FÍSICA DE LOS RAYOS X..

FÍSICA DE LOS RAYOS X

Producción de rayos XPresentado por: Álvarez Tiffany, Araba Luisiana, Araúz Fernando Araúz Leticia, Araúz Pilar, Barnett George

RADIOLOGÍA MÉDICA UNACHI-2013

NATURALEZA DE LOS RAYOS X

La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas.

Utilizada, como una manera para obtener o sacar imágenes internas de los tejidos, huesos y órganos de nuestro cuerpo u organismo.

La luz, ondas de radio, rayos X, rayos Gamma.

Radiación electromagnética

La radiología, en sus vertientes diagnóstica y terapéutica, emplea radiaciones ionizantes (rayos alfa, beta, gamma y rayos X).



RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Emisión en diferentes rangos de frecuencias (long. de onda)

Combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

Multitud de fenómenos físicos asociados.

Interacción de ondas y partículas cargadas

presentes en la materia

La ordenación de tipos de radiación electromagnética por frecuencia es espectro electromagnético.

Clasifica diferentes tipos de radiación



Los rayos X constituyen una de las formas de radiación electromagnética

• 10 nm hasta 0,001 nm• > Longitud de onda, > es su

energía y poder de penetración

Longitud de ondas

• 300 000 km/s, similares a la luz visible

Velocidad aproximada

• Ondas y como partículas (quanta o fotón)

Comportamiento



RAYOS X EN RADIODIAGNÓSTICO

Los rayos X en radiodiagnóstico tienen una longitud de onda 10 000 veces menor que la luz visible

Rayos X = 0,01 a 0,05 nmLuz visible = 500 nm

Radio-

diagnósticoImágenes obtenidas se obtienen exponiendo la región corporal a un haz de rayos X

La imagen obtenida se denomina radiografía o placa de rayos X

Existen varios tipos: simple, placa de tórax, tomografía,


PRODUCCIÓN DE RAYOS X

Rayos X de radiodiagnóstico¿Cómo se producen?

Radiación de Frenado

Rayos X característicos

e-

A γ

A

e-2

e-3

γ

e-1



Los rayos x se originan cuando los electrones inciden con muy alta velocidad sobre la materia y se frenan repentinamente (radiación de frenado o Bremsstrahlung).

La radiación así producida consiste en muchas y variadas longitudes de onda que juntas forman el haz de radiación, debido a que no todos los electrones se frenan con la misma fuerza.



Rayos X: radiación de frenado

• Un electrón del haz interacciona con el núcleo de uno de los átomos que forman el blanco (ánodo). El electrón es desviado de su trayectoria y pierde parte o toda su energía mediante la emisión de un fotón. Es la radiación de frenado.

e-

E

E-h

h

NK L M

e-



Si la energía de bombardeo de los electrones es mayor todavía, se producirá otro tipo de radiación, cuya características dependen del material del blanco (foco real); ésta es la llamada radiación característica, que tiene una longitud de onda determinada.



Rayos X: radiación característica

• Un electrón del haz interacciona con uno de los electrones de un átomo del ánodo.

• El electrón del átomo es expulsado de éste dejando un hueco.• El hueco se llena con otro electrón de un nivel más externo

del átomo, emitiéndose en la transición un fotón de energía característica. Son los rayos X característicos.

N K L MN K L M

e-

e-

N K L M

Rayos X

e-



La diferente longitud de onda del haz determina su calidad y su poder de penetración.

Si la longitud de onda es menor, el haz de rayos x será más penetrante (rayos X duros), lo contrario a esto se denomina rayos X blandos.


PROPIEDADES DE PRINCIPALES

Poder de penetración •Penetran y atraviesan la materia

Atenuación •Al penetrar son absorbidos y dispersados

Efecto ionizante •Ionizan los gases del aire



Efecto Fotográfico

•Impresionan películas radiográficas

Efecto Luminiscente

•Producen fluorescencia en algunas sustancias

Efecto Biológico•Nocivo en radiodiagnóstico y beneficioso en radioterapia

Disminuyen con la distancia al tubo de rayos x


Elementos y clases de tubos de rayos X

Generador: circuito de potencia que suministra el potencial requerido al tubo de rayos X

Tubo de rayos X : dispositivo que produce el haz de rayos X



Ánodo (estacionario o ro-tatorio): recibe el impacto de los electrones y emite rayos X

Consiste de una ampolla de vidrio refractario a alto vacío.

Cátodo: filamento que, al calentarse, es la fuente del haz de electrones dirigido hacia el ánodo

Vidrio (o metal) que encapsula el tubo (los electrones se mueven en vacío)



Parte negativa del tubo de rayos X, tiene dos partes principales: el filamento y la copa de enfoque.

Filamento: es una espiral de alambre de tugsteno enrollado que emite electrones al ser calentado. Esta colocado en un retenedor (la cúpula enfocadora).

Cuando la corriente que atraviesa el filamento es lo suficientemente intensa, de aproximadamente 4 a 5 Ampere o superior, ocurre una emisión termoiónica.

Los extremos del filamento se extienden fuera del tubo donde hacen conexiones eléctricas.

El filamento se calienta para producir electrones. El grado de calentamiento esta relacionado con la magnitud del mA. A ˃ mA, ˃ número de electrones producidos


cátodo


Es un refuerzo metálico del filamento, condensa el haz de electrones en un área pequeña del cátodo.

1- La corriente del filamento que regula la cantidad de rayos X de salida.2- El tamaño del filamento impone el tamaño del foco efectivo que se produce en el ánodo.

La efectividad de la copa de enfoque depende de:

La copa de enfoque

Los tubos de rayos X suelen llevar dos filamentos de diferente tamaño, que proporcionan dos puntos focales:

1. Uno largo: mayor corriente/menor resolución2. Uno corto: menor corriente/mayor resolución


COPA DE ENFOQUE


Lado positivo del tubo de rayos X, formado por una pieza de cobre, existen dos tipos: estacionarios y rotatorios

Punto focal (foco real): es el área del blanco desde la que se emiten los rayos X. Constituye la fuente de radiación.

Blanco: es el área del ánodo con la que chocan los electrones procedentes del cátodo. Tiene una placa de tungsteno en la cara anterior.

1- Es un conductor eléctrico2- Proporciona soporte mecánico al blanco.3- Buen conductor térmico

El ánodo tiene tres funciones en el tubo de rayos X:

Material: wolframio, tungsteno, renio, molibdeno y grafito,


Ánodo


Existen dos tipos de ánodos el fijo y el giratorio

Tubos de ánodo estacionario: el blanco es una pequeña placa de tungsteno que se encuentra encastrado en un bloque de cobre.

Tubos de ánodo rotatorio: el disco que gira es el blanco, esta formado por una aleación de Tungsteno mezclada con Torio, que proporciona una resistencia adicional.

Factores que influyen en el tamaño del foco real

Tamaño y forma del filamento: a ˂ foco, ˃ definición de la imagen. Un foco grande resiste mas el calor que uno pequeño.Tamaño y forma de cúpula de enfoque.Distancia entre cátodo y ánodo (angulación anódica)


http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml

EMPLEO DEL PRINCIPIO DEL FOCO LINEAL

La finalidad de este principio es hacer que el tamaño del foco parezca más pequeño. esto se debe al ángulo que existe entre el blanco y la corriente de electrones .

Esto mejora la definición radiográfica al tiempo q aumenta la capacidad calórica del ánodo debido a que la corriente de electrones se extiende sobre una superficie mayor.

La cara del blanco generalmente esta ubicada en una angulación de 15° a 20° grados en relación con el cátodo. Cuanto más pequeño sea el ángulo del blanco más pequeño será el foco efectivo.




Limitaciones en la angulación

• Si fuera demasiado pequeño, podría ocasionar una excesiva disminución de intensidad en el extremo anódico del haz.



El empleo de tubos de ánodo fijo en radiología diagnostica reduce los estudios que requieren exposiciones con poca corriente.

ROTACIÓN DEL ÁNODO


Ánodo: es un electrón en el que se produce una reacción de oxidación. Por la perdida de electrones.

Rotación: es el movimiento de cambio de orientación de un cuerpo sobre su propio eje.



•Que es la rotación del ánodo?

Es un disco de unos 8cm de diámetro. Mediante un rotor

exterior, se hace que este ánodo gire sobre su eje a una

velocidad = 300.0 rpm



Gracias a dicho giro cambia continuamente el área focal sobre el que incide el haz de e- catódicos, lo que permite usar mas voltaje y mas m.am/seg sin riesgo

• Esto provoca el numero de rayos X /seg



• Para aumentar la capacidad calórica del ánodo

se ideo este ánodo giratorio en forma de disco

el cual gira sobre su eje colocado en un tubo

• El filamento se dispone de haga una corriente

de e- contra el borde del disco anódico.



• Así la posición de foco permanece fija en el espacio, mientras

que el calor se distribuye en un área circular y para las mismas

condiciones de exposición, el área del foco real puede

disminuirse en mas de un sexto del tamaño requeridos de los

tubos del ánodo fijo.



• También puede aumentar la capacidad calórica

del ánodo y la intensidad de la corriente de e-,

agrandando el diámetro del disco anódico



• El 99% de la energía utilizada para generar un rayo x

se pierde como calor y a de ser eliminada. Frente a los

ánodos totalmente metálicos tungsteno, los de grafito

se caracterizan por su gran capacidad térmica y

excelente, además de su resistencias a temperaturas

altas



• La tecnologías modernas permite que los ánodos, operen de forma continuas a temperaturas superiores 1200 C.

• Este calor generado se trasmito por radiacion, en ves de por conducción, al aceite que circunda al tubo y a la caja del mismo



• Tratándose de tubos diseñados para trabajos

pesados (angiografías u otras) el aceite circula

generalmente desde la caja por medio de un

intercambio de calor

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