X線管とは何ですか？

X線管は、高電圧で動作する真空ダイオードである。
X線管は、陽極と陰極という2つの電極から構成されており、それぞれ電子を照射するターゲットと電子を放出するフィラメントに使用されます。両極は高真空のガラスまたはセラミック製の筐体に封入されています。

X線管の電源部には、フィラメントを加熱するための低電圧電源と、2つの極に高電圧を印加するための高電圧発生器が少なくとも備えられています。タングステン線に十分な電流が流れて電子雲が生成され、陽極と陰極の間に十分な電圧（キロボルトオーダー）が印加されると、電子雲は陽極に向かって引き寄せられます。このとき、電子は高エネルギーかつ高速の状態でタングステンターゲットに衝突します。高速電子はターゲット表面に到達すると、その動きが突然遮断されます。その運動エネルギーのごく一部が放射エネルギーに変換され、X線として放出されます。このようにして発生する放射線は制動放射と呼ばれます。

フィラメント電流を変化させると、フィラメントの温度と放出される電子の量が変化し、それによって管電流とX線強度も変化します。X線管の励起電位を変更したり、異なるターゲットを選択したりすることで、入射X線のエネルギーや、異なるエネルギーにおける強度を変化させることができます。高エネルギー電子の照射により、X線管は高温で動作するため、陽極ターゲットの強制冷却が必要となります。

X線管によるX線発生のエネルギー効率は非常に低いものの、現在でもX線管は最も実用的なX線発生装置であり、X線装置に広く用いられている。現在、医療用途では主に診断用X線管と治療用X線管に分けられる。