La machine à rayons X – Comment fonctionnent les rayons X

Le cœur d’une machine à rayons X est un paire d'électrodes – une cathode et une anode – qui se trouve à l'intérieur d'un tube à vide en verre. La cathode est un filament chauffé, comme vous pourriez le trouver chez un vieux. La machine fait passer du courant à travers le filament, le chauffant. La chaleur crache des électrons sur la surface du filament. L’anode chargée positivement, un disque plat en tungstène, attire les électrons à travers le tube.

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La différence de tension entre la cathode et l'anode étant extrêmement élevée, les électrons traversent le tube avec beaucoup de force. Lorsqu'un électron en vitesse entre en collision avec un atome de tungstène, il détache un électron dans l'une des orbitales inférieures de l'atome. Un électron dans une orbitale supérieure tombe immédiatement au niveau d'énergie inférieur, libérant son énergie supplémentaire sous la forme d'un photon. C'est une grosse goutte, donc le photon a un niveau d'énergie élevé – c'est un photon à rayons X.

<! – Courtoisie de photo ->L'électron libre entre en collision avec l'atome de tungstène, faisant tomber un électron d'une orbitale inférieure. Un électron orbital supérieur remplit la position vide, libérant son excès d'énergie sous forme de photon.

Les électrons libres peuvent également générer des photons sans toucher d'atome. Le noyau d'un atome peut attirer un électron à la vitesse suffisante pour en modifier le cours. Comme une comète qui se balance, l'électron ralentit et change de direction à mesure qu'il passe au-delà de l'atome. Cette action de "freinage" amène l'électron à émettre un excès d'énergie sous la forme d'un photon à rayons X.

<! – Courtoisie de photo ->L'électron libre est attiré par le noyau de l'atome de tungstène. Au fur et à mesure que l'électron passe, le noyau change de direction. L'électron perd de l'énergie, qu'il libère sous forme de photon à rayons X.

Produit de contraste Dans un radiographie normale, la plupart des tissus mous ne sont pas clairement visibles. À se concentrer sur les organes, ou pour examiner les vaisseaux sanguins qui composent la circulatoire, les médecins doivent introduire produit de contraste dans le corps. Contraste les milieux sont des liquides qui absorbent les rayons X plus efficacement que les tissu environnant. Amener des organes dans le système digestif et endocrinien mise au point, le patient avalera un mélange de produit de contraste, généralement un composé de baryum. Si les médecins veulent examiner le sang vaisseaux ou d’autres éléments du système circulatoire, ils injecteront produit de contraste dans la circulation sanguine du patient. Les produits de contraste sont souvent utilisés avec un fluoroscope. En radioscopie, les rayons X traversent le corps sur un tube fluorescent écran, créant une image radiographique en mouvement. Les médecins peuvent utiliser la fluoroscopie pour retracer le passage des produits de contraste à travers le corps. Les médecins peuvent aussi enregistrer les images radiographiques en mouvement sur film ou vidéo.

Les collisions à fort impact impliquées dans la production de rayons X génèrent beaucoup de chaleur. A fait pivoter l'anode pour l'empêcher de fondre (le faisceau d'électrons n'est pas toujours concentré sur la même zone). Un bain d'huile fraîche entourant l'enveloppe absorbe également la chaleur.

L'ensemble du mécanisme est entouré d'un épais bouclier en plomb. Cela empêche les rayons X de s'échapper dans toutes les directions. Une petite fenêtre dans le bouclier laisse certains des photons de rayons X s'échapper dans un faisceau étroit. Le faisceau traverse une série de filtres avant de parvenir au patient.

Une caméra située de l’autre côté du patient enregistre le faisceau de rayons X traversant son corps. La caméra à rayons X utilise la même technologie de film qu'un, mais la lumière aux rayons X déclenche la réaction chimique au lieu de la lumière visible. (Voir pour en savoir plus sur ce processus.)

En général, les médecins conservent l’image du film comme négatif. C'est-à-dire que les zones exposées à plus de lumière apparaissent plus sombres et les zones exposées à moins de lumière apparaissent plus claires. Les matériaux durs, tels que les os, apparaissent en blanc et les matériaux plus doux en noir ou gris. Les médecins peuvent mettre au point différents matériaux en faisant varier l’intensité du faisceau de rayons X.