Radiologia
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Producción, propiedades e interacciones de los rayos X 1
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Que son los rayos x,como son producidos Los rayos X son descritos como un conjunto de ondas de energía . Cada paquete se llama fotón y es equivalente a un cuanto de energía
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Producción, propiedades e
interacciones de los rayos X
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Los rayos x fueron descubiertos por Roentgen, en 1895. Los llamo rayos X porque sus naturaleza era entonces desconocida.
Los rayos X son de hecho una forma de radiación electromagnética de alta energía.
Los rayos X son descritos como un conjunto de ondas de energía . Cada paquete se llama fotón y es equivalente a un cuanto de energía.
Introducción
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Estructura atómica
Los átomos son los bloques de construcción básicos de toda la materia.
Están formados por pequeñas partículas (partículas fundamentales o elementales) que se mantienen juntas gracias a las fuerzas eléctricas y nucleares.
Consisten en un núcleo central denso formado por partículas nucleares (protones y neutrones) rodeados por electrones que giran en orbitas especificas.
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Numero atómico (Z):numero de protones en el núcleo de un átomo.
Numero de neutrones (N):numero de neutrones en el núcleo de un átomo.
Numero másico del átomo (A):suma del numero de protones y el numero de neutrones en un átomo (A=Z+N).
Isotopos: átomos con el mismo numero atómico (Z) pero diferentes números másicos (A) y por los tanto diferentes números de neutrones (N).
Radioisótopos: isotopos con núcleo inestable que sufren desintegración radiactiva.
Definiciones útiles
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Resumen de los puntos importantes de la estructura
atómica
En el átomo neutro, el numero de electrones en orbita es igual al numero de protones en el núcleo, como el numero de electrones determina el comportamiento químico de un átomo el numero atómico (z) también determina sus comportamientos químicos.
Los átomos en su estado básico son eléctricamente neutros porque el numero de cargas positivas (protones) esta equilibrado por el numero de cargas negativas (electrones).
si se retira el electrón el átomo ya no es neutro, sino que adquiere una carga positiva, y es llamado ion positivo. El proceso de extracción de un átomo se denomina ionización .
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Si un electrón se desplaza de una orbita interna a una mas externa (o sea, a un nivel de energía mayor, el átomo permanece neutro pero en un estado excitado. Este proceso se conoce como excitación.
La unidad de energía en el sistema atómico es el electronvoltio (eV).
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Los rayos X se producen cuando electrones energéticos (de alta velocidad) bombardean un material determinado y son llevados al reposo de manera repentina. Esto ocurre dentro de una pequeña bombilla de cristal al vacío llamada tubo de rayos X.
Producción de rayos x
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Diafragma de un tubo de rayos x simple
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Características principales y requerimientos de un tubo de rayos
X
El cátodo (negativo)es un filamento de volframio muy caliente que proporciona la fuente de electrones.
El ánodo (positivo), es un objetivo (una pequeña pieza de volframio)colocado en la cara angulada de un gran bloque de cobre que permite apuntar la corriente de electrones en el punto focal del objetivo.
Una corriente de alto voltaje (kilovoltaje ,Kv) entre el cátodo y el ánodo acelera los electrones del filamento negativo hacia el objetivo positivo.
Una corriente de bajo voltaje (miliamperaje, mA) fluye del cátodo al ánodo.
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Una cubierta de plomo circundante absorbe los rayos X no deseados como medida de protección contra la radiación dada que los rayos X son emitidos en todas direcciones.
El aceite que rodea al dispositivo facilita la eliminación del calor.
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Tipos principales de colisiones sobre los átomos de volframio:
1. Colisiones que producen calor
2. Colisiones que producen rayos X.
Interacciones a nivel atómico
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El electrón entrante es desviado por la nube de electrones de las orbitas externas del átomo de volframio con una pequeña perdida de energía en forma de calor.
El electrón entrante colisiona con un electrón de la orbita externa del átomo de volframio desplazándolo hacia una orbita aun mas periférica (excitación) o desplazándolo del átomo (ionización),nuevamente con una pequeña perdida de energía en forma de calor.
Colisiones que producen calor
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El electrón entrante penetra la capa u orbita de electrones externa y pasa cerca del núcleo del átomo de volframio. El electrón entrante disminuye de manera radical su velocidad y se desvía por el núcleo con una gran perdida de la energía que es emitida en forma de rayos X.
El electrón entrante colisiona con un electrón de una orbita interna del átomo de volframio desplazándolo hacia una orbita mas externa (excitación) o fuera del átomo (ionización), con gran perdida de la energía u la consiguiente emisión de rayos X.
Colisiones que producen rayos X
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Las colisiones producen dos tipos diferentes de espectros de rayos X:
1. El espectro continuo
2. El espectro característico
Espectro de los rayos x
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Los fotones de rayos X emitidos por la rápida desaceleración de los electrones de bombardeo que pasan cerca de los núcleos de los átomos de volframio a veces se conocen como bremstrahlung o radiación de frenado.
La intensidad de la desaceleración y el grado de deflexión determinan la cantidad de energía perdida por el electrón entrante y por lo tanto la energía de el fotón resultante emitido .
Un rango mas amplio o espectro de energías fotonicas es por lo tanto posible y es conocido como espectro continuo.
Espectro continuo
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Después de la ionización y la excitación de los átomos de volframio por los electrones entrantes, los electrones que orbitan los átomos de volframio se reordenan para volver al estado de base neutro.
Los fotones de rayos X emitidos por el objetivo son por lo tanto descritos como característicos de los átomos de volframio y forman el espectro característico o línea espectral.
Espectro característico
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En un equipo de rayos X que opere a mas de 69.5kV, el espectro total de rayos X útiles en el haz será la suma de espectros continuo y característico.
Espectro combinado
Interacciones de los rayos X con la materia
Completamente
dispersados sin
perdida de la
energía.
Absorbidos con perdida total de
la energía.
Dispersados con algo de
absorción y perdida
de la energía
Transmitidos sin
alteraciones.
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Interacciones de los átomos a nivel atómico
La dispersión de Rayleigh o no modificada: dispersión pura.
El efecto fotoeléctrico: absorción pura
El efecto compton: dispersión y absorción
La producción de pares: absorción pura.
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El efecto fotoeléctrico: es una interacción de absorción pura que predomina con los fotones de baja energía.
Efecto compton: es un proceso de absorción y dispersión donde predominan los fotones de alta energía
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Gracias!!
