Fisica Rayos x (1)

7/30/2019 Fisica Rayos x (1)

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PAUL RICARDO ARAUJO PEREZ

MEDICO RADIOLOGO

FISICA DE LOS RAYOS X


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El nombre tomo proviene del latnatomum, y este del griego, sin partes; tambin, sederiva de a (no) y tomo(divisible); no divisible.

El concepto de tomo como bloquebsico e indivisible que compone lamateria del universo fue postulado porla escuela atomista en la AntiguaGrecia.

Sin embargo, su existencia no queddemostrada hasta el siglo XIX. Con el

desarrollo de la fsica nuclear en elsiglo XX se comprob que el tomopuede subdividirse en partculas mspequeas

EL ATOMO


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Para trminos prcticos de

radiodiagnstico medico se utiliza el

modelo atmico de Bhor.

Esta constituido por partculas

fundamentales

Electrn, carga (-), masa (0)

Protn, carga (+), masa (1)

Neutrn, Carga( ), masa (1)


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Bhor en su teora indico que cada

electrn giraba en una determinada

capa (K, L, M, N, O, P, Q). En orden

de menor a mayor distancia del

ncleo.

Cada nivel de localizacion, no soloindica la distancia del electron al

nucleo sino tambien la energia relativa

que lo mantiene unida.


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Cada orbita tiene un nivel

energtico, los niveles mas

cercanos al ncleo son de menor

energa.

Sin embargo cuando el electrnesta mas cerca del ncleo se

necesita mayor energa para

desprenderlo. (energa de enlace

o energa de ligadura).


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Propagacin de energa a travs del espacio sin necesidad de

ningn medio, por tanto es una transmisin desde el medio

que la produce hasta el medio que la recibe.

Es un fenmeno de naturaleza ondulatoria. Puede considerarse de doble naturaleza, campo elctrico y

campo magntico.

El comportamiento de las radiaciones electromagnticas

depende de su longitud de onda.

Cuando la radiacin electromagntica interacta con tomos y

molculas puntuales, su comportamiento tambin depende de

la cantidad de energa que lleve

RADIACION ELECTROMAGNETICA


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Banda Longitud de onda (metros) Frecuencia (Herzios) Energa (Julios)

Rayos gamma 10 picmetros = 10 * 10-12 m 30,0 ExaHz = 30 * 10 18 Hz 20 * 10 -15 J

Rayos X 10 nanmetros = 10 * 10-9 m 30,0 PetaHz = 30 * 1015 Hz 20 * 10 -18 J

Ultravioleta extremo 200 nanmetros= 200 * 10-9 m 1,5 PetaHz = 1,5 * 1015 Hz 993 * 10 -21 J

Ultravioleta cercano 380 nanmetros = 380 * 10-9 m 789 TeraHz = 789 * 1012 Hz 523 * 10 -21 J

Luz visible 780 nanmetros = 780 * 10-9 m 384 TeraHz = 789 * 1012 Hz 255 * 10 -21 J

Infrarrojo cercano 2,5 micrmetros = 2,5 * 10-9 m 120 TeraHz = 789 * 1012 Hz 79 * 10 -21 J

Infrarrojo medio 50 micrmetros = 50 * 10-9 m 6,0 TeraHz = 789 * 1012 Hz 4 * 10 -21 J

Infrarrojo lejano 1 milmetro 300 GigaHz = 300 * 109 Hz 200 * 10 -24 J

Microondas 30 cm 1 GigaHz = 1 * 109 Hz 2 * 10 -24 J

Ultra alta frecuencia 1 metro 300 MegaHz = 300 * 106 Hz 19,8 * 10 -26 J

Muy alta frecuencia de radio 10 metros 30 MegaHz = 300 * 106 Hz 19,8 * 10 -28 J

Onda corta de radio 180 metros 1,7 MegaHz = 300 * 106 Hz 11,22 * 10 -28 J

Onda media de radio 650 metros 650 KiloHz 42,9 * 10 -29 J

Onda larga de radio 10 kilmetros 30 KiloHz 19,8 * 10 -30 J

Muy baja frecuencia de radio 10 kilmetros 30 KiloHz 19,8 * 10 -30 J

RADIACION ELECTROMAGNETICA


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EXITACION

Se colisiona con otro tomo opartcula de modo que parte de laenerga cintica de las partculascolisionantes sea absorbida por eltomo.

El tomo absorbe un fotn, cuyaenerga es exactamente la quenecesita uno de sus electrones parasaltar a un nivel energtico maselevado.

Los tomos excitados tienden a

desexcitarse liberando energamediante un fotn de energaelectromagntica.

IONIZACION

Cuando a un electrn orbital se le

suministra energa

suficientemente elevada puede

ocasionar su separacin

completa que dar lugar a laformacin de un par de iones,

uno positivo y otro negativo.

Este fenmeno es tan importante

que da nombre a las radiaciones

que lo condicionan que explica el

efecto lesivo de las radiaciones.

FORMACION DE LOS RAYOS X


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Hay dos tipos de procesos atmicosque pueden producir fotones de rayosX

K-Shell

Un electrn de alta energa puede

producir la salida de un electrncercano al ncleo. La vacante asproducida se rellena por el saltode otro electrn de una capasuperior, con mayor energa. Esadiferencia de energa entreniveles (caracterstica del tomo)

se transforma en radiacin xcaracterstica que dependeexclusivamente de la estructurade los tomos del blanco

FORMACION DE LOS RAYOS X


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Bremsstrahlung

Cuando un electrn de altaenerga pasa cerca del ncleo sedesva debido a la interaccinelectromagntica. Comoconsecuencia de este proceso de

desvo, el electrn pierde energaen forma de un fotn x, cuyaenerga (longitud de onda) puedetomar cualquier valor (hasta elvalor que llevaba el electrnincidente). Este tipo de rayos x sedenomina radiacin de frenado oBrehmstrahlung y esindependiente de la naturalezadel blanco.


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Un acelerador de electrones

dentro del tubo dispara

electrones de alta energa en un

blanco metlico hecho de

tomos pesados, tales como el

tungsteno. Los rayos x salen

debido a un proceso atmico

inducido por los electrones

energticos que inciden en el

blanco


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Toda la energa del impacto de los

electrones se invierte en calentar el

tungsteno (aproximadamente solo un

1% de la energa del haz emitido se

transforma en energa de rayos x). El

tungsteno es usado porque este

puede resistir este bombardeo por

tener un alto punto de fusin y puede

irradiar el calor muy bien.


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Puede ser que atraviese el paciente

sin ceder energa ni condicionar

ningn cambio.

Puede colisionar con algunos

electrones corticales de los tomos

del paciente cediendole toda o parte

de su energia, pudiendo ocasionar dos

efectos

Efecto fotoelectrico

Efecto Compton.

EFECTOS BIOLOGICOS DE LOS RAYOS X


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Es una interaccin con

electrones poco ligados.

Se cede mas energa que

la necesaria para modificarlos niveles de energa de

los electrones.

Se produce arrancamiento

de los electronescondicionando excitacin y

ionizacin.

El fotn no absorbidopuede cambiar de direccincondicionando radiacindispersa.

Se produce mltiplesionizaciones de los tomosdel paciente que son labase de las teoras queexplican los efectos

biolgicos de lasradiaciones.

EFECTO COMPTON


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PROPIEDADES DE LOS RAYOS X

1. Poder de penetracin: los rayos X tienen la capacidad de penetrar en la

materia.

2. Efecto luminiscente: los rayos X tienen la capacidad de que al incidir

sobre ciertas sustancias, stas emitan luz.

3. Efecto fotogrfico: los rayos X tienen la capacidad de producir elennegrecimiento de las emulsiones fotogrficas, una vez reveladas y fijadas

stas. Esta es la base de la imagen radiolgica

4. Efecto ionizante: los rayos X tienen la capacidad de ionizar los gases

(Ionizacin: accin de eliminar o aadir electrones).

5. Efecto biolgico: son los efectos ms importantes para el hombre, y se

estudian desde el aspecto beneficioso para el ser humano en la

Radioterapia, y desde el negativo, intentando conocer sus efectos

perjudiciales, en la Proteccin Radiolgica.

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