T3. Rayos X

1.- Qué características constructivas del tubo de rayos X se correlacionan con qué características del espectro de emisión de los rayos X.

El espectro de cualquier radiación está relacionado con la frecuencia de ésta y, por tanto, con su energía.  En este caso, la energía de la los rayos X emitidos depende del nivel energético del electrón que se arranca por colisión de los electrones lanzado desde el ánodo ya que el hueco creado será ocupado por recombinación por otros electrones de niveles energéticos superiores con la consiguiente emisión electromagnética. El nivel energético del cual se arranca el electrón es directamente proporcional a la energía cinética que poseen lo electrones que colisionan que a su vez depende de la diferencia de potencial aplicada entre ánodo y cátodo y del material que han de atravesar, en este caso vacío.

Por otra parte, el espectro de radiación también depende del material del ánodo y cátodo wolframio, y wolframio toriado respectivamente y, además, de otras propiedades constructivas tales como su capacidad para disipar el calor generado por el haz de electrones.

2.- Qué características de la operación del tubo de rayos X se correlacionan con qué características del espectro de la radiación producida (o lo que es lo mismo, que controles tiene y que es lo que controlan).

La primera característica sobre la que se puede actuar en los aparatos de rayos X es la diferencia de potencial existente entre en ánodo (positivo) y el cátodo (negativo) ya que es esta diferencia de potencial la que arranca y acelera los electrones que se encuentran excitados por agitación térmica.

La segunda característica es el tiempo de exposición que es determinante para que los rayos X puedan interactuar con el tejido de interés.

3.- Por qué han de estar los tubos a vacío.

Según la ley de ohm el flujo de electrones a través de un material resistivo depende directamente de la impedancia de dicho material y de la diferencia de potencial aplicado entre sus extremos. Los tubos de rayos X pueden ser moldeados como un circuito eléctrico de tal manera que la diferencia de potencial es el voltaje aplicado en el ánodo y el cátodo y la resistencia el material que los electrones han de atravesar, en este caso vacío, el cual tiene una impedancia eléctrica característica menor que la del aire ya que éste posee moléculas con la que los electrones pueden chocar cediendo parte de su energía cinética en forma de calor (ley de Joule). Otro motivo por el cual los tubos están en vacío es para evitar la desviación de los electrones lo que dificultaría que estos incidieran en la zona correcta.

Mencionar, como curiosidad, que los tubos de vacío son de vidrio porque este material posee una tensión de vaporización suficiente como para no vaporizarse a diferencia, por ejemplo, de lo que ocurriría con el plástico.

4.- Por qué es importante el espectro de emisión para la radiología ¿no son iguales todos los rayos x?

El espectro es importante ya que este está relacionado directamente con la energía de la radiación según la relación de Planck (E=h∙f) y así, dependiendo de la aplicación de los rayos X, es decir, de la profundidad del tejido a analizar, de su densidad o de la densidad de los tejidos periféricos y de la duración de la prueba se emplearán una frecuencias u otras y unos tiempos de exposición u otros. El tiempo de exposición cobra importancia en intervenciones de larga duración en la que se han de emplear rayos X ya que se podría producir daños deterministas en el paciente.