As Gerações de Raios X

Geração de Raios X

A radiografia foi inaugurada praticamente junto com o descobrimento dos raios X, realizado por Wilhelm Conrad Röntgen em novembro de 1895, o que lhe conferiu o 1o prêmio Nobel de 1901 de Física. A primeira radiografia foi feita ainda em seu laboratório, onde permaneceu sozinho por semanas obcecado por experimentos secretos, quando expôs aos raios X a mão de sua mulher, apoiada sobre uma chapa fotográfica, por 15 minutos.

 
 

O Pai da Radiologia

 Geração de Raios X

A descorberta do Século XX

Os raios X são originários da frenagem dos elétrons gerados no catodo, que se convertem em fótons, pelo fenômeno conhecido por Bremsstrahlung. Os raios X produzidos no interior das ampolas são constituídos por ondas eletromagnéticas de várias freqüências e intensidades. A maior parte (99%) da energia cinética dos elétrons é perdida sob a forma de calor e apenas 1% dela é convertida em raios X. Os raios X produzidos por “bremsstrahlung” constituem um espectro contínuo dentro de uma faixa de comprimento de onda que vai de 0,1 a 0,5 Å (10-10 m).

Propriedades Elétricas

A qualidade e a quantidade de raios X produzidos podem ser controladas ajustando-se as grandezas:  TENSÃO – Kilovoltagem (kV) = diferença de potencial (ou “potencial para aumentar a energia dos elétrons”). – Elétrons com mais energia adquirida por meio de kV mais alto produzem raios X mais penetrantes e em maior quantidade.  CORRENTE – Miliamperagem (mA)=quantidade ou número de elétrons que passam a cada segundo do catodo para o anodo.

•TEMPO de exposição (s) = duração do pulso

Tubo de Raios X

No tubo (ampola) são gerados os Raios X pela comversão da energia dos elétrons em calor (ou energia térmica) e, em menor quantidade, em raios X (Bremsstrahlung). O calor é um subproduto indesejável no processo. O tubo de raios X é projetado para maximizar a produção de raios X e dissipar o calor tão rápido quanto possível.

Elementos do Tubo de RX

CATODO: é o eletrodo negativo do tubo. É constituído de duas partes principais: o filamento e o copo focador.

A função básica do catodo é emitir elétrons a partir de um circuito elétrico secundário, e focalizá-los em forma de um feixe bem definido apontado para o anodo.

Em geral, o catodo consiste de um pequeno fio em espiral (ou filamento) dentro de uma cavidade (copo de focagem) conforme mostrado na figura anterior.

O filamento é normalmente feito de Tungstênio Toriado (Tungstênio com mais de 1 a 2% de Tório), pois esta liga tem alto ponto de fusão e não vaporiza facilmente (a vaporização do filamento provoca o enegrecimento do interior do tubo e a conseqüente mudança nas

características elétricas do mesmo). A queima do filamento é, talvez, a mais provável causa da falha de um tubo.

Copo de focagem

O corpo de focagem: serve para focalizar os elétrons que saem do cátodo e fazer com que eles “batam” no ânodo e não em outras partes. A corrente do tubo é controlada pelo grau de aquecimento do filamento (cátodo). Quanto mais aquecido for o filamento, mais elétrons serão emitidos pelo mesmo, e maior será a corrente que fluirá entre o ânodo e o cátodo. Assim, a corrente de filamento controla a corrente entre o ânodo e o cátodo.

Corrente de filamento

    Foco Dual

O controle do foco fino-foco grosso é feito por uma chave que escolhe ou um ou outro filamento. Para evitar que se coloque grandes correntes em foco fino (o que poderia danificar o ânodo), um mesmo comando seleciona a corrente e o foco simultaneamente (as duas chaves são acopladas mecanicamente).

Anodo

O Anodo é o pólo positivo do tubo. Existem dois tipos de ânodo: anodo fixo e anodo giratório.

Os tubos de ânodo fixo são usualmente utilizados em máquinas de baixa corrente, tais como: raio-X dentário, raio- X portátil, máquinas de radioterapia, raio-X industrial, etc. Os de anodos giratórios são usados em máquinas de alta corrente, normalmente utilizadas em radiodiagnóstico.

O anodo tem as seguintes finalidades: formar o caminho elétrico, servir de suporte para o alvo e como elemento condutor de calor.

Anodo – Alvo de Tungstênio

O alvo é o local do ânodo que sofre o impacto dos elétrons. O material do alvo deve ter as seguintes propriedades:   Alto Z: Isto é, alto número de prótons no núcleo atômico. A relação entre a perda de energia dos elétrons por radiação (raios-X) e a perda de energia por ionização (aquecimento) é dada pela seguinte fórmula:

Propriedades do alvo

  Boa Condutividade Térmica: no alvo há uma grande geração de calor, que deverá ser retirada do mesmo para evitar a sua fusão;   Alto Ponto de Fusão: Em algumas aplicações de alta corrente, associada a grandes tempos de exposição podem levar a alvo o atingir temperaturas da ordem de  2000 C. Portanto, o material alvo deverá suportar altas temperaturas sem fundir ou se danificar. O material que apresenta todas estas características é o Tungstênio (Z=74).

Anodo Giratório

Como exemplo, tomemos um alvo fixo, cuja área de impacto é de 1 mm x 4 mm, isto é, 4 mm2.

Se este alvo girar com um raio de giro igual a 30 mm, a área de impacto seria aproximadamente: 4 mm * 2 ð * 30 mm . 754 mm2; nestas condições, o tubo giratório teria cerca de 200 vezes mais área que o tubo fixo.

Detalhes – Alvo Giratório

Em máquinas de alvo giratório, é necessário esperar o ânodo atingir a velocidade de regime, para então se aplicar a alta tensão (disparo do feixe). O rotor gira no interior da ampola de vidro, sem nenhuma

ligação mecânica para o exterior. O modo como isto acontece é semelhante ao que acontece nos motores de indução, onde não há ligação mecânica nem elétrica entre a parte que gira (rotor) e a parte fixa (estator). Os tubos para mamografia utilizam anodos de molibdênio (Z=42), que tem um número atômico intermediário, e, portanto, produzem fótons de energia menores, mais adequados à baixa densidade do tecido mamário.

Cabeçote do RX

O anodo e o catodo ficam acondicionados no interior de um invólucro fechado (tubo).

Além de desempenhar as funções de isolante elétrico e de suporte estrutural para o anodo e catodo, o sistema de encapsulamento serve para manter o vácuo no interior do tubo.

A presença de ar dentro do tubo é indesejável, pois, além de interferir na produção de raios X, permitiria que eletricidade percorresse o tubo, na forma de pequenos raios e centelhas, danificando o sistema.

Ponto Focal

Ao selecionar-se um tubo de raios X para uma determinada aplicação específica, a principal característica que deve ser observada é o tamanho do ponto focal. Tubos com pontos focais pequenos são os mais indicados quando é essencial gerar imagens de alta qualidade que permitem boa visibilidade de pequenos detalhes e também quando houver necessidade de

menores quantidades de raios X.

Representação do ponto focal real e efetivo

O ponto focal real é a área na qual os elétrons colidem. O ponto focal efetivo é a área que é “vista” na direção do feixe útil, conforme mostra a figura. Dependendo do ângulo do alvo, podemos ter grande área de impacto com pequeno ponto focal efetivo.

Espectro de Energia

Um espectro de energia                                           

é um gráfico que mostra

no eixo horizontal a

energia dos fótons de

raios X de um feixe.

A energia varia de zero

até o valor máximo (ou

kVp- max) e, no eixo

vertical, ó número de

fótons dentro de cada

faixa energia.

Espectro de Energia dos RX

2 Respostas to “As Gerações de Raios X”

  1. andressa Says:

    Adorei .. tudo bem resumido !! Me ajudou. bastante ..

  2. Mara B Andrade Says:

    Eu gostei bem resumido me ajudou muito .
    ass Mara

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