Radiology and Physical Medicine

X-RAY PRODUCTION PRODUCCIÓN DE RAYOS X

April 17, 2018 | Translate

X-rays are electromagnetic radiation of the same nature as infrared rays, ultraviolet rays and gamma rays. The wavelength of X-rays lies between the length of ultraviolet rays and gamma rays.
The characteristic of the rays is that it is a radiation of ionizing character because when interacting with matter produces ionization of the atoms of the same, that is to say, they influence particles with charge.
X-rays were discovered by chance by Wilhem Conrad Röntgen in 1895.
“X-rays are produced by the collision of accelerated electrons against matter at high speed. And when they are decelerated or abruptly stopped, some of their kinetic energy becomes X-Ray” [1].

The production of X-rays can be by:
Production of slowed down radiation or Bremsstrahlung. When an electron with a given charge, coming from the outside, passes near the nucleus of an atom, the nuclear electric field decelerates to the electron, changing the direction of the same. This slowing down of the electron causes that part of the energy that had the charge of the electron to leave in the form of an electromagnetic wave. This is known as a radioactive collision: “The charged particle deviates from its trajectory in its interaction with the atomic nuclei of the medium and as a result EM radiation (photons) are produced” [2]. The radiations that are produced are of different wavelengths, they are emitted in the form of a continuous spectrum, due to the different speed of the electrons when hitting .
Characteristic radiation. Orbital electronic transmission. When an electron, from outside, strikes an electron from one of the orbital layers of the atom (usually in the K-layer), the electron of that layer is expelled from the orbital, leaving its place vacant. This is called an inelastic collision: The particle collides with the atoms in the medium and produces ionizations (they pull electrons from the atom) . This vacant place is occupied by an electron from the upper layers. The passage of an electron from an outer layer to an inner one causes the emission of photons. This emission is called characteristic because the photons are characteristic of the material where the electronic transmission of the orbital has taken place [3].
For the production of X-rays, we need electrons that interact with matter and thus produce radiation. For this, a vacuum glass tube is used in which are found two electrodes with potential difference at their ends, where the electrons will accelerate. At one end we have a tungsten filament called a cathode, which produces electrons by passing electric current through a filament. These electrons are going to hit a high Z material, which is in the filament at the other end of the tube called the anode. At the anode there is a white dot that usually has a slope of 45 °. The tube has a window for the passage of the X-rays that occur as a result of the collision of the electrons of the cathode with the anode.

[1] Mejía N, Mendoza Y, Ramírez W, Sosa E, Zerpa L, Peña, D. Rayos x. Producción de Rayos x. 2014. Available from: http://rayosxuptm.blogspot.com.es/2014/04/produccion-de-rayos-x.html.

[2] Tidito, Imagen Diagnóstica y Enfermería. Producción de Rayos X, agosto 2012. Available from: http://www.needgoo.com/produccion-de-rayos-x/.

[3] Haz de Rayos X y formación de la imagen. El haz de Rayos X. Available from: https://fisicaradiologica.wikispaces.com/HAZ+DE+RAYOS+X+Y+FORMACION+DE+LA+IMAGEN.

[4] Tidito, Imagen Diagnóstica y Enfermería. Producción de Rayos X, agosto 2012. Available from: http://www.needgoo.com/produccion-de-rayos-x/.
Giorgia Menin
Rafael M. Palacios López

Los Rayos X son radiaciones electromagnéticas de la misma naturaleza que las ondas de los rayos infrarrojos, los rayos ultravioletas y los rayos gammas. La longitud de onda de los Rayos X se encuentra entre la longitud de los rayos ultravioletas y los rayos gamma.

La característica de los rayos es que es una radiación de carácter ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, originan partículas con carga.

Los Rayos X fueron descubierto casualmente por Wilhem Conrad Röntgen en 1895.

 

“Los Rayos X se producen por el choque contra la materia de electrones acelerados a gran velocidad. Y cuando son desacelerados o parados bruscamente, parte de su energía cinética se convierte en Rayos X”[1]. La producción de los Rayos X puede ser por:

Producción de radiación de frenado o Bremsstrahlung. Cuando un electrón con una determinada carga, procedente del exterior, pasa cerca del núcleo de un átomo, el campo eléctrico nuclear desacelera al electrón, cambiando la dirección del mismo. Este frenado del electrón provoca que parte de la energía que tenía la carga del electrón salga en forma de onda electromagnética. A esto lo conocemos como colisión radiativa: “La partícula cargada se desvía de su trayectoria en su interacción con los núcleos atómicos del medio y como resultado se produce radiación EM (fotones)”[2]. Las radiaciones que se producen son de distintas longitudes de onda, se emiten en forma de espectro continuo, debido a la diferente velocidad de los electrones al chocar.[3]

Radiación característica. Transmisión electrónica orbital. Cuando un electrón, procedente del exterior, choca con un electrón de una de las capas orbitales del átomo (suele ocurrir en la capa K), el electrón de dicha capa es expulsado del orbital, quedando su lugar vacante. Esto se denomina colisión inelástica: La partícula choca con los átomos del medio y se producen ionizaciones (arrancan electrones del átomo). Este lugar vacante es ocupado por un electrón de las capas superiores. El paso de un electrón de una capa externa a una más interna provoca la emisión de fotones. Ésta emisión se denomina característica porque los fotones son característicos del material donde se ha producido la transmisión electrónica del orbital.

Para la producción de Rayos X, necesitamos electrones que interactúen con la materia y así producir radiación. Para ello, se usa un tubo de vidrio al vacío en el cual se encuentran dos electrodos con diferencia de potencial en sus extremos, donde se acelerarán los electrones. En un extremo tenemos un filamento de tungsteno llamado cátodo, que produce los electrones al pasar la corriente eléctrica por un filamento. Estos electrones van a impactar contra un material de alto Z, que se encuentra en el filamento del otro extremo del tubo llamado ánodo. En el ánodo hay un punto en blanco que suele tener una inclinación de 45º. El tubo posee una ventana para el paso de los Rayos X que se producen como consecuencia de la colisión de los electrones del cátodo con el ánodo.

[1] Mejía N, Mendoza Y, Ramírez W, Sosa E, Zerpa L, Peña, D. Rayos X. Producción de Rayos X. 2014. Disponible en: http://rayosxuptm.blogspot.com.es/2014/04/produccion-de-rayos-x.html.

[2] Tidito, Imagen Diagnóstica y Enfermería. Producción de Rayos X, agosto 2012. Disponible en: http://www.needgoo.com/produccion-de-rayos-x/.

[3] Haz de Rayos X y formación de la imagen. El haz de Rayos X. Disponible en: https://fisicaradiologica.wikispaces.com/HAZ+DE+RAYOS+X+Y+FORMACION+DE+LA+IMAGEN.

 

 

 

Giorgia Menin

Rafael M. Palacios López

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