Colisiones, radiación de frenado y rayos X: fundamentos físicos y tubo de rayos X

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Resumen

El texto explica los tipos de colisión entre electrones y átomos (elástica, inelástica y radiativa) y el origen de la radiación característica y de frenado (Bremsstrahlung). Después describe los factores que determinan la cantidad y la calidad del haz de rayos X, como mAs, kV, distancia, filtración y espesor de hemireducción. Finalmente presenta la estructura del tubo de rayos X y la función de su coraza protectora.

Puntos clave

  • La colisión radiativa produce radiación electromagnética y ocurre en las proximidades del núcleo atómico.
  • La radiación de frenado se origina cuando un electrón pierde energía cinética, y genera fotones con un rango continuo de energías.
  • La cantidad de rayos X es directamente proporcional a los mAs y varía con el cuadrado de la tensión (kV).
  • La intensidad de la radiación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
  • La filtración reduce los rayos X de baja energía y mejora la calidad del haz.
  • El voltaje típico de operación del tubo está entre 25 y 150 kVp, y la corriente entre 25 y 1200 mA.
  • La normativa exige que la radiación de fuga sea menor a 100 mR/h a 1 m de distancia.

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Colisiones y Radiación: Fundamentos Físicos

Colisión elástica: No se produce alteración atómica ni nuclear en el medio.

Colisión inelástica: Se modifica la estructura electrónica, se producen excitaciones y/o ionizaciones.

Colisión radiativa: Se produce radiación EM (fotones). Ocurre en proximidades del núcleo atómico.

Radiación característica: Interacción suficientemente violenta para arrancar un electrón de la capa interna del átomo blanco.

Radiación de frenado (Bremsstrahlung): Un electrón pierde energía cinética, que es emitida en forma de radiación EM o fotón de rayos X. El electrón puede perder toda, alguna o ninguna parte de su energía. Estos fotones adoptan un rango de valores de energía, lo que los diferencia de los rayos X característicos, que tienen energías específicas.

Cantidad de Rayos X

La cantidad de rayos X se refiere al número de rayos X presentes en el haz útil. Los factores que afectan esta cantidad son:

  • Miliamperios por segundo (mAs): La cantidad de rayos X es directamente proporcional a la corriente medida en mAs.
  • Kilovoltios (kV): La cantidad de rayos X varía proporcionalmente al cuadrado de la tensión.
  • Distancia: La intensidad de la radiación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
  • Filtración: La filtración supone una reducción de los rayos X de baja energía.

Calidad del Haz de Radiación

La calidad del haz de radiación se ve afectada por la tensión (kV) y la filtración utilizadas. Se busca un FHR (espesor de hemireducción) entre 3 y 5 mm de aluminio o entre 4 y 8 cm de tejido blando.

Espectro característico: Corresponde a los rayos X característicos.

Espectro continuo: Corresponde a los rayos X de frenado. Un espectro más desplazado hacia la derecha indica mayor energía efectiva (calidad). Una mayor área bajo la curva indica mayor intensidad (cantidad).

El Tubo de Rayos X y Elementos Accesorios

El voltaje de operación del tubo se encuentra típicamente entre 25 y 150 kVp, y la corriente entre 25 y 1200 mA.

Estructura del Tubo de Rayos X

El tubo de rayos X se compone de:

  • Estructura externa: Estructuras de soporte y carcasa protectora o coraza.
  • Estructura interna: Tubo de vacío, ánodo y cátodo.

Coraza del Tubo o Carcasa Protectora

Los rayos X que escapan a través de la carcasa forman la radiación de fuga, lo cual produce exposición del paciente y del técnico. La normativa exige que esta radiación sea menor a 100 mR/h a 1 m de distancia. La coraza tiene varias funciones: absorbe la radiación de fuga, aísla los cables de alta tensión, disipa el calor, protege al tubo y proporciona el soporte mecánico.

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Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre la radiación característica y la de frenado?

La radiación característica se produce cuando se arranca un electrón de la capa interna del átomo y tiene energías específicas. La de frenado se genera cuando un electrón pierde energía cinética y presenta un rango continuo de energías.

¿Qué factores afectan a la cantidad de rayos X?

Los mAs, los kilovoltios, la distancia y la filtración. La cantidad es proporcional a los mAs, varía con el cuadrado de los kV e disminuye con el cuadrado de la distancia.

¿Qué función tiene la coraza del tubo de rayos X?

Absorbe la radiación de fuga, aísla los cables de alta tensión, disipa el calor, protege el tubo y proporciona soporte mecánico.

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Test

1. ¿Qué tipo de colisión produce radiación electromagnética?
2. ¿Cómo varía la cantidad de rayos X respecto a los kilovoltios?
3. ¿Qué efecto tiene la filtración sobre el haz?
4. ¿Qué espectro corresponde a los rayos X de frenado?
5. ¿Cuál es el límite de radiación de fuga exigido a 1 m?

Preguntas generadas con IA a partir del documento: comprueba las respuestas con el texto.