Production des rayons x facile à comprendre!

Dans cet article, vous trouverez une explication simple de la façon de produire les rayons x et quel mécanisme permet d'obtenir une radiographie ?

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Principes physiques de la production des rayons X :

Dans un tube sous vide, des électrons extraits d’une cathode ou filament chauffée (partie négative) sont accélérés par une tension électrique pour frapper une anode ou cible avec une grande vitesse. La production des photons X se fait par l’interaction de ces électrons avec les atomes de la cible, la tension qui accélère les électrons (en radiodiagnostic, varie de 20Kv à 150Kv), on distingue 2 types d’interactions :

1| interaction électron-noyau : c’est le freinage

Résultat de l’interaction des électrons fortement accélérés avec les noyaux : les électrons sont freinés, déviés, cédant ainsi une partie de leur énergie sous forme de rayonnement.
Plus l’interaction est proche du noyau, plus l’énergie cédée est importante, donc une plus petite longueur d’onde.
Les interaction proches du noyau sont rares.
L’énergie perdue entraine l’émission de photon X de freinage sous forme de spectre continu, l’énergie de ce photon est comprise entre 0 et E0 (énergie initiale).

2| interaction électron-électron : c’est la collision

La plupart des électrons voient uniquement leurs chemins changés, certains vont entrer en collision avec des électrons de l’anode.
Certaines collisions aux énergies suffisantes peuvent entraîner l'éjection d’électrons de leurs orbites.
Les électrons dans l’orbite supérieure vont combler le trou, en perdant de l'énergie et émettant un rayonnement photonique.
Les niveaux d’énergie de chaque orbite sont considérés comme une propriété physique d'un atome, et ainsi l'émission d'énergie est caractéristique de cet atome.
L'énergie sera mono-énergétique et ainsi apparaître comme un pic plutôt que d'un spectre continu.
Le spectre des rayons X est constitué du rayonnement de freinage sur lequel est superposé les pics de la radiation caractéristique.
Il n’y a pas de radiation caractéristique pour des KV inférieurs car l’énergie des électrons accélérés n’atteint pas l’énergie de liaison.

Description de la génération des rayons X

1| Tube radiogène ou tube de coolidge : Ampoule de verre qui permet d’assurer :

-un vide aussi parfait que possible

-une isolation électrique

-une évacuation de la chaleur produite.

Cette ampoule est entourée d’une gaine métallique qui permet d’assurer :

- une protection de l’ampoule métallique

- une absorption des rayons indésirables

- une évacuation de la chaleur produite.

Le tube radiogène contient :

• une cathode ou filament (partie négative) :

Fabriquée en tungstène. Les électrons extraits de cette cathode chauffée sont accélérée par une tension électrique (ddp) pour frapper la cible avec une grande vitesse.

• une anode ou cible (partie positive) :anode tournante?

Fabriquée en métal lourd résistant à la chaleur, souvent tungstène (z : 74, Temp de fusion : 3400 °C).

Les interactions entre les électrons incidents et les atomes de la cible produisent des photons X, la plus grande partie de ces rayons se trouve dans une direction perpendiculaire à la cible et on parle d’anode réflectrice. La surface de bombardement est appelée «foyer» et sa taille est un élément déterminant.

Pourquoi une anode tournante ?:

1% de l’énergie cinétique totale est transformée en rayons x et 99 % de l'énergie cinétique est transférée au réseau local sous forme de chaleur, chauffant ainsi l'anode.

Ceci génère des problèmes de dissipation de cette chaleur dans les tubes à rayons X.

La rotation de l’anode fait que le point d’impact des électrons accélérés change constamment, évitant la surchauffe et le creusement de cratères pouvant diminuer l’efficacité du tube RX.

Point faible :

Les roulements utilisés dans la rotation de l’anode constituent le maillon faible et réduisent la durée de vie des tubes à rayons X par blocage mécanique.

2| filtre:

Fabriqué en aluminium et permet d’augmenter l’énergie moyenne du faisceau par filtration des rayons de basse énergie indésirable ou durcissement du faisceau.

3| diaphragme:

Il permet d’ajuster la taille du faisceau.

4| Pupitre de commande:

Permet au manipulateur d’ajuster les 3 paramètres (Notion de dose des rayons X) d’exposition radiologique
• la tension (en KV),(Le kilovoltage qui correspond à la tension envoyée (appelée abusivement "puissance")
• l’intensité (en mAs), les milliampères qui correspondent au nombre d'ampères envoyés sur le patient: la quantité envoyée
• temps de pose (en mS), les millisecondes qui correspondent au temps d'exposition du patient aux rayons X
Plus le kilovoltage est élevé, plus les rayons sont durs (pénétrants).
Le courant mA et le temps d’exposition conditionnent le nombre de photons.
La dose est liée à la quantité mAs = mA x s.

Les dispositifs de détection:

-Le film radiologique
-L’écran renforçateur
-L’amplificateur de luminance
-Le capteur plan.