Subido por ilgaray17

Anodo rayos X

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EL ÁNODO
1) Definición del ánodo:
El ánodo es la parte positiva del tubo de rayos X conduce electricidad irradia calor y
contiene el blanco.
1.1) Existen dos tipos de ánodo:
- Estacionario:
Se utiliza en aparatos dentales con rayos X, portátiles y en otras aplicaciones que no
requieran ni altas corrientes de tubo ni altos valores de potencia.
- Rotatorio:
Producen haces de RX de alta intensidad en un periodo corto de tiempo y permite que el
haz de electrones interaccione con una área de blanco mucho mayor por consecuencia el
calor del ánodo no se deposita en un solo punto como sucede en el ánodo estacionario.
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2) Áreas de los ánodos:
Las áreas del ánodo estacionario son diferentes a
las del ánodo rotatorio debido a que el (blanco) del
ánodo rotatorio es el área con la que chocan los
electrones procedentes del cátodo siendo de 3.519
mm al cuadrado total, y el área del ánodo
estacionario es de 4 mm al cuadrado.
Por lo tanto el área del rotatorio proporciona un
área para que interactué el haz de electrones cerca
de 1000 veces mayor que un ánodo estacionario.
Casi todos los ánodos rotatorios giran a 3400
rpm .Los ánodos de alta capacidad rotan a 3400
rpm y 10.000rpm.
2.1) Tres funciones que desempeña en un tubo de RX:
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Conductor eléctrico: el tubo del ánodo es un conductor eléctrico:
Recibe electrones emitidos por el cátodo y los conduce a través del tubo a los
cables de conexión y de vuelta al generador de alto voltaje.
-
soporte mecánico para el blanco
-
Disipador térmico: el ánodo debe ser un buen disipador térmico.
Cuando los electrones chocan contra le ánodo mas del 99% de su energía cinética
se convierte en calor, que debe ser eliminado rápidamente antes de que pueda
fundirlo.
Por su buena conductividad el material mas utilizado es el cobre, molibdeno y el
grafito.
La obtención de una capacidad de disipación adecuada es el mayor obstáculo en la
fabricación de tubos de RX de alta capacidad.
Lo que ayuda a la disipación de la energía es el ánodo rotatorio ya que el tubo de RX
permite al haz de electrones tener contacto con un área del blanco mucho mayor y por lo
tanto el calor del ánodo no se deposita en un solo punto ya que el ánodo rotatorio va
girando y los electrones se repartirán en diferentes puntos evitando así calentarse en una
sola zona al contrario del ánodo estacionario.
El ánodo del tubo se genera un gran calor durante el tiempo de exposición, para que el
tubo siga con su función este calor debe ser disipado.
2.2) Las formas en que este calor se pueda disipar son tres:
-
Radiación: El calor se transfiere através de la emisión de infrarroja.
Conducción: La energía se transfiere desde una zona de un objeto a otra del
mismo objeto.
Convección: El calor se transfiere através del movimiento de la sustancia
caliente desde un punto a otro.
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3) Partes que componen el ánodo y sus respectivos materiales.
¿Qué material utilizamos para el ánodo?
Wolframio ya que tiene un elevado punto de fusión esto provoca que soporte altas
temperaturas.
Otra propiedad es su baja evaporación esto permite no perder el vació.
Su alta conductividad térmica permite eliminar rápidamente el calor producido , Su
número atómico elevado permite que se produzcan mayor cantidad de radiación de
frenado
A) El blanco u objetivo: es el área del ánodo golpeada por los electrones que
procedentes del cátodo. En los tubos del ánodo estacionario, el blanco consiste en una
pequeña placa de tungsteno que se encuentra encastrado en un bloque de cobre.
En los tubos del ánodo rotatorio el disco que gira es el blanco, normalmente esta formado
por una aleación de tungsteno mezclada con Tirio que proporciona una resistencia
adicional para soportar el esfuerzo de la rotación rápida.
Los tubos de RX de alta capacidad debajo del blanco del tungsteno contiene capas de
molibdeno o grafito estos dos materiales tienen una densidad de masa inferior al
tungsteno y esto permite un ánodo más fácil de rotar.
El tungsteno:
Es el material elegido para el blanco por tres motivos fundamentales:
numero atómico: El elevado número atómico que nos indica mayor número de
protones de tungsteno le proporciona mayor eficacia en la producción de RX y
RX con energía más alta.
-
conductividad térmica: es un metal eficaz para disipar el calor producido.
-
Punto de fusión alto: si se calienta lo suficiente, cualquier material, se funde y
se convierte en liquido; el tungsteno tiene un punto de fusión elevado de 3410ºC
puede soportar las altas temperaturas sin que se produzca picaduras o fisuras
en el tiempo o burbujas de gas.
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B) Pie del ánodo: Es el eje entre el ánodo y el rotor este conjunto está compuesto
normalmente de molibdeno ya que es un pobre conductor de calor
El blanco de un tubo con ánodo rotatorio se alimenta mediante un motor de inducción y
sus principales componentes son el estator y rotor, a continuación explicaremos más
detalladamente.
C) Motor de inducción: El ánodo gira atreves de un motor de inducción
electromagnética, este está formado por dos partes separadas una de la otra por una
carcasa de cristal, la parte externa de denomina estator.
Estator: Parte fija de una máquina rotativa, que consta de una parte móvil rotor, hecho de
cobre, hierro ligero, está compuesto por u imán natural que tiene varia bobina sobre un
núcleo mecánico genera un campo magnético en motores potentes y de corrientes
alternas.
La corriente en cada bobinado del estator genera un campo magnético alrededor del rotor.
El bobinado del estator absorbe de manera secuencial de tal forma que el campo
magnético inducido rota en el eje del estator, este campo interacciona con el rotor ferro
magnético provocando un movimiento de rotación sincronizado con el bobinado del
estator activado.
D) Punto focal: Es el área del blanco desde la que se emite RX, es el punto focal
efectivo, cambia de forma y de tamaño a lo largo del campo de RX proyectado.
Es la verdadera fuente de RX.
En radiología se buscan puntos focales pequeños ya que generan una mejor resolución
espacial de la imagen, cuando el tamaño del punto focal disminuye el calentamiento del
blanco se produce sobre una área inferior.
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5) Principio del foco línea:
E l principio de foco línea se conoce como el diseño que permite obtener un área mayor
para el calentamiento mientras se mantiene la focal pequeña.
Giramos de el blanco obtenemos una área para el blanco inferior al área de interacción
del electrón.
El principio de foco línea resulta en un tamaño de punto focal efectivo inferior al punto
focal real.
Tamaño de foco:
El foco emisor debe ser lo más pequeño posible, contiene dos filamentos de diferentes
tamaños de dividen en: foco fino y foco grueso.
Foco fino: El foco fino proporciona una mejor calidad de imagen disminuye el numero de
electrones que llegan al blanco. Aumenta el tiempo de disparo y esto permite una mayor
posibilidad de movimiento.
Foco grueso: La calidad de la imagen es inferior esto proporciona una menor penumbra,
el tiempo de disparo disminuye por lo tanto la posibilidad de movimiento también lo hace.
El calor generado se distribuye sobre una mayor superficie.
Tamaño efectivo del punto focal:
Es el área proyectada sobre el paciente y el receptor de
imagen constituye el valor cuando se identifica puntos
focales pequeños o grandes. Cuando el ángulo del
blanco disminuye el tamaño del punto focal efectivo
también lo hacen.
En los RX de diagnóstico los ángulos del blanco son
entre 5 y 15º, aunque hemos averiguado por más medios
de investigación que también podría llegar a ser el ángulo
entre 5 y 20º.
Los puntos focales redondos son importantes para el
aumento de radiografías
de alta resolución y de
mamografía, cuando un fabricante fija un tamaño del punto focal ese será su tamaño
nominal.
La forma usual de un punto focal es la de un doble plátano.
Efecto talón, anódico o efecto heel:
Se refiere al hecho de que la intensidad de la radiación en el
lado del cátodo del tubo de RX es mayor que la del lado del
ánodo.
Los electrones interaccionan con átomos a varias
profundidades del átomo. Los RX introducidos se emiten con
la misma intensidad en todo las direcciones. Los RX que
constituyen el as son emitidos de que la profundidad del
blanco hacia el lado del ánodo por lo que deben atravesar
un grosor mayor del blanco de los RX emitiendo en
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direcciones del cátodo.
Debido a la gran absorción la intensidad de los RX que penetran el talón del blanco es
menor que la de los que los hacen en la puntera denominación efecto talón.
El efecto talón debe considerarse cuando se radiografía estructuras anatómicas con
grosor o densidades muy distintas.
Normalmente una densidad óptica más uniforme sobre la película la proporcionara el
posicionamiento del cátodo del tubo de RX sobre la parte más gruesa de la anatomía.
Las direcciones del ánodo y cátodo se señalan habitualmente la capa protectora.
En efecto talón produce un punto focal efectivo inferior y una intensidad de radiación más
pequeña en la parte del ánodo del haz de RX.
La superficie del blanco no es estrictamente plana.
Intensidad relativa: El efecto talón reduce en el ánodo la intensidad de los RX del haz útil
ya que hay una absorción en el talón del blanco.
A)
B)
Imágenes de dos manos que demuestran el efecto talón.
La imagen A está hecho con la parte inferior del cátodo y la imagen B pertenece imágenes tomadas
con la parte superior del cátodo y la se obtiene una mayor densidad radiográfica uniforme con el
cátodo posicionado en la parte más delgada de la anatomía.
El efecto anódico ni es bueno ni es malo simplemente existe y el tecnico debe saber
utilizarlo.
6) Radiación extra focal:
Es cuando algunos electrones se desvían del punto focal y
entonces impactan en otras áreas del blanco, esto provoca
que haya RX fuera del punto focal.
Inconvenientes de la radiación extra focal:
La radiación extra focal no es conveniente porque extiende
el tamaño del punto focal este área añadida incremente la
dosis doble el paciente de forma innecesaria esto puede
provocar que la imagen se reduzca considerablemente.
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Puede reproducir tejidos de pacientes que habían sido excluidos por los colimadores de
apertura variable.
Los RX extra focal se reducen a través del diseño de un diafragma fijo en el revestimiento
del tubo próximo a la ventana del tubo de RX.
Más soluciones: La carcasa metálica del tubo de RX es otra solución porque los
electrones reflejados desde el punto focal salen mediante esta carcasa y son extraídos
hacia afuera.
El uso de una rejilla no reduce la radiación extra focal.
Conclusiones:
La importancia del ánodo en el tubo de RX es que este es el encargado de proporcionar soporte
mecánico al blanco por sus propiedades y la de sus materiales es un buen conductor eléctrico y buen
conductor térmico debido a sus sistema constituye una parte importante de la fuente de irradiación.
Aunque debido a este mecanismo también provocará algunos problemas como la radiación extra
focal pero para ello se hace uso de diversos mecanismos para corregirla
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