Licenciatura / Ingeniería en:

Biotecnología

El secreto de los rayos x

Alumno:

Martin Asdrubal Alberto Frayre Molina

Universidad Abierta y a Distancia de México

Hace mas de un siglo, en 1895, Wilhelm Conrad, científico alemán de la Universidad de

Wurzburg, descubrió una radiación (entonces desconocida y de ahí su nombre de

rayos x) que tenia la propiedad de penetrar los cuerpos opacos.

Los rayos x son invisibles a nuestros ojos, pero producen imágenes visibles cuando

usamos placas fotográficas o detectores especiales para ello. De casi todos son

conocidas las aplicaciones de los rayos x en el campo de la medicina para realizar

radiografías, angiografías o las llamadas tomografías computarizadas. Y el uso de los

rayos x se ha extendido también a la detección de fallos en metales o análisis de

pinturas.

Históricamente hablando, pasaron muchos años desde el descubrimiento de los rayos

x en 1895, hasta que el descubrimiento de esta radiación revoluciono los campo de la

física, la química y la biología. La potencialidad de su aplicación en estos campos vino

indirectamente de la mano de Max von Laue, profesor sucesivamente en las

universidades Munich, Zurich, Frankfurt y Berlin, quien pretendió demostrar la

naturaleza ondulatoria de esta nueva radiación coloco cristales de sulfatos de cobre y

de blenda frente a los rayos x, obteniendo la confirmación de su hipótesis y

demostrando al mismo tiempo la naturaleza periódica de los cristales.

Los rayos x son radiaciones electromagnéticas, como lo es la luz visible o las

radiaciones ultravioleta e infrarroja y lo único que los distingue de las demás

radiaciones electromagnéticas es su llamada longitud de onda, que es del orden de 10-

10m (equivalente a la unidad de longitud que conocemos como Angstrom)

Los rayos x que mas interesan en el campo de la cristalografía son aquellos que

disponen de una longitud de onda alrededor de 1 Angstrom (fundamentalmente los

denominados rayos x duros en el esquema superior), pues esa longitud de onda es

muy próxima a las distancias entre los átomos y por lo tanto resulta razonable pensar

que es capaz de interaccionar con estos y dar asi información sobre los mismos. Estos

rayos x corresponden a una frecuencia de aproximadamente 3 millones de THz (tera-

herzios) y a una energía de 12.4 KeV (kilo-electrón-voltios,) que a su vez equivaldira a

una temperatura de uno 144 millones de grados. Este tipo de radiación x se produce en

los laboratorios de cristalografía o en las llamadas grandes instalaciones de sincrotrón.

¿Como se producen?

La producción de rayos x tiene lugar en el interior de un tubo de coolidge que esta lleno

de un gas a baja presión. A la vez se encuentra aislado por un estuche plomado.

El tubo de rayos X esta formado por:

Fuente de alta tensión

Amperímetro

Voltímetro

Filamento incandescente o fuente de electrones

Cátodo

Ánodo

Foco

Estuche de plomo

Producción de fotones X

Emisión de electrones por el cátodo

El filamento de tungsteno del cátodo se caliente haciendo circular por el una corriente

electrica de cientos de mA. Debido a ello se emiten electrones por el cátodo

Aceleración de e- hacia el ánodo

El ánodo consta de un metal (cobre) donde esta inmerso el blanco metalico o foco

(tungsteno). Entre el cátodo y el foco del ánodo se produce una elevada diferencia de

potencial en KeV producida por el generador de alta tensión; por consecuencia los e-

son acelerados hacia el ánodo en la zona del tubo de vacío

Emisión de rayos X

Los electrones acelerados chocan a gran velocidad contra la placa metálica y su

energía cinética se transforma en una gran parte en calos y otra en fotones X mediante

dos fenómenos diferentes:

Colisión: interacción entre un electrón del haz incidente y un electrón de un átomo del

ánodo

Frenado: radicación producida por la desaceleración de un electrón incidente en las

proximidades del núcleo de un átomo

¿Por qué se producen?

Si un electron de la capa K es removido, un electron de la capa L o M tomaran su lugar, para

hacer eso necesariamente el electron orbital deberá disminiur su energía

Ese exceso de energía será liberado en forma de

energía electromagnética (del orden de los rayos X)

¿Qué aplicaciones tienen actualmente las imágenes obtenidas a partir de tipos de luz no visible por el

ojo humano?, y ¿cómo es posible ver y obtener imágenes a través de la tecnología utilizando los

diferentes tipos de radiación infrarroja, rayos X, ultravioleta, láser, entre otras?.

Propiedades de los rayos X

Poder de penetración: penetran y atraviesan la materia

Atenuación: al atravesar la materia son absorbidos y dispersados

Efecto fotográfico: impresión película radiográfica

Efecto luminiscente: producen fluorescencia en algunas sustancias (fluoroscopia)

Efecto biológico: nocivo en radiodiagnóstico, beneficioso en radioterapia

La imagen radiológica esta constituida por las sombras proyectadas por los órganos o estructuras que

atraviesa el has de rayos x

La película radiográfica esta hecha de una placa de celuloide recubierta de una emulsión de bromuro de

plata.

La radiación que emerge del cuerpo examinado contiene lo que se llama radiación dispersa.

Fuentes.

http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_02.html

http://www.scribd.com/doc/78566619/Los-rayos-X#download

Bases físicas y biológicas del radiodiagnóstico médico

edited by Miguel Alcaraz Baños, Universidad de Murcia