Portada » Tecnología » Que es un tubo de descarga.
La función del aparato de rayos X consiste en proporcionar una intensidad suficiente y controlada del flujo de electrones para producir un haz de rayos x con la cantidad y calidad deseadas. Para ello, hay que aplicar entre el cátodo y el ánodo una corriente continua de tensión elevada, que, según las aplicaciones concretas a las que se destine el aparato, puede desde algunas decenas hasta centenas de KW. Por ello, se precisa una etapa de amplificación (generador con transformador: a alto o bajo voltaje) y otra de rectificación (rectificador).Por otra parte existía un pupitre con los mandos adecuados para controlar los 3 parámetros fundamentales en toda utilización medica de los rayos X, que son el Kv (25-150) de operación del tubo, el mili amperaje (mA) o intensidad eléctrica que circula por él y el tiempo de exposición o funcionamiento durante el cual se produce la emisión de radiación.Los diferentes tipos de aparatos de Rx se suelen clasificar según la energía de los Rx que producen o según la finalidad a la que se dediquen. Suelen utilizarse a tensiones máximas entre 25 y 150 Kv y corrientes en el tubo de 25-1200 mA. Además, los aparatos de Rx de diagnóstico se presentan en muchas formas y tamaños. En algunos tipos de aparatos (portátiles, para odontología) se alojan en una carcasa compacta. Sin embargo, la mayoría tiene el cabezal del tubo de Rx situado en un recinto y la consola de control en una habitación contigua.De cualquier modo, cualquier aparato de Rx con independencia de su diseño, consta de 3 puntos principales: el tubo, el pupitre o consola del operador y la sección de alta tensión o generador.Respecto a la sala de Rx, el cabezal y la consola están separados por una barrera protectora y con una ventana aplomada para visualizar al paciente en todo momento. Debe existir un dispositivo que conecte con la sala de exposición. El generador de alta tensión se puede ubicar en un habitáculo separado o situado en una esquina de la sala de exploración. Además, se dispone de una sala donde se procesan y tratan las películas llamada cuarto oscuro. Otras áreas son: la sala de informes, de espera, vestidor…
Es un componente del aparato de Rx que rara vez ve el técnico radiológico. Está contenido en una carcasa protectora y por tanto es naccesible.Existen dos partes principales, el cátodo y el ánodo. Ambos se conocen como electrodos y cualquier tubo con dos electrodos se llama diodo. 2.1.
El tubo de Rx siempre está montado en una carcasa protectora forrada de plomo y diseñada para controlar dos peligros serios que afectaron a la radiología de los primeros tiempos: la exposición excesiva a la radiación y la descarga eléctrica.Cuando se producen los Rx, son emitidos de forma isotrópica solo se emplean los emitidos a través de la sección especial del tubo de Rx llamada ventana (ventanilla). Los rayos emitidos a través de la ventana se conocen como haz útil. Los restantes se escapan a través de la carcasa protectora. A eso se les llama radiación de fuga que no contribuyen a la información diagnostica y producen una exposición innecesaria del paciente y del médico.Los tipos de radiación que suelen presentarse son:-Radiación de fuga.-Radiación dispersa.-Radiación residual.-Radiación absorbida.si diagnostica-Radiación que llega a la película.si diagnostica Tanto la dispersa como la residual proceden del haz útil.Una carcasa protectora adecuadamente diseñada reduce el nivel de radiación de fuga. La carcasa incorpora un enchufe de alta tensión y ambos están diseñados para resistir descargas directas accidentales. La carcasa protectora, proporciona también soporte mecánico al tubo de Rx y lo protege frente al posible daño producido por una manipulación descuidada. Algunas carcasas contienen aceite alrededor de algunos tubos. Esto sirve como aislante térmico y amortiguador térmico. Otras también tienen un ventilador para refrigerar el tubo o el aceite en el que está sumergido el tubo de Rx.
El tubo de Rx es un tubo de vacío, los componentes del tubo se encuentran dentro de la envoltura de cristal (vidrio). Su tamaño es considerablemente mayor que el de otros aparatos.La envoltura de vidrio suele ser fabricada de PYREX (marca registrada), para que pueda soportar el tremendo calor generado. Además, mantiene el vacío dentro del tubo, vacío que hace posible una producción más eficaz de Rx y prolonga la vida del tubo. Si este estuviera lleno de gas, disminuiría el flujo de electrones desde el cátodo al anodo y se producirían menos Rx. Los primeros tubos de Rx, modificaciones de tubo de CROOKS, no eran de vacío, sino que contenían cantidades controladas de gas. El moderno tubo de Rx conocido como tubo de COOLIDGE, si lo es.Un diseño más reciente incorpora metal en vez de vidrio como parte de la envoltura o para toda ella. Cuando los tubos envejecen, una parte del tungsteno se evapora y recubre el interior de la envoltura. Ello altera el haz de electrones y por tanto la producción de Rx. Los tubos con envoltura metálica no presentan dicho problema por lo que su duración es mucho mayor y su fracaso menos posible. La ventana o ventanilla es un segmento de la envoltura que mide aproximadamente 5 cm cuadrados. Es una caja fina de Berilio a través de la cual pasa el haz útil de Rx. La ventana fina permite máxima emisión de Rx con absorción mínima por parte de la ventana.2.3.
Es el lado negativo del tubo de Rx y tiene dos partes principales: el filamento y la copa de enfoque.2.3.1.
El filamento metálico tiene dos extremos que conectan con el exterior, uno de ellos se conecta al generador de alta tensión y ambos al transformador de baja tensión. El filamento es una espiral de alambre similar al que hay en otros aparatos excepto en que su tamaño es mucho menor (suele medir 2 mm de diámetro y de 1 a 2 cm de largo).Un filamento de Rx emite electrones al ser calentado. Cuando la corriente que atraviesa el filamento es lo bastante intensa, de aproximadamente 4 A (superior a 2.500ºC), los electrones de la capa externa de los átomos del filamento entran en ebullición y son expulsados del filamento, es lo que se conoce como emisión termoiónica.Los filamentos suelen construirse de tungsteno toriado. El tungsteno proporciona una emisión termoiónica mayor que otros metales. Su punto de fusión (3400ºC) es muy elevado, de forma que no es probable que se funda fácilmente. Además, el tungsteno no se evaporiza con facilidad. Si lo hiciese, el tubo se llenaría rápidamente de gas y sus partes internas se recubrirían de tungsteno e incluso, el filamento adelgazaría. La incorporación de pequeñas cantidades de torio de tungsteno incrementa la eficacia de la emisión termoiónica y prolonga la vida del tubo porque le ofrece mayor resistencia.2.3.1Corriente de filamento.
La corriente del tubo es el número de electrones que cruzan desde el cátodo al ánodo por segundo y se mide en mlA. Cuando se conecta por primera vez la máquina de Rx, una corriente de entre 3 a 6 amperios fluye a través del filamento con el fin de calentarlo y prepararlo para la sacudida termina que exige la producción de Rx. Cuando la corriente del filamento es demasiado baja de menos de 3 amperios, no fluye corriente en el tubo porque el filamento no se calienta lo suficiente para la emisión térmica. Una vez que la corriente del filamento es lo bastante elevada para permitir la emisión termoiónica, una elevación pequeña de la corriente del filamento dará lugar a un gran aumento de la corriente del tubo. La corriente de electrones del tubo de Rx se ajusta controlando la corriente del filamento.Una vez emitidas desde el filamento, los electrones permanecen momentáneamente en su proximidad antes de ser acelerados hacia el ánodo. Los electrones tienen a formar una nube alrededor del filamento. Esa nube de electrones, denominada carga espacial, dificulta la subsidien te emisión de otros electrones a causa de la reducción electro estática. El fenómeno se conoce como carga espacial que, sobre todo, se produce cuando es mayor el número de electrones que se desprende del filamento que la velocidad cinética de estos para desplazarse al ánodo. Además, bajo ciertas condiciones de baja tensión y corriente alta, se dice que los tubos de Rx están limitados por la carga espacial. B.
El filamento esta embebido con un refuerzo metálico denominado copa de enfoque dado que todos los electrones acelerados desde el cátodo hasta el ánodo son eléctricamente negativos, el haz tiende a extenderse a causa de la repulsión electro estática y algunos electrones pueden escapar completamente del cátodo. La copa de enfoque está cargada negativamente, de forma que puede llegar a condensar el haz de electrones dirigiéndolo hacia un área pequeña del ánodo. Por tanto, la misión de la copa de enfoque es dirigir a los electrones hasta el punto preciso del ánodo.La efectividad de la copa de enfoque está determinada por su tamaño, forma, carga, por el tamaña y carga del filamento, y por la posición de este último dentro de la copa.2.3.3.
Casi todos los tubos de Rx de diagnóstico tiene dos puntos focales (área del blanco desde la que son emitidos los Rx), uno grande y otro pequeño. El punto focal pequeño se utiliza cuando se requieren imágenes de alta resolución el grande se emplea cuando se necesitan técnicas que producen gran cantidad de calor.La selección de uno u otro suele hacerse con el selector de estación de miliamperios en la consola de control. Los puntos focales pequeños oscilan entre 0’1-0’5 mm. El punto focal de tamaño pequeño se asocia con el filamento menor y el punto focal de tamaño grande con el filamento grande. La corriente eléctrica fluirá a través del filamento apropiado.2.4.
Es el lado positivo del tubo de Rx. Existe dos tipos de ánodo: fijos o estacionarios y rotatorios. Los tubos de Rx con ánodo estacionario se utilizan en aparatos de odontología, algunas máquinas portátiles y unidades destinadas a fines especiales que no requieren intensidad ni potencias altas en el tubo.Los tubos de Rx con fines generales utilizan el ánodo rotatorio ya que deben ser capaces de producir haces de Rx de alta intensidad en un tiempo breve.El ánodo tiene tres funciones en el tubo de Rx:-Recibe electrones emitidos procedentes del cátodo.-Proporciona soporte mecánico al blanco.-Origina el haz de Rx.El ánodo tiene dos características relevantes: es un conductor eléctrico y además conductor térmico.Cuando los electrones que comprenden la corriente del tubo chocan con el ánodo, más del 99% de su energía cinética se convierte en calor, que debe ser eliminado rápidamente antes de que pueda fundir el ánodo. El cobre es el material más utilizado en el ánodo. La adecuada disipación del calor es el principal problema de ingeniería para los tubos de Rx de alta capacidad.
Es el área del ánodo con la que chocan los electrones procedentes del cátodo. En los tubos de ánodo estacionario, el blanco consiste en un metal de aleación de tungsteno, molibdeno y/o renio embebido en cobre. La parte superior del ánodo fijo esta inclinada respecto al eje principal del tubo. Este ánodo tiene insertado una capa de wolframio de pequeña superficie (2-3 mm de superficie). En esa zona es donde se localizan los electrones. En los tubos de ando rotatorio, casi todo el disco rotatorio es el blanco. La aleación de tungsteno, habitualmente con renio (molibdeno), proporciona resistencia mecánica adicional para soportar el esfuerzo de la rápida rotación. El material que constituye el blanco debe tener las siguientes características: (wolframio)a)Número atómico elevado: nº atómico del tungsteno (74), le proporciona mayor eficacia en la producción de Rx, y con mayor energía.b)Conductividad térmica: el tungsteno tiene una conductividad térmica muy alta (casi igual al cobre) lo que la convierte en un metal eficaz para disipar el calor producido.c)Punto de fusión alto: si se calienta suficientemente, cualquier material se funde y se convierte en líquido. El tungsteno tiene un punto de fusión muy elevado (aproximadamente de 3400ºC), de forma que puede soportar la alta intensidad de la corriente del tubo sin que se produzcan picaduras.d)Baja tensión de vapor: de modo que, ha muy altas temperaturas, la cantidad de moléculas vaporizadas sea mínima y se mantenga el vacío de la forma más perfecta posible.e)Puede mecanizarse con facilidad: de modo que, se puede obtener una superficie lisa necesaria para la producción de Rx.2.4.2.
El principal problema para la generación de Rx es la disipación del calor. Los cortos tiempos de exposición requeridos en diagnostico no son suficientes para disipar el calor generado en el blanco. Una solución podría ser el que no se emplee el foco pequeño, es decir, se podría aumentar el tamaño del foco, con lo que el calor generado se distribuiría sobre una superficie mayor y el aumento de la temperatura no sería tan espectacular. Sin embargo, esta solución repercutiría sobre la calidad de la imagen final dando lugar a penumbras indeseadas (falta de nitidez geométrica). Otra solución podría ser aumentar el tiempo de exposición para que se pueda disminuir el amperaje. Sin embargo, esto ocasionaría falta de nitidez por movimientos. Las dificultades existentes para realizar buenas radiografías con ánodos estacionarios de foco pequeño con tiempos cortos y escasa producción de Rx, proporcionarían el diseño de los ánodos rotatorios, dejando el ánodo estacionario para algunos casos concretos.Con el ánodo rotatorio es posible disipar el calor en un área mayor, siendo posible obtener mayor kilovoltage y tiempos de exposición más cortos, el tubo de Rx con ánodo rotatorio.Permite que el haz eléctrico interaccione con un área mucho mayor del blanco y que, por tanto, el calentamiento del ánodo no se limite a un punto pequeño, como sucede en el tubo del ánodo estacionario.El tubo del rotatorio proporciona varios cientos de veces más área para la interacción del haz electrónico que un tubo de ánodo estacionario. La capacidad de calentamiento aún puede aumentarse más si se eleva la velocidad de rotación del ánodo. 2.5.
La mayoría de los objetos que giran están accionados por cadenas, ejes o engranajes de algún tipo. El ánodo rotatorio esta accionado por un motor de inducción electromagnética. El motor de inducción consta de dos partes principales separadas entre sí por la envoltura de cristal. La parte situada por fuera de la envoltura de cristal, denominada ESTATOR, que imprime giro al motor. Consiste en una serie de electroimanes espaciados por igual alrededor del cuello del tubo. Dentro de la envoltura de cristal se encuentra un eje de barras de cobre y un tipo especial de hierro (hierro dulce). Este mecanismo se llama ROTOR. El motor de inducción funciona así: la corriente fluye en los arrollamientos del estator y crea un campo magnético sobre el rotor, y esto le hace girar.Cuando se empuja el botón de explosión de una unidad radiográfica, es necesario esperar algún tiempo, antes de hacer una exposición para que el rotor se acelere hasta alcanzar las rpm necesarias. Una vez completada la exposición, es posible oír cómo se frena el rotor hasta que acaba parándose.2.6.
Teniendo en cuenta que los Rx no se pueden enfocar como sucede con la luz podemos aprovechar la pequeña parte de la envoltura llamada ventanilla para que deje paso a la variación emitida por el ánodo. El resto de la radiación es absorbida por el propio tubo o liberada como radiación de fuga.
Se llama filtros todos los obstáculos que el haz de Rx tiene que atravesar desde su origen hasta llegar al objeto. Estos filtros tiene la misión, intencionada o no, de atenuar en mayor o menor medida el haz de radiación.La ventanilla, es el primer obstáculo que se encuentran los Rx en su camino, por lo que se considera el primer filtrado que experimenta el haz de radiación. Se distinguen dos tipos de filtración:-Inherente: como son la ventanilla de cristal fino, el aislamiento del tubo (vidrio, metal, aceite, etc), su carcasa metálica. Son filtros inherentes al sistema de producción.-Filtros añadidos: pueden ser de distintos materiales y sirven fundamentalmente para homogeneizarse las diferentes longitudes de onda que componen el haz de radiación. Suelen estar colocados entre la carcasa protectora del tubo y el colimador.Al colocar un filtro en el haz de Rx, se atenúan los Rx de cualquier energía, pero en mayor proporción los de menos energía. Esto desplaza el espectro de emisión de Rx hacia la banda de alta energía. Tal desplazamiento tiene como consecuencia un haz de mayor energía efectiva y por lo tanto de mayor penetración y calidad. En general, cuanto más fuerte es la filtración total, más se reduce la intensidad del haz de radiación haciéndose esta más dura, ya que la blanda o suave, en gran parte, se absorbe con el filtrado.
Es un dispositivo que consiste en cuatro láminas de plomo dispuestas 2:2 de manera perpendicular. Se abren o se cierran dejando pasar mayor o menor radiación X y visible. Además contiene una bombilla y un espejo donde se refleja la luz visible.
El punto focal es el área del blanco desde donde son emitidos los Rx. Constituye la fuente de radiación.En radiología, son necesarios puntos focales pequeños, ya que cuanto menos es el punto focal, más nítida es la imagen radiográfica. Por desgracia, con forme el tamaño del punto focal disminuye el calentamiento del blanco se concentra en un área menor. Ese es el factor limitante del tamaña del punto focal. Antes de la introducción del ánodo rotatorio se incorporó otro diseño (angulación del ánodo) en el blanco del tubo de Rx para conseguir un área grande de calentamiento y mantener al mismo tiempo un punto focal pequeño. Ese diseño se conoce como principio del foco lineal.Angulado el blanco aproximadamente de 6 a 20 grados, se consigue disipar el calor y que el área efectiva del blanco (punto focal efectivo) sea mucho menor que el área real de interacción con los electrones. Este área real coincide con el blanco en ánodo fijos y es el punto focal real en ánodos rotativos. El área efectiva del blanco es el área proyectada en el paciente o en el receptor de imagen. El foco efectivo o aparente es el haz de radiación que llega al paciente-imagen. El foco real es el haz de electrones que llega al ánodo. La ventaja del principio del foco lineal es que proporciona la nitidez de imagen de un punto focal pequeño, junto con la capacidad térmica de uno grande.Cuanto menor sea el punto focal real menor será el punto focal efectivo. Por lo que la nitidez será mayor, pero el sobrecalentamiento del ánodo sea mayor, por lo que se angulara el ánodo.Algunos blancos tienen dos puntos focales distintos para ello, necesitan dos filamentos (grande y pequeño, largo o corto) y dos pulsadores para seleccionar el tamaño de foco (foco grueso y foco fino).
Una consecuencia desafortunada del principio del foco lineal es que la intensidad de la radiación en el lado del cátodo del campo de Rx es mayor que la del ánodo. Los Rx producidos se emiten isotrópicamente, es decir, con la misma intensidad en todas direcciones. Los electrones interaccionan con átomos a varia profundidad. Los Rx que constituyen el haz útil son emitidos desde la profundidad del blanco hacia el lado del ánodo y del cátodo. Los rayos emitidos hacia el ánodo deben atravesar un grosor mayor del material del blanco que los Rx emitidos en la dirección del cátodo. Se dice que ese es el denominado efecto anódico.
Se transmiten isotrópicamente.-Los electrones van a interaccionar con átomos a varias profundidades del blanco.-Los Rx emitidos desde la profundidad del blanco hacia el lado del ánodo deben atravesar un mayor grosor que los Rx emitidos en la dirección del cátodo.Como consecuencia, la proyección focal de radiación sobre la película va variando progresivamente a lo largo del eje longitudinal del tubo, siendo menos la intensidad de radiación en la zona anódica que en la catódica por lo que la densidad o ennegrecimiento fotográfico varía en el mismo sentido. Además, el lado anódico de la imagen tiene mayor nitidez.Para evitar el efecto anódico habría que disminuir exageradamente y de forma indeseable la sección transversal del haz, para mantener el nivel de exposición uniforme en toda la radiografía.En la práctica, tanto por razones de protección como por razones de calidad de imagen se usara la menor área del haz posible. Para reducir el tamaño del área del haz se usa el colimador. La diferencia de la intensidad de radiación a través del haz útil de un campo de Rx puede variar hasta en un 45%. La intensidad de la radiación a lo largo del rayo central del haz útil se designa como el 100%. El efecto anódico debe considerarse cuando se radiografía estructuras anatómicas con grosor muy diferente. Por lo general, si se coloca el lado del cátodo del tubo de Rx sobre la parte más gruesa de la anatomía, se obtiene en la película una densidad radiográfica más uniforme.En la radiografía de tórax el cátodo debe estar en el lado inferior del paciente, ya que la parte baja del tórax es más gruesa en la región del diafragma que en la región superior, por lo que se requiere mayor intensidad de radiación para obtener una exposición uniforme del receptor de imagen.Por otra parte, la radiografía abdominal debe hacerse de forma que el cátodo se situé en el lado superior del paciente, la parte alta del abdomen es más gruesa que la baja y que la pelvis y requiere mayor intensidad de Rx para producir una densidad uniforme de la imagen. En mamografía, por ejemplo, el lado catódico se sitúa en la base de la mama.
Uno del os mejores aislantes térmicos es el aceite. Las altas temperaturas son radiadas por el punto focal, después de ponerse al rojo por el impacto de los electrones, hacia el resto del ánodo y posteriormente a la envoltura de vidrio y al resto del tubo de Rx. Esta envoltura, es capaz de absorber gran parte del calor generado, como también lo es el blindaje del tubo. Donde se ubica el aceite siempre habrá un espacio libre para proveer la expansión del mismo provocado por su calentamiento.
Cada exposición radiográfica exige del filamento cierta carga durante un tiempo determinado. Se llama carga máxima admisible a la carga que puede soportar, en w o kW, un tubo de Rx durante un segundo.En el manejo del tubo de Rx y relacionado con la carga admisible en el filamento se debe tener en cuenta:-El calor generado en el blanco (ánodo) a de disiparse con la mayor rapidez para evitar superar e punto de fusión del wolframio. Ello se consigue gracias a los procesos de radiación, conducción y la convección.-En el caso de una exposición aislada, única, está permitido que el filamento alcance el máximo de temperatura que el ánodo puede resistir sin cuartearse.-Se disipa el calor tanto del filamento, punto focal y del resto del ánodo a un grado que depende de la temperatura a la que se elevó el ánodo.
SRO 125/12/27.Suerrotalix. 125 Kv. 12 KW foco fino. 27 KW foco grueso.Para identificar los tubos de Rx, se menciona en primer lugar el nombre patentado en forma abreviada, por ejemplo ROTALIX= Ro, seguido de la presión más alta admisible en Kv, y a continuación la potencia de los filamentos en KW, por ejemplo 12 KW para el foco fino y 27 KW para el grueso. Para los tubos de latas revoluciones por minuto se utilizan los prefijos súper o ultra, por ejemplo superrotalix= SRo.
El funcionamiento del tubo de Rx es el siguiente: cuando conectamos el tubo, el filamento se pone incandescente y emite electrones (emisión termoiónica). El cátodo y la copa de enfoque los repelen por ser ambos del mismo signo que los electrones. Seguidamente el cátodo se positiviza momentáneamente (carga espacial).Cuando se conecta el interruptor de exposición se genera una diferencia de potencial (ddp) entre el ánodo y el cátodo. El ánodo atraerá fuertemente a los electrones por ser de signo contrario. Los electrones serán fuertemente acelerados en el espacio catodo-anodo debido al elevado voltaje creado por el generador de alta tensión. En el vacío los electrones alcanzan velocidades muy altas (1000 km * segundo) esta velocidad es consecuencia del KW empleado.Cuando los electrones impactan con el metal anódico, se produce una transformación de energía: la energía emitida se transformara en energía calorífica 98-99%. El resto de la energía cinética de los electrones se transforma en energía radiante (Rx) que serán emitidos hacia el exterior del tubo.
Si se utilizan cuidadosamente, lo tubos de Rx pueden ofrecer largos periodos de servicio. La duración de la vida del tubo depende en gran medida del técnico de Rx. Las causas de fallos del tubo de Rx suele ser:-Alta temperatura en el ánodo.-Ánodo sufra alta temperatura durante un largo tiempo.-Alta temperatura en el filamento.
La mesa radiográfica sirve para soportar al paciente durante el acto radiográfico. El tablero de la mesa es atravesado por los Rx durante la exposición radiográfica por lo que esta echo de un material poco denso para que intervenga lo mínimo en la formación de la imagen. Se hace de materiales de poca densidad para evitar la radiación dispersa. Es delgado para permitir una distancia paciente imagen muy pequeña. Todas las mesas para el radiodiagnóstico, se pueden clasificar en dos grupos: convencionales y tele comandadas. Con las convencionales el técnico realiza la exploración del paciente permaneciendo cerca del mismo.Las mesas telecomandadas o de control permite al técnico realizar todas las manipulaciones de la mesa mientras permanece sentado junto al pupitre.