Pesawat sinar-X adalah pesawat yang
dipakai untuk memproduksi sinar-X. Pesawat ini terdiri atas tabung sinar-X dan
variasi rangkaian elektronik yang saling terpisah. Sinar-X dibangkitkan dengan
jalan menembaki target logam dengan elektron cepat dalam suatu tabung vakum.
Elektron sebagai proyektil dihasilkan dari pemanasan filamen yang juga
berfungsi sebagai katoda. Filamen ini dipasang pada bidang cekung untuk
memfokuskan elektron menuju daerah sempit pada target (anoda).
Pada
saat arus listrik dari sumber tegangan tinggi dihidupkan, filamen katoda akan
mengalami pemanasan sehingga kelihatan berwarna putih. Dalam kondisi ini,
katoda akan memancarkan elektron (sinar katoda). Elektron selanjutnya ditarik
dan dipercepat gerakannya hingga mencapai ribuan km/s melalui ruang hampa
menggunakan tegangan listrik berorde 102 – 106 Volt. Elektron yang bergerak
sangat cepat itu akhirnya ditumbukkan ke target logam bernomor atom tinggi dan
bersuhu leleh juga tinggi. Ketika elektron berenergi tinggi itu menabrak target
logam, maka sinar-X akan terpancar dari permukaan logam tersebut.
Roentgen
telah merencanakan untuk melanjutkan penelitiannya mengenai sinar-X dengan
tegangan tabung yang lebih tinggi. Banyak kendala dihadapi Roentgen, misalnya
tabung sinar-X bocor setelah tegangannya mencapai nilai tertentu. Penyempurnaan
tabung sinar-X mula-mula muncul dengan diperkenalkannya katoda jenis filamen
yang dapat memfokuskan berkas elektron menuju target logam berat. Tabung jenis
ini dapat membangkitkan sinar-X dengan gelombang lebih pendek atau energi yang
lebih tinggi. Namun, operasi tabung jenis baru itu tidak menentu karena sinar-X
yang dibangkitkannya sangat bergantung pada tekanan gas di dalam tabung.
Penyempurnaan
berikutnya dilakukan pada 1913 oleh fisikawan Amerika William David Coolidge
(1873-1975). Tabung Coolidge sangat vakum dan di dalamnya terdapat filamen yang
dibuat dari kawat pijar dan target. Tabung Coolidge pada prinsipnya merupakan
tabung vakum termionik dengan katodanya memancarkan elektron secara langsung
karena mengalami pemanasan oleh aliran listrik yang teratur. Elektron yang
dipancarkan dari filamen panas dipercepat menuju ke arah anoda dengan
menggunakan tegangan tinggi yang dipasang di sepanjang tabung. Karena elektron menabrak
anoda dengan kuatnya, maka dari anoda itu terpancar sinar-X. Jika tegangan
anoda dinaikkan, semakin tinggi pula kecepatan gerak elektron menuju anoda,
sehingga energi sinar-X yang dipancarkannya juga semakin tinggi.
Meskipun efisiensi diusahakan setinggi
mungkin, pada umumnya kurang dari 1% energi elektron yang dapat diubah menjadi
sinar-X, sedang sisanya muncul sebagai panas. Oleh karena itu, target harus
dibuat dari bahan yang memiliki titik leleh sangat tinggi dan harus mampu
mengalirkan panas yang timbul. Bagian anoda pesawat sinar-X biasanya memiliki
radiator bersirip di bagian luar tabung untuk membantu proses pendinginan
target. Pesawat sinar-X yang dioperasikan pada tegangan sangat tinggi, anodanya
memiliki lubang pendinginan untuk mengalirkan minyak atau air ke dalamnya.
Sebagian besar tabung sinar-X yang
beroperasi dewasa ini menggunakan model tabung Coolidge yang dimodifikasi.
Tabung yang lebih besar dan lebih kuat memiliki sistem pendingin air pada anti
katodanya untuk mencegah pelelehan akibat panas yang timbul dari penembakan
elektron. Bersamaan dengan berkembangnya pengoperasian pesawat sinar-X, tumbuh
pula industri pesawat pembangkit sinar-X beserta peralatan, perlengkapan, dan
suku cadangnya.
Untuk mendapatkan
sinar-X dengan energi yang sangat tinggi, para ilmuwan telah membangun mesin
pembangkit sinar-X yang sangat kuat. Salah satu di antaranya adalah mesin
pembangkit yang diberi nama betatron. Sebagian besar betatron dapat
menghasilkan elektron berenergi kira-kira 20 MeV sehingga dapat dipancarkan
sinar-X berenergi sangat tinggi,. Mesin pembangkit sinar-X energi tinggi yang
lainnya adalah jenis akselerator linier (LINAC). Alat ini dapat dipakai untuk
mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV
