Generador de rayos X, Mecanismo, Historia, Aplicaciones, Los avances en la tecnología de rayos X

Un generador de rayos X es un dispositivo que se utiliza para generar rayos-X. Estos dispositivos se utilizan comúnmente por los radiólogos para adquirir una imagen de rayos x de la parte interior de un objeto, sino que también se utilizan en la esterilización o la fluorescencia.

Mecanismo

El corazón de un generador de rayos X es el tubo de rayos X. Al igual que cualquier tubo de vacío, el tubo de rayos X contiene un cátodo, que dirige una corriente de electrones en un vacío, y un ánodo, que recoge los electrones. El ánodo en un tubo de rayos X está hecho de tungsteno, molibdeno, o cobre; cuando los electrones chocan con el ánodo, aproximadamente 1% de la energía resultante se emite en forma de rayos X, con el 99% restante liberado en forma de calor.

Un sistema de refrigeración es necesario enfriar el ánodo; muchos generadores de rayos X utilizan el agua o el aceite de los sistemas de recirculación.

Historia

Hermann von Helmholtz formuló las ecuaciones matemáticas para radiografías. El físico Johann Hittorf observó los tubos con los rayos de energía que se extienden desde un electrodo negativo. William Crookes investigó los efectos de descargas de energía en los gases raros. Heinrich Hertz comenzó a experimentar y demostró que los rayos catódicos podían penetrar lámina metálica muy delgada. En 1887, Nikola Tesla comenzó a investigar los rayos X y produjo el proceso de radiación de frenado. En 1895, Wilhelm Röntgen comenzó a observar y documentar aún más los rayos X, mientras que la experimentación con tubos de vacío. El 18 de enero 1896 una máquina de rayos X se muestra formalmente por HL Smith.

Una de las primeras fotografías de rayos X se hizo de la mano de la mujer de Röntgen. La imagen muestra tanto su anillo de bodas y los huesos.

En los años 1940 y 1950, las máquinas de rayos X se utilizan en las tiendas para ayudar a vender calzado. Estos eran conocidos como fluoroscopios. Sin embargo, como los efectos nocivos de la radiación de rayos X fueron debidamente considerados, que finalmente cayó en desuso. El uso de zapatos de ajuste del dispositivo se prohibió por primera vez por el estado de Pennsylvania, en 1957 -

Un sistema de formación de imágenes de rayos X se compone de una fuente de rayos X o de un generador, un sistema de detección de imagen que puede ser una película o un sistema de captura digital, y un PACS.

Fuentes de rayos X

Fotones de rayos X son producidos por un haz de electrones que es acelerado a una velocidad muy alta y alcanza un objetivo. Los electrones que componen el haz se emiten desde un filamento de cátodo calentado. Los electrones son entonces enfocados y acelerados por un campo eléctrico hacia un objetivo ánodo en ángulo. El punto en el que el haz de electrones golpea el objetivo se llama la mancha focal. La mayor parte de la energía cinética contenida en el haz de electrones se convierte en calor, pero alrededor de 1% de la energía se convierte en fotones de rayos X, el exceso de calor se disipa a través de un disipador de calor. En el punto focal, los fotones de rayos X son emitidos en todas las direcciones desde la superficie del objetivo, la más alta intensidad de estar alrededor de 60 grados a 90 grados de la viga debido al ángulo del objetivo ánodo se aproximan a los fotones de rayos X. Hay una pequeña ventana redonda en el tubo de rayos X directamente por encima del objetivo en ángulo. Esta ventana permite que la de rayos X para salir del tubo con poca atenuación, mientras que el mantenimiento de un sello de vacío necesario para el funcionamiento del tubo de rayos X.

Máquinas de rayos X trabajo mediante la aplicación de tensión controlada y la corriente en el tubo de rayos X, lo que resulta en un haz de rayos-X. El haz se proyecta sobre la materia. Parte del haz de rayos X pasarán a través del objeto, mientras que algunos se absorbe. El patrón resultante de la radiación se detecta a continuación, en última instancia, por un medio de detección incluyendo pantallas de tierras raras, detectores de semiconductores, o intensificadores de imagen de rayos-X.

Detección

En aplicaciones de atención médica, en particular, el sistema de detección de rayos x rara vez consiste en el medio de detección. Por ejemplo, una máquina de rayos x radiográfica estacionaria típica incluye también una cámara de iones y la rejilla. La cámara de ionización es básicamente un plato hueco situado entre el medio de la detección y el objeto que se va a ver. Se determina el nivel de exposición mediante la medición de la cantidad de rayos X que han pasado a través de la carga eléctrica hueco, relleno de gas dentro de la placa. Esto permite la minimización de la exposición a la radiación paciente por tanto asegurarse de que una imagen no es poco desarrollado hasta el punto en el examen tiene que repetirse y garantizar que no se aplica más radiación de la necesaria. La rejilla se encuentra por lo general entre la cámara de iones y el objeto y se compone de muchos lamas de aluminio apilados uno junto al otro. De esta manera, la red permite que los rayos X recta para pasar a través al medio de detección, sino que absorbe refleja los rayos x. Esto mejora la calidad de la imagen mediante la prevención de los rayos X dispersados de alcanzar el medio de detección, pero utilizando una cuadrícula crea dosis de radiación más altas del examen general.

Las imágenes tomadas con estos dispositivos se conocen como fotografías de rayos X o radiografías.

Aplicaciones

Máquinas de rayos X se utilizan en el cuidado de la salud para la visualización de las estructuras óseas y otros tejidos densos, como los tumores. Las aplicaciones no medicial incluyen la seguridad y el análisis de material.

Medicina

Los dos campos principales en los que las máquinas de rayos X que se utilizan en la medicina son la radiografía y la fluoroscopia.

La radiografía se utiliza para imágenes rápidas, altamente penetrantes, y se utiliza por lo general en áreas con un alto contenido de hueso. Algunas formas de la radiografía son:

  • ortopantomografía - una radiografía panorámica de la mandíbula mostrando todos los dientes a la vez
  • mamografía - rayos X del tejido mamario
  • Tomografía - imágenes de rayos X en las secciones

Radioterapia - el uso de rayos X de radiación para tratar las células cancerosas malignas, una aplicación sin imágenes

La fluoroscopia se utiliza en los casos en que es necesaria la visualización en tiempo real. Algunas aplicaciones médicas de la fluoroscopia incluyen:

  • Angiografía - utilizada para examinar los vasos sanguíneos en tiempo real
  • enema opaco - un procedimiento que se utiliza para examinar los problemas del colon y el tracto gastrointestinal inferior
  • bario - similar a un enema de bario, sino que se utiliza para examinar el tracto gastroinstestional superior
  • biopsia - la eliminación de tejido para su examen

Los rayos X son muy penetrante, la radiación ionizante, por lo tanto, las máquinas de rayos X se usan para tomar imágenes de tejidos densos, como los huesos y los dientes. Esto se debe a que los huesos absorban la radiación más que el tejido blando menos denso. Los rayos X de una fuente de pasar a través del cuerpo y en una cinta de fotográfica. Las áreas donde se absorbe la radiación se muestran como los tonos más claros de gris. Esto se puede utilizar para diagnosticar huesos rotos o fracturados. En fluoroscopia, formación de imágenes del tracto digestivo se realiza con la ayuda de un agente de contraste radiológico, tales como sulfato de bario, que es opaco a los rayos X.

Seguridad

Máquinas de rayos X se utilizan para objetos de imagen no invasiva. Consigna de equipaje en los aeropuertos y los estudiantes en algunas escuelas se examinan las posibles armas, incluidas las bombas. Los precios de estos rayos X de equipaje varían desde $ 70.000 a $ 300.000. Las partes principales de un sistema de inspección de equipajes por rayos X son el generador se utiliza para generar rayos X, el detector para detectar la radiación después de pasar por el equipaje, la unidad de procesamiento de señal para procesar la señal de entrada del detector, y un sistema de transporte para mover equipaje en el sistema. Generador portátil pulsada de rayos X con pilas de rayos X utilizados en la Seguridad, como se muestra en la figura proporciona EOD respondedores análisis más seguro de cualquier peligro posible objetivo. Los precios van desde $ 50.000 a $ 200.000.

 Operación

Cuando se coloca el equipaje en el transportador, que se mueve dentro de la máquina por parte del operador. No es un transmisor de infrarrojos y el conjunto de receptor para detectar el equipaje cuando entra en el túnel. Este conjunto da la señal para activar el generador y el sistema de procesamiento de la señal. El sistema de procesamiento de señales procesa las señales entrantes desde el detector y reproducir una imagen en base al tipo de material y la densidad del material en el interior del equipaje. Esta imagen se envía a continuación a la unidad de visualización.

 Clasificación del color

El color de la imagen visualizada depende del material y material de densidad: materiales orgánicos, tales como papel, ropa y la mayoría de los explosivos se muestran en naranja. Materiales mixtos como el aluminio se muestran en verde. Los materiales inorgánicos tales como el cobre se muestran en objetos azules y no penetrables se muestran en negro. La oscuridad del color depende de la densidad o el espesor del material.

La determinación de la densidad del material se consigue por el detector de dos capas. Las capas de los píxeles del detector se separan con una tira de metal. El metal absorbe los rayos suaves, dejando que las longitudes de onda más cortas, más penetrantes a través de la capa inferior de detectores, girando el detector a un espectrómetro de dos bandas crudo. ....

Los avances en la tecnología de rayos X

Una película de nanotubos de carbono que emite electrones a temperatura ambiente cuando se expone a un campo eléctrico se ha formado en un dispositivo de rayos-X. Una serie de estos emisores se puede colocar alrededor de un elemento de destino que va a escanear y las imágenes de cada emisor puede ser montado por el software de ordenador para proporcionar una imagen de 3 dimensiones de la diana en una fracción del tiempo que se necesita el uso de un convencional X- dispositivo ray. Los emisores de nanotubos de carbono también utilizan menos energía que los tubos de rayos X convencionales que llevan a reducir los costos operativos.

Los ingenieros de la Universidad de Missouri, Columbia, han inventado una fuente compacta de rayos X y otras formas de radiación. La fuente de radiación es el tamaño de una goma de mascar y podría ser utilizado para crear escáneres portátiles de rayos x. Un escáner de rayos x portátil prototipo utilizando la fuente puede ser fabricado en tan pronto como tres años.