Rayos x
Páginas: 17 (4191 palabras)
Publicado: 17 de febrero de 2011
RADIACION X
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
La radiación que luego se denominó X, se obtuvo mediante el paso de una corriente eléctrica de alta tensión ( alto voltaje ) a través de gases confinados en un tubo cerrado hermético a muy baja presión ( gases enrarecidos ) ( Morgan, 1785) ( Plüker, 1850 ) ( Geissler, 1860) (Hittorf, 1869) (Lenard, 1892)
Sin embargo, la primera observación de losRayos X, como una fluorescencia en tubos de rayos catódicos, se debe a Röetgen en 1895. Es decir, que su descubrimiento como radiación y sus propiedades de penetración en la materia, son posteriores a su producción.
CARACTERÍSTICAS DE LOS RAYOS X
Los rayos X se ubican en el espectro electromagnético, entre las radiaciones ultravioletas y las gamma, presentando inclusive un “traslape” entreestas ondas adyacentes.
Se pueden resumir las siguientes características a partir de su ubicación en el espectro E.M.
NATURALEZA DE LOS RAYOS X
Cuando un electrón libre choca a gran velocidad contra un átomo de Z (número atómico) alto, puede generar radiación X por dos mecanismos:
□ Al chocar el electrón libre contra el núcleo del átomo, por ej. de wolframio ( W , Z = 74 ), debido a lacarga positiva de éste, el electrón libre pierde velocidad y hasta puede detenerse, por lo cual cede energía en forma de onda electromagnética de ( (longitud de onda ) muy corta, como rayo X o fotón X. (Radiación de frenado o bremsstrahlung)
□ Si el electrón libre choca a gran velocidad con algún electrón del átomo, éste gana energía y “salta” a un nivel de energía más externo. El electrónexcitado, después de
unos 10 – 8 s, vuelve a su nivel de origen y libera la energía que absorbió en forma de radiación electromagnética de ( muy corta, como fotón o rayo X. ( Si los choques ocurrieran contra electrones de niveles superficiales, se producen otras radiaciones E.M. de mayor (, tales como radiación U.V., radiación infrarroja, aún luz visible)
Para que un electrón se liberedesde un metal que posee electrones libres se lo somete a alta temperatura hasta el estado de incandescencia, de manera que la intensidad de la emisión dependerá de la temperatura que alcance el metal. Este fenómeno fue estudiado por Edison y se llama efecto Edison.
Por otra parte, si entre el metal emisor (cátodo) y otro electrodo ( ánodo ) se establece una diferencia de potencial, loselectrones viajarán en dirección al ánodo ( electrodo positivo) a una velocidad que será proporcional a la diferencia de voltaje aplicada. Este fenómeno se llama efecto De Forest.
Cuando los electrones llegan al ánodo, ceden la energía absorbida como radiación X.
PRODUCCION DE RAYOS X
TUBO DE RAYOS X o TUBO RADIÓGENO
( Modelo de Coolidge )
La producción de rayos X requiere un tubo devidrio Pyrex( resistente a las altas temperaturas, cerrado hermético donde se ha logrado un vacío adecuado ( billonésima de atm ) dentro del cual hay un cátodo ( - ) consistente en un filamento en espriral de W ( o Tg ) , que se vuelve incandescente ( puede alcanzar hasta 2000 º C) por el paso de una corriente de varios mA y a un voltaje determinado ( del orden de los 50 a 150 kV ) y que liberalos electrones a alta velocidad ( para 50 kV, alcanzan velocidad de 120.000 km / s ). Los electrones viajan hacia el ánodo cortado a bisel ( también denominado anticátodo ), que es una placa de W contenida en un bloque de Tungsteno ( o de Cu en modelos similares ). Esta carcaza sobresale del tubo radiógeno a fin de facilitar su refrigeración. Los rayos X salen colimados por una ventana. Aexcepción de la ventana, el resto del tubo está protegido por una carcaza de plomo.
Cuando los electrones chocan contra el ánodo (anticátodo), son “frenados” por el campo E.M. nuclear de los átomos del ánodo. En este proceso de frenado es cuando emiten la energía como rayos X llamados rayos X generales.
En el fenómeno de “frenado” puede que por las colisiones, sean expulsados electrones del ánodo,...
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
La radiación que luego se denominó X, se obtuvo mediante el paso de una corriente eléctrica de alta tensión ( alto voltaje ) a través de gases confinados en un tubo cerrado hermético a muy baja presión ( gases enrarecidos ) ( Morgan, 1785) ( Plüker, 1850 ) ( Geissler, 1860) (Hittorf, 1869) (Lenard, 1892)
Sin embargo, la primera observación de losRayos X, como una fluorescencia en tubos de rayos catódicos, se debe a Röetgen en 1895. Es decir, que su descubrimiento como radiación y sus propiedades de penetración en la materia, son posteriores a su producción.
CARACTERÍSTICAS DE LOS RAYOS X
Los rayos X se ubican en el espectro electromagnético, entre las radiaciones ultravioletas y las gamma, presentando inclusive un “traslape” entreestas ondas adyacentes.
Se pueden resumir las siguientes características a partir de su ubicación en el espectro E.M.
NATURALEZA DE LOS RAYOS X
Cuando un electrón libre choca a gran velocidad contra un átomo de Z (número atómico) alto, puede generar radiación X por dos mecanismos:
□ Al chocar el electrón libre contra el núcleo del átomo, por ej. de wolframio ( W , Z = 74 ), debido a lacarga positiva de éste, el electrón libre pierde velocidad y hasta puede detenerse, por lo cual cede energía en forma de onda electromagnética de ( (longitud de onda ) muy corta, como rayo X o fotón X. (Radiación de frenado o bremsstrahlung)
□ Si el electrón libre choca a gran velocidad con algún electrón del átomo, éste gana energía y “salta” a un nivel de energía más externo. El electrónexcitado, después de
unos 10 – 8 s, vuelve a su nivel de origen y libera la energía que absorbió en forma de radiación electromagnética de ( muy corta, como fotón o rayo X. ( Si los choques ocurrieran contra electrones de niveles superficiales, se producen otras radiaciones E.M. de mayor (, tales como radiación U.V., radiación infrarroja, aún luz visible)
Para que un electrón se liberedesde un metal que posee electrones libres se lo somete a alta temperatura hasta el estado de incandescencia, de manera que la intensidad de la emisión dependerá de la temperatura que alcance el metal. Este fenómeno fue estudiado por Edison y se llama efecto Edison.
Por otra parte, si entre el metal emisor (cátodo) y otro electrodo ( ánodo ) se establece una diferencia de potencial, loselectrones viajarán en dirección al ánodo ( electrodo positivo) a una velocidad que será proporcional a la diferencia de voltaje aplicada. Este fenómeno se llama efecto De Forest.
Cuando los electrones llegan al ánodo, ceden la energía absorbida como radiación X.
PRODUCCION DE RAYOS X
TUBO DE RAYOS X o TUBO RADIÓGENO
( Modelo de Coolidge )
La producción de rayos X requiere un tubo devidrio Pyrex( resistente a las altas temperaturas, cerrado hermético donde se ha logrado un vacío adecuado ( billonésima de atm ) dentro del cual hay un cátodo ( - ) consistente en un filamento en espriral de W ( o Tg ) , que se vuelve incandescente ( puede alcanzar hasta 2000 º C) por el paso de una corriente de varios mA y a un voltaje determinado ( del orden de los 50 a 150 kV ) y que liberalos electrones a alta velocidad ( para 50 kV, alcanzan velocidad de 120.000 km / s ). Los electrones viajan hacia el ánodo cortado a bisel ( también denominado anticátodo ), que es una placa de W contenida en un bloque de Tungsteno ( o de Cu en modelos similares ). Esta carcaza sobresale del tubo radiógeno a fin de facilitar su refrigeración. Los rayos X salen colimados por una ventana. Aexcepción de la ventana, el resto del tubo está protegido por una carcaza de plomo.
Cuando los electrones chocan contra el ánodo (anticátodo), son “frenados” por el campo E.M. nuclear de los átomos del ánodo. En este proceso de frenado es cuando emiten la energía como rayos X llamados rayos X generales.
En el fenómeno de “frenado” puede que por las colisiones, sean expulsados electrones del ánodo,...
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