Como os Filamentos do Tubo de Raios X Geram Elétrons: Corrente Elétrica, Calor e Emissão Teriônica

O filamento do tubo de raios X (cátodo) é uma bobina de tungstênio aquecida por um circuito de baixa voltagem e alta corrente (tipicamente 3–5 V, 3–6 A).

Processo

1. Aquecimento Resistivo: Corrente passa pelo filamento → dissipação de potência I²R → temperatura ~2.500–2.800 K.
2. Emissão Teriônica: Elétrons ganham energia suficiente para superar a função de trabalho do tungstênio (~4,5 eV) e escapar para o vácuo.
3. Nuvem de Carga Espacial: Elétrons emitidos formam uma nuvem ao redor do filamento.
4. Aceleração: Alta tensão (kVp) entre cátodo e ânodo (alvo) acelera elétrons para energias cinéticas de 20–150 keV.
5. Produção de Raios X: Elétrons atingem o ânodo → bremsstrahlung + radiação característica.

Controle

• Corrente do filamento (mA) controla a corrente do tubo (fluxo de elétrons) → intensidade de radiação.
• kVp controla a energia do elétron → penetração/qualidade do feixe.
• Controle automático de brilho (ABC) ajusta mA/kV na fluoroscopia.

O design do filamento (foco simples/duplo, espiral, plano) otimiza o tamanho do ponto focal para resolução vs. carga térmica.