TUBO DE RAYOS X

EL TUBO DE RAYOS X

El Tubo de Rayos-X  descripción.-

CARCASA PROTECTORA: el tubo de rayos X, siempre está montado en una carcasa protectora, forrada de plomo, y diseñada para controlar los serios peligros que afectaron a la radiología en sus principios, (exposición excesiva a la radiación, descarga eléctrica). La carcasa protectora proporciona también un soporte mecánico al tubo de rayos X, y lo protege frente al posible daño producido por la manipulación descuidada. Cuando se producen, los rayos X son emitidos con la misma intensidad en todas las direcciones, pero nosotros solo empleamos los emitidos a través de una sección especial del tubo de rayos X, llamada ventana. Los rayos X emitidos a través de la ventana se conocen como haz útil, los restantes que se escapan a través de la carcasa protectora son, la radiación de fuga. La carcasa protectora, alrededor de algunos tubos de rayos X, contiene aceite que actúa como aislante térmico y refrigerador. 

ENVOLTURA DE CRISTAL: es un tipo especial de tubo de vacío, los componentes del tubo se encuentran dentro de una envoltura de cristal. Esta envoltura, debe ser fabricada de un vidrio que pueda soportar el tremendo calor generado, mantiene el vacío, lo cual hace posible una producción más eficaz de rayos X, y prolonga la vida del tubo. Si estuviera lleno de gas, disminuiría el flujo de electrones que van del cátodo al ánodo, se producirían menos rayos X y se crearía mas calor. La ventana del tubo es de un cristal más fino que deja filtrar los rayos X. Es un segmento que permite una máxima emisión de rayos X con absorción mínima por la envoltura de cristal. 

CÁTODO: parte negativa del tubo de rayos X, tiene dos partes principales: el filamento y la copa de enfoque. Filamento: es una espiral de alambre que emite electrones al ser calentado. Cuando la corriente que atraviesa el filamento es lo suficientemente intensa, de aproximadamente 4 a 5 Ampere o superior, los electrones de la copa externa del filamento entran en ebullición y son expulsados del filamento, este fenómeno se conoce como emisión termoiónica. Los filamentos suelen estar formados por Tungsteno, el Tungsteno proporciona una emisión termoiónica mayor que otros metales. Su punto de fusión es de 3410 °C, de forma que no es probable que se funda con el calor, además, no se evaporiza, puesto que si lo hiciera el tubo se llenaría rápidamente de gas. La adición de un 1% a un 2% de Torio al filamento de Tungsteno, incrementa la eficacia de la emisión de electrones y prolonga la vida del tubo. 10 La Copa de Enfoque es un refuerzo metálico del filamento, condensa el haz de electrones en un área pequeña del cátodo. La efectividad de la copa de enfoque depende de tres factores: 1- La corriente del filamento que regula la cantidad de rayos X de salida. 2- El tamaño del filamento impone el tamaño del foco efectivo que se produce en el ánodo. Los tubos de rayos X suelen llevar dos filamentos de diferente tamaño, que proporcionan dos puntos focales; el punto focal de tamaño pequeño se asocia con el filamento menor y se emplea cuando se necesitan imágenes de alta resolución. El punto focal de tamaño grande se asocia con el filamento mayor y se emplea cuando se necesitan técnicas que produzcan gran cantidad de calor. 3- La situación de uno u otro suele hacerse con el selector que se encuentra en la consola de control. 

ÁNODO: es el lado positivo del tubo de rayos X, existen dos tipos: estacionarios y rotatorios El ánodo tiene tres funciones en el tubo de rayos X: 1- Es un conductor eléctrico 2- Proporciona soporte mecánico al blanco. 3- Debe ser un buen conductor térmico, cuando los electrones chocan con el ánodo, más del 99% de su energía cinética se convierte en calor, que debe ser eliminado rápidamente antes de que pueda fundir el ánodo. El cobre es el material más utilizado en el ánodo. 

PUNTO FOCAL: es el área del blanco desde la que se emiten los rayos X. Constituye la fuente de radiación. 

BLANCO: es el área del ánodo con la que chocan los electrones procedentes del cátodo. En los tubos de ánodo estacionario, el blanco consiste en una pequeña placa de tungsteno que se encuentra encastrado en un bloque de cobre. En los tubos de ánodo rotatorio, el disco que gira es el blanco, normalmente esta formado por una aleación de Tungsteno mezclada con Torio, que proporciona una resistencia adicional para soportar el esfuerzo de la rotación rápida. El Tungsteno es el material elegido para el blanco. 

TRANSFORMADOR DEL FILAMENTO: es un transformador de baja tensión, se encuentra situado a la entrada del filamento, transforma la tensión de la corriente que circula por el filamento cuya intensidad es de 4 a 5 A. 

LOS ANTIDIFUSORES: los conos y los diafragmas (colimadores); Delimitan el campo a irradiar, consiguiendo dar una menor radiación al paciente, eliminando así parte de la radiación difusa. [5] 11 Funcionamiento El tubo de rayos x está compuesto por una ampolla de vidrio al vacío resistente al calor, el vacío es casi perfecto, esta consta de dos electrodos, uno negativo o Cátodo y otro positivo o Ánodo, estos a su vez se encuentran conectados por medio de cables de alta tensión a una fuente de energía de alto voltaje para la formación de rayos y otra de bajo voltaje para luces, movimientos en algunos casos, liberación o colocación de frenos etc. Tanto la producción de electrones como el choque electrónico producen grandes cantidades de calor ya que el 99% se transforma en calor y solo el 1% en radiación, por esto tanto Ánodo como Cátodo deben ser de materiales con alto punto de fusión como el Tungsteno o el Wolframio (su punto de fusión se encuentra por encima de los 3500 grados c) El Cátodo es un filamento o electrodo negativo que debe poseer un circuito de calefacción que permita su calentamiento para que por efecto Edison este filamento calentado al vacío emita electrones, debemos saber también que a mayor calentamiento mayor será el número de electrones que se produzca. Estos electrones permanecerán como una nube alrededor del filamento y no saldrán despedidos hacia el Ánodo mientras no se produzca una diferencia de potencial entre Ánodo y Cátodo, al ser despedidos violentamente se produce el efecto Deforest. Por medio de una diferencia de potencial dado por el Kilo Voltaje, estos electrones son despedidos con fuerza hacia el polo positivo o Ánodo, chocan contra las pistas anódicas, (las pistas son los distintos focos), fino y grueso. El choque produce liberación de energía 99% calor 1% Rx, en ese choque se producen los rayos que con la placa orientadora salen del tubo en forma imaginaria de cono, por eso es que el haz primario es el totalmente vertical y a medida que se alejan en su verticalidad tienen menos energía ( mayor longitud de onda), al atravesar al paciente los diferentes tejidos tienen distintos grados de absorción, lo que produce los diferentes grados de grises, (donde hay mayor absorción ej. Hueso, la impresión es más blanca, etc.) al chocar contra este se produce radiación secundaria. Esta radiación se produce con la transformación de la energía cinética de los electrones en energía de Rx. En los tubos modernos existen dos filamentos, cada uno de ellos alojados en una Copa de Enfoque a la que se dota de carga negativa de tal manera que los electrones producidos en el filamento calentado al vacío, son rechazados por la carga negativa de la copa, que los concentra disponiéndolos para impactar a nivel del área focal del Ánodo. El impacto electrónico se realiza sobre una pastilla de Tungsteno dentro de un bloque del mismo material, recibiendo esta el nombre de Mancha Focal. En 1920 se puso en práctica un tubo inventado por Coolidge, quien dio una ligera inclinación al Ánodo o Placa Anódica de esta forma le daba dirección a los RX.[6] Consola de Control La consola de control es la parte del aparato de rayos X que permite controlar la intensidad de la corriente y la tensión del tubo de rayos X de forma que el haz de rayos X útil tenga la intensidad y capacidad de penetración apropiada para obtener una radiografía de buena calidad. En la consola de control se encuentran: ⇒ Llave de encendido que pone en funcionamiento los circuitos del aparato. ⇒ Un dispositivo selector de miliamperaje, que es el número de electrones o carga que circula por el tubo en la unidad de tiempo y esto influye en la cantidad de fotones de rayos X a los que el paciente es expuesto por segundo. Se mide en miliamperios. 12 ⇒ Un dispositivo para fijar el tiempo de exposición (temporizador). El miliamperaje por el tiempo de exposición constituye los miliamperios por segundo, que representan la cantidad de fotones producidos por el tubo mientras funciona, es decir, durante el tiempo de exposición. ⇒ Un dispositivo selector del kilovoltaje, que es la tensión entre el cátodo y el ánodo, y es un parámetro que influye en la velocidad y en la energía de los electrones y en la energía de los rayos X. ⇒ Altos kilovoltajes nos dan altas velocidades de los electrones, fotones muy enérgicos, mucha energía o rayos X duros (con elevado poder de penetración). El valor máximo de la energía que llevan los electrones que alcanzan el ánodo, coincide numéricamente con el calor de los kilovoltios pico de disparo. La unidad de energía es el electrón-voltio (e.V), este es la energía cinética que adquiere un electrón inicialmente en reposo al ser acelerado por la diferencia de potencial de un voltio. Sección de Alta Tensión o Generador Transformador de alta tensión: este es un transformador elevador, lo que quiere decir que el voltaje secundario (inducido) es mayor que el primario (suministro de la compañía eléctrica) ya que el número de espiras del secundario es mayor que el del primario. El aumento de tensión es proporcional a la relación de espiras de acuerdo con la ley del transformador: V2/V1 = N2/N1. Dado que los transformadores solo funcionan con corriente alterna, las formas de onda de tensión en ambos lados del transformador son sinusoidales. La única diferencia entre las formas de onda primaria y secundaria es su amplitud. La primaria se mide en voltios y la secundaria en kilovoltios. Eleva la tensión de la corriente suministrada por la compañía eléctrica al voltaje requerido por el generador, normalmente entre 20.000 y 150.000 voltios o entre 20 y 150 Kv Rectificación de la tensión: Los rayos X son producidos mediante la aceleración de electrones desde el cátodo hasta el ánodo y no pueden ser originados por electrones que fluyan en dirección inversa; es decir, desde el ánodo hacia el cátodo, ya que seria desastroso para el tubo de rayos X que se invirtiese el flujo de electrones. Dado que el flujo de electrones solo debe hacerse en dirección cátodo-ánodo, será necesario rectificar la tensión secundaria del transformador de alta tensión. La rectificación es el proceso de convertir la corriente alterna en corriente continua.

Bibliografía.-

A. Martino, Universidad Nacional Gral. San Martin, 2006 http://www.unsam.edu.ar/escuelas/ciencia/alumnos/PUBLIC.1999-2006-%20Alumnos%20P.F.I/(RX)%20MARTINO%20ANALIA.pdf