Tub de raigs X de Coolidge
Col·lecció
- Col·lecció d’instruments científics de la Facultat de Física
- Eines i instruments científics
Identificador
FFUB-0273
Dimensions/Durada
10 x 10 x 58 cm
Lloc d’origen
Desconegut
Localització actual (centre)
Facultat de Física. Martí i Franquès, 1-11, 08028 Barcelona
Descripció
Llegir més
Descripció general:
Tub de vidre amb un elèctrode a cada extrem i una pressió interior de 0,001 mmHg. El càtode consisteix en un tub amb un filament de tungstè que s’escalfa en ser connectat a voltatges molt grans (uns 80.000 V), mentre que l’ànode (també anomenat anti-càtode), consisteix en una superfície metàl·lica de tungstè còncava. Ambdues estructures de metall s’estenen fins al centre, on es troben a l’interior de la regió esfèrica.
Aquest tub permet obtenir raigs X sense que la creació d’aquests depengui del gas residual de l’interior del tub, com passava en els tubs de raigs X de càtode fred (en aquest museu trobem, per exemple, els exemplars FFUB-0264 i FFUB-0272). Això va permetre reduir al mínim possible la pressió del gas en els tubs o fins i tot la creació de raigs X fora de tubs de buit, ampliant la seva aplicació a altres camps com la indústria o la medicina. Va suposar l’invent de la radiologia i va permetre avançar en el tractament del càncer.
Funcionament:
En connectar el tub a una diferència de potencial gran, el filament de tungstè del càtode s’escalfa per efecte Joule, provocant l’emissió d’electrons. Aquest fenomen s’anomena efecte termoiònic. La quantitat d’electrons emesos depèn del corrent que circula pel filament, mentre que el voltatge del tub controla l’energia dels electrons. Aquests electrons, surten disparats cap a l’anti-càtode i xoquen amb ell anant a grans velocitats. En xocar, la velocitat dels electrons es redueix de cop, fet que produeix l’emissió de raigs X (anomenats també radiació de frenada) a causa de la gran diferència d’energia. Per evitar que els electrons siguin dispersats per les forces repulsives entre ells, el filament del càtode és envoltat amb una superfície còncava amb la mateixa polaritat negativa que el filament.
Dades històriques:
William David Coolidge va ser un físic i enginyer estatunidenc. L’any 1905 va començar a treballar com a investigador a l’empresa General Electric. Allà, gràcies als seus experiments sobre la ductilitat del tungstè, va aconseguir inventar-ne un derivat encara més dúctil que permetia obtenir filaments més fàcilment. Així, va substituir el filament de bombetes incandescents, que prèviament havien estat fets amb altres elements com carboni, platí o coure, per tungstè dúctil.
Va ser justament amb aquest material que va inventar el tub de raigs X de càtode calent l’any 1913. Va substituir el càtode bàsic que s’havia utilitzat en els tubs de raigs X de càtode fred, format per una superfície metàl·lica de la qual sortien els electrons, per un filament de tungstè dúctil que emetia electrons per efecte termoiònic. Aquest canvi va permetre que els raigs X es poguessin obtenir sense la necessitat d’un buit parcial determinat, de manera que en els tubs de Coolidge el buit és molt major. A més, va permetre obtenir feixos de raigs X més potents, ja que la concentració d’electrons accelerats que s’obtenien en els tubs anteriors era molt més baixa, i va facilitar el control de la quantitat d’electrons emesos i l’energia d’aquests. També va substituir els metalls usats prèviament per a l’ànode per una superfície de tungstè.
Aquest tub és el precursor dels tubs de raigs X que s’utilitzen avui en dia. En el seu dia, va permetre fer grans avenços en medicina, en radiologia i el tractament de tumors.
