Cómo Funcionan Los Rayos X

{h1}

Las máquinas de rayos x parecen hacer lo imposible: ven directamente a través de la ropa, la carne e incluso el metal gracias a unos principios científicos muy interesantes en funcionamiento. Descubra cómo las máquinas de rayos x ven directamente a sus huesos.

Como con muchos de los descubrimientos monumentales de la humanidad, Tecnología de rayos x Fue inventado completamente por accidente. En 1895, un físico alemán llamado Wilhelm Roentgen hizo el descubrimiento mientras experimentaba con haces de electrones en un tubo de descarga de gas. Roentgen notó que una pantalla fluorescente en su laboratorio comenzó a brillar cuando se encendió el haz de electrones. Esta respuesta en sí misma no fue tan sorprendente (el material fluorescente normalmente brilla como reacción a la radiación electromagnética), pero el tubo de Roentgen estaba rodeado por un pesado cartón negro. Roentgen asumió que esto habría bloqueado la mayor parte de la radiación.

Roentgen colocó varios objetos entre el tubo y la pantalla, y la pantalla aún brillaba. Finalmente, puso su mano delante del tubo y vio la silueta de sus huesos proyectados en la pantalla fluorescente. Inmediatamente después de descubrir los rayos X ellos mismos, había descubierto su aplicación más beneficiosa.

El notable descubrimiento de Roentgen precipitó uno de los avances médicos más importantes en la historia de la humanidad. La tecnología de rayos X permite a los médicos ver directamente a través del tejido humano para examinar huesos rotos, cavidades y objetos ingeridos con extraordinaria facilidad. Se pueden usar procedimientos de rayos X modificados para examinar tejidos más blandos, como los pulmones, los vasos sanguíneos o los intestinos.

En este artículo, descubriremos exactamente cómo las máquinas de rayos X logran este increíble truco. Como resultado, el proceso básico es realmente muy simple.

¿Qué es una radiografía?

Los rayos X son básicamente lo mismo que los rayos de luz visible. Ambas son formas de onda energía electromagnética transportado por partículas llamadas fotones (vea Cómo funciona la luz para más detalles). La diferencia entre los rayos X y los rayos de luz visible es la nivel de energía De los fotones individuales. Esto también se expresa como el longitud de onda de los rayos.

Nuestros ojos son sensibles a la longitud de onda particular de la luz visible, pero no a la longitud de onda más corta de las ondas de rayos X de energía más alta o la longitud de onda más larga de las ondas de radio de energía más baja.

Los fotones de luz visible y los fotones de rayos X son producidos por el movimiento de electrones en los átomos. Los electrones ocupan diferentes niveles de energía, u orbitales, alrededor del núcleo de un átomo. Cuando un electrón cae a un orbital más bajo, necesita liberar algo de energía, libera la energía extra en forma de fotón. El nivel de energía del fotón depende de qué tan lejos cayó el electrón entre los orbitales. (Vea esta página para una descripción detallada de este proceso.)

Cuando un fotón choca con otro átomo, el átomo puede absorber La energía del fotón al aumentar un electrón a un nivel superior. Para que esto suceda, el nivel de energía del fotón tiene que partido La diferencia de energía entre las dos posiciones de electrones. Si no, el fotón no puede cambiar los electrones entre los orbitales.

Cómo funcionan los rayos X: rayos


Los átomos que forman el tejido de tu cuerpo absorben muy bien los fotones de luz visible. El nivel de energía del fotón encaja con varias diferencias de energía entre las posiciones de los electrones. Las ondas de radio no tienen suficiente energía para mover electrones entre orbitales en átomos más grandes, por lo que pasan a través de la mayoría de las cosas. Los fotones de rayos X también pasan por la mayoría de las cosas, pero por la razón opuesta: tienen demasiada energía.

Otros usos de rayos X Las contribuciones más importantes de la tecnología de rayos X han sido en el mundo de la medicina, pero los rayos X también han desempeñado un papel crucial en otras áreas. Los rayos X han sido fundamentales en la investigación relacionada con la teoría de la mecánica cuántica, la cristalografía y la cosmología. En el mundo industrial, los escáneres de rayos X se usan a menudo para detectar fallas diminutas en equipos de metales pesados. Y los escáneres de rayos X se han convertido en un equipo estándar en la seguridad de los aeropuertos, por supuesto.

Sin embargo, pueden eliminar un electrón de un átomo por completo. Parte de la energía del fotón de rayos X trabaja para separar el electrón del átomo, y el resto envía el electrón volando a través del espacio. Un átomo más grande es más probable que absorba un fotón de rayos X de esta manera, porque los átomos más grandes tienen mayores diferencias de energía entre los orbitales: el nivel de energía se asemeja más a la energía del fotón. Los átomos más pequeños, donde los orbitales de electrones están separados por saltos relativamente bajos en energía, tienen menos probabilidades de absorber los fotones de rayos X.

El tejido blando de su cuerpo está compuesto de átomos más pequeños, por lo que no absorbe los fotones de rayos X particularmente bien. Los átomos de calcio que forman los huesos son mucho más grandes, por lo que son mejores en Absorbe los fotones de rayos X.

En la siguiente sección, veremos cómo las máquinas de rayos X ponen en práctica este efecto.

La maquina de rayos x

El corazón de una máquina de rayos X es un par de electrodos - un cátodo y un ánodo - que se encuentra dentro de un tubo de vidrio al vacío. El cátodo es un filamento calentado, como puedes encontrar en una lámpara fluorescente antigua. La máquina pasa corriente a través del filamento, calentándolo. El calor escupe electrones de la superficie del filamento. El ánodo cargado positivamente, un disco plano hecho de tungsteno, dibuja los electrones a través del tubo.

Cómo funcionan los rayos X: funcionan


La diferencia de voltaje entre el cátodo y el ánodo es extremadamente alta, por lo que los electrones vuelan a través del tubo con mucha fuerza. Cuando un electrón acelerador choca con un átomo de tungsteno, suelta un electrón en uno de los orbitales inferiores del átomo. Un electrón en un orbital superior cae inmediatamente al nivel de energía más bajo, liberando su energía extra en forma de fotón.Es una gran caída, por lo que el fotón tiene un alto nivel de energía, es un fotón de rayos X.

Cómo funcionan los rayos X: cómo


El electrón libre colisiona con el átomo de tungsteno, eliminando un electrón de un orbital inferior. Un electrón orbital más alto llena la posición vacía, liberando su exceso de energía como un fotón.

Los electrones libres también pueden generar fotones sin golpear un átomo. El núcleo de un átomo puede atraer un electrón de velocidad lo suficiente para alterar su curso. Como un cometa que gira alrededor del sol, el electrón disminuye su velocidad y cambia de dirección a medida que pasa por el átomo. Esta acción de "frenado" hace que el electrón emita un exceso de energía en forma de un fotón de rayos X.

Cómo funcionan los rayos X: rayos


El electrón libre es atraído por el núcleo del átomo de tungsteno. A medida que la velocidad del electrón pasa, el núcleo altera su curso. El electrón pierde energía, que libera como un fotón de rayos X.

Medio de contraste En una imagen de rayos X normal, la mayoría de los tejidos blandos no se muestran claramente. Para enfocarse en los órganos, o para examinar los vasos sanguíneos que forman el sistema circulatorio, los médicos deben introducir medios de contraste en el cuerpo
Los medios de contraste son líquidos que absorben los rayos X con mayor eficacia que el tejido circundante. Para enfocar los órganos de los sistemas digestivo y endocrino, un paciente tragará una mezcla de medios de contraste, típicamente un compuesto de bario. Si los médicos desean examinar los vasos sanguíneos u otros elementos en el sistema circulatorio, inyectarán medios de contraste en el torrente sanguíneo del paciente.
Los medios de contraste se utilizan a menudo junto con un fluoroscopio. En la fluoroscopia, los rayos X pasan a través del cuerpo a una pantalla fluorescente, creando una imagen de rayos X en movimiento. Los médicos pueden usar la fluoroscopia para rastrear el paso de los medios de contraste a través del cuerpo. Los médicos también pueden grabar las imágenes de rayos X en movimiento en una película o video.

Las colisiones de alto impacto involucradas en la producción de rayos X generan mucho calor. Un motor gira el ánodo para evitar que se funda (el haz de electrones no siempre está enfocado en la misma área). Un baño de aceite frío que rodea el sobre también absorbe el calor.

Todo el mecanismo está rodeado por un grueso escudo de plomo. Esto evita que los rayos X se escapen en todas direcciones. Una pequeña ventana en el escudo permite que algunos de los fotones de rayos X se escapen en un haz estrecho. El haz pasa a través de una serie de filtros en su camino hacia el paciente.

Una cámara al otro lado del paciente registra el patrón de luz de rayos X que atraviesa todo el cuerpo del paciente. La cámara de rayos X utiliza la misma tecnología de película que una cámara normal, pero la luz de rayos X activa la reacción química en lugar de la luz visible. (Consulte Cómo funciona la película fotográfica para obtener información sobre este proceso).

En general, los médicos mantienen la imagen de la película como un negativo. Es decir, las áreas que están expuestas a más luz aparecen más oscuras y las áreas que están expuestas a menos luz aparecen más claras. El material duro, como el hueso, aparece blanco, y el material más suave aparece negro o gris. Los médicos pueden enfocar diferentes materiales al variar la intensidad del haz de rayos X.

¿Los rayos X son malos para usted?

Las radiografías son una maravillosa adición al mundo de la medicina; Permiten a los médicos mirar dentro de un paciente sin ninguna cirugía. Es mucho más fácil y seguro observar un hueso roto utilizando rayos X que abrir un paciente.

Pero los rayos X también pueden ser dañinos. En los primeros días de la ciencia de los rayos X, muchos médicos exponían a los pacientes y a sí mismos a los rayos durante largos períodos de tiempo. Con el tiempo, los médicos y los pacientes comenzaron a desarrollar enfermedad por radiación, y la comunidad médica sabía que algo estaba mal.

El problema es que los rayos X son una forma de radiación ionizante. Cuando la luz normal golpea un átomo, no puede cambiar el átomo de ninguna manera significativa. Pero cuando un rayo X golpea un átomo, puede derribar electrones del átomo para crear una ion, un átomo cargado eléctricamente. Los electrones libres chocan con otros átomos para crear más iones.

La carga eléctrica de un ion puede llevar a reacciones químicas no naturales dentro de las células. Entre otras cosas, la carga puede romper cadenas de ADN. Una célula con una hebra rota de ADN morirá o el ADN desarrollará una mutación. Si mueren muchas células, el cuerpo puede desarrollar varias enfermedades. Si el ADN muta, una célula puede volverse cancerosa y este cáncer puede diseminarse. Si la mutación se encuentra en un espermatozoide o en un óvulo, puede causar defectos de nacimiento. Debido a todos estos riesgos, los médicos usan rayos X con moderación en la actualidad.

Incluso con estos riesgos, el escaneo de rayos X es una opción más segura que la cirugía. Las máquinas de rayos X son una herramienta invaluable en medicina, así como un activo en seguridad e investigación científica. Son verdaderamente uno de los inventos más útiles de todos los tiempos.

Para obtener más información sobre los rayos X y las máquinas de rayos X, consulte los enlaces en la página siguiente.

Artículos relacionados

  • La última prueba del cuerpo humano
  • Cómo funciona la luz
  • Cómo funcionan los átomos
  • Cómo funciona la resonancia magnética
  • Cómo funciona la medicina nuclear
  • Cómo funciona el ultrasonido
  • ¿Ciertas frecuencias de ondas de radio representan riesgos para la salud?
  • ¿Hasta dónde penetra la luz ultravioleta en el cuerpo?

Más grandes enlaces

  • Rayos X: Otra forma de luz
  • Una máquina de rayos X barata
  • La interacción de la radiación con la materia.
  • Generación y propiedades de las radiografías.
  • Descripción general de la tomografía computarizada de rayos X
  • Experto en radiación advierte del peligro del uso excesivo de rayos X médicos

Suplemento De Vídeo: Como funciona un equipo de RAYOS X GW apoyo Tecnico Biomedico.




ES.WordsSideKick.com
Reservados Todos Los Derechos!
La Reproducción De Cualquier Permitió Sólo Prostanovkoy Enlace Activo Al Sitio ES.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ES.WordsSideKick.com