UNIDAD DIDACTICA 1 BASES1 BASES 1.1 INTRODUCCION1.1.1 Historia

La pretensin de investigar los objetos, de examinar los materiales y los componentes de tal manera que posteriores usos no se vean comprometidos, limitados o impedidos y que su forma original permanezca inalterada, en otras palabras: no destructivamente, es tan antigua como la capacidad del ser humano de modificar los materiales y de producir componentes.

Sucedi hace unos 100 aos, cuando Wilhelm Conrad Rontgen (1 845-1923) descubri la radiografa con ello, la posibilidad de explorar a travs de los materiales y hacer visibles sus discontinuidades.El descubrimiento de la radiografa fue la base de las modernas tcnicas de ensayos no destructivos (END). El progresivo desarrollo de los nuevos mtodos de END y del equipo de ensayos relacionado est excelentemente explicado en la publicacin Chronik der Zerstorungsfreien Materialprufung, publicado por la sociedad alemana de END.Hoy los END son unos mtodos muy importantes en el control de calidad de los procesos de fabricacin y en las inspecciones de mantenimiento de las plantas industriales. Comparndolos con el diagnostico mdico, los END buscan discontinuidades ocultas en los componentes de las plantas industriales y las construcciones no slo durante el proceso de produccin, sino tambin durante de las mismas. El objetivo es la deteccin de estas discontinuidades para la prevencin del fallo inesperado en la funcin del componente aeroplano, la circulacin de trenes de alta velocidad, la produccin de coches la construccin de un puente o el funcionamiento de una planta industrial compleja no sin la asistencia de los END.

En casi todas las reas industriales, los END fueron desarrollndose hasta convertirse en una herramienta imprescindible para el control de la calidad y la seguridad. Adems, son una herramienta importante para la reduccin de costes en la produccin y el funcionamiento de los elementos.

Para prevenir accidentes que pueden provocar daos en las personas, los materiales y el medio ambiente, se utilizan diversos mtodos de END, como por ejemplo radiografa, ultrasonidos, termografa, as como mtodos superficiales pticos, elctricos y magnticos.

Brevemente se puede resumir el principio del ensayo radiogrfico segn Chronik der Zeniorungsfreien Materialprfung, Hans-Ulrich Richter, DGZfP at DVS-Verlag, Berlin 1999) como sigue

1727 - El mdico J. H. Schulze descubri la sensibilidad del cloruro de plata a travs de la luz del sol y produjo las primeras radiografas.

1802 - Las tomas fotogrficas fueron producidas por los qumicos ingleses Thomas Wedgwood y sir Humphrey Davy en un papel cubierto con cloruro de plata. Sin embargo, no podan fijar la imagen.

1819 - La sal fijadora fue descubierta por el astrnomo John Frederick William Herschel y todava se utiliza hoy en da.

1841 - La fotografa de papel permanente (cloruro de plata con el tratamiento del cloruro de sodio) fue desarrollada por William Henry Talbot, miembro de la Real Sociedad Inglesa.1871 - El experto ingls Richard Leach Maddox inventa la placa fotogrfica seca tratada con bromuro de plata.1889 - El fsico y qumico ingls sir William Crookes desarroll el famoso tubo de Crookes (tubo de rayos catdicos), que obscurece las placas fotogrficas, pero l nunca comprob su funcionamiento. 1890 - El americano Arlthur VV. Goodspeed utiliz el tubo de Crook y radiografi monedas junto con el fotgrafo Bill Jennings, pero slo pudieron explicar los resultados cinco aos despus, con el descubrimiento de los rayos X. 1892 - El alemn Richard Seifert fund su compaa en Hamburgo, dedicada a la venta de accesorios elctricos. 1895 - El mdico alemn Wilhelm Konrad Rontgen descubri los rayos X. La fuente de radiacin fue un tubo de rayos catdicos. En el mismo ao, la compaa alemana Carl Heinrich Florenz Mller comenz a producir los tubos de radiografa para la compaa Seifert. 1896 - La compaa alemana Siemens obtuvo la primera patente del tubo de rayos X. Adems, se fund la Sociedad Alemana para el Ensayo de Materiales de Ingeniera (DVM). El americano Thomas Alva Edison investig centenares de sustancias para determinar su conveniencia como pantallas fluorescentes. Henry Becquerel descubri la radiacin permanente del uranio. Tambin se informa por primera vez sobre daos de los rayos X. Los primeros usos industriales fueron para detectar discontlnuidades en materiales. 1897 -VV. K. Rontgen obtuvo las primeras imgenes de microfoco. 1898 -Richard Seifert desarroll el primer dispositivo mdico de rayos X. AGFA y KODAK comenzaron a producir placas y pelculas para rayos X. En todos los campos se produjo un rpido avance que todava contina, un desarrollo de los equipos y accesorios, de la investigacin y el descubrimiento de nuevas fuentes de radiacin y la mejora de las tcnicas de ensayo, 1.1.2 Terminologa Los trminos bsicos se definen en las normas europeas: EN 1330-1, fecha de publicacin: 12-1 998. Ensayos no destructivos. Terminologa; Parte 1: Lista de trminos generales EN 1330-2, fecha de publicacin: 12-1 998. Ensayos no Destructivos. Terminologa; Parte 2: Trminos comunes a los mtodos de ensayos no destructivos EN 1330-3, fecha de publicacin: 10-1 997. Ensayos no Destructivos. Terminologa; Parte 3: Trminos empleados en ensayos radiogrficos industriales 1.2 GENERACIN DE RAYOS X Y GAMMAEs necesaria una radiacin de alta energa capaz de penetrar en la materia para realizar el ensayo radiogrfico. La cantidad de radiacin (dosis de radiacin) que incide sobre la superficie se fija en relacin a la dosis despus de penetrar en el objeto de estudio. De este modo, la dosis de radiacin sobre el objeto depende de los parmetros siguientes: 1.- Calidad de la radiacin, es decir, de la energa de la radiacin 2.- tipo y la densidad del material inspeccionado 3.- ngulo de incidencia adecuado La relacin entre la calidad de la radiacin, el material y su densidad, as como la capacidad de penetracin de la radiacin se estudiara detalladamente en la unidad 2; los mecanismos fsicos de la atenuacin de la radiacin, por ejemplo, absorcin y dispersin, se describirn posteriormente.

La radiacin se caracteriza por su energa y dosis. Los rayos X y gamma son ondas electromagnticas con longitudes de onda corta, comparables en su comportamiento a la luz visible. As, se propagan linealmente a la velocidad de la luz y no en ser desviados o refractados, y solamente pueden ser difractados dentro de unos lmites. La radiacin X se genera por la desaceleracin brusca de electrones rpidos, por lo que es llamada bremsstrahlung (radiacin de frenado). Los rayos gamma se producen durante el decaimiento radiactivo de ciertos materiales. 1.3 GENERACIN DE RAYOS X Si se desaceleran las partculas cargadas con un alto contenido de energa, por ejemplo electrones, -parte pequea de su energa cintica se convierte en radiacin X, que se emite desde el objeto desacelerador. La mayor parte de la energa inicial, sin embargo, se convierte en calor. La eficacia de la produccin de los rayos X es comparativamente baja en este caso; solamente del 1 al 3% la energa inicial se convierte en radiacin X. En la prctica, para la produccin de rayos X son importantes tres pasos: Produccin de electrones Aceleracin de electrones Deceleracin de electrones

Figura 1.1 Principio de funcionamiento de un generador de rayos XLos electrones son producidos por el calentamiento de un filamento (en el ctodo) mediante la aplicacin de una corriente elctrica de 12V que produce una liberacin de electrones en el filamento. De este modo, los electrones libres se producen y emiten en el ctodo, frente al cual est situado otro electrodo, el nodo. Los electrones se aceleran mediante un alto voltaje (hasta de varios cientos de kilovoltios) aplicado entre el ctodo y el nodo. Es esencial aplicar mayor potencial negativo en el ctodo que en el nodo. As, los electrones con su carga elctrica negativa se acelerarn en direccin al nodo, donde se desaceleran, por lo que la mayor parte de su energa cintica (generalmente el 99%, vase ms arriba) se convierte en calor, y el resto, en radiacin X. El material donde el electrn impacte (blanco) debe ser un metal de alto nmero atmico (debido a la seccin cruzada de la produccin de rayos X) y con resistencia a altas temperaturas. El tungsteno, por ejemplo, es un material desacelerador apropiado. No obstante, es imprescindible un eficiente enfriamiento del nodo. El ngulo del plano del nodo con el eje del haz electrnico es tal que permite una alta produccin de radiacin X. El tubo de rayos X se evacua para evitar la absorcin de los, electrones antes de afectar al convertidor de bremsstrahlung, degradando as la dosis de la salida del tubo. El voltaje entre los electrodos es el valor de determinacin para la velocidad de los electrones acelerados, as como para su energa, pues son absorbidos por el nodo. La aceleracin que se ejerce sobre los electrones es proporcional a la fuerza del campo elctrico, por lo tanto, cuanto ms alto es el voltaje de funcionamiento (diferencia de potencial entre el ctodo y el nodo), ms alta ser la energa del electrn. As, U = 100 kV corresponde a E = 100 keV U: voltaje de funcionamiento; E: energa Puesto que durante el frenado de los electrones no toda su energa cintica se convierte en radiacin con una energa respectiva, se produce una distribucin de forma continua del rango de las dosis respectivas (espectro continuo o blanco).La energa mxima del espectro continuo iguala la energa de los electrones incidentes, es decir: los electrones acelerados en un campo elctrico de 200 kilovoltios pueden producir un espectro continuo de 200 keV mximo. La energa mxima de frenado se considera como energa lmite. Esta energa se produce solamente en casos extremadamente raros; energas ms bajas aparecen ms frecuentemente. As, el rango de dosis de rayos X es bajo, cercano a energas muy bajas (lo cual es debido a la filtracin de la radiacin dentro del nodo y en la ventana de salida del tubo) y disminuye a casi 0 al acercarse a la energa mxima. El rango de dosis depende de la corriente del haz electrnico (que iguala la corriente de funcionamiento del tubo I[mA]) y el voltaje de funcionamiento U (kilovoltio) del tubo. 1.3.1 Espectro continuo o blancoAl medir la intensidad (rango de dosis) como una funcin de la energa de la radiacin, se obtiene el espectro continuo o blanco.

Fig 1.2 espectro continuo blanco

Esta distribucin se altera al variar el voltaje y/o la corriente del tubo. Por ejemplo, si la corriente de un tubo de 5mA se dobla a 10mA, el rango de dosis aumentar a voltaje de funcionamiento constante, al valor doble. La capacidad de penetracin permanece sin cambio, en este caso.

Figura 1.3. Modificacin del espectro continuo a diferentes corrientes operativas

La energa de la radiacin (y la capacidad de penetracin adjunta), as como el rango de dosis de salida, aumentarn sobre la amplificacin del voltaje de un tubo de, por ejemplo: U = 200 hasta U = 400 kilovoltios en la corriente constante de la operacin.

Figura 1.4. Modificacin del espectro continuo a diferentes corrientes operativas

La informacin sobre la energa de un tubo de radiografa en un voltaje de funcionamiento dado se puede obtener con la constante (kV del rango de dosis. Este valor se puede calcular por el rango dosis medido en una distancia de 1m y una corriente del tubo de 1mA. La ecuacin para el clculo de la constante de la tasa de dosis es:

1.3.2 Punto focal

El impacto de los electrones sobre el nodo se concentra en un rea pequea de pocos mm2, la cual se denomina punto focal (d). En la prctica, se registra el punto focal que sea pticamente eficiente. Segn el tamao de este punto, la corriente de funcionamiento mxima del tubo es diferente. Los tubos con un punto focal pequeo permiten, solamente, en el voltaje constante, rangos dosis pequeas.

Figura 1.5. Tamaos de puntos focales

1.4 GENERACIN DE RADIACION GAMMA

1.4.1 Modelo atmico

Los tomos son los componentes ms pequeos de los compuestos qumicos. Varios tomos forman las molculas.

En los tomos, los electrones estn situados alrededor del ncleo en una estructura orbital. Su polaridad elctrica es negativa, tienen una rotacin (direccin de la rotacin como girocomps) y sus trayectorias son geomtricas (caractersticas) discretas. El ncleo tiene una polaridad positiva puesto que los protones (p) son cargas positivas. Los ncleos atmicos tambin contienen (excepto al tomo ligero H-1 del hidrgeno) partculas sin carga, las ms prominentes de stas son los neutrones (n).

Durante los procesos nucleares, se producen interacciones entre los protones y los neutrones. De forma similar a los electrones, los protones y los neutrones de la estructura atmica (tambin designados como nucleones) exhiben una estructura orbital. La masa atmica relativa de los nucleones es alrededor de 1, por lo tanto, el nmero total indica la suma de los nucleones. La masa de los electrones es comparativamente pequea; asciende a casi 1/1.850 de un nuclen.

Las diversas masas en el ncleo se configuran de forma tan compacta que el dimetro del ncleo varia levemente solo con el aumento de nmero atmico. La estabilidad del ncleo con sus protones adyacentes cargados positivamente se consigue por ciertas interacciones con los neutrones. La alineacin de los electrones en las rbitas es bastante compleja.

1.4.2 Istopos

Si cierto material se expone a la radiacin de neutrones, por ejemplo, en un reactor nuclear, un neutrn, con cierta probabilidad, ser absorbido por el ncleo de un tomo del material irradiado. Por lo tanto, el ncleo se cambia a un nivel de alta energa, llegando a ser as inestable.

El ncleo se esfuerza por volver a un nivel de poca energa (a conseguir su estabilidad) que se alcanza por la emisin de energa (radiacin). Esta transicin se llama decaimiento radiactivo.

Radiactividad. Es la transicin espontnea de ncleos inestables a un estado de mayor estabilidad por la emisin de radiacin.Durante este proceso, se pueden emitir varias clases de radiacin, entre ellas, energa electromagntica con gran concentracin energtica, llamada rayos gamma, que se emplean sobre todo para END. El ncleo inestable antes del decaimiento se llama radionucleido.Para asignar a un nucleido el nmero de masa (protones ms neutrones) tiene que ser agregado al smbolo qumico del elemento respectivo. El resultado es: Co60, Se75 o lr192. En el ensayo radiogrfico y en proteccin radiolgica, los radionucleidos asociados, aplicados en el ensayo, tambin se denominan emisores gamma, istopos o material radiactivo. Istopo. Nucledo que tiene el mismo nmero atmico (protones) y distinto nmero msico (neutrones variables).

Puesto que la fuente antedicha de radiacin es un radioistopo, el nmero de msico (neutrones variables)

En lo sucesivo, los istopos sern denominados as:Ir192; Co60; Se75Cuando diferentes fuentes isotpicas son sometidas a ensayo, los parmetros ms relevantes son media vida (o periodo de semi-desintegracin), clase y energa de la radiacin, actividad especfica y parmetros mecnicos.

1.4.3 Actividad

Empieza durante la generacin y el proceso de decaimiento de los radionucleidos. El tiempo de decaimiento de un solo ncleo no puede determinarse ni predecirse; estadsticamente, es un suceso bajo un mecanismo coincidente, el decaimiento puede ocurrir en cualquier momento. No se puede influir sobre el proceso de decaimiento radiactivo. Una vez que un tomo ha decado y emitido su radiacin caracterstica, el proceso no puede repetirse. Por ejemplo, Co60 se convierte por medio del decaimiento radiactivo en un istopo estable de nquel (Ni60). El nmero de radionucleidos restantes disminuye de la misma forma.Esto no influye en la energa de la radiacin, ya que sta slo depende de las propiedades fsicas ncleo inestable. El nmero residual de nucledos activos despus de un periodo determinado tiempo puede cuantificarse por el nmero de decaimientos (desintegraciones) por segundo; la actividad se define como:

Actividad = Nmero de decaimientos (desintegraciones) en un segundo

Por ejemplo, un gramo de Ra226 tiene 3,7 1010 desintegraciones por segundo, que define la unidad de actividad de 1 Curie (Ci). Con el acuerdo internacional del uso general de unidades SI, la unidad de actividad se redefini, siendo el Becquerel la unidad actual (1 Bq = una desintegracin por segundo (1s-1))

Por lo tanto: 1 Ci = 3,7 . 1010 Bq = 3,7 . 1010 desintegraciones/s = 37 GBq. 1.4.4 Actividad especfica La relacin entre la masa y la actividad se denomina actividad especfica (Asp). Por consiguiente, la unidad es Bq / g o GBq / kg o anloga. Puesto que la actividad especfica mxima es limitada, se tiene que disponer de un foco ms gran- de para una actividad inicial ms alta (vase tabla 1 .U). 1.4.5 Media vida o periodo de semi-desintegracin La media vida T se introdujo como una unidad directa para definir la disminucin de la actividad inicial.

La media vida es caracterstica para cada radionucleido; se define como el periodo de tiempo necesario para que la actividad inicial de un nucledo (A,) haya disminuido a la mitad de su valor. Por ejemplo: La media vida del Ir192 es de unos 74 das. La actividad de un radionucleido relacionada a un cierto tiempo debe certificarse para cada fuente radiactiva y as poder calcular la actividad real en cada momento para dicha fuente. Una media vida corresponde a A0/2 Un dcimo de vida corresponde a A0/10

Un dcimo de vida equivale a 3.3 medias vidas El clculo exacto de la actividad en curso se realiza utilizando la ecuacin general de decaimiento:

T = nmeros de medias vidas transcurridos 1.4.6 Espectro lineal o discreto Cada fuente gamma emite radiacin con una o ms energas especficas referidas a un espectro lineal

Figura 1.7 Espectro lineal o discreto de rayos gamma

No se puede influir en la distribucin espectral de radiacin gamma, al contrario que en de frenado blanco, cuya distribucin de energa depende de los parmetros respectivos que operar (vase anteriormente). Lo mismo puede aplicarse a los tubos radiogrficos, se puede obtener informacin sobre la energa de un radionucleido por la proporcin de dosis constante (. El valor se da por la proporcin de dosis equivalente (H) medida a una distancia de 1 m y con una actividad de 1 GBq. Usando la proporcin de dosis constante as obtenida, la proporcin de dosis puede calcularse para una cierta distancia de la fuente a una actividad determinada.

La actividad mxima que se puede obtener de un emisor gamma podra aumentar si se aumenta la dimensin del emisor (asimilndolo al nodo de un tubo de rayos X).

1.4.7 Radionucleidos para END

No todos los radionucleidos pueden aplicarse para END, ya que deben contemplarse cierto: requerimientos, a saber:

Media vida suficientemente larga

Actividad especfica alta para permitir un foco pequeo

Proporcin alta de dosis constante ( Rango amplio de energas emitidas

Estos requisitos son en parte el resultado de las necesidades de operatividad y del aspecto eco nmico. A continuacin, se muestran las fuentes de rayos gamma ms utilizadas y sus propiedades especficas.FuenteCorresponde a rayosX con mxima energa de EG en keVPrimera capa de valor medio

Capa en mmPrimera capa de valor decimo

Capa en mmVida Media

TProporcin de dosis constante (

Tulio Tm170Ca. 1800,41,3128d0,0045

Iterbio Yb169Ca. 25031d0,049

Selenio Se75350 a 500120d0,055

Iridio Ir192500 a 6002,811,574d0,13

Cobalto Co601000 a 130013425,2a0,35

Tabla 1.I1.4.8 Dimensin de la fuente de radiacin NucleidoActividad mxima (GBq)Tamao de la fuente [mm]

Dimetro x longitud

Se7590

370

810

2200

30001 x 1

1,5 x 1,5

2,0 x 2,0

2,5 x 2,5

3,0 x 3,0

Ir192300

600

1300

2100

42501 x 1

1,3 x 1,3

2,0 x 1,0

2,0 x 2,0

3,0 x 2,0

Co6055

300

550

1670

40001 x 1

2,0 x 1,0

2,0 x 2,0

3,0 x 3,0

4,0 x 4,0

Tabla 1.II1.4.9 Ley de la atenuacin por la distancia La intensidad de la radiacin sobre una superficie unitaria disminuye en razn directa al cuadrado de la distancia

Figura 1.81.5 ANEXO

1.5.1 Dosis y unidades de dosis

La exposicin a la radiacin es el efecto de la radiacin ionizante en el cuerpo humano. En proteccin radiolgica se puede diferenciar entre la exposicin completa y la exposicin parcial del cuerpo y entre la exposicin externa (de fuentes fuera del cuerpo) e interna (de fuentes incorporadas).

La dosis equivalente es una medida para la exposicin segn las caractersticas de las diferentes radiaciones.

La dosis equivalente es determinada por la energa que deposita cualquier radiacin ionizante por unidad de masa del material irradiado (dosis absorbida por el cuerpo humano) y la eficacia biolgica del tipo respectivo de radiacin. Su valor no es directamente cuantificable. La energa depositada por unidad de masa en la materia o dosis absorbida puede medirse, dentro de unos lmites, y la eficacia biolgica se deriva de los experimentos radiobiolgicos como un valor emprico.

Adicionalmente a la definicin y a las unidades de la medicin, las dosis diferentes tienen que ser consideradas dentro de las condiciones marginales de su validez.

1.5.2 Dosis absorbida y tasa de la dosis

La dosis absorbida es un valor de dosis fundamental. Se define para todos los tipos de radiacin y los materiales absorbentes. La energa radioactiva E emitida por una fuente encuentra un elemento de masa dm que absorbe una parte de la energa dE.

Figura 1.9La unidad SI de la dosis de energa es el Gray (Gy).

As la dosis absorbida es la dosis "cientficamente exacta".

Las unidades mGy y Gy respectivamente son aplicadas preferentemente. La unidad "rad" empleada anteriormente puede convertirse en Gy segn la expresin siguiente:

1rd= 10mGy

La dosis absorbida D es un valor puntual; cada punto dentro de un campo de la radiacin puede tener un valor de dosis absorbida diferente. Sin embargo, es esencial la determinacin de la dosis absorbida por unidad de masa. Por lo tanto, el dm tiene que ser seleccionado de tal manera que los procesos estadsticos en dm estn fuera de norma. La dosis absorbida puede definirse para cualquier material; los ms comunes son el aire, el agua y el tejido blando. Es una cantidad que aumenta con el tiempo de exposicin.La tasa de dosis absorbida D es el cociente del diferencial de la dosis absorbida por el tiempo:

El aumento de la dosis absorbida con el tiempo es lineal, siendo la proporcin de la tasa:

La unidad legal de la tasa de dosis absorbida es el Gy/h. Sin embargo, en proteccin radiolgica se prefieren las unidades en mGy/h y (Gy/h.

1.5.3 Dosis de exposicin-irradiacin y tasa de la dosis

La medida de la cantidad de energa absorbida por un material es compleja; la ionizacin es lo que ms se mide. La dosis de exposicin-irradiacin es la cantidad dQ de la carga elctrica de los iones de polaridad idntica que genera por radiacin inica inmediata o indirectamente en un volumen V o masa dm de aire seco relacionado con el dm.

La unidad SI de la dosis de exposicin-irradiacin se expresa en C/kg o en As/kg. La unidad 1 R (Roentgen)=2,58.10-4 C/kg se aplic al principio, pero fue abandonada por la unidad directoria de 1985. La dosis de energa puede obtenerse de la dosis de exposicin-irradiacin a travs de la cantidad de energa necesaria para formar un par del ion en aire que iguala 33.85 eV. Para el tejido blando composicin) siendo la conversin:

1R ( 10mGy

es de suficiente precisin en la proteccin radiactiva.La tasa de dosis de exposicin-irradiacin J es el aumento de la dosis de exposicin-irradiacin por la unidad de tiempo, es dado en A kg-1.

Metrolgicamente, la dosis de exposicin-radiacin es la dosis de la radiacin ms relevante.

1.5.4 Dosis equivalente y tasa de la dosis

La dosis absorbida se refiere a la energa de la radiacin absorbida en masa solamente, as que es una cantidad completamente fsica. En proteccin radiolgica, sin embargo, se requiere una cantidad que tambin incluya la influencia de la distribucin de energa en la materia, as como los factores biolgicos de los diferentes tipos de radiacin. Por ejemplo, comparando la absorcin de radiacin menos ionizante (por ejemplo, fotones) con aquellos que ms ionizan (por ejemplo, neutrones) en tejido blando, se encontrar que los mecanismos de absorcin, a la mismas dosis absorbida son distribuidos de forma muy diferente en el volumen absorbente. Las partculas ionizantes ms densas tienen una alta capacidad de ionizacin (transferencia de energa lineal, TEL) y dejan tras ellos una huella amplia de ionizaciones, aunque estos procesos se efectuaron por radiacin ionizante menos energtica y estn distribuidos estadsticamente en un volumen determinado.

Esto puede llevar a una menor eficiencia biolgica. Adems, pueden observarse reparaciones y procesos de recuperacin en tejidos irradiados por fotones, llevando as a una eficiencia biolgica disminuida. En proteccin radiolgica, esto es debido al factor de calidad q, el cual est dimensionado y es una forma de medir el riesgo de la radiacin que se espera de un tipo particular de radiacin comparado con los fotones (X o gamma). Este factor se deriva de los valores obtenidos experimentalmente de la eficacia biolgica y se establece mediante convencin para proteccin radiolgica. La dosis equivalente H es el producto de la dosis absorbida D en el tejido y el factor de calidad Q:

H = Q.D

El factor de calidad Q es el producto del factor de calidad Q y el factor modificado N que podra definirse para igualar la unidad a la exposicin externa y no considerando la distribucin de dosis relacionada con el tiempo. Los valores del factor de calidad para los diferentes tipos de radiacin estn expuestos en la tabla siguiente:Tipo de RadiacinQ

Rayos X, (, (, e-, electrones1

Neutrones25

Partculas (, protones e iones pesados25

Tabla 1.IIILa dosis equivalente es vlida para todos los tipos de radiacin ionizante y para el tejido blando. La unidad SI relacionada es el Sievert (Sv; ver DIN 6814 T3, Dic. 1985).

1 Sv = 1 J kg-1En proteccin radiolgica, las unidades mSv y Sv son normalmente las ms aplicadas. La unidad primera, Rem, se puede convertir a Sv por medio de la siguiente expresin:

1 Rem = 10 mSv

La dosis equivalente slo es relevante para proteccin radiolgica.

La unidad de la tasa de dosis equivalente es Sv/h o unidades derivadas de la misma.

UNIDAD DIDCTICA 2 - PROPIEDADES DE LOS RAYOS X Y GAMMA 2 PROPIEDADES DE LOS RAYOS X Y GAMMA 2.1 PROPIEDADES DE LOS RAYOS X Y GAMMA

2.1.1 Poder de penetracin Los rayos X y gamma son radiaciones electromagnticas de alta energa, por consiguiente, pueden penetrar en cualquier tipo de materia, dentro de ciertos lmites. Por otra parte; esta propiedad es la base del ensayo por rayos X y, adems, es el motivo de las medidas de proteccin contra la radiacin, ya que los rayos X y los rayos y, una vez absorbidos por el cuerpo humano, podran dar lugar a reacciones biolgicas. Normalmente esta radiacin se propaga linealmente, a menos que cambie la direccin, debido a la interaccin con la materia.

Figura 2.1 Calidad de la radiacinLos trminos "blanda" y "dura" describen la calidad (es decir, la energa) de la radiacin; el poder de penetracin de la radiacin es directamente proporcional a su energa. En otras palabras, el poder de penetracin aumenta con la energa de la radiacin.

2.1.2 Ionizacin

Cada tipo de material, incluso el cuerpo humano, consiste en tomos y molculas, respectivamente. Las molculas son compuestos de dos o ms tomos. Un solo tomo, sin embargo, consiste en un ncleo y unas orbitas atmicas. El ncleo atmico posee un nmero de e protones, neutrones y otras partculas, mientras que las orbitas atmicas contienen slo los electrones que giran alrededor del ncleo en trayectorias concretas. Los protones tienen carga elctrica positiva; los electrones carga elctrica negativa; y los neutrones no tienen carga elctrica. Los distintos tipos de tomos existentes difieren con respecto al nmero de partculas arriba expresado. Un tomo neutro contiene el mismo nmero de protones que de electrones. As, la suma de las cargas elctricas equivale a 0.

Un rayo X o (, sin embargo, cuando encuentra el material, y por ello sus tomos podra separar, debido a su alta energa, los electrones del tomo.

Figura 2.2 IonizacinDespus del desplazamiento de uno o ms electrones, un tomo con una carga elctrica positiva permanecer en forma de ion. Dicho proceso se conoce como ionizacin. Debido a su potencial de ionizacin, la alta energa radiactiva puede incluir rayos X, considerndose radiacin ionizante. Los electrones eliminados pueden llevar la energa total de la radiacin incidente o una parte de ella, dependiendo del respectivo mecanismo de interaccin. 2.1.3 Efecto biolgico En el contexto de la proteccin radiactiva, el proceso de ionizacin es muy relevante. Casi todos los procesos biolgicos en los organismos vivientes se basan en reacciones qumicas. La mayora de estos iones estn relacionados, mientras que los tomos elctricamente neutros exhiben menos reacciones qumicas. Por lo tanto, los iones generados en organismos vivientes bajo la influencia de radiacin ionizante conducen a una multitud de reacciones qumicas (radilisis) cuyos efectos biolgicos apenas pueden predecirse, sin embargo, comportan consecuencias negativas para el organismo en la mayora de los casos. La transferencia de la energa adicional de los electrones radiolgicamente eliminados es de gran importancia, ya que el potencial de los efectos negativos antedichos es proporcional a la concentracin de electrones libres en el organismo. As, la proteccin radiolgica se basa en impedir sucesos de ionizacin inducidos en el cuerpo humano por radiaciones de alta energa. Por consiguiente, esto slo es posible minimizando la exposicin del cuerpo humano a la radiacin ionizante. 2.1.4 Efectos elctricos, fotoqumicos y fluorescentes Recprocamente, pueden usarse procesos de ionizacin tambin para la deteccin y cuantificacin de la radiacin. Por ejemplo, el efecto de la radiacin elctrica a travs de ionizacin convierte materia no conductora en conductora, elctricamente hablando; la conductividad aumenta con el nmero de sucesos ionizantes y est en funcin de la proporcin de la dosis de radiacin. De este modo, puede determinarse dicha dosis midiendo la carga elctrica. Por ejemplo, las emulsiones fotogrficas pelculas son ennegrecidas por el proceso fotoqumico efectuado por la ionizacin. Este es el principio bsico en el ensayo radiogrfico, para la medida de la dosis de radiacin recibida por personas expuestas a radiaciones ionizantes. 2.1.5 Atenuacin de la radiacin Todos los tipos de radiacin, como la X y la gamma, se atenan cuando atraviesan un material. En otras palabras, la proporcin de la dosis a travs de las probetas ser menor que la radiacin primaria incidente. El grado de atenuacin depende de: La energa de la radiacin (la energa de emisin de fuentes gamma o el voltaje que opera en el tubo de rayos X respectivamenteEl espesor de la pieza (w)La densidad y la composicin (principalmente el nmero atmico) del material a estudiar Se diferencia entre la radiacin blanda (es decir, radiacin de energa baja) con la capacidad de penetracin baja, asi como la materia fcilmente penetrable (masa atmica baja, por ejemplo, la materia orgnica, los metales ligeros, etc.) y la radiacin dura (energa alta), adems de la materia que es difcil de penetrar (nmero atmico alto y densidad alta, por ejemplo, el tungsteno y otros metales pesados), respectivamente. As, la atenuacin de la radiacin es mayor con energas bajas u objetos de alta densidad/masa atmica media. No existe ningn material que sea completamente impenetrable. En la tabla inferior, los materiales estn ordenados teniendo en cuenta la penetrabilidad creciente la capacidad de atenuacin decreciente o eficiencia contra la radiacin

La atenuacin de la tasa de dosis es debida a la absorcin de la radiacin y los mecanismos de interaccin. Durante la interaccin de la radiacin, la direccin de la trayectoria de los fotones vara, vindose sta acompaada sobre todo por la prdida de energa. Los fotones cuya direccin no se cambia previamente, al atravesar el objeto investigado, se denominan radiacin primaria. Todos los dems forman lo que se conoce como radiacin dispersa La radiacin dispersa que emerge del objeto sometido a ensayo es difusa, es decir, dirigida en varias direcciones. Esto es particularmente cierto para la radiacin dispersa de baja energa. Puesto que la radiacin dispersa no incide adecuadamente sobre los elementos fotosensibles (pelcula, hoja o pantalla) no produce imgenes.

2.1.6 Mecanismos de atenuacin

Debido a sus caractersticas fsicas, los fotones interactan con la materia. En su trayectoria a travs del material son atenuados fundamentalmente por varios mecanismos:

2.1.7 Foto absorcin (Si la energa del fotn excede la energa de enlace de un electrn de una rbita interior, este electrn ser separado del tomo (efecto fotoelctrico), emitindose rayos X caractersticos.

2.1.8 Dispersin clsica (dispersin de Rayleigh) OdlEl fotn se desva por la influencia de los electrones de las orbitas internas sin la prdida de energa, por lo tanto, solamente la direccin se cambia, no la energa.

2.1.9 Difusin Compton OcEl fotn (X o () interacciona elsticamente con un electrn del tomo, desplazndolo de su rbita y transfirindole parte de su energa, y variando la direccin del fotn con la consiguiente prdida de energa, la cual depende del ngulo de incidencia del fotn. La prdida de energa es mxima si el fotn se dispersa a 180 grados del tomo seleccionado (difusin del fondo). Inversamente, es mnima si el fotn permanece en la trayectoria incidente despus del impacto. La energa emitida por el electrn al abandonar su rbita adopta la forma de rayos X caractersticos.

En resumen, durante la difusin Compton, los electrones libres tienen diversas energas cinticas producidas por las transferencias de energa del fotn, que se dispersan en varias direcciones.

2.1.10 Produccin de pares (Si la energa del fotn excede de 1 .O22 MeV, el fotn puede ser absorbido por el campo elctrico del ncleo y convertido en un electrn y un positrn, que es la versin antimateria del electrn

Este proceso de conversin requiere una energa de 1.022 MeV. Dicha energa se transfiere a ambos electrones producidos como energa cintica, de modo que puedan escaparse del tomo.

Sin embargo, en el encuentro de un electrn y un positrn, ambos intercambiarn sus cargas elctricas y se convertirn en dos fotones (fotones de aniquilacin), cada uno de los cuales soportar la masa del resto de un electrn (igual a 511 keV).

El proceso completo de atenuacin se puede resumir as (en orden decreciente de energa):

- AE > 1,022 MeV produccin de pares con la aniquilacin y la emisin consiguiente de los fotones de aniquilacin de 51 1 keV

- AE < 1,022 MeV ambas difusiones, la de Compton y la elstica

- A absorcin fotoelctrica de una energa ms baja y dispersin elstica (Rayleigh)

Los electrones libres se producen durante la absorcin fotoelctrica y la dispersin de Compton.

stos sern decelerados en su trayectoria a travs del material, de tal modo que la radiacin de frenado producida tendr una direccin determinada, por lo que tiene bsicamente caractersticas similares a otros fotones dispersados.

En iones as producidos, los huecos de los electrones desplazados de sus orbitas son ocupados posteriormente por otros electrones que saltan de sus rbitas externas. La diferencia de energa generada por este proceso se emite como radiacin X 'caracterstica' distribuida espectralmente, la cual se emite isotrpicamente (es decir, sin direccin determinada). Dicha radiacin tambin se suma a la radiacin dispersa.

Con respecto a la multiplicidad de modos de produccin de radiacin dispersa, no es sorprendente que la tasa de dosis generada en estos procesos sea con frecuencia ms alta que aquella que origina la radiacin primaria. Cuanta ms gruesa sea la capa absorbente ms alta es la cantidad de tasa de dosis debido a la radiacin dispersa.

La energa del fotn desempea tambin un papel significativo; cuanto ms baja es la energa incidente ms alta ser la tasa de dosis proveniente de la radiacin dispersa, por lo que aparecer mas radiacin difusa. Adems, puesto que en las energas bajas la probabilidad de difusin es grande, la totalidad de la radiacin dispersa se puede considerar como emisin esfrica.

En energas ms altas, sin embargo, la radiacin difusa se emitir preferentemente en una direccin descendente. En otras palabras: la radiacin se focalizar en la direccin del eje del haz del electrn, mientras que el ngulo de apertura del haz de radiacin de frenado decrece con el aumento de energa del electrn.

2.1.11 Ley de atenuacin

La disminucin de la intensidad del haz (igual a la tasa de dosis de la radiacin) mientras pasa a travs de una capa de material se puede definir matemticamente como sigue:

H = Tasa de dosis detrs de la capa S w

Ho = Tasa de dosis antes de pasar la capa S w

( = Coeficiente de atenuacin lineal

B = Factor de aumento

El coeficiente de atenuacin incluye la influencia de absorcin (, de la difusin ( y la produccin de pares (.La atenuacin de la radiacin fotnica (( y X) por medio de plomo puede servir como ejemplo de la composicin del coeficiente de atenuacin de los componentes simples (, ( y (. La atenuacin de la radiacin depende de dos parmetros, que son:1.- El material atenuante; la atenuacin aumenta con la densidad, pero todava ms con el nmero atmico medio.2.- La energa de radiacin.

Por lo tanto, al pasar a travs del material, la porcin de energa ms baja del espectro continuo atena ms pronunciadamente que las de energa ms alta. As, el mximo de la funcin de la energa es dirigido a valores ms altos.

2.1.12 Espesor de semirreduccinEl espesor de semirreduccin es un factor para la atenuacin de la radiacin. Se denomina espesor de semirreduccin de un material frente a una radiacin al espesor necesario de dicho material para reducir a la mitad la intensidad inicial de la radiacin.

La capacidad de atenuacin depende de la energa de radiacin, as como de la densidad del material utilizado, como se muestra en la figura 2.11.

Figura 2.11 Espesor de semirreduccinHWS = espesor de semirreduccin

H0 = tasa de dosis para la radiacin primaria

H = tasa de dosis de la radiacin que atraviesa el objeto

Ocasionalmente, la eficiencia de la atenuacin de un material se define como grado de atenuacin FN. ste es el valor de las tasas de dosis antes y despus de la atenuacin:

Esto se demuestra con el siguiente ejemplo:

Pongamos un espesor de material compuesto de subcapas apiladas secuencialmente, cada una de las cuales atena la mitad de su respectiva tasa de dosis incidente, comenzando con una tasa de dosis primaria del 100%.

- Tras la capa primera 50% (FN = 2)

- Tras la capa segunda 25% (FN = 4)

- Tras la capa tercera 12,5% (FN = 8)

Y as ir decreciendo sucesivamente.

Figura 2.12

2.1.13 Procesos de imagen; contraste de radiacin.Es la diferencia de tasa de dosis por la variacin de la atenuacin. A continuacin se expone un paso homogneo por una pieza con grosor de pared w1, y w2,

Figura 2.13 Diferencia de proporcion de dosis de dos grosores de capa diferentes (contraste de radiacin)La tasa de dosis detrs del grosor de pared w1 se puede calcular por medio de:

De acuerdo con w2

Por lo tanto, la diferencia de tasa de dosis es:

Esta diferencia de tasa de dosis se llama contraste de radiacin Ks. Para una formulacin relativa al contraste de radiacin Ks se deben considerar los conocimientos sobre la atenuacin por absorcin, adems de por dispersin. Ambos valores dependen de la energa de radiacin, del grosor de pared y de las propiedades fsicas del material (nmero atmico, densidad). A,.. 1

El coeficiente de atenuacin se puede considerar como el factor determinante para la absorcin (ver tabla 2.I; valores de espesor para el hierro).Radiacin de frenadoIr192Co60

100keV200keV300keV300 600keV1,25MeV

Grosor

[cm]([cm-1]Grosor

[cm]([cm-1]Grosor

[cm]([cm-1]Grosor

[cm]([cm-1]Grosor

[cm]([cm-1]

0,454,741,21,931,21,422,70,744,00,44

0,454,742,21,632,21,263,70,7210,00,45

0,93,923,21,543,21,176,70,69

1,33,564,21,434,21,1012,70,67

1,33,624,21,505,21,08

1,73,334,71,386,21,05

1,73,235,21,367,31,04

Tabla 2.1

Para determinar la aportacin de la radiacin difusa, comparada a la radiacin primaria, la radiacin difusa k se obtiene utilizando lo establecido experimentalmente como se representa esquemticamente en la figura 2.14.Pb-Zylinder= cilindro de plomo

Werkstuck= probeta

Bleiabschirmung= proteccin de plomo

Figura 2.14 Esquema de establecimiento experimental para determinar la proporcin de radiacin difusa

Figura 2.15 Proporcin difusa para las diferentes energasTeniendo en cuenta ( y k se obtiene el contraste especfico cspec.

Figura 2.16 Contraste especfico para diferentes energasMultiplicando el contraste especfico por la diferencia entre los grosores de pared w se obtiene el contraste de radiacin Ks.

En el ensayo prctico, los parmetros del material y los grosores de pared son cantidades conocidas. stas se pueden variar por seleccin por posiciones de radiacin incidente diferentes solo en lmites. Para conseguir un buen contraste de radiacin, la energa de radiacin adecuada debe ser seleccionada.

Los valores lmites compilados en las respectivas normas, por ejemplo EN 444, dan al tcnico de ensayos informacin til.

UNIDAD DIDCTICA 3 - EQUlPOS RADlACTlVOS 3 EQUIPOS RADIACTIVOS 3.1 MONTAJE Y FUNCIONAMIENTO DE INSTALACIONES DE RAYOS X Y GAMMA Y ACELERADORES

Los equipos de rayos X se diferencian en su construccin entre equipos de corriente continua y equipos de tanque simple. Los equipos de corriente continua estn constituidos por varios componentes: la unidad de tubo (tubo de rayos X y carcasa de proteccin del tubo), la unidad de energa, la unidad de refrigeracin y la unidad operativa.

Los equipos de tanque simple consisten en dos unidades solamente: la unidad operativa y, dentro de un tanque el tubo, la unidad de enfriamiento y la de energa.

Los equipos de rayos X tambin se diferencian segn el tipo de corriente utilizado entre equipos de potencial constante y de potencial pulsante.

3.1.1 Equipos de corriente continua

Normalmente, los equipos de corriente continua son conocidos como equipos de potencial constante.

Actualmente, debido a su gran peso, se emplean para instalaciones fijas.

Sin embargo, en virtud del desarrollo de los tubos metal-cermicos y los generadores de alto voltaje aislados por gas, los equipos de potencial constante pueden construirse significativamente ms pequeos y as se pueden usar para aplicaciones a pie de obra.

Figura 3.1. Equipo de potencial constante de 320 Kv

Debida a su emisin uniforme de rayos X, estos equipos pueden proporcionar tasas de dosis extremadamente altas. Varias constantes de tasas de dosis se muestran en Ia tabla 3.1.

Usando los circuitos de Villard o de Greinacher se pueden obtener mejores resultados que los conseguidos con los de media onda (potencial pulsante).

Los equipos de potencial constante, generalmente operan con circuitos Greinacher cuyo voltaje operativo muestra un bajo nivel de oscilacin.Sin embargo, la complejidad en la construccin de los circuitos anteriormente mencionados es significativamente ms grande que los de media onda, por lo que, en general, solamente se encuentran en equipos fijos.

El filamento del ctodo de un tubo de rayos X se calienta con corriente alterna de 1-5 A y 4-12 V. Sin embargo, la corriente del tubo del ctodo al nodo es solamente un 1% de la corriente de calentamiento. Se puede medir directamente en el circuito de alto voltaje, mientras que el voltaje operativo se mide en el circuito primario; de hecho, el voltaje de abastecimiento del transformador de alto voltaje se mide, y el del circuito secundario se determina por la proporcin de trasferencia del transformador.

Los equipos fijos pueden operar con voltajes de hasta 420kV (U), que se generan en tubos bipolares de (-) 210kV y de (+) 210kV. Un circuito cerrado con aceite para refrigeracin permite corrientes de hasta 30mA, con un caudal de aceite de 16 I/min (trasferencia de calor por medio de un intercambiador de calor de agua/aceite). La mitad del voltaje de funcionamiento slo est disponible empleando tubos operados unipolarmente, por ejemplo, tubos de nodo largo. En tal caso, se puede refrigerar por agua (el nodo tiene potencial 0). Para ste, se requiere slo un tercio de la cantidad de lquido de refrigeracin comparado con el refrigerado por aceite.

Los equipos fijos suelen utilizar un circuito altamente desarrollado y filtracin inherente relativamente baja. Frecuentemente, dos tubos bipolares se suministran con doble foco intercambiable. En ocasiones, este tambin se aplica a los tubos de nodo largo. En la minimizacin del foco, una reduccin de la corriente del tubo es inevitable. Sin embargo, podra ser menos de lo esperado, debido a la proporcin del rea; reas con pequeos focos pueden operar bajo cargas de energa especfica ms altas que las grandes.

3.1.2 Equipos de tanque nico (macrotanque)

Hasta el momento, los equipos de tanques nicos haban sido catalogados como equipos de media onda. Considerando su movilidad sobre el lugar, se disean ligeros y compactos. La construccin de la parte elctrica es relativamente simple; durante el uso del voltaje de funcionamiento alterno, slo se utiliza su parte positiva en el nodo.

Las tasa de dosis (y sus constantes) de los equipos de media onda (potencial pulsante) son significativamente menores que las de los equipos de potencial constante.

Las constantes de la tasa de dosis U (kV de los equipos de potencial constante mostradas en la tabla 3.I se determinaron con un filtro integral de 0.5 mm Cu.Corriente del tubo

U[kV]Constante de la tasa de la dosis

6018

100120

150390

200780

2501200

3001800

3502400

4003000

Tabla 3.ILas constantes de la tasa de dosis las suministra el fabricante del tubo. En caso de duda, se pueden obtener experimentalmente.La utilizacin de los equipos de potencial pulsante est limitada como se explic anteriormente.

Por lo tanto, estos equipos se aplican generalmente para trabajos in situ (p. ej., en lugares de construccin).

Estos equipos operan con voltaje generado electrnicamente a una frecuencia de 20 kHz (media onda = 50 Hz). Un equipo tpico refrigerado por aire, con un voltaje operativo mximo de 200 kV, se muestra en la figura 3.2.

Figura 3.2 Equipo de potencial pulsante, 200kV (recursos de tanque unico)

3.1.3 Tipos de tubos de rayos X

Hay diferentes tipos de tubos de rayos X diseados de acuerdo con la construccin del equipo radiogrfico y el campo de aplicacin. Un tubo tpico de dos polos (en versin de matraz de vidrio) se representa esquemticamente en la figura 3.3.

Figura 3.3Este tubo se puede operar hasta tensiones (U) de 400kV e intensidades (I) de 10mA. La versin metal-cermica (ver fig. 3.4) se puede utilizar hasta tensiones (U) = 420kV e intensidades (I) = 10mA. Este tubo es significativamente ms ligero y pequeo que el de cristal.

Figura 3.4Normalmente este tubo est diseado para un haz cnico; en casos especiales, pueden disearse para haz cilndrico.

3.1.4 nodo corto y nodo largo En un tubo unipolar, la tensin de funcionamiento se aplica nicamente al ctodo; el nodo es de masa elctrica. Los nodos de los tubos de nodo largo tienen un agujero coaxial taladrado en el centro, de tal manera que los electrones acelerados no impactan al nodo sino que son conducidos fuera del tubo a travs de una varilla de cobre de unos 50 cm de longitud. Al final de este tubo, los electrones colisionan sobre el blanco (generalmente wolframio).

En las siguientes figuras se representan de forma esquemtica los tubos de nodo corto y los de nodo largo.

Figura 3.5

En los tipos de tubos de rayos X descritos la radiacin est ya ligeramente atenuada en su camino desde el punto focal hacia la salida de la ventana del tubo por la influencia ejercida por el diseo del nodo, el tubo, el medio de enfriamiento y la ventana de salida. As, la radiacin del tubo se filtra de radiacin blanda. Este filtrado es equivalente al de una capa de aluminio de varios mm.

Para aplicar una radiacin suave se necesita un tubo filtrado por berilio. Este metal tiene un nmero atmico bajo, por lo que la radiacin puede pasar casi sin filtracin. De esta forma, a parmetros elctricos iguales, los tubos filtrados por berilio suministran tasas ms altas.de dosis que los filtrados normalmente. Es comn para todos los tubos de rayos X la emisin en todas las direcciones del espectro continuo producido por la absorcin de electrones. Sin embargo, slo la parte emitida ms o menos perpendicularmente desde el nodo se utiliza para el ensayo. En haces cnicos, el nodo se disea para absorber la mayor parte de la radiacin no usada, atenundola fuertemente.

Esto se produce por dos efectos: la posicin angular del blanco y por un cilindro grueso de cobre. El ngulo total de apertura del haz de radiacin es de unos 40(dependiendo de los equipos). El haz de radiacin produce un anillo de radiacin alrededor del nodo del tubo. Sin embargo, en la mayor parte de los casos, no es perpendicular al eje del tubo; los ngulos respectivos de emisin son de 10 a 15.

El recubrimiento del tubo absorbe adems la radiacin no empleada, ya que prcticamente todos los escudos del tubo contienen una capa de plomo en el interior, que es interrumpida slo en la zona de la emisin de la radiacin El dimetro del agujero del colimador est hecho de acuerdo con la dimensin del haz requerida. Adems, la mayor parte de los equipos de rayos X pueden equiparse con ms de un agujero colimador, con la ayuda de los cuales, el campo de radiacin puede ajustarse al tamao deseado. Cuanto ms pequea es la seccin del haz de radiacin, menor es la radiacin difusa que se producir.

3.1.5 Unidad de control de los equipos de rayos X

La unidad de control (pupitre) generalmente contiene un interruptor de red, indicadores e instrumentos de control para el voltaje del tubo, la corriente y el tiempo de exposicin.

Figura 3.6En general, el tiempo de exposicin puede preseleccionarse, despus de lo cual, el equipo se apaga automticamente. Sin embargo, se recomienda observar el voltmetro despus de la exposicin.

Adems, est provisto de un control externo de emisin mediante una alarma por luz intermitente, que se enciende slo durante la generacin de rayos X y su uso es obligatorio. Durante trabajos en campo, esta lmpara debe ser autocontrolada; en caso de fallo, el equipo tiene que desconectarse automticamente.

Opcionalmente, en trabajos en instalacin fija, la puerta de la instalacin dispone de un control por el cual la alimentacin del equipo se desconecta al abrir la puerta de la instalacin de rayos X. En equipos modernos, el voltaje y la corriente se controlan digitalmente.

3.1.6 Mantenimiento

Las instalaciones de rayos X slo requieren un pequeo mantenimiento. El funcionamiento adecuado de las conexiones de alto voltaje, los circuitos de enfriamiento, los contactos elctricos de puerta, las barreras de luz, las lmparas de alarma y los instrumentos de control deben ser probados en el transcurso de ciclos de mantenimiento programados. Despus de largos periodos fuera de servicio, debe realizarse un proceso de calentamiento, de acuerdo con las instrucciones del fabricante, antes de usar el equipo con parmetros operativos normales.

3.1.7 Revisin por personal tcnico

Los equipos de rayos X deben ser revisados por personal tcnico designado por la autoridad competente de cada pas, segn lo indicado en el plan de funcionamiento de cada instalacin.

3.2 MONTAJE Y SERVICIO DE LOS EQUIPOS DE RAYOS GAMMA

Los equipos de rayos gamma son significativamente ms compactos y menos complejos que los tubos de rayos X; bsicamente, son simples unidades de manipulacin mecnica. Deben servir a dos propsitos: proteger el radionucleido emisor en periodos de funcionamiento y localizarlo durante la operacin, de tal forma que se d un campo radiactivo con geometra de anillo o cono.

Los componentes del equipo son:

- Fuente radiactiva encapsulada

- Portafuente

- Contenedor

- Unidad de control remoto, telemando (cable, control de cable y conductor de cable)

- Mangueras

- Partes accesorias como pantallas y colimadores

3.2.1 La fuente radiactiva

La fuente radiactiva es un material radiactivo introducido en una cpsula hermtica. Esto debe asegurar que, bajo condiciones operativas normales, ningn material activo pueda emerger de forma incontrolada. Las fuentes slo se pueden emplear para ensayos. El fabricante tiene que dar un certificado de hermeticidad y otro que confirme la propiedad de la fuente como material radiactivo suministrado en una forma particular.

En fuentes con periodos de semidesintegracin de ms de cien das, el usuario tiene que llevar a cabo un ensayo de hermeticidad (frotis) cada ao.

Figura 3.7 Dispositivo de categora 23.2.2 Portafuentes

La misin del portafuentes es sostener la fuente, por un lado, y permitir el control remoto, por el otro. La fuente debe estar fijada hermticamente al portafuente, de tal forma que no pueda ser manipulada de forma incontrolada.

Generalmente, el portafuente consiste en puentes de conexiones, de tal forma que permita una movilidad casi libre. Los ltimos dos puentes de conexin estn construidos de wolframio para que sirvan de escudo de radiacin en la direccin del personal de servicio.

Figura 3.8 Contenedor de la fuente3.2.3 Contenedor El contenedor sirve, en la prctica, como compartimiento de proteccin de la radiacin. Como material de proteccin se emplean wolframio o uranio empobrecido. Los contenedores se clasifican en P o M de acuerdo con su tamao, masa y movilidad. Los que pueden ser transportados por una persona se clasifican como P (portable), aquellos que se tienen que mover con ayuda mecnica pertenecen en exclusividad a la clase M (mvil).

Figura 3.9 Equipos portables (P) y mviles (M)Adicionalmente, se puede discernir entre tres categoras de contenedores, considerando sus tcnicas operativas.

Durante el trabajo con equipos de categora 1, la fuente permanece en el contenedor. La radiacin se libera por la localizacin apropiada de la fuente conjuntamente con la proteccin, o a travs de la abertura de una placa incorporada en la cubierta.

Figura 3.10 Equipos de categora 1Durante el trabajo con equipos de categora 2, la fuente es desplazada del contenedor al lugar de la operacin por control remoto (ver fig. 3.7). Los equipos de categora 3 generalmente sirven slo como contenedores de transporte o almacenamiento. Las fuentes son extradas del contenedor y llevadas al lugar de trabajo con la ayuda de una unidad de manipulacin. En la figura 3.11 se representa esquemticamente un dispositivo del tipo P2 (clase p, categora 2) que contiene una fuente de iridio. Para Co60 se aplica la mayor parte de los recursos M2. En la figura 3.12 se muestra el esquema de un dispositivo SE que contiene Se75.

Figura 3.11 Equipo Ir192Estos contenedores se deben equipar con unidades de seguridad que impidan la manipulacin y la extraccin de la fuente por parte de personas no autorizadas o una manipulacin incontrolada en el movimiento de la fuente de un contenedor a otro.

Figura 3.12 Dispositivo Se75Es obligatorio inspeccionar la construccin del contenedor, la unidad de control remoto y la unidad que gua a la fuente. Una inspeccin favorable confirma la existencia de suficientes precauciones de seguridad ante probables accidentes y en previsin de la fatiga durante una operacin normal. Para el transporte por vas pblicas, el contenedor debe tener autorizacin de contenedores del tipo A o B respectivamente, segn los reglamentos internacionales sobre transporte de mercancas peligrosas, clase 7. Los contenedores del tipo B (U) resistirn los daos que puedan ocasionarse en accidentes de trfico; no se deben encontrar dosis altas de radiacin en las mediciones. 3.2.4 Control remoto La unidad de control remoto se emplea para trasladar la fuente radiactiva desde el contenedor hasta la ubicacin deseada. Esta unidad incluye el cable, el conducto del cable y su mecanismo. Se fija firmemente, mediante un sistema de sujecin, al casquillo del portafuente (ver fig. 3.13).

Figura 3.13 Portafuente

El portafuente se puede controlar de forma elctrica o manual. 3.2.5 Mangueras Son tubos de caucho, flexibles, reforzados con hilo de acero. La mayor parte de los equipos dispone de tres mangueras que pueden montarse una a continuacin de otra, empalmando sus extremos roscados, o bien emplearse una o dos solamente. En cualquier caso, en la posicin extrema debe montarse siempre una manguera ciega terminada en una vaina metlica donde se sita la fuente. Las mangueras se usan para trasladar la fuente al sitio deseado, no para la proteccin radiactiva. 3.2.6 Accesorios

Los accesorios son: placas de recubrimiento, colimadores y herramientas de centrado. Los colimadores deben estar disponibles con diferentes diseos, de acuerdo con las condiciones de exposicin respectivas. La eficiencia del blindaje de los colimadores depende de su material; normalmente se usan uranio o wolframio. El grado de atenuacin FN oscila entre 50 y 100.

3.2.7 Operar con equipos de rayos gamma La unidad de control remoto y una manguera, respectivamente, se conectan al contenedor. El colimador se fija a la vaina metlica de la manguera. El equipo se cierra con un cierre de seguridad. El canal de salida de la fuente se abre con la unidad de cerrado sobre una seal desde un anillo giratorio o un botn, respectivamente.Precaucin!!

La radiacin primaria se emite hacia delante al central el canal de salida de la fuente!

La fuente se trasfiere a la manguera mediante el control remoto (manual o elctrico). Despus de la exposicin, la fuente se retrae al contenedor, lo cual se debe confirmar midiendo la tasa de dosis. Despus, el contenedor se vuelve a cerrar. Despus de completar la tarea, la llave se debe sacar del equipo. Slo se deben usar partes claramente identificables del equipo de radiacin (por medio del marcado apropiado permanente). Esto es de particular importancia para el mantenimiento y el control. Estas partes son: contenedor, portafuentes, unidades de control de la fuente, unidades de control remoto, mangueras, placas de recubrimiento. 3.2.8 Mantenimiento Significativamente hay ms equipos de rayos gamma averiados por el uso que tubos de rayos X. Por lo tanto, el mantenimiento se debe llevar a cabo a gran escala. Las medidas de mantenimiento las deben efectuar tanto el fabricante como el usuario. El fabricante del equipo debe llevar a cabo trabajos de mantenimiento en los periodos indicados en el plan de funcionamiento de la instalacin radiactiva, que incluirn todas las partes accesorias intervinientes (de acuerdo con la licencia del prototipo). Cada equipo de rayos gamma y todas sus partes accesorias deben ser examinados por un tcnico debidamente autorizado por un organismo de inspeccin; una lista de organismos autorizados se adjunta a la licencia del prototipo. 3.2.9 Fuentes de error La manipulacin no profesional y el mantenimiento insuficiente o nulo pueden causar disfunciones. Ejemplos de fuentes de error: Dimensiones y actividad de la fuente Actividad errnea indicada por parte del fabricante: control de la actividad con radiametro, control de la dimensin de la fuente por medio de radiografas de rayos X. Defecto en la cpsula de la fuente La emisin de material radiactivo de la fuente puede producirse por desgaste o deformacin de la fuente, recolocacin incompleta en el contenedor despus de la exposicin y consecuente cierre del contenedor de forma violenta. Unin defectuosa entre la fuente y el portafuente Esto podra ocurrir debido a la corrosin a la manipulacin incorrecta.

Uniones del portafuente Los goznes que sujetan las uniones del portafuente pueden fallar debido a la corrosin o excesiva fatiga a lo largo del tiempo. Por ello, el portafuente debe ser revisado en cada recarga de la fuente. Resorte de la unidad de seguridad El recorte de la unidad de control impide que el portafuente y la fuente misma se deslicen fuera d contenedor cuando la unidad de control remoto no est conectada. El resorte puede no sostener apropiadamente el portafuente si est corrodo y/o desgastado, y la conexin de la clavija puede desplazarse fuera del contenedor con el tiempo. Acoplamiento del portafuente con la unidad de control remoto

La toma de conexin del portafuente puede estar desgastada, de tal forma que el elemento de sujecin con la unidad del control remoto puede desacoplarse por un simple movimiento de la misma. El fallo podra deberse a la corrosin/deformacin de dicho elemento de la unidad de control remoto.

Unin elemento de sujecin/cable

Se debe prestar particular atencin a incipientes grietas en esta parte, ya que est expuesta casi permanentemente a fuerza alterna por presin y tensin.

Mangueras

Las mangueras comprimidas y deformadas y/o con un radio demasiado pequeo de las mismas podran bloquear el portafuente. Las mangueras defectuosas deben ser sustituidas.

Unin entre el colimador, manguera y control remoto

Todos los elementos de unin deben ser manipulados con especial cuidado, ya que, de otra forma, no puede asegurarse la seguridad en la operacin.

3.3 ACELERADORES: EQUIPOS PARA LA PRODUCCIN DE RX DE ALTA ENERGIA

3.3.1 Diseo y principio de funcionamiento

En radiografa industrial, el acelerador lineal de electrones (LINAC) ha sustituido al betatrn que se us de forma casi exclusiva al principio. En ambas mquinas, los rayos X de alta energa son producidos por deceleracin de electrones rpidos en un antictodo convertidor de metal pesado como en los tubos de rayos X. Ambos equipos difieren principalmente en su construccin bsica y modo de aceleracin. El rendimiento del fotn en los aceleradores lineales es normalmente ms alto que en el betatrn por razones de magnitud.

Figura 3.15 Acelerador lineal

Figura 3.16 LINAC; comparacin de tamaos

Figura 3.17 Principio del acelerador linealLos principales componentes del LlNAC representados esquemticamente en la figura 3.1 7 son:

Fuente de electrones

Tubo acelerador

Antictodo

Unidades de abastecimiento

Panel de control

Los electrones son acelerados por una onda electromagntica de alta frecuencia (3-9 GHz, onda de Radar) en el tubo acelerador. Estas ondas son generadas por un magnetrn 6 un klystron en un rango de potencias pico de 2 a 5 MW.

Los aceleradores pueden operar con una onda fija o de traslacin. La ventaja de las mquinas de onda fija es que la onda de traslacin puede operar con tubos de aceleracin ms cortos que LINAC de onda de traslacin para una energa de salida comparativa.

Los electrones son producidos por un filamento de metal caliente o placa (p. ej., molibdeno) y luego tienen una trayectoria pre-acelerada electrosttica (can de electrones) que inyecta los electrones en el tubo de desplazamiento, donde se aceleran a altas energas cinticas. Despus, son absorbidas por un blanco de metal pesado (wolframio, tntalo, oro, etc.), donde una parte de su energa se convierte en radiacin de frenado.

Figura 3.18 Aplanamiento de campoEn la figura 3.18, se despliega la dependencia angular de la intensidad del haz relativa al haz axial.

La direccin descendente, fuertemente pronunciada y caracterstica en energas fotnicas crecientes se puede reconocer fcilmente.

Los filtros de aplanamiento del campo se aplican para obtener una distribucin de la intensidad aproximadamente homognea. Por lo tanto, los valores de tasa de dosis proporcionados en la documentacin del fabricante se reducen en aproximadamente un medio (ver fig. 3.15).

3.3.2 Servicio, fuente de error, mantenimiento

Las ventajosas caractersticas de los modernos LlNAC son su robustez funcional y una mnima necesidad de mantenimiento. En caso de mal funcionamiento, frecuentemente el usuario puede averiguar la razn y llevar a cabo la reparacin necesaria l mismo. Esto se debe a su moderno diseo y a la construccin de sus aceleradores; generalmente se pueden encontrar sugerencias para la deteccin del fallo y su reparacin en la documentacin del fabricante.

3.3.3 Aplicacin

En el ensayo de materiales, generalmente el LlNAC se utiliza para el examen de componentes de fundicin voluminosos de cualquier clase. Sin embargo, tambin se usa para ensayos de componentes en movimiento rpido, adems en cargas propulsoras, explosivos (armas) y motores. Es relevante el uso de LlNAC para el ensayo de capas gruesas de hormign pretensionado (normalmente hasta 1,6 m de grosor).

En la presente tabla, se puede ver una recopilacin de datos tcnicos de LINAC normalmente disponibles.

Es de destacar la relativamente pequea mancha focal conseguida. En comparacin con un LINAC de 4 MeV, una fuente de Co60 debe tener una actividad de alrededor de 170TBq (4.600 Ci). Las fuentes de Co60 disponibles, sin embargo, tienen menos de un dcimo de esta actividad en tamao de mancha focal de 7,7 x 7,7 mm. Por ejemplo, en una radiografa tomada de hormign de 700mm con la fuente de Co60 en una distancia foco-pelcula de 1.500 mm, la imprecisin geomtrica ser de 3,6 mm, mientras que ser de 0,8 mm en la aplicacin de LINAC.

3.3.4 Particularidades de la proteccin de la radiacin

Aunque la radiacin X puede trabajar con energas que exceden 3 MeV, cumple las normas de proteccin radiolgica. Al medir la tasa de dosis de LINAC se debe tener en cuenta que la radiacin no se genera continuamente, sino en operacin pulsada del equipo en una frecuencia operativa que oscila entre 5 y 500 Hz. Por lo tanto, si se emplean contadores Geiger-Mller para la medicin de tasa de dosis, es recomendable comparar los resultados de la medida con los obtenidos con cmaras de ionizacin.

Figura 3.20 Grosor de valor medio del acero (Stahldicke) respecto de la energa de electrones (Electronenergie)La funcin del grosor del valor medio del acero depende de la energa del electrn incidente, como se muestra en la figura 3. 20.Finalmente, debe mencionarse la reaccin fotonuclear. Normalmente, se requiere alrededor de 6MeV de energa fotnica mnima para inducir estos resultados. Pueden producirse diferentes tipos de reacciones, por ejemplo, cuando un neutrn se emite del ncleo, ste se vuelve inestable y se genera un radionucleido. Estas desintegraciones estn acompaadas por la emisin de radiacin nuclear de diferentes tipos, por ejemplo (+, (-, (, X.UNIDAD DIDCTICA 4 - PROPIEDADES DE LAS PELICULAS Y PANTALLAS INTENSIFICADORAS 4 PROPIEDADES DE LAS PELICULAS Y PANTALLAS INTENSIFICADORAS

4.1 ESTRUCTURA DE LAS PELICULAS

Una pelcula de radiografa industrial tiene siete capas (vase fig. 4.1).

Un sustrato de polister como soporte para la capa fotogrfica de ambos lados Dos capas adhesivas para transportar la emulsin fotogrfica Dos capas de emulsin que incluyen:

gelatina

granos de halogenuro de plata (normalmente bromuro)

aditivos para el control del proceso fotogrfico

Dos capas duras de gelatina

4.2 PROCESO FOTOGRAFICO

La exposicin de la pelcula a la radiacin como rayos X o (, electrones, la luz visible, conduce a la conversin del bromuro de plata en gas de bromo y plata metlica, la cual se precipita en la pelcula como cristales simples. Sin embargo, el nmero total de tomos de plata es tan pequeo que ninguna estructura es visible para datos de exposicin normales. Esto se denomina imagen latente (oculta).

Figura 4.2 Proceso FotogrficoSi estos cristales crecen a un tamao suficiente actuarn como catalizadores durante el siguiente proceso de revelado; a suficientes granos expuestos (cristales de tamao ms que critico), la reduccin procede de forma ms rpida que con granos pequeos por razones de magnitud. Esta transformacin en forma de explosin incorpora granos adyacentes, de tal forma que un efecto de amplificacin desde los tomos de plata reducidos radiolgicamente al nmero total de tomos de plata reducidos podra alcanzar un factor de 109. Fuera de los granos simples expuestos de menos de 1(m de tamao, se generara un agrupamiento (una conglomeracin visible de tomos) de 30-70(m. Para conseguir los parmetros de calidad de imagen deseada (granularidad) la pelcula (a travs de aditivos) y el revelador (por medio de aceleradores, inhibidores, etc.) deben estar armonizados.

Ya que una parte de granos no expuestos son revelados, una cierta densidad de velo es inevitable. Sin embargo, esto se puede minimizar por unas adecuadas condiciones de almacenamiento y procesado.

A travs de la recombinacin entre la exposicin y el revelado, tiene lugar una cierta atenuacin de la imagen latente y, por lo tanto, una reduccin de la densidad. Con alta energa de exposicin (produccin de grandes granos), esto es normalmente irrelevante. Se elimina de la emulsin el bromuro de plata residual por fijacin.

4.3 DENSIDAD PTICA

Durante la exposicin se genera en la pelcula una densidad de granos revelados que depende de la dosis.

Al inspeccionar la pelcula en modo transparencia, se aprecia una mayor o menor reduccin de la densidad de la luz (vase fig. 4.3). La densidad ptica se define como:D = Densidad ptica (ennegrecimiento)

Lo = Densidad de luz en cd/m2, antes de la transmisin

LF = Densidad de luz en cd/m2, despus de la transmisin

Para la evaluacin, la mnima densidad de luz debe ser de 30 cd/m2 (D < 2,5) o 10 cd/m2 (D > 2,5) respectivamente, de tal forma que el ojo humano pueda reconocer fcilmente los detalles importantes en el dibujo (de acuerdo con EN 25 580).

Una densidad ptica de D=1 corresponde a una relacin de densidades de luz de 10.

Un iluminador de pelculas debe proporcionar una densidad de luz de L0 = 100.000 cd/m2 como mnimo, si se va a evaluar una pelcula con D=4 (al menos 10 cd/m2 deben estar disponibles al ojo del inspector).

4.3.1 Medida de la densidad ptica

Se deben realizar dos simples medidas para obtener la densidad ptica:

- L0, - medida para ajuste 0 sin pelcula

- LF, - con pelcula

Figura 4.3 Medida de la densidad pticaLas mediciones se pueden llevar a cabo con densitmetros auto iluminados o se puede utilizar un iluminador de pelculas. En el ltimo caso, se debe tener en cuenta una eventual distribucin no homognea de los valores L0, a lo largo del rea iluminada del iluminador. Por lo tanto, LF, y L0, se deben obtener en el mismo lugar. Adems, los densitmetros se analizarn en ciclos de inspeccin regulares, con pelculas estndares certificadas en el marco de la vigilancia de la medida general. 4.4 CONTRASTE (D El contraste de una radiografa se determina 'por la diferencia entre las densidades pticas en la imagen (diferencia de ennegrecimiento).

Contraste, nitidez y granularidad son los parmetros que determinan la calidad integral de una radiografa.

Figura 4.4 Contraste4.5 PROPIEDADES DE LAS PELICULAS

Incluyen aquellos rasgos que determinan directa o indirectamente la calidad de la imagen

Entre los primeros se incluyen:

Gradiente

Granularidad

Relacin gradiente ruido

Sensibilidad

No se debe minusvalorar la influencia de parmetros eficientes de forma indirecta, como:

Constancia de procesado

Constancia de sensibilidad

dentro del rea de la pelcula

entre las partidas de pelculas

entre emulsiones

Resistencia a la luz de fondo de la cmara oscura

Robustez mecnica

Procesado mediante maquinaria

4.6 GRADIENTE G

La unin entre la proporcin de exposicin (dosis de pelcula) y la densidad ptica alcanzable se representa en la curva de gradacin (curvas caractersticas; vase fig. 4.5); estas son suministradas por el fabricante. Como la densidad ptica es un valor logartmico por definicin, generalmente la dosis de pelcula (como relacin adimensional de dosis de exposicin o de proporciones de exposicin) tambin se representa en una escala logartmica.

Figura 4.5 Curva de gradacinLa figura 4.5 muestra una curva de gradacin que es caracterstica de una pelcula tcnica de rayos X. El curso progresivo, dentro de la proporcin completa de inters, es peculiar; la pendiente de la curva aumenta de manera permanente.

El gradiente G es una medida de la pendiente de la curva:D = Densidad ptica

K = Dosis (en mGray) requerida por la densidad (D - Do)

D0 = Densidad de velo ms densidad ptica debido al fondo

Como el gradiente depende de la densidad ptica, se debe definir como gradiente local para los respectivos valores de densidad.

Ver Tabla 1 en EN 584-1:

G para D = 2.0 sobre Do

G para D = 4,0 sobre Do

Como se explic anteriormente, el gradiente es una medida de la conversin de diferencias de dosis en diferencias de densidades pticas o ennegrecimientos, respectivamente, a travs de la pelcula. Por lo tanto, caracteriza las propiedades relacionadas con el contraste de la pelcula. Ya que el gradiente aumenta casi linealmente con la densidad ptica, el contraste indicando inhomogeneidades en objetos ensayados aumenta de igual modo. As, las densidades pticas mnimas requeridas por los respectivos estndares se hacen comprensibles (vase, por ejemplo, EN 444).

Adicionalmente a la caracterizacin del gradiente, la curva de gradacin da informacin acerca de la sensibilidad comparada entre las pelculas. Adems, con la ayuda de la curva de gradacin, se pueden asignar diferencias de dosis y/o de periodos de exposicin a diferencias de densidades pticas y viceversa.

4.7 GRANULARIDAD (D

Como ha sido ya descrito, los agrupamientos de grano de las pelculas reveladas reducen la densidad de luz que pasa a travs de la pelcula. Esta reduccin se mide como un valor integrado sobre un gran nmero de granos y separaciones entre granos con un densitmetro estndar. Sin embargo, al medir con un instrumento con una alta resolucin espacial, por ejemplo, un micro densitmetro con 0,1 mm de tamao de apertura, se advierten variaciones estocsticas de la densidad ptica determinadas por el tamao y la distribucin del conjunto de granos. Esto da lugar a un efecto de ruido que eventualmente proporciona picos de densidad pequea debido a los objetos indetectables del rea de ensayo. sta es una caracterstica de las pelculas que influye notablemente en el reconocimiento de los detalles; se denomina granularidad y se define como la variacin estocstica de la densidad en pelculas reveladas, que se superpone sobre la imagen del objeto a detectar. La granularidad, como el gradiente, depende de la densidad ptica integral. Generalmente se expresa como D = 2 sobre Do.

Al seleccionar una pelcula apropiada para la deteccin de un cierto tamao del objeto, se tiene siempre que encontrar un ptimo entre granularidad y sensibilidad. La detectabilidad suficiente de pequeos objetos .requiere una pequea granularidad de la pelcula revelada. En este caso, se necesita un tamao de grano inicial pequeo y un procesamiento ptimo de la pelcula. Por otra parte, las pelculas-de grano fino requieren un nmero ms alto de granos para alcanzar densidades pticas comparables, con un periodo de exposicin mayor.

Conclusin: defectos pequeos pelcula lenta (sensibilidad baja)

defectos grandes pelcula rpida (sensibilidad alta)

4.8 RELACIONGRADIENTE-RUIDO G/UD

Es el cociente entre el gradiente G (que determina el contraste) y la granularidad G. As, la calidad integral de la pelcula est bien descrita.

4.9 SENSIBILIDAD S (VELOCIDAD)

La sensibilidad es la funcin de la dosis de radiacin requerida para producir una cierta densidad ptica en la pelcula de rayos X revelada, generalmente medida en Gray. La sensibilidad se aplica en trminos de factores de exposicin relativa. sta es la dosis de radiacin requerida por la pelcula individual en relacin a la requerida por una pelcula estndar (D7 Agfa-Gevaert).

4.10 PENUMBRA INHERENTE COMO CONSECUENCIA DE LA GRANULARIDAD La generacin de cristal dentro de los granos de bromuro de plata resulta afectada por la ionizacin como ya se ha demostrado. Los tomos emiten electrones fotnicos o Compton sobre el impacto directo con la radiacin X incidente. stos transfieren energa a las reas vecinas con una proporcin de masa que depende de su energa. As, a energa primaria suficientemente alta, los granos prximos experimentan una coexposicin indirecta. Por ejemplo, en la radiografa de un borde, la transicin de densidad no ser abrupta sino continua en una cierta proporcin de transicin. La dimensin geomtrica de esta proporcin se conoce como penumbra inherente Ui. Este fenmeno es tambin conocido como atenuacin de un borde o de otras estructuras en la imagen. Estas atenuaciones conducen al deterioro del contraste. Por lo tanto, estas estructuras podran permanecer por debajo el umbral de deteccin. La penumbra inherente aumenta con la energa de radiacin incidente. Sin embargo, como es mayor que el tamao del grano de la pelcula, slo es dependiente del tipo de pelcula en un menor grado. Como las combinaciones de pantalla-pelcula son consideradas como una unidad, el valor de atenuacin depende de !as propiedades de la pantalla y tambin de la energa aplicada. Radiacin de frenadoRadiacin

100 250kV250 420kVIr192Co60

PantallaNingunaPbPbSalt1)Salt2)PbPbFe

Ui [mm]0,080,130,150,30,40,230,630,43

1) alta resolucin

2)altamente mejorado4.11 CLASIFICACIN DEL SISTEMA DE PELICULAS Un requisito previo para una seleccin de pelculas reproducibles adecuadas para cada caso de aplicacin es la clasificacin de las pelculas de rayos X con respecto a todos los parmetros que influyen directamente en su calidad radiogrfica. La norma bsica correspondiente en Europa es EN 584-1. La armonizacin de los factores: pelcula, qumica del proceso y tecnologa, juega un papel importante. Por lo tanto, EN 584-1 establece las clases de pelculas para aquellos sistemas de pelculas con los componentes que los determinan. As, se establecen las seis clases de pelculas: C1 para las de mayores requisitos hasta C6 para las de menores requisitos. Las siguientes propiedades de las pelculas forman la base de sta clasificacin:

Gmin,D=2= gradiente mnimo para D = 2.0 sobre D0Gmin,D=4= gradiente mnimo para D = 4,0 sobre D0(D= granularidad mxima para D = 2,0 sobre D0G / (D = relacin gradiente mnimo/ruido para D = 2.0 sobre D0Los valores limites estn compilados en la tabla 1 de EN 584-1. Los fabricantes son responsables de la clasificacin de los sistemas de pelculas. Generalmente, se expide un certificado que contenga toda la informacin, de acuerdo con la mencionada tabla. Adems, la sensibilidad-CEN y la dosis de radiacin estn incluidas. Los usuarios deben requerir la versin completa y vigente de esta clasificacin. Esto es de importancia capital para los usuarios que operan de acuerdo con normas y otras regulaciones normativas.

Si hay modificacin de cualquier componente del sistema (p. ej.. un revelador. temperatura de procesado o tiempo) sin la evidencia apropiada en conformidad con los valores lmite relacionados a la clase, se debe dejar a un lado la clasificacin. El control del procesado de la pelcula se describe en EN 584-2 y se analizara en la unidad didctica 5.4.12 EFECTOS Y MISIONES DE LAS PANTALLAS INTESIFICADORAS La eficiencia fotogrfica de los rayos X o y es una funcin de la radiacin absorbida en la capa fotogrfica de la pelcula. Ello asciende al 1% de la radiacin incidente (a energa media). La otra parte de la radiacin penetra la pelcula sin ninguna interaccin, siendo inservible. Las pantallas intensificadoras pueden ser empleadas para mejorar la eficiencia. stas estn dispuestas a ambos lados de la pelcula. Sin embargo, la aplicacin de las pantallas significa mejora de la penumbra inherente que se determina por los siguientes factores: Tipo de pantalla: pantallas fluorescentes (intensificador de base de sal o pantallas de tierras raras) pantallas emisoras de electrones (pantallas de plomo o acero) Grosor de la pantalla y, eventualmente, tamao de grano Energa de la radiacin Contacto pelcula/pantalla La penumbra inherente se puede minimizar significativamente por empaquetamiento al vaco y aplicacin de pantallas de plomo.

4.12.1 Pantallas de plomo El efecto intensificador de las pantallas de plomo es debido a la emisin de electrones por la inter- accin con radiacin X o (. Esto es extremadamente sensible a la radiacin de electrones. Sin embargo, la atenuacin de la radiacin incidente por absorcin en la pantalla ha de tenerse en cuenta, de tal forma que la eficiencia de la intensificacin se determina por la energa incidente y el espesor de la pantalla, en particular, de la pantalla frontal.

Figura 4.8. Campo de electrones (Elektronenausbeute) vs. grosor de la pantalla de plomo (Pb-Foliendicke) Gleichspannunganlage = equipo de voltaje directoVorfilter = filtro preliminar Al espesor de pantalla constante, el factor de intensificacin aumenta con la energa incidente hasta un mximo, luego decrece debido a la progresivamente ms baja dispersin fotoelctrica y Compton en la seccin transversal del material de la pantalla. Al aumentar el espesor de la pantalla, el mximo del factor de intensificacin se desplaza a energas ms altas. El grosor apropiado de la pantalla es dependiente de la energa y se selecciona de acuerdo con las respectivas normas y dems normativas tcnicas, por ejemplo, EN 444.

En el caso de pantallas delgadas (relacionadas con la energa de radiacin primaria), el mximo de la eficiencia de intensificacin yace en la pequea regin de energa, de tal forma que la radiacin dispersa y tenue es reforzada de forma ms pronunciada que la radiacin primaria que forma la imagen. Consecuentemente, el contraste se deteriora. Por el contrario, las pantallas excesivamente gruesas absorben la radiacin primaria de forma muy acusada, as que el efecto de intensificacin decrece y el tiempo de exposicin requerido aumenta. En energas incidentes, las pantallas de plomo de significativamente menos de 100 keV slo se usan en casos excepcionales.

Adems, el contraste de radiografas se puede mejorar con la ayuda de pantallas de plomo. Esto se debe al filtrado de radiacin de difusin tenue. As, la proporcin de difusin se puede mejorar por la seleccin de un adecuado espesor de pantalla.

4.12.2 Pantallas de acero Usndola utilizar altas energas de radiacin incidental, por ejemplo Co60 o aceleradores lineales, la radiacin difusa de las pantallas de plomo ser ms pronunciada, llevando, de este modo, a proporciones de difusin deterioradas. Un mejor filtrado de radiacin difusa consigue as una mejor calidad de imagen por medio de la aplicacin de pantallas de acero. 4.12.3 Pantallas fluorescentes (pantallas salinas) Bsicamente, las pantallas fluorescentes consisten en un transportador fino y flexible con una capa fluorescente sobre su superficie (generalmente tungstato de calcio o compuestos de tierras raras). Al bombardear con rayos X estas pantallas, emitirn luz visible. As, la pelcula tiene que ser sensible a la luz visible en este caso. La intensidad de la luz incrementa con la intensidad de los rayos X, de tal forma que el factor de intensificacin es dependiente de la proporcin de dosis. Adems, la temperatura de la operacin gana tambin importancia. Debido a la penumbra inherente e intensificadora y a la reducida calidad de imagen, las pantallas altamente intensificadas se usan slo si la nitidez de detalles es de menor prioridad, por ejemplo, durante la deteccin y localizacin de reforzamientos de acero en hormign armado. Debido al grosor de pared generalmente grande, los periodos normalmente largos de exposicin se pueden acortar notablemente a valores apreciables, por medio de la aplicacin de pantallas altamente intensificadoras (intensificacin de 10-30 veces). As, la penumbra inherente y amplificada es inevitable e impide la deteccin de, por ejemplo, grietas en los componentes de acero de refuerzo. Sin embargo, sta no es su misin en este caso particular. 4.12.4 Pantallas fluorometlicas Hasta cierto punto, estas pantallas combinan las ventajas de las pantallas de plomo (filtrado de la radiacin difusa) y de las pantallas fluorescentes (con factor de amplificacin alto). En estas pantallas se coloca una capa de xido de plomo o de plomo entre el transportador y la capa fluorescente. UNIDAD DIDCTICA 5 - REVELADO DE PELICULA

5 REVELADO DE PELCULA 5.1 REVELADO DE LA PELICULA DE ACUERDO CON DGZFP-RECOMENDACION D2 Y EN CONFORMIDAD CON EN 584-2 5.1.1 Diseo de la cmara oscura Bsicamente, una cmara oscura no se ubicar en un rea de radiacin inica, ya que las pelculas en proceso de revelado pueden volverse a ennegrecer, as como las pelculas almacenadas se pueden exponer sin desearlo. Las pelculas de rayos X son sensibles a la luz visible en cierta forma, por lo tanto, no debe producirse ninguna incidencia de luz incontrolada (filtracin de luz). El diseo de construccin del rea de acceso de la cmara oscura depende del espacio disponible. Una habitacin interior cerrada con llave, una puerta giratoria o una entrada laberntica son algunas de las opciones posibles. La iluminacin de la cmara oscura se debe disear conforme a lo expresado. Generalmente, se suele instalar una luz rojo-anaranjada o verde para solventar futuras exposiciones de las pelculas en proceso de revelado, pudiendo provocar densidad de velo. El ensayo recomendado en BGZfP-recomendacin D2, debe llevarse a cabo antes de la decisin final. El diseo integral de la cmara oscura depende del espacio disponible. Preferiblemente, la cmara oscura se divide en un rea seca y otra hmeda. En el rea seca, las pelculas vrgenes se transfieren a un chasis a prueba de luz y, en la hmeda, se preparan para el revelado. La totalidad de la instalacin de revelado debe situarse en el rea hmeda. As, la limpieza requerida para el revelado de las pelculas se puede realizar fcilmente. Si slo se dispone de una habitacin, es recomendable una mquina de revelado. Sin embargo, su aplicacin depende de la media del rendimiento global esperado. Ya que el almacenamiento y revelado de las pelculas tiene una influencia significativa sobre la calidad de los resultados de los ensayos, se recomienda a aplicacin del hardware ptimo y procedimientos de trabajo para el revelado de la pelcula. La entrada de esfuerzo debe ser similar a la de exposicin. Sin embargo, un correcto revelado de la pelcula no garantiza en s mismo la alta calidad requerida, por ejemplo, la duracin de 30 aos de las pelculas, etc. Para conseguir un estndar de alta calidad permanente, se necesita la supervisin y el control de calidad de la totalidad del rea de la cmara oscura, supervisin desarrollada en ciclos documentados y con carcter fijo (ver anteriormente "Recomendacin D2"). 5.1.2 Iluminacin de la cmara oscura La iluminacin de la cmara oscura es de particular importancia. No es recomendable el uso de tubos fluorescentes, ya que stos tienden a la fosforescencia despus de apagarlos, produciendo as altas densidades de velo inaceptables. El control de la iluminacin del filtro es todava ms importante; stos no deben equiparse con lmparas de ms de 15 W. 5.1.3 Revelado manual Como se explic anteriormente, la pelcula expuesta debe tratarse qumicamente para obtener una imagen visual de la imagen latente producida durante la exposicin. Bsicamente, las instrucciones de funcionamiento del fabricante deben seguirse durante la totalidad del proceso de revelado. Esto es de particular importancia para la regeneracin del revelador y el bao fijador. Por lo tanto, la actividad qumica y el nivel de lquido deben ser monitorizados permanentemente, por ejemplo, tomando registros de cada uso, rendimiento total de las pelculas y fecha de preparacin. La disminucin progresiva del ennegrecimiento es debida probablemente al empleo de revelador gastado. Adems, la limpieza permanente del rea de la cmara oscura es obligatoria. La totalidad del revelado de pelculas se desarrolla en cinco pasos:

- Revelado

- Primer bao de acabado con agua

- Bao fijador - Bao final con agua

- Secado de las pelculas

5.1.4 Revelado

En primer lugar, la pelcula se revela, esto es, el bromo dejado despus de la reduccin radioltica del bromuro de plata durante la exposicin se filtra, quedando plata elemental y bromuro de plata no expuesto. A una temperatura de 20C, este proceso tarda unos 5min. La temperatura debe mantenerse entre 18 y 24C, en cualquier caso. Con temperaturas que sobrepasen el valor ms alto, la granularidad se incrementar hasta valores inaceptables durante el periodo de revelado mencionado. El periodo adecuado de revelado se puede ver en la tabla 1 de la DGZfP-recomendacin D2. En ningn caso se deben utilizar temperaturas ms altas de revel