- Introducción
- ¿Qué son los rayos
X? - Descubrimiento de los rayos
X - Su
investigación - Riesgos de los Rayos X
- Aplicaciones
- Espectro contínuo
- Espectro
característico - Rayos
X en la actualidad - Conclusión
- Referencia
Bibliográfica
Introducción
Los
rayos X han sido tanto un experimento con un descubrimiento, ya
que los científicos ya los habían estado generando
sin darse cuenta durante años, con el paso del tiempo han
ayudado a desarrollar el campo de la medicina en muchas
formas.
Es este informe de experimento veremos
cómo fue que fueron descubiertos y desarrollados y
cuál ha sido su impacto y su importancia en el
mundo.
¿Qué son los rayos
X?
Los
rayos X son el resultado de la combinación de ondas
electromagnéticas y su energía está ubicada
entre los rayos ultravioletas y los rayos gamma.
Sus ondas son muy similares a las de los
radios y microondas, también se pueden asemejar a las
ondas que transmite la luz. Los rayos X son una radiación
que al entrar en contacto con la materia crea iones, que son
partículas con carga (ya sea positiva o
negativa).
Descubrimiento de los rayos
X
Los
rayos X fueron descubiertos accidentalmente por el profesor
Wilhelm Conrad Rontgen el 8 de noviembre de 1895, se encontraba
haciendo experimentos con los tubos de Crookes y observó
unos extraños rayos que atravesaban papel y metal, lo que
lo llevó a investigarlos durante siete
semanas.
Su
investigación
Todo
empezó con los experimentos de un científico
británico llamado William Crookes, el cual
investigó, en el siglo XIX, los efectos de algunos gases
cuando se les aplicaba algunas descargas eléctricas, todo
esto dentro de tubos vacíos y electrodos para generar un
alto voltaje en las corrientes; a estos lo llamó tubo de
Crookes. Cuando el tubo se encontraba cerca de algunas placas
fotográficas se producía una imagen borrosa, sin
embargo decidió no seguir investigando sobre
esto.
En 1887, la científica Nikola Tesla
estudió este efecto que fue creado por los tubos de
Crookes. Por su investigación prosiguió a informar
y advertir a toda la comunidad científica de los riesgos
para los organismos expuestos a este tipo de
radiaciones.
El 8 de noviembre de 1895, el físico
Wilhelm Conrad Rontgen se encontraba haciendo experimentos con
los tubos de Crookes y la bobina de Ruhmkorff. Estaba analizando
los rayos catódicos para evitar cierta fluorescencia que
eran producidos en las paredes de vidrio en uno de los tubos,
así que los cubre con una funda negra de cartón.
Cuando llega la noche conecta todo su equipo por última
vez y se sorprendió al momento de ver un resplandor
amarillo-verdoso a lo lejos. Al apagar y volver a encender el
tubo, este resplandor se producía de nuevo.
Este extraño suceso lo llevó
a investigar los rayos y las radiaciones de éstos durante
las siete semanas siguientes.
El primero de enero de 1986 Wilhelm Rontgen
contactó con sus compañeros de toda Europa para
comunicarles los detalles de su investigación.
También les mandó una fotografía de su mano
en la que la piel casi no se veía, dejando observar los
huesos y lo que parecía ser la sombra de un anillo. Esto
se debe a que el 22 de diciembre se decidió hacer la
primera prueba con humanos pero ya que no podía manejar su
carrete, la placa fotográfica de cristal y exponer su mano
a los rayos x (todo esto a la vez) pidió ayuda a su
esposa, para que ésta colocase su mano en la placa durante
15 minutos. Cuando fue revelada la placa de cristal su sorpresa
fue muy grande, apareció una imagen, sin duda, muy
importante para la historia de la ciencia; los huesos de la mano
de su esposa Berta con el anillo flotando sobre uno de estos. Y
así aparece la primera radiografía de la historia y
con ella nace una nueva rama de la medicina llamada
radiología.
Todo lo descubrió de forma
accidental en el laboratorio de la Universidad de Wurzburg. Esto
se relacionaba con los rayos catódicos (corrientes de
electrones en tubos de vacío) que tenía en otra
mesa. Al parecer los físicos ya habían estado
creando rayos X desde años antes sin darse
cuenta.
Riesgos de los Rayos
X
El
daño que éstos causen en la salud depende de la
intensidad con que sean usados. Si la dosis es baja no llegan a
causar daños, pero, si en cambio, se está expuesto
a dosis muy altas puede llegar a causar daños severos que
pueden ser incluso mortales.
En grandes cantidades puede causar
quemaduras en distintos lugares del cuerpo, pérdida de
cabello, defectos de nacimiento, cáncer, daños
mentales y en el peor de los casos la muerte.
"La manifestación de efectos como
quemaduras de la piel, caída del cabello, esterilidad,
náuseas y cataratas, requiere que se exponga a una dosis
mínima (la dosis umbral). Si se aumenta la dosis por
encima de la dosis umbral el efecto es más grave. En
grupos de personas expuestas a dosis bajas de radiación se
ha observado un aumento de la presión psicológica.
También se ha documentado alteración de las
facultades mentales (síndrome del sistema nervioso
central) en personas expuestas a miles de rads de
radiación ionizante."
Aplicaciones
-Campo
de la medicina: Desde su descubrimiento, los rayos X nos permiten
captar la estructura ósea y se han ido desarrollado cada
vez más gracias a la tecnología para su uso. Son
más usados en la radiología, a que en ésta
se llevan a cabo las radiografías, que es para lo que
sirven los rayos X. Son muy útiles a la hora de detectar
enfermedades en el esqueleto, pero también son usados para
diagnosticar las enfermedades de los tejidos blandos,
éstas pueden ser: cáncer en los pulmones, abscesos,
neumonía, edema pulmonar, etc.
-Otras aplicaciones: "Puede utilizarse para
determinar defectos en componentes técnicos, como
tuberías, turbinas, motores, paredes, vigas, y en general
casi cualquier elemento estructural. Aprovechando la
característica de absorción/transmisión de
los Rayos X, si aplicamos una fuente de Rayos X a uno de estos
elementos, y este es completamente perfecto, el patrón de
absorción/transmisión, será el mismo a lo
largo de todo el componente, pero si tenemos defectos, tales como
poros, pérdidas de espesor, fisuras (no suelen ser
fácilmente detectables), inclusiones de material tendremos
un patrón desigual."
Espectro
contínuo
La energía adquirida por los
electrones va a estar determinada por el voltaje aplicado entre
los dos electrodos.
Los diferentes electrones no chocan con el
blanco de igual manera, así que este puede ceder su
energía en una o en varias colisiones, produciendo un
espectro continuo.
La energía del fotón emitido,
por conservación de la energía y tomando los
postulados de Planck es:
Donde K y K" es la energía del
electrón antes y después de la colisión
respectivamente.
El punto de corte con el eje x de la
gráfica de espectro continuo, es la longitud mínima
que alcanza un fotón al ser acelerado a un voltaje
determinado. Esto se puede explicar desde el punto de vista de
que los electrones chocan y entregan toda su energía. La
longitud de onda mínima está dada por:
Donde A es la constante de proporcionalidad
y m una constante alrededor de 2."
Espectro
característico
"Cuando los electrones que son acelerados en
el tubo de rayos X poseen cierta energía crítica,
pueden pasar cerca de una subcapa interna de los átomos
que componen el blanco. Debido a la energía que recibe el
electrón, este puede escapar del átomo, dejando al
átomo en un estado supremamente excitado. Eventualmente,
el átomo regresará a su estado de equilibrio
emitiendo un conjunto de fotones de alta frecuencia, que
corresponden al espectro de líneas de rayos X. Éste
indiscutiblemente va a depender de la composición del
material en el cual incide el haz de rayos X, para el molibdeno,
la gráfica del espectro continuo muestra dos picos
correspondientes a la serie K del espectro de líneas,
estas están superpuestas con el espectro
continuo.
La intensidad de cualquier línea
depende de la diferencia del voltaje aplicado (V) y el voltaje
necesario para la excitación (V") a la correspondiente
línea, y está dada por:
Donde n y B son
constantes, e i es el número de electrones por
unidad de tiempo.
Para la difracción de rayos X, la
serie K del material es la que usualmente se utiliza. Debido a
que los experimentos usando esta técnica requieren luz
monocromática, los electrones que son acelerados en el
tubo de rayos X deben poseer energías por encima de 30
keV. Esto permite que el ancho de la línea K utilizada sea
muy angosto (del orden de 0.001 Å). La relación
entre la longitud de cualquier línea en particular y el
número atómico del átomo está dada
por la Ley de Moseley."
Rayos X en la
actualidad
Con el
paso del tiempo, gracias a una encuesta realizada por el Museo de
Ciencia de Londres, se ha determinado que la máquina de
rayos X es el invento más importante del mundo, ya que ha
contribuido tanto en el campo de la medicina que se ha logrado
llegar a la era del paciente transparente (esto por el hecho de
poder ver a través de él).
El presidente del Colegio Real de
Radiólogos y profesor británico, Andy Adam, dio a
conocer los resultados de la encuesta en el diario "The Times".
Al parecer quedó en primer lugar con 9.581 votos seguido
de la penicilina y la doble hélice de ADN.
Conclusión
Como
ahora sabemos fue largo el proceso de investigación y los
rayos X fueron un gran avance tecnológico en el campo de
la medicina, los científicos los produjeron durante
años sin saberlo, lo que significa que probablemente haiga
más cosas por descubrir. Estos son benéficos y
riesgosos a la vez.
Referencia
Bibliográfica
http://es.wikipedia.org/wiki/RayosXhttp://www.historiasdelaciencia.com/?p=392
http://www.terra.cl/actualidad/index.cfm?id_cat=1167&id_reg=1295605
http://2.bp.blogspot.com/-fhcnBj6ARbE/Th3bLzA3obI/AAAAAAAAAEM/ZLmgXXS9K8s/s320/rayos%2Bx4.jpg
http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/LanthAct/Images/Crookes.GIF
http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/images/espectro.gif
Autor:
Leiza Georgina Lara Ruiz