Protección radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista. El haz de rayos X

Introducción
Se revisa:
La producción de rayos X para diagnóstico radiológico: rayos X de Bremsstrahlung y rayos X característicos
Filtración del haz, dispersión de los rayos X, calidad y cantidad de rayos X, espectro de rayos X y factores que afectan al espectro de rayos X

Temas
Producción de Bremsstrahlung
Rayos X característicos
Filtración del haz
Radiación dispersa
Factores que afectan al espectro de rayos X, cantidad y calidad

Objetivo
Familiarizarse con los principios tecnológicos de la producción de rayos X

SubProducción de Bremsstrahlung

Interacción electrón-nucleo (I)
Bremsstrahlung:
Pérdida de energía radiativa (E) por electrones que se frenan en su paso a través de un material
es la deceleración del electrón incidente por el campo coulombiano del núcleo
la energía de la radiación (E) se emite en forma de fotones.

Interacción electrón-núcleo (II)
Con materiales de alto número atómico
La pérdida de energía es mayor
La pérdida de energía por Bremsstrahlung
> 99% de la pérdida de energía cinética del electrón tiene lugar como producción de calor
Crece al aumentar la energía del electrón

Los rayos X son predominantemente producidos por Bremsstrahlung

Los electrones golpean el núcleo
(Gp:) N
(Gp:) N
(Gp:) n(E)
(Gp:) ?E
(Gp:) E1
(Gp:) E2
(Gp:) E3
(Gp:) n1
(Gp:) n3
(Gp:) n2
(Gp:) E1
(Gp:) E2
(Gp:) E3
(Gp:) n1E1

(Gp:) n2E2
(Gp:) n3E3
(Gp:) ?E
(Gp:) Emax
(Gp:) Espectro de
Bremsstrahlung

Espectro continuo de Bremsstrahlung
La energía (E) de los fotones de Bremsstrahlung puede tomar cualquier valor entre “cero” y la máxima energía cinética de los electrones incidentes

El número de fotones en función de E es proporcional a 1/E

Blanco grueso ? espectro lineal continuo

Espectros de Bremsstrahlung
E0= energía de los electrones, E = energía de los fotones emitidos
(Gp:) dN/dE (densidad espectral)
(Gp:) dN/dE
(Gp:) De un blanco “delgado”
(Gp:) E
(Gp:) E0
(Gp:) E
(Gp:) E0
(Gp:) De un blanco “grueso”

Energía del espectro de rayos X (componente continua)
Energía máxima de los fotones de Bremsstrahlung
Energía cinética de los electrones incidentes
En el espectro de rayos X de las instalaciones de radiología:
Máx (energía) = Energía al voltaje de pico del tubo de rayos X
(Gp:) Bremsstrahlung
(Gp:) ?E
(Gp:) keV
(Gp:) 50 100 150 200

(Gp:) Bremsstrahlung
tras filtración
(Gp:) keV

SubRayos X característicos

Rayos X característicos: interacción electrón – electrón (I)
Comienza con la eyección de e- principalmente de la capa K (también es posible de L, M,…) por ionización
De las capas, L o M, hay electrones que caen en la vacante creada en la capa K
La diferencia en energías de enlace se emite como fotones
Una secuencia de transiciones electrónicas sucesivas entre niveles de energía
La energía de los fotones emitidos es característica del átomo