r a y o s x (97 2003)
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Historia:
1895- Rögten- Descargas eléctricas en gases- Tubo de rayos catódicos- resplandor en sales de Bario- muchas sustancias transparentes- RayosX
1899- Experimentos de difracción de rayos X- Radiación electromagnética = Å , E = KeV
1899- Barkla- Polarización
1912- Difracción por cristales.
Rayos X
Cómo se producen?
Propiedades:
*Velan placas fotograficas
*Son transparentes a sustancias opacas a la luz visible y ultra-violeta
*No son desviados por campos electricos ni magneticos
*Descargan objetos cargados, ionizan gases
Montaje experimental
- Del cátodo salen electrones térmicos
- Se aceleran por un V entre C y A
-Anódo: material de alto punto de Fusión
-Chocan con A y producen radiación.
Características
-Una vez alcanzado Vmin, espectro contínuo a partir de un valor min
-Al aumentar V, min disminuye y la intensidad aumenta.-Aparece espectro característico, que depende del material
10 20 30–8 cm
25 Kv
20Kv
15 Kv
10 Kv
5 Kv
Inte
nsid
ad-Dependiendo del material del ánodo, hay un Vmin entre C y A por debajo del cual no hay emisión de Rayos X.
Espectro continuoClásicamente:
Electrones térmicos: tienen diferentes velocidades
Al chocar pierden energía por:
-Múltiples choques con los e- del blanco: aumenta T del material.
Un solo choque brusco con el blanco: desacelerados, emiten radiación. RADIACION DE FRENADO
Por que aparece min ?
No hay explicación clásica!!!
Cuánticamente:
La Kmax del electrón (eV) se tranforma en la energía de un fotón hmax
Kmax = eV = hmax = hc/ min
min = hc/ eV = 12430/V Å
Espectro característico
Serie K: conjunto de fotones emitidos por saltos de electrones de capas superiores a la capa K (capa mas interna)
Espectro característico: Transiciones electrónicas profundas
Producción de rayos X:
Efecto fotoeléctrico inverso
Aplicaciones de los rayos X
Utilización de rayos X para determinar algunas propiedades físicas de materiales:
Cristalografía: Determinación de separación entre planos por difracción
Los diagramas de interferencia obtenidos sirven para determinar la longitud de onda de los rayos X incidentes o la distancia entre los átomos del cristal
Al atravesar un cristal, los rayos X pueden difractarse, o ser dispersados por él.
Para que los dos rayos salgan en fase se necesita que AB + BC = nλ.
Pero AB= BC =d senα.
2d senα = n λLey de difraccion de Bragg
Rayos difractados que llegan en fase producen franjas de interferencia
brillantes.
La variación de la intensidad de los rayos X al atravesar la muestra depende de:
•El material: coeficiente de absorción (μ).
•La penetración de la radiación en el material (dx).
dI=-I μ dx
Determinación de espesores por absorción se Rayos X
Espectro de rayos X antes y después de atravesar 20cm de agua
I=Io exp(-μ dx)Al integrar:
Capa hemirreductora:
12
0 0
1
2
xI I I e
Determinación de número atómico Z
Mosley: 1913- a partir de espectros característicos encontró que de línea K para diferentes elementos, varía según:
1/ 2 A(Z-b)
Z = número atómico.A, b constantes de la transiciónZ-b : carga efectivab: cte de apantallamiento.
Organización de Tabla periódica:
-Inversión de Ni y Co
-Predicción de Z = 43, 61, 72, 75
Investigación basica
-Confirmacion experimental de teorías cristalográficas. -Identificacion de sustancias cristalinas y determinacion de su
estructura.-Determinacion del tamaño de partículas ultramicroscópicas.
-Identificacion de elementos químicos y sus isótopos, determinando las longitudes de onda de sus espectros de
líneas característicos. Descubrimiento se nuevos elementos. -La microrradiografía: produccion de imágenes de alta resolución que pueden ampliarse considerablemente.
Muchas mas aplicaciones en física, química, mineralogía, metalurgia y biología.
MedicinaRadiagrafia convencional: Diagnostico
-Se expone el paciente a la radiación.-La radiación se absorbe con diferente intensidad según atraviese huesos, músculos, grasa o aire.-La radiación no absorbida emerge del organismo e impresiona una placa radiográfica.
Radiografia: Espectro absorcion de Rayos X del organo irradiado.
Tratamiento:
En la radioterapia se emplean rayos X para tratar determinadas enfermedades, en particular el cáncer, exponiendo los tumores a la radiación.
¿ Qué es el TAC ?
(Tomografia Axial Computarizada)
TAC: combinación de Rayos X y tecnología computarizada para obtener imágenes de cortes transversales , tanto horizontales como verticales, del organismo humano.
Ventajas:
Imágenes mas detalladas.
Reduce dosis de exposición
Utilización: Diagnóstico
En un TAC, el haz de rayos X se mueve de modo circular en torno al cuerpo y se toman muestras desde distintos ángulos de la misma región.
La información obtenida durante el giro se envía a una computadora que, mediante análisis de Fourier interpreta los datos de absorción de los rayos X y los presenta en forma bidimensional, en escala de grises, en un monitor.
Tomografia Axial Computarizada. - Lesion Tumoral adjacente a la Dura. Planos coronal y transversal Estudios imagenológicos que muestran una masa bien circunscrita, heterogénea de 6 cm. de diámetro mayor en contacto con la duramadre y adyacente al falx en la región fronto parietal izquierda.
Tomografía axial computarizada (TAC) de abdomen de ingreso. Obsérvense las amplias áreas hipodensas (isquémicas) en el hígado original.
TAC de un paciente con ictus cerebral, horas después de un ACV, y al lado, 3 días después
TAC a los 4 días del ictus (flecha), y a la derecha, con contraste, mostrando una hipodensidad frontal izquierda correspondiente al infarto:
Industria
Son muy útiles para examinar objetos, por ejemplo piezas metálicas, sin destruirlos. Las
imágenes de rayos X en placas fotográficas muestran la existencia de fallas y defectos
Muchos productos industriales se inspeccionan de forma rutinaria mediante rayos X, para que
las unidades defectuosas puedan eliminarse en el lugar de producción.
Existen además otras aplicaciones de los rayos X
-Identificación de gemas falsas
-Detección de mercancías de contrabando en las aduanas
-Deteccion de objetos peligrosos en los equipajes.
-Los rayos X ultrablandos se emplean para determinar la autenticidad de obras de arte y para restaurar
cuadros