Nguyên lý làm việc của máy chiếu xạ tia X dựa trên sự sản xuất, truyền bá và tương tác của tia X với vật chất, cơ chế khoa học cốt lõi của nó bao gồm ba liên kết chính là tạo nguồn tia, điều chỉnh năng lượng và kiểm soát liều lượng chính xác.
Tạo nguồn tia: Máy chiếu xạ tia X tăng tốc các electron bằng điện áp cao, khiến chúng va chạm với các mục tiêu kim loại như vonfram hoặc molypden. Các electron trong lớp nguyên tử mục tiêu sau khi bị kích thích đến mức năng lượng cao sẽ chuyển trở lại mức năng lượng thấp, giải phóng năng lượng dưới dạng tia X. Quá trình này tạo ra các tia X quang phổ liên tục có phạm vi năng lượng phụ thuộc vào điện áp gia tốc và các đặc tính mục tiêu, ví dụ, khi năng lượng điện tử đạt đến cấp gigaelectron-volt, các tia X cứng có bước sóng nhỏ hơn 0,1 nanomet có thể được phát ra.
Cơ chế điều hòa năng lượng: Sự tương tác của tia X với vật chất chủ yếu đạt được sự lắng đọng năng lượng thông qua hiệu ứng quang điện, tán xạ Compton và hiệu ứng cặp electron. Trong hiệu ứng quang điện, năng lượng photon tới được hấp thụ bởi vật chất và giải phóng electron; Sự tán xạ Compton làm cho bước sóng photon tăng và năng lượng giảm, trong khi electron thu được động năng. Các đặc tính đầu ra của tia X có thể được kiểm soát chính xác bằng cách điều chỉnh điện áp ống (xác định năng lượng và khả năng thâm nhập của photon) và dòng ống (ảnh hưởng đến liều lượng photon và tỷ lệ tín hiệu nhiễu hình ảnh). Ví dụ, tăng sản phẩm thời gian ống hiện tại khi giảm điện áp ống có thể làm giảm liều bức xạ trong khi đảm bảo chất lượng hình ảnh.
Kiểm soát liều lượng chính xác: Kiểm soát liều lượng là chìa khóa để đảm bảo độ an toàn của thử nghiệm và độ tin cậy của kết quả. Nó đạt được thông qua nhiều cơ chế: sử dụng kiểm soát phơi sáng tự động (AEC) để theo dõi thời gian thực liều tia xuyên thấu, tự động chấm dứt phơi sáng khi đạt đến ngưỡng đặt trước; Sử dụng công nghệ giới hạn chùm chuẩn trực, lĩnh vực chiếu xạ sẽ bao phủ chính xác khu vực mục tiêu, tránh bức xạ không hiệu quả; Các tia X năng lượng thấp được hấp thụ thông qua các tấm lọc để tối ưu hóa phân phối liều hiệu quả. Ngoài ra, quy trình hiệu chuẩn liều lượng sử dụng buồng ion hóa loại ngón tay, máy đo liều lượng và các công cụ đo lường tiêu chuẩn khác để xác định các thông số liều lượng của thiết bị trong các điều kiện quy định (chẳng hạn như SSD=100cm, trường bắn 10cm × 10cm) và điều chỉnh giá trị chỉ thị của thiết bị phù hợp với giá trị tiêu chuẩn để đảm bảo độ chính xác của đầu ra liều.