L'anode
L'anode est le matériau qui reçoit le faisceau électronique . Ces électrons
arrivent avec une très grande vitesse et vont être capable de modifier la
composition du matériau au niveau atomique. C'est cette interaction qui va
produire une onde électromagnétique dans le spectre des rayons X. La
composition même de l'atome considéré influera sur la quantité de
rayonnement produit. La nature donc de l'anode est donc importante. De par sa
forme une très grande partie du rayonnement sera absorbée par l'anode même :
le rendement sera donc faible et les contraintes thermiques importantes. L'anode
est donc constituée de matériaux qui supportent les hautes températures , qui
ont beaucoup d'atomes , dont les atomes ont beaucoup d'électrons et dont les
niveaux d'énergie entre les différentes couches sont compatibles avec
l'utilisation radiologique envisagée. L'anode est souvent constituée
d'alliages adaptés a l'application , mammographie ou radiographie, et le rhénium
le tungstène le molybdène sont principalement utilisés.
Si on envoie des électrons sur une petite surface de l'anode, cette
surface génère des rayonnements X. Cette surface va s'échauffer et , par
conduction cette énergie est évacuée vers le reste du volume de l'anode. La
puissance maximale que l'on peut appliquer sur l'anode pendant un temps court ne
doit pas dépasser le point de fusion en surface de l'anode. La puissance
maximale que l'on peut appliquer sur l'anode à long terme ne doit pas dépasser
la puissance que peut dissiper l'ensemble de l'anode par conduction.
Pour augmenter la puissance que l'on peut appliquer sur l'anode on peut
augmenter la surface sur laquelle on l'applique de façon a ne pas accroître la
densité de courant par unité de surface. La conséquence est une augmentation
de la surface apparente de la source de rayonnement X. il s'en suit une
augmentation du flou géométrique et donc une dégradation de la qualité
image. Cela peut être atténué en modifiant la pente de l'anode.
La constitution d'un tube et d'une anode tiennent compte d'une multitude
de facteurs et un compromis en est tiré pour s'adapter à l'utilisation envisagée.
Petite surface d'émission mais faible puissance pour des radiographies de main
en haute résolution . Grande surface et forte puissance pour des radiographies
de colonne vertébrale nécessitant de la pénétration. Dans une utilisation
usuelle des tubes à rayons X le même tube permet de faire l'ensemble de
l'activité radiologique conventionnelle et est constitué de 2 foyers.
En pratique les puissances mises en jeu nécessitent une surface d'anode
en permanence renouvelée: c'est le tube à anode tournante.
Les tubes à anode fixe sont utilisés pour les faibles puissance :
dentaire, appareils mobiles .
Une anode peut être détériorée si on atteint le point de fusion mais
une succession de contraintes thermique en surface va conduire à un effet de
cratérisation de cette surface . La conséquence est une baisse de rendement et
pour maintenir la dose de rayonnement nécessaire il faut augmenter la
puissance. Cela conduit à un échauffement encore plus important qui mène à
la fusion de l'anode.