¿Qué es un Tubo de Rayos X?
Es un tipo de generador de rayos X que los produce.
Existen dos tipos de tubos de rayos X, en función de la forma del tubo: tubos sellados, en los que el interior se mantiene siempre al vacío, y tubos abiertos, en los que se instala una bomba de vacío en el exterior del tubo para crear un alto vacío. Los tubos sellados se dividen a su vez en dos tipos: tubos abiertos y tubos sellados.
Los tubos sellados se clasifican a su vez en tubos de ánodo giratorio con un ánodo giratorio y tubos de ánodo fijo sin ánodo giratorio. Los tubos de ánodo fijo tienen un ánodo giratorio que permite la dispersión del calor y aumenta la corriente que fluye a través del tubo de rayos X.
También existen tubos de rayos X microfocalizados y minifocalizados (o milifocalizados), en función del tamaño del punto focal. Se trata de Tubos de Rayos X con un tamaño de punto focal del orden de micras y milímetros, respectivamente.
Usos de los Tubos de Rayos X
Los tubos de rayos X se utilizan como generadores de rayos X en diversos campos: son ondas electromagnéticas con una longitud de onda inferior a la de los rayos ultravioleta y, debido a su elevada energía, tienen un efecto penetrante que les permite atravesar la materia.
Entre los usos de este efecto penetrante se encuentran:
- Ámbitos Médicos
Radiografía general, mamografía, tomografía computarizada, radioterapia utilizada en el tratamiento del cáncer, etc. - Ámbitos Científicos e Industriales
Difracción de rayos X, análisis por fluorescencia de rayos X, ensayos no destructivos, ensayos de espesores y otros materiales, inspección de equipajes en aeropuertos, etc.
Principios de los Tubos de Rayos X
Consta de una carcasa, un cátodo (filamento) y un ánodo (blanco). Cuando se aplica una alta tensión entre el cátodo y el ánodo después de que el filamento del cátodo se haya calentado mediante una corriente eléctrica, se emiten electrones calientes desde el filamento que viajan a gran velocidad hasta el blanco del ánodo.
1. Rayos X de Frenado
Los electrones térmicos son atraídos por el núcleo del material del ánodo, por ejemplo, el tungsteno, y cambian rápidamente de dirección de desplazamiento, liberando energía. En ese momento, el 99% de la energía se convierte en energía térmica, mientras que el 1% restante se emite en forma de rayos X. Estos rayos X se denominan rayos X bremsstrahlung y se caracterizan por un espectro continuo.
El lugar por el que pasan los electrones térmicos en relación con el núcleo no está determinado de forma unívoca, y la intensidad de los rayos X varía en función del lugar por el que pasan. Por lo tanto, los rayos X bremsstrahlung tienen un espectro continuo.
2. Rayos X Característicos
Algunos electrones térmicos colisionan raramente con electrones del átomo objetivo. Los electrones colisionados ganan energía de los electrones térmicos y se repelen, pasando al orbital electrónico exterior, pero debido a su inestabilidad pronto vuelven a su orbital original.
La diferencia en el estado energético del orbital electrónico se emite en forma de rayos X. Estos rayos X se denominan rayos X característicos. Estos rayos X se denominan rayos X característicos y aparecen como un espectro de líneas; la mayoría de los rayos X producidos por tubos de rayos X son rayos X bremsstrahlung; la carcasa exterior del tubo de Rayos X tiene una ventana de berilio o material similar con baja absorción de rayos X, a través de la cual se extraen los rayos X.
Más Información sobre Tubos de Rayos X
1. Tensión y Corriente del Tubo
La intensidad y la energía de los rayos X producidos por un tubo de rayos X dependen de la tensión y la corriente del tubo.
Tensión del Tubo
Es la tensión aplicada entre el ánodo y el cátodo del tubos de rayos X. Una tensión de tubo más elevada produce rayos X de longitud de onda más corta. La tensión del tubo es un parámetro que influye en la intensidad y la energía.
Corriente del Tubo
La corriente que circula por el interior del tubo de rayos X. La corriente se genera cuando los electrones termoiónicos generados en el cátodo inciden en el ánodo. En los tubos de ánodo giratorio, el ánodo gira, lo que permite dispersar el calor y aumentar la corriente del tubo.
Existe una relación proporcional entre la corriente del tubo y la intensidad total de rayos X. Por otra parte, la variación de la corriente del tubo no modifica la energía de los rayos X.
2. Propiedades de Transmisión de los Rayos x
Los rayos X son ondas electromagnéticas con una longitud de onda muy corta, por lo que tienen la propiedad de transmitirse a través de los materiales. La velocidad de transmisión varía en función del material, y los rayos X se atenúan durante la transmisión.
Cuanto mayor es la energía de los rayos X, mayor es su capacidad de transmisión.