Radiografía

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Radiografía del codo.

Una radiografía es una técnica diagnostica radiologica de forma digital (Radiología digital directa o indirecta) en una base de datos. La imagen se obtiene al exponer al receptor de imagen radiográfica a una fuente de radiación de alta energía, comúnmente rayos X o radiación gamma procedente de isótopos radiactivos (Iridio 192, Cobalto 60, Cesio 137, etc.). Al interponer un objeto entre la fuente de radiación y el receptor, las partes más densas aparecen con diferentes tonos dentro de una escala de grises, verdes, azules o amarillos, en función inversa a la densidad del objeto. Por ejemplo, si la radiación incide directamente sobre el receptor, nunca se registra en un tono negro, si se registra asi, es que estas mal de la cabeza.

Sus usos pueden ser tanto médicos, para detectar fisuras en huesos, como industriales en la detección de defectos en materiales y soldaduras, tales como grietas y poros. El descubrimiento de los rayos X se produjo la noche del viernes 8 de noviembre de 1895 cuando Wilhelm Röntgen, investigando las propiedades de los rayos catódicos, se dio cuenta de la existencia de una nueva fuente de energía hasta entonces desconocida y por ello denominada radiación X. Por este descubrimiento obtuvo el reconocimiento de la Academia Sueca en el año 1901, siendo el Primer Premio Nobel de Física. Röntgen comprendió inmediatamente la importancia de su descubrimiento para la medicina, que hacía posible la exploración de los cuerpos de una manera hasta ese momento totalmente insospechada. En el transcurso del mes siguiente, aplicando los efectos de los rayos X a una placa fotográfica, produjo la primera radiografía de la humanidad, la de la mano de su mujer.

Las primeras aplicaciones de los rayos x se centraron en el diagnóstico, aunque a partir de 1897 se abrirá el camino de la aplicación terapéutica, de la mano de Freund, con su intento de tratar el nevus pilosus y su observación de las depilaciones radiológicas precursoras de la radiodermitis.

Ensayo radiográfico[editar]

Personal de ensayos no destructivos[editar]

Uno de los aspectos más importantes de cualquier método de ensayo no destructivo es que todo el personal debe estar entrenado, calificado y certificado. El personal debe estar familiarizado con las técnicas, el equipamiento, el objeto a ensayar y la manera interpretar los resultados.

Radiografía[editar]

La radiografía se usa para ensayar una variedad de productos, tales como objetos de fundición, objetos forjados y soldaduras. Es también muy usada en la industria aeroespacial para la detección de grietas (fisuras) en las estructuras de los aviones, la detección de agua en las estructuras tipo panal y detección de objetos extraños. Los objetos a ensayar se exponen a rayos X o gamma y se procesa un film o se visualiza digitalmente. El personal de ensayos radiográficos instala, expone y procesa la película o digitalmente procesa las señales e interpreta las imágenes de acuerdo con códigos.

Ventajas del ensayo radiográfico[editar]

Las ventajas del ensayo radiográfico incluyen lo siguiente:

1. Puede usarse con la mayoría de los materiales. 2. Puede usarse para proporcionar un registro visual permanente del objeto ensayado o un registro digital con la subsiguiente visualización en un monitor de computadora. 3. Puede revelar algunas discontinuidades dentro del material. 4. Revela errores de fabricación y a menudo indica la necesidad de acciones correctivas.

Limitaciones del ensayo radiográfico[editar]

Efecto de una descarga de electricidad estática sobre la superficie de un film radiográfico. La descarga ha dibujado un patrón característico en forma de "arbol". Este es un ejemplo típico de un artefacto radiográfico.

Las limitaciones de la radiografía incluyen consideraciones físicas y económicas. 1. Deben seguirse siempre los procedimientos de seguridad para las radiaciones. 2. La accesibilidad puede estar limitada. El operador debe tener acceso a ambos lados del objeto a ensayar. 3. Las discontinuidades que no son paralelas con el haz de radiación son difíciles de localizar. 4. La radiografía es un método caro de ensayo. 5. Es un método de ensayo que consume mucho tiempo. Después de tomar la radiografía, el film debe ser procesado, secado e interpretado. 6. Algunas discontinuidades superficiales pueden ser difíciles, si no imposible, de detectar.

Objetivos del ensayo[editar]

El objetivo del ensayo radiográfico es asegurar la confiabilidad del producto. Esto puede lograrse sobre la base de los siguientes factores.

1. La radiografía permite al técnico ver la calidad interna del objeto ensayado o evidencia la configuración interna de los componentes. 2. Revela la naturaleza del objeto ensayado sin perjudicar la utilidad del material 3. Revela discontinuidades estructurales, fallas mecánicas y errores de montaje.

La realización del ensayo radiográfico es sólo una parte del procedimiento. Los resultados del ensayo deben ser interpretados de acuerdo con normas de aceptación, y luego el objeto ensayado es aceptado o rechazado.

Consideraciones de seguridad[editar]

Los procesos de ensayo radiográfico requieren fuentes de rayos X y gamma que generan grandes cantidades de radiación. Las radiaciones pueden causar daños a las células de los tejidos vivos, por eso es esencial que el personal esté adecuadamente consciente y protegido. El personal de garantía de calidad debe estar continuamente consciente del riesgo de radiación y atento a las normas de seguridad. Existen medidores especialmente diseñados que tienen la capacidad de detectar las radiaciones X y gamma. Los medidores de radiaciones, llamados detectores son instrumentos cruciales porque las radiaciones no pueden detectarse por la vista, el sonido, el tacto, el olor o el gusto. Es obligatoria la estricta observancia de las regulaciones de seguridad Estatales. Muchas jurisdicciones requieren certificaciones particulares para asegurase que los técnicos tengan acabados conocimientos de las regulaciones de seguridad.

Clasificación[editar]

Es indispensable que el personal responsable de los ensayos radiográficos sea entrenado y calificado en conocimientos técnicos del equipamiento de ensayo y de los materiales, del objeto a ensayar y de los procedimientos de ensayo. Una persona en proceso de convertirse en Nivel I calificado y certificado se considera un aprendiz. Un aprendiz por su cuenta no puede conducir ensayos, interpretar, evaluar o informar resultados de ningún método de ensayo no destructivo. Un aprendiz trabaja bajo la dirección directa de personas calificadas.

Calificación para Nivel I[editar]

El personal Nivel I está calificado para desempeñar las siguientes tareas:

1. Realizar calibraciones específicas y ensayos no destructivos de acuerdo con específicas instrucciones escritas. 2. Registrar los resultados de los ensayos. Generalmente, el Nivel I no tiene autoridad para determinar la aceptación y terminación de los ensayos no destructivos a menos que esté especialmente entrenado para hacerlo con claras instrucciones escritas. 3. Realizar trabajos de ensayos no destructivos de acuerdo con instrucciones escritas o bajo la supervisión directa de personal Nivel II o Nivel III.

Calificación para Nivel II[editar]

El personal Nivel II está calificado para realizar las siguientes tareas. Un nivel II debe estar completamente familiarizado con los alcances y limitaciones de cada método para el cual está personalmente certificado. 1. Instalar y calibrar el equipamiento. 2. Interpretar y evaluar los resultados con respecto a códigos, normas y especificaciones. 3. Organizar y hacer informes de resultados de ensayos no destructivos. 4. Ejercer la responsabilidad asignada para el trabajo de entrenamiento y dirección del personal Nivel I y aprendices.

Calificación para Nivel III[editar]

El personal Nivel III está calificado para realizar las siguientes tareas. Un Nivel III es responsable de las operaciones de ensayos no destructivos que se le asignen y para las que ha sido certificado. Un Nivel III debe también estar familiarizado en general con otros métodos de ensayos no destructivos además de aquel para el que ha sido especialmente certificado, como queda demostrado al aprobar el examen Básico de Nivel III. 1. Desarrollar, calificar y aprobar procedimientos; establecer y autorizar métodos y técnicas de ensayos no destructivos a ser usados por el personal Nivel I y Nivel II. 2. Interpretar y evaluar los resultados de los ensayos en términos de los correspondientes códigos, normas o especificaciones y procedimientos. 3. Asistir en el establecimiento de criterios de aceptación cuando éstos no estén disponibles, basado en su experiencia práctica en materiales, fabricación y tecnología del producto. 4. En los métodos para los que ha sido certificado, es responsable y competente para la certificación de entrenamiento y examen de personal Nivel I y Nivel II en dichos métodos.

Desafíos[editar]

El mayor desafío que enfrenta el personal de ensayos no destructivos es aprender todo lo que sea posible de ser aprendido durante los procesos de calificación. Otro desafío es el desarrollo de la actitud de que siempre hay algo más para aprender cada vez que se usa un método de ensayo no destructivo. No hay sustitutos del conocimiento y el personal de ensayos no destructivo debe exigirlo. El trabajo realizado en el campo de los ensayos no destructivos merece lo mejor debido al efecto directo que tienen sobre la protección o puesta en peligro de la vida. Ningún campo merece tanto compromiso como éste – el campo de los ensayos no destructivos.

Certificación[editar]

Es importante entender la diferencia entre dos términos que a menudo se confunden dentro del campo de los ensayos no destructivos: calificación y certificación. La calificación es un proceso que tiene lugar antes de que la persona pueda llegar a ser certificada. El proceso de calificación para cualquier método de ensayo no destructivo implica lo siguiente.

1. Entrenamiento en los principios fundamentales y aplicaciones del método. 2. Experiencia en la aplicación de método bajo la dirección de una persona certificada (en el trabajo de entrenamiento) 3. Demostrar capacidad para pasar un examen escrito y una prueba práctica (manual) que demuestre el exhaustivo entendimiento del método y la capacidad de realizar ensayos reales usando el método específico de ensayo no destructivo 4. Aptitud para aprobar una prueba visual de agudeza visual y percepción de colores o sombras de grises, como se necesita para el método.

La verdadera certificación de una persona en ensayos no destructivos para Nivel I, Nivel II o Nivel III es un testimonio escrito de que el individuo ha sido apropiadamente calificado. Debe contener el nombre de la persona a la que se certifica, identificación del método y nivel de certificación, la fecha y el nombre de la persona que emite la certificación. La certificación significa documentar la verdadera calificación del individuo. Una apropiada calificación y certificación es extremadamente importante porque el proceso de prueba realizado por el personal certificado en ensayos no destructivos puede tener un impacto directo sobre la salud y seguridad de toda persona que trabaje sobre, en o en las proximidades del equipamiento o las estructuras que son ensayadas. Un trabajo mal hecho por personal no calificado puede llegar a costar vidas. Los proyectos modernos de fabricación y manufactura desafían la fuerza y la resistencia de los materiales de construcción y de las técnicas de unión (como las soldaduras). Las actividades de mantenimiento preventivo también presentan un desafío para el personal de ensayos no destructivos. Las industrias que dependen de los ensayos no destructivos no pueden aceptar personal de ensayos no destructivos que no esté adecuadamente calificado y dedicado a un correcto desempeño. Depende demasiado del juicio hecho por el personal de ensayos no destructivos en la realización del trabajo de cada día.

Certificación del Empleado[editar]

Entrenamiento[editar]

El entrenamiento supone desarrollar un programa organizado para suministrar al personal de ensayos no destructivos el conocimiento y la destreza práctica necesaria para su calificación en un área específica. Esto se realiza generalmente en un aula donde se aprenden los principios y técnicas de un método de un determinado de ensayo. También es válido el entrenamiento on line. La duración del entrenamiento necesario se consigna en la práctica escrita del empleador. Experiencia La experiencia comprende las actividades laborales realizadas en un determinado método de ensayo bajo la supervisión de un individuo calificado y/o certificado en ese método en particular. No incluye el tiempo utilizado en preparar el ensayo, realizar calibraciones, técnicas específicas y otras actividades relacionadas. El tiempo dedicado a organizar los programas de entrenamiento tampoco se cuentan como experiencia. La duración del entrenamiento necesario se consigna en la práctica escrita del empleador.

Examen[editar]

El personal de Nivel I y Nivel II deben aprobar un examen escrito general y uno específico, un examen práctico y un examen visual. El examen general cubre los principios básicos del método pertinente. El examen específico comprende los procedimientos, equipos y técnicas que un empleado necesitará realizar en su trabajo. El examen práctico (manual) permite a los empleados demostrar su habilidad para operar el equipamiento de ensayo correspondiente y de acuerdo con el procedimiento adecuado. El personal de Nivel III debe aprobar exámenes escritos básico, específico del método. Las exigencias de las pruebas se consignan en la práctica escrita del empleador.

Certificación[editar]

La certificación del personal de ensayos no destructivos es responsabilidad del empleador. El personal puede ser certificado cuando ha completado los requerimientos iniciales de entrenamiento, experiencia y examen se describen en la práctica escrita del empleador. La duración de la certificación está descripta en la práctica escrita del empleador. Todos los aspirantes deben tener la documentación consigna sus calificaciones de acuerdo a los requisitos de la práctica escrita antes de que los certificados sean emitidos.

Principios del Ensayo Radiográfico[editar]

Penetración y Absorción Diferencial[editar]

Los rayos X y gamma tienen la capacidad de penetrar los materiales incluso los materiales que no transmiten la luz. Al pasar a través de un material, algunos de esos rayos son absorbidos. La cantidad de radiación que se transmite a través de un objeto ensayado varía dependiendo del espesor y densidad del material y del tamaño de la fuente que se use. La radiación transmitida a través del objeto produce una imagen radiográfica. La Figura 2.1 ilustra las características de absorción de la radiación en el proceso radiográfico. El objeto ensayado absorbe radiación, pero hay menos absorción donde el objeto es más fino o donde se presenta un vacío. Las porciones más gruesas del objeto o las inclusiones más densas se verán como imágenes más claras en la radiografía porque aumenta el espesor y la absorción es mayor. Al film se aplican la expresión más clara y más oscura. Sin embargo, las imágenes provistas por las técnicas de radiografía digital usualmente se invierten comparadas con las imágenes del film.

Principios Geometricos de la Exposición[editar]

Para generar una radiografía debe haber una fuente de radiación, un objeto a ensayar y un film o algún otro tipo de detector de imagen. Una radiografía es la representación de la sombra de un objeto que está ubicado entre el film/detector y la fuente de radiación X o gamma. Si el film/detector se coloca muy lejos del objeto, la imagen de la discontinuidad se ampliará. Si el objeto tiene una discontinuidad y está muy cerca de la fuente, la imagen será mucho más ampliada, dando como resultado una pérdida de la agudeza dimensional. La colocación correcta del film/detector minimiza su ampliación y permite una representación más precisa del tamaño de la discontinuidad. El grado de ampliación varía de acuerdo a las distancias relativas del objeto frente al film/detector. Un cierto grado de agrandamiento siempre existe en toda radiografía porque algunos objetos de ensayo están siempre más lejos del film/detector que otros. La mayor ampliación se encuentra cuando los objetos ensayados radiográficamente se colocan a la mayor distancia de la superficie de registro. El agrandamiento no se puede eliminar completamente. Usando una distancia fuente-film/detector apropiada, el agrandamiento puede ser minimizado hasta un punto en el que no es molesto. La Figura 2.2 es un diagrama de una exposición radiográfica que muestra las relaciones geométricas básicas entre la fuente de radiación, el objeto a ensayar y el film/detector sobre el que se registra la imagen. Estas relaciones son causadas porque los rayos X y gamma siguen las leyes de la luz. La relación entre el diámetro del objeto DO y el diámetro de la imagen Df es igual a la relación entre la distancia fuente-objeto dO y la distancia fuente-film/detector df. Para que la imagen radiográfica sea de similar tamaño que el objeto ensayado, el film/detector debe estar colocado tan cerca del objeto como sea posible, y la fuente de radiación debe colocarse lo más lejos posible del film o del detector como resulte práctico. Definición de la Imagen en el Film/Detector La definición de la imagen es determinada por el tamaño de la fuente de radiación y por la relación entre la distancia objeto-film/detector y la distancia fuente-objeto. La umbra (parte más oscura de la sombra) es la única parte que normalmente se ve en una radiografía. La penumbra muy pocas veces se ve. La mayoría de las normas recomiendan un valor máximo de penumbra geométrica. La definición geométrica óptima de la imagen se obtiene cuando la fuente de radiación es pequeña, la distancia fuente objeto es relativamente grande y la distancia desde el objeto al plano del film/detector es pequeña.

Radiación X y Gamma[editar]

Los rayos X y los rayos gamma comprenden la porción de las altas energías y cortas longitudes de onda del espectro electromagnético. Los rayos gamma y los rayos X de igual longitud de onda tienen idénticas propiedades. Características de la Radiación Ionizante Los ensayos radiográficos se basan en las siguientes características de los rayos X y de los rayos gamma.

1. Los rayos X y los rayos gamma tienen una longitud de onda inversamente proporcional a su energía. 2. No tienen carga eléctrica y no tienen masa. 3. En el espacio, los rayos X y los gamma viajan en línea recta a la velocidad de la luz 4. Pueden penetrar la materia; la profundidad de la penetración depende de la longitud de onda de la radiación y de la naturaleza del material que es penetrado. 5. Son absorbidos por la materia; el porcentaje de absorción es función de la densidad y el espesor del material y de la longitud de onda de la radiación. 6. Son dispersados por la materia; la cantidad de dispersión es función de la densidad de la materia y de la longitud de onda de la radiación. 7. Los rayos X y los gamma pueden ionizar la materia. 8. Pueden exponer un film/detector por ionización. 9. Pueden producir fluorescencia en ciertos materiales. 10. No pueden detectarse por medio de los sentidos humanos.

Rayos X[editar]

Los rayos X se generan cuando los electrones rápidos (de alta energía) interactúan con la materia. Cuando un electrón de suficiente energía interactúa con un electrón orbital de un átomo, se pueden generar rayos X característicos. Se denominan rayos X característicos porque su energía es determinada por la composición característica del átomo perturbado. Cuando electrones con suficiente energía interactúan con el núcleo de los átomos, se genera radiación bremsstrahlung (también conocida como radiación de frenado). La radiación bremsstrahlung es llamada también radiación continua porque el espectro de energía es continuo y no depende completamente de las características de los átomos perturbados. Para crear las condiciones necesarias para la generación de rayos X debe haber una fuente de electrones, un blanco para que los electrones choquen y un medio para acelerar los electrones en la dirección deseada. Las energías de los electrones y de los rayos x se dan generalmente en kilo-electrón voltios (keV) o en millones de electrón voltios (MeV). La unidad kilo-electrón voltio corresponde a la cantidad de energía cinética que un electrón puede ganar cuando se mueve entre dos puntos que difieren en 1 kV. Un electrón gana 1 MeV de energía cinética cuando se mueve entre dos puntos que difieren en 1MV. Los puntos de diferente voltaje se llaman el cátodo (negativo) y el ánodo (positivo).

Fuente de Electrones[editar]

Toda materia está compuesta, en parte, por partículas de carga eléctrica negativa llamadas electrones. Cuando se calienta un material adecuado, algunos de sus electrones se vuelven inestables y escapan del material como electrones libres (conocido como Emisión Termoiónica. Esos electrones libres rodean el material como una Nube de electrones . En un tubo de rayos X, la fuente de electrones se ubica en una estructura llamada Cátodo. Un espiral de alambre (el filamento) está contenido en el cátodo y funciona como un emisor de electrones. Cuando se aplica un amperaje ( en la práctica un MILI amperaje) a través del circuito de calentamiento del filamento, el flujo de corriente resultante lo calienta hasta la temperatura de emisión de electrones que permanecen juntos hasta que sean atraídos por el ánodo para producir rayos X.

Blanco de electrones[editar]

Los rayos X se generan siempre que los electrones con alta velocidad choquen con alguna forma de materia; sea sólido, líquido o gas. Como el número atómico de un elemento indica su densidad, si se elige el material para el blanco con más alto número atómico, mayor será su eficiencia en la generación de rayos X. Cuanto mayor sea la densidad del material, mayor el número de colisiones generadoras de rayos X. El aplicaciones prácticas de generación de rayos X, se usa para el blanco un material sólido de alto número atómico, generalmente tungsteno.

Aceleración de Electrones[editar]

Los electrones emitidos por el cátodo de un tubo de rayos X están cargados negativamente. Siguiendo las leyes fundamentales del comportamiento eléctrico, los electrones son rechazados por los objetos cargados negativamente y atraídos por los cargados positivamente. Colocando una carga positiva en el ánodo de un tubo de rayos X y una carga negativa en el cátodo, los electrones libres se aceleran desde el cátodo hacia el ánodo. Todo tubo de rayos X convencional usa este principio básico. El tubo de rayos X se equipa con un vacío interno. Los tubos de rayos X, el equipamiento asociado y los circuitos eléctricos se diseñan de diferentes formas, determinadas por la necesidad de repeler los electrones por el cátodo, atraerlos desde el ánodo y acelerarlos en su paso.

Intensidad[editar]

El número de rayos x generados por los electrones que chocan con el blanco es una medida de la intensidad del haz de rayos X. Intensidad es, por lo tanto, dependiente de la cantidad de electrones disponibles en el cátodo del tubo de rayos X. Si los demás factores permanecen constantes, un aumento de la corriente a través del filamento aumentará la temperatura del cátodo, causando la emisión de más electrones y, así, aumenta la intensidad del haz de rayos X. De igual forma, aunque en menor grado, un aumento en el voltaje positivo aplicado al ánodo del tubo aumenta la intensidad del haz porque más serán los electrones disponibles en el cátodo que serán atraídos y que chocarán con el blanco. Como la intensidad del haz generado es casi directamente proporcional al flujo de electrones a través del tubo, el valor de salida de un equipo de rayos x es a menudo expresada en voltios (kV o MV). La misma proporción directa establece la corriente del tubo como una de las constantes de exposición de una radiografía con rayos X.

Ley de la Inversa del Cuadrado[editar]

La intensidad de un haz de rayos X varía inversamente con el cuadrado de la distancia desde la fuente de radiación. Los rayos X, como los rayos de la luz visible, divergen desde su fuente de emisión y cubren mayores áreas en la medida que aumenta la distancia desde la fuente. Ésta es una consideración importante en las exposiciones radiográficas computarizadas y en procedimientos de seguridad. Para decirlo simplemente, cuando la distancia desde una fuente conocida de radiación se duplica, la intensidad es un cuarto menor. A la inversa, si la distancia a la fuente de radiación se disminuye a la mitad, la intensidad es cuatro veces mayor.

Rayos X Característicos[editar]

La radiación de un tubo de rayos X consiste en los previamente mencionados rayos característicos y rayos continuos. Los rayos característicos tienen una longitud de onda específica determinada por el material del blanco. El espectro de los rayos continuos cubre una ancha banda de longitudes de onda y son generalmente de mayor contenido de energía. Debido a que la longitud de onda de uno cualquiera de los rayos X es parcialmente determinada por la energía (velocidad) de los electrones cuya colisión con el blanco causa el rayo X K cuando un electrón de la capa externa ocupa el hueco dejado en la capa interna de dicho átomo del blanco, Un aumento en el voltaje aplicado produce rayos X de cortas longitudes de onda (más energía).

Interacción Con La Materia[editar]

Para comprender la interacción de los rayos X con la materia, es necesario considerar las propiedades de la materia que hacen posible la interacción. La materia está compuesta por numerosas partículas diminutas llamadas átomos. Los átomos están compuestos por un núcleo central denso, cargado positivamente y rodeado por un sistema de electrones cargados negativamente. El átomo, alguna vez considerado la partícula más pequeña de materia, se conoce ahora que está compuesto por partículas aún más pequeñas.

Concepto de Núcleo Atómico[editar]

El concepto de núcleo atómico concibe al átomo como consistiendo en un núcleo relativamente pesado (protones y neutrones) alrededor del cual giran los electrones en órbitas. El volumen de la parte exterior del núcleo es muy grande en comparación con el volumen del núcleo mismo o con los electrones; por eso, la mayor parte de cualquier átomo es espacio vacío. La diferencia entre átomos de distintos elementos es el número de protones en el núcleo. Normalmente, el átomo está eléctricamente balanceado, el número de protones del núcleo es igual al número de electrones en las órbitas.

Ionización[editar]

Cualquier acción que perturbe el balance eléctrico de un átomo produciendo átomos con menor o mayor cantidad de electrones se llama ionización. Los átomos con un electrón menos (mínimo) o las partículas subatómicas (que no forma parte del átomo) con carga eléctrica negativa o positiva se llaman iones. Los electrones libres son iones negativos y las partículas libres que llevan carga positiva (por ej., protones) son iones positivos. Los rayos X que atraviesan la materia alteran el balance eléctrico de los átomos por ionización. La energía de un rayo puede desalojar un electrón de un átomo y temporalmente liberar un electrón. Este átomo (cargado ahora positivamente) y el electrón (cargado negativamente) son iones positivos y negativos respectivamente, también conocidos como par iónico. De esta manera, los rayos X causan ionización a su paso, en todo el material. Los rayos X son fotones (paquetes de energía) que se mueven a la velocidad de la luz. En su paso a través de la materia, los rayos X hacen perder energía a los átomos por diferentes procesos de ionización denominados efecto o absorción Fotoeléctrica, efecto o Dispersión Compton y efecto producción de pares.

Absorción Fotoeléctrica[editar]

Cuando los rayos X (fotones) de energía relativamente baja pasan a través de la materia, la energía del fotón puede ser transferida al orbital de un electrón. Este fenómeno es conocido como efecto Fotoeléctrico o absorción. Parte de la energía se gasta en eyectar el electrón de su órbita y la energía restante imprime velocidad al electrón. Esta transferencia de energía es el efecto fotoeléctrico y generalmente tiene lugar con fotones de baja energía de unos pocos eV. El proceso fotoeléctrico absorbe toda la energía del fotón. Este proceso de absorción contribuye a aumentar la dosis que recibe el paciente; sin embargo ayuda a aumentar el contraste natural de los tejidos en la imagen.

Efecto Compton[editar]

Cuando fotones de mayor energía (del orden de los KeV, entre mayor energía, mayor probabilidad de interactuar) pasan a través de la materia, ocurre una dispersión debido al efecto Compton. Este es el término usado para la interacción de un fotón con un electrón de capas orbitales más externas cuando la energía del fotón no es entregada en forma total al electrón. Parte de la energía del fotón se gasta en eyectar un electrón orbital ( se produce, entonces, ionización) y en impartirle velocidad; la energía restante, se produce un nuevo fotón de energía mas baja, continúa hacia delante, en un ángulo al azar. La energía depende de éste ángulo y dirección. Este proceso, que progresivamente debilita al fotón, se repite hasta que el efecto fotoeléctrico absorbe completamente el último fotón, o sale del material sin interactuar.

Producción de Pares[editar]

La producción de pares ocurre sólo con fotones de alta energía de 1022 KeV o más. A estos niveles de energía, cuando el fotón se aproxima al núcleo de un átomo, entrega su energía, y en su lugar "aparece" un par electrón-positrón ( La energía se transforma en masa). Los positrones son igual que los electrones pero de carga positiva, tienen la misma masa que éstos y tienen una vida extremadamente corta. Éste positrón interaccionará rápidamente con algún electrón presente en el área y se producirá el efecto de Aniquilación. De aca se obtienen dos fotones de 511 KeV ( 0,511 MeV) cada uno que se propagarán en sentidos opuestos.

Radiación Dispersa[editar]

Los tres procesos (absorción fotoeléctrica, dispersión Compton y producción de pares) liberan electrones que se mueven con diferentes velocidades en distintas direcciones. Como los rayos x se generan siempre que los electrones libres colisionan con la materia, se deduce que los rayos X, a su paso a través de la materia, produce la generación de rayos X secundarios. Estos rayos X secundarios son componentes menores que se conocen como radiación dispersa o dispersión secundaria. El mayor componente de la dispersión son los rayos de baja energía representados por fotones debilitados por el proceso de dispersión Compton. La radiación dispersa tiene un contenido de energía de nivel uniformemente bajo y de dirección aleatoria.

Dispersión Interna[editar]

La dispersión interna es la dispersión que ocurre en el interior del objeto, muestra, blanco o estructura que está siendo estudiado. Es la dispersión de los fotones sin pérdida de sus energías. Se le conoce también como Dispersión clásica, coherente de Thompson o de Rayleigh. Afecta la definición por hacer borroso el contorno de la imagen. La radiación dispersa confunde los bordes del objeto radiografiado. El aumento en la radiación que pasa a través de la materia debido a la dispersión y en dirección hacia delante, se conoce como build-up.

Dispersión lateral[editar]

La dispersión lateral es la dispersión desde las paredes de los objetos ubicados en la vecindad del objeto en estudio o desde las partes del objeto irradiado que generan rayos secundarios que entran por los costados de dicho objeto

Retrodispersión[editar]

La retrodispersión es la dispersión de los rayos desde la superficie u objetos debajo o detrás del objeto en estudio y que se dirigen hacia arriba. La retrodispersión también oscurece la imagen del objeto en estudio. También se le conoce como Backscattering.

Rayos Gamma[editar]

Los rayos gamma son producidos por el núcleo de isótopos radioactivos sometidos a la desintegración debido a su inestabilidad básica. Los isótopos son variedades de un mismo elemento químico que tienen diferente peso atómico. El elemento y sus isótopos tienen idéntico número de protones en el núcleo pero diferente número de neutrones. Entre los elementos conocidos hay más de 800 isótopos de los cuales más de 500 son radiactivos. La longitud de onda y la intensidad de las ondas gamma están determinadas por las características de la fuente de isótopo y no puede cambiarse ni controlarse.

Fuentes Naturales de Isótopos[editar]

Todos los elementos cuyo número atómico es mayor de 83 tienen un núcleo que probablemente se desintegra debido a su inestabilidad inherente. El Radio, que es el mejor conocido y el más usado de las fuentes naturales radiactivas es el ejemplo típico entre las sustancias radiactivas. El Radio y sus isótopos liberan energía de las siguientes formas.

  1. Rayos gamma: radiaciones electromagnéticas de cortas longitudes de onda de origen nuclear.
  2. Partículas alfa: Partículas cargadas positivamente que tienen masa y carga de igual magnitud que las del núcleo de helio.
  3. Partículas beta: Partículas cargadas negativamente que tienen masa y carga de igual magnitud que las del electrón.

El poder de penetración de las partículas alfa y beta es relativamente despreciable. Son los rayos gamma los que se usan en radiografía.

Fuentes Artificiales[editar]

Existen dos formas de fabricar isótopos radiactivos (radioisótopos). La operación de un reactor atómico utilizado para la fisión del U-235 da como resultado la producción de diferentes isótopos que se usan como fuentes de radiación. Uno de los isótopos usado en radiografía es el Cesio-137 (Cs-137), se obtiene como un sub- producto de la fisión nuclear. La segunda forma, y la más común, de generar radioisótopos, es el bombardeo con neutrones de ciertos elementos. El núcleo del elemento bombardeado se cambia, generalmente por la captura de neutrones; y de este modo se vuelven inestables o radiactivos. Los radioisótopos usados comúnmente que se obtienen por bombardeo con neutrones son el Cobalto-60 (Co-60), el Tulio-170 (Tm-170), el Selenio-75 (Se-75) y el Iridio-192 (Ir-192). La designación numérica de cada uno de estos radioisótopos denota su número de masa y lo diferencia del elemento original y de otros isótopos del mismo elemento. Los isótopos producidos artificialmente emiten rayos gamma, partículas alfa y partículas beta exactamente en la misma forma que lo hacen los isótopos naturales.

Intensidad de los Rayos Gamma[editar]

La intensidad de los rayos gamma se mide a menudo en roentgens por hora o sieverts por hora a un pie; una medida de la radiación emitida en un dado período de tiempo a una distancia fija. La actividad (cantidad de material radiactivo) de una fuente de rayos gamma determina la intensidad de su radiación. La actividad de una fuente artificial de un radioisótopo está determinada por la efectividad del bombardeo de neutrones que crearon el isótopo. La medida de la actividad es el curie (becquerel) (3.7 x 1010 desintegraciones por segundo).

Actividad Específica[editar]

La actividad específica se define como el grado de concentración de material radiactivo en la fuente de rayos gamma. Se expresa generalmente en términos de curies por gramo o curies por centímetro cúbico. Dos fuentes de isótopos del mismo material y con la misma actividad (curies) pueden tener diferente actividad específica si tienen diferentes dimensiones. La fuente de mayor actividad específica será la más pequeña de las dos. La actividad específica es una medida importante para los objetivos radiográficos porque la fuente radiactiva más pequeña produce una imagen de mayor definición, como se muestra en la Figura 2.4.

Vida media o semivida[editar]

El tiempo necesario para que la actividad de un radioisótopo decaiga a la mitad de su intensidad inicial se denomina vida promedio o período de semidesintegración. La vida promedio de un radioisótopo es una característica básica y propia de un isótopo particular de un elemento dado. En radiografía, la vida media de una fuente de rayos gamma se usa como una medida de la actividad en relación al tiempo.

Ley de la Inversa del Cuadrado[editar]

Los rayos gamma y los rayos X tienen idénticas características de propagación porque ambos siguen las leyes de la luz. Como lo hacen los rayos X, la intensidad de la emisión de rayos gamma varía inversamente con el cuadrado de la distancia desde la fuente, como se ve en la Figura 2.8. Debe recordarse que cuando la distancia desde una fuente de intensidad conocida se duplica, la exposición se hace 4 veces más grande.

Características de Calidad de los Rayos Gamma[editar]

La radiación gamma o rayos gamma (γ) es un tipo de radiación electromagnética, y por tanto constituida por fotones, producida generalmente por elementos radiactivos o por procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. También se genera en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa y la beta. Pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo cual se usan para esterilizar equipos médicos y alimentos.

La energía de esta naturaleza se mide en megaelectronvoltios (MeV).

Interacción con la Materia de los Rayos Gamma[editar]

La interacción con la materia de los rayos gamma con la materia es idéntica a la de los rayos X, produciendo igualmente ionización, absorción, dispersión, y producción de pares.

Radiografía intrabucal[editar]

La radiografía intrabucal es una técnica exploratoria consistente en la colocación, dentro de la boca, de placas radiográficas de diferente tamaño que son impresionadas, desde el exterior, por un aparato de rayos X.

Referencias[editar]

Véase también[editar]