدود ۲۰۰۰ کلوین است و انتشار الکترون توسط جریان تنظیم می‌شود.

(2) آند (ماده هدف)

معمولاً از فلزات با نقطه ذوب بالا (مانند تنگستن، مولیبدن، رودیوم و غیره) برای مقاومت در برابر بمباران الکترون‌های پرانرژی و تولید اشعه ایکس استفاده می‌شود. شامل سر آند (سطح هدف)، کلاهک آند، حلقه شیشه‌ای و دسته آند است که مسئول اتلاف گرما (از طریق تابش یا رسانش) و جذب الکترون‌های ثانویه هستند.

(3) پوسته و پنجره وکیوم

پوسته شیشه‌ای یا سرامیکی، محیط خلاء بالایی (نه کمتر از 10 ⁻⁴ پاسکال) را برای جلوگیری از پراکندگی الکترون حفظ می‌کند. مواد پنجره نیاز به جذب اشعه ایکس کم دارند، که معمولاً از ورق‌های بریلیم، آلومینیوم یا شیشه لیندمن استفاده می‌شود.

۲. اصل کارلوله اشعه ایکس

(1) شتاب و برخورد الکترون

الکترون‌های ساطع‌شده توسط رشته کاتدی توسط ولتاژ بالا (در محدوده کیلوولت تا مگاولت) شتاب می‌گیرند و با ماده هدف آندی برخورد می‌کنند. فرآیند تبدیل انرژی جنبشی الکترون به اشعه ایکس شامل موارد زیر است:

تابش ترمزی: پرتوهای ایکس طیف پیوسته که هنگام کاهش سرعت یا انحراف الکترون‌ها آزاد می‌شوند.

تابش مشخصه: پرتوهای ایکس (مانند خطوط Kα و Kβ) که توسط گذارهای الکترونی در لایه داخلی ماده هدف آزاد می‌شوند.

(2) تبدیل انرژی و بهره‌وری 

تنها حدود ۱٪ از انرژی الکترون به اشعه ایکس تبدیل می‌شود و مابقی به صورت گرما تلف می‌شود که نیاز به خنک‌سازی اجباری (مانند طراحی آند چرخان) دارد.

3. طبقه‌بندی و سناریوهای کاربردی لامپ‌های اشعه ایکس

(1) با تولید ابزارهای الکترونیکی

تیوب بادی: نوع اولیه‌ای که برای تولید الکترون به یونیزاسیون گاز متکی است، با توان کم و طول عمر کوتاه (که اکنون منسوخ شده است).

لامپ خلاء: محیط خلاء بالا و جریان اصلی مدرن، کارایی و پایداری الکترونیکی را بهبود می‌بخشد.

(2) بر اساس هدف

در حوزه پزشکی، تشخیصی (مانند معاینات دندانپزشکی و پستان) و درمانی (مانند رادیوتراپی)لوله اشعه ایکساغلب از آندهای چرخان برای افزایش چگالی توان استفاده می‌کنند.

آزمایش‌های صنعتی: آزمایش‌های غیرمخرب، تجزیه و تحلیل ساختار مواد و غیره، با تمرکز بر نفوذ بالا (اشعه ایکس سخت).

(3) طبق روش خنک کننده

آند ثابت: ساختار ساده، مناسب برای سناریوهای کم مصرف.

آند چرخان: سطح هدف با سرعت بالا (تا 10000 دور در دقیقه) می‌چرخد تا اتلاف گرما را بهبود بخشد و از خروجی با توان بالا پشتیبانی کند.

۴. ویژگی‌های عملکردی و محدودیت‌های لامپ‌های اشعه ایکس

(1) مزایا

هزینه کم، اندازه کوچک، کارکرد آسان، مناسب برای آزمایش‌های معمول پزشکی و صنعتی. تنظیم انعطاف‌پذیر مواد هدف (مانند تنگستن، مولیبدن، مس) برای برآورده کردن نیازهای مختلف انرژی.

(2) محدودیت‌ها

روشنایی و همگرایی ضعیف، زاویه واگرایی بزرگ اشعه ایکس، نیاز به همگرایی سازهای اضافی. طیف انرژی پیوسته است و حاوی خطوط مشخصه است که نیاز به فیلتر کردن یا تک رنگ سازی دارد (مانند استفاده از فیلترهای نیکل برای حذف خطوط Kβ).

۵. مقایسه بین لامپ‌های اشعه ایکس و منابع تابش سینکروترون

(1) روشنایی و شار

لامپ اشعه ایکس: روشنایی کم، مناسب برای آزمایش‌های روتین. منبع نور تابش سینکروترون: با روشنایی 10⁶~10¹²برابر بیشتر، مناسب برای تحقیقات پیشرفته مانند نانوتصویربرداری و کریستالوگرافی پروتئین.

(2) ویژگی‌های طیفی

لوله اشعه ایکس: خطوط مشخصه گسسته + طیف پیوسته، محدوده انرژی محدود شده توسط ولتاژ شتاب.

تابش سینکروترون: طیف پیوسته وسیع (از فروسرخ تا پرتو ایکس سخت)، با دقت قابل تنظیم.

(3) ویژگی‌های زمانی

لوله اشعه ایکس: پالس‌های سطح پیوسته یا میکروثانیه (هدف چرخان).

تابش سینکروترون: پالس‌های سطح فمتوثانیه، مناسب برای مطالعه فرآیندهای دینامیکی مانند واکنش‌های شیمیایی.

6. پارامترهای فنیلوله اشعه ایکس

(1) انواع مواد هدف اختیاری: مس، کبالت، آهن، کروم، مولیبدن، تیتانیوم، تنگستن و غیره

(2) نوع فوکوس: 0.2 × 12 میلی‌متر²یا 1 × 10 میلی‌متر²یا 0.4 × 14 میلی‌متر²(فوکوس دقیق)

(3) توان خروجی بزرگتر: 2.4 کیلووات یا 2.7 کیلووات

به طور کلی،لوله اشعه ایکسبه دلیل کاربردی بودن و اقتصادی بودن، در زمینه‌هایی مانند تشخیص پزشکی و آزمایش‌های صنعتی تسلط دارند، اما به دلیل تنگناهای عملکردی محدود هستند. برای صحنه‌هایی که نیاز به وضوح بالا و روشنایی زیاد دارند (مانند تحقیقات علمی پیشرفته)، باید به فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند منابع تابش سینکروترون اعتماد کرد. جهت‌گیری‌های توسعه آینده شامل بهبود راندمان تبدیل انرژی، بهینه‌سازی ساختارهای اتلاف گرما و توسعه منابع اشعه ایکس مینیاتوری است.