Producción de Rayos X: Funcionamiento Detallado del Tubo de Rayos X

Funcionamiento del Tubo de Rayos X

El tubo de rayos X es el componente principal de un sistema de generación de rayos X, utilizado en radiología para producir imágenes médicas. Su funcionamiento se basa en la generación de rayos X mediante la interacción de electrones de alta energía con un material blanco o diana.

1. Generación de Electrones (Cátodo)

• El cátodo, que contiene un filamento de tungsteno, es calentado mediante una corriente eléctrica.
• Este calentamiento provoca la emisión termoiónica, liberando electrones hacia un espacio cercano al cátodo.

2. Aceleración de Electrones

• Una diferencia de potencial alta (generalmente entre 30 y 150 kV) se aplica entre el cátodo y el ánodo.
• Esta diferencia de voltaje acelera los electrones liberados desde el cátodo hacia el ánodo, creando un flujo de electrones de alta velocidad.

3. Impacto de Electrones en el Ánodo

Los electrones de alta velocidad chocan contra el material del ánodo, que generalmente está hecho de tungsteno o molibdeno debido a su capacidad para soportar altas temperaturas y generar rayos X eficientemente.

El impacto provoca dos fenómenos:

Radiación de Frenado (Bremsstrahlung)

Se produce cuando los electrones cambian bruscamente de dirección al pasar cerca del núcleo de los átomos del ánodo, liberando energía en forma de rayos X.

Radiación Característica

Ocurre cuando los electrones expulsan electrones de las capas internas de los átomos del ánodo, y los electrones externos ocupan su lugar, liberando rayos X con energías específicas.

4. Filtrado y Colimación

• Los rayos X generados salen del tubo a través de una ventana y pasan por filtros para eliminar radiación de baja energía no útil.
• Luego, los rayos son dirigidos hacia el área de interés mediante un colimador, que enfoca el haz.

5. Conversión de Energía Sobrante

• La mayor parte de la energía (aproximadamente el 99%) se convierte en calor, que es disipado para evitar daños en el tubo.
• En tubos con ánodos giratorios, el giro distribuye el calor en una superficie mayor para aumentar la durabilidad.